一種微應(yīng)力百米高速重軌生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種微應(yīng)力百米高速重軌生產(chǎn)方法，包括：溫控步驟，將鋼軌到達冷床時的溫度控制在預(yù)設(shè)溫度段T1內(nèi)；預(yù)彎步驟，將到達冷床且溫度在預(yù)設(shè)溫度段T1內(nèi)的鋼軌進行預(yù)彎處理；矯直步驟，將矯前溫度控制在預(yù)設(shè)溫度段T2內(nèi)，并對經(jīng)過預(yù)彎處理后的鋼軌進行矯直處理。本發(fā)明實現(xiàn)了在不增加額外設(shè)備也不進行熱處理的情況下，通過預(yù)彎處理及矯直處理使得在百米鋼軌平直度滿足《高速鐵路用鋼軌》TB/T3276標準要求的情況下，殘余應(yīng)力保證在100MPa以內(nèi)，最終實現(xiàn)較小的殘余應(yīng)力，極大的提高列車運行的安全系數(shù)；同時也降低了生產(chǎn)成本，增加了鋼軌的附加值，提高了鋼軌的市場競爭力。
【專利說明】一種微應(yīng)力百米高速重軌生產(chǎn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬加工【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種微應(yīng)力百米高速重軌生產(chǎn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，鋼在熱軋或焊接后其斷面的不均勻冷卻、鋼材組織發(fā)生相變、鋼材收到矯直等冷加工，受外力作用會引起殘余應(yīng)力；此外有組織變化所引起的殘余應(yīng)力以及晶粒之間的微觀應(yīng)力也會引起殘余應(yīng)力。鋼材中殘余應(yīng)力的存在對鋼材的使用性能尤其是疲勞性能有很大的影響，若鋼軌中殘余應(yīng)力過大會直接影響高速鐵路行車安全。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種在鋼軌生產(chǎn)過程中能夠?qū)崿F(xiàn)減小鋼軌中殘余應(yīng)力的微應(yīng)力百米高速重軌生產(chǎn)方法。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種微應(yīng)力百米高速重軌生產(chǎn)方法，包括:溫控步驟，將鋼軌到達冷床時的溫度控制在預(yù)設(shè)溫度段T1內(nèi)；預(yù)彎步驟，采用ANSYS有限元模擬分析鋼軌冷卻過程的溫度變化；根據(jù)模擬分析結(jié)果設(shè)定鋼軌預(yù)彎量；根據(jù)所述預(yù)彎量制定預(yù)彎曲線，并依據(jù)所述預(yù)彎曲線制定用于對鋼軌進行預(yù)彎處理的預(yù)彎小車的行駛路程；根據(jù)所制定的行駛路程通過預(yù)彎小車對鋼軌進行預(yù)彎處理；矯直步驟，將矯前溫度控制在預(yù)設(shè)溫度段T2內(nèi)，并通過分別設(shè)定矯直設(shè)備中水平輥壓下量、水平輥排列順序、立輥壓下量以及立輥排列順序?qū)?jīng)過預(yù)彎處理后的鋼軌進行矯直處理。
[0005]進一步地，根據(jù)模擬分析結(jié)果設(shè)定鋼軌預(yù)彎量包括:所述鋼軌中間段預(yù)彎量設(shè)定一致，所述鋼軌前后兩端預(yù)彎量在預(yù)彎小車處時逐漸增加。
[0006]進一步地，所述根據(jù)模擬分析結(jié)果設(shè)定鋼軌預(yù)彎量；根據(jù)所述預(yù)彎量制定預(yù)彎曲線，并依據(jù)所述預(yù)彎曲線制定用于對鋼軌進行預(yù)彎處理的預(yù)彎小車的行駛路程包括:
[0007]根據(jù)如下方程設(shè)定預(yù)彎小車的行程及鋼軌預(yù)彎量:
【權(quán)利要求】
