專利名稱：矯直輥、用于矯直鋼軌的設備和鋼軌軋制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于矯直輥、矯直鋼軌的設備和鋼軌軋制方法。
背景技術：
鋼軌軋制過程包括對加熱的鋼軌依次進行開坯軋制、中間軋制和精軋以及在鋼軌 冷卻后進行矯直。矯直后可以通過無損探傷等方式檢測鋼軌的殘余應力。國內(nèi)外研究表明， 鋼軌殘余應力的大小和分布將嚴重影響鋼軌的使用性能。鋼軌殘余應力越小，對鋼軌使用 安全越有利。由于鋼軌殘余應力是在鋼軌軋制過程和矯直過程中形成的，因此，現(xiàn)有技術中 為了控制或降低鋼軌殘余應力通常采用方法是降低鋼軌矯前彎曲度和矯直壓下量。降低鋼 軌矯前彎曲度的目的是為鋼軌矯直時降低矯直壓下量提供前提條件，也就是在滿足鋼軌矯 直后平直度要求的同時，盡量降低矯直壓下量，從而降低因矯直過程帶來鋼軌殘余應力增 加過大的影響。由于降低了矯直壓下量，這會影響鋼軌的矯直效果，影響鋼軌的成型性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種矯直輥、一種用于矯直鋼軌的設備和一種能夠保證矯 直效果并降低鋼軌殘余應力的鋼軌軋制方法。本發(fā)明的矯直輥用于矯直精軋后的鋼軌，所述矯直輥為回轉體，該回轉體的縱截 面的兩側的至少一部分形成對稱的凹進的弧形，該凹進的弧形的中點與所述縱截面的兩側 的中點一致。本發(fā)明的用于矯直鋼軌的設備包括第一矯直輥組和第二矯直輥組，所述第一矯直 輥組包括多個第一輥，該多個第一輥依次與鋼軌的軌頭接觸，所述第二矯直輥組包括多個 第二輥，該多個第二輥依次與鋼軌的軌底接觸，其特征在于，至少一個第二輥為本發(fā)明的矯直輥。本發(fā)明的鋼軌軋制方法包括對鋼軌進行矯直，其中，使用本發(fā)明的用于矯直鋼軌 的設備對鋼軌進行矯直，使得鋼軌的軌底具有朝外凸出的部分。本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，鋼軌的殘余應力主要集中在軌底，特別是矯直時對 軌底的中部會產(chǎn)生拉應力，從而導致軌底的中部出現(xiàn)殘余應力集中。本發(fā)明的鋼軌軋制 方法使用本發(fā)明的用于矯直鋼軌的設備進行矯直，當軌底經(jīng)過輥面朝內(nèi)凹進的矯直輥矯直 時，軌底的兩端首先與矯直輥接觸，隨著矯直的繼續(xù)進行，軌底的中部逐漸與矯直輥接觸， 直到矯直到最后階段軌底的中部才完全與矯直輥接觸，這樣就降低了矯直輥與軌底的中部 的接觸壓力，從而降低了矯直后軌底的中部的殘余應力，實現(xiàn)了鋼軌殘余應力的穩(wěn)定控制。


圖1是顯示矯直前鋼軌的橫截面形狀的示意圖；圖2是顯示使用本發(fā)明的矯直輥矯直鋼軌的示意圖；圖3是顯示矯直后鋼軌的橫截面形狀的示意圖4是顯示矯直過程的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的矯直輥用于矯直精軋后的鋼軌，所述矯直輥為回轉體，該回轉體的縱截 面的兩側的至少一部分形成對稱的凹進的弧形，該凹進的弧形的中點與所述縱截面的兩側 的中點一致。所述凹進的弧形可以是圓或橢圓的一部分。優(yōu)選地，如圖2所示，所述弧形為圓弧 形A^A。也就是所述軋輥的輥面包括凹球面的一部分。