专利名称：钢轨万能法轧制工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种钢轨的轧制工艺，尤其是涉及一种钢轨的万能法轧制工艺。
背景技术：
目前，现代化的钢轨生产企业一般采用的钢轨生产流程为电炉或转炉-LF炉-VD 炉-连铸-缓冷_加热_高压水除鳞-BD区开坯-万能区中轧和精轧_打印-冷却_矫 直_检测中心_补矫_锯头钻孔_质量检查-发货。其中，在BD区开坯后的轨形轧件经辊 道输送至万能区进行中轧和精轧，轨形轧件在进入万能区后，如图2所示，轨形轧件的腰部 始终处于水平状态进行轧制，万能区的各个万能轧机采用卧式轧制工艺对轨形轧件进行轧 制，即通过轧机的上下水平辊对轨形轧件的腹腔进行加工，通过轧机的左右立辊对轨形轧 件的头部和腿部进行加工，这种轧制工艺会产生如下不足1、在万能轧机轧制过程中，由于在孔型中的轨形轧件头部处于悬空状态，使得轨 形轧件在孔型中有可能发生扭转，扭转后的轨形轧件在轧制过程中受力不均，导致最终的 成品钢轨对称性较差，上下腿的对称差值达2-3毫米；2、扭转后的轨形轧件还有可能导致万能轧机的上下水平辊延各自的轴向搓动，使 得上下水平辊各有一侧受力大，另一侧受力小，这就导致轨形轧件腹腔的受力不均，受力较 大处加工质量好，受力较小处加工质量差，最终导致成品钢轨腹腔的加工质量较差；3、扭转后的轨形轧件由于受力不均，会导致工作踏面填充不好；4、扭转后的轨形轧件还会对轧辊产生非正常磨损，从而损坏轧辊原有的孔型。为了克服上述不足，通常的做法是改变UF孔型，中国专利200610135190. 3公开了 一种万能法轧制重轨UF孔型倾斜设计，该设计的要点在于将UF孔型倾斜设计，UF孔型上 端设置上辊，上辊对称的下面设置下辊；孔型是以轨底上斜面与轨腰中线交点为原点，向上 旋转a角的位置，所述的a角为0.1-1度。由于该设计的a角太小，上述卧式轧制工艺 的不足没有得到明显改善，要得到明显改善则a角必须达到10-12度，但这样会导致万能 轧机的左右立辊的轴向力达到1000-1200KN，较难实现。《轧钢》第25卷第3期的文章《万能法轧制钢轨不对称缺陷成因及对策》中提出了 一种克服上述卧式轧制工艺不足的方法，以UF孔型的腰和腿的交点为基点，使轨头向上偏 移0. 1-1. 3mm,以“矫过正”的方法可以获得断面对称的成品钢轨。但该方法经现场应用极 不稳定，轧制到100支钢坯后，孔型便因磨损恢复到原有状态，需要重新更混轧辊，使得生 产效率较低且生产成本较高。另外，中国专利200610096659. 7中公开了一种H型钢立式轧制方法，该方法在H 型轧件进入中、精轧机前，由翻钢装置翻转90度，轧件端面现对于轧制线由H型翻转成工 形，腹板呈垂直状态，翼缘呈水平状态；翻转过的轧件再进入立式万能轧机和立式万能轧边 机进行中精轧，一边对轧件高度和翼缘宽度的轧制，一边对腹板、翼缘的厚度碾压减薄，在 轧制过程中腹板处于垂直状态，翼缘处于水平状态中；轧件轧制成型后进行切断，上冷床后 再翻转90度进行冷却。该方法解决的问题是减少轧件在轧制过程中的温度急剧下降，降低
