專利名稱：短流程重軌的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼軌的制造方法，特別是涉及短流程重軌的制造方法，屬于黑色冶金金屬壓力加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)公開使用的鋼軌的制造方法，多數(shù)在大的生產(chǎn)工藝流程中進行，由煉鋼制成初軋坯或連鑄坯，送入三段連續(xù)式加熱爐，將冷坯加熱至1200～1250℃，經(jīng)過初軋機開坯、粗軋及精軋機軋制成軌，熱鋸鋸切、打印、溫度在550～600℃時，限時裝入緩冷坑，加蓋緩冷5.5小時后，打開坑蓋再經(jīng)1.5小時之后，吊出緩冷坑，進行矯直，量尺檢查，進入冷加工線，進行精整加工包括重軌平頭、鉆孔及端部熱處理淬火、探傷檢查合格，成品交庫。這種方法和制造方式，整個工藝流程長，耗能高，質(zhì)量差，特別是隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，鐵路不斷提速，要求高速軌用于300km/h的鐵路鋼軌，要求技術(shù)條件苛刻，技術(shù)質(zhì)量高，遠遠不能滿足要求，因此，人們研究對老企業(yè)進行技術(shù)改造，在有限長的廠房內(nèi)，采用短流程制造長50米重軌?，F(xiàn)有的技術(shù)中存在以下不足1所提供的初軋坯或連鑄坯，大多鋼質(zhì)夾雜成份較高，影響重軌質(zhì)量，化學成分穩(wěn)定性差，如含有較高的S、P影響產(chǎn)品冷熱加工和使用性能，即使鋼軌通過緩冷工藝處理，難免因夾雜氣體氫而產(chǎn)生白點，釀成事故，后果不堪設想，加之在進行熱軋加工過程中，又在連續(xù)式推鋼加熱爐加熱易產(chǎn)生過燒脫碳，軋制中因多用孔型法，軌頭軌底難得充分延伸，質(zhì)量差，不能滿足高速軌的質(zhì)量要求。
2噸鋼能耗高初軋坯或連鑄坯經(jīng)過加熱開坯，冷卻后，再加熱，經(jīng)三段連續(xù)式加熱爐加熱，加熱爐能耗高，噸鋼能耗達2.2GJ，加熱時間長，燒損率高達1.1％，CO2的排放量高，僅噸鋼多耗混合煤120m3多產(chǎn)生并排放CO2量為120×0.368m3/t鋼，可見噸鋼能耗高的嚴重后果。
3重軌質(zhì)量差難于達到鐵路高速軌的質(zhì)量要求，還表現(xiàn)以下幾點1)由于加熱的時間長氧化鐵皮厚，不僅收得率產(chǎn)低，還影響重軌表面質(zhì)量；2)軋制工藝使用的斜配孔型法對軌頭軌底形狀及精度受軋制調(diào)整難度大的影響難于提高重軌質(zhì)量；3)矯直后重軌，因矯直有盲區(qū)，存在不平直缺陷部分，這種情況下，不得不切斷缺陷部位，改尺影響成材率；4)熱軋后的重軌熱刮傷嚴重，波及表面、形狀，重軌質(zhì)量差；5)質(zhì)量控制檢查檢測裝備水平差，缺少檢查檢測手段，補矯裝備不得力，冷加工線及軌端銑切鉆孔和淬火熱處理質(zhì)量差，難得提高。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種短流程重軌的制造方法，在已有有限長度為480米廠房建筑的場地內(nèi)，生產(chǎn)制造長50米鐵路用重軌和其他軌梁型鋼、特別是50米長重軌，用于高速鐵路的產(chǎn)品制造，降低燃料消耗，減少燒損，提高成材率，節(jié)約成本，縮短工藝流程，縮減設備，節(jié)省投資，減少各種消耗，機組改進增設必要裝置，改善作業(yè)環(huán)境，所制造重軌及其他產(chǎn)品提高內(nèi)在質(zhì)量、表面質(zhì)量和滿足鐵路用高速重軌的質(zhì)量要求。
