軋鋼備品對高速軌產品質量的影響分析

陳立珂，劉宏基，朱華林，張志鵬

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

高速鐵路用軌是高速鐵路運輸系統的基礎，其質量的好壞直接影響高速鐵路運輸的安全、平穩與高效。在高速鐵路運輸高速、重載的發展趨勢下，對高速鐵路用鋼軌各項質量指標也提出了更高的要求。軋鋼備品是高速軌軋制開始前進行的軋輥、導衛和其它工藝件等的準備工作，主要包括軋輥的車削和刻字、導衛的維護和預調整、輥系的裝配和落輥等工作。其準備質量的高低將直接影響高速軌生產過程中尺寸和表面的質量控制，是高速軌生產過程中至關重要的環節。

1 軋輥準備對高速軌質量影響

重軌生產中的軋輥準備主要包括BD軋輥、萬能軋輥、軋邊輥、萬能立輥和UF軋輥的車削，UF軋輥的刻字，軋輥表面處理，軋輥硬度和孔型檢驗以及軋輥參數的測量和設定等工作，是直接影響鋼軌成品尺寸的關鍵環節。

1.1 軋輥車削對高速軌質量影響

鋼軌生產過程中軋輥車削對鋼軌外形尺寸、表面質量有著直接的影響，首先BD軋輥、萬能軋輥、軋邊輥、萬能立輥和UF軋輥的孔型的車削精度、孔型對稱性等直接影響著鋼軌外形尺寸和鋼軌的軋制狀態，特別是萬能軋輥、軋邊輥、萬能立輥和UF軋輥孔型的車削，由于以上幾架軋機的軋輥參于的是鋼軌軋制過程的最后幾道次軋制，如果以上幾架次軋輥孔型車削精度出現問題，將直接導致鋼軌成品尺寸出現嚴重的尺寸缺陷，比較容易出現的缺陷有：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，該孔型如果車削精度出現問題會導致成品軌冠飽滿度不合，或者導致頭部立輥未軋制到量提前下線。Uf軋輥車削過程中，比較容易出現尺寸波動的是軋輥軌腰寬度，由于涉及人工挑尖，因此操作偏差容易導致軌腰寬度不穩定的現象，為了保證留有足夠的磨損量，軌腰寬度設計過程中通常會按照標準要求尺寸的上限設計，如果車削尺寸偏大容易導致鋼軌腹腔大超標，而如果軋輥軌腰車削尺寸偏小則容易使Uf輥軋制量較少時就不得不提前下線。

軋輥孔型車削不合還會導致鋼軌嚴重的表面質量問題，通常由于孔型偏差會導致鋼軌在軋制過程中出現側彎或者上翹、下扣問題，這就會導致軋制變形的鋼軌撞擊軋輥，造成軋輥磕傷或者軋輥切鋼，在鋼軌后續軋制過程中形成表面軋疤缺陷。

1.2 軋輥表面處理對高速軌質量影響

目前BD軋輥，特別是BD1軋輥，由于軋制力和扭矩過大，大多采用鋼質軋輥，同時，由于BD區鋼軌變形比較劇烈且不均勻，因此鋼質軋輥在鋼軌軋制過程中，部分孔型會導致比較嚴重的粘鋼問題。目前鋼廠采取的主要措施是對軋輥進行表面處理或者采用在軋輥表面堆焊一種新材質的方法進行處理，以提高軋輥表面硬度，減少軋輥粘鋼問題，這就對軋輥表面處理后的硬化質量提出較高要求。軋輥硬化主要的質量問題是表面硬度不合、硬化后孔型精度差，硬化表面掉塊等，以上問題在鋼軌軋制過程中會導致表面軋疤，鋼軌尺寸不合等問題，且由于后續經過較多道次軋制，缺陷通常難于發現，容易造成較為嚴重的質量問題。例如，當BD軋輥硬度不達標時，鋼軌在軋制過程中對軋輥產生沖擊，在軋輥表面產生凹坑，影響鋼軌表面質量。當硬化質量不穩定而導致軋輥掉塊時，會在鋼軌表面形成軋疤，且經過后續反復軋制后，形成較為隱蔽的表面軋制，更加難于及時發現，容易導致比較嚴重的質量事故。部分軋輥經過表面硬化后，由于硬化層厚度控制不佳，會導致BD軋輥孔型尺寸發生變化，嚴重影響鋼軌軋制過程的尺寸控制。

