基于攀钢轨梁厂43kgm重轨产品设计论文

1、. . . . 1 / 48本科毕业设计（论文）基于攀钢轨梁厂基于攀钢轨梁厂 43kg/m43kg/m 重轨产品设计重轨产品设计. . . . I / 48摘 要钢轨除了要求具有高强度和高耐磨性外，还需要具有良好的表面质量和外形尺精度，而孔型设计是否合理，直接影响钢轨的尺寸精度和质量。为了使钢轨的产量与质量达到较高的水平，在生产中采用合理的孔型系统和设计方法是必要的。本论文将结合攀钢轨梁厂的实际情况和 43kg/m 重轨的特点从以下几个方面展开：43kg/m 重轨从坯料选择到成品发货的系列工艺设计，并以此为依据对车间进行平面布置。对 43kg/m 重轨的延伸孔、帽型孔、轨型孔、成品孔的断面孔型

2、设计，在此基础上设计 950 轧机、800I 架轧机，800II 架轧机、850 轧机相应的配辊图设计和导卫装置。设计 43kg/m 重轨轧制规程，制定相应的速度制度，计算各道轧制相应的力学参数，并在此基础上对电机能力进行校核，证明轧制规程和孔型断面设计的合理性。关键词：关键词：43kg/m 重轨 孔型设计 校核 . . . . II / 48ABSTRACTABSTRACTIn addition to the requirements of rail with a high strength and high wear resistance, but also has a good surf

3、ace quality and precision of foot shape, and pass design is reasonable, the size of a direct impact on rail precision and quality. In order to make rail output and high quality, reasonable in production and design of the pass system is necessary.This paper will combine the rail beam factory Pangang

4、the actual situation and 43kg / m heavy rail from the characteristics of the study the following aspects: 43kg / m heavy rail options from blank to finished shipping a series of process design and use it as the basis of workshop to optimize the layout. Of 43kg / m heavy rail extension of holes, hole

5、-type cap, track-type holes, finished cross-section of the hole-hole design, the design on the basis of 950 millframe, 800I mill frame, 800II frame mill, 850 mill roll with the corresponding design and guide and guard. The design of 43kg / m Heavy Rail Rolling order to develop the speed of the corre

6、sponding system, the calculation of the Road, the mechanical parameters of rolling, and on this basis to check the electrical capacity to prove a point of order and pass rolling of a reasonable cross-section design sexual.KeyKey wordswords43kg / m heavy rail,Pass Design,Checking. . . . III / 48目录摘要摘

7、要 I IABSTRACTABSTRACTIIII1 1 绪论绪论 1 11.1 重轨生产现状 11.1.1 国重轨发展现状 11.1.2 国外重轨发展现状 11.2 重轨生产工艺概述 22 2 攀钢轨梁厂设计概况攀钢轨梁厂设计概况 3 32.1 厂房建设情况 32.1.1 设计规模的设想 32.1.2 主要设备 32.2 重轨主要生产工艺 33.2.1 坯料的选择和处理 43.2.1 坯料加热和加热炉 53 3 重轨轧制孔型重轨轧制孔型设设计简介计简介 6 63.1 孔型设计 63.1.1 孔型系统的选择 63.1.2 孔型系统的优缺点 73.1.3 孔型设计原则 83.1.4 孔型设计的一

8、般步骤 83.2 重轨孔型设计方法 83.2.1 K1 成品孔设计 83.2.2 其他轨形孔设计 93.2.3 帽形孔设计 103.2.4 箱型孔型设计 104 4 43KG/M43KG/M重轨各孔型数据设计重轨各孔型数据设计114.143KG/M重轨断面尺寸 114.2 K1 成品孔型设计 124.3 其他轨形孔设计 134.3.1 K2 成品前孔型设计 134.3.2 K3 孔型设计 144.4 帽形孔设计 164.4.1 第一个帽形孔 K6 孔型设计 164.4.2 第二、三个帽形孔 K7、K8 孔型设计 174.5 箱型孔型设计 174.5.1 箱形孔 K9 孔型设计 17. . .

9、. IV / 485 5 轧制规程设计轧制规程设计和和相相关校核关校核 19195.1 孔型在轧辊上的配置 195.2 950 开坯机压下规程的编制 195.3 轧制道次 195.4 速度制度 195.5 轧制压力的计算和电机校核 235.5.1 各道次的轧制温度 235.5.2 电机平衡负荷校核 245.5.3 轧制压力的计算 245.5.4 轧制力矩的计算 276 6 导卫装置设计导卫装置设计 30306.1 横梁 306.2 卫板 306.3 导板 317 7 重轨检测以与缺陷产生和预防重轨检测以与缺陷产生和预防 31317.1 重轨各项质量指标要求 327.1.1 对钢轨表面质量的要求

10、 327.1.2 对钢轨断面尺寸公差的要求 327.1.3 对钢轨外观平直度的要求 327.1.4 对钢轨钢的钢质纯净度要求 337.1.5 对钢轨焊接接头几何尺寸公差的要求 337.2 高速重载钢轨常见问题 337.2.1 钢轨侧磨 347.2.2 钢轨波磨 347.2.3 钢轨压溃 347.3 常见解决损伤方法 34结论结论 3636致致 3636参考文献参考文献 3838. . . . 1 / 481 绪论每米公称重量大于 30 公斤的钢轨，属于重轨，重轨又分为一般钢轨和起重机轨两种。 一般钢轨，指铺设铁路干线、专用线、弯道与隧道用轨，重轨比轻轨断面大，能够承受更大的力。发展铁路运输是国

