CN102059528A - 一种钢轨的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种钢轨的制造方法，该方法包括：将高温钢坯轧制为钢轨坯件；冷却钢轨坯件；以及将冷却后的钢轨坯件制成钢轨，所述方法还包括在冷却钢轨坯件之前的预弯步骤，该预弯步骤包括沿钢轨坯件自然冷却形变方向相反的方向对该钢轨坯件进行预弯曲，其中，所述钢轨坯件的预弯曲线的弯曲程度从两端到中间部分逐渐减小。按照本发明所提供的钢轨的制造方法，在冷却钢轨坯件之前还对钢轨坯件进行预弯处理，而且在预弯处理中，钢轨坯件的预弯曲线的弯曲程度在全部长度上是非均匀的，即钢轨坯件的预弯曲线的弯曲程度从两端到中间部分逐渐减小。因而，能够更为有效地降低钢轨坯件的矫前弯曲度并获得较好的平直度。

Description

一种钢轨的制造方法

技术领域

本发明涉及钢轨领域，更具体地说，涉及一种钢轨的制造方法。

背景技术

钢轨的制造过程通常包括如下步骤：轧制高温的钢坯，以获得钢轨坯件；冷却钢轨坯件；矫直冷却后的钢轨坯件；以及检测钢轨坯件，最终切割为合格的钢轨等。

轧制获得的钢轨坯件的截面形状与最终钢轨的截面形状基本相同，如图1所示。在冷却过程中，钢轨坯件截面各部分的冷却速度不一致。具体来说，轨底3部分的冷却速度相对较快，而轨头1部分的冷却速度相对较慢，因而，当轨底3部分冷却到不再产生收缩变形时，轨头1部分的温度仍然较高，在随后的冷却过程中继续产生收缩变形，因此，当钢轨坯件最终完成冷却时，整个钢轨坯件在截面上将向轨头1部分弯曲。钢轨坯件在截面上的弯曲度通常称为矫前弯曲度。同时，由于钢轨坯件的两端部分的冷却速度相对较快，而钢轨坯件中间部分的冷却速度相对较慢，因此，当钢轨坯件最终完成冷却时，钢轨坯件的两端会向钢轨坯件的轨头1方向翘曲，从而在长度方向上呈现弯曲的状态，影响钢轨坯件的平直度，如图2所示。

矫前弯曲度和平直度的程度对后续工序的影响甚大。如果钢轨坯件的矫前弯曲度过大(平直度较小)，当钢轨坯件超过矫直机前上料辊道宽度时，钢轨坯件将无法从冷床上移送到辊道上，无法进行矫直处理，从而造成生产无法进行。

而且，即使能够进入矫直机进行矫直处理，但是此时必须适当增加矫直压下量，以使钢轨坯件得到矫直。这样会导致最终产品的钢轨中残余应力相应地增加，从而影响钢轨的使用安全。

由此可知，在钢轨的制造过程中，如何降低钢轨坯件的矫前弯曲度以及提高平直度是较为重要的。因此，在目前的现有技术中，已经普遍对钢轨坯件实施预弯处理，以控制钢轨坯件的矫前弯曲度，使钢轨坯件在矫直之前具有良好的平直度。但是，在传统的预弯处理中，钢轨坯件的反向形变曲线基本上为圆弧形，也就是说，钢轨坯件在其长度上的预弯程度基本上为均匀的。

然而，这种传统的预弯处理的缺陷在于：由于在冷却过程中，钢轨坯件在其长度上的不同部分的弯曲程度是不同的(例如，两端部分的翘曲程度较大，而中间部分的弯曲程度较小)，因而，这种传统的在长度上设置均匀弯曲程度的预弯处理，不能获得理想的预弯效果，不能将钢轨坯件的矫前弯曲度降低到更低的水平以获得较好的平直度。

发明内容

本发明的目的在于克服传统的钢轨制造方法中的预弯处理不能有效地降低矫前弯曲度以获得较好的平直度的缺陷，而提供一种能够更为有效地降低钢轨坯件的矫前弯曲度并获得较好的平直度的钢轨制造方法。

根据本发明的一个方面，提供了一种钢轨的制造方法，该方法包括：将高温钢坯轧制为钢轨坯件；冷却钢轨坯件；以及将冷却后的钢轨坯件制成钢轨，所述方法还包括在冷却钢轨坯件之前的预弯步骤，该预弯步骤包括沿钢轨坯件自然冷却形变方向相反的方向对该钢轨坯件进行预弯曲，其中，所述钢轨坯件的预弯曲线的弯曲程度从两端到中间部分逐渐减小。

本发明的发明人发现，对于长度有限的钢材(例如长度在8-15米之间)来说，在冷却过程中，钢材全长的弯曲程度相差不大，因而，在长度上的预弯程度基本上为均匀的传统预弯曲线较为适用。然而，对于长度相对较长的钢材来说，如长度在50米以上的钢轨(坯件)来说，由于钢轨的长度较长，在冷却过程中钢轨长度上各个部分的变形差异较大，因而传统的长度上预弯程度基本均匀的预弯曲线不能适用。正是本发明的发明人意识到这种变化，才能够提出本发明的针对长度较长的钢轨适用的预弯曲线。

