RU2784961C1 - Roughing pass system for rolling railway rails - Google Patents
Roughing pass system for rolling railway rails Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784961C1 RU2784961C1 RU2021139319A RU2021139319A RU2784961C1 RU 2784961 C1 RU2784961 C1 RU 2784961C1 RU 2021139319 A RU2021139319 A RU 2021139319A RU 2021139319 A RU2021139319 A RU 2021139319A RU 2784961 C1 RU2784961 C1 RU 2784961C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- closed
- caliber
- rolling
- along
- stream
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано при калибровке и последующей прокатке в черновых калибрах железнодорожных рельсов или других аналогичных профилей с применением клетей дуо.The invention relates to the field of ferrous metallurgy and can be used in the calibration and subsequent rolling in rough gauges of railway rails or other similar profiles using duo stands.
При прокатке рельсов можно выделить две стадии формоизменения (Технический прогресс в технологии прокатного производства. Металлургиздат. Свердловск. 1960. С. 239. Абзац 3):When rolling rails, two stages of shaping can be distinguished (Technical progress in the technology of rolling production. Metallurgizdat. Sverdlovsk. 1960. P. 239. Paragraph 3):
1) формирование из прямоугольной заготовки полосы таврового профиля в подготовительных калибрах;1) formation of a T-section strip from a rectangular billet in preparatory calibers;
2) окончательное формирование готового рельса в рельсовых калибрах.2) the final formation of the finished rail in rail gauges.
Первая стадия формирования во многом определяет качество готового продукта, поэтому выбор рациональной конструкции подготовительных калибров является одной из наиболее важных задач при проектировании калибровки валков для прокатки рельсов. При прокатке рельсов из слиткового металла, несмотря на всестороннюю и интенсивную обработку металла в подготовительных трапециевидных калибрах, подошва и головка рельсов имели много поверхностных трещин и волосовин. Исследование природы этих пороков показало, что там сохраняется грубая дендритная структура, в которой дендриты ориентированы перпендикулярно поверхностям подошвы и головки, а с приближением к краям подошвы их перпендикулярное направление переходит в наклонное. При этом направление трещин совпадает с направлением дендритов. Принципиально новым в способе калибровки рельсов явилось применение схемы Бартшерера, при которой исходную заготовку деформировали со стороны будущей подошвы разрезным гребнем.The first stage of formation largely determines the quality of the finished product, so the choice of a rational design of preparatory passes is one of the most important tasks in designing the calibration of rolls for rolling rails. When rolling rails from ingot metal, despite the comprehensive and intensive processing of metal in preparatory trapezoidal calibers, the base and head of the rails had many surface cracks and hairlines. The study of the nature of these defects showed that a rough dendritic structure is preserved there, in which the dendrites are oriented perpendicular to the surfaces of the sole and head, and as they approach the edges of the sole, their perpendicular direction becomes oblique. In this case, the direction of the cracks coincides with the direction of the dendrites. Fundamentally new in the method of calibrating rails was the use of the Bartscherer scheme, in which the original workpiece was deformed from the side of the future sole with a split ridge.
Глубокая разрезка заготовки и разгибание будущих фланцев подошвы в последующих калибрах приводили к тому, что подкорковые пузыри и столбчатые кристаллы, расположенные перпендикулярно к граням слитка, изменяют ориентировку и располагаются параллельно основанию подошвы. Поверхностные дефекты в виде выявляемых подкорковых пузырей и волосовых трещин при этом растягиваются, истираются и в результате исчезают с поверхности прокатываемого рельса. Вследствие этого получаются рельсы с лучшей поверхностью, с более высокими показателями при копровых испытаниях на прогиб подошвы.Deep cutting of the billet and extension of the future flanges of the sole in subsequent calibers led to the fact that the subcrustal bubbles and columnar crystals, located perpendicular to the faces of the ingot, change their orientation and are parallel to the base of the sole. Surface defects in the form of detectable subcrustal blisters and hairline cracks are stretched, abraded and, as a result, disappear from the surface of the rolled rail. As a result, rails with a better surface are obtained, with higher indicators in the pile test for deflection of the sole.
Одним из эффективных путей улучшения качества проката является производство его из непрерывнолитых заготовок. Первые рельсы из непрерывнолитого металла были прокатаны в Великобритании в 1974 г. на заводе в Уоркингтоне (Поляков В.В. Основы технологии производства железнодорожных рельсов / В.В. Поляков, А.В. Великанов // М.: Металлургия. - 1990. - С. 416).One of the effective ways to improve the quality of rolled products is to produce them from continuously cast billets. The first continuously cast metal rails were rolled in the UK in 1974 at a plant in Workington (Polyakov V.V. Fundamentals of railway rail production technology / V.V. Polyakov, A.V. Velikanov // M .: Metallurgy. - 1990. - S. 416).