11、家建设重点项目，2002 年国总需求钢轨约在 82.4 万吨左右，其中基建用轨 23 万吨，大维修用轨 53.4 万吨，道岔等用轨 6 万吨左右，国钢轨供大于求的矛盾比较突出。随着经济的快速发展，高速铁路运输的市场需求越来越大，铁道部的中长期铁路网规划也提出了发展我国高速铁路的目标，不论是从我国的经济承受能力和技术上看，还是从市场需求和国家的政策上看，我国现在已经具备了大力发展高速铁路的各种条件，正处在一个发展高速铁路的良好时机，必须加快改造步伐，不断开发国、国际钢轨市场，不断提高钢轨的质量，开发新品种，以满足铁路不断发展的需要，所以研究重轨有着十分重要的意义.11.1 重轨生产现状1.1.1

12、1.1.1 国重轨发展现状国重轨发展现状目前我国国生产钢轨主要厂家有鞍钢，包钢，攀钢三家，国钢厂年生产能力达 300 万吨左右。其中，以生产 50kg/m、60kg/m 重轨为主，兼能生产38kg/m75kg/m 钢轨与其配套道岔轨，并能够生产吊车轨，以与在线、离线热处理钢轨和时速 350Km 高速轨。在未来，我国重轨研究将趋向于重载铁路用超高强度钢轨，我国铁路部门在 20 年前就提出了开发超高强度钢轨的要求，经过实验研究分析得到，贝氏体钢轨适宜用在重载铁路上。如果这种钢轨研究成功将可以解决高速、重载铁路要求：抵抗接触疲劳损伤的能力，以减少钢轨打磨费用，同时贝氏体钢轨可用于制作道岔中的尖轨和辙

13、又以大幅度延长道岔的使用寿命。 21.1.21.1.2 国外重轨发展现状国外重轨发展现状20 世纪 70 年代，新日铁公司八幡厂开发了电感应加热、轨头喷吹压缩空气欠速淬火的离线淬火轨（称之为 NHH） ，1979 年又在碳素轨的基础上加入Cr，Nb 合金元素，开发了焊缝无软化区的 NS低合金离线淬火轨。1987 年 6 月又建成了在线余热钢轨淬火生产线，采用压缩空气作淬火介质，称 DHH 轨。. . . . 2 / 48DHH 轨的化学成分是在碳素热处理轨 NHH 的基础上提高了 Si、Mn 含量，并添加了少量的 Cr。随着在线热处理钢轨生产和技术的进一步完善，日本于 1994 年重新制定了热

14、处理钢轨标准，将新日铁 DHH340，DHH370，钢管公司THH340，THH370 统一为 HH340，HH370 两种牌号并规定其化学成分与最低性能指标。 3现在国外都在大力倡导研究高速铁路用重轨。铁路的高速化是铁路运输未来发展的主要方向。随着我国经济的快速发展，高速铁路运输的市场需求越来越大，铁道部的中长期铁路网规划也提出了发展我国高速铁路的目标，不论是从我国的经济承受能力和技术上看，还是从市场需求和国家的政策上看，我国现在已经具备了大力发展高速铁路的各种条件，正处在一个发展高速铁路的良好时机。4在欧州，铁路以高速著称，根据高速的要求以与近年来钢轨生产在冶炼，轧制、热处理等方面新技术的

15、发展欧州正在起草新的钢轨标准。钢轨是轮轨式高速铁路运输的重要组成部分之一，其技术要求高，执行的标准严格。作为铁路主要构件的钢轨的发展趋势是：高强度、纯净化、严格控制钢中夹杂物、提高钢轨平直度和尺寸精度。51.2 重轨生产工艺概述（1）成品道次万能孔型法前联库兹涅茨冶金公司提出，成品道次采用传统二辊式孔型轧制法。用万能机架取代，用四辊精轧孔型轧制重轨的新工艺。使轨头的延伸系数大于腰部的延仲系数，头腰延伸系数近似等于轨底延伸系数。（2）二辊孔塑一四辊孔型轧边孔型法毛轧机是两架二辊机架，把矩形坯轧制成轨型坯。然后经过万能机架和边轧机架可逆轧制，最后经三辊成品孔型轧出成品。新 B 铁八皤厂采用该法。6

16、（3）T 塑坯万能孔型法1983 年法国萨西洛尔开发了万能孔型轧制重轨的新方法。采用 T 型坯在万能孔型中轧制，使轨头、轨底部位受到更加强烈地加工，提高了要害部位的质量，预计可以减少 40 的轨制，提高开坯机架的轧制速度和作业率，消除连铸坯的铸态组织。（4）一般万能粗轧法矩形坯直接在四辊孔型中进行毛轧的工艺称为一般万能粗轧法，首先由万能孔型的水平辊切入深腰部和对轨头部位压缩，随后在其他道次利用水平辊和立辊对各部位加工，该法取代了传统二辊孔型毛轧过程，进一步降低辊耗，使重轨具有良好的对称断面形状，尤其适用于连铸坯。. . . . 3 / 482 攀钢轨梁厂设计概况2.1 厂房建设情况2.1.12

