CN110340140A - 一种用于磁浮轨道的f型钢及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轧钢设备和异型轧钢、材料冶金技术领域,特别涉及一种用于磁浮轨道的F型钢,该F型钢包括:斜腿(1)、腹板(2)、中间腿(3)和翼板(4);腹板(2)的端部向外延伸,斜腿(1)设置在腹板(2)的端部的延伸上,且斜腿(1)与腹板(2)呈95‑100°的钝角;腹板(2)和翼板(4)一体连接,腹板(2)与翼板(4)的连接处设置垂直于该连接处的中间腿(3),且中间腿(3)、腹板(2)、翼板(4)一体连接;斜腿(1)的外侧面上设置外强化区(5),其内侧面上设置内强化区(6)。
Description
技术领域
本发明属于异型轧钢、材料冶金技术领域,特别涉及一种用于磁浮轨道的F型钢及制备方法。
背景技术
磁浮交通属于轨道交通的一种,作为一种新兴的轨道交通形式,轨道在磁浮列车的运行过程中,依然占有重要的地位,是磁浮交通不可或缺的关键组成部分。与轮轨交通形式相比,轨道不仅要具备支撑磁浮列车重量、引导列车运行方向、牵引列车行驶的功能,还要承担刹车的功能,磁浮列车的刹车钳位于轨道F型钢斜腿的两侧,当行进中的列车需要刹车时,刹车钳会施加一定的力夹住斜腿,通过刹车钳和斜腿之间的摩擦力阻力达到制动目的。这就要求轨道F型钢除了要具备均匀的强度、优良的导磁性外,还要具备优良的耐磨性和耐疲劳性能,这样才能在高频、高强度刹车的使用环境下具有较长的使用寿命,防止刹车造成轨道刹车面磨损严重而频繁更换轨道。现有技术的轨道型钢为热轧一次成型或热轧出毛坯后机械加工成型。
申请号为200710116301.0的中国专利《一种磁悬浮列车轨道用异型钢的轧制工艺》公开了一种磁悬浮列车轨道用异型钢的轧制工艺,依次包括粗轧、精轧、控冷和矫直工序,其特征是,粗轧采用二辊可逆轧机轧制,所述二辊可逆轧机最大轧制力为8000~10000KN,轧制变形量应占总变形量的60%~90%。精轧采用大轧制力、高精度的三机架万能连轧机组进行连轧,实现万能模式下的两辊轧制。
申请号为201210557879.0的中国专利《一种磁悬浮列车轨排用F型钢加工装置》公开了一种磁悬浮列车轨排用F型钢加工装置,F型钢由翼板、内极腹板和外极腹板构成,外极腹板的外侧为外顶角;加工装置包括中心模块、水平支架和竖直支架,水平支架与竖直支架固定连接且相互垂直,水平支架与中心模块相固定;中心模块上设置有开设有螺栓孔的限位套,中心模块上设置有侧板,侧板上设置有起紧固作用的紧定杆,侧板与竖直支架之间的距离大于或等于F型钢的宽度。本发明的F型钢加工装置,可快速、有效地在F型钢的翼板上加工出尺寸、位置符合要求的螺栓孔组。避免了加工时的直接测量和定位,避免了采用大型设备所造成的资源浪费、成本高、加工误差大;具有结构简单、操作方便和效率高的优点。
磁浮轨道型钢常用材质为优质Q235碳钢,具有均匀的强度和优良的道次性,但该材质较软,承担刹车功能的耐磨和耐疲劳性偏弱。在客流量大、发车间隔时间短的站段,高频、高强度刹车造成轨道磨损严重,导致轨道不得不提前更换。也有采用Q345及以上强度的合金钢的案例,应用效果表明虽然能提升耐磨耐疲劳性能,但由于合金的加入,也使导磁性恶化,且增加了材料采购成本和轨道制作成本。
