軋鋼備品對(duì)高速軌產(chǎn)品質(zhì)量的影響分析

陳立珂，劉宏基，朱華林，張志鵬

(1.河鋼集團(tuán)邯鋼公司，河北 邯鄲 056000；2.河北工程大學(xué)，河北 邯鄲 056000）

高速鐵路用軌是高速鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其質(zhì)量的好壞直接影響高速鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩?、平穩(wěn)與高效。在高速鐵路運(yùn)輸高速、重載的發(fā)展趨勢(shì)下，對(duì)高速鐵路用鋼軌各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)也提出了更高的要求。軋鋼備品是高速軌軋制開(kāi)始前進(jìn)行的軋輥、導(dǎo)衛(wèi)和其它工藝件等的準(zhǔn)備工作，主要包括軋輥的車(chē)削和刻字、導(dǎo)衛(wèi)的維護(hù)和預(yù)調(diào)整、輥系的裝配和落輥等工作。其準(zhǔn)備質(zhì)量的高低將直接影響高速軌生產(chǎn)過(guò)程中尺寸和表面的質(zhì)量控制，是高速軌生產(chǎn)過(guò)程中至關(guān)重要的環(huán)節(jié)。

1 軋輥準(zhǔn)備對(duì)高速軌質(zhì)量影響

重軌生產(chǎn)中的軋輥準(zhǔn)備主要包括BD軋輥、萬(wàn)能軋輥、軋邊輥、萬(wàn)能立輥和UF軋輥的車(chē)削，UF軋輥的刻字，軋輥表面處理，軋輥硬度和孔型檢驗(yàn)以及軋輥參數(shù)的測(cè)量和設(shè)定等工作，是直接影響鋼軌成品尺寸的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

1.1 軋輥車(chē)削對(duì)高速軌質(zhì)量影響

鋼軌生產(chǎn)過(guò)程中軋輥車(chē)削對(duì)鋼軌外形尺寸、表面質(zhì)量有著直接的影響，首先BD軋輥、萬(wàn)能軋輥、軋邊輥、萬(wàn)能立輥和UF軋輥的孔型的車(chē)削精度、孔型對(duì)稱性等直接影響著鋼軌外形尺寸和鋼軌的軋制狀態(tài)，特別是萬(wàn)能軋輥、軋邊輥、萬(wàn)能立輥和UF軋輥孔型的車(chē)削，由于以上幾架軋機(jī)的軋輥參于的是鋼軌軋制過(guò)程的最后幾道次軋制，如果以上幾架次軋輥孔型車(chē)削精度出現(xiàn)問(wèn)題，將直接導(dǎo)致鋼軌成品尺寸出現(xiàn)嚴(yán)重的尺寸缺陷，比較容易出現(xiàn)的缺陷有：軋輥軌冠飽滿度不合、腹腔不合、軌底寬度不合等。例如，萬(wàn)能頭部立輥孔型精度主要影響鋼軌軌冠飽滿度，該孔型如果車(chē)削精度出現(xiàn)問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致成品軌冠飽滿度不合，或者導(dǎo)致頭部立輥未軋制到量提前下線。Uf軋輥車(chē)削過(guò)程中，比較容易出現(xiàn)尺寸波動(dòng)的是軋輥軌腰寬度，由于涉及人工挑尖，因此操作偏差容易導(dǎo)致軌腰寬度不穩(wěn)定的現(xiàn)象，為了保證留有足夠的磨損量，軌腰寬度設(shè)計(jì)過(guò)程中通常會(huì)按照標(biāo)準(zhǔn)要求尺寸的上限設(shè)計(jì)，如果車(chē)削尺寸偏大容易導(dǎo)致鋼軌腹腔大超標(biāo)，而如果軋輥軌腰車(chē)削尺寸偏小則容易使Uf輥軋制量較少時(shí)就不得不提前下線。

軋輥孔型車(chē)削不合還會(huì)導(dǎo)致鋼軌嚴(yán)重的表面質(zhì)量問(wèn)題，通常由于孔型偏差會(huì)導(dǎo)致鋼軌在軋制過(guò)程中出現(xiàn)側(cè)彎或者上翹、下扣問(wèn)題，這就會(huì)導(dǎo)致軋制變形的鋼軌撞擊軋輥，造成軋輥磕傷或者軋輥切鋼，在鋼軌后續(xù)軋制過(guò)程中形成表面軋疤缺陷。