17、.1.1 设计规模的设想设计规模的设想1966 年设计的年产量为 110 万吨，计划分两期进行，第一期为 90 万吨，主体设备吨位 22500T。建设面积 90904m2有 13 项主要设备、7 项附属设施、共有10 个跨间、总跨度为 210m，跨间长度为 660m。由于扩建，厂房长度为 696m，宽 210m，建筑面积 10 万 m2，总投资为 119 亿元。2.1.22.1.2 主要设备主要设备三座连续式推钢加热炉、四架轧机、7 台热锯机、3 台辊式矫直机（1300 八辊悬臂式矫直机）以与两套加工设备和空床淬火设备等。 （注：加热炉尺寸为6.812 29.535 生产能力：设计能力 100

18、 吨/小时、实际产量 120 吨/小时） 。开坯机为 950 轧机，主电机为 5300 千瓦；轧辊中心距：1050-880mm 轧机采用二列横列式布置，第二列主要有 2 架 800 三辊式轧机，主电机为 6500KW，精轧机采用 850 万能轧机。主电机为 1800KW；均为直流电机，2 架 800 轧机公用一台电机。2.2 重轨主要生产工艺轧制任何一种钢材都可能有几种工艺过程，本设计采用的是 200200 矩形坯经高速带锯锯切下料后，采用风动砂轮进行表面清理钢坯的表面缺陷，严格按照炉号进行管理。在室温下装入推钢式加热炉进行加热，之后进行轧制、冷却、矫直、锯切等工艺进行生产，最后经检查合格后分

19、级成倍尺料交出。其工艺流程如下：钢坯下料清理加热轧制锯切写号冷却矫直打印检查分级涂色打捆入库。生产重轨所用的设备可采用一组轨梁横列式四架轧机，机架均为闭式结构，减速器、联接机以与轧机工作机架间轧辊和轧辊之间均采用万向接轴联接，轴. . . . 4 / 48承采用胶木瓦开式轴承，主电机功率为 530KW。 根据孔型配置图要求安装好轧辊和导卫装置，并调整好各机架的辊缝和锁口间隙，务必将轧辊固定牢固，轧辊在运转过程中不能产生跳动，更不能产生轴向窜动。打开循环水阀，仔细检查各个轧辊的辊颈和每个孔型的给水量是否充足，如发现异常必须立即处理。因为水在轧钢生产中是十分重要的，它起着冷却和润滑的重要作用，一旦

20、给水量不足，后果十分严重。7这是因为，一方面由于这种胶木瓦开式轴承是用夹布酚醛树脂(夹布胶木)在17.429.4MPa,130150温度下压成的，是用水而不用油润滑的。其耐热性和导热性能很差，工作温度不应超过 60800 ，当温度较高时会迅速膨胀，并进而发生碳化，即烧瓦事故，导致轴承破坏；另一方面，轧件是靠与孔型的摩擦力咬入的，这种摩擦力的存在就会使得孔型产生磨损，而且孔型不间断地过钢必然会导致其温度不断地上升，如果不与时给水对孔型进行冷却就会加剧孔型的磨损，从而会导致轧件出现质量问题，也造成了轧辊的浪费，这种现象反映在使用腿部梯形孔轧制时更加严重。 为保证人员和设备的安全，在确认轧机上下和周

21、围无障碍物后，方可启动轧机进行生产。要注意必须经过 30 分钟左右的空转，此时要做好以下项目的检查:轧机的运转是否正常、各轴承的温度是否正常、各部位紧固装置是否有松动现象等等。为提高成材率，降低生产成本，最好是先使用 13 根一样规格的普通材质料来进行试轧，之后再进入正常轧制，其目的是先通过低成本原料试轧来检验孔型设计是否合理，导卫装置设计和加工是否合理，轧机和导卫装置的调整是否到位。轧制温度必须按照预定要求执行，在试轧过程中要逐道次检查红热状态下轧件的尺寸是否符合孔型设计要求，导卫装置安装和调整是否合适，咬入和出钢时轧件是否正直、顺畅，这些情况都必须无一例外的认真检查好、调整好，试轧的轧件完

22、全符合图纸要求，成品尺寸满足标准要求后方可进入到正常的生产程序。83.2.13.2.1 坯料的选择和处理坯料的选择和处理（1）坯料的选择. . . . 5 / 48 一般轧钢常用的原料为钢锭，轧坯和连铸坯，我们采用的是200200矩形轧坯，为了保证成品质量，必须要先采取表面清理。由于在钢坯表面经常存在着如结疤、裂纹、折叠、飞刺等各种缺陷，如果不在轧制前加以清理，势必在轧制中不断扩大，并引起更多的缺陷，甚至会影响钢坯轧制时的塑性与成型。（2）坯料的检查清理对于本次研究中的矩形坯料采用检查清理工序如下：抛丸、超声波探伤、无损表面探伤、修磨。抛丸处理即用一定质量的钢球通过外力作用撞击在钢坯上，使钢坯

23、表面的氧化铁皮等污染物脱落，从而暴露钢坯表面缺陷的一种方法。传统的清理方法就是采用酸洗。由于在酸洗过程中对环境产生极大的污染，在各国对环境保护的日益重视的情况下，酸洗的的基建投资和、用于废酸处理的运行费用都越来越高。70年代后期逐渐以抛丸处理替代了酸洗处理。探伤包括部探伤与外部探伤。一般采用超声波探伤和荧光磁粉探伤对坯料的部质量与外部质量加以检测。清理坯料表面缺陷的方法有：人工火焰枪清理、火焰清理机清理、人工风铲清理、人工砂轮修磨清理、修磨机清理。现在清理钢坯的主要方法是修磨机清理，少量的局部缺陷辅助以人工砂轮修磨清理。3.2.13.2.1 坯料加热和加热炉坯料加热和加热炉（1）坯料的加热在轧