Исследования прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки в направлении изучения влияния схем калибровок, формы калибров, режимов обжатий в черновых калибрах на трансформацию осевой пористости и центральной ликвации показали, что главное при прокатке рельсов из непрерывнолитой заготовки является недопущение попадания осевой рыхлости и лик-вационной зоны заготовки в головку рельса. Это связано с тем, что осевая ликвация и рыхлость в головке рельса являются концентраторами напряжения, которые возникают в процессе эксплуатации при циклических нагрузках рельса. В результате этого рельс преждевременно выходит из строя из-за недостаточной контактно-усталостной прочности металла. Дальнейшее совершенствование технологии прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки с использованием трапециевидного ребрового калибра с глубокой разрезкой грани, идущей на образование подошвы рельса было связано с повышением качества рельсов за счет увеличения смещения ликвационной зоны и осевой рыхлости заготовки в шейку рельса (Патент 2254941 Российская Федерация, МПК7 В21.В 1/08, В21В 108:02. Способ прокатки рельсов из непрерывнолитой заготовки / Дорофеев В.В., Пятайкин Е.М., Кравченко Е.Л., Гришин С.П.; заявитель и патентообладатель ОАО «Новокузнецкий металлургический комбинат». - №2003136327/02; заявл. 15.12.2003; опубл. 27.06.2005, Бюл. №18). Схемы прокатки рельсов с разрезкой заготовки в трапециевидном калибре являются оптимальными при использовании исходных непрерывнолитых заготовок со значительной осевой пористостью и центральной ликвацией.Studies of rolling rails from a continuously cast billet in the direction of studying the effect of calibration schemes, the shape of calibers, and reduction modes in draft calibers on the transformation of axial porosity and central segregation have shown that the main thing when rolling rails from a continuously cast billet is to prevent axial looseness and segregation zone of the billet from getting into rail head. This is due to the fact that axial segregation and friability in the rail head are stress concentrators that occur during operation under cyclic rail loads. As a result, the rail prematurely fails due to insufficient contact fatigue strength of the metal. Further improvement of the technology for rolling rails from a continuously cast billet using a trapezoidal rib gauge with deep cutting of the edge leading to the formation of the rail sole was associated with an increase in the quality of the rails by increasing the displacement of the segregation zone and the axial looseness of the billet into the rail neck (Patent 2254941 Russian Federation, MPK 7 V. V. Dorofeev, E. M. Pyataykin, E. L. Kravchenko, and S. P. Grishin, Applicant and patentee OAO Novokuznetsk Metallurgical plant ". - No. 2003136327/02; application 12/15/2003; published 06/27/2005, Bull. No. 18). Rail rolling schemes with billet cutting in a trapezoidal groove are optimal when using initial continuously cast billets with significant axial porosity and central segregation.
Проблема недостаточно высокого качества внутренней структуры исходных непрерывнолитых заготовок при производстве рельсов была достаточно хорошо изучена и успешно решается на основе полученных научных данных, за счет совершенствования основных технологических параметров непрерывной разливки рельсовой стали (температурного режима, скорости разливки, интенсивности вторичного охлаждения и т.д.), исследования влияния химического состава и сечения заготовки на осевую ликвацию и пористость, внедрения электромагнитного перемешивания расплава и технологии «мягкого обжатия» при разливке стали на МНЛЗ.The problem of insufficiently high quality of the internal structure of the initial continuously cast billets in the production of rails has been studied quite well and is successfully solved on the basis of the obtained scientific data, by improving the main technological parameters of the continuous casting of rail steel (temperature regime, casting speed, intensity of secondary cooling, etc.). ), studies of the influence of the chemical composition and cross section of the workpiece on axial segregation and porosity, the introduction of electromagnetic melt mixing and the technology of "soft reduction" in the casting of steel at the CCM.
В настоящее время в мировой практике производство железнодорожных рельсов осуществляется с использованием универсальных прокатных клетей на последней стадии их прокатки. При строительстве новых и модернизации существующих рельсовых производств устанавливают, как правило, трехклетьевые реверсивные группы непосредственной прокатки с двумя универсальными и одной вспомогательной (эджерной) двухвалковой клетями, называемые станом-тандем.Currently, in the world practice, the production of railway rails is carried out using universal rolling stands at the last stage of their rolling. During the construction of new and modernization of existing rail production, as a rule, three-stand reversible direct rolling groups with two universal and one auxiliary (edger) two-roll stands, called a tandem mill, are installed.
В состав типового современного универсального рельсобалочного стана входят одна или две обжимных реверсивных клетей дуо, непрерывно-реверсивная группа клетей (стан-тандем) и универсальная чистовая нереверсивная клеть.A typical modern universal rail and beam mill includes one or two reversing swaging duo stands, a continuously reversing group of stands (tandem mill) and a universal non-reversing finishing stand.
Способ прокатки рельсов на таком стане реализуется следующим образом. В обжимных клетях получают черновой рельсовый раскат, который передают по ходу прокатки в непрерывно-реверсивную группу клетей и прокатывают в ней за три или пять проходов, а окончательное формирование профиля осуществляют в чистовой трехвалковой универсальной клети.The method of rolling rails on such a mill is implemented as follows. In the swaging stands, a rough rail roll is produced, which is transferred during rolling to a continuously reversible group of stands and rolled in it in three or five passes, and the final profile formation is carried out in a finishing three-roll universal stand.
Схемы прокатки в черновых пропусках универсальных рельсопрокатных станах проектируемых фирмами «SMS Meer», «Danieli» и пр. предусматривают использование системы калибров включающих ящичные калибры, калибр типа трапециевидный осевой и трапециевидный ребровой без односторонней разрезки сечения по подошве с целью последующего отгибания элементов (Дорофеев В.В., Юнин Г.Н., Головатенко А.В. и др. Стадии развития процесса прокатки рельсов с использованием реверсивных универсальных клетей в их исторической последовательности // Производство проката. 2008. №1. С. 9-20).Rolling schemes in rough passes of universal rail-rolling mills designed by SMS Meer, Danieli, etc. provide for the use of a system of calibers including box calibers, a trapezoidal axial caliber and a trapezoidal rib pass without one-sided cutting of the section along the sole for the purpose of subsequent bending of the elements (Dorofeev V .V., Yunin GN, Golovatenko AV et al. Stages of development of the process of rolling rails using reversible universal stands in their historical sequence.