按照本发明所提供的钢轨的制造方法，在冷却钢轨坯件之前还对钢轨坯件进行预弯处理，而且在预弯处理中，钢轨坯件的预弯曲线的弯曲程度在全部长度上是非均匀的，即钢轨坯件的预弯曲线的弯曲程度从两端到中间部分逐渐减小。因而，能够更为有效地降低钢轨坯件的矫前弯曲度并获得较好的平直度。

附图说明

图1为钢轨的截面图；

图2为钢轨坯件冷却弯曲变形的示意图；

图3为本发明所提供的预弯曲线的一种优选实施方式的示意图；

图4为实施本发明的预弯步骤的示意图；以及

图5为表示钢轨坯件在预弯小车上的放置状态的示意图。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

本发明提供了一种钢轨的制造方法，该方法包括：将高温钢坯轧制为钢轨坯件；冷却钢轨坯件；以及将冷却后的钢轨坯件制成钢轨，所述方法还包括在冷却钢轨坯件之前的预弯步骤，该预弯步骤包括沿钢轨坯件自然冷却形变方向相反的方向对该钢轨坯件进行预弯曲，其中，所述钢轨坯件的预弯曲线的弯曲程度从两端到中间部分逐渐减小。

相对于传统的钢轨制造方法，本发明主要对钢轨坯件预弯处理步骤中的预弯曲线的线型做了改进，使预弯曲线的弯曲程度从两端到中间部分逐渐减小，从而适应于钢轨坯件在长度上不同部分具有不同冷却变形程度的特点，能够降低钢轨坯件的矫前弯曲度并获得较好的平直度，进而有利于随后的冷却处理和矫直、切割等工序的处理，制造出质量较高的钢轨产品。

由于本发明的方法适用于钢轨的制造，而制造钢轨过程中的中间产品：钢轨坯件的长度相对较长，通常在50米以上，因而在实际的冷却过程中，钢轨坯件的中间部分的冷却变形程度比较小，几乎不存在冷却变形。同时，钢轨坯件的端部在冷却过程中的变形程度却相对较高。而且，在沿钢轨坯件的长度上，从钢轨坯件的端部到中间部分的冷却程度是逐渐减小的。

因此，为了适用于长度较长的钢轨在冷却过程中的这种特点，优选地，所述预弯曲线包括位于中间部分的直线段10和分别连接于该直线段10两端的两个曲线段11，如图3所示。

位于钢轨坯件中间部分的直线段10为平直的线段，即该直线段10的区域内不对钢轨坯件进行预弯，这与钢轨坯件在冷却过程中中间部分几乎没有冷却变形的特点相适应。

而在两端部分，预弯曲线分别包括两个曲线段11，而且，在该曲线段11中，距离钢轨坯件的端部越近，则弯曲的程度也越大。这与钢轨坯件在冷却过程中端部的冷却变形较大的特点相适应。

优选地，所述两个曲线段11相互对称，从而使钢轨坯件的两端的预弯程度基本相同。

根据不同长度钢轨坯件的冷却变形特点，直线段10的长度与钢轨坯件的总长度的比例可以选择不同的数值范围，但直线段10的长度应当与钢轨坯件在冷却过程中几乎不产生冷却变形的长度基本相当。

优选地，对于长度在50米以上的钢轨坯件来说，可以选择所述直线段10的长度为所述钢轨坯件的(总)长度的1/3至3/5。

进一步优选地，直线段10的长度为所述钢轨坯件的(总)长度的1/2。

优选地，为了使钢轨坯件在预弯步骤中平滑延伸，避免出现较大的应力集中，所述直线段10与所述曲线段11相切。

在预弯曲线中，曲线段11的弯曲程度应当与钢轨坯件在冷却过程中的冷却变形程度基本相当，但方向是相反的。即预弯曲线中的弯曲方向与钢轨坯件在冷却过程中的冷却变形方向是相反的，从而能够起到降低矫前弯曲度以获得较好的平直度的效果。

根据不同的钢轨坯件可以选择不同的曲线段11，优选地，曲线段11包括第一段12和第二段13，所述第二段13连接在所述第一段12和直线段10之间，所述第一段12与第二段13相切，如图3所示。

由图3可以看出，第一段12的弯曲程度大于第二段13的弯曲程度。这是因为，第一段12位于钢轨坯件的端部，而该端部在冷却时的冷却变形程度较大。

优选地，所述第一段12沿直线段10的长度方向的长度L1与第二段13沿直线段10长度方向上的长度L2之比为1/2至1/4。

进一步优选地，所述第一段12沿直线段10的长度方向的长度L1与第二段13沿直线段10长度方向上的长度L2之比为1/3。如上所述，沿钢轨坯件长度方向，冷却变形程度的变化不是均匀的，而是离钢轨坯件的端部越近，冷却变形程度的变化越急剧，因此，第一段12沿直线段10的长度方向的长度L1相对于第二段13沿直线段10长度方向上的长度L2要短一些，而且，预弯曲线中的第一段12的预弯程度也更大一些。