24、钢之前，要将原料进行加热，其目的是提高钢的塑性，降低变形抗力与改善金属部组织和性能，以便于轧制加工，这就是说一般要将钢加热到奥氏体单相固溶体组织的围，并使有较高的温度和足够的时间以均化组织与溶解碳化物，从而得到塑性高、变形抗力低、加工性能好的金属组织，一般为了更好地降低变形抗力和提高塑性，加工温度尽量高一些好，但是不正确的加热制度可能会引起钢的氧化、脱碳，气泡暴露、过热、过烧等缺陷，还将降低钢材的质量甚至导致废品，因此钢的加热温度主要应根据各种钢的特性和压力加工工艺要求，从保证钢材的质量与多快好省地生产钢材出发来确定。（2）加热炉 从钢坯在炉的移动方式有推钢式加热炉与步进式加热炉两大类。推钢式

25、加热炉分带下加热的和不带下加热的两种，上下加热的推钢式加热炉多用于加热断面尺寸超过 100120mm 的方坯。步进式加热炉有步进底式加热炉、步进梁式加热炉、梁底组合式加热炉三种。炉子以液体燃料或气体燃料作为热源，用装在加热段、均热段端墙上的喷嘴或烧嘴烧钢。本次根据提供设备要求采用推钢. . . . 6 / 48式加热炉对坯料加热。. . . . 7 / 483 3 重轨轧制孔型设计重轨轧制孔型设计简介简介3.13.1 孔型设计孔型设计型钢孔型设计主要容包括三个方面：1）断面孔型设计。根据原料和成品的断面形状和尺寸与产品性能的要求，确定孔型系统、轧制道次和各道次的变形量，以与各道次的孔型形状和尺

26、寸。2）配辊确定孔型在各机架上的分配以与在轧辊上的配置方式，以保证轧件能正常轧制、操作方便、成品质量好、轧机产量高。3）轧辊附件设计导卫装置的设计。导卫装置应保证轧件能按照嗦要求的状态进出孔型，或者使轧件在孔型以外发生一定的变形，或者对轧件起矫直或翻转作用等。43kg/m 重轨的孔型设计也是基于上述容进行的。93.1.13.1.1 孔型系统的选择孔型系统的选择目前国重轨孔型系统有两种，一种是：梯形孔-帽形切深孔-帽形延伸孔-轨形切深孔-轨形延伸孔，另一种是：箱型孔-梯形孔-帽形切深孔-帽形延伸孔-轨形切深孔-轨形延伸孔。前一种孔型系统无箱型孔，该系统对钢坯规格的适应性较差，不能对钢坯进行再次规

27、整，使帽形孔轧件尺寸不稳定，成品钢轨断面规格波动大不易控制。同时在无钢坯除鳞装置的情况下，钢坯上的氧化铁皮因无箱形孔的破鳞作用易被压入钢坯表面，钢轨表面质量较差，难以达到标准要求。该系统孔型适用于机架数目少，轧制道次少，孔型配置困难的轧机。后一种孔型系统对钢坯的适应性强，成品规格易控制。同时箱形孔的大压下和轧件翻转对锕坯除鳞会起到作用。该孔型系统一般是由二个箱形孔，一个梯形孔，一个帽形切深孔，二个帽形延伸孔和一个轨形切深孔、45 个轨形延伸孔构成。孔型数目 7-10 个，可加工断面较大的钢坯，坯到材的压缩比大，轨底加工质量较好。但该孔型系统要求的机架数较多，轧机辊身总长较大。结合轨梁厂的设备状

28、况以与供应产品的特点，选用后一种孔型系统生产43kg/m 钢轨较为合理即：箱形孔-梯形孔-帽形切深孔-帽形延伸孔-轨形切深孔-轨形延伸孔。重轨轨形孔数目一般采用46个，帽形孔一般采用3个，梯形孔1个，箱形孔2个。采用4个轨形孔系统生产43kgm 钢轨，轧制压力大，压下量大，轨底腿尖侧压大，易出现断辊、掰辊环与扭脖子事故，增加了非正常生产的调整时间与调整过程带来的不合格品，辊耗大，孔型磨损快，易使轧辊表面剥落，出. . . . 8 / 48现麻点，从而形成轧件轧痕。采用5个轨形孔时由于950轧制时间变短，温降不多，800/850轧件变形抗力不大，轧件表面质量得到改善，且轧制节奏匹配性增强，轨形孔

29、轧件尺寸精确，易达到提高轧件表面质量、成品断面规格与降低辊耗的目的。因此，采用5个轨形孔轧制。3.1.23.1.2 孔型系统的优缺点孔型系统的优缺点延伸孔型系统优缺点有：（1）可在同一孔型中轧制多种尺寸不同的轧件，共用性大。可以减少孔型的数目与换辊次数，有利于提高轧机的作业率。(2)在轧机断面相等的条件下，箱形孔型系统的孔型在轧辊上的切槽较浅，这样提高了轧机的强度，可增大压下量。(3)在孔型中，轧件宽度方面上的变形比较均匀，同时，孔型中各部分之间的速度差较小，所以孔型磨损较为均匀，且磨损程度和变形功也想对小些。(4)轧机在箱形孔型中轧制，氧化铁皮易脱落比在光棍上轧制更稳定。轧机断面温降也较均匀