3轧制力和力矩，降低轧制生产线的能耗，扩大H型钢产品品种、规格，生产出更加轻型薄壁 的H型钢钢材。上述方法涉及的是H型钢的轧制方法，与钢轨的轧制方法属于不同的技术 领域，而且上述方法解决的问题是减少轧件在轧制过程中的温度急速下降，降低轧制力和 力矩，降低轧制生产的能耗，生产出更加轻型薄壁的H型钢材。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种可以避免轨形轧件在轧制过程中头部悬空的 钢轨万能法轧制工艺。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是钢轨万能法轧制工艺，包括钢坯在 BD区开坯形成轨形轧件，还包括以下步骤a、所述轨形轧件从BD区的先导孔轧出后，在进入万能区前，通过第一翻钢装置翻 转，使轨形轧件的腰部变为垂直状态，轨形轧件的头部位于腿部的上方；b、将步骤a中翻转过的轨形轧件进入万能区通过立式万能轧机和立式轧边机进 行中轧和精轧，在万能区的轧制过程中，轨形轧件的腰部处于垂直状态，轨形轧件的腹腔 通过立式万能轧机的左右立辊进行轧制，轨形轧件的头部受到立式万能轧机左右立辊的支 撑；c、将步骤b轧制成形的轨形轧件进入冷床进行冷却。进一步的是步骤b轧制成形的轨形轧件在进入冷床进行冷却前，先通过钢轨打 印机进行打印，所述轨形轧件进入钢轨打印机前，将所述钢轨打印机的打印头旋转90度， 然后进行打印，使字符打印在轨形轧件的腰部上，在打印过程中，轨形轧件的腰部处于垂直 状态，然后将打印完成后的轨形轧件通过第二翻钢装置翻转90度，使轨形轧件的腰部由垂 直状态变为水平状态，再将所述轨形轧件进入冷床进行冷却。进一步的是步骤b中所述万能区内用于中轧的立式万能轧机的孔型由上下水平 辊和左右立辊形成，且用于中轧的立式万能轧机的下水平辊的线速度与上水平辊的线速度 之比为 1. 01-1. 03。进一步的是步骤b中所述万能区的立式万能轧机的各道次的头部延伸系数大于 腿部延伸系数；本道次的头部延伸系数=上一道次孔型的头部面积/本道次孔型的头部面积；本道次的腿部延伸系数=上一道次孔型的腿部面积/本道次孔型的腿部面积。进一步的是步骤b所述万能区的轧制线上依次布置有用于中轧的U1立式万能轧 机、E1立式轧边机、U2立式万能轧机、E2立式轧边机以及用于精轧的UF立式万能轧机。
进一步的是所述UF立式万能轧机包括下水平辊和左右立辊，上述UF立式万能轧 机的孔型由其下水平辊和左右立辊形成。进一步的是在第一翻钢装置与U1立式万能轧机之间的轧制线上设置有高压水 除磷装置。进一步的是在E1立式轧边机与U2立式万能轧机之间的轧制线上依次设置有高 压水除磷装置和高压风除磷装置。进一步的是在E2立式轧边机与UF立式万能轧机之间的轧制线上设置有高压风 除磷装置。
进一步的是所述轨形轧件从BD区的先导孔轧出后在经第一翻钢装置翻转前位 于辊道上，所述轨形轧件与辊道接触一侧为散热慢侧，不与辊道接触一侧为散热快侧，所述 高压水除磷装置和高压风除磷装置上与轨形轧件的散热慢侧相对的喷头的数量大于与轨 形轧件的散热快侧相对的喷头数量。本发明的有益效果是由于在万能区的轧制过程中，轨形轧件的腰部始终保持垂 直状态，轨形轧件的头部位于腿部上方，轨形轧件的腹腔通过立式万能轧机的左右立辊来 轧制，使得轨形轧件的头部可以受到立式万能轧机左右立辊的支撑，因此轨形轧件的头部 不会由于悬空而带动整个轨形轧件发生扭转，这就使得轨形轧件在轧制过程中受力均勻， 最终的成品钢轨的头部填充饱满，腹腔加工质量较好，工作踏面填充较好，对称性较好。
