阅读说明：本技术 控制钢轨万能轧机头部立辊粘铁皮的方法 (Method for controlling iron sheet sticking of head vertical roll of steel rail universal mill ) 是由 王代文 杜健 邓长富 吕攀峰 谢仕荣 贾济海 于 2020-04-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种控制钢轨万能轧机头部立辊粘铁皮的方法,属于轧钢技术领域。本发明提出的方法是在钢坯进入万能轧机中轧制之前,对钢坯进钢端的端面进行切料处理,使钢坯在与头部立辊接触一侧的整体长度短于钢坯在与水平辊接触一侧的整体长度。从而使钢坯在轧制时,钢坯轨腰处的位置先于钢坯轨头处的位置进入万能轧机,进而减小因钢坯轨头处的位置撞击头部立辊而形成粘铁皮的概率。另外,还根据万能轧机水平辊的辊径来确定头部立辊的辊径,进而使钢坯轨腰处的位置先于钢坯轨头处的位置进入万能轧机,避免因钢坯轨头处的位置撞击头部立辊而形成粘铁皮问题。所以本发明能够减少万能轧机头部立辊因粘铁皮而导致钢轨轨头轧痕缺陷的情况发生。(The invention relates to a method for controlling iron sheet sticking of a vertical roller at the head of a steel rail universal mill, belonging to the technical field of steel rolling. The method provided by the invention is characterized in that before the billet enters a universal rolling mill for rolling, the end surface of the steel feeding end of the billet is subjected to cutting treatment, so that the whole length of the billet on the side contacting with a head vertical roll is shorter than the whole length of the billet on the side contacting with a horizontal roll. Therefore, when the billet is rolled, the position of the billet rail web enters the universal rolling mill before the position of the billet rail head, and the probability of iron sheet sticking caused by the fact that the position of the billet rail head impacts the head vertical roll is further reduced. In addition, the roll diameter of the head vertical roll is determined according to the roll diameter of the horizontal roll of the universal mill, so that the position of the rail web of the billet enters the universal mill before the position of the rail head of the billet, and the problem of iron sheet sticking caused by the fact that the position of the rail head of the billet impacts the head vertical roll is avoided. Therefore, the invention can reduce the occurrence of the rail head rolling mark defect of the steel rail caused by the iron sheet sticking of the vertical roller at the head of the universal rolling mill.)

控制钢轨万能轧机头部立辊粘铁皮的方法

技术领域

本发明涉及一种控制钢轨万能轧机头部立辊粘铁皮的方法，属于轧钢技术领域。

背景技术

万能轧机是由一对水平辊和一对立辊组成主机架，其中万能轧机四个辊的轴线在一个平面内，万能轧机的水平辊是主动辊，水平辊分为上水平辊和下水平辊，万能轧机的立辊是从动辊，立辊分为头部立辊和底部立辊；万能轧机通过调整水平辊缝和立辊辊缝实现孔型的变化，轧制调整灵活，产品尺寸精度，轧辊消耗低。然而在实际生产中，钢坯在万能轧机中成型时，往往会造成头部立辊出现粘铁皮的现象，进而在钢轨的轨头出现轧痕缺陷，影响钢轨的质量；为了保证钢轨的表面质量，在生产中就必须对轧辊进行修磨处理，从而会增加大量的人工成本以及浪费大量的时间，给钢轨的生产制造带来极大的困扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种控制钢轨万能轧机头部立辊粘铁皮的方法，能够减少万能轧机头部立辊因粘铁皮而导致钢轨轨头轧痕缺陷的情况发生。

为解决上述技术问题本发明所采用的技术方案是：控制钢轨万能轧机头部立辊粘铁皮的方法，包括在钢坯进入万能轧机中轧制之前，对钢坯进钢端的端面进行切料处理，使钢坯在与头部立辊接触一侧的整体长度短于钢坯在与水平辊接触一侧的整体长度。