1.一種微應(yīng)力百米高速重軌生產(chǎn)方法，其特征在于，包括: 溫控步驟，將鋼軌到達冷床時的溫度控制在預(yù)設(shè)溫度段T1內(nèi)； 預(yù)彎步驟，采用ANSYS有限元模擬分析鋼軌冷卻過程的溫度變化；根據(jù)模擬分析結(jié)果設(shè)定鋼軌預(yù)彎量；根據(jù)所述預(yù)彎量制定預(yù)彎曲線，并依據(jù)所述預(yù)彎曲線制定用于對鋼軌進行預(yù)彎處理的預(yù)彎小車的行駛路程；根據(jù)所制定的行駛路程通過預(yù)彎小車對鋼軌進行預(yù)彎處理； 矯直步驟，將矯前溫度控制在預(yù)設(shè)溫度段T2內(nèi)，并通過分別設(shè)定矯直設(shè)備中水平輥壓下量、水平輥排列順序、立輥壓下量以及立輥排列順序?qū)?jīng)過預(yù)彎處理后的鋼軌進行矯直處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，根據(jù)模擬分析結(jié)果設(shè)定鋼軌預(yù)彎量包括: 所述鋼軌中間段預(yù)彎量設(shè)定一致，所述鋼軌前后兩端預(yù)彎量在預(yù)彎小車處時逐漸增加。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述根據(jù)模擬分析結(jié)果設(shè)定鋼軌預(yù)彎量；根據(jù)所述預(yù)彎量制定預(yù)彎曲線，并依據(jù)所述預(yù)彎曲線制定用于對鋼軌進行預(yù)彎處理的預(yù)彎小車的行駛路程包括: 根據(jù)如下方程設(shè)定預(yù)彎小車的行程及鋼軌預(yù)彎量::j = 一l(T'r' -S.39> 10“λ-: -0.14λ -0.30 0<x<2S.S
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述對經(jīng)過預(yù)彎處理后的鋼軌進行矯直處理包括: 將矯直設(shè)備中若干個水平輥壓下量設(shè)定在0mm-25mm之間，壓下量按若干個所述水平輥水平排列順序依次減小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述將若干個水平輥壓下量設(shè)定在0mm-25mm之間，壓下量按若干個所述水平輥水平排列順序依次減小具體包括: 構(gòu)建鋼軌斷面簡化模型及鋼軌拉伸應(yīng)力變化模型； 根據(jù)所述鋼軌斷面簡化模型及鋼軌拉伸應(yīng)力變化模型分別計算所述鋼軌水平矯直時發(fā)生純彈性彎曲的純彈性彎曲力矩、發(fā)生彈塑性彎曲的彈塑性彎曲力矩； 根據(jù)所述純彈性彎曲力矩、所述彈塑性彎曲力矩設(shè)定所述若干個水平輥壓下量在0mm-25mm之間，壓下量按若干個所述水平輥水平排列順序依次減小。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述對經(jīng)過預(yù)彎處理后的鋼軌進行矯直處理包括: 將矯直設(shè)備中若干個立輥位移量設(shè)定在Imm-1Smm之間，位移量按若干個所述立輥水平排列順序依次減小。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述將矯直設(shè)備中若干個立輥位移量設(shè)定在Imm-1Smm之間，位移量按若干個所述立輥水平排列順序依次減小具體包括: 構(gòu)建鋼軌斷面簡化模型及鋼軌拉伸應(yīng)力變化模型；根據(jù)所述鋼軌斷面簡化模型及鋼軌拉伸應(yīng)力變化模型分別計算所述鋼軌立輥矯直時發(fā)生純彈性彎曲的彈塑性彎曲力矩、發(fā)生彈塑性彎曲的彈塑性彎曲力矩； 根據(jù)所述純彈性彎曲力矩、所述彈塑性彎曲力矩設(shè)定所述若干個立輥位移量在Imm-1Smm之間，位移量按若干個所述立輥水平排列順序依次減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于: 所述預(yù)設(shè)溫度段T1是:800°C -900°C ； 和/或， 所述預(yù)設(shè)溫度段T2是:0°C -60°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述鋼軌拉伸應(yīng)力變化模型的表達式是: 當(dāng) ε < ε s 時，σ =E* ε ； 當(dāng) ε ≤ ε s σ = σ ^E1* ( ε - ε s)； 其中，σ是鋼軌屈服強度；σ s是鋼軌屈服強度極限；ε是應(yīng)變；ε s是屈服應(yīng)變；E為彈性模量、E1為楊氏模量。
【文檔編號】B21D21/00GK103551437SQ201310530890
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月31日
【發(fā)明者】任安超, 田青, 杜鵑, 吉玉, 周劍華, 朱敏, 黃靜, 劉衛(wèi)永, 王俊 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司