本發(fā)明短流程重軌的制造方法，解決的技術(shù)方案是采用如下工藝步驟
1，轉(zhuǎn)爐鋼水爐外精煉，2，連鑄機鑄坯及鑄坯的熱送加熱，3，初軋機開坯及軌型坯初軋機粗軋，4，萬能連軋機組精軋成軌，5，熱鋸切尺與冷卻，6，平——立矯直檢查與檢測，7，精整加工。
各步驟及其工藝條件是(1)轉(zhuǎn)爐鋼水爐外精煉，通過LF鋼包精煉技術(shù)和VD真空脫氣技術(shù)，控制連鑄鋼水夾雜物，消除鑄坯表面缺陷，中心偏析缺陷，當鋼水成份各元素含量重量百分比合格，及有害雜質(zhì)控制P≤0.015，S≤0.007，O≤20×10-4H≤2×10-4的用于連鑄鋼水，送至中間罐；(2)連鑄機鑄坯連鑄機型式弧型多點矯直，4流，弧型曲率半徑R＝12m，結(jié)晶器為弧型組合式，長度800mm，四偏心正弦振動，鏈式引錠桿長22.9m，鉗式拉矯機，火焰切割定尺5～8m，鑄坯熱送加熱切割后的鑄坯通過輥道輸送，經(jīng)升降稱量裝置，鑄坯溫度800～850℃時，送入步進式加熱爐，爐型上、下供熱的步進梁式加熱爐，帶中心風可調(diào)焰燃燒器，爐內(nèi)支撐梁采用汽化冷卻，中性氣氛加熱，加熱溫度1150～1250℃，出爐鑄坯經(jīng)高壓水除鱗清除鑄坯表面氧化鐵皮，高壓水系統(tǒng)壓力30MPa，流量295L/h鑄坯經(jīng)各除鱗噴嘴同時噴射；(3)初軋機開坯及軌型坯粗軌加熱后的鑄坯經(jīng)高壓水除鱗，清除鑄坯表面氧化鐵皮后，進入1150mm二輥可逆式初軋機開坯，軋輥直徑Φ1180/1080mm，輥長2800mm，電動壓下，電機功率N＝200～300kW，壓下速度V＝90～180mm/s，開坯初軋的最大軋制力20000kN，軋制力距2000kN·m，主電機功率N＝3900～4300kW，轉(zhuǎn)速n＝0～60～120r/min，初軋機開坯往復軋制5道次，然后橫移3.5m至1100mm軌機軋制，1100mm軋機為二輥可逆式初軋機，通過齒輪座和萬能接軸傳動軋輥，軋輥直徑Φ1250～1050mm，輥身長2240mm，最大軋制力10000kN，軋制力矩1200kN·m，主電機功率N＝4560mW，主電機轉(zhuǎn)速n＝0～70～120r/min，往復軋制后將軌型坯切頭切尾，平移回至萬能連軋機組；(4)萬能連軋機組精軋成軌經(jīng)過三架包括萬能粗軋機、軋邊機和萬能精軋機組成的萬能連軋精軋機組，軋機規(guī)格為Φ1120mm，精軋成重軌，萬能粗軋機入口處設有10個噴嘴分布鋼軌三個方向噴射的高壓水除鱗箱，系統(tǒng)壓力30MPa自動控制，萬能粗軋及精軋最大軋制力5000kN，最大立輥軋制力3000kN，水平軋輥直徑Φ1120mm，輥身長400/800mm萬能/二輥輥系，立輥直徑Φ740mm，輥身長285mm，水平軋輥行程150mm，立輥行程每側(cè)300mm，軋制速度0～10m/s，軋邊機最大軋制力2500kN，軋輥直徑Φ800mm，輥身長1200mm，軋輥調(diào)整行程150mm，機架移動行程850mm+10mm，機架移動速度100mm/s液壓小車換輥方式，兩軋機之間分別裝有可折卸的橫梁側(cè)導板，改善軋件咬入和水霧除塵；(5)熱鋸切尺與復合冷床冷卻軋件通過5臺滑座式熱鋸切尺，軋件定尺切割范圍12～50m，50m長