进一步的是：在钢坯进钢端的端面进行倒角处理。

进一步的是：定义钢坯端面倒角的宽度尺寸为a，倒角的高度尺寸为b；a的取值与b的取值根据轧制压缩比来选取，轧制压缩比越大，a的取值和b的取值越大。

进一步的是：a的取值范围为80mm―150mm，b的取值范围为30mm―80mm。

进一步的是：在钢坯进钢端的端面进行切斜处理，从钢坯在与底部立辊接触一侧向钢坯在与头部立辊接触一侧倾斜切角。

进一步的是：将钢坯端面进行切斜处理后的斜面与地平面之间小于90°的夹角定义为γ，并将γ的余角定义为β，β的取值根据轧制压缩比来选取，轧制压缩比越大，β值越大。

进一步的是：β的取值范围为4°―10°。

进一步的是：其特征在于：在钢坯进入万能轧机中轧制之前，还包括根据水平辊的辊径确定头部立辊辊径的步骤，定义水平辊的辊径为RH，头部立辊的辊径为RV，并定义一个小于1的比例系数A，使头部立辊的辊径等于水平辊的辊径乘以比例系数A，即RV＝A×RV。

进一步的是：比例系数A的取值范围为0.5―0.8。

本发明的有益效果是：钢坯在进入万能轧机中进行轧制时，钢坯在进钢端轨头的长度与钢坯轨腰的长度以及钢坯轨底的长度相比，钢坯进钢端轨头的长度更短，因此，钢坯会最后与万能轧机的头部立辊接触，从而避免钢坯轨头处的位置与头部立辊的位置形成撞击而产生粘铁皮的问题。在钢坯的端面进行切料处理，使钢坯在与头部立辊接触一侧的整体长度短于钢坯在与水平辊轨接触一侧的整体长度；从而使钢坯进万能轧机轧制时，钢坯轨腰处的位置先于钢坯轨头处的位置进入万能轧机，进而可以减小因钢坯轨头处的位置撞击头部立辊而形成粘铁皮的概率。另外，根据万能轧机水平辊的辊径来确定头部立辊的辊径，使万能轧机轨头立辊尽可能选用小辊径轧辊，从而在钢坯咬入万能轧机时，钢坯轨腰处的位置先于钢坯轨头处的位置进入万能轧机，进而可以避免因钢坯轨头处的位置撞击头部立辊而形成粘铁皮问题。所以本发明能够减少万能轧机头部立辊因粘铁皮而导致钢轨轨头轧痕缺陷的情况发生。

附图说明

图1为万能轧机孔型的结构示意图；

图2为不同辊径的头部立辊布置在同一钢坯两侧的结构示意图；

图3为钢坯端面倒角的结构示意图；

图4为钢坯端面倒角的三维结构示意图；

图5为钢坯端面切斜的结构示意图；

图6为钢坯端面切斜的三维结构示意图；

图7为钢坯端面倒角后轧制成型的钢轨三维结构示意图；

图8为钢坯端面切斜后轧制成型的钢轨三维结构示意图；

图9为钢坯轧制成型后粘铁皮的钢轨三维结构示意图；

图中标记：1-上水平辊、2-下水平辊、3-头部立辊、4-底部立辊。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

如图1所示，万能轧机是由一对水平辊和一对立辊组成主机架，其中万能轧机四个辊的轴线在一个平面内，万能轧机的水平辊是主动辊，水平辊分为上水平辊1和下水平辊2，上水平辊1和下水平辊2的辊径是一样的，万能轧机的立辊是从动辊，立辊分为头部立辊3和底部立辊4，上水平辊1、下水平辊2、头部立辊3和底部立辊4之间组成钢坯的轧制孔型。当钢坯进入万能轧机中进行轧制时，钢坯的进钢端垂直于图1所示的面进入万能轧机中进行轧制。

为了能够减少万能轧机头部立辊3因粘铁皮而导致钢轨轨头轧痕缺陷的情况发生，本发明在钢坯进入万能轧机中轧制之前，对钢坯进钢端的端面进行切料处理，使钢坯在与头部立辊3接触一侧的整体长度短于钢坯在与水平辊接触一侧的整体长度。钢坯在进入万能轧机中进行轧制时，钢坯在进钢端轨头的长度与钢坯轨腰的长度以及钢坯轨底的长度相比，钢坯进钢端轨头的长度更短，因此，钢坯会最后与万能轧机的头部立辊3接触，从而避免造成万能轧机的头部立辊3粘铁皮的现象发生。因此在钢坯的端面进行切料处理，使钢坯在与头部立辊3接触一侧的整体长度短于钢坯在与水平辊轨接触一侧的整体长度；从而使钢坯进万能轧机轧制时，钢坯在轨腰处的位置先于钢坯在轨头处的位置进入万能轧机，进而可以减小因钢坯轨头处的位置撞击头部立辊3而形成粘铁皮的概率。所以通过本发明的方法能够减少万能轧机头部立辊3因粘铁皮而导致钢轨轨头轧痕缺陷的情况发生。