发明内容
本发明的目的在于,为解决现有的F型钢存在的上述缺陷,本发明提出了一种用于磁浮轨道的F型钢,该F型钢的使用寿命长,显著降低磁浮轨道的磨损速度。
为了实现上述目的,本发明提出了一种用于磁浮轨道的F型钢,该F型钢包括:斜腿、腹板、中间腿和翼板;腹板的端部向外延伸,斜腿设置在腹板的端部的延伸上,且斜腿与腹板呈95-100°的钝角;腹板和翼板一体连接,腹板与翼板的连接处设置垂直于该连接处的中间腿,且中间腿、腹板、翼板一体连接;斜腿的外侧面设置外强化区,其内侧面设置内强化区,用于提高F型钢刹车作用位置的耐磨性,延长轨道的使用寿命。
所述外强化区和内强化区均采用感应加热+淬火强化工艺制成。
所述外强化区和内强化区均的布氏硬度均达到250-400HB。
所述外强化区的厚度为0.5-2mm,高度为45-75mm;所述内强化区的厚度为0.5-2mm,高度为45-75mm。
基于上述用于磁浮轨道的F型钢,本发明还提供了一种用于磁浮轨道的F型钢的制备方法,该方法包括:
将合格钢坯加热到1200-1280℃,保温0.5小时以上出炉,获得加热后的钢坯;
再将加热后的钢坯经20-30MPa高压水除磷后,在二辊可逆轧机上粗轧,轧制出F型钢毛坯,粗轧结束温度控制在1000-1100℃;
然后将粗轧后的钢坯运送至精轧机组精轧,精轧开轧温度950-1050℃,终轧温度880-950℃,轧制出F型钢成品,送往冷床进行自然冷却;
将F型钢成品冷却到100℃以下后矫直,使F型钢成品达到要求的直线度,锯切成固定尺寸的F型钢后,送往感应加热+淬火装置,对F型钢的斜腿1上的外强化区5和内强化区6进行快速加热,加热至900-1000℃,深度达3-5mm后,喷水淬火至室温,生成0.5-2mm厚的淬火强化层,硬度达到250-400HB;获得用于磁浮轨道的F型钢。
本发明相比于现有技术的有益效果在于:
本发明制备的F型钢,在不改变成分,降低导磁性的元素含量不变的情况下,将F型钢斜腿外侧(对应外强化区)和斜腿内侧(对应内强化区)硬度提高2-4倍。外强化区和内强化区为磁浮列车刹车钳的作用区域。另外,本发明的方法增加了感应加热+淬火工序,使磁浮轨道的耐磨寿命同步提高2-4倍,显著降低了磁浮轨道的全生命周期成本,达到了节能减排的效果。
另外,本发明采用上述表面强化处理,通过增加强化区,在提高耐磨性的同时,除强化表层组织改变外,绝大部分基体组织没有改变,因此,F型钢轨道整体导磁性能基本不变。同时,轨道整体的力学性能基本不受影响。
附图说明
图1是本发明的一种用于磁浮轨道的F型钢的结构示意图;
图2是磁浮列车的刹车钳位于本发明的一种用于磁浮轨道的F型钢的两侧的结构示意图。
附图标记:
1、斜腿 2、腹板
3、中间腿 4、翼板
5、外强化区 6、内强化区
7、刹车钳
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步的描述。
如图1所示,本发明提出了一种用于磁浮轨道的F型钢,该F型钢包括:斜腿1、腹板2、中间腿3和翼板4;腹板2的左端部向外延伸,斜腿1设置在腹板2的左端部的延伸上,且斜腿1与腹板2呈95-100°的钝角;腹板2和翼板4一体连接,腹板2与翼板4的连接处设置垂直于该连接处的中间腿3,且中间腿3、腹板2、翼板4一体连接;斜腿1的外侧面上设置外强化区5,斜腿1的内侧面设置内强化区6,用于提高F型钢刹车作用位置的耐磨性,延长轨道的使用寿命。如图2所示,所示外强化区5和内强化区6所处位置即为磁浮列车刹车钳7的夹持面,即刹车钳7的夹持面分别对应地夹持在外强化区5和内强化区6上,用来承受刹车钳的摩擦制动力。
