用於熱軋鋼軌的方法與設備的製作方法

2023-09-23 18:54:45

專利名稱：用於熱軋鋼軌的方法與設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種生產熱軋物品，諸如金屬梁，特別是鋼軌和類似可軋材料的方法與設備。
背景技術：
在合適的輥軋臺進行鋼軌的熱軋製造是已知的。
鋼軌的軋制操作通常包括鋼錠或鋼坯在一個或多個斷裂臺上的斷裂操作，可選擇中間工段的道次，並隨後在一精整站進行精整操作。
高速鐵路線的發展要求其鋼軌比在普通鐵路線鋼軌情況下有更嚴格的加工公差。
本發明的根本問題是提供一種軋制鋼軌的方法和設備，其能生產在尺寸與表面公差方面質量更高的鋼軌，而且限制輥軋臺的數量。
根據本發明第一方面，該問題是通過藉助軋制設備製造鋼軌或類似產品的方法解決的，該設備包括一可逆的中間工段，該工段接收來自適當上遊粗軋站的預粗軋鋼條，在對其加工後將其送至一下遊精整站，其中該中間工站包括第一和第二萬能機座；一高立輥機座，其設置在第一和第二萬能機座之間。
上述三個機座彼此間以這樣一距離設置，使得所述鋼條在軋制中同時容納在所有三個機座中。
該方法其特徵在於按所示順序包括如下操作在第二萬能機座內的第一軋制道次；
在高立輥機座內的第一軋制道次；在第一輥軋臺內的第一軋制道次。
根據本發明第二方面，上述更詳細描述的問題的解決是通過使用一軋制設備實現上述方法，該設備包括一可逆中間工段，其用於接收來自合適上遊粗軋站的預粗軋鋼條，在對其加工後將其送至一下遊精整站，其中該中間工站包括，沿至少一個軋制軸線依次設置的第一萬能機座和高立輥機座。根據本發明的設備其特徵在於還包括沿至少一軋制軸線設置的第二萬能機座，於是該高立輥機座設置在第一和第二萬能機座之間，所述三個機座彼此以一定距離設置，從而鋼條在軋制中同時容納在三個機座內。
如上所述的方法及設備的優點除了較好地兼顧了良好的尺寸及表面公差，並限定了輥軋臺的數量外，還具有很高的生產率。
對機座數量的限制導致一較低的初始投資成本和產品轉變的低成本。事實上，在高於未軋制相同鋼條的機座的全程溫度下用兩個或三個機座同時軋制相同鋼條就能完成軋制，因此有可能減少軋制道次的數量。
此外，關於輥旋轉速度與其它處理參數的控制，三機座的中間軋制工段控制上相對簡單。
根據本發明再一方面，所述的通過軋制生產鋼軌或類似產品的方法包括已成形為半處理鋼軌的鋼條的精整操作，其特徵在於該精整操作包括萬能機座上的軋制道次，該萬能機座裝有能夠加工鋼軌底部的第一立輥，能夠加工鋼軌頂部(T)的第二立輥，且該第一和第二立輥能夠同時軋制該頂部(T)和底部(B)。
目前，在鋼軌的軋制中，精整道次是在裝有單個立式軋輥的半萬能輥軋臺上或有時是在高立輥機座內完成的。
該精整方法允許鋼軌以更好的尺寸精度製造，特別是精整的鋼軌頂部的高度和形狀。
所提供的最佳實施例允許實現良好的精整表面，並進一步提高了所軋制鋼軌的尺寸精度。
根據本發明再一方面的精整方法即能與根據上文所述的本發明前述方面的中間軋制方法結合使用，也能與根據現有技術的鋼軌的中間加工方法結合使用。
附圖簡要說明本發明的其它優點通過對下文實施例的詳細描述並結合附圖對普通技術人員而言是顯而易見的，且所述實施例為非限定性例子，其中

圖1示意性地顯示實施根據本明方法的軋制設備的實施例；圖2示意性地顯示了根據本發明方法的實施例，在圖1的設備中實施輥軋操作的順序；圖3示意性地顯示了根據本發明方法第一實施例，圖1所示設備的精整機座的剖面圖；圖4示意性地顯示了根據本發明方法第二實施例，圖1所示設備的精整機座的剖面圖；圖5示意性地顯示了根據本發明方法第三實施例，圖1所示設備的精整機座的剖面圖；圖6示意性地顯示了根據本發明方法第四實施例，圖1所示設備的精整機座的剖面圖。
發明詳細說明在本說明書中，表達式「縮小比(縮小率)」ρ指得是(通常表示為百分率)經受每個軋制道次的每個鋼條剖面面積S的減小值與軋制道次之前的鋼條剖面面積的比率，ρ＝(Sprior-Safter)/Sprior。