重軌，經(jīng)過打印機打印輸入冷卻系統(tǒng)，重軌首先經(jīng)過預彎處理將熱狀態(tài)預先反向彎曲，冷卻減少彎曲度，進入冷床為50m步進式與鏈式復合冷床，中間經(jīng)過快速橫移小車及合鋼機構(gòu)翻鋼機，輸至矯直，冷床前有快速運輸裝置，以備需進入緩冷坑的重軌在550～600℃時送入緩冷；(6)矯直與檢查檢測冷卻后鋼軌被輸送至平一立復合矯直機，進行矯直后平移至檢查檢測中心，進行平直度檢測，渦流探傷檢查表面質(zhì)量與超聲波探傷內(nèi)在質(zhì)量，達到高速軌300km/h重軌平直度要求后，通過橫移過跨臺架送至精整冷加工；(7)清整加工首先通過四面壓力矯直機，對重軌端部及軌身平處進行補矯直，由4臺縱列組合機床及2臺鋸鉆組合機床組成三條縱向冷加工線聯(lián)合加工，包括軌端銑切、鉆孔和熱處理淬火，檢查出廠。
本發(fā)明解決技術(shù)方案，還包括①，連鑄機鑄坯直送加熱爐之間經(jīng)過升降稱量輥道，形式為液壓升降式，由6個Φ360×430mm輥子組成，輥距1500mm，升降行程730mm；②鑄坯加熱的步進式加熱爐具有高架式裝鋼機和可回收蒸氣4t/h的汽化冷卻步進梁，以及步進機構(gòu)的高剛度框架和予應力爐梁，以適應短流程重軌軋制線對四流鑄機的工藝流程要求。
③軋制成軌，經(jīng)熱鋸切尺后，進入冷床前，有大行程預彎機對軋件進行預彎，將熱狀態(tài)重軌，溫度≥600℃時進行反向預彎曲，以減少重軌冷卻后彎曲度以及降低重軌矯直后內(nèi)部殘余應力。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下有益效果；1、轉(zhuǎn)爐鋼水通過LF和VD爐精煉設備的爐外精煉處理后，鋼水夾雜控制重量百分比P≤0.015，S≤0.007，O≤20×10-4H≤2×10-4，使鋼質(zhì)純凈質(zhì)量提高，消除鋼軌中的白點缺陷和逐步淘汰重軌緩冷工藝，縮短工藝流程提高產(chǎn)量，節(jié)約成本，減少不必要的緩冷坑占地和設施，節(jié)省設備和投資。
2、連鑄機鑄坯與鑄坯熱裝熱送加熱爐，鑄機輸出輥道與加熱爐輸入輥道并一合用，不僅縮短工藝流程，而且鑄坯850℃入爐加熱行程短，且在爐內(nèi)加熱時間僅為現(xiàn)有技術(shù)三段連續(xù)式推鋼加熱爐加熱時間的1/3，節(jié)約加熱能源，消耗燃料降低0.36GJ/t，每年減少排放CO2量為3532×104m3，減少鋼材燒損0.46％，提高成材率2％3、配套4流鑄機短流程熱送步進式加熱爐，橫跨連接連鑄機生產(chǎn)線與熱軋兩平行線之間的連接，具有連接和輸送鑄坯的作用。步進式加熱爐具有熱裝高架裝鋼機，高剛度橫跨梁和預應力爐梁和汽化冷卻步進梁，不僅具有回收蒸汽4t/h，年增效益84萬元人民幣，并同時為鑄坯在爐內(nèi)順利運行提供保障，冷態(tài)運行跑偏量≤2mm。
4、軋制線上平移1100mm軌型坯粗軋機3.5m線位，對1150初軋機及萬能連軋機組精軋區(qū)前后寬松，因而具有軋制多種鋼坯提供多品種鋼材一線多用途的優(yōu)點，對軋制其他軌和其他型鋼，具有更大的靈活性。
5、萬能連軋機組，精軋重軌通過萬能粗軋機，軋邊機和萬能精軋機分布多孔型、多道次同輥縫的軋制工藝，對軋機調(diào)整方面更加容易，便于實現(xiàn)自動化，在萬能軋機入口及各架機之間設有改善咬入條件及水霧除塵的可拆卸橫梁側(cè)導板，具有改善軋機操作環(huán)境，提高成材率，較傳統(tǒng)萬能法生產(chǎn)重軌及公開使用H鋼X-H法節(jié)省一架萬能精軋機及其傳動設備和其占地，產(chǎn)生短流程的效果。
