CN113327502A - 钢轨轧边机金属流动演示模具的调整机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及钢轨轧制实验装备领域，尤其是钢可以直观分析金属流动规律，从而优化孔型设计和生产的钢轨轧边机金属流动演示模具的调整机构，包括水平设置的模块框体，成对的压板以及由钢轨轧边上模块和钢轨轧边下模块构成的调节模块，钢轨轧边上模块和钢轨轧边下模块分别可滑动设置于模块框体的相对的两个侧壁面上，调节模块滑动的方向为沿水平面滑动，所述钢轨轧边上、下模块在模块框体内部共同构成辊缝，所述辊缝设置于成对的压板之间并与压板构成演示腔室。减小钢轨轧制过程中轨头侧面、轨底腿尖与轨腰之间金属流动对钢轨轧后断面底宽、对称等规格尺寸精度控制的影响，对指导孔型设计和实际生产中进一步提高成品钢轨性能和质量有非常重要的意义。

Description

钢轨轧边机金属流动演示模具的调整机构
技术领域
本发明涉及钢轨轧制实验装备领域，尤其是一种钢轨轧边机金属流动演示模具的调整机构。
背景技术
当前国内外钢轨的生产普遍通过三机架万能轧机轧制连铸坯，先在四辊万能轧机和二辊轧边机两个机架上进行可逆轧制，完成万能粗轧和轧边过程，最后在第三架三辊万能轧机上完成精轧过程。其中，轧边机有两个孔型，这些孔型控制头宽和底宽，即在与UR机架连轧是开口的部分。第一孔型在第一、二道次轧制时使用，在两道次轧完后，轧边机横移定位到第二孔型轧第三道次。轧边机对于底部的对称和腿尖的尺寸很重要。如图1所示。钢轨轧边机轧制过程中对腿尖和头侧进行加工，轧边机对钢轨的加工能力体现在对底宽和对称的规格尺寸控制，腰部为很小压下量或0压下量，轨腰的宽展不受到轨头及轨底延伸率和宽展的影响。轨底和轨头在水平辊中间进行轧制，其宽展受孔型限制。我国的钢轨轧制技术以及钢轨数值理论研究主要集中在钢轨组织性能研究、金相组织研究、钢轨轧制过程实验研究及有限元模拟等方面。但是钢轨轧边机轧制过程中关于钢轨轧制过程中金属流动规律的研究目前较少，而且没有直观的模型研究方法。钢轨轧边机金属流动演示模具的调整机构能直观的展现钢轨轧制过程金属流动机理、轧制过程中金属流动体积以及流动方向，对把握金属的延伸率以及金属流动体积，预测轧后钢轨形状以及控制断面尺寸有着重要的优化孔型设计、指导生产的实用意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以直观分析金属流动规律，从而优化孔型设计和生产的钢轨轧边机金属流动演示模具的调整机构。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：钢轨轧边机金属流动演示模具的调整机构，包括水平设置的模块框体，成对的压板以及由钢轨轧边上模块和钢轨轧边下模块构成的调节模块，所述钢轨轧边上模块和钢轨轧边下模块分别可滑动设置于模块框体的相对的两个侧壁面上，所述调节模块滑动的方向为沿水平面滑动，其中，所述钢轨轧边上、下模块在模块框体内部共同构成辊缝，所述辊缝设置于成对的压板之间并与压板构成演示腔室。
进一步的是，所述钢轨轧边上模块包括钢轨轧边上模块辊压头和与所述钢轨轧边上模块辊压头连接的钢轨轧边上模块驱动杆。
进一步的是，钢轨轧边上模块辊压头通过转动销与钢轨轧边上模块驱动杆连接。
进一步的是，所述钢轨轧边上模块包括钢轨轧边上模块测量尺，所述钢轨轧边上模块测量尺设置于模块框体的侧壁面上。
进一步的是，所述钢轨轧边下模块包括钢轨轧边下模块压头和与所述钢轨轧边下模块压头连接的钢轨轧边下模块驱动杆。
进一步的是，所述钢轨轧边下模块两侧通过钢轨轧边下模块滑槽而设置于模块框体的侧壁面上，其中，钢轨轧边下模块滑槽的延伸方向与钢轨轧边下模块驱动杆延伸方向互相垂直。
本发明的有益效果是：通过钢轨轧边机金属流动演示模具的调整机构，可以建立准确的金属流动体积预测模型，直观分析钢轨在轧边机轧制过程中的金属流动规律，制定合理的轧制规程，减小钢轨轧制过程中轨头侧面、轨底腿尖与轨腰之间金属流动对钢轨轧后断面底宽、对称等规格尺寸精度控制的影响，对指导孔型设计和实际生产中进一步提高成品钢轨性能和质量有非常重要的意义。