圖1示意性地顯示了根據本發明的用於鋼軌的熱軋設備的優選實施例。
例如從一連續的鑄造設備(未顯示)生產的鋼條首先在第一組斷裂臺1進行粗軋制，可選擇地在第二組斷裂臺2進行粗軋制；然後到達整個用標號3表示的中間工段。從該中間工段3出來後，鋼條被送入一包括精整機座4的精整站，並從該處到達相繼的工作站(屏極冷卻，熱處理等)。
在本專利申請中，措詞「精整機座」或「精整站」指的是完成最終軋制道次，完成鋼軌最終尺寸調整的軋制線上的機座。
根據本發明一方面，中間工段3沿鋼條軋制線從上遊至下遊方向包括第一萬能機座30，第二萬能機座32，設置在第一和第二萬能機座30與32之間的二高立輥機座31。
第一和第二萬能機座30和32與高立輥機座31是可逆的並沿單一軋制軸線設置，其彼此間的距離設置成使其三個在軋制過程中能同時嚙合同樣的鋼條(除了這種情況，即一機座正進行「空軋」道次，同時嚙合一鋼條的機座至多是兩個)。
第一和第二萬能機座30，32與立輥機座31的水平輥間的距離優選儘可能接近這使得在更高的平均溫度下完成各種軋制道次，減少輥或類似物的磨損，允許在每個道次和/或少數道次上更高的縮小率(在所述的特定實施例中，有可能將道次減少為三個)。
根據本發明的第一方面，軋制工段3根據下述方法，在圖中略述了完成半處理鋼條的軋制。
半處理鋼條在第二萬能機座32內經受第一軋制道次U1，其中第一萬能機座30的輥起初打開並因而完成第一空道次D1；然後鋼條的前進方向反轉，且要加工的鋼條再次在中間軋制工段3經過，在高立輥機座31的第一加工槽內經受第一軋制道次E1，隨後在第一萬能機座30內經受第一道次U2。
高立輥機座31可在不同位置間移動，從而允許不同槽或軋制槽沿著兩萬能機座30，32的軋制軸線進行配置，以產生不同的高立軋道次。
在第二萬能機座32內的第一軋制道次U1最好執行縮小率ρ1，其大於第一萬能機座30內的第一軋制道次U2的縮小率ρ2，最好假定ρ1近似等於20％，而ρ2近似等於16％；然而這種值也能根據特定需要而變化修改(諸如要軋制的鋼軌的形狀和尺寸，溫度等)。ρ1最好選擇在約10％和約30％之間，ρ2選擇在約3％和約25％之間。
在經受萬能機座32內的第一軋制道次U1前，來自兩個斷裂機1和2的鋼條最好進一步在高立輥機座31的第二軋制槽內用軋制道次E2斷裂；如果可能，中間工段3距斷裂機1，2這樣一種距離，使得在中間工段3中處理的鋼條不再被斷裂機1，2的輥所控制，E2的操作能夠在取消一加工道次並減少整個軋制時間的斷裂機1，2的其它操作附近完成。
當鋼條再次從下遊至上遊經過時，中間工段3，隨著鋼條相對第二萬能機座32內的第一軋制道次U1的反轉運動，並且在高立輥機座31內的第一軋制道次E1之前，鋼條經受第二萬能機座32內的第二軋制道次U3(進行道次U3，在道次U1之後，機座32的輥更接近)如上所述，第一萬能機座30內的第一軋制道次U2，高立輥機座31內的第一軋制道次E1和第二萬能機座32內的第二軋制道次U3能夠在同時容納鋼條的三個機座30，31，32內實現(鋼軌通常具有從60m至超過100m變化的最終長度；用於備用的切頭或其它額外元件也有更短的長度)。
根據本發明圖2所述的工作循環，在第一萬能機座內的第一軋制道次U2之後，鋼條的前進方向再次反轉，鋼條經受第一萬能機座30內的第二軋制道次U4(在與道次U2相同的軋制輥內，但執行的是道次U4，此時機座30的輥靠得更近)，順次地在受高立輥機座31第三軋槽內經受第三軋制道次E3；第二機座32的輥現在打開且不對鋼條進行任何軋制(第二空軋道次D2)，鋼條被送進精整站4。
軋制道次U3最好執行縮小率ρ3，ρ3在約10％至30％之間，特別是近似等於16％，軋制道次U4執行縮小率ρ4，ρ4在約3％至約20％之間，特別是近似等於8％。