6、重軌冷卻在50長步進式與鏈式復合冷床中間有快速橫移小車及合鋼機構(gòu)翻鋼機，為靈活采用緩冷工藝，提供了設備條件，因而具有多功能性和靈活性。
7、為適應高速鐵路用軌，在重軌質(zhì)量措施上通過下列措施提供保障。
(1)冷床前通過大型預彎機后，進入冷床冷卻；(2)冷卻后有平——立復合矯直機，并有平直度檢測及探傷檢查；(3)進入冷加工線有四面壓力矯直機進行補矯，確保平直度；(4)通過重軌精整加工，三線聯(lián)合加工，強度、精度、平直度的產(chǎn)品質(zhì)量得到有力控制。
8本發(fā)明的短流程重軌的制造方法，鑄坯熱裝熱送步進加熱爐節(jié)約能源及提高成材率，僅此兩項年創(chuàng)經(jīng)濟效益5563萬元人民幣。


圖1為本發(fā)明短流程重軌的制造方法的工藝步驟示意中工藝裝備1-轉(zhuǎn)爐，2-LF爐，3-VD爐，4-方坯連鑄機，5-步進式加熱爐，6-高壓除鱗裝置，7-1150初軋機，8-1號橫移臺架，9-1100初軋機，10-2號橫移臺架，11-萬能連軋機組，12-熱鋸，13-打印機，14-冷床，15-平立復合矯直機，16-矯后橫移臺架，17-檢測中心，18-過跨橫移臺架，19-壓力矯直機，20-鋸鉆組合機床，21-成品收集臺架，22-重軌檢查臺架。23-鋸切組合機床具體實施方式
實現(xiàn)本發(fā)明的具體實施方式
，短流程重軌的制造方法，工藝步驟參照附圖加以說明1，轉(zhuǎn)爐1煉鋼的鋼水爐外精煉，控制鋼水成份合格，鋼水送入LF爐2脫P、S雜渣VD爐3脫氣O、H，控制重量百分比P≤0.015，S≤0.007，O≤20×10-4H≤2×10-4，2，連鑄機4鑄坯，在R12m的四流連鑄機進行鑄坯，鑄坯尺寸280×280，280×380，320×410，定尺5.0m～8.0m；火焰切割，鑄坯經(jīng)過輸出輥道連接步進式加熱爐入爐輥道。
3，鑄坯加熱及除鱗連鑄機的鑄坯，輥道輸送經(jīng)過升降稱量裝置對鑄坯稱重記錄后，溫度850℃時送入步進式加熱爐5，中性氣氛下加熱，出爐溫度1250℃經(jīng)高壓水除鱗裝置6噴嘴在鑄坯上下左右同時噴射，系統(tǒng)壓力30MPa高壓水清除鑄坯表面氧化鐵鱗后送至1150mm初軋機前；4，初軋開坯及軌型坯粗軋1150mm二輥可逆初軋機7往復軋制5道次后經(jīng)橫移至1號橫移臺架8送到1100mm軋機二輥可逆初軋機9往復軋制，粗軋軌型坯，軌型坯料切頭切尾經(jīng)橫移臺架10平移回至萬能連軋機組11生產(chǎn)線；5，萬能連軋機組精軋成軌經(jīng)過由三架包括萬能粗軋機、軋邊機和萬能精軋機組成的萬能連軋機組精軋成重軌，連軋機入口處及兩軋機之間分別裝有可折卸的橫梁側(cè)導板，改善軋件咬入和水霧除塵；6，熱鋸與冷卻軋件通過5臺滑座式熱鋸12切尺50m長重軌，經(jīng)過打印機13打印輸入冷床14，首先經(jīng)過預彎處理后進入冷床為50m步進式與鏈式復合冷床14，或者直通緩冷，或者中間經(jīng)過快速橫移及合鋼機構(gòu)翻鋼機輸至矯直；7，矯直與檢查檢測冷卻后重軌送到矯直，通過平立復合矯直機15進行矯直后橫移臺架16平移至檢查檢測中心17進行平直度檢測，渦流與超聲波探傷達到300km/h重軌平直度要求后，通過橫移過跨臺架18送至精整冷加工；8，精整加工首先通過四面壓力矯直機19對重軌端部及軌身平處進行補矯直，由4臺縱列組合機床20及2臺鋸鉆組合機床23組成三條縱向冷加工線聯(lián)合加工。
