武钢高速重轨万能轧机工艺设备特点.doc

摘 要：介绍了武汉钢铁集团公司新建成的高速铁路用重轨万能轧机生产线的原料与产品规格、工艺布置、设备组成和技术特点。该车间设计年生产能力为105万t，其中钢轨55万t，H型钢及其他型钢45万t。全线轧机由2架开坯机、3架串列式万能轧机组成，钢轨采用万能法轧制，H型钢采用XH法轧制。冷床后分设两条不同的钢轨精整线和型钢精整线，采用在线长尺冷却、长尺矫直、长尺探伤和检测、冷锯定尺锯切的冷却精整工艺。并设有激光检测断面尺寸及平直度、涡流探伤和超声波探伤检测钢轨表面及内部质量的在线检测中心，代表了轨梁生产的国际领先水平。关键词：高速铁路用重轨;万能轧机;生产工艺生产设备1 概述武汉钢铁集团公司高速铁路用重轨万能轧机生产线于2008年全面建成，是目前我国最现代化的高速铁路用钢轨及型钢生产线之一，由德国西马克(SMS)等公司提供关键设备。该厂主要生产钢质高纯净度、断面尺寸高精度、外观高平直度、表面及内部高品质的钢轨，以满足高速铁路发展的需要，同时可兼顾生产H型钢、结构型钢及异型钢等多品种钢材。该项目采用了当今世界先进的技术装备及生产工艺，代表了轨梁生产的国际领先水平。该车间设计年生产能力为105万t，其中钢轨55万t，H型钢及其他型钢45万t。原料采用250 mm280 mm、280 mm380 mm、320 mm420 mm、320 mm480的连铸坯，坯长37008000mm、230 mm700 mm8000 mm。主要产品包括：(1)钢轨：高速钢轨(3875kg/m)，吊车轨(QU80、QUl00)等。(2)H型钢：宽翼缘(HWl75mm175mm300mm300ram)，中翼缘(HM250mm175mm400mm300mm)，窄翼缘(HN300mm150mm500mm200mm)等。(3)工字钢(25#50#)、槽钢(25#40#)、角钢、U型钢、钢板桩、矿工钢、球扁钢等。钢轨定尺长度为25100m，其他型钢定尺长度为624m。工艺流程为：钢坯上料步进梁式加热炉加热高压水除鳞开坯机BD1和BD2轧制万能轧机机组轧制(万能精轧机轧制，预留) 钢轨打印热锯切头尾、取样(钢轨余热淬火，预留) 步进式冷床冷却钢轨/型钢精整分开进行：(钢轨生产) 平立复合辊矫直无损探伤、平直度检测压力补矫锯钻加工轨端淬火检查收集装车发货。(型钢生产) 水平辊式矫直喷印横移成排冷锯切定尺检查堆垛打捆称重收集入库。工艺平面布置见图1。2 主要设备2.1 加热炉加热炉为步进梁式炉，加热能力约120t/h，加热温度约1200，燃料为高焦炉混合煤气。2.2 开坯轧机(BD1和BD2)两架开坯机结构型式相同，为二辊可逆式牌坊轧机。轧辊由同步可逆主电机通过齿轮箱驱动，最大辊环直径为垂1350mm，上辊电动压下，液压平衡。2.3 万能轧机机组串列式万能轧机机组采用CCS紧凑式结构，全液压压下，液压位置控制HPC、辊缝位置控制AGC，轧辊和导卫快速更换，轧机刚度好，调整精度高。万能轧机有万能模式和二辊模式两种工作模式，其水平辊最大辊径1200mm，万能模式辊身长度600mm;立辊最大直径800mm，辊身最大长度为340mm。轧边机为二辊可逆移动式机架，轧制钢轨时可以快速横移，更换孔型。轧机由1台主电机通过齿轮箱传动，轧辊最大直径1000mm，辊身长度约1200mm。2.4 热锯热锯型式为摆式热锯，锯片最大直径1800mm，快速更换锯片时间约15min。2.5 冷床冷床型式为液压驱动的步进梁式冷床，其长约4lm，宽约104m。该冷床有如下特点：(1)冷床入口设有预弯小车，用于对钢轨预弯，以降低冷却后的弯曲度，不但可提高钢轨矫直质量，也可提高冷床的冷却能力。