CN112756442A - 改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置、卡钢结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置、卡钢结构及方法，涉及冶金领域，解决钢轨在反向预弯后、矫直前，钢轨端部出现轨头弯曲的问题。改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，包括盒子和卡子，盒子的顶部设置安装槽，卡子的下部装配于安装槽内、上部位于安装槽外。改善钢轨端部矫前平直度的卡钢结构，包括冷床、钢轨和卡钢装置，盒子固定安装于静梁侧面，钢轨反向预弯并置于冷床，卡子的顶部卡于钢轨的轨头‑轨腰连接处或轨腰‑轨底连接处。改善钢轨端部矫前平直度的方法，钢轨终轧完上冷床后，预弯小车对钢轨进行反向预弯；卡钢结构将钢轨卡住；步进梁抬升，钢轨随步进梁被抬升并脱离卡子。本发明用于改善钢轨矫直前平直度。

Description

改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置、卡钢结构及方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体是一种改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置、卡钢结构及方法。

背景技术

钢轨轧制后进入冷床进行冷却，刚上冷床时整支钢轨较为平直。如果不进行预弯，钢轨在完全冷却后将向热容量较多的钢轨头弯曲。为减少钢轨矫直前弯曲度，钢轨轧后刚上冷床时便需进行反方向的预弯。

钢轨反向预弯时，在预弯头的作用下，钢轨被抬平，轨腰中心线处于基本水平的状态；反向预弯后，钢轨放置于冷床静梁上时，钢轨呈自然放置状态，重轨向头部倾斜。预弯小车受轧制节奏和预弯小车回零位才能接收下一支钢的安全联锁条件影响，不能在预弯到位后保持较长时间，通常仅能保持1～2秒时间，由于预弯小车保持时间较短，钢轨必然出现反弹。同时，现有的预弯小车只有限制轨底方向不回退的卡台式设计，轨头方向变形产生较大的牵引力，预弯小车并不存在抵抗轨头方向牵引力的稳定装置，如果预弯小车在预弯到位后停止不动一段时间，受轨头变形产生的牵引力的影响，预弯小车将向轨头方向移动。

钢轨中间部位受到自身摩擦力和相邻部位钢轨摩擦力的约束作用，直至钢轨冷却基本保持其预弯时状态。但是，钢轨端部钢轨除受到的自身摩擦力外，没有相邻钢轨的摩擦力约束，同时冷却速度又远大于中间部位，钢轨端部的弯曲度难以受到约束而保持理想的预弯状态，导致钢轨矫直时端部弯曲度与通长弯曲度相差较大。矫直机受结构的限制，矫直时存在端部矫直盲区。由于以上原因，钢轨端部平直度较差，需要后工序进行长时间的补充矫直，影响生产节奏和钢轨端部质量。

发明内容

本发明首先提供一种卡钢装置，用于安装于冷床静梁的侧面，解决钢轨在反向预弯后、矫直前，钢轨端部出现轨头弯曲的问题，目的在于改善钢轨矫直前的平直度。

本发明采用的技术方案是：改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，包括盒子和卡子，盒子的顶部设置一个或多个安装槽，卡子至少一根且呈柱状，卡子的下部装配于安装槽内，卡子的上部位于安装槽外。

进一步的是：盒子顶部设置多个安装槽，各个安装槽的大小一致，各个安装槽等间距布置且中心线相互平行。

更进一步的是：盒子内间隔设置多个卡块，卡块之间形成安装槽，卡块与盒子之间焊接固定或者螺钉固定。

进一步的是：盒子内设置滑槽，滑槽内放置两个卡块，两个卡块之间形成一个安装槽，滑槽的两端分别设置至少两颗与卡块配合的顶紧螺栓。

具体的：盒子由钢板制成，卡子为钢条且呈四棱柱状；盒子的外轮廓呈长方体状，长度为150mm、高度为50mm、深度为100mm，卡子的高度为150mm。

本发明还提供一种卡钢结构，同样解决钢轨在反向预弯后、矫直前，钢轨端部出现轨头弯曲的问题。改善钢轨端部矫前平直度的卡钢结构，包括冷床、钢轨和上述任一改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，冷床包括静梁和步进梁，盒子固定安装于静梁的侧面，盒子的顶面与静梁的顶面齐平或低于静梁的顶面，卡子顶部的高度小于步进梁的最大抬升高度；钢轨反向预弯并放置于冷床，卡子的顶部卡于钢轨的轨头-轨腰连接处或轨腰-轨底连接处。

