高速钢轨全程无头生产工艺浅探

现有高速钢轨生产工艺存在加热脱碳层深、头尾规格波动大、通长平顺度差、矫直盲区长、定尺长度受限等工艺性质量问题,无法从根本上解决,增加了高速钢轨生产的能耗、质量和效率损失,出厂后还需发往焊轨厂焊成更长的钢轨发往用户。本文提出了一种高速钢轨全程无头生产工艺并进行了可行性分析,认为现有工艺和设备制造技术完全可以保障该工艺的实现。该工艺实现后可解决现有高速钢轨生产工艺存在的大部分问题,大幅度降低高速钢轨生产成本,提高高速列车运行的平稳性、舒适性和安全性。该工艺的实现将是高速钢轨生产工艺的革命,且具有广阔的发展前景。

重轨万能轧制过程金属三维流动的复合分析法

利用MSC.Marc大变形有限元仿真软件进行轧制过程数值模拟;通过X、Y方向位移云图切片技术分析金属流动规律,并用横向切片轮廓节点的'时间位移'图对变形过程进行细化分析,获得轧制后钢轨的轨高、头宽、腰厚及底宽等钢轨断面关键尺寸信息;通过Z方向位移分析优化延伸率的分配。结果表明:用该方法对依靠经验设计的重轨万能轧制孔型进行优化,缩短了产品孔型开发时间,节约了孔型开发成本,提高了产品轧制精度。

万能轧制线高速钢轨轧制参数优化模型研究

针对高速钢轨万能轧制线多变量强耦合的特征,以钢轨断面轧制精度为目标,将优势区间控制算法与神经网络相结合,建立了钢轨轧制参数优化模型。将生产现场采集的大量轧制过程数据与钢轨断面检测数据建立对应关系,数据预处理后利用优势区间控制算法求出特定生产条件下的辊缝及轧制力的初始值,再利用神经网络对初始值进行偏差修正。实践证明,该模型能够减少主观因素的影响,提高钢轨的轧制精度。

U75V钢轨轧制模拟物性参数的测定及研究

对U75V钢轨钢变形模拟所需物性参数进行了测定及研究。利用热模拟试验机研究了不同的温度、应变速率、应变下的变形抗力,确定了U75V钢变形抗力的数学模型。经过理论计算与试验数据的对比,发现误差较小。采用顶杆法测量了U75V钢轨钢的各个温度区间内的平均热膨胀系数;采用非稳态法测量了U75V钢的热扩散率和热导率,利用待测样品与参考样品比较的方法测量了比热容;利用动态测量方法—敲击共振法测量了U75V钢的杨氏模量、剪切模量和泊松比。这些物性参数可以为工艺计算和数值模拟提供重要参考。

矫直引起的钢轨头部变形分析

针对钢轨矫直后轨头各部分展宽量不一样的现象 ,运用材料力学、弹塑性力学等知识对钢轨矫直过程的应力及弯曲力矩进行了分析 ,并对实验室实物钢轨 3点弯曲模拟试验结果进行了分析 ,初步掌握了钢轨矫直过程中轨头不均匀变形和表面变形的原因。

工艺参数对钢轨轨高和底宽影响的有限元分析

采用MSC.Marc有限元软件分析了PD360kg/m钢轨在成品孔轧制变形过程中轧制温度、压下量、轧前来料尺寸、轧辊磨损及摩擦系数等工艺参数对钢轨轨高和底宽的影响规律,获得了影响的定量关系。

型钢全轧程仿真软件的开发与应用

型钢轧制是一个连续的过程,单工序仿真分析存在效率低、精度差的问题。针对单工序仿真存在的不足,通过捕捉模型拓扑关系特点,进行了温度继承、轮廓提取等关键技术的研究,开发了型钢全轧程仿真分析软件。统计表明,单工序仿真分析其前处理时间是全轧程仿真分析软件的10倍左右,与现场实际结果相比,形状误差为8%-10%,轧制力误差为35%-40%,而全轧程仿真分析软件的形状误差为3%-5%,轧制力误差为5%-10%。该软件在现场得到广泛应用,解决了诸多型钢质量难题,降低了型钢产品开发难度。

重轨开坯机轨形孔车削方式研究

攀钢轨梁厂万能线开坯机轨形孔侧壁磨损严重,使用后如果每次车修到位,一套轧辊仅能使用2次。采用头底侧展宽车削可使车削次数增加到4～5次,但每次车削后头底金属量比均发生变化,轧件弯曲度变化不定,影响产品质量及运行安全。本文结合仿真分析,提出一种腰部腹腔展宽车削法,其在不减少轧辊车削次数的情况下,既可保证断面规格尺寸精度,又可保证万能区轧件出钢平直度不随BD车削而变化,现场使用效果明显。

攀钢60kg/m钢轨轧疤缺陷原因分析及改进措施

针对攀钢100m长60kg/m重轨上腹腔轧疤缺陷严重的问题,统计分析了轧疤缺陷的分布规律,得出原除鳞装置设计造成重轨上腹腔存在除鳞盲区和死角是其主要原因。为此,对除鳞装置进行了改进,完全消除了轧件上腹腔的除鳞盲区。改进后,钢轨上腹腔轧疤缺陷下降了52.19%,产品一次合格率提高了13%以上,班产也在原基础上提高了30%。

履带钢轧制过程有限元仿真

履带钢断面形状复杂,轧制过程中容易出现扭转、翘曲、侧弯等现象,影响轧制的顺行。利用仿真软件建立了履带钢切深孔轧制过程有限元仿真模型,研究孔型参数对轧件扭转、翘曲及侧弯的影响规律。针对履带钢切深孔轧制扭转严重的问题,优化孔型参数,使履带钢切深孔轧制过程扭转角从135.6°减小到13.85,°满足后续道次正常咬入的要求,保证了生产的顺利进行。