(2)冷床步距可调。为适应不同规格钢轨及H型钢的冷却需要，提高冷却能力，步进梁的步进距离可根据生产的需要进行调整。(3)冷床分两组控制，可连动，也可分开控制。(4)为保证钢轨和型钢可靠地从冷床输送到冷床出口辊道上，冷床出口侧的下料小车上装有单独的电机和传感器，以确定弯曲轧件的位置并将其安全输送到辊道上。2.6 钢轨平立复合辊式矫直机辊式矫直机为悬臂辊环式，水平矫直机有9个工作辊，立式矫直机有8个工作辊。水平辊节距约为1600mm，立辊节距约为1300mm。矫直机入口侧设有辊式翻钢机。2.7 钢轨检测中心钢轨检测中心主要设备包括表面清理装置、断面尺寸检测系统、平直度检测系统、涡流检测系统、超声波检测系统、缺陷喷印装置、运输导向装置等，用于检查及判定钢轨规格、平直度、表面质及内部缺陷等。2.8 型钢矫直机利用原厂钢轨矫直机，型式为八辊悬臂式。矫直机入口侧设有辊式翻钢机。3 主要工艺特点3.1 轧线全线轧机由2架开坯机(BD1和BD2)、3架串列式万能轧机(U1/D1一EU2/D2)组成，预留精轧机1架。3架串列式万能轧机机组中的第2架万能轧机，在轧制钢轨时作为精轧机使用，轧制H型钢时参与整个万能可逆轧制过程。万能轧机之间的水平机架既可用于轧边又可用于其他型钢的成型，通常该机架可横移，并设有多个孔槽。该生产线工艺布置紧凑，调整方便，设备少，作业线短，生产效率高，运行费用低，并具有开发控轧控冷技术的可能性，是一种较为先进合理的工艺布置形式。采用BD1、BD2两架开坯机，并分别配置钩式翻钢机和钳式翻钢机，其优点有提高开坯能力、缩短轧制周期、减少坯料规格、轧辊孔型配置灵活等。万能轧机既可轧制钢轨，又可轧制H型钢及其他型材。其中钢轨采用万能法轧制1，断面变形对称均匀，轨头和轨底加工良好，断面尺寸精度高，产品内应力少，表面品质好;H型钢采用X-H轧制法，可提高生产能力，减少操作成本和一次投资，终轧温度高，轧制力和轧制功率低，轧辊使用寿命长，有利于增加终轧轧件的长度;普通型钢及异型钢等品种采用二辊模式轧制。为保证重轨表面质量，轧线采用二级高压水除鳞，一套位于第1架开坯机前，用于清除炉生氧化铁皮;另一套位于第l架万能轧机前，用于清除二次氧化铁皮。3.2 冷却精整该生产线冷却精整区具有以下特点：(1)冷床后的钢轨精整线和型钢精整线互不干扰，有利于灵活调整产品结构，适应市场需求。(2)采用在线长尺冷却、长尺矫直、长尺探伤和检测、冷锯定尺锯切的生产工艺，钢材矫直后平直度好，成材率高。(3)全线采取了无横向滑动生产工艺，台架采用步进式或链式台架，可减少轧件表面划伤，确保轧件的表面质量。(4)采用步进梁式冷床，采用钢轨热态反向预弯工艺，H型钢和工字钢采用立冷，冷却低温段强制通风冷却，减少钢材表面划伤，钢材冷却均匀，冷后弯曲度小，产品残余应力低。(5)钢轨在线检测中心采用激光检测断面尺寸及平直度，涡流探伤和超声波探伤检测钢轨表面及内部质量，以确保产品质量。(6)钢轨和型钢定尺加工分别采用硬质合金刃锯钻联合机床及硬质合金刃冷锯，钢材断面光洁，无飞边和毛刺。(7)钢轨轨端淬火采用双淬火工艺，以提高生产能力。可选择水雾淬火或压缩空气欠速淬火，使其淬火组织为细珠光体，改善钢轨端部的综合性能。(8)钢轨采用平、立复合辊式矫直机矫直，水平矫直机为悬臂固定节距，立式矫直机为不等节距。型钢水平矫直机为悬臂固定节距式。钢轨与型钢矫直机分别设在各自精整线上，可交替生产，互不干扰。(9)钢轨纵向锯钻加工线可生产25100m长的各种定尺钢轨，以满足不同用户的需要。(10)型钢精整线设有自