具体的：卡子的顶部相对于静梁顶面的高度比钢轨头宽的一半大10～15mm。

本发明改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置和卡钢结构的有益效果是：预弯小车对钢轨进行反向预弯后，卡子的顶部卡于钢轨的轨头和轨腰的连接处，或卡于钢轨的轨腰和轨底的连接处，从而维持钢轨的反向预弯状态，避免钢轨脱离预弯小车后的反弹现象，从而通过限制钢轨在冷床上向轨头弯曲的变形趋势，达到改善钢轨前端矫前平直度的目的，减少后续矫直阶段矫直圈的磨损量，同时也减小了钢轨前端矫后的上弯，从而减少补压耗时；还能防止来料因端部弯曲度过大而产生腿尖和轨头侧面擦伤问题。

卡子限制钢轨变形趋势一定时间后，步进梁抬升，钢轨随步进梁被抬升并脱离卡子，卡子不影响生产节奏。盒子顶部设置多个安装槽，在不同安装槽内放置一个卡子，可对不同反向预弯程度的钢轨进行限制。安装槽由卡块形成，结构简单，固定牢固，承载力大。

本发明还提供一种改善钢轨端部矫前平直度的方法，解决钢轨轧制后按照现有方法进行反向预弯，钢轨端部平直度较差的问题。本发明解决该问题采用的技术方案是：改善钢轨端部矫前平直度的方法，钢轨终轧完上冷床后，首先，预弯小车对钢轨进行反向预弯；然后，通过上述任一改善钢轨端部矫前平直度的卡钢结构将钢轨的卡住；最后，步进梁抬升，钢轨随步进梁被抬升并脱离卡子。

进一步的是：盒子安装于钢轨温度最高处对应的静梁的一侧，每条钢轨设置至少两个上述任一改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，卡子卡于钢轨的轨头-轨腰连接处。

具体的：卡子将钢轨卡住的时间为15秒，卡子的数量为2～4个，卡子位于卡子冷床上反向预弯完成后的第一支钢和第二支钢的位置。

本发明改善钢轨端部矫前平直度的方法的有益效果是：强化了钢轨预弯曲线的反向预弯效果，改善了钢轨前端矫前平直度，减少了矫直圈的磨损量，同时也能减小钢轨前端矫后的上弯，从而减少补压耗时。卡子卡于钢轨的轨头-轨腰连接处，需要的卡子高度低，效果更可靠。卡子位于卡子冷床上反向预弯完成后的第一支钢和第二支钢的位置，第一支钢温度最高，但停留时间较短；第二支钢温度略低，但停留时间长，完全满足反向预弯定型的要求。

附图说明

图1是本发明改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置与钢轨的配合示意图。

附图标记：盒子1、卡子2、螺钉3、钢轨4。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

参考图1，本发明的第一个主题是改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，包括盒子1和卡子2，盒子1的顶部设置一个或多个安装槽，卡子2至少一根且呈柱状，卡子2的下部装配于安装槽内，卡子2的上部位于安装槽外。盒子1起到容纳并支撑固定卡子2下端的作用，安装槽最好呈竖直状。

盒子1顶部设置一个安装槽时，卡子2为一根。盒子1的顶部设置多个安装槽时，各个安装槽的大小最好一致，各个安装槽等间距布置且中心线相互平行，此时卡子2可为一根或与安装槽的数量一致。卡子2的下端可固定于安装槽内，或者卡子2的下端卡于安装槽，便于将卡子拔出安装槽并放置于其他的安装槽内。

盒子1内可直接设置安装槽，即安装槽设置于盒体。或者，盒子1包括前板和后板，前板和后板之间间隔设置至少两个卡块，卡块之间形成安装槽，卡块与盒子1的前板和/或后板之间焊接固定或者通过螺钉3固定。再或者，盒子1内设置滑槽，滑槽内放置两个卡块，卡块可沿着滑槽滑动，两个卡块之间形成一个安装槽，卡子2的下端放置于安装槽内，滑槽的两端分别设置至少两颗与卡块配合的顶紧螺栓。调节顶紧螺栓，不仅可使卡块将卡子2的下端卡紧，还能调整卡子2在滑槽内的位置。