目前，大多数的钢坯在进入万能轧机中进行轧制时，都没有对钢坯以及万能轧机的头部立辊3进行任何处理，然而这种方式生产出来的钢轨在最先进入万能轧机中的一端会形成劈头，如图9所示，钢坯的左端为最先进入万能轧机中的一端，并且在钢坯的左端出现了开叉的形式。而造成这种情况则是由于钢坯在万能轧机中成型时，万能轧机的头部立辊3与钢坯之间出现了粘铁皮的现象。而为了保证钢轨的表面质量，在生产中就必须对轧辊进行修磨处理，在目前的钢轨生产中，平均每轧制15支钢坯就需要停机对轧辊进行修磨处理，平均每班对轧辊的修磨次数就达到了10次，从而增加大量的人工成本以及浪费大量的时间，给钢轨的生产制造带来极大的困扰。

在本发明中，通过对钢坯的端面进行切料处理可以减小因钢坯在轨头处的位置撞击头部立辊3而形成粘铁皮的概率。对钢坯端面进行切料处理的具体方式不限，为便于实施，如图3和图4所示，可以在钢坯进钢端的端面进行倒角处理，钢坯的端面进行倒角后再进入万能轧机轧制时，钢坯在轨腰处的位置会先于钢坯在轨头处的位置进入万能轧机，进而可以减小因钢坯在轨头处的位置撞击头部立辊3而形成粘铁皮的概率。钢坯端面上具体的倒角宽度尺寸和倒角高度尺寸不限，如图3所示，定义钢坯端面倒角的宽度尺寸为a，倒角的高度尺寸为b；倒角宽度尺寸a和倒角高度尺寸b一般根据轧制压缩比来进行选择，轧制压缩比越大，倒角宽度尺寸的值和倒角高度尺寸的值越大。从实际生产中得出a的取值范围在80mm―150mm，以及b的取值范围在30mm―80mm时达到的效果最好。

下面以采用坯料规格为320mm×410mm的钢坯生产60kg/m钢轨时为例，并且此时在对320mm×410mm的钢坯轧制时，未对头部立辊3的辊径进行改进：未对钢坯的端面进行倒圆角处理就进入万能轧机中轧制，此时生产出来的钢轨在进钢端出现劈头现象，如图9所示，平均每轧制15支钢坯就需要停机对轧辊进行修磨处理，平均每班对轧辊的修磨次数更是高达有10次。在对钢坯端面进行倒角处理后再进入万能轧机中轧制，如图7所示，图7为钢坯在端面倒角后轧制成型的钢轨三维结构示意图，当钢坯端面倒角的宽度尺寸a取值小于80mm以及倒角的高度尺寸为b小于30mm时，此时生产出来的钢轨在进钢端也会出现劈头现象，但是，平均每班对轧辊进行修磨处理的次数略有减少，一般在6次左右；而当钢坯端面倒角的宽度尺寸a取值在80mm―150mm以及倒角的高度尺寸为b在30mm―80mm时，对轧辊进行修磨处理的次数则减少到3次以内，而且此时的成品率要比没有处理的钢坯就进行轧制时的成品率高出0.01％；当钢坯端面倒角的宽度尺寸a取值大于150mm以及倒角的高度尺寸为b大于80mm时，对轧辊进行修磨处理的次数虽然也能减少到3次以内，但是会造成金属的损失量较大，影响钢轨的成材率。从而得知，当a的取值范围在80mm―150mm，以及b的取值范围在30mm―80mm时达到的效果最好。

当然，钢坯端面倒角的宽度尺寸a和倒角的高度尺寸b的具体选值不限，一般轧制压缩比越大，倒角宽度尺寸a的值和倒角高度尺寸b的值就越大。为便于实施，当钢坯的规格为39.8kg/m，坯料规格为380mm×280mm时，以及当钢坯的规格为60kg/m，坯料规格为410mm×320mm时，a和b的具体尺寸可以选择如下：

规格	坯料规格/mm	倒角宽度a/mm	倒角高度b/mm	轧辊的修磨次数
					39.8kg/m	380×280	140	80	3次
60kg/m	410×320	90	40	6次
					60kg/m	410×320	110	50	2次

