[发明专利]紧凑式万能立式钢轨轧制方法

说明书

技术领域

本发明属于金属的轧制技术领域，具体的为一种轧制钢轨的万能立式轧制方法。

背景技术

钢轨轧制是钢轨生产中重要的一环工序，直接影响着钢轨产品质量和综合力学性能。目前钢轨轧制主要有两种方式：二辊孔型轧法和四辊万能轧法，由于四辊万能轧法中钢轨在万能轧辊组成的孔型中四面受到均匀压缩变形，加工量好，得到的钢轨产品质量要比二辊孔型轧法好，优势较二辊孔型轧法突出。

采用万能轧机及万能轧制工艺方法生产钢轨是本领域中常用的技术手段，钢轨呈卧倒状态在万能轧机中进行变形并得到最终的成品钢轨。图1为现有万能卧式钢轨轧制工艺的工艺布置图，在传统型钢轧制理念中，轧件在水平驱动的轧辊中穿梭，通过调整轧辊的辊缝、孔槽形状等参数获得最终的型钢产品。钢轨万能轧制法生产也不例外，钢轨呈卧倒状在万能轧机和轧边机中往复穿梭，并受到万能轧辊和轧边辊的轧制变形，最终得到热态下的钢轨成品。但钢轨呈卧倒状在万能轧机中变形时会出现如下缺点：

（1）轧制过程中钢轨槽内积水

轨形坯在万能轧机中轧制时，轧机冷却水和除磷用高压水等介质水会遗留在轨形坯上表面的槽中产生积水，使钢轨腰部上表面和下表面散热不均的现象进一步加重，使得轧后钢轨腰部上表面温度明显低于下表面，从而影响钢轨的微观组织和性能，如图2所示，为现有万能卧式钢轨轧制工艺中的钢轨腰部槽内积水示意图；

（2）万能轧制变形的不对称性

在轧制过程中，由于钢轨断面的特殊性，其只有一个对称面，这导致轧制时产生的轴向力大，朝轨头呈水平方向；由于受自身重力影响，钢轨在辊道上自由卧倒的状态为倾斜状，如图3所示，轨形坯进入万能轧机后，钢轨会出现头部向下倾斜的倾向，使得上下辊轧制力分布不均匀，且对轴向力产生一定影响，使得本来就是不对称变形的万能轧制现象进一步恶化，对钢轨最终的成品尺寸带来影响；

（3）万能轧制线工艺布置过长。

万能轧制线工艺布置较长使得建设投资增加，同时生产线拉长会使得热态轧件在辊道上的运输时间变长，轧件温降变大，而且轧件上表面槽内积水会进一步加快轧件上表面的冷却速率，影响轧件整个断面的温度对称性分布，如现有的U1E1+U2E2+UF万能工艺布置方式，其轧制线工艺布置具有过长的缺点。

公开号为CN 1668394的中国专利公开了一种用于热轧钢轨的方法与设备，公开号为CN 1172701的中国专利公开了一种由粗制坯轧出成品型材的方法，这两件专利均公开了各自用于制造钢轨的万能轧机工艺布置及轧制方法，但上述专利均采用传统的卧式轧制，使得钢轨在轧制过程中具有上表面易积水，影响轧件温度的对称分布，且在轧制过程中易产生不均匀变形并对钢轨最终产品尺寸产生影响的缺陷。

公开号为CN 101844150A的中国专利公开了一种钢轨万能法轧制工艺，虽然采用了立式轧制方法及工艺布置，但该工艺布置的生产线仍然采用现有的钢轨卧式轧制工艺布置的U1E1+U2E2+UF生产线，导致轧制生产线过长，万能轧机及轧边机数量较多，整体车间厂房和设备投资较大，并导致钢轨在运输过程中温降较大，对轧件温度控制较难。

基于上述钢轨万能轧制方法及工艺布置方式存在的问题，本发明旨在探索一种紧凑式万能立式钢轨轧制方法，该紧凑式万能立式钢轨轧制方法不仅可以解决现有钢轨卧式轧制中受力不均、温度分布不均及最终成品尺寸偏差的问题，还可以大大减少轧线的长度，控制轧件的温降，实现钢轨的在线控制轧制和控制冷却，在保证最终成品尺寸的同时，还可进一步提高钢轨断面微观组织均匀性和力学性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种万能立式钢轨轧制方法，该万能立式钢轨轧制方法不仅可以解决现有钢轨卧式轧制工艺中的受力不均、温度分布不均以及最终成品尺寸偏差的问题，而且能够利用更短的生产线轧制钢轨，能够有效减小投资成本和方便钢轨轧制过程中的温度控制。

要实现上述技术目的，本发明的万能立式钢轨轧制方法，包括如下步骤：

1）翻转：将轨形坯翻转为其头部位于腿部上方的立式状态；

2）轧制：将步骤1）中翻转后的轨形坯进入紧凑布置的往复式万能立式轧机机组中进行轧制，所述往复式万能立式轧机机组包括至少一台万能立式粗轧机、至少一台立式轧边机和一台万能立式精轧机，将所述轨形坯在所述万能立式粗轧机和立式轧边机之间进行至少两个轧程的往复可逆式连轧后，将轨形坯在所述万能立式粗轧机、立式轧边机和万能立式精轧机中进行最后一个轧程的精轧成型。