CN113362693B - 钢轨轧边机金属流动平面演示控制方法 - Google Patents

钢轨轧边机金属流动平面演示控制方法 Download PDF

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Abstract

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平面演示控制方法,包括如下步骤:a、模型辊缝标定;b、调整辊缝;c、辊缝大小确定后,完成记录,随后将上、下模块打开;d、制备相应体积量以及外形轮廓的模型材料;e、将所准备的模型材料放入辊缝轧制中线位置;f、微调整上、下模块,观察记录在受模块挤压时的模型材料的流动规律。通过本发明的钢轨轧边轧制金属流动平面演示控制方法,可以建立准确的金属流动体积预测模型,直观分析钢轨在万能轧制过程中的金属流动规律,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。本发明尤其适用于钢轨轧边机轧制孔型设计领域。

Description

钢轨轧边机金属流动平面演示控制方法
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平面演示控制方法。
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。轧边机有两个孔型,这些孔型控制头宽和底宽,即在UR机架里是开口的部分。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以便轧第三道次。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。因此精确控制钢轨轧制过程中的金属流动不但可以保证轧边机轧制过程顺利进行,而且可以保证钢轨在正常的侧弯要求之内并降低残余应力,保证钢轨轧后有良好的性能。另一方面,金属流动规律受轧制参数的影响。钢轨的轨头和轨底的大小和尺寸相异,在轧制过程中轨头和轨底的压下量不同,导致轨头和轨底金属纵向流动和横向流动速度和流动方向不一样,通过相对应的实物仿真模型探索不同压下量下钢轨各个部位(轨头、轨底和轨腰)的金属流动规律显得十分有必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以建立准确的金属流动体积预测模型,从而有效指导孔型设计,并在实际生产中进一步提高成品钢轨性能和质量的钢轨轧边机金属流动平面演示控制方法。
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平面演示控制方法,包括如下步骤:a、模型辊缝标定:相向移动上模块和下模块,使上模块和下模块的辊边之间相互靠拢紧贴并处于平行状态,从而确定轧制中线,在轧制中线确定后,打开辊缝;b、调整辊缝:将钢轨的标准样板卡在所述轧制中线位置,移动上、下模块并让上、下模块分别与钢轨的标准样板上所对应的轨腰、轨底或轨头接触,确定钢轨钢轨轧边轧制的辊缝大小;c、辊缝大小确定后,完成记录,随后将上、下模块打开;d、根据所述标准样板的尺寸计算所需模型材料的体积以及外形轮廓规格,并根据计算所需模型材料的体积,制备相应体积量以及外形轮廓的模型材料;e、将所准备的模型材料放入辊缝轧制中线位置,即设置于上、下模块以及模块两侧的钢轨轧边压板所构成的挤压腔室内;f、微调整上、下模块,观察记录在受模块挤压时的模型材料的流动规律。
进一步的是,步骤d中,所述模型材料的材质为太空沙。
进一步的是,所述步骤b中,钢轨的标准样板的轨腰为水平设置。
进一步的是,所述步骤b中,钢轨的标准样板的轨腰为水平设置。
进一步的是,所述步骤b中,钢轨的标准样板的轨底和轨头为竖直设置。
进一步的是,上模块竖直方向移动范围为0-100mm。
进一步的是,上模块绕上模块的滚轴中心倾斜偏离的转动范围为-10-10°。
进一步的是,下模块竖直方向移动范围为0-100mm。
进一步的是,下模块水平方向的移动范围为0-100mm。
本发明的有益效果是:通过本发明的钢轨轧边轧制金属流动平面演示控制方法,可以建立准确的金属流动体积预测模型,直观分析钢轨在万能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,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。本发明尤其适用于钢轨轧边机轧制孔型设计领域。
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。
图中标记为:钢轨轧边上模块1、上水平辊11、下水平辊13、右安装底座2、钢轨轧边下模块3、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、图2、图3、图4所示的钢轨轧边机金属流动平面演示控制方法,包括如下步骤:a、模型辊缝标定:相向移动上模块1和下模块3,使上模块1和下模块3的辊边之间相互靠拢紧贴并处于平行状态,从而确定轧制中线,在轧制中线确定后,打开辊缝5;b、调整辊缝:将钢轨的标准样板卡在所述轧制中线位置,移动上、下模块并让上、下模块分别与钢轨的标准样板上所对应的轨腰52、轨底51或轨头53接触,确定钢轨钢轨轧边轧制的辊缝大小;c、辊缝大小确定后,完成记录,随后将上、下模块打开;d、根据所述标准样板的尺寸计算所需模型材料的体积以及外形轮廓规格,并根据计算所需模型材料的体积,制备相应体积量以及外形轮廓的模型材料;e、将所准备的模型材料放入辊缝轧制中线位置,即设置于上、下模块以及模块两侧的钢轨轧边压板6所构成的挤压腔室内;f、微调整上、下模块,观察记录在受模块挤压时的模型材料的流动规律。
如图2至图4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。
在实际操作时,由于需要有标定轧制中线、调整辊缝安装标准样板以及模拟轧制等步骤,为了使用时调节以及实现挤压的便利性,需要保证相应模块可以实现一定的调整范围,一般优选上模块1竖直方向移动范围为0-100mm。另外优选上模块1绕上模块1的滚轴中心倾斜偏离的转动范围为-10-10°,从而让上模块1具备直线和角度的调节能力,具备更强的适应性。其中上模块1倾斜偏离的能力,也是实现钢轨轨底51内侧的轮廓以及轨头53内侧的轮廓的保证,即由上模块1绕上模块1的滚轴中心倾斜偏离一定角度成型实现。基于同样的构思,优选下模块3竖直方向移动范围为0-100mm,优选下模块3水平方向的移动范围为0-100mm,从而让下模块3具备竖直和水平方向的调节能力。
实施例
本实施例以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钢轨在钢轨轧边轧制过程中的金属流动过程。
步骤a、模型辊缝标定:相向移动上模块1和下模块3,其中上模块1向下行程移动10mm,下模块3向上行程移动10mm,使上模块1和下模块3的辊边之间相互靠拢紧贴,辊边相互接触后处于平行状态,无倾斜,保持不动,从而确定轧制中线,保证模块无倾斜。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。
步骤b、调整辊缝:调整钢轨轧边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,移动上下模块并让上、下模块分别与对应的60kg/m钢轨的标准样板的轨腰、轨头、轨底接触,确定60kg/m钢轨轧边轧制的辊缝大小。
步骤c、辊缝大小确定后,完成记录,将上下模块打开至最大行程位置,即辊缝打开至最大。
步骤d、根据所述60kg/m钢轨的标准样板的尺寸计算所需模型材料的体积以及外形轮廓规格,并根据计算所需模型材料的体积,制备相应体积量以及外形轮廓的模型材料。
步骤e、将所准备的模型材料放入辊缝轧制中线位置,即设置于上、下模块以及模块两侧的压板6所构成的挤压腔室内。
步骤f、同时调整上、下模块与模型材料接触,观察记录在受模块挤压时的模型材料在辊缝5中的流动规律。
步骤h、根据60kg/m钢轨截面轮廓形状和尺寸,分别微调整上模块1、下模块3以及将上模块1绕上模块轴中心倾斜右倾斜2°,随后在每一步调整过程中,观察记录橡胶材料的流动规律。
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 (8)