Наиболее близким к заявляемой системе калибров для прокатки рельсов в черновых пропусках (прототипом) является система калибров, существующая в настоящее время в валках обжимной клети BD1 универсального рельсобалочного стана АО «ЕВРАЗ ЗСМК» (Головатенко А.В., Дорофеев В.В., Добрянский А.В. и др. Разработка энергоэффективной технологии прокатки длинномерных железнодорожных рельсов на универсальном рельсобалочном стане АО «ЕВРАЗ ЗСМК» // Черные металлы. 2019. №6. С. 29-34). Система калибров прототипа (вышеуказанная статья, с. 31, рис. 3) состоит из трех ящичных калибров, трапециевидного осевого односторонне закрытого и трапециевидного ребрового полузакрытого калибров. Трапециевидный ребровой полузакрытый калибр исключает разрезку сечения по подошве с целью последующего отгибания элементов.The closest to the claimed system of calibers for rolling rails in rough passes (prototype) is the caliber system that currently exists in the rolls of the BD1 reduction stand of the universal rail and beam mill of EVRAZ ZSMK JSC (Golovatenko A.V., Dorofeev V.V., Dobryansky A. V. et al. Development of an energy-efficient technology for rolling long railroad rails on the universal rail and beam mill of EVRAZ ZSMK JSC // Chernye Metally, 2019, No. 6, pp. 29-34). The gauge system of the prototype (the above article, p. 31, Fig. 3) consists of three box gauges, a trapezoidal axial one-sidedly closed and a trapezoidal ribbed semi-closed gauge. The trapezoidal semi-closed ribbed caliber excludes cutting the section along the sole for the purpose of subsequent bending of the elements.
В данной системе калибров ящичный калибр квадратного типа, предшествующий трапециевидному осевому односторонне закрытому, может быть ящичным калибром, днища ручьев которого выполняют по радиусам однонаправленной или противонаправленной кривизны.In this system of gauges, a box gauge of square type, preceding the trapezoidal axial one-sidedly closed one, can be a box gauge, the bottoms of the streams of which are made along the radii of unidirectional or counter-directed curvature.
К недостаткам системы калибров прототипа следует отнести следующее:The disadvantages of the prototype caliber system include the following:
- использование ящичного калибра квадратного типа, днища ручьев которого выполняют по радиусам однонаправленной кривизны с обычными для него функциями, где дно ручья данного калибра проектируется с вогнутостью 1÷3 мм (Чекмарев А.П., Мутьев М.С., Машковцев Р.А. Калибровка прокатных валков / Учебное пособие для вузов. Изд-во «Металлургия». 1971. С. 174), уклон боковых стенок принимается в пределах 5÷20% (Бахтинов Б.П., Штернов М.М. Калибровка прокатных валко / М.: Металлургиздат. 1953. С. 201) показывает, что прокатка раската из данного ящичного калибра квадратного типа, в трапециевидном осевом односторонне закрытом калибре (Михайленко A.M., Шварц Д.Л. Классификация калибров для прокатки рельсов // Производство проката. 2017. №4. С. 19-25) не позволяет полностью заполнять калибр со стороны будущей головки и приводит к быстрой выработке закрытого ручья калибра со стороны будущей подошвы, в связи с тем, что условия деформации раската в этом калибре соответствует деформации металла в клиновидном калибре, где неравномерная деформация по ширине раската приводит к «серпению» его в сторону с меньшим коэффициентом деформации металла, т.е. в сторону закрытого ручья калибра;- the use of a square-type box gauge, the bottom of the streams of which is performed along the radii of unidirectional curvature with its usual functions, where the bottom of the stream of this gauge is designed with a concavity of 1÷3 mm (Chekmarev A.P., Mutiev M.S., Mashkovtsev R.A. 1971. S. 174), the slope of the side walls is taken within 5÷20% (Bakhtinov B.P., Shternov M.M. Calibration of rolling rolls / M.: Metallurgizdat. 1953. P. 201) shows that the rolling of rolled stock from a given square-type box caliber, in a trapezoidal axial unilaterally closed caliber (Mikhailenko A.M., Schwartz D.L. Classification of calibers for rolling rails // Production of rolled products. 2017. No. 4. S. 19-25) does not allow to completely fill the caliber from the side of the future head and leads to the rapid development of a closed groove of the caliber from the side of the future sole, due to the fact that the deformation conditions of the roll in this caliber correspond to the deformation of the metal in the wedges a similar caliber, where uneven deformation along the width of the roll leads to its “serpension” to the side with a lower coefficient of metal deformation, i.e. towards the closed caliber stream;
- использование ящичного калибра квадратного типа, днища ручьев которого выполняют по радиусам противонаправленной кривизны (А.с. 348248 СССР, заявл. 13.08.1968 г., опубл. 23.08.1972 г., бюл. №25) не позволяет при захвате раската, полученного и скантованного из предшествующего ящичного калибра прямоугольного типа, четко фиксировать его в нижнем ручье данного калибра, что не обеспечивает устойчивость процесса прокатки и равномерную выработку калибра;- the use of a box gauge of a square type, the bottoms of the streams of which are made along the radii of counter-directional curvature (A.S. 348248 of the USSR, declared 08/13/1968, publ. 08/23/1972, bull. No. 25) does not allow when capturing the roll obtained and scanned from the previous rectangular box caliber, to clearly fix it in the lower groove of this caliber, which does not ensure the stability of the rolling process and the uniform development of the caliber;
- использование в системе черновых калибров трапециевидного осевого односторонне закрытого калибра приводит к осевому смещению валка с закрытым ручьем, из-за возникающих осевых усилий, что не позволяет получить профиль раската в соответствие с заданной геометрией этого и последующего по ходу прокатки трапециевидного ребрового полузакрытого калибров. Это дестабилизирует процесс прокатки и приводит к образованию поверхностных дефектов в готовых рельсах.- the use of a trapezoidal axial unilaterally closed caliber in the system of rough passes leads to axial displacement of the roll with a closed groove, due to the arising axial forces, which does not allow obtaining the rolled profile in accordance with the given geometry of this and the subsequent trapezoidal rib semi-closed calibers in the course of rolling. This destabilizes the rolling process and leads to the formation of surface defects in the finished rails.
Целью изобретения является стабилизация процесса прокатки в черновых калибрах рельсобалочного стана, снижение поверхностных дефектов в готовых рельсах и уменьшение износа прокатных валков.The aim of the invention is to stabilize the rolling process in the roughing passes of a rail and beam mill, to reduce surface defects in finished rails and to reduce the wear of rolling rolls.