更優(yōu)選地，圓弧形A ^A的弦高可 以為0. lmm-0. 3mm,弦長可以為200mm-300mm ；可選擇地，可以使圓弧形A彳A的曲率半徑為 20m-45m，從而使所述軋輥具有適當彎曲程度的凹球面。本發(fā)明的用于矯直鋼軌的設備包括第一矯直輥組和第二矯直輥組，所述第一矯直 輥組包括多個第一輥，該多個第一輥依次與鋼軌的軌頭接觸，所述第二矯直輥組包括多個 第二輥，該多個第二輥依次與鋼軌的軌底接觸，其中，至少一個第二輥為本發(fā)明的矯直輥。優(yōu)選地，一個第二輥為本發(fā)明的矯直輥。更優(yōu)選地，所述一個第二輥為所述第二矯 直輥組中的多個第二輥中最后一個或倒數(shù)第二個與軌底接觸的輥?？梢酝ㄟ^對現(xiàn)有的輥式矯直輥設備進行改進以得到本發(fā)明的用于矯直鋼軌的設 備。輥式矯直設備包括第一輥組和第二輥組，該第一輥組和第二輥組分別與鋼軌的軌頭和 軌底接觸。其中，第二輥組與軌底接觸且沿垂直方向位置固定，第一輥組與軌頭接觸并可以 沿垂直方向調(diào)節(jié)位置以調(diào)整壓下量。例如，如圖4所示，第一輥組包括依次與鋼軌軌頭接觸 的2#輥、4#輥、6#輥和8#輥，第二輥組包括依次與鋼軌的軌底接觸的1#輥、3#輥、5#輥、 7#輥和9#輥?？梢允褂帽景l(fā)明的矯直輥作為7#輥或9#輥，以得到本發(fā)明的用于矯直鋼軌 的設備。下文中以用本發(fā)明的矯直輥作為9#輥詳細說明本發(fā)明的用于矯直鋼軌的設備和 鋼軌軋制方法。優(yōu)選地，如圖2所示，9#輥縱截面(X方向為9#輥的軸線方向)的兩側為圓弧形 A - A，從而鋼軌經(jīng)過矯直后，鋼軌的橫截面如圖3所示，軌底橫截面形成圓弧形B彳B。其 中，軌底的高度差的最大值為圓弧形B^B的弦高。另外，矯直時，鋼軌與9#輥的整個朝內(nèi) 凹進的表面接觸。因此，軌底凸出并形成與矯直輥的凹進部分完全一致的形狀。即9#輥的 凹進的圓弧形A^A與矯直后軌底的圓弧形B彳B相同。圓弧形A彳A和B彳B的弦高用 m(沿圖2中Y方向的高度)表示，弦長w為軌底與9#輥接觸的寬度并近似等于軌底的寬 度。另外，由圖2和數(shù)學常識可知，9#輥的凹進的圓弧形A^A的弦高m的大小取決 于弦長(即9#的高度h)和輥面的彎曲程度。因此，可以根據(jù)軌底的寬度w和所需的變形 量(即弦高m)選擇高度和輥面彎曲程度適當?shù)能壍琢⑤?。由于鋼軌的軌底寬度通常?110mm-155mm，優(yōu)選地，為了對軌底施加適當?shù)淖冃我愿玫貙崿F(xiàn)本發(fā)明的目的，可以使9# 輥的凹進的圓弧形A 一 A的弦高m為0. lmm-0. 3mm,弦長h為110mm-155mm，從而使矯直后 的軌底的圓弧形B彳B的弦高m為0. lmm-0. 3mm,弦長h為110mm-155mm。另外，為了保證 矯直順利進行，9#輥的寬度wl可以比弦長w寬8. Omm-lO. 0mm。本發(fā)明的鋼軌軋制方法包括對鋼軌進行矯直，其中，使用本發(fā)明的用于矯直鋼軌 的設備對鋼軌進行矯直，使得鋼軌的軌底具有朝外凸出的部分。