所述外强化区5和内强化区6均采用感应加热+淬火强化工艺制成。
所述外强化区5和内强化区6的布氏硬度均达到250-400HB。
所述外强化区5的厚度为0.5-2mm,高度为45-75mm;所述内强化区6的厚度为0.5-2mm,高度为45-75mm。
基于上述用于磁浮轨道的F型钢,本发明还提供了一种用于磁浮轨道的F型钢的制备方法,该方法包括:
将合格钢坯加热到1200-1280℃,保温0.5小时以上出炉,获得加热后的钢坯;
再将加热后的钢坯经20-30MPa高压水除磷后,在二辊可逆轧机上粗轧,轧制出F型钢毛坯,粗轧结束温度控制在1000-1100℃;
然后将粗轧后的钢坯运送至精轧机组精轧,精轧开轧温度950-1050℃,终轧温度880-950℃,轧制出F型钢成品,送往冷床进行自然冷却;
将F型钢成品冷却到100℃以下后矫直,使F型钢成品达到要求的直线度,锯切成固定尺寸的F型钢后,送往感应加热+淬火装置,对F型钢的斜腿1上的外强化区5和内强化区6进行快速加热,加热至900-1000℃,深度达3-5mm后,喷水淬火至室温,生成0.5-2mm厚的淬火强化层,硬度达到250-400HB;获得用于磁浮轨道的F型钢。
本发明仅仅通过大H型钢热轧生产线便可生产出最终成品,无须热处理、机械加工工序,不仅大大降低了成本,提高了生产效率,而且能很好地满足批量化生产的要求。
实施例1.
本发明提出了一种用于磁浮轨道的F型钢,该F型钢包括:斜腿1、腹板2、中间腿3和翼板4;腹板2的左端部向外延伸,斜腿1设置在腹板2的左端部的延伸上,且斜腿1与腹板2呈95°的钝角;腹板2和翼板4一体连接,腹板2与翼板4的连接处设置垂直于该连接处的中间腿3,且中间腿3、腹板2、翼板4一体连接;斜腿1的外侧面上设置强化区5,其内侧面上设置强化区6,用于提高F型钢刹车作用位置的耐磨性,延长轨道的使用寿命。
所述外强化区5和内强化区6均采用感应加热+淬火强化工艺制成。
所述外强化区5和内强化区6的布氏硬度均达到250HB。
所述外强化区5的厚度为0.5mm,高度为60mm;所述内强化区6的厚度为0.5mm,高度为45mm。
基于上述用于磁浮轨道的F型钢,本发明还提供了一种用于磁浮轨道的F型钢的制备方法,该方法包括:
将合格钢坯加热到1200℃,保温0.5小时以上出炉,获得加热后的钢坯;
再将加热后的钢坯经20MPa高压水除磷后,在二辊可逆轧机上粗轧,轧制出F型钢毛坯,粗轧结束温度控制在1000℃;
然后将粗轧后的钢坯运送至精轧机组精轧,精轧开轧温度950℃,终轧温度880℃,轧制出F型钢成品,送往冷床进行自然冷却;
将F型钢成品冷却到100℃以下后矫直,使F型钢成品达到要求的直线度,锯切成固定尺寸的F型钢后,送往感应加热+淬火装置,对F型钢的斜腿1上的外强化区5和内强化区6进行快速加热,加热至900℃,深度达3mm后,喷水淬火至室温,生成0.5mm厚的淬火强化层,硬度达到250HB;获得用于磁浮轨道的F型钢。
实施例2.