1.2 軋輥表面處理對(duì)高速軌質(zhì)量影響

目前BD軋輥，特別是BD1軋輥，由于軋制力和扭矩過(guò)大，大多采用鋼質(zhì)軋輥，同時(shí)，由于BD區(qū)鋼軌變形比較劇烈且不均勻，因此鋼質(zhì)軋輥在鋼軌軋制過(guò)程中，部分孔型會(huì)導(dǎo)致比較嚴(yán)重的粘鋼問(wèn)題。目前鋼廠采取的主要措施是對(duì)軋輥進(jìn)行表面處理或者采用在軋輥表面堆焊一種新材質(zhì)的方法進(jìn)行處理，以提高軋輥表面硬度，減少軋輥粘鋼問(wèn)題，這就對(duì)軋輥表面處理后的硬化質(zhì)量提出較高要求。軋輥硬化主要的質(zhì)量問(wèn)題是表面硬度不合、硬化后孔型精度差，硬化表面掉塊等，以上問(wèn)題在鋼軌軋制過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致表面軋疤，鋼軌尺寸不合等問(wèn)題，且由于后續(xù)經(jīng)過(guò)較多道次軋制，缺陷通常難于發(fā)現(xiàn)，容易造成較為嚴(yán)重的質(zhì)量問(wèn)題。例如，當(dāng)BD軋輥硬度不達(dá)標(biāo)時(shí)，鋼軌在軋制過(guò)程中對(duì)軋輥產(chǎn)生沖擊，在軋輥表面產(chǎn)生凹坑，影響鋼軌表面質(zhì)量。當(dāng)硬化質(zhì)量不穩(wěn)定而導(dǎo)致軋輥掉塊時(shí)，會(huì)在鋼軌表面形成軋疤，且經(jīng)過(guò)后續(xù)反復(fù)軋制后，形成較為隱蔽的表面軋制，更加難于及時(shí)發(fā)現(xiàn)，容易導(dǎo)致比較嚴(yán)重的質(zhì)量事故。部分軋輥經(jīng)過(guò)表面硬化后，由于硬化層厚度控制不佳，會(huì)導(dǎo)致BD軋輥孔型尺寸發(fā)生變化，嚴(yán)重影響鋼軌軋制過(guò)程的尺寸控制。

1.3 UF輥刻字對(duì)高速軌質(zhì)量影響

UF軋輥刻字是鋼軌生產(chǎn)過(guò)程中的重要工序，標(biāo)準(zhǔn)TB/T 3276-2011和TB/T2344-2012中都對(duì)軋輥刻字有著明確的要求，UF軋輥經(jīng)過(guò)一定的過(guò)鋼量后，會(huì)在軋輥刻字處出現(xiàn)輕微的裂紋，嚴(yán)重的可能會(huì)導(dǎo)致軋輥掉塊現(xiàn)象。解決以上問(wèn)題通常是要定期更換軋輥刻字刀，確?？套诌^(guò)程中不產(chǎn)生較大應(yīng)力。其次，軋輥刻完字后要對(duì)鋒利倒角進(jìn)行倒圓角處理，防止軋輥軋鋼過(guò)程中產(chǎn)生應(yīng)力集中。

2 導(dǎo)衛(wèi)準(zhǔn)備對(duì)高速軌質(zhì)量影響

導(dǎo)衛(wèi)是鋼軌生產(chǎn)過(guò)程中的重要工藝件，特別是高速軌生產(chǎn)對(duì)導(dǎo)衛(wèi)質(zhì)量和導(dǎo)衛(wèi)準(zhǔn)備工作提出了更高的要求。無(wú)論是BD輥系還是萬(wàn)能輥系的導(dǎo)衛(wèi)，其主要作用就是在鋼軌軋制過(guò)程中對(duì)鋼軌起到導(dǎo)向和扶持作用，減少鋼軌彎頭和翹扣頭，避免鋼軌直接撞擊軋輥、輥道或者其他設(shè)備，導(dǎo)衛(wèi)在鋼軌的軋制過(guò)程與鋼軌（特別是鋼軌頭尾兩端）保持接觸，因此其對(duì)鋼軌的表面質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生比較大的影響。