根據上述的優選工作循環，具有最大縮小率的斷裂與最硬化的軋制道次U1(可選擇U3)僅在第二萬能機座32內進行，同時，具有較小縮小率的道次U2(可選擇U4)在第一萬能機座30內進行這樣，斷裂操作的最大摩損與最初變形U1，U3僅包含在第二萬能機座32內，而相繼的被認為是預精整道次的軋制道次U2，U4在第一萬能機座30內專門進行，從而它們僅經受較小磨損並確保從工段3出來的鋼條上的形狀與表面精整的公差足夠精確，相對斷裂與粗軋道次及最終的預精整道次都在同樣萬能機座上的中間軋制工段內完成的設備具有更長的工作壽命事實上，在圖2的工作循環內，第一萬能機座30補償了鋼條從第二萬能機座32得到的更快惡化的形狀偏差。
使用根據本發明的方法，已軋制鋼軌的表面精整會更好事實上，在機座輥30加工中減小的磨損相對已知類型的輥軋設備能夠獲得軋制鋼軌更長時間段的光滑表面。
基本上僅有三個機座的中間段3的結構不需要過分複雜的輥速控制系統；重新裝備的時間也能減小，小批量生產的管理也簡化了。
與其它裝置比較，在與少量機座結合的製造中人們能得到相同的質量和公差，因而人們節省了初始投資。
例如相對連續軋制工藝，具有可逆機座的操作確保了鋼條上更均勻的溫度分布。
優選地，精整站4與中間工段3間隔這樣一段距離，鋼條不會同時容納在三個機座段3和精整站4內；除了允許同時執行，且具有更少停滯時間與中間軋制和精整，所述方法還消除了鋼條的變形，而如果鋼條同時容納在工段3和站4內，所述變形就會發生事實上在此情況下，即使用合適的作業系統控制，機座30，31，32和精整站4的速度仍然會產生或多或少重要的相對錯動，由此通常鋼條會產生膨脹、變形和尺寸變化。
在目前正常生產中，精整站4包括半萬能輾軋臺(即具有兩個水平輥40，41和一個立輥42，圖3；立輥42軋制並精整所放置的鋼軌底部下表面)或一高立輥機座(圖4)。
根據本發明方法的優選實施例(圖5)，精整站4優選包括一具有兩個水平輥400，401和兩個立輥402，403的萬能機座，立輥402處理並精整鋼軌B的底部，同時第二立輥處理並再精整半處理鋼軌的頂部T區域；兩個立輥402，403再精整同時處理的鋼軌的底部和頂部。
具有兩個立輥(圖5，6)的萬能機座的使用是獲得鋼軌整個高度上更精確公差的又一因素。仍然參見圖5，通常鋼軌的頂部T包括一個可輾軋的中央表面T1，鐵路車輛的車輪擱在該表面上，兩個橫向側翼T2，T3，當鋼軌安裝時它們相對垂線大體直線定向或豎直或以輕微斜度定向；鐵路車輛的車輪橫向擱在橫向側翼T2，T3上。
中央輾壓表面T1和兩個橫向側翼T2，T3通過兩個弧形部分T4，T5連接。
變形並再精整鋼軌頂部T的立式輾壓輥403包括一軋槽404，其能塑性變形並再精整頂部T；槽404包括一中央區域，該區域能塑性變形並再精整頂部的中央可軋段T1，設置在該中央區域兩側的兩個側表面，它們能維持並塑造鋼軌頂部T的橫向側翼T4，T5。
另一輥402具有一常規平的輾壓面，以精整鋼軌底部B的下面。
槽404的形狀允許以更高精度不僅維持並塑造鋼軌頂部T的中央壓延區T1，而且還有頂部側翼T4，T5。
回到圖3的常規的半萬能精整機座的輥，通常軋槽在不同點P1-P10內的不同旋轉速度間的差異會在軋制鋼條表面上，在鋼條的某些金屬區域產生不期望的錯動效果；為此軋槽的深度不能過大。
通過比較圖3與5的輥的軋槽各個段，人們注意到具有軋槽404的圖5類型的輥不會在鋼軌表面引起過多的錯動效果；因為錯動效果隨著槽平均直徑的減少而增加，對於立輥402，403而言最好選擇大直徑。
圖6示出了由申請人開發的具有兩個立輥422，423的萬能精整機座的另一實施例。
在這樣的例子中，塑造鋼軌頂部T的槽424具有較小深度，且其沒有能夠塑造並維持鋼軌頂部橫向側翼T2，T3的橫向側翼；槽424僅在鋼軌頂部中央區域T1軋制並精整；這樣，由於沿槽404表面旋轉速度變化而引起的錯動問題被克服了。
圖6的精整機座本身也裝配有第二輥422以塑造並精確地精整鋼軌底部B的下側。