1.3 UF輥刻字對高速軌質量影響

UF軋輥刻字是鋼軌生產過程中的重要工序，標準TB/T 3276-2011和TB/T2344-2012中都對軋輥刻字有著明確的要求，UF軋輥經過一定的過鋼量后，會在軋輥刻字處出現輕微的裂紋，嚴重的可能會導致軋輥掉塊現象。解決以上問題通常是要定期更換軋輥刻字刀，確?？套诌^程中不產生較大應力。其次，軋輥刻完字后要對鋒利倒角進行倒圓角處理，防止軋輥軋鋼過程中產生應力集中。

2 導衛準備對高速軌質量影響

導衛是鋼軌生產過程中的重要工藝件，特別是高速軌生產對導衛質量和導衛準備工作提出了更高的要求。無論是BD輥系還是萬能輥系的導衛，其主要作用就是在鋼軌軋制過程中對鋼軌起到導向和扶持作用，減少鋼軌彎頭和翹扣頭，避免鋼軌直接撞擊軋輥、輥道或者其他設備，導衛在鋼軌的軋制過程與鋼軌（特別是鋼軌頭尾兩端）保持接觸，因此其對鋼軌的表面質量會產生比較大的影響。

2.1 BD導衛準備對高速軌質量影響

BD導衛分為上衛板和下整體導衛，下整體導衛上安裝有分體導衛和側導板。上衛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。上衛板安裝的高度要合適，基本位于輥面以內5mm～10mm的位置，上線后根據具體使用情況進行調整。上衛板過高，容易導致壓不住鋼軌，鋼軌超出推床容易造成軌底和軌頭劃傷。上衛板過低，容易造成鋼軌上下面劃傷，需要經常對上衛板表面進行打磨，防止粘鋼，造成鋼軌外表面鐵皮壓入。

BD下整體導衛上安裝有分體導衛，BD下整體導衛和分體導衛高度需要調整到輥面以內3mm～8mm以內。當BD出口下整體導衛和分體導衛高度過低，起不到對鋼軌的扶持作用，鋼軌容易產生扣頭現象，沖擊工作輥道，造成軌頭下側磕傷。當BD入口下整體導衛和分體導衛高度過低，會導致鋼軌直接撞擊軋輥，造成軋輥磕傷。當BD出口下整體導衛和分體導衛過高，鋼軌容易撞擊導衛，在鋼軌下表面產生劃傷。當BD入口下整體導衛和分體導衛過高，會導致導衛夾鋼，而是鋼軌無法正常咬入。

BD下整體導衛上安裝的側導板主要安裝在個別道次入口側，安裝要求露出輥面0-5mm,在起到對鋼軌的扶持作用的同時，避免鋼軌直接撞擊軋輥側面。如果側擋板露出輥面，會導致鋼軌撞擊軋輥，導致軋輥產生凹坑或者粘鋼，后續軋制過程中在鋼軌軌頭側產生軋疤。

2.2 萬能導衛準備對高速軌質量影響

萬能軋機導衛涉及U1/E/U2三架軋機，共計20片導衛。由于萬能軋機存在連軋關系，萬能導衛的安裝調整要求較其它機架更高，是影響高速軌生產和產品質量的關鍵因素之一。高速軌生產對萬能導衛的維護要求較高，為了保證萬能導衛調整的精確性，要求時刻保證萬能導衛偏心銷靈活可調，橫梁與導衛盒子之間相對可調，且不能存在較大間隙，防止導衛在鋼軌軋制過程中左右竄動。同時，導衛安裝到輥系上后要保證導衛不存在前后左右的晃動現象，避免在鋼軌軋制過程中，因導衛前后左右晃動而導致的鋼軌軋制狀態不穩定，進而導致鋼軌表面劃傷的產生。

萬能導衛在線下準備過程中，要求連軋機組輥系上線后在鋼軌軋制過程中的每一道次都保證各機架導衛左右、上下對正，高低保持一致，且單片導衛不能存在明顯的不水平現象。以免鋼軌在軋制過程中出現扭轉、彎頭和上下扣頭現象，造成鋼軌表面缺陷的產生和軋輥的撞傷。

