专利名称：用于铁路车辆制造的冷弯中梁的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及钢梁，尤其涉及一种用于铁路车辆制造的冷弯中梁。
背景技术：
中梁是铁路货车的脊梁，是铁路货车底盘的关键承重件之一，长期以来三种通用铁路货车敞车、篷车和罐车所采用的中梁均为热轧乙字钢拼焊结构，它采用两根高310mm的热轧乙字钢拼焊而成(如图1所示)，由于中梁采用热轧型钢拼焊结构，它存在重量大、焊接质量要求高(需无损检测)、工序繁多、综合成本高的缺点。所以，长期以来铁道部有关领导、科研院所、车辆制造厂均希望能够开发出一种整体成型、重量轻、强度高、刚度好的高效冷弯型钢代替热轧乙字钢。上世纪九十年代以来，铁道部门为满足国民经济快速发展和人们对出行高速快捷的需要，铁路客车经历了四次大的提速。由于客车提速，铁路货运受到了很大影响。所以铁路车辆制造业迫切需要采用新材料，以适应新时期的车辆自重轻、快速、重载的要求。
冷弯中梁取代热轧中梁有许多令人意想不到的困难。通用货车上采用冷弯中梁在国际上没有先例，铁路车辆运行安全性要求较高，需要做大量技术论证工作。由于冷弯中梁展开尺寸接近1200mm，厚度达10mm或12mm，用来生产中梁所需的轧机设备非常庞大，国内能够生产的机组很少。轧辊投入大，整个生产线所需轧辊在150万元左右。由于中梁断面尺寸较大，冷弯工艺需要解决相关技术难题。如在弯曲竖边与底边夹角时，随着角度越来越大，竖边升起的高度越高，“线速度差”越来越大，“线速度差”是指轧机某一架次的轴以一定的角速度ω转动，随着轧辊斜边直径逐步增大，轧辊直径大的地方的线速度会大于直径小的地方。如果“线速度差”过大，轧件所受摩擦力会很大，将在轧件上产生划伤，另外，根据作用力与反作用力的原理，轧件对轧辊的摩擦力也会越来越大，一是加快了轧辊的磨损，二是使轧机负荷越来越大，使轧制难以顺利进行。即使该产品开发成功后，还要通过车辆试运行以及铁道部有关技术部门的验收。因为存在上述种种问题，虽然冷弯中梁研制课题十几年前就已提出，但这个产品很长时间内一直未能开发出来。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决上述背景技术存在的不足，提出一种整体成型、重量轻、强度高、刚度好的能适应车辆自重轻、高速、重载要求，并降低钢材消耗，降低生产成本，延长车辆使用寿命的用于铁路车辆制造的冷弯中梁。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种采用连续辊式冷弯成型方法生产的用于铁路车辆制造的冷弯中梁，其特征是该冷弯中梁横截面呈“帽型”，包括帽体n，该帽体n由位于其顶部的一条横边和位于两侧的两竖边构成，为整体式结构，材料选用屈服强度σs≥350Mpa，抗拉强度σb≥450Mpa的高强度耐侯钢。
所述冷弯中梁横截面还包括帽沿m，该帽沿m位于帽体n中两竖边下端，向内或外折。
该冷弯成型工艺是在冷弯成型机组上完成的，采用一种专用设备，该专用设备包括上下轧辊，在上下轧辊中设计有主动轧辊和被动轧辊，主动轧辊与轧辊轴固定相连，随轧辊轴一起转动，被动轧辊与轧辊轴之间通过轴承相连。
当该专用设备用于冷弯型钢竖边成型工序时，所述被动轧辊位于主动下轧辊两侧的下轧辊轴上，它与位于下轧辊轴上的主动下轧辊同轴，被动下轧辊的工作面紧贴冷弯型钢竖边，所述上轧辊是主动轧辊，上下主动轧辊紧贴冷弯型钢底边的上下面。
本实用新型所述冷弯中梁是在冷弯成型机组上，采用热轧卷板为原料，通过连续辊式成型所得到的整体式中梁(其横截面如图2所示)，冷弯中梁与热轧中梁相比有如下优点1、原料强度更高冷弯中梁采用高强度耐侯钢为原料，如武钢W400QN或W450QN，W400QN的屈服强度σs≥400Mpa，抗拉强度σb≥490Mpa；W450QN的屈服强度σs≥450Mpa，抗拉强度σb≥550Mpa。热轧乙字钢材质为09V，其屈服强度σs≥275Mpa，抗拉强度σb≥410Mpa。
2、重量轻10mm厚冷弯中梁单重为91.5Kg/m，12mm厚冷弯中梁单重为108.8Kg/m。热轧中梁单重为124.24Kg/m，按10mm厚冷弯中梁，每支长13.2m测算，每台车可减轻自重432Kg；按12mm厚冷弯中梁，每支长13.2m测算，每台车可减轻自重204Kg。