30、。(5)由于箱形孔型的结构特点，不能轧出正确的方形和矩形断面，轧件断面越小，这种缺点就越突出。(6)轧机在箱形孔型中只能在一个方面上受到压缩，其侧面表面不一平直，有时出现皱纹，同时角部的加工也不足。精轧机万能孔型系统优缺点有：（1） 孔型的共用性好，轧机在孔型中变形均匀，孔型的磨损均匀。（2） 轧制时脱去表面的氧化铁皮，轧出的成品表面质量好。（3） 延伸系数小，反压孔要用夹料辊。轧制重轨的孔型系统一般有直轧孔型系统、斜轧孔型系统、混合孔型系统。直轧孔型系统是指重轨孔型的两个腿同时处于轧辊轴线的同一侧，腰与轧辊轴线平行的孔型系统，如图所示。其优点是轧辊轴向串动力小，不需工作斜面，孔型占用棍身长度

31、小，在辊身长度一定的条件下可多配孔型。其缺点主要是：孔型侧壁斜度小，轧件轧后不易脱槽，轧槽磨损后轧辊重车量大；轧辊刻槽深，槽底工作直径小，轧辊强度低。10斜轧孔型系统是指重轨孔型的两个开口腿不同时处于腰部的同一侧，腰与水平轴线有一夹角。其优点是孔型侧壁斜度大，孔型宽度容易修复，轧辊重车量小，轧辊寿命高。其缺点是轧辊轴向串动力大，为控制轴向串动，需配置工作斜面，孔型占用辊身长度较大。根据轧机的具体条件，可采用各种混合孔型系统，如成品孔和成品前孔采用. . . . 9 / 48用直边斜轧孔型，其它各孔型采用直轧孔型；或在轧制程序的前几个孔型采用斜轧孔型，后几个孔型采用直轧孔型，或采用其它的混合形式

32、。根据攀钢轨梁厂 950/800/850 二列式轨梁轧机的工艺特点，结合生产重轨的经验，确定斜轧孔型系统。该孔型系统由一个箱形孔、两个切深孔和七个直轧孔组成。3.1.33.1.3 孔型设计原则孔型设计原则采用正确的孔型设计可以使轧制异型面型钢嗦不能避免的不均匀变形尽可能发生在前几个孔型中，而不是在全部孔型中。在前几个孔型中，金属的温度较高，其变形抗力不大，并且塑性也较好（与以后几个孔型中的金属相比较） 。在其它几个孔型中，必须尽可能采用均匀的压缩和断面各部分均匀的延伸，因为只有在这样的条件下才能得到形状正确的、应力较小的最终产品，而能量消耗和轧辊的磨损都最少。113.1.43.1.4 孔型设计

33、的一般步骤孔型设计的一般步骤钢轨孔型设计方法是一般的轨形孔采用按断面各组成部分分配变形系数的办法来确定，而帽形孔一般用经验数据与考虑轧制条件进行作图的方法术设计。钢轨孔型设计的一般步骤如下:（1）钢轨孔型设计方法根据具体条件选定孔型系统，确定轧制道次以与轨形孔、帽形孔数目。（2）根据产品的标准尺寸，计算成品孔各部分尺寸，并求出断面各部分面积。（3）根据钢轨断面特点，确定各轨形孔各部分的变形系数，计算各轨形孔各部分的尺寸。（4）根据第一个轨形孔设计帽形孔。（5）根据第一个帽形孔确定进入坯料尺寸。（6）根据进入第一个帽形孔坯料和钢坯尺寸，设计其他延伸孔型。123.2 重轨孔型设计方法3.2.13.

34、2.1成品孔设计成品孔设计1K（1） 钢轨成品控设计特点 轨头顶部是由凸起的圆弧构成因此成品孔与其他轨形孔不同，轨头开口应在其对称轴线上(图 3.1)，即开口在轨头的中. . . . 10 / 48央，但轨底开口则不能在中间。否则不能得到平直的轨底，而将轨底开口位置放在其一侧，而且成品孔应采用斜配。由于成品孔斜配，当轨底开口在上时，轨头在轧制线上，轧件出孔后由于轨头的自重的影响产生向下扭转，而造成上腹高超出公差。当轨底开口在下时，则会减轻因自重扭转的影响。同时，为减轻轨头扭转，可以采用下压力配置。对于轻轨轧制由于轨头扭转不是主要问题，采用上压力配置以减轻轨底上卫板的负荷。图 3.1 钢轨成品孔

35、开口位置与配置 （2）成品孔尺寸计算 成品尺寸根据产品尺寸和公差与热膨胀系数确定。1K3.2.23.2.2 其他轨形孔设计其他轨形孔设计在全部轨形孔(46 个)中的总延伸系数为 2.73.2，平均延伸系数1.191.23。成品孔中整个断面的延伸系数从，其它轨形1K1.081.061孔则按顺序增加，第一个轨形孔(即切深孔)中的延伸系数为 1.31.42。至于轨形孔断面各部分延伸系数分配，则是不均匀的。对于钢轨来说，腰部占的断面面积比例小，不怕腰拉腿。因此，除了成品孔保持腰部、头部和腿部的延伸系数接近相等外，即。其他各孔tdy均采用。其从。tdy03. 001. 0td轨形孔设计主要是根据各轨形孔

36、各部分变形量逆轧制顺序逐道次确定各轨形孔尺寸。当轨形孔采用斜配时，为减小轴向力，防止轧辊轴向串动，延伸系数必须满足以减小开口腿部、开口头部的侧压。13，dbdktbtk部分各种型号钢轨轨形孔各部分的延伸系数分配实例见表 3.1。当得到各部分延伸系数后，即可求得后次道对应部分的面积，即： （3-1）223112yyyyyyFFFF， （3-223112dkdkdbdkdkdbFFFF，2） （3-223112dbdbdkdbdbdkFFFF，. . . . 11 / 483） （3-223112tktktbtktktbFFFF，4） （3-223112tbtbtktbtbtkFFFF，5）表 3