附图说明
图1是轧边机轧制钢轨示意图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明的模块两侧的压板示意图。
图4是本发明设置于安装座时的示意图。
图5是钢轨轧边上模块的示意图。
图6是钢轨轧边上模块的示意图。
图7是钢轨轧边下模块的示意图。
图8是左安装底座示意图。
图9是右安装底座示意图。
图中标记为：钢轨轧边上模块1、钢轨轧边上模块测量尺101、钢轨轧边上模块驱动杆102、钢轨轧边上模块辊压头103、转动销104、上水平辊11、下水平辊13、右安装底座2、钢轨轧边下模块3、下模块测量尺301、下模块驱动杆302、下模块压头303、下模块滑槽304、左安装底4、辊缝5、轨底51、轨腰52、轨头53、第一孔型501、第二孔型502、、压板6、安装座7、模块框体8、上模块倾斜偏离角度a。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1至图9所示的钢轨轧边机金属流动演示模具的调整机构，包括水平设置的模块框体8，成对的压板6以及由钢轨轧边上模块1和钢轨轧边下模块3构成的调节模块，所述钢轨轧边上模块1和钢轨轧边下模块3分别可滑动设置于模块框体8的相对的两个侧壁面上，所述调节模块滑动的方向为沿水平面滑动，其中，所述钢轨轧边上、下模块在模块框体8内部共同构成辊缝5，所述辊缝5设置于成对的压板6之间并与压板6构成演示腔室。
在实际使用时，在辊缝5内填充与钢轨材料流动性能接近的材料，如太空沙或橡胶材料，然后在实验过程中微调钢轨轧边上模块1和钢轨轧边下模块3的位移参数，实现对材料的挤压轧制模拟，从而模拟实际轧制中金属流动的体积变化。本发明可以直观分析金属流动规律，参数灵活可调，每次的观察结束后不需要更换整个实验装置，成本低。通过观测填充材料的流动变化规律，推导出钢轨在轧制过程受压下力作用下的金属流动变化规律，对于预测轧后钢轨形状以及控制断面尺寸有着重要的优化孔型设计、指导生产的实用意义。其中，如图1所示，本发明钢轨轧边上模块1的功能相当于现有设备中的上水平辊11，钢轨轧边下模块3的功能相当于现有设备中的下水平辊13，从而起到调整钢轨轨腰52轮廓和尺寸的作用。所述模块一起构成一个挤压腔室，模型材料设置于所述挤压腔室内，也保证模型材料在收受到压力时始终位于限定的空间范围内。为了观察的便利，一般优选压板6为透明的材料即可。
就上模块1而言，一般优选所述上模块1包括上模块辊压头103和与所述上模块辊压头103连接的上模块驱动杆102。如图1所示，上模块驱动杆102驱动上模块辊压头103沿水平方向移动位置，从而实现上模块辊压头103位置的调整，实现对模型材料的挤压模拟，从而得到相应的材料流动方向的观测，如图2所示，一般上模块辊压头103移动范围为上下0-100mm。为了满足上模块辊压头103能够满足一定的转动角度，从而实现钢轨轨底51内侧的轮廓以及轨头53内侧的轮廓的保证，优选这样的结构：上模块辊压头103通过转动销104与上模块驱动杆102连接。上模块辊压头103可以相对于上模块驱动杆102转动偏离一定角度，从而实现相应的观察效果，优选转动范围为-10-10°。为了获得上模块1移动的距离大小，优选所述上模块1包括上模块测量尺101，所述上模块测量尺101设置于模块框体8的侧壁面上。如图6所示，上模块测量尺101可以准确便捷的让操作人员获得上模块辊压头103的移动量，从而为精确的观测提供结构基础。一般测量尺测量的长度范围为20-100mm即可。
