整体长钢轨的制造系统技术方案

一种制造优质的长四分之一哩的整体钢轨的系统，包括连续铸造工段，连续轧制工段，控制冷却和最终冷却工段和转送台部分。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及整体长钢轨以及生产这种钢轨的系统及方法。连续轧制法与顺序的控制冷却法相配合可生产出具有优良特性的钢轨。本专利技术的钢轨具有整体的结构，并且其长度为标准的四分之一呎长。另外，本专利技术的方法可以低的成本生产优质钢轨。铁路在货运及容运方面起着重要的作用。现有铁路系统的维修和建造新的铁路线都需要有连续地提供新钢轨的货源。照传统习惯，钢轨制成约39呎长的轨段。采用这种长度只是因为把钢轨载运到安装钢轨的现场的火车车厢的长度限制。使用这些短的钢轨段和用螺栓连结形成的不平度造成了一些问题。首先，不连续的钢轨造成车辆颠得厉害，而更重要的是，车辆颠得厉害，又使得钢轨磨损增加，并限制了火车在钢轨上运行的最高速度。另外，在现场用螺栓把钢轨段连接起来也是一种很费时又费钱的方法。近来，把若干轨段焊接在一起来代替螺栓连接已成了标准的方法。连续焊接的路轨使车辆行驶得较平稳，因而使钢轨的寿命也延长。随着焊接钢轨的出现，钢轨制造厂、铁路系统或分包工厂，一般都在制造现场把轨段焊接成比较长的轨带。现时的典型生产中，把从39呎到100呎或更长的轨段焊成四分之一哩长的轨带。用专门的货车把焊好的轨带运到修筑铁路的现场。然后在修筑铁路的现场再把焊接的轨带用螺栓连接或焊接起来。与传统的螺栓连接方法相比，上述的方法在生产效率及钢轨质量方面都更有利。但是，该方法仍然有一些缺点。虽然用来把短轨段焊成四分之一哩长的轨带的焊接接合提供了较光滑的表面并且比螺栓连接寿命长些，但是钢轨上焊接部位仍是薄弱点，因为它们存在焊接造成的缺陷，并且在焊缝两侧都有冶金性能不准的软化部位，另外，焊接方法还要求有专用的设备，在焊接前准备出短轨段、并在焊接后磨光、矫直、和检查钢轨的内部质量。在现有技术和非焊接的整体轨带实例中还没有达到过现时用的焊接轨带的长度。如上所述，轨段一般制成39呎到100呎或更长一些，然后焊成长的轨带。现在的生产中，钢轨生产包括下面步骤1〕、制出钢坯，2〕加热钢坯，3〕可逆式轧制钢坯成轨坯，4〕可逆式轧制轨坯制成钢轨，5〕冷却和矫直成形的钢轨，6〕检验钢轨，7〕对钢轨进行热处理以得到好的耐磨性。可用连续铸造或铸锭后粗轧来加工出钢坯。在典型的方案中，离开钢轨轧制设备一段距离的地方加工出钢坯，在轧制前钢坯冷却，因此轧制前需要重新加热。也有一些方法是包括把钢坯快速运送到最终轧制处，这样钢坯没有冷却下来也不需要重新加热。钢坯加热到约2250°F，进行一系列“轧制”处理。在轧制中可延展钢坯通过大轧辊之间，轧辊对钢坯施加了很大的压力使钢坯延伸成形为粗型钢轨。钢轨成形的关键因素是成品相对于水平轴是不对称的。为了得到不对称的钢轨，不仅要把钢坯轧成合适的形状，而且要注意由于不对称轧制方法在金属中产生的内应力。钢坯在通过一轧制点的一道次中轧制，一直到全部轨段都通过两轧辊间为止。然后，钢坯的运动方向颠倒过来，钢坯往回再通过同一轧制点。按照所用的轧制点的类型，钢坯可穿过同一种轧槽，或者穿过对钢坯不同部位施加压力的不同的轧槽，钢坯进入到下一个轧制点以前，可在单一的轧制点经过10到12道次。这种来回穿过一个轧制点的方法通常称为“可逆式轧制”。在通过第一个轧制点后，初轧出的钢轨常称为轨坯。然后，轨坯继续以来回轧制的方式通过一个个轧制点直到加工出最终钢轨。除了轧制点以外，典型的钢轨制造方法中还包括切边机和切头机以提供可用的钢轨外形。在通过终轧站后，钢轨将进行控制冷却。控制冷却常常包括对钢轨不对称地喷入冷却空气、水或者同时喷以空气和水以防止钢轨冷却时钢轨的严重变形。不对称的钢轨具有上部、腹部和底部，这些不同的部位将自然地以不同的冷却速率进行冷却。如果钢轨不在一个可控制的环境中冷却，所述的钢轨不同部位的不同的冷却速率将导致钢轨产生明显的弯曲或变成弧形。