钢轨端头缺陷成因分析及其控制措施

攀钢新钢钒股份有限公司轨梁厂生产钢轨过程中UF轧机出钢后钢轨端头存在硬弯,端头扭转、跳动,轨头R处撞伤,轨底摔伤等缺陷,分析了缺陷的形成原因,即万能轧机孔型均为直配,轧制重轨时头部悬空;轧机采用纵列式布置,出钢端头、底尖头长度与二辊模式差异较大;万能轧制线位置固定,轧制不同的产品需调整出口辊道高度等,由此提出了保证UF轧机出钢上翘,控制提升辊道工作面与出口轧件最低点距离, UF轧机出口辊道采取锥形辊道或UF轧机斜配孔型等相应改进措施,保证了端头质量。

轧辊金属异物粘结原因分析及其清除

针对轧辊粘结异物易导致钢轨表面轧疤缺陷的问题,分析了轧辊表面粘结金属异物的机理及影响因素,并设计了一种可直接去除轧辊粘结物的清除装置,介绍了该装置的结构、功能、使用效果及其主要材料的选择方法,使用结果表明,该装置可大幅降低轧疤废品率,提高钢轨产量。

钢轨“高点”缺陷分析与控制

钢轨通长方向上局部轨高异常偏高称为"高点"。"高点"严重影响高速列车的运行安全,是高速铁路用钢轨突出且难解决的质量缺陷。本文就重轨连轧过程中存在的"高点"问题进行了分析,认为轧件脱离轧辊时的瞬间"甩尾"是"高点"形成的根本原因。为止,提出并验证了控制连轧张力、调整出钢侧导板间隙、增加连轧轧制道次、优化头底延伸系数等减轻或消除"高点"的措施。上述方法中单机架完成钢轨成品道次轧制是可靠而稳定的方法,可使轨高"高点"稳定控制在0.2mm以下。

60D40道岔轨轧制扭转变形仿真分析

针对60D40道岔轨在第9孔轧制时容易出现扭转、翘曲、侧弯等现象,利用仿真软件建立了该切深孔中轧件的有限元仿真轧制模型,研究了孔型参数对轧件扭转、翘曲及侧弯的影响规律,据此采取了减少切深孔短腿变形量、并增大切深孔长腿变形量的技术措施,将60D40道岔轨切深孔轧制中的扭转角减小到12.40°,满足了后续孔型正常咬入的条件,保证了生产的顺利进行。

长尺钢轨前端矫直工艺改进

针对长尺钢轨前端易出现不均匀弯曲的问题,分析了弯曲形成的原因,提出了大变形矫直方案,并通过正交试验得到了该方案下的优化工艺。矫直工艺优化后,钢轨前端平直度完全满足了标准要求,并稳定控制在较窄的波动范围内,同时矫后钢轨平直度的弹性回复也基本消除。

228履带钢轧制缺陷仿真分析

针对228履带钢轧制时易出现折迭缺陷的问题,通过仿真分析找到了缺陷产生的主要原因是异形帽形孔向切深孔转换时出现小板与爪过渡圆弧处的金属突台和"V"字形缺陷,在下道次轧制时出现折迭缺陷。利用仿真结果,对异形帽形孔进行了修改,消除了228履带钢成品折迭缺陷。

钢轨断面尺寸通长波动控制模型研究及应用

针对高速铁路用钢轨断面形状复杂、各部位变形相互关联从而造成通长尺寸波动问题,分析了钢轨在7机架工艺布置下断面各部分的变形规律,提出了钢轨断面各部位精度控制的模型。该模型在已有L1级基础自动化上直接运用,钢轨尺寸精度提高了60%～80%。

乙字钢端头质量缺陷的分析研究

针对攀钢新钢钒轨梁厂万能线开发乙字钢初期存在端头尺寸波动及端头轧疤缺陷等复杂问题,分析了各孔型的断面延伸系数、断面压下系数,并通过仿真分析了孔型配置角度对出钢状态的影响,据此采用同时优化孔型配置角度及切深孔来料尺寸的方法,大幅降低了切深孔中轧件端头的弯曲度,消除端头轧疤缺陷的同时,端头尺寸不合格长度由7m左右降低到2m左右,乙字钢的成材率从优化前的73%提高到优化后的85%左右。

重轨矫直扭矩控制模型研究及应用

扭矩干涉是矫直生产的"顽疾",各辊单独传动是解决干涉最好的改进方法,但各辊的矫直速度不及时调整同样会产生严重的扭矩"干涉"。本文介绍了一种通过调整矫直辊名义直径而改变矫直速度的方法,分析了矫直线速度与中心层高度、压下量、矫直节距及矫直辊直径的关系及理论线速度与实际线速度存在差异的原因。结合理论分析及现场数据建立了矫直扭矩干涉的控制模型。该模型投用后,使矫直扭矩绝对值由87%降低到21%,降低了矫直机电耗及设备损坏率,提高了生产作业率。

轧辊轴向窜动对重轨轧制的影响及其控制方法

针对重轨钢轧制过程中上下断面对称度不合、出钢扭转及弯曲损坏辅助设备等问题,仿真分析了轧辊轴向窜动对重轨断面对称度和出钢平直度的影响,通过对耐磨导板的处理,使轧辊轴向窜动由原来的4～5mm减小到1.0～1.5mm,大大提高了轧机的轧制精度。