上述的兩立輥精整機座不僅能用於根據本發明闡述的設備中的精整站，而且也能用於不同類型的設備中，例如具有已知類型中間工段的設備。與用於精整的機座類型無關(半萬能、萬能或立輥)，機座4(圖1，2)內的精整道次UF最好以縮小率ρF約1％至15％之間，特別是縮小率ρF等於2％來實現這樣的縮小率，特別小，可選擇地與前述執行的可選道次U2和U4的預精整操作相結合，相對已知技術的精整方法，能夠實現相當精確的尺寸與表面精整公差及更穩定的結束時間。
所述實施例可以進行許多變化而不會偏離本發明的範圍例如可以通過增加或刪除執行各道次的輥軋機而變化。如果設備所容納的建築物內的地面空間有要求，鋼條通過中間工段3的道次數量也可以是偶數而不必是上文所述的奇數，從而軋制循環末端的鋼軌從與其進入側相同側的工段3排出，而且橫過工段3並繼續送向下遊。
落在與權利要求等同領域的每一修改與變化都被認為包含在其內。
權利要求
1.一種通過軋鋼廠製造鋼軌或類似產品的方法，該鋼廠包括可逆的中間工段(3)，該工段(3)接收來自適當上遊粗軋站(2)的斷裂鋼條，在對其加工後將其送至下遊精整站(4)，其中該中間工站(3)包括第一(30)和第二萬能機座(32)；高立輥機座(31)，其設置在第一和第二萬能機座(30，32)之間，上述三個機座(30，31，32)彼此間以這樣一距離設置，使得所述鋼條在軋制中同時容納在所有三個機座(30，31，32)中，該方法的特徵在於按所示順序包括如下操作在第二萬能機座(32)內的第一軋制道次(U1)；在高立輥機座(31)內的第一軋制道次(E1)；在第一萬能機座(30)內的第一軋制道次(U2)。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於在第二萬能機座(32)內的第一軋制道次(U1)執行縮小率(ρ1)，該縮小率(ρ1)大於第一萬能機座(30)內的第一軋制道次(U2)的縮小率(ρ2)。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於在第二萬能機座(32)內的第一軋制道次(U1)執行的縮小率(ρ1)在約10％和約30％之間，在第一萬能機座(30)內的第一軋制道次(U2)執行的縮小率(ρ2)在約3％和約25％之間。
4.如權利要求3所述的方法，其特徵在於在第二萬能機座(32)內的第一軋制道次(U1)執行的縮小率(ρ1)約等於20％，在第一萬能機座(30)內的第一軋制道次(U2)執行的縮小率(ρ2)約等於10％。
5.如上述一個或多個權利要求中任一個所述的方法，其特徵在於高立輥機座(31)內的第二軋制道次(E2)位於第二萬能機座(32)內的第一軋制道次(U1)之前。
6.如上述一個或多個權利要求中任一個所述的方法，其特徵在於所述鋼條在第二萬能機座(32)內的第一軋制道次(U1)之後，在高立輥機座(31)內的第一軋制道次(E1)之前，執行第二萬能機座(32)內的第二軋制道次(U3)的軋制。
7.如權利要求6所述的方法，其特徵在於在第二萬能機座(32)內的第二軋制道次(U3)執行的縮小率(ρ3)在約10％和約30％之間。
8.如上述一個或多個權利要求中任一個所述的方法，其特徵在於在第一萬能機座(30)內的第一軋制道次(U2)後執行高立輥機座(31)內的第三軋制道次(E3)。
9.如上述一個或多個權利要求中任一個所述的方法，其特徵在於在第一萬能機座(30)內的第一軋制道次(U2)後，立即在第一萬能機座(30)內執行第二軋制道次(U4)。
10.如權利要求9所述的方法，其特徵在於在第一萬能機座(30)內進行的第二軋制道次(U4)執行的縮小率(ρ4)在約3％和約20％之間。
11.如上述一個或多個權利要求中任一個所述的方法，其特徵在於高立輥機座(31)內的第三軋制道次(E3)順次與第一萬能機座(30)內進行的第二軋制道次(U4)相連。