優(yōu)選地，矯直后，所述鋼軌的軌底的朝外凸出的部分的橫截面為圓弧形，圓弧形的 弦高為 0. lmm-o. 3mm,弦長為 200mm-300mm。另外，本發(fā)明鋼軌軋制方法還包括所述方法還包括在對所述鋼軌進行矯直前，將 所述鋼軌加熱并對所述鋼軌依次進行開坯軋制、中間軋制和精軋。其中，鋼軌的開坯軋制可以使用開坯軋制機架進行軋制；鋼軌的中間軋制可以采 用萬能孔型中間軋制，也就是使用萬能可逆孔型軋機進行軋制；所述精軋可以采用萬能孔 型精軋，也就是使用萬能孔型精軋機進行軋制。其中，開坯軋制、萬能孔型中間軋制和萬能 孔型精軋是本領域公知的軋制方法，開坯軋制機架、萬能可逆孔型軋機和萬能孔型精軋機 的操作和使用方法也是本領域公知的，在此不做詳細說明。根據(jù)不同規(guī)格的鋼軌可以設定相應的開坯軋制和中間軋制的軋制道次，精軋和矯 直通常為一道次。下面具體說明本發(fā)明的鋼軌軋制方法。首先，將鋼軌加熱到所需的溫度，所述鋼軌的加熱溫度為1210°C -1250°C ；所述開 坯軋制的軋制溫度為1150°C -1180°C，截面收縮率為78. 5% -81. 2%，軋制10道次；所述中 間軋制的軋制溫度為1020°C -1060°C，所述中間軋制的截面收縮率為61. 4% -64. 7%，軋制 4道次；所述精軋的軋制溫度為890°C-950°C，截面縮率為4. 7%-7. 5%;所述矯直的壓下量 為29. 5-40mm，矯直使得鋼軌底部朝外彎曲形成圖3所示的形狀。精軋后使鋼軌冷卻1. 5-3 個小時，然后進行矯直。矯直時鋼軌的放置狀態(tài)為軌頭朝上軌底朝下。矯直時，矯直的總壓 下量為29. 5-40mm，例如可以使2#輥、4#輥、6#輥和8#輥的壓下量分別為14. 0-17. 0mm、 11. 0-14. 0mm、4. 0-7. 0mm、0. 5-2. 0mm，從而得到各種規(guī)格的鋼軌。下面通過實施例說明本發(fā)明的鋼軌軋制方法的優(yōu)點。實施例1按照上述方法對現(xiàn)有的矯直進行改進以得到本發(fā)明的用于軋制鋼軌的設備，該改 進為用本發(fā)明的矯直輥作為鋼軌輥式矯直機的9#輥。使用U75V材料軋制鋼軌；首先將鋼軌坯料加熱至1210°C以進行開坯軋制，開坯 軋制的截面收縮率為78. 5% ；使用上述萬能可逆孔型軋機在1060°C進行中間軋制，中間軋 制的截面收縮率為61. 7% ；使用萬能孔型精軋機在950°C進行精軋，精軋的截面收縮率為 4. 7% ；鋼軌冷卻3小時后，鋼軌溫度低于60°C，使用改進的輥式矯直機進行矯直，矯直壓下 量為40mm，其中，姊輥、4#輥、6#輥和8#輥的壓下量分別為17mm、14mm、7mm、2mm，最終得到 規(guī)格為75kg/m的鋼軌；矯直后采用貼電阻應變片測試應變的方法測得鋼軌的殘余應力，結 果如表1所示。其中，9#輥的寬度wl為160mm，凹進的圓弧形A^A的弦高m為0. 3mm,弦 長 w 為 150mm。實施例2按照實施例1的方式軋制鋼軌，不同之處在于將鋼軌坯料加熱至1220°C以進行 開坯軋制，開坯軋制的截面收縮率為79. 3% ；使用萬能可逆孔型軋機在1060°C進行中間軋 制，中間軋制的截面收縮率為62. 5% ；使用萬能孔型精軋機在940°C進行精軋，精軋的截 面收縮率為5. 1% ；鋼軌冷卻2. 5個小時后，使用改進的輥式矯直機進行矯直，矯直壓下量 為37. 5_，其中，邶輥、4#輥、6#輥和8#輥的壓下量分別為16mm、14mm、6mm、l. 5mm,以得到 規(guī)格為68kg/m的鋼軌。其中，9#輥的凹進的圓弧形A彳A的弦高m為0. 25mm,弦長w為 152. 4mm。5