Поставленная цель достигается тем, что в системе калибров для прокатки рельсов в черновых пропусках, состоящей из ящичных калибров прямоугольного типа с прямолинейными участками по заполнению и уклонами боковых граней к вертикали, ящичного калибра квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны, трапециевидного осевой односторонне закрытого и трапециевидного ребрового полузакрытого калибров, с величинами зазоров по опорным конусам (а) и буртам (S), позволяющими осуществлять позиционирование ручьев относительно друг друга по этим элементам, ящичный калибр квадратного типа имеет по дну нижнего ручья симметричный относительно вертикальной оси прямолинейный участок и уклоны боковых граней к горизонтали равные соответственно длине прямолинейного участка по заполнению и уклонам боковых граней к вертикали в ящичном калибре прямоугольного типа, величину вогнутости (k) дна верхнего ручья в пределах 4÷7 мм, а расточку трапециевидного осевого односторонне закрытого калибра осуществляют с предварительным сдвигом закрытого относительно открытого ручья на величину зазора по опорным конусам до захвата металла валками (а).This goal is achieved by the fact that in the system of calibers for rolling rails in roughing passes, consisting of box calibers of rectangular type with straight sections in filling and slopes of the side faces to the vertical, a box caliber of square type with bottoms of streams of oppositely directed curvature, trapezoidal axial one-sidedly closed and trapezoidal rib semi-closed calibers, with gaps along the support cones (a) and collars (S), allowing the positioning of the streams relative to each other along these elements, the square-type box gauge has a straight section symmetrical about the vertical axis along the bottom of the lower stream and slopes of the side faces to horizontals equal, respectively, to the length of the straight section in terms of filling and slopes of the side faces to the vertical in a rectangular box gauge, the value of the concavity (k) of the bottom of the upper stream is within 4÷7 mm, and the boring of the trapezoidal axial unilaterally closed gauge is carried out They are cast with a preliminary shift of the closed relative to the open stream by the amount of the gap along the support cones until the metal is captured by the rolls (a).
При такой подготовке ящичного калибра квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны повышается устойчивость от скручивания и сваливания, деформируемого в нем раската полученного и скантованного из предшествующего ящичного калибра прямоугольного типа.With such a preparation of a square-type box gauge with bottoms of streams of counter-directional curvature, the resistance against twisting and stalling, the roll deformed in it, obtained and scanned from the previous rectangular-type box gauge, increases.
Формирование будущей поверхности катания головки рельса в трапециевидном осевом односторонне закрытом калибре из выпуклой грани раската, сформированной в ящичном калибре квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны, позволяет полностью заполнить трапециевидный осевой односторонне закрытый калибр и получить на поверхности, из которой формируется головка рельса, более интенсивное растяжение металла, что приводит к повышенному раскрытию поверхностных дефектов (трещины, морщины, риски и т.д.) и их выкатываемости в процессе прокатки.The formation of the future rolling surface of the rail head in a trapezoidal axial one-sidedly closed groove from a convex edge of the roll formed in a square-type box groove with the bottoms of streams of opposite curvature makes it possible to completely fill the trapezoidal axial one-sidedly closed groove and get on the surface from which the rail head is formed, more intense stretching of the metal, which leads to increased disclosure of surface defects (cracks, wrinkles, scratches, etc.) and their rolling out during rolling.
С целью получения заданных параметров профиля в трапециевидном осевом односторонне закрытом калибре в процессе прокатки, расточку данного калибра в валках осуществляют с предварительным сдвигом закрытого относительно открытого ручья на величину зазора (а) по опорным конусам до захвата металла валками (где а определяется по патенту №2684126 РФ, МПК7 В21В 1/085 (2006.01). Способ калибровки косорасположенных калибров с чередующимся направлением наклонов в валках клети дуо для прокатки железнодорожных рельсов / Юрьев А.Б., Головатенко А.В., Дорофеев В.В. и др.; заявитель и патентообладатель АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат». - №2018107192; заявл. 26.02.2018; опубл. 04.04.2019, Бюл. №10).In order to obtain the specified profile parameters in a trapezoidal axial unilaterally closed caliber during rolling, the boring of this caliber in the rolls is carried out with a preliminary shift of the closed relative to the open stream by the gap (a) along the support cones until the metal is captured by the rolls (where a is determined according to patent No. 2684126 Russian Federation, MPK 7 V21V 1/085 (2006.01) A method for calibrating oblique calibers with alternating direction of slopes in the rolls of a duo stand for rolling railway rails / A. B. Yuryev, A. V. Golovatenko, V. V. Dorofeev, etc.; applicant and patent holder JSC EVRAZ United West Siberian Metallurgical Plant - No. 2018107192; filed 02.26.2018; published 04.04.2019, Bull. No. 10).
Ниже представлены недостатки выхода за пределы принятого диапазона величины вогнутости (k) дна верхнего ручья ящичного калибра квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны:Below are the disadvantages of going beyond the accepted range of the concavity (k) of the bottom of the square-type box-type upper strand with the bottoms of the strands of counter-directional curvature:
- при k<4,0 мм, прокатка раската из ящичного калибра квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны в трапециевидном осевом односторонне закрытом калибре приводит к значительной выработке закрытого ручья, по стороне формирующей поверхность основания подошвы рельса из-за отсутствия компенсации уширения при обжатии металла и получению поверхностных дефектов на готовом рельсе;- at k<4.0 mm, the rolling of rolled stock from a square-type box gauge with bottoms of streams of opposite curvature in a trapezoidal axial one-sidedly closed pass leads to a significant development of a closed stream along the side that forms the surface of the base of the rail sole due to the lack of compensation for broadening during metal compression and obtaining surface defects on the finished rail;
- при k>7,0 мм, прокатка раската из ящичного калибра квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны в трапециевидном осевом односторонне закрытом калибре приводит к получению складки при обжатии боковой грани, из которой формируется основание подошвы рельса, из-за недостаточного уширения, компенсирующего получаемую вогнутость на раскате от вогнутости дна верхнего ручья в ящичном калибре квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны.- at k>7.0 mm, the rolling of rolled stock from a square-type box gauge with the bottoms of streams of opposite curvature in a trapezoid axial one-sidedly closed caliber leads to a wrinkle when the side face is compressed, from which the base of the rail foot is formed, due to insufficient broadening, compensating the resulting concavity on the roll from the concavity of the bottom of the upper stream in a square-type box gauge with the bottoms of the streams of opposite curvature.
Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с прототипом показывает, что предлагаемая система черновых калибров для прокатки железнодорожных рельсов в валках клети дуо позволяет формировать поверхность катания головки рельса в трапециевидном осевом односторонне закрытом калибре из выпуклой грани раската, сформированной в ящичном калибре квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны имеющий по дну нижнего ручья симметричный относительно вертикальной оси прямолинейный участок и уклоны боковых граней к горизонтали равные соответственно, длине прямолинейного участка по заполнению и уклонам боковых граней к вертикали в ящичном калибре прямоугольного типа и величиной вогнутости (k) дна верхнего ручья в пределах 4÷7 мм, повышает устойчивость от скручивания и сваливания деформируемого в нем раската из предшествующего ящичного калибра прямоугольного типа, приводит к полному заполнению трапециевидного осевого односторонне закрытого калибра, улучшает проработку грани, из которой формируется головка рельса за счет ее интенсивного растяжения приводящего к раскрытию поверхностных дефектов, а расточка трапециевидного осевого односторонне закрытого калибра в валках с предварительным сдвигом закрытого относительно открытого ручья на величину зазора (а) по опорным конусам до захвата металла валками, позволяет осуществлять прокатку согласно рассчитанного калибровкой формоизменения металла в черновых калибрах, стабилизирует качественное оформление геометрических параметров профиля раската из этих калибров.A comparative analysis of the proposed technical solution with the prototype shows that the proposed system of rough gauges for rolling railway rails in the rolls of the duo stand allows you to form the rolling surface of the rail head in a trapezoid axial one-sidedly closed caliber from a convex edge of the roll formed in a square-type box caliber with the bottoms of streams of opposite curvature having a rectilinear section symmetrical about the vertical axis along the bottom of the lower stream and slopes of the side faces to the horizontal equal, respectively, to the length of the straight section in terms of filling and slopes of the side faces to the vertical in a rectangular box gauge and the value of concavity (k) of the bottom of the upper stream within 4÷7 mm, increases the resistance to twisting and stalling of the roll deformed in it from the previous box caliber of a rectangular type, leads to the complete filling of the trapezoidal axial unilaterally closed caliber, improves the development of the edge , from which the rail head is formed due to its intensive stretching leading to the disclosure of surface defects, and the boring of a trapezoidal axial one-sidedly closed caliber in rolls with a preliminary shift of the closed relative to the open stream by the amount of gap (a) along the support cones until the metal is captured by the rolls, allows rolling according to the metal deformation calculated by the calibration in draft passes, it stabilizes the qualitative design of the geometric parameters of the roll profile from these passes.
Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными всем существенным признакам заявленного изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к устанавливаемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе, изложенных в формуле изобретения, поэтому они обеспечивают техническому решению соответствие критерию «изобретательский уровень».The analysis of the state of the art carried out by the applicant, including searching through patent and scientific and technical sources of information and identifying sources containing information about analogues of the claimed invention, made it possible to establish that the applicant did not find a source characterized by features identical to all essential features of the claimed invention. The definition from the list of identified analogs of the prototype, as the analogue closest in terms of the set of features, made it possible to establish a set of distinctive features that are essential in relation to the technical result established by the applicant in the claimed method, set forth in the claims, therefore they provide the technical solution with the criterion "inventive step".
Суть изобретения поясняется схемами на фиг. 1-4.The essence of the invention is illustrated by the diagrams in Fig. 1-4.
На фиг. 1 изображен ящичный калибр прямоугольного типа предшествующий ящичному калибру квадратного типа с днищами ручьев выполненных по радиусам однонаправленной кривизны. Заштрихованный участок калибра соответствует форме и размерам раската выходящего из этого калибра.In FIG. 1 shows a box gauge of rectangular type preceding the box gauge of square type with the bottoms of the streams made along the radii of unidirectional curvature. The shaded section of the pass corresponds to the shape and dimensions of the roll coming out of this pass.
На фиг. 2 «a» показана схема захвата раската после кантовки из ящичного калибра прямоугольного типа в ящичном калибре квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны; на фиг. 2 «б» показан заштрихованный участок калибра соответствующий форме и размерам раската выходящего из этого калибра.In FIG. 2 "a" shows a scheme for capturing the roll after turning from a rectangular box gauge in a square type box gauge with bottoms of streams of opposite curvature; in fig. 2 "b" shows the shaded section of the caliber corresponding to the shape and size of the roll coming out of this caliber.
На фиг. 3 «а» показана схема захвата раската из ящичного калибра квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны, после кантовки, в трапециевидном осевом односторонне закрытом калибре; на фиг. 3 «б» показана величина деформации по элементам калибра (Δhг и Δhп - величины деформации головки и подошвы) и направление возникающих осевых сил (Р) от неравномерной деформации металла; на фиг. 3 «в» показан заштрихованный участок калибра соответствующий форме и размерам раската выходящего из этого калибра, а также схема смещения валков при деформации металла в трапециевидном осевом односторонне закрытом калибре на величину зазора по опорным конусам (а) из-за возникающих осевых усилий.In FIG. 3 "a" shows a scheme for capturing a roll from a square-type box caliber with bottoms of streams of opposite curvature, after tilting, in a trapezoidal axial unilaterally closed caliber; in fig. 3 "b" shows the amount of deformation along the elements of the caliber (Δh g and Δh p - the magnitude of the deformation of the head and sole) and the direction of the resulting axial forces (P) from uneven deformation of the metal; in fig. 3 "c" shows the shaded section of the pass corresponding to the shape and size of the roll coming out of this pass, as well as the scheme of roll displacement during metal deformation in a trapezoidal axial one-sidedly closed pass by the amount of clearance along the support cones (a) due to the resulting axial forces.