2.1 BD導(dǎo)衛(wèi)準(zhǔn)備對(duì)高速軌質(zhì)量影響

BD導(dǎo)衛(wèi)分為上衛(wèi)板和下整體導(dǎo)衛(wèi)，下整體導(dǎo)衛(wèi)上安裝有分體導(dǎo)衛(wèi)和側(cè)導(dǎo)板。上衛(wèi)板主要安裝在上輥的帽型孔和切分孔，主要起到將鋼坯脫離軋槽的作用。上衛(wèi)板安裝的高度要合適，基本位于輥面以內(nèi)5mm～10mm的位置，上線后根據(jù)具體使用情況進(jìn)行調(diào)整。上衛(wèi)板過(guò)高，容易導(dǎo)致壓不住鋼軌，鋼軌超出推床容易造成軌底和軌頭劃傷。上衛(wèi)板過(guò)低，容易造成鋼軌上下面劃傷，需要經(jīng)常對(duì)上衛(wèi)板表面進(jìn)行打磨，防止粘鋼，造成鋼軌外表面鐵皮壓入。

BD下整體導(dǎo)衛(wèi)上安裝有分體導(dǎo)衛(wèi)，BD下整體導(dǎo)衛(wèi)和分體導(dǎo)衛(wèi)高度需要調(diào)整到輥面以內(nèi)3mm～8mm以內(nèi)。當(dāng)BD出口下整體導(dǎo)衛(wèi)和分體導(dǎo)衛(wèi)高度過(guò)低，起不到對(duì)鋼軌的扶持作用，鋼軌容易產(chǎn)生扣頭現(xiàn)象，沖擊工作輥道，造成軌頭下側(cè)磕傷。當(dāng)BD入口下整體導(dǎo)衛(wèi)和分體導(dǎo)衛(wèi)高度過(guò)低，會(huì)導(dǎo)致鋼軌直接撞擊軋輥，造成軋輥磕傷。當(dāng)BD出口下整體導(dǎo)衛(wèi)和分體導(dǎo)衛(wèi)過(guò)高，鋼軌容易撞擊導(dǎo)衛(wèi)，在鋼軌下表面產(chǎn)生劃傷。當(dāng)BD入口下整體導(dǎo)衛(wèi)和分體導(dǎo)衛(wèi)過(guò)高，會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)衛(wèi)夾鋼，而是鋼軌無(wú)法正常咬入。

BD下整體導(dǎo)衛(wèi)上安裝的側(cè)導(dǎo)板主要安裝在個(gè)別道次入口側(cè)，安裝要求露出輥面0-5mm,在起到對(duì)鋼軌的扶持作用的同時(shí)，避免鋼軌直接撞擊軋輥側(cè)面。如果側(cè)擋板露出輥面，會(huì)導(dǎo)致鋼軌撞擊軋輥，導(dǎo)致軋輥產(chǎn)生凹坑或者粘鋼，后續(xù)軋制過(guò)程中在鋼軌軌頭側(cè)產(chǎn)生軋疤。

2.2 萬(wàn)能導(dǎo)衛(wèi)準(zhǔn)備對(duì)高速軌質(zhì)量影響

萬(wàn)能軋機(jī)導(dǎo)衛(wèi)涉及U1/E/U2三架軋機(jī)，共計(jì)20片導(dǎo)衛(wèi)。由于萬(wàn)能軋機(jī)存在連軋關(guān)系，萬(wàn)能導(dǎo)衛(wèi)的安裝調(diào)整要求較其它機(jī)架更高，是影響高速軌生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素之一。高速軌生產(chǎn)對(duì)萬(wàn)能導(dǎo)衛(wèi)的維護(hù)要求較高，為了保證萬(wàn)能導(dǎo)衛(wèi)調(diào)整的精確性，要求時(shí)刻保證萬(wàn)能導(dǎo)衛(wèi)偏心銷靈活可調(diào)，橫梁與導(dǎo)衛(wèi)盒子之間相對(duì)可調(diào)，且不能存在較大間隙，防止導(dǎo)衛(wèi)在鋼軌軋制過(guò)程中左右竄動(dòng)。同時(shí)，導(dǎo)衛(wèi)安裝到輥系上后要保證導(dǎo)衛(wèi)不存在前后左右的晃動(dòng)現(xiàn)象，避免在鋼軌軋制過(guò)程中，因?qū)l(wèi)前后左右晃動(dòng)而導(dǎo)致的鋼軌軋制狀態(tài)不穩(wěn)定，進(jìn)而導(dǎo)致鋼軌表面劃傷的產(chǎn)生。