萬能導衛橫梁襯板的維護如果不到位，會造成橫梁在輥箱內前后晃動，導致導衛在鋼軌軋制過程中出現抖動，在導衛上產生粘鋼現象，粘鋼會掉落在鋼軌上，導致鋼軌產生表面缺陷。

2.3 UF導衛準備對高速軌質量影響

UF導衛準備過程中，要注意UF入口導衛的左右位置，根據鋼軌咬入端的彎曲情況，盡量保護UF軋輥的軌頭位置，防止鋼軌彎頭撞傷軋輥導致軌頭下顎軋疤的產生。UF出口導衛相對于軋輥的水平高低位置是影響鋼軌表面質量和端部平直度的重要因素，出口下導衛過高或者出口上導衛過低會對鋼軌造成劃傷，出口下導衛過低或者上導衛過高會出現鋼軌扣頭或者翹頭嚴重。因此，目前要求UF導衛準備過程中，出口導衛盡量與軋輥水平面保持平齊，UF軋輥輥徑設計按照下壓下，盡量避免鋼軌下扣。經驗表明，上、下衛板間距比腰厚大3～4mm，則能控制出鋼狀態，又能防止衛板卡鋼或刮傷。如60kg/m重軌腰厚16.5mm，上下衛板間距應為20mm，則要求下衛板與軌面間距要小于衛板與上輥面間距。如下衛板與下輥最高面間距按3～5mm控制，則能充分保證出鋼上翹。

3 輥系裝配對高速軌質量影響

輥系裝配影響高速軌生產質量的主要因素有萬能水平輥軸向竄動量、BD輥系墊片以及輥箱各個襯板的尺寸精度。輥系裝配質量對鋼軌的表面質量、外形尺寸和軋制過程都會產生比較直接的影響，是提升高速軌產品質量和產量的關鍵因素。

3.1 萬能水平輥軸向竄動對高速軌質量影響

由于設備精度誤差和輥箱軸承配合間隙的存在，萬能水平輥軸向竄動量不可避免，但是必須控制在合理的范圍之內，否則在鋼軌的軋制過程中就會導致鋼軌通長尺寸波動或者軋輥的磕傷。當萬能水平輥軸向竄動量超出標準時，萬能水平輥會在鋼軌咬入的一瞬間向力小的方向竄動，導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完成萬能軋機軋輥后，需要對萬能軋輥進行標定，如果萬能軋輥軸向竄動量異常，標定完成的孔型會產生嚴重的錯位，導致調整工調整尺寸的過程異常困難。

3.2 BD輥系裝配對高速軌質量影響

BD輥系墊片通長是根據輥徑的變化和孔型的配置來進行調整，如果墊片過低會導致鋼軌軋件咬入孔型困難，軋件脫離孔型時上翹嚴重。如果墊片過高同樣會導致鋼軌軋件咬入孔型困難，軋件脫離孔型時下扣嚴重，軋件猛烈撞擊輥道和導衛，對軋件表面和尺寸都會造成一定的影響。

BD輥系裝配過程中，主要是通過輥箱上的螺紋套和半環控制軋輥軸向位置，當螺紋套旋出不到位或者半環脫落，會導致BD軋輥軸向不受控，影響鋼軌軋制過程的咬入和尺寸變化。

3.3 輥箱襯板尺寸精度對高速軌質量影響

萬能水平輥箱設計有保證輥箱軸向和徑向固定的襯板，如果襯板尺寸超出設計偏差，輥系就會在軋機內晃動，會造成萬能軋機孔型在鋼軌軋制過程中的不穩定，也會導致鋼軌在咬入時產生打滑，對鋼軌的表面質量和產品尺寸都會產生不良影響，當萬能水平輥輥箱襯板磨損嚴重時，萬能水平輥會在鋼軌咬入的一瞬間向力小的方向竄動，導致鋼軌在咬入的一瞬間打滑，造成軋輥磨損異常或者磕傷。

萬能立輥輥箱上的襯板主要起到對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準后，立輥就會在垂直和水平方向產生錯位，導致萬能孔型產生變化和立輥的橫向位移，同樣會造成鋼軌軋制過程中的不穩定和鋼軌在咬入時產生打滑，對鋼軌的表面質量和產品尺寸產生不良影響。

4 總結

軋鋼備品所涉及的工序復雜，對高速軌的質量的影響也是多方面的，從軋輥車削、檢驗到輥系的裝配，再到導衛的安裝和調整，不但會對高速軌的產品表面質量和外形尺寸造成影響，也會對鋼軌在軋機內的軋制狀態造成影響，因此，如何保證軋鋼備品的質量對高速軌的產品質量提升至關重要。