На фиг. 4 «а» показана схема захвата раската, после кантовки из трапециевидного осевого односторонне закрытого калибра, в трапециевидном ребровом полузакрытом калибре; на фиг. 4 «б» показан заштрихованный участок калибра соответствующий форме и размерам раската выходящего из этого калибра.In FIG. 4 "a" shows a scheme for capturing the roll, after tilting from a trapezoidal axial one-sidedly closed caliber, in a trapezoidal ribbed semi-closed caliber; in fig. 4 "b" shows the shaded section of the caliber corresponding to the shape and size of the roll coming out of this caliber.
Предлагаемая система черновых калибров для прокатки железнодорожных рельсов с формированием поверхности катания головки рельса в трапециевидном осевом односторонне закрытом калибре из выпуклой грани раската, сформированной в ящичном калибре квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны, имеющего по дну нижнего ручья симметричный относительно вертикальной оси прямолинейный участок и уклоны боковых граней к горизонтали равные соответственно, длине прямолинейного участка по заполнению и уклонам боковых граней к вертикали в ящичном калибре прямоугольного типа, и вогнутость (k) дна верхнего ручья в пределах 4÷7 мм, а расточку трапециевидного осевого односторонне закрытого калибра в этой системе осуществляют с предварительным сдвигом закрытого относительно открытого ручья на величину зазора по опорным конусам до захвата металла валками (а), что обеспечивает при формоизменении металла, в этих калибрах качественное оформление геометрических параметров раскатов в соответствии с калибровкой валков, уменьшает выработку калибров, стабилизирует процесс прокатки, увеличивает производительность стана за счет сокращения времени на настройку профиля, снижает получение поверхностных дефектов на рельсах.The proposed system of rough gauges for rolling railway rails with the formation of the rolling surface of the rail head in a trapezoidal axial unilaterally closed caliber from a convex edge of the roll formed in a square-type box caliber with bottoms of streams of counter-directed curvature, having along the bottom of the lower stream a straight section symmetrical with respect to the vertical axis and slopes side faces to the horizontal are equal, respectively, to the length of the straight section in terms of filling and slopes of the side faces to the vertical in a rectangular box gauge, and the concavity (k) of the bottom of the upper stream is within 4÷7 mm, and the boring of a trapezoidal axial one-sidedly closed gauge in this system is carried out with a preliminary shift of the closed relatively open stream by the amount of gap along the support cones until the metal is captured by the rolls (a), which ensures, when the metal is shaped, in these calibers, a high-quality design of the geometric parameters of the rolls in accordance with roll sizing, reduces the production of calibers, stabilizes the rolling process, increases the productivity of the mill by reducing the time for setting up the profile, and reduces the occurrence of surface defects on the rails.
Конкретный пример построения системы черновых калибров для прокатки железнодорожных рельсовA specific example of building a system of draft gauges for rolling railroad rails
В качестве примера рассмотрим систему черновых калибров для прокатки железнодорожных рельсов типа Р65 в клети BD1 АО «ЕВРАЗ ЗСМК». Расположение калибров в валках клети аналогично системе калибров по прототипу (Головатенко А.В., Дорофеев В.В., Добрянский А.В. и др. Разработка энергоэффективной технологии прокатки длинномерных железнодорожных рельсов на универсальном рельсобалочном стане АО «ЕВРАЗ ЗСМК» // Черные металла. 2019. №6. С. 31).As an example, let's consider a system of rough gauges for rolling railway rails of the P65 type in the stand BD1 of EVRAZ ZSMK JSC. The location of the passes in the rolls of the stand is similar to the system of passes according to the prototype (Golovatenko A.V., Dorofeev V.V., Dobryansky A.V. and others. Development of an energy-efficient technology for rolling long rails on a universal rail and beam mill of EVRAZ ZSMK JSC // Chernye Metall, 2019, No. 6, p. 31).
После предварительного формирования в предыдущем ящичном калибре заготовка передается в ящичный калибр прямоугольного типа с уклонами боковых граней к вертикали равными tgα=0,18, при этом длина прямолинейного участка боковой грани раската определяется, исходя из величины заполнения ящичного калибра прямоугольного типа, согласно расчета уширения в данном калибре по формулам А.П. Чекмарева (Чекмарев А.П., Нефедов А.А., Николаев В.А. Теория продольной прокатки. Изд-во «Металлургия». 1965 г.) или по формуле Б.П. Бахтинова (Бахтинов Б.П., Штернов М.М. Калибровка прокатных валков. Металлургиздат. 1953 г.). Длина прямолинейного участка боковой грани раската согласно расчета составляет h=65 мм (фиг. 1). После кантовки раската из ящичного калибра прямоугольного типа он задается в ящичный калибр квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны, в котором длина прямолинейного участка (b) и величина уклонов к горизонтали участков дна нижнего ручья (tgβ) (фиг. 2 «б»), формирующих выпуклую часть калибра выполняются равными соответственно длине прямолинейного участка боковой грани раската из ящичного калибра прямоугольного типа b=h=65 мм, и величине уклона к вертикали боковых граней в ящичном калибре прямоугольного типа tgβ=tgα=0,18. Данная конструкция нижнего ручья ящичного калибра квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны обеспечивает устойчивость прокатки раската из ящичного калибра прямоугольного типа за счет центрирования и улучшения процесса захвата раската из-за условий одновременного касания поступающим раскатом наклонных стенок и прямолинейного участка дна нижнего ручья калибра (фиг. 2 «а»).After preliminary formation in the previous box pass, the workpiece is transferred to a rectangular box pass with slopes of the side faces to the vertical equal to tgα = 0.18, while the length of the straight section of the side face of the roll is determined based on the filling value of the rectangular box pass, according to the calculation of the broadening in this caliber according to the formulas of A.P. Chekmarev (Chekmarev A.P., Nefedov A.A., Nikolaev V.A. Theory of longitudinal rolling. Metallurgy Publishing House, 1965) or according to the formula of B.P. Bakhtinova (Bakhtinov B.P., Shternov M.M. Calibration of rolling rolls. Metallurgizdat. 1953). The length of the straight section of the side face of the roll according to the calculation is h=65 mm (Fig. 1). After turning the roll from a box gauge of rectangular type, it is set into a box gauge of square type with bottoms of streams of opposite curvature, in which the length of the straight section (b) and the magnitude of the slopes to the horizontal of the sections of the bottom of the lower stream (tgβ) (Fig. 2 "b"), forming the convex part of the caliber are made equal, respectively, to the length of the straight section of the side face of the roll from the box caliber of the rectangular type b=h=65 mm, and the slope to the vertical of the side faces in the box caliber of the rectangular type tgβ=tgα=0.18. This design of the lower square-type box groove with the bottoms of the counter-curvature streams ensures the stability of rolling of the square-type box-gauge roll by centering and improving the process of capturing the roll due to the conditions of simultaneous contact of the incoming roll with the inclined walls and the straight section of the bottom of the lower groove of the gauge (Fig. 2 "a").