本發(fā)明解決技術(shù)方案還包括鑄坯直送加熱爐之間輥道處有鑄坯升降稱重裝置，升降行程730mm；鑄坯加熱的步進式加熱爐，具有高架式裝鋼機和可回收蒸氣4t/h的汽化冷卻步進梁，以及步進機構(gòu)的高剛度框架和予應力爐梁，以適應短流程重軌軋制線對四流鑄機的工藝流程要求。
軋制成軌熱鋸切尺后，進入冷床前有大行程預彎機對重軌進行熱預彎后進入冷卻。
權(quán)利要求
1.一種短流程重軌的制造方法，包括如下工藝步驟轉(zhuǎn)爐鋼水爐外精煉、連鑄機鑄坯及鑄坯熱送加熱、初軋機開坯及軌型坯粗軋、萬能連軋機組精軋成軌、鋸切與冷卻、矯直與檢查檢測、精整加工，各步驟及工藝條件分別是(1)轉(zhuǎn)爐鋼水爐外精煉，通過LF鋼包精煉技術(shù)和VD真空脫氣技術(shù)，控制連鑄鋼水夾雜物，消除鑄坯表面缺陷及中心偏析缺陷，鋼水鋼種元素成份含量合格，有害雜質(zhì)控制重量百分比P≤0.015，S≤0.007，O≤20×10-4，H≤2×10-4連鑄鋼水合格，送至連鑄中間罐；(2)連鑄機鑄坯連鑄機型式弧型多點矯直，4流，弧型曲率半徑R＝12m，結(jié)晶器為弧型組合式，長度800mm，四偏心正弦輪振動，鏈式引錠桿長22.9m，鉗式拉矯機，火焰切割定尺5～8m，鑄坯熱送加熱鑄坯通過輥道輸送，經(jīng)稱量裝置入步進式加熱爐，爐型上、下供熱的步進梁式加熱，帶中心風可調(diào)焰燃燒器，爐內(nèi)支撐梁采用汽化冷卻，鑄坯入爐溫度800～850℃，中性氣氛加熱，加熱溫度1150～1250℃，出爐經(jīng)高壓水除鱗，清除鑄坯表面氧化鐵皮，高壓水系統(tǒng)壓力30MPa，流量295L/h鑄坯經(jīng)各噴嘴同時噴射；(3)初軋開坯及軌型坯粗軋加熱后的鑄坯經(jīng)高壓水除鱗后進入1150mm二輥可逆式初軋機開坯，最大軋制力20000kN，最大軋制力矩2000kN·m，主電機功率N＝3900～4300kW，轉(zhuǎn)速n＝0～60～120r/min，軋輥直徑Φ1180/1080mm，輥長2800mm，電動壓下，電機功率N＝200～300kW，壓下速度V＝90～180mm/s，軋件經(jīng)初軋往復軋制5道次，后橫移3.5m至1100mm軋機軋制，1100mm軋機為二輥可逆式初軋機，通過齒輪座和萬能接軸傳動軋輥，軋輥直徑Φ1250～1050mm，輥身長2240mm、最大軋制力10000kN、軋制力距1200kN·m，主電機功率N＝4560kW，主電機轉(zhuǎn)速n＝0～70～120r/min，往復軋制后，將軌型切頭切尾坯平移回至萬能連軋機組軋制；(4)萬能連軋機組精軋成軌經(jīng)過包括萬能粗軋機、軋邊機和萬能精軋機組成的萬能連軋機組，將軌型坯精軋成重軌，萬能粗軋機入口處設有10個噴嘴分布鋼軌三個方向噴射的高壓水除鱗箱，系統(tǒng)壓力30MPa流量293L/h兩軋機之間分別裝有可折卸改善軋件咬入和水霧除塵的橫梁側(cè)導板；萬能連軋機規(guī)格為Φ1120mm，萬能粗軋及精軋最大水平軋制力5000kN，最大立輥軋制力3000kN，水平軋輥直徑Φ1120mm，輥身長400/800mm萬能/二輥輥系，立輥直徑Φ740mm，輥身長285mm，水平軋輥行程150mm，立輥行程每側(cè)300mm，軋制速度0～10m/s，軋邊機最大軋制力2500kN，軋輥直徑Φ800