在本发明中，对钢坯的端面进行切料处理的具体方式，还可以采用在钢坯端面进行切斜处理的方式进行，如图5和图6所示，从钢坯在与底部立辊4轨接触一侧向钢坯在与头部立辊轨3接触一侧倾斜切角。钢坯的端面进行切料处理后再进入万能轧机轧制时，钢坯在轨腰处的位置会先于钢坯在轨头处的位置进入万能轧机，进而可以减小因钢坯轨头处的位置撞击头部立辊3而形成粘铁皮的概率。钢坯端面上具体的切斜角度不限，如图4所示，将钢坯端面进行切斜处理后的斜面与地平面之间小于90°的夹角定义为γ，并将γ的余角定义为β，β的取值根据轧制压缩比来选取，轧制压缩比越大，β值越大。在实际生产中，在钢坯端面进行切斜处理的方式与在钢坯端面进行倒圆角的处理方式的实施效果基本上是一样的，根据实际生产可以得出切斜角β的取值范围为4°―10°时，达到的效果最好。

下面还是以采用坯料规格为410mm×320mm的钢坯生产60kg/m钢轨时为例，并且此时在对mm410×320mm的钢坯轧制时，未对头部立辊3的辊径进行改进：在钢坯的端面进行切料处理后再进入万能轧机轧制，如图8所示，图8为钢坯端面切斜后轧制成型的钢轨三维结构示意图，当切斜角β小于4°时，此时生产出来的钢轨在进钢端也会出现劈头现象，但是，对轧辊进行修磨处理的次数略有减少，一般在6次左右；而当切斜角β的取值范围为4°―10°时，对轧辊进行修磨处理的次数则减少到3次以内，而且此时的成品率要比没有处理的钢坯就进行轧制时的成品率高出0.01％；当切斜角β的取值大于10°时，对轧辊进行修磨处理的次数虽然也能减少到3次以内，但是会造成金属的损失量较大，影响钢轨的成材率。从而可以得出切斜角β的取值范围为4°―10°时，达到的效果最好。

当然，在钢坯端面进行切斜处理时，切斜角β的具体取值不限，一般根据轧制压缩比来进行选择，轧制压缩比越大，钢坯端面上切斜的角度越大。为便于实施，当钢坯的规格为39.8kg/m，坯料规格为380mm×280mm时，以及当钢坯的规格为60kg/m，坯料规格为410mm×320mm时，切斜角β可以做以下选择：

规格	坯料规格/mm	切斜角β/°	轧辊的修磨次数
				39.8kg/m	380×280	9.5	3次
60kg/m	410×320	5.5	3次
				60kg/m	320×410	9	3次

为了进一步减小钢坯轨头处的位置与头部立辊3之间粘铁皮的概率，本发明在钢坯进入万能轧机中轧制之前，还包括根据水平辊的辊径来确定头部立辊3辊径的步骤，定义水平辊的辊径为RH，头部立辊3的辊径为RV，并定义一个小于1的比例系数A，使头部立辊3的辊径等于水平辊的辊径乘以比例系数A，即RV＝A×RV，使万能轧机的头部立辊3尽可能选用小辊径轧辊。当钢坯在万能轧机中轧制时，头部立辊3的辊径越大，钢坯就会越先与万能轧机的头部立辊3接触，钢坯轨头处的位置就越容易撞击头部立辊3而形成粘铁皮的问题。为了体现头部立辊3的辊径越大，钢坯就会越先与万能轧机的头部立辊3接触的特性，现将大小不同辊径的头部立辊3布置在同一钢坯的两侧。如图2所示，钢坯的上方为辊径较大的头部立辊3，钢坯的下方为辊径较小的头部立辊3；在图2中，钢坯的运行方向为从左向右，头部立辊3右侧的钢坯为轧制后的部位，头部立辊3左侧的钢坯为待轧制的部位。在设置好万能轧机的轧制孔型后，钢坯在轧制过程中，头部立辊3的位置不会发生变化，所以辊径越大的头部立辊3的圆周面就会先和钢坯接触。在图2中，如果将钢坯上方头部立辊3的位置和钢坯下方头部立辊3的位置在同一竖直线上，并定义钢坯上方的头部立辊3与钢坯待轧制部位接触的位置为Q点，定义钢坯上方头部立辊3的中心位置为P点，定义钢坯下方的头部立辊3与钢坯待轧制部位接触的位置为N点，定义钢坯下方头部立辊3的中心位置为M点，此时Q点和P点之间的水平距离大于N点和M点之间的水平距离，进而也可以说明钢坯在万能轧机中轧制时，头部立辊3的辊径越大，钢坯就会越先与万能轧机的头部立辊3接触，从而就会造成万能轧机的头部立辊3粘铁皮的现象发生。故而定义一个比例系数A，并使比例系数A小于1，则头部立辊3的辊径等于水平辊的辊径乘以比例系数A，也即RV＝A×RV，在本发明中，由于上水平辊1和下水平辊2的辊径一样，所以水平辊的辊径RV可以选择水平辊1的辊径，也可以选择下水平辊2的辊径；从而在钢坯咬入万能轧机时，钢坯轨腰处的位置先于钢坯轨头处的位置进入万能轧机，进而可以避免因钢坯轨头处的位置撞击头部立辊3而形成粘铁皮问题。

