專利名稱：用于鐵路車輛制造的冷彎中梁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及鋼梁，尤其涉及一種用于鐵路車輛制造的冷彎中梁。
背景技術(shù)：
中梁是鐵路貨車的脊梁，是鐵路貨車底盤的關(guān)鍵承重件之一，長期以來三種通用鐵路貨車敞車、篷車和罐車所采用的中梁均為熱軋乙字鋼拼焊結(jié)構(gòu)，它采用兩根高310mm的熱軋乙字鋼拼焊而成(如圖1所示)，由于中梁采用熱軋型鋼拼焊結(jié)構(gòu)，它存在重量大、焊接質(zhì)量要求高(需無損檢測)、工序繁多、綜合成本高的缺點(diǎn)。所以，長期以來鐵道部有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、科研院所、車輛制造廠均希望能夠開發(fā)出一種整體成型、重量輕、強(qiáng)度高、剛度好的高效冷彎型鋼代替熱軋乙字鋼。上世紀(jì)九十年代以來，鐵道部門為滿足國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和人們對出行高速快捷的需要，鐵路客車經(jīng)歷了四次大的提速。由于客車提速，鐵路貨運(yùn)受到了很大影響。所以鐵路車輛制造業(yè)迫切需要采用新材料，以適應(yīng)新時(shí)期的車輛自重輕、快速、重載的要求。
冷彎中梁取代熱軋中梁有許多令人意想不到的困難。通用貨車上采用冷彎中梁在國際上沒有先例，鐵路車輛運(yùn)行安全性要求較高，需要做大量技術(shù)論證工作。由于冷彎中梁展開尺寸接近1200mm，厚度達(dá)10mm或12mm，用來生產(chǎn)中梁所需的軋機(jī)設(shè)備非常龐大，國內(nèi)能夠生產(chǎn)的機(jī)組很少。軋輥投入大，整個(gè)生產(chǎn)線所需軋輥在150萬元左右。由于中梁斷面尺寸較大，冷彎工藝需要解決相關(guān)技術(shù)難題。如在彎曲豎邊與底邊夾角時(shí)，隨著角度越來越大，豎邊升起的高度越高，“線速度差”越來越大，“線速度差”是指軋機(jī)某一架次的軸以一定的角速度ω轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著軋輥斜邊直徑逐步增大，軋輥直徑大的地方的線速度會(huì)大于直徑小的地方。如果“線速度差”過大，軋件所受摩擦力會(huì)很大，將在軋件上產(chǎn)生劃傷，另外，根據(jù)作用力與反作用力的原理，軋件對軋輥的摩擦力也會(huì)越來越大，一是加快了軋輥的磨損，二是使軋機(jī)負(fù)荷越來越大，使軋制難以順利進(jìn)行。即使該產(chǎn)品開發(fā)成功后，還要通過車輛試運(yùn)行以及鐵道部有關(guān)技術(shù)部門的驗(yàn)收。因?yàn)榇嬖谏鲜龇N種問題，雖然冷彎中梁研制課題十幾年前就已提出，但這個(gè)產(chǎn)品很長時(shí)間內(nèi)一直未能開發(fā)出來。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了解決上述背景技術(shù)存在的不足，提出一種整體成型、重量輕、強(qiáng)度高、剛度好的能適應(yīng)車輛自重輕、高速、重載要求，并降低鋼材消耗，降低生產(chǎn)成本，延長車輛使用壽命的用于鐵路車輛制造的冷彎中梁。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案一種采用連續(xù)輥式冷彎成型方法生產(chǎn)的用于鐵路車輛制造的冷彎中梁，其特征是該冷彎中梁橫截面呈“帽型”，包括帽體n，該帽體n由位于其頂部的一條橫邊和位于兩側(cè)的兩豎邊構(gòu)成，為整體式結(jié)構(gòu)，材料選用屈服強(qiáng)度σs≥350Mpa，抗拉強(qiáng)度σb≥450Mpa的高強(qiáng)度耐侯鋼。