本发明提出了一种用于磁浮轨道的F型钢,该F型钢包括:斜腿1、腹板2、中间腿3和翼板4;腹板2的左端部向外延伸,斜腿1设置在腹板2的左端部的延伸上,且斜腿1与腹板2呈98°的钝角;腹板2和翼板4一体连接,腹板2与翼板4的连接处设置垂直于该连接处的中间腿3,且中间腿3、腹板2、翼板4一体连接;斜腿1的外侧面上设置外强化区5,其内侧面上设置内强化区6,用于提高F型钢刹车作用位置的耐磨性,延长轨道的使用寿命。
所述外强化区5和内强化区6均采用感应加热+淬火强化工艺制成。
所述外强化区5和内强化区6的布氏硬度均达到400HB。
所述外强化区5的厚度为2mm,高度为60mm;所述内强化区6的厚度为2mm,高度为60mm。
基于上述用于磁浮轨道的F型钢,本发明还提供了一种用于磁浮轨道的F型钢的制备方法,该方法包括:
将合格钢坯加热到1280℃,保温0.5小时以上出炉,获得加热后的钢坯;
再将加热后的钢坯经25MPa高压水除磷后,在二辊可逆轧机上粗轧,轧制出F型钢毛坯,粗轧结束温度控制在1100℃;
然后将粗轧后的钢坯运送至精轧机组精轧,精轧开轧温度950℃,终轧温度880℃,轧制出F型钢成品,送往冷床进行自然冷却;
将F型钢成品冷却到100℃以下后矫直,使F型钢成品达到要求的直线度,锯切成固定尺寸的F型钢后,送往感应加热+淬火装置,对F型钢的斜腿1上的外强化区5和内强化区6进行快速加热,加热至1000℃,深度达5mm后,喷水淬火至室温,生成2mm厚的淬火强化层,硬度达到400HB;获得用于磁浮轨道的F型钢。
实施例3.
本发明提出了一种用于磁浮轨道的F型钢,该F型钢包括:斜腿1、腹板2、中间腿3和翼板4;腹板2的左端部向外延伸,斜腿1设置在腹板2的左端部的延伸上,且斜腿1与腹板2呈99°的钝角;腹板2和翼板4一体连接,腹板2与翼板4的连接处设置垂直于该连接处的中间腿3,且中间腿3、腹板2、翼板4一体连接;斜腿1的外侧面上设置外强化区5,其内侧面上设置内强化区6,用于提高F型钢刹车作用位置的耐磨性,延长轨道的使用寿命。
所述外强化区5和内强化区6均采用感应加热+淬火强化工艺制成。
所述外强化区5和内强化区6的布氏硬度均达到350HB。
所述外强化区5的厚度为1mm,高度为75mm;所述内强化区6的厚度为1mm,高度为75mm。
基于上述用于磁浮轨道的F型钢,本发明还提供了一种用于磁浮轨道的F型钢的制备方法,该方法包括:
将合格钢坯加热到1250℃,保温0.5小时以上出炉,获得加热后的钢坯;
再将加热后的钢坯经27MPa高压水除磷后,在二辊可逆轧机上粗轧,轧制出F型钢毛坯,粗轧结束温度控制在1050℃;
然后将粗轧后的钢坯运送至精轧机组精轧,精轧开轧温度1000℃,终轧温度950℃,轧制出F型钢成品,送往冷床进行自然冷却;
将F型钢成品冷却到100℃以下后矫直,使F型钢成品达到要求的直线度,锯切成固定尺寸的F型钢后,送往感应加热+淬火装置,对F型钢的斜腿1上的外强化区5和内强化区6进行快速加热,加热至950℃,深度达3mm后,喷水淬火至室温,生成1.5mm厚的淬火强化层,硬度达到400HB;获得用于磁浮轨道的F型钢。
实施例4.