mm，輥身長1200mm，軋輥周整行程150mm，機架移動行程850mm+10mm，機架移動速度100mm/s，換輥方式液壓小車快速換輥；(5)熱鋸切尺與復合冷床冷卻軋件通過滑座式熱鋸切尺，軋件定尺切割范圍12～50m，重軌長50m，經(jīng)過打印機打印輸入冷卻系統(tǒng)，重軌首先經(jīng)過預彎處理將熱狀態(tài)下預先反向彎曲，冷卻后減少彎曲度，進入冷床為50m步進式與鏈式復合冷床，中間經(jīng)過快速橫移小車及合鋼機構(gòu)翻鋼機輸至矯直，冷床前有快速運輸裝置，以備需進入緩冷坑的重軌在550～600℃即時送入緩冷；(6)矯直與檢查檢測冷卻后鋼軌被輸送至平一立復合矯直機，進行矯直后平移至檢查檢測中心，進行平直度檢測，渦流探傷與超聲波探傷檢查表面質(zhì)量與內(nèi)在質(zhì)量達到高速軌300km/h重軌平直度要求后，通過橫移過跨臺架送至精整冷加工；(7)精整冷加工首先通過四面壓力矯直機對重軌端部及軌身平處進行補矯直，由4臺縱列組合機床及2臺鋸鉆組合機床組成三條縱向冷加工線聯(lián)合對軌端鋸切和鉆孔、淬火熱處理后，檢查交庫出廠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程重軌的制造方法，其特征在于所述的連鑄機鑄坯之后，輸送輥道有鑄坯升降稱量輥道，形式為液壓升降式，升降行程730mm，輥子數(shù)量6根，輥距1500mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程重軌的制造方法，其特征在于所述的鑄坯加熱通過的步進式加熱爐，具有高架式裝鋼機和可回收蒸氣4t/h的汽化冷卻步進梁，以及步進機構(gòu)的高剛度框架和予應力爐梁構(gòu)筑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短流程重軌的制造方法，其特征在于所述的重軌預彎處理，是通過大行程預彎機將熱狀態(tài)重軌在溫度≥600℃時預先反向彎曲，以減少冷卻后重軌彎曲度，降低重軌矯直后內(nèi)部殘余應力。
全文摘要
本發(fā)明公開一種短流程重軌的制造方法，屬于黑色冶金金屬壓力加工技術(shù)領(lǐng)域，要解決在有限的廠房建筑的場地內(nèi)，生產(chǎn)制造長度50米鐵路用重軌及其他軌梁型鋼，特別是用于高速鐵路軌的制造，采取工藝步驟包括鋼水精煉，連鑄坯熱送步進式加熱爐加熱，初軋機開坯軌型坯初軋機粗軋，萬能連軋機組精軋成軌，熱鋸切尺，通過預彎和復合冷床冷卻，平立矯直機矯直，檢查探傷，縱列組合機床與鋸鉆組合機床組成三線聯(lián)合加工，本發(fā)明具有縮短流程、提高產(chǎn)品質(zhì)量、成本低、噸鋼消耗少，成材率高，節(jié)省設備和投資，用于老廠的技術(shù)改造，可增產(chǎn)節(jié)約，改善作業(yè)環(huán)境，僅節(jié)約能源、提高成材率兩項年增收經(jīng)濟效益5560余萬元人民幣，并獲得顯著的社會效益。
文檔編號B21B1/08GK1589983SQ0313418
公開日2005年3月9日 申請日期2003年8月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月27日
發(fā)明者劉玠, 蔡登樓, 李龍珍, 付偉, 畢恩復, 白莉, 姜海, 畢玉偉, 于廣民, 濮智鵬, 杜斌, 榮峰, 王利來, 王延年 申請人:鞍鋼新軋鋼股份有限公司