所述冷彎中梁橫截面還包括帽沿m，該帽沿m位于帽體n中兩豎邊下端，向內(nèi)或外折。
該冷彎成型工藝是在冷彎成型機(jī)組上完成的，采用一種專用設(shè)備，該專用設(shè)備包括上下軋輥，在上下軋輥中設(shè)計(jì)有主動(dòng)軋輥和被動(dòng)軋輥，主動(dòng)軋輥與軋輥軸固定相連，隨軋輥軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，被動(dòng)軋輥與軋輥軸之間通過軸承相連。
當(dāng)該專用設(shè)備用于冷彎型鋼豎邊成型工序時(shí)，所述被動(dòng)軋輥位于主動(dòng)下軋輥兩側(cè)的下軋輥軸上，它與位于下軋輥軸上的主動(dòng)下軋輥同軸，被動(dòng)下軋輥的工作面緊貼冷彎型鋼豎邊，所述上軋輥是主動(dòng)軋輥，上下主動(dòng)軋輥緊貼冷彎型鋼底邊的上下面。
本實(shí)用新型所述冷彎中梁是在冷彎成型機(jī)組上，采用熱軋卷板為原料，通過連續(xù)輥式成型所得到的整體式中梁(其橫截面如圖2所示)，冷彎中梁與熱軋中梁相比有如下優(yōu)點(diǎn)1、原料強(qiáng)度更高冷彎中梁采用高強(qiáng)度耐侯鋼為原料，如武鋼W400QN或W450QN，W400QN的屈服強(qiáng)度σs≥400Mpa，抗拉強(qiáng)度σb≥490Mpa；W450QN的屈服強(qiáng)度σs≥450Mpa，抗拉強(qiáng)度σb≥550Mpa。熱軋乙字鋼材質(zhì)為09V，其屈服強(qiáng)度σs≥275Mpa，抗拉強(qiáng)度σb≥410Mpa。
2、重量輕10mm厚冷彎中梁單重為91.5Kg/m，12mm厚冷彎中梁單重為108.8Kg/m。熱軋中梁單重為124.24Kg/m，按10mm厚冷彎中梁，每支長13.2m測算，每臺(tái)車可減輕自重432Kg；按12mm厚冷彎中梁，每支長13.2m測算，每臺(tái)車可減輕自重204Kg。
3、冷彎中梁為整體式結(jié)構(gòu)，與熱軋中梁相比省掉了焊接、打磨、矯正、探傷等諸多工序，工效提高，綜合成本顯著降低。
4、冷彎中梁與熱軋中梁相比截面尺寸更為精確，底盤安裝更為便利。
5、冷彎中梁比熱軋中梁表面質(zhì)量更好。


圖1是現(xiàn)有熱軋中梁截面圖。
圖2是本實(shí)用新型所述冷彎中梁帽沿外折截面圖。
圖3是本實(shí)用新型所述冷彎中梁帽沿內(nèi)折截面圖。
圖4是本實(shí)用新型所述冷彎中梁無帽沿截面圖。
圖5是本實(shí)用新型所述冷彎成型工藝的成型輥花圖。
圖6是圖5中工序9所用專用設(shè)備的剖面圖。
圖7是圖6中被動(dòng)軋輥結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型所述冷彎中梁橫截面形狀呈“帽型”，包括帽體n、帽沿m，也可以不要帽沿m，只包括帽體n(見圖4)，帽沿可以向外折(見圖2)，也可以向內(nèi)折(見圖3)，帽體n的兩豎邊可以是垂直的，也可以是傾斜的。采用武鋼W400QN或W450QN的高強(qiáng)度耐侯鋼熱軋卷板為原料，其中，W400QN的屈服強(qiáng)度σs≥400Mpa，抗拉強(qiáng)度σb≥490Mpa；W450QN的屈服強(qiáng)度σs≥450Mpa，抗拉強(qiáng)度σb≥550Mpa。
帽沿外折中梁冷彎成型工藝流程熱卷→縱剪→開卷→矯平→切頭對焊→活套儲(chǔ)存→成型→整形→矯直→飛鋸切斷說明1、縱剪即在縱剪機(jī)組上，將熱軋毛邊卷剪成工藝設(shè)計(jì)所需寬度的縱剪帶。
2、開卷即在冷彎成型機(jī)組的開卷機(jī)上，將縱剪帶打開。
3、矯平是指將開卷后的縱剪帶，矯平消除板帶上的鐮刀彎、旁彎等。
4、切頭對焊、活套儲(chǔ)存指將矯平后的縱剪帶頭、尾切斷、對焊后，充入活套儲(chǔ)存，保證軋制連續(xù)不間斷。