图1为本发明钢轨万能法轧制工艺的各装置延轧制线布置的示意图；图2为现有的卧式轧制工艺的示意图；图3为正常轨形轧件延轧制线方向的示意图；图4为轨形轧件延轧制线方向下弯的示意图；图5为立式万能轧机包括上下水平辊和左右立辊的示意图；图6为立式万能轧机包括下水平辊和左右立辊的示意图；图7为立式轧边机的示意图；图8为位于辊道上的轨形轧件的示意图。图中标记为1_BD区，2-第一翻钢装置，3-高压水除磷装置，4_U1立式万能轧机， 5-E1立式轧边机，6-U2立式万能轧机，7-E2立式轧边机，8-高压风除磷装置，9-UF立式万 能轧机，10-第三翻钢装置，11-钢轨打印机，12-第二翻钢装置，13-冷床，14-上水平辊， 15-左立辊，16-右立辊，17-下水平辊，18-头部，19-腰部，20-腿部，22-腹腔，23-辊道， 25-左轧边机立辊，26-右轧边机立辊，27-散热慢侧，28-散热快侧。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式
对本发明进一步说明。钢轨万能法轧制工艺，包括钢坯在BD区1开坯形成轨形轧件，还包括以下步骤a、 所述轨形轧件从BD区1的先导孔轧出后，在进入万能区前，通过第一翻钢装置2翻转，使轨 形轧件的腰部19变为垂直状态，轨形轧件的头部18位于腿部20的上方；b、将步骤a中翻 转过的的轨形轧件进入万能区通过立式万能轧机和立式轧边机进行中轧和精轧，在万能区 的轧制过程中，轨形轧件的腰部19处于垂直状态，轨形轧件的腹腔22通过立式万能轧机的 左右立辊进行轧制，轨形轧件的头部18受到立式万能轧机左右立辊的支撑；c、将步骤b轧 制成形的轨形轧件进入冷床13进行冷却。上述步骤c中，轨形轧件在进入冷床13前，可先 通过翻钢装置翻转，使轨形轧件的腰部成水平状态，再通过冷床冷却，这样便于使用现有的 冷床对轨型轧件进行冷却。由于在万能区的轧制过程中，轨形轧件的腰部19始终保持垂 直状态，轨形轧件的头部18位于腿部20上方，轨形轧件的腹腔22通过立式万能轧机的左 右立辊进行轧制，使得轨形轧件的头部18可以受到立式万能轧机左右立辊的支撑，由于头 部18受到支撑且受力均勻，因此轨形轧件的头部18不会由于悬空而带动整个轨形轧件发生扭转，这就使得轨形轧件在轧制过程中整体受力均勻，最终的成品钢轨的头部18填充饱 满，腹腔22加工质量较好，工作踏面填充较好，对称性较好。实施例一由图1、图5和图7所示，轨形轧件从BD区1的先导孔轧出后，在进入万能区前，通 过第一翻钢装置2翻转，轨形轧件的腰部19变为垂直状态，轨形轧件的头部18位于腿部20 的上方；再将翻转过的的轨形轧件进入万能区通过立式万能轧机和立式轧边机进行中轧和 精轧，在万能区的轧制过程中，轨形轧件的腰部19处于垂直状态，轨形轧件的腹腔22通过 立式万能轧机的左右立辊来轧制，轨形轧件的头部18受到立式万能轧机左右立辊的支撑； 然后将从万能区轧制成形的轨形轧件通过第三翻钢装置10翻转90度，使轨形轧件的腰部 19由垂直状态变为水平状态，再将翻转后的轨形轧件进入钢轨打印机11进行打印，将打印 完成后的轨形轧件进入冷床13进行冷却。