盒子1和卡子2需要承受较大的力，因此盒子1和卡子2最好均选用钢材，卡块也选用钢材。端部钢轨在摩擦力无法控制钢轨热应力时，会出现脱离冷床摩擦力控制的动态反弹力，该动态反弹力很大，我们不考虑控制。本申请控制的主要是在摩擦力能控制热应力的阶段，辅助增加控制力，不让钢轨出现摩擦力控制不住而出现动态反弹的现象，因此盒子1和卡子2选取与钢轨4冷态强度相当的材质即可。例如，盒子1由钢板制成，卡子2为钢条且呈四棱柱状，卡子2选用厚度20～40毫米、宽度50～100毫米的钢板。盒子1的外轮廓呈长方体状，长度为150mm、高度为50mm、深度为100mm，卡子2的高度为150mm。

本发明的第二个主题是：改善钢轨端部矫前平直度的卡钢结构，参见图1，包括冷床、钢轨4和上述改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，冷床包括静梁和步进梁，步进梁即为动梁。盒子1固定安装于静梁的侧面，盒子1的顶面与静梁的顶面齐平或低于静梁的顶面，例如盒子1的顶面比静梁顶面低5mm。卡子2顶部的高度小于步进梁的最大抬升高度，步进梁可越过卡子完成向前送钢轨4，避免出现钢轨4无法向前运送的问题。例如，卡子2的顶部相对于静梁顶面的高度比钢轨4头宽的一半大10～15mm。钢轨4反向预弯并放置于冷床，卡子2的顶部卡于钢轨4的轨头-轨腰连接处或轨腰-轨底连接处。由于轨头-轨腰连接处的相对高度更低，需要的卡子2的高度低，因此轨头-轨腰连接处更利于卡子2卡住钢轨4，受力更可靠。

本发明的第三个主题是：改善钢轨端部矫前平直度的方法，钢轨4终轧完上冷床后，首先，预弯小车对钢轨4进行反向预弯。然后，通过上述任一改善钢轨端部矫前平直度的卡钢结构将钢轨4的卡住。其中，盒子1安装于钢轨4温度最高处对应的静梁的一侧，每条钢轨4设置至少两个上述任一改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，即每条钢轨4设置通过至少两个卡子2进行卡住。卡子2的数量一般为2～4个，即每条钢轨4的一端设置2～4个卡子2。卡子2的数量超过4个后，卡子2数量的增加对改善钢轨端部矫前平直度的提升效果并不明显。卡子2最好卡于钢轨4的轨头-轨腰连接处。最后，步进梁抬升，钢轨4随步进梁被抬升并脱离卡子2。

卡子2将钢轨4卡住的时间越长，即卡子2对钢轨4的固定时间越长，反向预弯效果越好，考虑到生产节奏和固定效果，卡子2将钢轨4卡住的时间可为15秒。为了减小卡子2固定力的大小，卡子2最好放在冷床与钢轨4温度最高处对应的位置。基于卡子2固定钢轨4的时间和固定力的大小的考虑，结合钢轨4冷床输送流程，可将卡子2放在冷床上反向预弯完成后的第一支钢和第二支钢的位置，即在冷床上放置钢轨4走的第一步和第二步的位置。第一支钢温度最高，但停留时间较短；第二支钢温度略低，但停留时间长，完全满足反向预弯定型的要求。

下面以60kg/m U75V型号钢轨为对象，按照上述的改善钢轨端部矫前平直度的方法进行试验。其中，卡子2厚度为20mm、宽度为60mm，卡子2材料为普通钢板。在冷床的第一、第二支钢的位置处设置卡子2，卡子2高出静梁顶面的高度30mm，卡子2为四个，间距为500mm；卡子2卡于钢轨4的轨腰-轨底连接处，卡子2高出静梁的顶面30mm，每个卡子2可由顶紧螺栓调节进行左右横移100mm。卡子2卡住钢轨4的时间为15s。动梁抬升高度为100mm。