После прохода раската в ящичном калибре квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны, его кантуют с ориентировкой выпуклой грани на сторону формирования головки профиля в трапециевидном осевом односторонне закрытом калибре (фиг. 3 «а»). Коэффициент высотной деформации участка, из которого формируется будущая головка рельса в трапециевидном осевом односторонне закрытом калибре значительно превышает коэффициент высотной деформации участка со стороны будущей подошвы (фиг. 3 «б»). За счет разности высотных деформаций по ширине калибра возникает разность вытяжек обжимаемых частей раската, что приводит к «серпению» его на выходе из калибра и прижатию к боковой стенке верхнего ручья трапециевидного осевого односторонне закрытого калибра формирующей подошву рельса.After the roll passes in a square-type box gauge with the bottoms of streams of opposite curvature, it is turned over with the convex edge oriented to the side of the profile head formation in a trapezoidal axial one-sidedly closed gauge (Fig. 3 "a"). The coefficient of high-altitude deformation of the section from which the future rail head is formed in a trapezoidal axial one-sidedly closed caliber significantly exceeds the coefficient of high-altitude deformation of the section from the side of the future sole (Fig. 3 "b"). Due to the difference in high-altitude deformations across the width of the pass, a difference in the hoods of the pressed parts of the roll occurs, which leads to its "serpentine" at the exit from the pass and pressing against the side wall of the upper stream of the trapezoidal axial one-sidedly closed pass forming the rail sole.
Возникающие осевые усилия от неравномерного обжатия раската по ширине воспринимаются боковой стенкой верхнего ручья трапециевидного осевого односторонне закрытого калибра, сдвигают верхний вал до нулевого значения зазора по опорным конусам. «Серпение» раската на выходе из калибра и уширение металла приводят к интенсивной выработке боковой стенки верхнего ручья. С целью уменьшения выработки боковой стенки этого калибра в ящичном калибре квадратного типа с днищами ручьев противонаправленной кривизны, конструируют вогнутость дна верхнего ручья (k), от которой полученная на раскате выемка оказывается в зоне развития наибольшего уширения в трапециевидном осевом односторонне закрытом калибре (фиг. 2 «б»), уменьшая выработку боковой стенки верхнего ручья этого калибра.The arising axial forces from the uneven compression of the roll along the width are perceived by the side wall of the upper stream of the trapezoid axial one-sidedly closed caliber, the upper shaft is shifted to zero clearance along the support cones. "Serpenya" roll at the exit of the caliber and the broadening of the metal lead to intensive development of the side wall of the upper stream. In order to reduce the development of the side wall of this caliber in a box caliber of a square type with bottoms of streams of opposite curvature, the concavity of the bottom of the upper stream (k) is designed, from which the recess obtained on the roll is in the zone of development of the greatest broadening in a trapezoid axial unilaterally closed caliber (Fig. 2 "b"), reducing the development of the side wall of the upper stream of this caliber.
Величина вогнутости дна верхнего ручья принята равной k=4,5 мм.The value of the concavity of the bottom of the upper stream is taken equal to k=4.5 mm.