37、.1 部分型号钢轨轨形孔各部分的延伸系数分配实例型号各部分延伸系数K1K2K3K4K5K6P65闭口头 db开口头 dk闭口腿 tb开口腿 dk腰 部 y1.1131.1081.071.051.071.11.071.11.071.1151.121.091.121.0951.161.131.0751.131.1051.241.161.11.121.11.261.121.091.121.091.275P50闭口头 db开口头 dk闭口腿 tb开口腿 dk腰 部 y1.0871.0781.081.0551.081.0811.041.1121.0641.171.1411.081.1131.0781.2

38、361.1331.091.1311.091.2551.131.0871.131.091.2951.1161.0811.1151.081.286P43闭口头 db开口头 dk闭口腿 tb开口腿 dk腰 部 y1.041.111.111.051.0891.11.1261.121.051.111.1191.0921.121.0851.2751.1311.1181.1321.0921.2861.1221.091.131.0921.341.111.0851.1011.0861.3353.2.33.2.3 帽形孔设计帽形孔设计帽形孔的作用是为加工轨底和轨头。轨底加工是依靠帽形孔切深度以与扩和局部大压下所产

39、生的强迫宽展，而形成宽而薄的轨底和提高轨底质量。轨头加工是帽形孔除对轧件进行垂直压下外，还有一定的倒压，以提高轨头质量。但轨头的侧压虽不宜过大，以免造成咬入团难、轧槽磨损加快和造成产品缺陷。进入第一个轨形孔的帽形孔尺寸设计应满足第一个轨形孔需要，其余帽形孔则无法精确计算，只要通实践经验利用做图的方法得出。为减轻帽形孔头部侧壁局部严重磨损，常采用梯形坯或带槽底斜度的矩形坯。坯料高度。在0H. . . . 12 / 48咬入条件允许时适当取大,具体取值为:mmHHm3010一一一一一一一一0mmHBm100一一一一一一一一一一03.2.43.2.4 箱型孔型设计箱型孔型设计箱形孔是钢坯和梯形孔之间

40、的过渡孔型。因此确定箱形孔尺寸时，既要保证钢坯能进孔型、不咬铁丝、不扭转。又要保证梯形孔能充满但又不出耳子。4 4 43kg/m43kg/m 重轨各孔型数据设计重轨各孔型数据设计4.143kg/m4.143kg/m 重轨断面尺寸重轨断面尺寸43kg/m 重轨端面如图 4.1 所示. . . . 13 / 48 图 4.1 43kg/m 重轨断面图. . . . 14 / 484.2成品孔型设计1KA腰部尺寸(1)孔型宽度 （4-1）mmBBk8 .411013. 1401014. 1012. 11(2)腰厚因系统采用斜轧孔型，为保证轧件尺寸，在此采用部分负公差。 (取部分负公差)mmddk0

41、.145 . 05 .141(3)腰部面积 （4-21112 .19850 .148 .141mmdBFy2）B.头部尺寸(1)轨头高mmH70.91.013701(2)开口头和闭口头高由于成品孔头部开口位置在中间，取辊缝 S=14.0mm，则： （4-mmSHhhdbdk5 .280 .149 .7021211113）(3)开口头和闭口头厚度端部厚度： mmaadbdk7 .33429 .70013. 14211 根部厚度： mmbbdbdk8 .40420 .14013. 14211(4)开口头和闭口头面积211mm6 .0611.58240.87 .332121ddddbdkhbaFFC

42、腿部尺寸(1)腿高mmH5 .115013. 10 .1141mmxh9 .38013. 12/ )26 .18114(1(2) 开口腿和闭口腿高度端部高度： （4-mmhHhhbaka3 .3829 .385 .1152-11114）根部高度： （4-mmShhhbbkb5 .1220 .149 .382111. . . . 15 / 485）（3）开口腿和闭口腿厚度腿根厚度：腿中部厚度：腿端厚度：（4）开口腿和闭口腿面积 9 .126 .252121111111abtttbtkhhabFF29 .9773 .385 .12mmD.孔型垂直中心线位置2221111111tbtkdbdkkdb

43、bbbBBmm5 . 8725.6-40.88 .141214.3 其他轨形孔设计4.3.14.3.1成品前孔型设计成品前孔型设计2KA.腰部尺寸(1) 孔型宽度取腰部宽展：，则：mmB31mmBk8 .3813141.82(2) 腰厚取孔型腰部压下量，则：1Kmmd5 . 110 .14112dddkkmm5 .155 . 1(3) 腰部面积 （4-6）22224 .21515 .158 .138mmdBFkky(4)腰部延伸系数 （4-7）08. 12 .19854 .2151121yyyFFB.头部尺寸(1)头部面积mmbbtbtk6 .2580 .14013. 12711mmcctbt

44、k5 .2245 .126 .2511mmaatbtk9 .1243 .385 .2211. . . . 16 / 48取孔头部延伸系数，则：1K04. 1,11. 111dbdk，21123 .104004. 13 .1000mmFFdbdbdk21123 .111011. 13 .1000mmFFdkdkdb(2)头部高度由于成品孔头部开口位置在中间，所以给以一定的垂直压下量 2.1mm，而不给侧压，使其自然充满孔型而不形成耳子。因此，开口头和闭口头高度为：mmhhhhdbdkdbdk5 .225 . 2205 . 2/1122则：h2 开=h1 闭+5.1=50.4+5.1=55.5mm