萬(wàn)能導(dǎo)衛(wèi)在線下準(zhǔn)備過(guò)程中，要求連軋機(jī)組輥系上線后在鋼軌軋制過(guò)程中的每一道次都保證各機(jī)架導(dǎo)衛(wèi)左右、上下對(duì)正，高低保持一致，且單片導(dǎo)衛(wèi)不能存在明顯的不水平現(xiàn)象。以免鋼軌在軋制過(guò)程中出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)、彎頭和上下扣頭現(xiàn)象，造成鋼軌表面缺陷的產(chǎn)生和軋輥的撞傷。

萬(wàn)能導(dǎo)衛(wèi)橫梁襯板的維護(hù)如果不到位，會(huì)造成橫梁在輥箱內(nèi)前后晃動(dòng)，導(dǎo)致導(dǎo)衛(wèi)在鋼軌軋制過(guò)程中出現(xiàn)抖動(dòng)，在導(dǎo)衛(wèi)上產(chǎn)生粘鋼現(xiàn)象，粘鋼會(huì)掉落在鋼軌上，導(dǎo)致鋼軌產(chǎn)生表面缺陷。

2.3 UF導(dǎo)衛(wèi)準(zhǔn)備對(duì)高速軌質(zhì)量影響

UF導(dǎo)衛(wèi)準(zhǔn)備過(guò)程中，要注意UF入口導(dǎo)衛(wèi)的左右位置，根據(jù)鋼軌咬入端的彎曲情況，盡量保護(hù)UF軋輥的軌頭位置，防止鋼軌彎頭撞傷軋輥導(dǎo)致軌頭下顎軋疤的產(chǎn)生。UF出口導(dǎo)衛(wèi)相對(duì)于軋輥的水平高低位置是影響鋼軌表面質(zhì)量和端部平直度的重要因素，出口下導(dǎo)衛(wèi)過(guò)高或者出口上導(dǎo)衛(wèi)過(guò)低會(huì)對(duì)鋼軌造成劃傷，出口下導(dǎo)衛(wèi)過(guò)低或者上導(dǎo)衛(wèi)過(guò)高會(huì)出現(xiàn)鋼軌扣頭或者翹頭嚴(yán)重。因此，目前要求UF導(dǎo)衛(wèi)準(zhǔn)備過(guò)程中，出口導(dǎo)衛(wèi)盡量與軋輥水平面保持平齊，UF軋輥輥徑設(shè)計(jì)按照下壓下，盡量避免鋼軌下扣。經(jīng)驗(yàn)表明，上、下衛(wèi)板間距比腰厚大3～4mm，則能控制出鋼狀態(tài)，又能防止衛(wèi)板卡鋼或刮傷。如60kg/m重軌腰厚16.5mm，上下衛(wèi)板間距應(yīng)為20mm，則要求下衛(wèi)板與軌面間距要小于衛(wèi)板與上輥面間距。如下衛(wèi)板與下輥?zhàn)罡呙骈g距按3～5mm控制，則能充分保證出鋼上翹。

3 輥系裝配對(duì)高速軌質(zhì)量影響

輥系裝配影響高速軌生產(chǎn)質(zhì)量的主要因素有萬(wàn)能水平輥軸向竄動(dòng)量、BD輥系墊片以及輥箱各個(gè)襯板的尺寸精度。輥系裝配質(zhì)量對(duì)鋼軌的表面質(zhì)量、外形尺寸和軋制過(guò)程都會(huì)產(chǎn)生比較直接的影響，是提升高速軌產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的關(guān)鍵因素。