5、成型、整型、矯直是冷彎型鋼生產(chǎn)的關(guān)鍵工序。
冷彎中梁采用了分步成型的辦法，即先成型冷彎中梁寬翼緣m，再成型豎邊n，最后整型成標(biāo)準(zhǔn)斷面的成型工藝(如圖3所示)。
5.1第一、二、三、四架成型帽鋼寬翼緣m，變形角度為22.5°，45°，67.5°，90°。
5.2第五、六、七、八、九、十架成型帽鋼豎邊n，變形角度為15°，30°，45°，60°，75°，90°。
第六、七、八、九架采用一種專用設(shè)備，如圖4所示，該專用設(shè)備包括上軋輥10、下軋輥11、被動(dòng)輥12。上軋輥10和下軋輥11與上、下軋輥軸通過平鍵連結(jié)，隨軋輥軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，被動(dòng)軋輥與軋輥軸之間通過軸承相連。被動(dòng)軋輥位于主動(dòng)下軋輥11的兩側(cè)，它的工作面緊貼冷彎型鋼豎邊，上軋輥10和下軋輥11是主動(dòng)軋輥，上下主動(dòng)軋輥緊貼冷彎型鋼底邊的上下面。
所述被動(dòng)軋輥的結(jié)構(gòu)如圖5所示，它由軋輥1、端蓋2、鎖緊螺母3、軸套4、軋輥軸5、軸承6、紙墊7、氈圈8和o形圈9等構(gòu)件組成，軸套4與下軋輥11緊靠，下軋輥11、軸套4、軸承內(nèi)圈以相同角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。軋輥1與軸承外圈成為被動(dòng)輥。通過此種結(jié)構(gòu)有效地克服了軋輥1與下軋輥11之間的線速度差，減小了軋制阻力，減輕了軋件上的劃傷。
5.3第十一、十二、十三、十四、十五架為整型工序，即將軋輥孔型設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)孔型，使中梁橫截面尺寸達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。
5.4矯直工序通過調(diào)整矯直輥，保證冷彎中梁縱向不彎曲、不扭轉(zhuǎn)。
5.5飛鋸切斷是通過數(shù)控定尺，將中梁分割成所需要的各種定尺長度。
綜上所述，本實(shí)用新型所述的冷彎中梁與傳統(tǒng)的熱軋中梁相比具有重量輕、強(qiáng)度高、剛度好的的優(yōu)點(diǎn)，它能適應(yīng)車輛自重輕、高速、重載要求，并降低鋼材消耗，降低生產(chǎn)成本，延長車輛使用壽命。
權(quán)利要求1.一種采用連續(xù)輥式冷彎成型方法生產(chǎn)的用于鐵路車輛制造的冷彎中梁，其特征是該冷彎中梁橫截面呈“帽型”，包括帽體n，該帽體n由位于其頂部的一條橫邊和位于兩側(cè)的兩豎邊構(gòu)成，為整體式結(jié)構(gòu)，材料選用屈服強(qiáng)度σs≥350Mpa，抗拉強(qiáng)度σb≥450Mpa的高強(qiáng)度耐侯鋼。
2.按照權(quán)利要求1所述用于鐵路車輛制造的冷彎中梁，其特征是所述冷彎中梁橫截面還包括帽沿m，該帽沿m位于帽體n中兩豎邊下端，向內(nèi)或外折。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種采用連續(xù)輥式冷彎成型方法生產(chǎn)的用于鐵路車輛制造的冷彎中梁，其特征是該冷彎中梁橫截面呈“帽型”，包括帽體n，該帽體n由位于其頂部的一條橫邊和位于兩側(cè)的兩豎邊構(gòu)成，為整體式結(jié)構(gòu)，材料選用屈服強(qiáng)度σ
文檔編號B21D5/06GK2717559SQ0323722
公開日2005年8月17日 申請日期2003年8月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月28日
發(fā)明者葉掀亮, 萬國勝, 廖奇, 舒斌, 李燁 申請人:武鋼集團(tuán)漢口軋鋼廠