45、h21 开=22.5mmh22 开=33mmh2 闭=h1 开-0.9=50.4-0.9=49.5mmh21 闭=17mmh22 闭=32.5mm取第一成品孔之头部延伸系数：上头 u=1.07，头=1.06取第一孔之腿延伸系数 u 腿闭=1.1，u 腿开=1.05则：F2 腿开=863X1.1=9562mmF2 腿闭=863 1.05=9052mmF2 头开=998 1.06=10552mmF2 头闭=998 1.07=10612mm按照头厚设计原则计算出：T21 闭=29.8 mmT22 闭=39.8mmT21 开=29.6mmT22 开=39.8mm按照腿厚设计原则得:t21 开=10.5

46、mmt22 开=14.5mmt23 开=25.7mmmt21 闭=11.8mmt22 闭=15mmt23 闭=25.8mm4.3.24.3.2孔型设计孔型设计3K取 B=2.8 B3=136,d=2.5 ,d3=18.5. . . . 17 / 48b3 开=b2 闭+1.5+30.5+1.5+32 mmb2 闭=b2 开-（-0.5）=30.5+0.5=31 mmh3 开=h2 闭+7.5=49.5+7.5=57 mmh31 开=24 mmh32 开=33 mmh3 闭=h2 开h31 闭=22.5 mmh32 闭=33 mm取第三孔之 u2 腿开=1.08u2 腿闭=1.12u2 头开=1

47、.09u2 头闭=1.12则第三孔型之各部面积计算如下：F2 腿开=905 1.12=1010 2mmF2 腿闭=956 1.08=1030 2mmF2 头开=1061 1.12=1188 2mmF2 头闭=1055 1.09=1150 2mm按头厚设计原则计算出T31 闭=31 mmT32 闭=43 mmT31 开=30 mmT32 开=44.2 mm按腿厚设计原则计算出:t31 开=11.2 mmt31 开=15 mmt31 开=27 mmt31 闭=11.6 mmt31 闭=15.8 mmt31 闭=28mm其他的孔型尺码均同理可以计算出第一个轨形孔与最后一个帽形孔关系（第五与第六孔的关

48、系）第 5 孔头宽为 118mm为了减轻 5 孔之后的马达负担，因此第 6 孔之头部不需要太宽 故将第 6孔头宽定为 112mm，即，b-h=-6mmB-H=128-116=12mm底部 B-H=220-176.5=43.5mm. . . . 18 / 48咬入角 a=26.6 度帽形孔是根据前所述原则，使用作图协助确定，现将其咬入角 ，延伸系数 面积减缩等数据列于表 4.2表 4.2 咬入角与延伸系数和面积缩减量孔型断面积咬入角延伸系数面积缩减第 9 孔32500第 8 孔25200311.297300第 7 孔1955030.41.295650第 6 孔15830271.2337204.4

49、 帽形孔设计4.4.14.4.1 第一个帽形孔第一个帽形孔孔型设计孔型设计6K(1) 帽形孔高度mH 取孔宽展量，则帽形孔的高度为：6KmmB8 .1067K。 （4-8）mmBBHm0 .1158 .108 .125661(2) 帽形孔底宽mB 拉缩量的取值一般在,在咬入条件允许时,可适当增大其拉缩量, mm2515取第一个帽形孔腿高拉缩量为 44.4mm，则帽形孔底宽：mB。 mmHBtkm2314 .44466 .7268251561 (3) 帽形孔顶宽1mb 按顺轧制方向第一个轨形孔头部压下量为，根据经验取为 5.5mmmm60则帽形孔顶宽： 。1mb mmhbdm0 .1175 .

50、5465 .320 .336061 (4) 帽形孔腿厚、mama为使第一个轨形孔中闭口腿不产生楔卡，而开口腿有一定侧压，最后一个帽形孔两边的腿厚、不应相等，即ndbaanbnabNnpyd221120取加速度 a=60，减速度 b=65故采用梯形速度制度 nd1=nd=70r/min等速轧制时间 t 等= （5-222601222KnbnanDlndpyd4）t 等=1.5 秒轧制周期： （5-等tbnanbnnannpypdyd5）T1=3.7 秒第二道翻钢道次，9800g1000, 2 . 0umin/208，秒，mmsrntyj)100035475(98001 . 0285514. 36

51、0pnmin/8 .47 rnp等速轧制时间 t等=60652)6065(706528 .47602205 .8514. 3880560701222秒等0 . 2t轧制周期0 . 2658 .476020658 .47706020702T=4.2 秒2T. . . . 23 / 48第三道：9800g1000, 2 . 0umin/205，秒，mmsrntyj)598001 . 05354752(86814. 3301pn =54.5r/min 故采用梯形速度制度ddnn3取min/703rnndd等速轧制时间：t等= （5-222601222KnbnanDlndpyd6） =2.3 秒轧制周

52、期0 . 2655 .546020655 .54706020703T =4.24 秒第四道翻钢：9800g1000, 2 . 0umin/208，秒，mmsrntyj)10006475(98002 . 0291614. 360pn =42.38 r/min，采用梯形速度制度，取ddnn4min/704rnndd等速轧制 t 等= （5-222601222KnbnanDlndpyd7） =3.4 秒轧制周期0 . 2655 .546020655 .54706020703T =4.24 秒第五道：9800g1000, 2 . 0umin/202，秒，mmsrntyj. . . . 24 / 48)