本发明提出了一种用于磁浮轨道的F型钢,该F型钢包括:斜腿1、腹板2、中间腿3和翼板4;腹板2的左端部向外延伸,斜腿1设置在腹板2的左端部的延伸上,且斜腿1与腹板2呈100°的钝角;腹板2和翼板4一体连接,腹板2与翼板4的连接处设置垂直于该连接处的中间腿3,且中间腿3、腹板2、翼板4一体连接;斜腿1的外侧面上设置外强化区5,其内侧面上设置内强化区6,用于提高F型钢刹车作用位置的耐磨性,延长轨道的使用寿命。
所述外强化区5和内强化区6均采用感应加热+淬火强化工艺制成。
所述外强化区5和内强化区6的布氏硬度均达到300HB。
所述外强化区5的厚度为2mm,高度为75mm;所述内强化区6的厚度为2mm,高度为75mm。
基于上述用于磁浮轨道的F型钢,本发明还提供了一种用于磁浮轨道的F型钢的制备方法,该方法包括:
将合格钢坯加热到1220℃,保温0.5小时以上出炉,获得加热后的钢坯;
再将加热后的钢坯经30MPa高压水除磷后,在二辊可逆轧机上粗轧,轧制出F型钢毛坯,粗轧结束温度控制在1080℃;
然后将粗轧后的钢坯运送至精轧机组精轧,精轧开轧温度1000℃,终轧温度950℃,轧制出F型钢成品,送往冷床进行自然冷却;
将F型钢成品冷却到100℃以下后矫直,使F型钢成品达到要求的直线度,锯切成固定尺寸的F型钢后,送往感应加热+淬火装置,对F型钢的斜腿1上的外强化区5、内强化区6进行快速加热,加热至950℃,深度达5mm后,喷水淬火至室温,生成2mm厚的淬火强化层,硬度达到300HB;获得用于磁浮轨道的F型钢。
综上所述,本发明提供一种用于磁浮轨道的F型钢,使磁浮轨道除具有均匀的强度、优良的导磁性外,还具备优良的耐磨耐疲劳性能,与现有F型钢生产技术相比,寿命提高2-4倍,全寿命周期成本也显著下降。
最后所应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,都不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种用于磁浮轨道的F型钢,其特征在于,该F型钢包括:斜腿(1)、腹板(2)、中间腿(3)和翼板(4);腹板(2)的端部向外延伸,斜腿(1)设置在腹板(2)的端部的延伸上,且斜腿(1)与腹板(2)呈95-100°的钝角;腹板(2)和翼板(4)一体连接,腹板(2)与翼板(4)的连接处设置垂直于该连接处的中间腿(3),且中间腿(3)、腹板(2)、翼板(4)一体连接;斜腿(1)的外侧面上设置外强化区(5),其内侧面上设置内强化区(6)。
2.根据权利要求1所述的用于磁浮轨道的F型钢,其特征在于,所述外强化区(5)和内强化区(6)均采用感应加热+淬火强化工艺制成。
3.根据权利要求1所述的用于磁浮轨道的F型钢,其特征在于,所述外强化区(5)和内强化区(6)的布氏硬度均达到250-400HB。
4.根据权利要求1所述的用于磁浮轨道的F型钢,其特征在于,所述外强化区(5)的厚度为0.5-2mm,高度为45-75mm;所述内强化区(6)的厚度为0.5-2mm,高度为45-75mm。
5.一种基于上述权利要求1-4任一所述的用于磁浮轨道的F型钢的制备方法,包括以下步骤:
将合格钢坯加热到1200-1280℃,保温0.5小时以上出炉,获得加热后的钢坯;
再将加热后的钢坯经20-30MPa高压水除磷后,在二辊可逆轧机上粗轧,轧制出F型钢毛坯,粗轧结束温度控制在1000-1100℃;
然后将粗轧后的钢坯运送至精轧机组精轧,精轧开轧温度950-1050℃,终轧温度880-950℃,轧制出F型钢成品,送往冷床进行自然冷却;
将F型钢成品冷却到100℃以下后矫直,使F型钢成品达到要求的直线度,锯切成固定尺寸的F型钢后,送往感应加热+淬火装置,对F型钢的斜腿1上的外强化区(5)和内强化区(6)进行快速加热,加热至900-1000℃,深度达3-5mm后,喷水淬火至室温,生成0.5-2mm厚的淬火强化层,硬度达到250-400HB,获得用于磁浮轨道的F型钢。
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