实施例二 由图1、图5和图7所示，轨形轧件从BD区1的先导孔轧出后，在进入万能区前，通 过第一翻钢装置2翻转，轨形轧件的腰部19变为垂直状态，轨形轧件的头部18位于腿部20 的上方；再将翻转过的的轨形轧件进入万能区通过立式万能轧机和立式轧边机进行中轧和 精轧，在万能区的轧制过程中，轨形轧件的腰部19处于垂直状态，轨形轧件的腹腔22通过 立式万能轧机的左右立辊来轧制，轨形轧件的头部18受到立式万能轧机左右立辊的支撑； 从万能区轧制成形的轨形轧件在进入钢轨打印机11前，将所述钢轨打印机11的打印头旋 转90度，然后进行打印，使字符打印在轨形轧件的腰部19上，在打印过程中，轨形轧件的腰 部19处于垂直状态，然后将打印完成后的轨形轧件通过第二翻钢装置12翻转90度，使轨 形轧件的腰部19由垂直状态变为水平状态，再将所述轨形轧件进入冷床13进行冷却。实施例三在实施例一或实施例二的基础上，所述万能区内用于中轧的立式万能轧机的孔 型由上下水平辊和左右立辊形成，且用于中轧的立式万能轧机的下水平辊的线速度与上 水平辊的线速度之比为1.01-1.03。下水平辊的线速度与上水平辊的线速度的比值可以 为1. 01,1. 015,1. 02或1. 03等。在上水平辊和下水平辊的辊径相同的情况下，可使下 水平辊的转速大于上水平辊的转速，使得下水平辊的线速度与上水平辊的线速度之比为 1. 01-1. 03 ；当然，在转速相同的情况下，也可通过增加下水平辊的辊径，使下水平辊的辊径 大于上水平辊的辊径也可使得下水平辊的线速度与上水平辊的线速度之比为1. 01-1. 03。 采用上述工艺，如图3至图5所示，可以使轨形轧件腿部20所受下水平辊17向上的作用力 比头部18所受上水平辊14向下的作用力大，这样可以给予轨形轧件整体向上的支撑力，该 支撑力可以用于克服轨形轧件由于各部分延伸不均导致的沿轧制线方向下弯的缺陷。实施例四在万能区轧制过程中，轨形轧件的腰部19处于垂直状态，轨形轧件的头部18位于 腿部20的上方，由于轨形轧件受重力作用，使得轨形轧件的各部分在延伸过程中，头部18 的金属向腰部19流动的趋势较大，而腿部20的金属向腰部流动的趋势较小，这就可能导致 头部金属填充不饱满，影响成品钢轨头部的完整性。为了保证轨形轧件的头部可以填充饱 满，保持成品钢轨的头部的完整性，在实施例一、实施例二或实施例三的基础上，所述万能 区的立式万能轧机的各道次的头部延伸系数大于腿部延伸系数；
本道次的头部延伸系数=上一道次孔型的头部面积/本道次孔型的头部面积；本道次的腿部延伸系数=上一道次孔型的腿部面积/本道次孔型的腿部面积。上述孔型面积的变化是通过调整立式万能轧机的各个辊子之间的距离来实现的。 采用上述工艺，可以使轨形轧件在轧制过程中，保持头部有充足的金属量用于填充孔型，保 证成品钢轨头部的完整性。实施例五由图1所示，在上述任意一个实施例的基础上，所述万能区的轧制线上依次布置 有用于中轧的U1立式万能轧机4、E1立式轧边机5、U2立式万能轧机6、E2立式轧边机7以 及用于精轧的UF立式万能轧机9。万能区采用上述布置方式，不但可以保证轨形轧件通过万能区的轧制后符合成品 钢轨的尺寸和质量要求，而且可以节省万能区的占地空间，使整个钢轨生产线结构紧凑，另 外，采用上述布置方式，还可以降低生产成本。当然上述万能区可以有其它布置方式，例如，可以将4架立式万能轧机和3架立式 轧边机间隔设置，最后一架立式万能轧机用于精轧，也可以将5架立式万能轧机和4架立式 轧边机间隔设置，最后一架立式万能轧机用于精轧，也可以是其它种类的布置方式。