53、598001 . 05354752(86814. 3305pn =44 r/min 故采用梯形速度制度ddnn3取min/703rnndd等速轧制时间：t 等= （5-8）222601222KnbnanDlndpyd =2.3 秒轧制周期0 . 2655 .546020655 .54706020703T =6.8 秒故 950 轧机轧制一根钢材所需的时间T950=T1+T2+T3+T4+T5+tj1+tj2+tj3+tj4+tj5+t=3.75+4.15+5.5+5.7+6.5+5+8+5+4+4+20=72 秒2） 800 轧机速度制度800 轧机为恒转速轧制，转速为 090100 r/mi

54、n取 n=90 r/min （5-9）由此可得，t6=4.9s,t7=8.8s,t8=10.4s,t9=12s, 3） 850 轧机轧制速度的确定850 轧机为横转速轧制，轧制速度为 0100200 r/min取 n=100r/min （5-10）60LLtVDn60LLtVDn. . . . 25 / 48所以 t12=13.4s.各道次间隙时间的取定：6778899106 ,10 ,10.2 ,10 ,jjjjts ts tsts从而可得各轧机的轧制时间为：T800I=t6+t7+t8+67jt78jt89jtt=4.9+8.8+10.4+6+10+10=50.1sT800II=t9+t

55、=12+10=22sT850=159+10=25.9sT 总=T800I+T800II+T850+T950=50.1+22+25.9+72=214.4s5.5 轧制压力的计算和电机校核5.5.1 各道次的轧制温度温降公式： （5-11）T1开轧温度 K；TZ热辐射时间；TZ=（该道次的轧制时间+下一道次的轧制时间）/2+间隙时间；C常数，取 C=4；P常数值，取 P=1.166；G坯料重量F坯料散热面积。由前面计算可求得各道次 TZ根据轨梁厂实际情况，950 轧机的开轧温度为 1130，950 轧机至 800 轧11133t.130().1000ZTTF CTTG P . . . . 26 /

56、 48机的温降取为 50，则 800 轧机的开轧温度为 1080。结合前面数据，带入上面公式，可求得各道次温降，从而可得各道次温度列入表 5.2 中：表 5.2 43kg/m 重轨道次与温度道次123456789101112温度11301124.61106.81098.210821072.61056.71043.81024.61006.81034.71056.85.5.2 电机平衡负荷校核正确计算轧制过程所需力矩和功率是验算轧机能力，传动机构的强度和设计新轧机的重要力能参数之一。轧制力（轧制总压力）和他对于两轧辊中心连线的垂直距离（力臂）的乘积称之为轧制力矩。如果去掉由水平力引起的力矩，则轧制

57、力矩可由单元ZM体素对一个轧辊作用的垂直力乘以相应的力臂来计算：= （5-ZMrrlyllylyxdxtBxdxtBxdxPB0012）忽略摩擦力，简化之= （5-ZMlyxdxPB013）式中 Py，ty单位眼里和单位摩擦力之垂直分量；lr中性面处变形区长度。如果用总压力 P 对轧辊中心的垂直距离（力臂）a 的乘积来表示轧制力矩，则=P aZM因此欲求出轧制力矩除需确定总压力的大小外，还需确定总压力对轧辊中心连线的距离，后者与总压力的作用方向与作用点有关，总压力的作用方向与作用点视轧制条件而异，不能认为在任何轧制过程中总压力的方向都是垂直于轧制方向的。. . . . 27 / 485.5.3

58、 轧制压力的计算轧制压力 P 等于平均单位压力与接触面水平投影面积 F 之乘积，所以确P定金属作用在轧辊上的总压力，就归结为计算接触面积和平均单位压力。首P先确定接触面的水平投影面积。接触面积和轧件变形前后的几何尺寸有关轧制非举行断面的孔型，接触面积亦可近似按以下公式计算： F=(B+b)/2，（5-14）hRbFBFhhH/式中 FH，Fh分别为轧前，轧后轧件断面面积； B，b轧前，轧后轧件的最大宽度。金属作用在轧辊上的单位面积上的总压力可表示为化简)(1 (KmP可得 P=（5-15）22 . 16 . 11 2HhRhKhHhhRhRBBhHK=9.8MPaMnCt)4 . 1)(01.

59、 014(2/)01. 014(1 . 0mmsNt，式中 a 取 0.8)005. 005. 1 (ta1） 950 开坯机轧制压力计算选取 950 开坯机变形量最大的 K8孔作为校核基准，开坯机轧制温度取轧制9000C,轧制压力计算如下:K=9.8MPaMnCt)4 . 1)(01. 014(=9.8=65.41 . 218. 32/)01. 014(1 . 0mmsNt =0.318=0.8)005. 005. 1 (tah=8666217=40mm，H=10608208=51mm%5 .27%100404051hhHL=mmhR3 .7211475. . . . 28 / 4888.1

60、140475hR查出 f()=1.25,hR轧制压力为P=K=73.5212.51411.5KN),(hRlfB25. 13 .722) 800轧机轧制压力计算选取 800 轧机上的 K5孔作为轧机校核基准，850 轧机上的轧制温度取终轧温度计算 9000C 计算。变形抗力，=73.5Mpa；)1400(147. 0ts)9001400(147. 0sh=4798233=20.6mm，H=5744228=25.2mm%3 .22%1006 .206 .202 .25hhHL=mmhR436 . 440042.196 .20400hR查出 f()=1.35,hR轧制压力为 P=K=73.5 22