优选地，如图3所示，所述第一段12沿垂直于所述直线段10长度方向的方向上的距离W1为350毫米至600毫米，所述第二段13沿垂直于所述直线段10长度方向的方向上的距离W2为850毫米至1200毫米。

通过控制上述W1和W2的数值范围，能够对第一段12和第二段13的弯曲程度进行控制，从而能够使本发明所提供的预弯曲线适用于不同工况的钢轨制造方法。而且，上述数值范围较为适用于长度大于或等于50米的钢轨坯件的制造方法。

以上对本发明所提供的钢轨的制造方法进行了详细地描述，并主要对本发明所涉及的预弯步骤中的预弯曲线的线型进行了详细地描述。但本领域的技术人员应该明白，钢轨制造方法中通常还包括钢轨坯件的冷却、钢轨坯件的矫直、切割以获得所需参数的钢轨等工序步骤，这些工序可以参考传统上常用的工序步骤，因而本说明书中简要或省略了对这些工序步骤的描述。

下面对如何在钢轨制造过程中实施预弯步骤进行描述。

如图4所示，冷却床包括多根平行排列的纵梁20和分别可移动地设置在各个纵梁20上的多个预弯小车21。预弯小车21通常分别由驱动装置(如电机)驱动以沿各自对应的纵梁20往复移动。预弯小车21用于支撑钢轨坯件9，如图5所示。

轧制获得的钢轨坯件9刚刚进入冷却床的预弯小车21的状态如图3中的最下部的钢轨坯件所示。预弯小车21在初始位置时保持一条直线，因为轧制获得的钢轨坯件9此时基本为平直的。

而随着预弯小车21的移动，通过使各个预弯小车21的移动速度(预弯小车21的移动方向如图4中的箭头所示)的差异，使钢轨坯件9形成为预弯曲线的形状。具体来说，预弯小车在移动运行时，每个小车的运行速度均可单独设定。为了获得本发明的预弯曲线，中间的直线段10(如图3所示)所在位置的预弯小车21运行速度最快，而且保持速度一致；而曲线段11所在位置的预弯小车运行速度均不相同，靠近钢轨中间直线段的预弯小车速度最快，但靠近钢轨端部位置的预弯小车速度最慢。因此，在预弯小车运行过程中，钢轨由未预弯的平直状态逐渐变为符合预弯曲线的预弯状态，当预弯小车停止运行时，便完成了对钢轨的预弯，如图4中最上部的钢轨坯件9所示。

以上描述了实施本发明的预弯步骤的过程，其中冷却床可以采用传统的冷却床，并没有特殊要求，只要在预弯过程中要求钢轨坯件预弯为根据本发明的预弯曲线即可。

通常，本发明所提供的钢轨制造方法中的预弯步骤的预弯曲线适用于长度不小于50米的钢轨坯件9。但是，该预弯曲线也可适用于长度较长的钢材的制造过程。

以上对本发明所提供的钢轨制造方法以及实施该方法的过程进行了描述，但本说明书的描述应该理解为解释说明，本领域的技术人员应该明白，本发明所包含的内容不限于此，在不脱离本发明实质范围的前提下，可以做出各种修改、替换和变化。

Claims (11)

1.一种钢轨的制造方法，该方法包括：将高温钢坯轧制为钢轨坯件；冷却钢轨坯件；以及将冷却后的钢轨坯件制成钢轨，所述方法还包括在冷却钢轨坯件之前的预弯步骤，该预弯步骤包括沿钢轨坯件自然冷却形变方向相反的方向对该钢轨坯件进行预弯曲，其特征在于，所述钢轨坯件的预弯曲线的弯曲程度从两端到中间部分逐渐减小。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预弯曲线包括位于中间部分的直线段(10)和分别连接于该直线段(10)两端的两个曲线段(11)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述两个曲线段(11)相互对称。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述直线段(10)的长度为所述钢轨坯件的长度的1/3至3/5。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述直线段(10)的长度为所述钢轨坯件的长度的1/2。

6.根据权利要求2-5中任意一项所述的方法，其中，所述直线段(10)与所述曲线段(11)相切。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述曲线段(11)包括第一段(12)和第二段(13)，所述第二段(13)连接在所述第一段(12)和直线段(10)之间，所述第一段(12)与第二段(13)相切。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一段(12)沿所述直线段(10)的长度方向的长度与第二段(13)沿所述直线段(10)的长度方向的长度之比为1/2至1/4。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述第一段(12)沿所述直线段(10)的长度方向的长度与第二段(13)沿所述直线段(10)的长度方向的长度之比为1/3。

10.根据权利要求7所述的方法，其中，所述第一段(12)沿垂直于所述直线段(10)长度方向的方向上的距离为350毫米至600毫米，所述第二段(13)沿垂直于所述直线段(10)长度方向的方向上的距离为850毫米至1200毫米。

11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钢轨坯件的长度不小于50米。

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