实施例六由于轨形轧件在立式万能轧机轧制过程中，头部受上水平辊的挤压可能出现起棱 的缺陷，为了避免轨形轧件在经过万能区轧制后出现头部起棱的缺陷，在实施例五的基础 上，由图6所示，所述UF立式万能轧机9包括下水平辊17，左立辊15和右立辊16，上述UF 立式万能轧机9的孔型由其下水平辊和左右立辊形成。由于万能区最后一架用于精轧的立 式万能机UF没有设置上水平辊，如果轨形轧件在进入UF立式万能轧机前头部出现起棱缺 陷，则轨形轧件经过UF立式万能轧机轧制后可以消除头部起棱的缺陷。当然，上述UF立式 万能轧机也可以由四个轧辊组成，即包括上水平辊，下水平辊，左立辊和右立辊，只是用于 精轧的UF立式万能轧机为轧制线上最后一台轧机，如果该轧机也由四个辊组成，较难消除 轨形轧件头部起棱的缺陷。另外，上述立式轧边机如图7所示，由左轧边机立辊25和右轧 边机立辊26组成。实施例七在实施例五或实施例六的基础上，在第一翻钢装置2与U1立式万能轧机4之间的 轧制线上设置有高压水除磷装置3。通过高压水除磷装置3对轨形轧件进行处理可以改善 轨形轧件的表面质量。实施例八在实施例七的基础上，在E1立式轧边机5与U2立式万能轧机6之间的轧制线上 依次设置有高压水除磷装置3和高压风除磷装置8。通过设置高压水除磷装置和高压风除 磷装置对轨形轧件进行处理可以改善轨形轧件的表面质量。实施例九在实施例八的基础上，在E2立式轧边机7与UF立式万能轧机9之间的轧制线上 设置有高压风除磷装置8。采用上述工艺可以进一步改善轨形轧件的表面质量。实施例十在实施例七、实施例八或实施例九的基础上，如图1和图8所示，所述轨形轧件从BD区1的先导孔轧出后在经第一翻钢装置2翻转前位于辊道23上，所述轨形轧件与辊道 23接触一侧为散热慢侧27，不与辊道23接触一侧为散热快侧28。在设置高压水除磷装置 3或高压风除磷装置8时要保证该装置上与轨形轧件的散热慢侧27相对的喷头的数量大于 与轨形轧件的散热快侧28相对的喷头数量。 由于轨形轧件在从BD区的先导孔轧出经翻钢装置翻转90度后，轨形轧件的腰部 处于垂直状态，此时，轨形轧件上散热快侧由于温度下降较多，散热慢侧由于温度下降较 少，整个轨形轧件散热不均，使得轨形轧件有可能向散热快侧弯曲，弯曲的轨形轧件有可能 对轧制线上的导位或轧辊产生撞击，导致轨形轧件、导位或轧辊的损坏。采用上述方法，不 但可以改善轨形轧件的表面质量，而且可以有效降低轨形轧件由于散热不均发生侧弯的程 度，甚至可以避免侧弯。
权利要求
钢轨万能法轧制工艺，包括钢坯在BD区开坯形成轨形轧件，其特征是还包括以下步骤a、所述轨形轧件从BD区(1)的先导孔轧出后，在进入万能区前，通过第一翻钢装置翻转，使轨形轧件的腰部(19)变为垂直状态，轨形轧件的头部(18)位于腿部(20)的上方；b、将步骤a中翻转过的轨形轧件进入万能区通过立式万能轧机和立式轧边机进行中轧和精轧，在万能区的轧制过程中，轨形轧件的腰部(19)处于垂直状态，轨形轧件的腹腔(22)通过立式万能轧机的左右立辊进行轧制，轨形轧件的头部(18)受到立式万能轧机左右立辊的支撑；c、将步骤b轧制成形的轨形轧件进入冷床(13)进行冷却。
2.如权利要求1所述的钢轨万能法轧制工艺，其特征是步骤b轧制成形的轨形轧件 在进入冷床(13)进行冷却前，先通过钢轨打印机(11)进行打印，所述轨形轧件进入钢轨打 印机(11)前，将所述钢轨打印机(11)的打印头旋转90度，然后进行打印，使字符打印在轨 形轧件的腰部(19)上，在打印过程中，轨形轧件的腰部(19)处于垂直状态，然后将打印完 成后的轨形轧件通过第二翻钢装置(12)翻转90度，使轨形轧件的腰部(19)由垂直状态变 为水平状态，再将所述轨形轧件进入冷床(13)进行冷却。