實施例3按照實施例1的方式軋制鋼軌，不同之處在于將鋼軌坯料加熱至1230°C以進行 開坯軋制，開坯軋制的截面收縮率為80. 6% ；使用萬能可逆孔型軋機在1050°C進行中間軋 制，中間軋制的截面收縮率為62. 4% ；使用萬能孔型精軋機在920°C進行精軋，精軋的截面 收縮率為5. 5%,；鋼軌冷卻2. 5個小時后，使用改進的輥式矯直機進行矯直，矯直壓下量為 35mm，其中，2#輥、4#輥、6#輥和8#輥的壓下量分別為15mm、13mm、6mm、1mm，以得到規(guī)格為 60kg/m的鋼軌。其中，9#輥的凹進的圓弧形A彳A的弦高m為0. 2mm,弦長w為150_。實施例4按照實施例1的方式軋制鋼軌，不同之處在于將鋼軌坯料加熱至1240°C以進行 開坯軋制，開坯軋制的截面收縮率為80. 8% ；使用萬能可逆孔型軋機在1040°C進行中間軋 制，中間軋制的截面收縮率為63. 9% ；使用萬能孔型精軋機在910°C進行精軋，精軋的截 面收縮率為6. 7% ；鋼軌冷卻2個小時后，使用改進的輥式矯直機進行矯直，矯直壓下量為 33mm，其中，2#輥、4#輥、6#輥和8#輥的壓下量分別為15mm、12mm、5mm、1mm，以得到規(guī)格為 50kg/m的鋼軌。其中，9#輥的寬度wl為140mm，凹進的圓弧形A彳A的弦高m為0. 15mm, 弓玄長w為132mm。實施例5按照實施例1的方式軋制鋼軌，不同之處在于將鋼軌坯料加熱至1250°C以進行 開坯軋制，開坯軋制的截面收縮率為81. 2% ；使用萬能可逆孔型軋機在1020°C進行中間軋 制，中間軋制的截面收縮率為64. 7% ；使用萬能孔型精軋機在890°C進行精軋，精軋的截面 收縮率為7. 5% ；鋼軌冷卻1. 5個小時后，使用改進的輥式矯直機進行矯直，矯直壓下量為 29. 5mm，其中，邶輥、4#輥、6#輥和8#輥的壓下量分別為14mm、llmm、4mm、0. 5mm,以得到規(guī) 格為43kg/m的鋼軌。其中，9#輥的寬度wl為120mm，凹進的圓弧形A 一 A的弦高m為0. Imm, 弓玄長w為114mm。對比例1按照實施例1的方式軋制鋼軌，不同之處在于矯直時，第二輥組的多個第二輥均 為輥面無凹進部分、輥面平直的矯直輥。實施例1-5和對比例1中的9#輥的寬度wl、9#輥的凹進的圓弧形A^A的弦高 m(矯直后軌底橫截面形成的圓弧形的B彳B弦高)、軌底的寬度w以及矯直后測得的鋼軌 的殘余應力如表1所示。其中，序號1-5為實施例1-5，序號6為對比例1。表 權利要求
1.一種矯直輥，其特征在于，所述矯直輥用于矯直精軋后的鋼軌，所述矯直輥為回轉 體，該回轉體的縱截面的兩側的至少一部分形成對稱的凹進的弧形，該凹進的弧形的中點 與所述縱截面的兩側的中點一致。
2.根據(jù)權利要求1所述的矯直輥，其中，所述凹進的弧形為圓弧形。
3.根據(jù)權利要求2所述的矯直輥，其中，所述圓弧形的弦高為0.lmm-0. 3mm,弦長為 200mm-300mm。
4.根據(jù)權利要求2所述的矯直輥，其中，所述圓弧形的曲率半徑為20m-45m。