在现时用来生产钢轨的可逆或轧制法中，对初轧出钢轨的端头给以注意。当初轧出的钢轨的端头从预定的轧制点穿出来时，相当大的能量通过轧辊施加到金属上，通常将导致产生一些端头扭曲。由于轨坯在通过轧制点的每一道次时必须进行迅速转动的轧辊之间，如果端头扭曲很大，使轨坯不能恰当进入轧辊中，而使整个加工过程都停下来。在加工过程中，要在多到三处地方切去钢坯或轧坯的端头以得到具有合适形状的端头。由于可逆式轧制方法的本身的特点，它不可能生产出很长的钢轨。在通过轧制点的每一道次时，必须调整轧辊以使轨坯的整个长度上能产生均匀的横截面变形。如果钢轨的这端到另一端有温度梯度，那么延展性也有变化，这样就不可能达到均匀变形。而在可逆式轧制法轧制长的产品时这种温度梯度是固有的。可逆式轧制法的优点是可只使用几个轧制点，在一个比较小的区域中制造钢轨。但是，这种方法中多次可逆的轧制道次使生产周期明显地拉长，因为在一段时间内一个轧制点只轨制一条轨坯。Engel的美国专利US4301670和Kozono的美国专利US4344310公开了讨论使用可逆式轧制法成型钢轧的实例。Stammbach的美国专利US3342053和Kishikawa的美国专利US4503700涉及到一种“连续”制造钢轨的方法。但是，在这些专利中没有一个是说明真正的连续制造钢轨的方法。Slammbach和Kishikawa的专利至少都在轨坯成形阶段采用可逆式轧制法。Motomatsu的美国专利US3310971和Yoshimo的美国专利US3555862公开了大截面钢产品的连续轧制的方法。但该两篇专利都没有提出用他们的方法来制造非对称的钢轨。Takeuchi的美国专利US4820015公开了一种复合金属材料成形的连续铸造方法。在一个实施例中用该连续铸造方法来成型要用来制造钢轨的钢坯。Takeuchi并没提出用连续轧制法来配上连续铸造方法加工钢轨。在上述的对比文件中都没有提出制造不焊接的整体的长约四分之一英里的钢轨。另外，它们也都没提出用真正的连续轧制法制造钢轨。这里所提到的“连续轧制”意思是要轧制的钢材不逆转地通过一个接一个轨制点，并在同一初轧出的轨坯的不同部位同时在几个轧制点进行轧制的方法。最后，上述对比文件都没有提出一根轨坯的不同部位同时进行轧制及冷却的制造钢轨的方法。本专利技术涉及一种整体长钢轨，以及制造这种钢轨的系统和方法。本专利技术的钢轨具有现时使用的焊接轨带同样的长度，但是由于它用连续法制造，因此它没有在可逆式轧制后再焊接的制造钢轨方法所产生的焊缝和其它缺点。本专利技术钢轨长度大于200呎，最好为约四分之一里或1440呎。钢轨用连续轧制法制造，并且没有端头偏差和焊缝。本专利技术的连续轧制方法可制造四分之一哩长的整体钢轨。该方法的特征在于它有多个轧制点，因而，要加工的钢轨的不同部位同时在多个轧制点进行轧制。连续轧制方法还与紧接着的控制冷却法相配合。按照本专利技术的一个最佳实施例，使用于连续铸造法制造钢坯，该钢坯送入连续轧制加工。在最佳实施例中，使用两个或更多的连续铸造装置以便能最大限度地有效利用连续轧制系统，因为在连续轧制系统进口轧制的钢材的最佳速度要比通过连续铸造方法制造钢坯的速度快得多。本专利技术的连续轧制工段包括多个轧制点。轧制的钢材的头部穿过一个个轧制点，该钢坯的长度使得一根单一成形的钢轨能同时在多个轧制点进行加工。在各个轧制点，钢轨的横截面逐渐减小并成型。从连续轧制系统轧出的钢轨具有要求的横截面。紧接着本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造钢轨的系统，包括一个连续铸造工段，一个连续轧制工段，一个控制冷却和最终冷却工段，和一个转送台部分。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：克里德曼罗伯特L，文克利约翰C，
申请(专利权)人：CF与I钢公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]