С целью обеспечения симметричного оформления профиля в трапециевидном осевом односторонне закрытом калибре в процессе прокатки в нем раската с разной величиной обжатия по ширине (рис. 3 «в»), расточка этого калибра осуществляется с предварительным сдвигом закрытого относительно открытого ручья на величину зазора по опорным конусам (а) до захвата металла валками:In order to ensure a symmetrical design of the profile in a trapezoidal axial unilaterally closed caliber in the process of rolling in it a roll with a different amount of reduction in width (Fig. 3 "c"), the boring of this caliber is carried out with a preliminary shift of the closed relative to the open stream by the amount of the gap along the support cones (a) until the metal is captured by the rolls:
где - ширина подошвы в открытом ручье с предварительным сдвигом закрытого относительного открытого ручья, мм;where - the width of the sole in the open stream with a preliminary shift of the closed relative open stream, mm;
- ширина подошвы в открытом ручье в процессе прокатки при а=0 мм, мм; - the width of the sole in the open stream during the rolling process at a=0 mm, mm;
- ширина подошвы в закрытом ручье, мм. Величина зазора по опорным конусам (а) до захвата металла валками определяется исходя из уклона опорного конуса (tgγ), который обычно составляет 10÷20% (Литовченко Н.В., Диомидов Б.Б., Курдюмова В.А. Калибровка валков сортовых станов. М., Металлургиздат, 1964). Величину уклона опорных конусов к вертикали выбираем равную 20%, т.е. tgγ=0,2 и с учетом рассчитанного зазора S=0,01363⋅1100=15 мм по буртам в процессе прокатки, принимаемом в диапазоне рекомендованных значений для черновых калибров крупносортных станов, рассчитывается величина а=15⋅0,2=3,0 мм (Патент 2684126 РФ, МПК7 В21В 1/085. Способ калибровки косорасположенных калибров с чередующимся направлением наклонов в валках клети дуо для прокатки железнодорожных рельсов / Юрьев А.Б., Головатенко А.В., Дорофеев В.В. и др.; заявитель и патентообладатель АО «ЕВРАЗ Объединенный Западно-Сибирский металлургический комбинат». - №2018107192; заявл. 26.02.2018; опубл. 04.04.2019, Бюл. №10) (фиг. 3 «в»). - width of the sole in a closed stream, mm. The size of the gap along the support cones (a) before the capture of the metal by the rolls is determined based on the slope of the support cone (tgγ), which is usually 10÷20% (Litovchenko N.V., Diomidov B.B., Kurdyumova V.A. Calibration of sectional rolls Stan. M., Metallurgizdat, 1964). The value of the slope of the support cones to the vertical is chosen equal to 20%, i.e. tgγ=0.2 and taking into account the calculated gap S=0.01363⋅1100=15 mm along the shoulders during rolling, taken in the range of recommended values for roughing passes of large-section mills, the value a=15⋅0.2=3.0 is calculated mm (Patent 2684126 of the Russian Federation, MPK 7 V21V 1/085. A method for calibrating oblique calibers with alternating direction of slopes in the rolls of a duo stand for rolling railway rails / Yuryev A.B., Golovatenko A.V., Dorofeev V.V. and others. ; applicant and patent holder JSC EVRAZ United West Siberian Iron and Steel Works. - No. 2018107192; application 26.02.2018; publ. 04.04.2019, Bull. No. 10) (Fig. 3 "c").
Использование предлагаемой системы черновых калибров для прокатки рельсов обеспечивает по сравнению с существующей системой следующие преимущества:The use of the proposed system of rough gauges for rolling rails provides the following advantages compared to the existing system:
1. Стабилизирует качественное оформление геометрических параметров профиля в трапециевидных калибрах.1. Stabilizes the quality design of the geometric parameters of the profile in trapezoidal calibers.
2. Повышает устойчивость прокатки, и производительность за счет снижения времени на настройку стана.2. Improve rolling stability and productivity by reducing mill setup time.
3. Уменьшает выработку калибров, снижает расходный коэффициент валков.3. Reduces the production of calibers, reduces the consumption coefficient of the rolls.
4. Увеличивает выработку дефектов поверхности заготовки, идущей на образование поверхности катания головки рельса.4. Increases the production of defects in the surface of the workpiece, going to form the rolling surface of the rail head.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2784961C1 true RU2784961C1 (en) | 2022-12-01 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2103077C1 (en) * | 1994-01-12 | 1998-01-27 | Кузнецкий металлургический комбинат им.В.И.Ленина | Roll grooved pass system for rough rolling of rails |
RU2254941C1 (en) * | 2003-12-15 | 2005-06-27 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Rail rolling method of continuously cast billet |
RU2284872C1 (en) * | 2005-04-25 | 2006-10-10 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Method for rolling of asymmetric sections |
WO2010105749A2 (en) * | 2009-03-16 | 2010-09-23 | Corus Uk Limited | A method of rolling rails, apparatus for rolling rails and rail produced according to said method |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2103077C1 (en) * | 1994-01-12 | 1998-01-27 | Кузнецкий металлургический комбинат им.В.И.Ленина | Roll grooved pass system for rough rolling of rails |
RU2254941C1 (en) * | 2003-12-15 | 2005-06-27 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Rail rolling method of continuously cast billet |
RU2284872C1 (en) * | 2005-04-25 | 2006-10-10 | Открытое акционерное общество "Новокузнецкий металлургический комбинат" | Method for rolling of asymmetric sections |
WO2010105749A2 (en) * | 2009-03-16 | 2010-09-23 | Corus Uk Limited | A method of rolling rails, apparatus for rolling rails and rail produced according to said method |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2784961C1 (en) | Roughing pass system for rolling railway rails | |
EP3272435A1 (en) | H-shaped steel production method and h-shaped steel product | |
RU2721265C1 (en) | Structural channel rolling method | |
RU2764911C1 (en) | Method for rolling railway rails with double slopes of the inner faces of the flanges of the base | |
RU2595082C1 (en) | Method of rolling rails | |
RU2627140C1 (en) | Method for rail rolling | |
RU2725547C1 (en) | Method for rolling of lining strip profiles | |
RU2465078C1 (en) | Method of reducing continuously cast slabs | |
RU2745920C1 (en) | Method for producing rolled rectangular section from substandard rolled round section | |
Dorofeev et al. | Improvement of the technology of rolling rails in universal stands on modern rail rolling mills | |
RU2170150C1 (en) | Method for rolling round cross section shapes | |
RU2758605C1 (en) | Method for manufacturing a hot-rolled i-beam from a shaped blank | |
RU2165807C1 (en) | Tension box grooved pass | |
RU2650464C1 (en) | Method of rolling the trapezoidal profiles | |
RU2329884C1 (en) | Method of wire drawing in rollers | |
JP2011230130A (en) | Method of rolling bar steel | |
RU2058839C1 (en) | Method of producing asymmetrical pentahedral precision strip shapes | |
Naizabekov et al. | Analysis of the effectiveness of new rolling technology with macroshift | |
RU2156666C1 (en) | Method for making high accuracy shapes of manifold pipelines | |
RU2708911C1 (en) | Method of multi-rack rolling of reinforcement steel of periodic profile | |
SU889161A1 (en) | Strip rolling method | |
RU2281819C2 (en) | Round rolled product making method | |
RU2224029C2 (en) | Method for manufacture of hot rolls for producing of cold rolled strips of anisotropic electric steel | |
RU2288045C1 (en) | Symmetrical complex-contour shapes rolling method | |
SU884749A1 (en) | Method of producing flanged beams |