5.一種用于矯直鋼軌的設備，該設備包括第一矯直輥組和第二矯直輥組，所述第一矯 直輥組包括多個第一輥，該多個第一輥依次與鋼軌的軌頭接觸，所述第二矯直輥組包括多 個第二輥，該多個第二輥依次與鋼軌的軌底接觸，其特征在于，至少一個第二輥為權利要求 1-4中任意一項所述的矯直輥。
6.根據(jù)權利要求5所述的用于矯直鋼軌的設備，其中，一個第二輥為權利要求1-4中任 意一項所述的矯直輥。
7.根據(jù)權利要求6所述的用于矯直的設備，其中，所述一個第二輥為所述第二矯直輥 組中的多個第二輥中最后一個或倒數(shù)第二個與鋼軌的軌底接觸的輥。
8.一種鋼軌軋制方法，該方法包括對鋼軌進行矯直，其中，使用權利要求5-7中任意一 項所述的用于矯直鋼軌的設備對鋼軌進行矯直，使得鋼軌的軌底具有朝外凸出的部分。
9.根據(jù)權利要求8所述的鋼軌軋制方法，其中，所述矯直的壓下量為29.5 40mm。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的鋼軌軋制方法，其中，矯直后，所述鋼軌的軌底的朝外凸 出的部分的橫截面為圓弧形，所述圓弧形的弦高為0. lmm-0. 3mm，弦長為200mm-300mm。
11.根據(jù)權利要求8或9所述的鋼軌軋制方法，其中，所述鋼軌軋制方法還包括所述方 法還包括在對所述鋼軌進行矯直前，將所述鋼軌加熱并對所述鋼軌依次進行開坯軋制、中 間軋制和精軋。
12.根據(jù)權利要求11所述的鋼軌軋制方法，其中，所述中間軋制為萬能孔型中間軋制， 所述精軋為萬能孔型精軋。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中，所述鋼軌的加熱溫度為1210°C-1250°C ；所述 開坯軋制的軋制溫度為1150°C -1180°C，截面收縮率為78. 5% -81. 2%;所述中間軋制的溫 度為1020°C -1060°C，所述中間軋制的截面收縮率為61. 4% -64. 7%；所述精軋的軋制溫度 為 890°C _950°C，截面收縮率為 4. 7% -7. 5%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種矯直輥，矯直輥為回轉體，該回轉體的縱截面的兩側的至少一部分形成為對稱的凹進的弧形，該凹進的弧形的中點與所述縱截面的兩側的中點一致。本發(fā)明還提供一種用于矯直鋼軌的設備，包括第一矯直輥組和第二矯直輥組，第一矯直輥組包括多個第一輥，該多個第一輥依次與鋼軌的軌頭接觸，第二矯直輥組包括多個第二輥，該多個第二輥依次與鋼軌的軌底接觸，其中，至少一個第二輥為本發(fā)明的矯直輥。本發(fā)明還提供一種鋼軌軋制方法，包括對鋼軌進行矯直，其中，使用本發(fā)明的用于矯直鋼軌的設備對鋼軌進行矯直，使得鋼軌的軌底具有朝外凸出的部分。本發(fā)明的鋼軌軋制方法能夠保證矯直效果并可以有效地降低鋼軌殘余應力。
文檔編號B21B37/74GK102049434SQ20091021235
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月6日 優(yōu)先權日2009年11月6日
發(fā)明者孫明榮, 林鋼, 賈濟海, 鄧勇, 郭華, 陶功明 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司, 攀鋼集團鋼鐵釩鈦股份有限公司