3.如权利要求1或2所述的钢轨万能法轧制工艺，其特征是步骤b中所述万能区内 用于中轧的立式万能轧机的孔型由上下水平辊和左右立辊形成，且用于中轧的立式万能轧 机的下水平辊的线速度与上水平辊的线速度之比为1. 01-1. 03。
4.如权利要求1或2所述的钢轨万能法轧制工艺，其特征是步骤b中所述万能区的 立式万能轧机的各道次的头部延伸系数大于腿部延伸系数；本道次的头部延伸系数=上一道次孔型的头部面积/本道次孔型的头部面积；本道次的腿部延伸系数=上一道次孔型的腿部面积/本道次孔型的腿部面积。
5.如权利要求1或2所述的钢轨万能法轧制工艺，其特征是步骤b所述万能区的轧 制线上依次布置有用于中轧的U1立式万能轧机(4)、E1立式轧边机(5)、U2立式万能轧机 (6)、E2立式轧边机(7)以及用于精轧的UF立式万能轧机(9)。
6.如权利要求5所述的钢轨万能法轧制工艺，其特征是所述UF立式万能轧机(9)包 括下水平辊和左右立辊，上述UF立式万能轧机(9)的孔型由其下水平辊和左右立辊形成。
7.如权利要求6所述的钢轨万能法轧制工艺，其特征是在第一翻钢装置⑵与U1立 式万能轧机(4)之间的轧制线上设置有高压水除磷装置(3)。
8.如权利要求7所述的钢轨万能法轧制工艺，其特征是在E1立式轧边机(5)与U2立 式万能轧机(6)之间的轧制线上依次设置有高压水除磷装置(3)和高压风除磷装置(8)。
9.如权利要求8所述的钢轨万能法轧制工艺，其特征是在E2立式轧边机(7)与UF立 式万能轧机(9)之间的轧制线上设置有高压风除磷装置(8)。
10.如权利要求9所述的钢轨万能法轧制工艺，其特征是所述轨形轧件从BD区(1)的 先导孔轧出后在经第一翻钢装置(2)翻转前位于辊道上，所述轨形轧件与辊道接触一侧为 散热慢侧(27)，不与辊道接触一侧为散热快侧(28)，所述高压水除磷装置(3)和高压风除 磷装置(8)上与轨形轧件的散热慢侧(27)相对的喷头的数量大于与轨形轧件的散热快侧 (28)相对的喷头数量。
全文摘要
本发明公开了一种钢轨万能法轧制工艺，可以避免轨形轧件在轧制过程中头部悬空。该工艺包括钢坯在BD区开坯形成轨形轧件，轨形轧件从BD区的先导孔轧出后，在进入万能区前，通过第一翻钢装置翻转，轨形轧件的腰部变为垂直状态；然后将轨形轧件进入万能区通过立式万能轧机和立式轧边机进行中轧和精轧，在万能区的轧制过程中，轨形轧件的腰部处于垂直状态，轨形轧件的腹腔通过立式万能轧机的左右立辊进行轧制，轨形轧件的头部受到立式万能轧机左右立辊的支撑；再将轨形轧件进入钢轨打印机进行打印，将打印完的轨形轧件进入冷床进行冷却。采用上述工艺，最终的成品钢轨的头部填充饱满，腹腔加工质量较好，工作踏面填充较好，对称性较好。
文档编号B21B1/085GK101844150SQ20101017625
公开日2010年9月29日 申请日期2010年5月18日 优先权日2010年5月18日
发明者林刚, 程铖, 范天智, 赵云, 陶功明 申请人:攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司;攀钢集团攀枝花钢钒有限公司