莱钢大型轧机二合一货车中梁型钢轧制方法研究

论文摘要

货车中梁是铁路运输货车的主要关键构件,是车辆受力最大、最重要的部份,号称车辆的脊梁,其强度直接影响到车厢的结构性能。随着铁路提速减重的提出,对中梁的要求越来越高。但是由于轧机尺寸的限制,目前国内只能轧制中梁的一半,即乙字钢,用通长焊接的方法将两根乙字钢焊在一起生产中梁型钢。但是焊接增加了工序,焊缝易腐蚀,焊后需要矫直,为保证强度,需要增大厚度,导致成本相应增加。如果可以不用焊接,采用一种新的轧制工艺,直接轧制成中梁型钢,则可以避免焊接所产生的缺陷,降低成本,节约工时,并且可以满足现在铁路提速减重的需求。因此采用直接轧制中梁型钢即二合一的成形工艺,将带来巨大的经济效益和社会效益。二合一中梁型钢属于异形断面型钢中的薄壁大断面型钢,即高度大、厚度薄,由于其尺寸和性能要求比较特殊,目前国内没有一家钢铁企业的现有轧机和现行工艺可以直接生产这种中梁型钢。马鞍山钢铁股份有限公司(以下称马钢)曾与东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(以下简称东大实验室)合作,共同对“二合一320乙字钢工艺设计”进行研究,以便能将该品种尽早投入生产,创造最佳的经济效益。马钢虽然拥有大型万能轧机,由于轧件高度太大,孔型上下轧槽的辊径差太大,轧制两个侧边处的上下辊径比高达1.73,极易断辊,一旦断辊,经济损失巨大。而且在矫直工序上也存在问题。基于轧辊名义直径和矫直等问题,马钢的研究只能搁浅。2005年以后,莱芜钢铁股份有限公司(以下称莱钢)最新引进了大型万能轧机,其辊径比马钢的大,基于二合一货车中梁型钢巨大的经济效益和社会效益,莱钢与东大实验室合作,共同对“莱钢大型轧机二合一货车中梁型钢轧制方法”进行研究,希望可以在莱钢的大型轧机上轧出二合一中梁型钢。开发该品种轧辊费用较高,所以先在东大实验室进行模拟实验,以降低风险。本文的模拟实验是在东大实验室Φ300双辊不可逆实验轧机上进行的,实验孔型及坯料尺寸均为现场尺寸的1／5,利用实验轧机轧制铅试样的实验方法进行模拟实验。为确保断面各处机械性能均匀一致,采用了热轧—热弯工艺。本文采用了两种实验方案对莱钢大型轧机二合一货车中梁型钢轧制方法进行研究。根据莱钢的要求,首先对其提供的异形坯进行研究。经反复实验研究发现,轧制过程中的折叠问题难以消除。这是由于异形坯翼缘宽度比较大,对其进行压下,压下量大,要消除折叠,需减小道次压下量,进而需要增加孔型数,由于受到莱钢轧辊辊面宽度的限制,孔型数无法再增加,折叠问题也就无法解决。根据莱钢的辊面宽度,在异形坯孔型系统的基础上,本文采用板坯再次进行轧制实验研究。利用板坯及其孔型系统,可以轧制出二合一货车中梁型钢的外形和尺寸。本文以实验数据为基础,对莱钢现场轧机进行了校核,校核结果表明轧辊所受的轧制力偏大,有待进一步的核实。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 310乙字钢简介
• 1.1.2 铁路提速减重的发展趋势
• 1.2 前人的研究工作
• 1.2.1 马钢关于二合一货车中梁型钢轧制方法的研究
• 1.2.2 有限元分析在货车中梁型钢轧制中的应用
• 1.3 莱钢大型轧机二合一货车中梁型钢轧制方法的提出
• 1.4 轧制工艺的选择
• 1.5 研究目的和意义
• 1.6 主要研究内容
• 第2章 二合一货车中梁型钢的孔型设计
• 2.1 孔型设计方法概述
• 2.2 莱钢大型轧机二合一货车中梁型钢的孔型设计
• 2.2.1 二合一货车中梁型钢的技术条件
• 2.2.2 原料条件
• 2.2.3 莱钢大型轧机的性能及其设备条件
• 2.2.4 二合一货车中梁型钢孔型系统的设计与开发
• 2.3 本章小结
• 第3章 二合一货车中梁型钢轧制实验研究
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验条件
• 3.3 实验方案
• 3.3.1 异形坯轧制实验
• 3.3.2 板坯轧制实验
• 3.4 本章小结
• 第4章 轧机力能参数分析
• 4.1 轧制力的工程计算
• 4.1.1 接触面积的确定
• 4.1.2 平均单位压力的计算
• 4.2 实验所用轧辊的孔型
• 4.3 实验数据
• 4.3.1 实验材料
• 4.3.2 实验数据
• 4.3.3 实验温度
• 4.4 轧制力计算
• 4.4.1 K4孔型
• 4.4.2 K3孔型
• 4.5 力能参数的校核
• 4.6 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