3.1 萬(wàn)能水平輥軸向竄動(dòng)對(duì)高速軌質(zhì)量影響

由于設(shè)備精度誤差和輥箱軸承配合間隙的存在，萬(wàn)能水平輥軸向竄動(dòng)量不可避免，但是必須控制在合理的范圍之內(nèi)，否則在鋼軌的軋制過(guò)程中就會(huì)導(dǎo)致鋼軌通長(zhǎng)尺寸波動(dòng)或者軋輥的磕傷。當(dāng)萬(wàn)能水平輥軸向竄動(dòng)量超出標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，萬(wàn)能水平輥會(huì)在鋼軌咬入的一瞬間向力小的方向竄動(dòng)，導(dǎo)致鋼軌在咬入的一瞬間打滑，造成軋輥磨損異?；蛘呖膫Ｃ看胃鼡Q完成萬(wàn)能軋機(jī)軋輥后，需要對(duì)萬(wàn)能軋輥進(jìn)行標(biāo)定，如果萬(wàn)能軋輥軸向竄動(dòng)量異常，標(biāo)定完成的孔型會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的錯(cuò)位，導(dǎo)致調(diào)整工調(diào)整尺寸的過(guò)程異常困難。

3.2 BD輥系裝配對(duì)高速軌質(zhì)量影響

BD輥系墊片通長(zhǎng)是根據(jù)輥徑的變化和孔型的配置來(lái)進(jìn)行調(diào)整，如果墊片過(guò)低會(huì)導(dǎo)致鋼軌軋件咬入孔型困難，軋件脫離孔型時(shí)上翹嚴(yán)重。如果墊片過(guò)高同樣會(huì)導(dǎo)致鋼軌軋件咬入孔型困難，軋件脫離孔型時(shí)下扣嚴(yán)重，軋件猛烈撞擊輥道和導(dǎo)衛(wèi)，對(duì)軋件表面和尺寸都會(huì)造成一定的影響。

BD輥系裝配過(guò)程中，主要是通過(guò)輥箱上的螺紋套和半環(huán)控制軋輥軸向位置，當(dāng)螺紋套旋出不到位或者半環(huán)脫落，會(huì)導(dǎo)致BD軋輥軸向不受控，影響鋼軌軋制過(guò)程的咬入和尺寸變化。

3.3 輥箱襯板尺寸精度對(duì)高速軌質(zhì)量影響

萬(wàn)能水平輥箱設(shè)計(jì)有保證輥箱軸向和徑向固定的襯板，如果襯板尺寸超出設(shè)計(jì)偏差，輥系就會(huì)在軋機(jī)內(nèi)晃動(dòng)，會(huì)造成萬(wàn)能軋機(jī)孔型在鋼軌軋制過(guò)程中的不穩(wěn)定，也會(huì)導(dǎo)致鋼軌在咬入時(shí)產(chǎn)生打滑，對(duì)鋼軌的表面質(zhì)量和產(chǎn)品尺寸都會(huì)產(chǎn)生不良影響，當(dāng)萬(wàn)能水平輥輥箱襯板磨損嚴(yán)重時(shí)，萬(wàn)能水平輥會(huì)在鋼軌咬入的一瞬間向力小的方向竄動(dòng)，導(dǎo)致鋼軌在咬入的一瞬間打滑，造成軋輥磨損異常或者磕傷。

萬(wàn)能立輥輥箱上的襯板主要起到對(duì)立輥輥箱垂直方向和水平方向的固定作用，立輥輥箱上的襯板磨損超出標(biāo)準(zhǔn)后，立輥就會(huì)在垂直和水平方向產(chǎn)生錯(cuò)位，導(dǎo)致萬(wàn)能孔型產(chǎn)生變化和立輥的橫向位移，同樣會(huì)造成鋼軌軋制過(guò)程中的不穩(wěn)定和鋼軌在咬入時(shí)產(chǎn)生打滑，對(duì)鋼軌的表面質(zhì)量和產(chǎn)品尺寸產(chǎn)生不良影響。

4 總結(jié)

軋鋼備品所涉及的工序復(fù)雜，對(duì)高速軌的質(zhì)量的影響也是多方面的，從軋輥車(chē)削、檢驗(yàn)到輥系的裝配，再到導(dǎo)衛(wèi)的安裝和調(diào)整，不但會(huì)對(duì)高速軌的產(chǎn)品表面質(zhì)量和外形尺寸造成影響，也會(huì)對(duì)鋼軌在軋機(jī)內(nèi)的軋制狀態(tài)造成影響，因此，如何保證軋鋼備品的質(zhì)量對(duì)高速軌的產(chǎn)品質(zhì)量提升至關(guān)重要。