百米鋼軌端部尺寸精度控制研究分析

趙利永，顧雙全，付國龍，2，王世杰，李 琳

（1.河鋼邯鋼 大型軋鋼廠，河北 邯鄲 050600；2.東北大學(xué) 軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室，遼寧 沈陽 110004）

邯鋼大型軋鋼廠重軌產(chǎn)品獲得中國鐵道科學(xué)研究院和SGS通標(biāo)標(biāo)準技術(shù)服務(wù)有限公司認可，2018年4月取得了中國鐵路總公司CRCC鋼軌產(chǎn)品證書，具備國鐵供貨資質(zhì)。為提高國外鋼軌市場競爭力，2017年7月邯鋼率先通過了歐盟鋼軌TSI管理體系和EN13674標(biāo)準符合性認證，成為國內(nèi)首家具備歐洲鋼軌市場供貨資質(zhì)的企業(yè)。

自鋼軌生產(chǎn)線投產(chǎn)以來，已批量穩(wěn)定生產(chǎn)各規(guī)格、牌號鋼軌，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于鐵路正線、地方專用線、鐵路軌排、道岔及輕軌等領(lǐng)域。同時邯鋼公司積極開拓國外鋼軌產(chǎn)品市場，出口鋼軌到巴西、泰國、印尼、沙特、馬來西亞、芬蘭、巴基斯坦和南非等多個國家，并與泰國、巴基斯坦鐵路局簽訂戰(zhàn)略供貨協(xié)議。

圖1 鋼軌生產(chǎn)工藝流程

1 端部尺寸波動原因分析[1]

（1）鋼軌隨著壓下量的增加，軋件越來越長，同時受軋輥冷卻水影響，導(dǎo)致軋件尾部進UF精軋的溫度比頭部溫度明顯降低，軋件變形抗力增大，造成尾部尺寸異常增大。

圖2 局部“高點”變化

（2）保證萬能連軋過程穩(wěn)定進行的條件是各機架在單位時間內(nèi)的“秒流量”相等。若“秒流量”不等便會引起機架之間的軋件張力過大或失張。萬能軋機間拉鋼或堆鋼會造成萬能孔型不完全充滿，進而影響UF精軋后尺寸，是影響鋼軌通長尺寸波動的重要因素。

（3）目前世界上普遍采用的是萬能法軋制，軋件在軋機之間進行往復(fù)軋制，咬入過程中三機架間張力失衡，造成軋件端部4.5m～5m內(nèi)由于軋機速度不匹配造成的軋輥孔型間“堆鋼軋制”，使孔型過充滿，尺寸異常增大，產(chǎn)生“高點”。待正常軋制時機架間張力平衡建立，形成穩(wěn)定軋制。

圖3 萬能軋機扭矩及咬入時間

2 控制措施

（1）為降低尾部取樣尺寸與鋼軌通長尺寸之間的差距，采用差異化的加熱制度，對頭尾鑄坯進行不同溫控，消除軋制過程自然溫降；同時，提高軋制速度，降低冷卻水水量、氣刀風(fēng)量，從而減少軋件尾部的熱量損失，造成的尺寸波動。

圖4 萬能機架扭矩平衡

（2）萬能機架間平穩(wěn)軋制，實現(xiàn)張力平衡。優(yōu)化萬能軋機之間張力平衡。通過控制三機架扭矩，實現(xiàn)平穩(wěn)軋制，使三機架速度更匹配，如圖4所示。

（3）根據(jù)矯縮量的不同，優(yōu)化紅檢尺寸控制范圍，制作內(nèi)控樣板。由于鋼軌出矯直機后的尺寸方為成品尺寸，所以在冷床上的軋件尺寸處于“半成品”狀態(tài)，即根據(jù)矯直的變形量倒推紅檢處的尺寸控制；但矯直機的變形量與矯直壓下量有關(guān)，是個變量，即根據(jù)軋件的平直度及軌高等尺寸隨時調(diào)整。

表1 矯直前后軌高尺寸波動比較

通過表1對矯直前后鋼軌的軌高尺寸進行比較，可以看出，矯直前后尺寸差值變化。根據(jù)變形差值，優(yōu)化紅檢內(nèi)控尺寸樣板，保證成品尺寸控制精度。

（4）優(yōu)化萬能立輥、UF水平輥孔型。百米鋼軌對軌頭踏面冠形要求較嚴，前期生產(chǎn)產(chǎn)線冠形控制調(diào)整難度較大，造成成品鋼軌軌冠飽滿度不合，不僅對矯直調(diào)整造成困難，而且在調(diào)整時容易出現(xiàn)尺寸、偏心、腹腔等缺陷。

通過對萬能軋輥孔型的優(yōu)化，保證紅檢軌頭冠形與標(biāo)準冠形相吻合。

圖5 冠形對比

3 結(jié)論

百米鋼軌生產(chǎn)中普遍存在斷面尺寸通長波動的問題，要保證鋼軌通長尺寸完全符合標(biāo)準要求，生產(chǎn)調(diào)整難度較大。通過對坯料加熱溫度、萬能機架張力平衡及輥縫動態(tài)控制，可以有效降低百米鋼軌尺寸波動。通過以上措施，目前產(chǎn)線百米鋼軌端部“高點”控制水平在0.1mm～0.2mm以內(nèi)，百米鋼軌通長尺寸波動控制在0.3mm，達到國內(nèi)先進行業(yè)水平。