将按照改善钢轨端部矫前平直度的方法进行处理的钢轨通过矫直机进行矫直，矫直机矫直压下量正常设置，2#水平辊压下量为18.9mm，4#水平辊压下量为13.4mm，6#水平辊压下量为7.1mm，8#水平辊压下量为0mm。矫直阶段机械***未见异常，不用调整轧制工艺。

矫直后，按照铁标分段测量钢轨弯曲度，即1.6m～3.1m为第一段，2.6m～4.1m为第二段，第一段标准为上弯≤0.6mm，下弯≤0.2mm，第二段上下弯≤0.5mm。检查矫直机矫后的钢轨质量，通过1.5m平尺进行测量，钢轨前端矫后平直度情况如表1所示。

表1钢轨前端矫后平直度试验数据

将表1的数据与现有行业标准比较可知，矫直机矫出后钢轨头偏、冠状等规格均在控制标准内。从试验数据可以发现，增加的卡钢装置能够有效限制钢轨由于弹性和内部弯曲应力造成的反弹，钢轨反弹限制后，有效改善了钢轨端部矫前平直度。

Claims (10)

1.改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，其特征在于：包括盒子(1)和卡子(2)，盒子(1)的顶部设置一个或多个安装槽，卡子(2)至少一根且呈柱状，卡子(2)的下部装配于安装槽内，卡子(2)的上部位于安装槽外。

2.如权利要求1所述的改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，其特征在于：盒子(1)顶部设置多个安装槽，各个安装槽的大小一致，各个安装槽等间距布置且中心线相互平行。

3.如权利要求2所述的改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，其特征在于：盒子(1)内间隔设置多个卡块，卡块之间形成安装槽，卡块与盒子(1)之间焊接固定或者螺钉(3)固定。

4.如权利要求1所述的改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，其特征在于：盒子(1)内设置滑槽，滑槽内放置两个卡块，两个卡块之间形成一个安装槽，滑槽的两端分别设置至少两颗与卡块配合的顶紧螺栓。

5.如权利要求1～4任一权利要求所述的改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，其特征在于：盒子(1)由钢板制成，卡子(2)为钢条且呈四棱柱状；盒子(1)的外轮廓呈长方体状，长度为150mm、高度为50mm、深度为100mm，卡子(2)的高度为150mm。

6.改善钢轨端部矫前平直度的卡钢结构，其特征在于：包括冷床、钢轨(4)和上述权利要求1～5任一权利要求所述的改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，冷床包括静梁和步进梁，盒子(1)固定安装于静梁的侧面，盒子(1)的顶面与静梁的顶面齐平或低于静梁的顶面，卡子(2)顶部的高度小于步进梁的最大抬升高度；钢轨(4)反向预弯并放置于冷床，卡子(2)的顶部卡于钢轨(4)的轨头-轨腰连接处或轨腰-轨底连接处。

7.如权利要求6所述的改善钢轨端部矫前平直度的卡钢结构，其特征在于：卡子(2)的顶部相对于静梁顶面的高度比钢轨(4)头宽的一半大10～15mm。

8.改善钢轨端部矫前平直度的方法，其特征在于：钢轨(4)终轧完上冷床后，首先，预弯小车对钢轨(4)进行反向预弯；然后，通过上述如权利要求6或7所述的改善钢轨端部矫前平直度的卡钢结构将钢轨(4)的卡住；最后，步进梁抬升，钢轨(4)随步进梁被抬升并脱离卡子(2)。

9.如权利要求8所述的改善钢轨端部矫前平直度的方法，其特征在于：盒子(1)安装于钢轨(4)温度最高处对应的静梁的一侧，每条钢轨(4)设置至少两个上述任一改善钢轨端部矫前平直度的卡钢装置，卡子(2)卡于钢轨(4)的轨头-轨腰连接处。

10.如权利要求9所述的改善钢轨端部矫前平直度的方法，其特征在于：卡子(2)将钢轨(4)卡住的时间为15秒，卡子(2)的数量为2～4个，卡子(2)位于卡子(2)冷床上反向预弯完成后的第一支钢和第二支钢的位置。

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