为了使万能轧机轨头立辊3尽可能选用小辊径轧辊，本发明比例系数A的具体选值不限，但在实际生产中证明比例系数A的取值范围为0.5―0.8时，达到的效果最好。

下面以采用坯料规格为380mm×280mm的钢坯生产50kg/m钢轨时为例，此时未对钢坯进行任何处理：未对头部立辊3的辊径进行改进就使钢坯进入万能轧机中轧制，此时生产出来的钢轨在进钢端出现劈头现象，如图7所示，平均每轧制15支钢坯就需要停机对轧辊进行修磨处理，每班修磨次数更是高达有10次。

对头部立辊3的辊径进行改进后在使钢坯进入万能轧机中轧制，当A的取值小于0.5时，此时生产出来的钢轨在进钢端也会出现劈头现象，但是，对轧辊进行修磨处理的次数略有减少，一般在10次左右；而当A的取值在0.5―0.8时，对轧辊进行修磨处理的次数则减少到10次以内，一般在3次左右，而且此时的成品率要比没有处理的钢坯就进行轧制时的成品率高出0.01％；当A的取值大于0.8时，对轧辊进行修磨处理的次数虽然也能减少到10次以内，但是会造成金属的损失量较大，影响钢轨的成材率。从而得知，当A的取值范围在0.5―0.8时达到的效果最好。

当然，比例系数A的具体取值不限，一般根据轧制压缩比来进行选择，轧制压缩比越大，比例系数A的的取值越小。为便于实施，当钢坯的规格为39.8kg/m，坯料规格为380mm×280mm时，以及当钢坯的规格为60kg/m，坯料规格为410mm×320mm时，比例系数A可以选择如下值：

规格	坯料规格/mm	比例系数A	轧辊的修磨次数
				39.8kg/m	380×280	0.61	3次
60kg/m	410×320	0.70	3次
				50kg/m	380×280	0.55	3次

下面以采用坯料规格为410mm×320mm的钢坯生产60kg/m钢轨时为例，先在钢坯的端面进行倒角，其中倒角宽度a取值为110mm、倒角高度b取值为50mm，头部立辊3的直径选取为720mm，水平辊直径为1180mm，辊径比系数A为0.61，在一个班的生产中，平均每班出现2次因头部立辊3粘铁皮而对轧辊进行修磨处理，并且成型后的钢轨质量较好，并且钢轨的合格率相对于未对钢坯和头部立辊3进行处理的方式提高0.02％。

另外，在采用坯料规格为410mm×320mm的钢坯生产60kg/m钢轨时，在钢坯的端面进行切斜处理，切斜角β的取值9°，头部立辊3的直径选取为720mm，水平辊直径为1180mm，辊径比系数A为0.61，在一个班的生产中，平均每班出现1次因头部立辊3粘铁皮而对轧辊进行修磨处理，并且成型后的钢轨质量较好，并且在整个钢轨的轧制过程中，因头部立辊3粘铁皮造成的废品率仅为0.04％，相对于未对钢坯和头部立辊3进行处理的方式降低了0.02％。在钢坯的端面进行切料处理后，再将钢坯放入优化了头部立辊3辊径的万能轧机中轧制时，此时钢轨的成型质量最好。所以，通过本发明能够减少万能轧机头部立辊3因粘铁皮而导致钢轨轨头轧痕缺陷的情况发生，能够减少对轧辊进行修磨处理的次数，从而节约大量的人工成本。