3、冷弯中梁为整体式结构，与热轧中梁相比省掉了焊接、打磨、矫正、探伤等诸多工序，工效提高，综合成本显著降低。
4、冷弯中梁与热轧中梁相比截面尺寸更为精确，底盘安装更为便利。
5、冷弯中梁比热轧中梁表面质量更好。
图1是现有热轧中梁截面图。
图2是本实用新型所述冷弯中梁帽沿外折截面图。
图3是本实用新型所述冷弯中梁帽沿内折截面图。
图4是本实用新型所述冷弯中梁无帽沿截面图。
图5是本实用新型所述冷弯成型工艺的成型辊花图。
图6是图5中工序9所用专用设备的剖面图。
图7是图6中被动轧辊结构示意图。
具体实施方式
本实用新型所述冷弯中梁横截面形状呈“帽型”，包括帽体n、帽沿m，也可以不要帽沿m，只包括帽体n(见图4)，帽沿可以向外折(见图2)，也可以向内折(见图3)，帽体n的两竖边可以是垂直的，也可以是倾斜的。采用武钢W400QN或W450QN的高强度耐侯钢热轧卷板为原料，其中，W400QN的屈服强度σs≥400Mpa，抗拉强度σb≥490Mpa；W450QN的屈服强度σs≥450Mpa，抗拉强度σb≥550Mpa。
帽沿外折中梁冷弯成型工艺流程热卷→纵剪→开卷→矫平→切头对焊→活套储存→成型→整形→矫直→飞锯切断说明1、纵剪即在纵剪机组上，将热轧毛边卷剪成工艺设计所需宽度的纵剪带。
2、开卷即在冷弯成型机组的开卷机上，将纵剪带打开。
3、矫平是指将开卷后的纵剪带，矫平消除板带上的镰刀弯、旁弯等。
4、切头对焊、活套储存指将矫平后的纵剪带头、尾切断、对焊后，充入活套储存，保证轧制连续不间断。
5、成型、整型、矫直是冷弯型钢生产的关键工序。
冷弯中梁采用了分步成型的办法，即先成型冷弯中梁宽翼缘m，再成型竖边n，最后整型成标准断面的成型工艺(如图3所示)。
5.1第一、二、三、四架成型帽钢宽翼缘m，变形角度为22.5°，45°，67.5°，90°。
5.2第五、六、七、八、九、十架成型帽钢竖边n，变形角度为15°，30°，45°，60°，75°，90°。
第六、七、八、九架采用一种专用设备，如图4所示，该专用设备包括上轧辊10、下轧辊11、被动辊12。上轧辊10和下轧辊11与上、下轧辊轴通过平键连结，随轧辊轴一起转动，被动轧辊与轧辊轴之间通过轴承相连。被动轧辊位于主动下轧辊11的两侧，它的工作面紧贴冷弯型钢竖边，上轧辊10和下轧辊11是主动轧辊，上下主动轧辊紧贴冷弯型钢底边的上下面。
所述被动轧辊的结构如图5所示，它由轧辊1、端盖2、锁紧螺母3、轴套4、轧辊轴5、轴承6、纸垫7、毡圈8和o形圈9等构件组成，轴套4与下轧辊11紧靠，下轧辊11、轴套4、轴承内圈以相同角速度转动。轧辊1与轴承外圈成为被动辊。通过此种结构有效地克服了轧辊1与下轧辊11之间的线速度差，减小了轧制阻力，减轻了轧件上的划伤。
5.3第十一、十二、十三、十四、十五架为整型工序，即将轧辊孔型设计成标准孔型，使中梁横截面尺寸达到标准要求。
5.4矫直工序通过调整矫直辊，保证冷弯中梁纵向不弯曲、不扭转。
5.5飞锯切断是通过数控定尺，将中梁分割成所需要的各种定尺长度。
综上所述，本实用新型所述的冷弯中梁与传统的热轧中梁相比具有重量轻、强度高、刚度好的的优点，它能适应车辆自重轻、高速、重载要求，并降低钢材消耗，降低生产成本，延长车辆使用寿命。
权利要求1.一种采用连续辊式冷弯成型方法生产的用于铁路车辆制造的冷弯中梁，其特征是该冷弯中梁横截面呈“帽型”，包括帽体n，该帽体n由位于其顶部的一条横边和位于两侧的两竖边构成，为整体式结构，材料选用屈服强度σs≥350Mpa，抗拉强度σb≥450Mpa的高强度耐侯钢。
2.按照权利要求1所述用于铁路车辆制造的冷弯中梁，其特征是所述冷弯中梁横截面还包括帽沿m，该帽沿m位于帽体n中两竖边下端，向内或外折。
专利摘要本实用新型涉及一种采用连续辊式冷弯成型方法生产的用于铁路车辆制造的冷弯中梁，其特征是该冷弯中梁横截面呈“帽型”，包括帽体n，该帽体n由位于其顶部的一条横边和位于两侧的两竖边构成，为整体式结构，材料选用屈服强度σ
文档编号B21D5/06GK2717559SQ0323722
公开日2005年8月17日 申请日期2003年8月28日 优先权日2003年8月28日
发明者叶掀亮, 万国胜, 廖奇, 舒斌, 李烨 申请人:武钢集团汉口轧钢厂