基于上述方案的相似构思原则，优选如下的方案：优选所述下模块3包括下模块压头303和与所述下模块压头303连接的下模块驱动杆302。优选所述下模块3包括下模块测量尺301，下模块测量尺301设置于模块框体8的侧壁面上。另外，为了实现下模块压头303还有垂直于下模块驱动杆302方向的移动能力，优选这样的方案：所述下模块3两侧通过下模块滑槽304而设置于模块框体8的侧壁面上，其中，下模块滑槽304的延伸方向与下模块驱动杆302延伸方向互相垂直。这样的设计可以让下模块压头303不仅有了如图2所示的竖直方向的移动能力，也让下模块压头303有了如图2所示的水平方向的移动能力。如图2所示，一般下模块3移动范围为上下各0-100mm，同时具备左右各移动0-50mm。一般测量尺测量的长度范围为20-100mm即可。
实施例
以60kg/m钢轨为实施例，选用橡胶为本实施例所用材料，模拟60kg/m钢轨在轧边机轧制过程中的调整过程。
一、模型辊缝标定：移动钢轨轧边上、下模块，使上、下模块的辊边相互靠拢接触，钢轨轧边上模块向下行程移动10mm，钢轨轧边下模块向上行程移动10mm，辊边相互接触后处于平行状态，无倾斜，保持不动，确定轧制中线。轧制中线确定后，缓慢打开辊缝至最大，即上模块向上行程移动20mm，下模块向下行程移动20mm，左模块向左行程移动20mm。
二、调整轧边机金属流动平面演示模型的辊缝：将60kg/m钢轨的标准样板卡在轧制中线位置，移动上下模块与60kg/m钢轨的标准样板的轨腰、轨头、轨底接触，确定60kg/m钢轨轧边机轧制的辊缝大小。
三、辊缝大小确定后，将上下模块打开至最大行程位置，即辊缝打开至最大。
四、根据60kg/m钢轨的标准样板的尺寸计算所需模型材料的体积。
五、根据计算所需模型材料的体积，准备相应体积量的模型材料，模型材料选料为橡胶。
六、将所准备的橡胶材料放入辊缝轧制中线位置。
七、同时移动上下模块，使上下模块同时与橡胶材料接触。根据60kg/m钢轨轧制辊缝大小，移动上下模块至60kg/m钢轨轧制辊缝位置。
八、根据60kg/m钢轨截面轮廓形状和尺寸，分别微调整上模块、下模块以及将上模块绕上模块轴中心倾斜右倾斜3°，向模型材料方向调整5mm。
九、观察记录调整位移及橡胶材料在辊缝中的流动规律。
本发明可以建立准确的金属流动体积预测模型，直观分析钢轨在钢轨轧边轧制过程中的金属流动规律，制定合理的轧制规程，尽可能减小钢轨轧制过程中轨头、轨底与轨腰之间金属流动对钢轨轧后断面尺寸精度和钢轨弯曲度的影响，其技术优势十分明显，市场推广前景十分广阔。

Claims (6)

1.钢轨轧边机金属流动演示模具的调整机构，其特征在于：包括水平设置的模块框体(8)，成对的压板(6)以及由钢轨轧边上模块(1)和钢轨轧边下模块(3)构成的调节模块，所述钢轨轧边上模块(1)和钢轨轧边下模块(3)分别可滑动设置于模块框体(8)的相对的两个侧壁面上，所述调节模块滑动的方向为沿水平面滑动，其中，所述钢轨轧边上、下模块在模块框体(8)内部共同构成辊缝(5)，所述辊缝(5)设置于成对的压板(6)之间并与压板(6)构成演示腔室。
2.如权利要求1所述的钢轨轧边机金属流动演示模具的调整机构，其特征在于：所述钢轨轧边上模块(1)包括钢轨轧边上模块辊压头(103)和与所述钢轨轧边上模块辊压头(103)连接的钢轨轧边上模块驱动杆(102)。
3.如权利要求2所述的钢轨轧边机金属流动演示模具的调整机构，其特征在于：钢轨轧边上模块辊压头(103)通过转动销(104)与钢轨轧边上模块驱动杆(102)连接。
4.如权利要求1、2或3所述的钢轨半万能金属流动演示模具的调整机构，其特征在于：所述钢轨轧边上模块(1)包括钢轨轧边上模块测量尺(101)，所述钢轨轧边上模块测量尺(101)设置于模块框体(8)的侧壁面上。
5.如权利要求1所述的钢轨半万能金属流动演示模具的调整机构，其特征在于：所述钢轨轧边下模块(3)包括钢轨轧边下模块压头(303)和与所述钢轨轧边下模块压头(303)连接的钢轨轧边下模块驱动杆(302)。
6.如权利要求5所述的钢轨半万能金属流动演示模具的调整机构，其特征在于：所述钢轨轧边下模块(3)两侧通过钢轨轧边下模块滑槽(304)而设置于模块框体(8)的侧壁面上，其中，钢轨轧边下模块滑槽(304)的延伸方向与下模块驱动杆(302)延伸方向互相垂直。
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