基于攀钢轨梁厂重轨产品设计VIP

攀枝花学院本科毕业设计（论文）基于攀钢轨梁厂 43kg/m 重轨产品设计学生学号： 200511102126 院（系）： 材料工程学院 年级专业：2005 材料成型及控制工程指导教师： 周兰花/曾富洪 副教授 二九年六月攀枝花学院本科毕业设计（论文） 摘 要摘 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。为了使钢轨的产量及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：43kg/m 重轨 孔型设计 校核 攀枝花学院本科毕业设计（论文） IABSTRACTIn addition to the requirements of rail with a high strength and high wear resistance, but also has a good surface 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 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-type cap, track-type holes, finished cross-section of the hole-hole design, the design on the basis of 950 mill frame, 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 corresponding 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. Key words 43kg / m heavy rail,Pass Design, Checking攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目 录II目录摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 重轨生产现状 .11.1.1 国内重轨发展现状 .11.1.2 国外重轨发展现状 .11.2 重轨生产工艺概述 .22 攀钢轨梁厂设计概况 .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 重轨轧制孔型 设计简介 .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 43KG/M 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攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目 录III5 轧制规程设计和 相关校核 .195.1 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 导卫装置设计 .306.1 横梁 .306.2 卫板 .306.3 导板 .317 重轨检测以及缺陷产生和预防 .317.1 重轨各项质量指标要求 .327.1.1 对钢轨表面质量的要求 .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 .36致 谢 .36参考文献 .38攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪 论01 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、弯道及隧道用轨，重轨比轻轨断面大，能够承受更大的力。发展铁路运输是国家建设重点项目，2002 年国内总需求钢轨约在 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，国内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，不断开发国内、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 国内重轨发展现状目前我国国内生产钢轨主要厂家有鞍钢，包钢，攀钢三家，国内钢厂年生产能力达 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 钢轨及其配套道岔轨，并能够生产吊车轨，以及在线、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又以大幅度延长道岔的使用寿命。 21.1.2 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。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 1 绪 论1DHH 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及最低性能指标。 3现在国内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，根据高速的要求以及近年来钢轨生产在冶炼，轧制、热处理等方面新技术的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苏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（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。攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 攀钢轨梁厂设计概况22 攀钢轨梁厂设计概况2.1 厂房建设情况2.1.1 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。2.1.2 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）以及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 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、联接机以及轧机工作机架间轧辊和轧辊之间均采用万向接轴联接，轴攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 攀钢轨梁厂设计概况3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，如果不及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 根相同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。 83.2.1 坯料的选择和处理（1）坯料的选择攀枝花学院本科毕业设计（论文） 2 攀钢轨梁厂设计概况4一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