1.钢轨轧边机金属流动平面演示控制方法,其特征在于,包括如下步骤:
a、模型辊缝标定:相向移动上模块(1)和下模块(3),使上模块(1)和下模块(3)的辊边之间相互靠拢紧贴并处于平行状态,从而确定轧制中线,在轧制中线确定后,打开辊缝(5);
b、调整辊缝:将钢轨的标准样板卡在所述轧制中线位置,移动上、下模块并让上、下模块分别与钢轨的标准样板上所对应的轨腰(52)、轨底(51)或轨头(53)接触,确定钢轨全万能轧制的辊缝大小;
c、辊缝大小确定后,完成记录,随后将上、下模块打开;
d、根据所述标准样板的尺寸计算所需模型材料的体积以及外形轮廓规格,并根据计算所需模型材料的体积,制备相应体积量以及外形轮廓的模型材料,其中,模型材料为与钢轨材料流动性能接近的材料;
e、将所准备的模型材料放入辊缝轧制中线位置,即设置于上、下模块以及模块两侧的压板(6)所构成的挤压腔室内;
f、微调整上、下模块,观察记录在受模块挤压时的模型材料的流动规律。
2.如权利要求1所述的钢轨轧边机金属流动平面演示控制方法,其特征在于:步骤d中,所述模型材料的材质为太空沙。
3.如权利要求1所述的钢轨轧边机金属流动平面演示控制方法,其特征在于:所述步骤b中,钢轨的标准样板的轨腰(52)为水平设置。
4.如权利要求1、2或3所述的钢轨轧边机金属流动平面演示控制方法,其特征在于:所述步骤b中,钢轨的标准样板的轨底(51)和轨头(53)为竖直设置。
5.如权利要求1、2或3所述的钢轨轧边机金属流动平面演示控制方法,其特征在于:上模块(1)竖直方向移动范围为0-100mm。
6.如权利要求1、2或3所述的钢轨轧边机金属流动平面演示控制方法,其特征在于:上模块(1)绕上模块(1)的滚轴中心倾斜偏离的转动范围为-10-10°。
7.如权利要求1、2或3所述的钢轨轧边机金属流动平面演示控制方法,其特征在于:下模块(3)竖直方向移动范围为0-100mm。
8.如权利要求1、2或3所述的钢轨轧边机金属流动平面演示控制方法,其特征在于:下模块(3)水平方向的移动范围为0-100mm。
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