12.如上述一個或多個權利要求中任一個所述的方法，其特徵在於按所示順序其包括一系列大體由下述軋制道次構成的操作從預粗輥軋臺(2)出來的在高立輥機座(31)內的第二軋制道次(E2)，第二萬能機座(32)內的第一軋制道次(U1)，第二萬能機座(32)內的第二軋制道次(U3)，高立輥機座(31)內的第一軋制道次(E1)，第一萬能機座(30)內的第一軋制道次(U2)，第一萬能機座(30)內的第二軋制道次(U4)，高立輥機座(31)內的第三軋制道次(E3)，精整站(4)內的軋制道次(UF)。
13.一種通過軋制生產鋼軌或類似產品的方法，包括已成形為半處理鋼軌的鋼條的精整操作(UF)，其特徵在於該精整操作(UF)包括萬能機座(4)內的軋制道次，該萬能機座(4)裝有能夠加工鋼軌底部(B)的第一立輥(402，422)，能夠加工鋼軌頂部(T)的第二立輥(403，423)，且該第一和第二立輥能夠同時軋制該頂部(T)和底部(B)。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於精整操作(UF)執行的縮小率(ρF)在約1％和約15％之間。
15.如權利要求13和/或14所述的方法，其特徵在於適於加工半處理鋼軌的頂部(T)的立輥(403，423)適於軋制包括頂部(T)的鋼軌，該方法還包括一個可輾軋的中央表面(T1)，它能豎直支撐鐵路車輛的車輪，兩個橫向側翼(T2，T3)，當鋼軌安裝時它們相對垂線大體直線定向或豎直或以輕微斜度定向，並能給鐵路車輛的車輪提供橫向支撐，兩個弧形連接部分(T4，T5)，它們每一個都將中央輾壓表面T1逐漸連接到所述橫向側翼(T2，T3)之一上，並且能夠加工半處理鋼軌的頂部(T)的立輥(403，423)包括軋槽，該軋槽順次包括中央區域，該區域能塑性變形並再精整中央可軋段(T1)。
16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於能夠加工半處理鋼軌的頂部(T)的立輥(403，423)的軋槽包括設置在該中央區域兩側並適於維持並塑造半處理鋼軌頂部(T)的橫向側翼(T2，T3)的兩個側表面。
17.一種用於執行一個或多個前述權利要求方法的軋制設備，該設備包括可逆中間工段(3)，其用於接收來自合適上遊粗軋站(2)的預粗軋鋼條，在對其加工後將其送至一下遊精整站(4)，其中該中間工站(3)包括，沿至少一個軋制軸線依次設置的第一萬能機座(30)和高立輥機座(31)，其特徵在於還包括沿至少一軋制軸線設置的第二萬能機座(32)，於是該高立輥機座(31)設置在第一和第二萬能機座(30，32)之間，所述三個機座(30，31，32)彼此以一定距離設置，從而鋼條在軋制中同時容納在三個機座(30，31，32)內。
18.如權利要求17所述的設備，其特徵在於該中間軋制工段(3)的三個機座(30，31，32)相繼地設置，而不會插入其它的軋制機座。
19.如權利要求17和/或18所述的設備，其特徵在於還包括精整站(4)，該精整站(4)依次包括與中間工段(3)間隔這樣一段距離的精整機座，當精整機座對鋼條進行精整道次(UF)時，鋼條不會容納在中間工段(3)的任一機座(30，31，32)內。
全文摘要
一種製造鋼軌的軋鋼廠，包括可逆中間工段(3)，該工段(3)接收來自適當上遊斷裂輥軋臺(2)的斷裂鋼條，並將其送至一下遊精整站(4)。其中該中間工站(3)包括第一(30)和第二萬能機座(32)，以及設置在第一和第二萬能機座(30，32)之間的高立輥機座(31)。上述三個機座(30，31，32)彼此間以這樣一距離設置，使得所述鋼條在軋制中同時容納在所有三個機座(30，31，32)中。利用這種設備軋制鋼軌的方法包括如下操作順序在第二萬能機座(32)內的軋制道次(U1)；在高立輥機座(31)內的軋制道次(E1)；在第一萬能機座(30)內的軋制道次(U2)。
文檔編號B21B1/08GK1668394SQ03816778
公開日2005年9月14日 申請日期2003年7月18日 優先權日2002年7月19日
發明者佛朗哥·布爾科, 洛裡斯·馬埃斯特魯提, 約爾格·施洛德 申請人:丹尼利機械設備股份公司