60N规格U75V钢轨矫直工艺数值仿真分析及工艺实践

结合钢轨生产线平立复合矫直机的实际工艺情况,以60N规格U75V钢轨为研究对象,运用ABAQUS软件建立了钢轨矫直过程有限元分析模型,利用正交实验方法进行了钢轨矫直工艺仿真计算,研究了矫直辊压下量与钢轨轨底残余应力之间的关系,并进行了工业验证试验.结果表明:矫直过程中对轨底残余应力影响显著的是水平矫直辊,其中H4、H6...     

钢轨残余应力研究

采用切割法,用应变片测定了钢轨纵向残余应力.并研究了主要工艺因素如冷却,矫直方式(立矫、卧矫),矫直次数,矫直变形量以及淬火等对钢轨残余应力的影响.试验结果表明,钢轨轧后冷却过程中产生的残余应力主要由热应力造成,其值不大.普通轨中的残余应力取决于矫直过程.增加矫直次数不会增加钢轨中的残余应力.矫直过程产生残余应力的机理是复杂的,除弯曲变形外,还必须考虑沿钢轨轴向产生的缩短变形.全长淬火轨经卧矫后,在轨头踏面仍保持了较大的压缩残余应力,这对于提高钢轨的疲劳强度是有利的.     

矫直工艺对热处理钢轨残余应力的影响

为了研究钢轨矫直工艺与残余应力的关系,结合ABAQUS有限元分析软件,模拟钢轨矫直过程中钢轨应力应变情况。对多种钢轨矫直工艺方案进行模拟分析,确定最优矫直工艺方案,并结合现场工艺调试的结果进行研究。结果表明：各矫直方案的最小弹性芯均处于第Ⅱ变形区内,所以降低2^#、4^#矫直辊压下量能有效降低钢轨残余应力,并且降低钢轨矫直速度也能有效降低钢轨残余应力。     

钢轨的矫直及其对性能的影响

通过钢轨静态棍矫模拟试验及一, 二次矫直钢轨的性能对比试验、残余应力等研究、探讨矫直对钢轨性能的影响。结果表明,钢轨在矫直过程中发生大面积屈服、立矫与卧矫有不同的应力状态:二次矫直降低了钢轨的抗疲劳能力,从微观机制上探讨了二次矫直对钢轨性能的影响。     

在线热处理钢轨残余应力的测试与分析

文章介绍了包钢热处理钢轨标准残余应力的研究情况,通过贴片法、切口法、X衍射等方法对包钢热处理钢轨进行实验分析,与热轧钢轨进行对比分析了包钢在线热处理钢轨的残余应力状态。贴片法检验结果表明包钢生产的热处理钢轨轨头残余应力大于热轧钢轨,切口法检验表明钢轨整体残余拉应力大于热轧钢轨,X衍射法表明钢轨表面残余应力分布不平均。     

钢轨热处理制度的改进

苏联下塔吉尔钢铁公司从1982年起,采用水—空气混合剂轨底冷却工艺,可使钢轨在淬火过程中减小弯曲。但是钢轨的弯曲波动范围较宽,这为钢轨随后进行的机械矫直及减少影响其使用寿命的拉应力作出最佳制度的选择,将会造成一定困难。     

调整SMS矫直机矫直工艺降低钢轨残余应力

文章论述了新进德国SMS矫直机矫直工艺的试验过程,从而找出了一组最佳的方案,其目的是在保证钢轨平直度的前提下,调整矫直机的压下量,优化矫直工艺,最终使钢轨内部的残余应力值低标准水平。     

热轧钢板矫直工艺的有限元分析

采用有限元软件ANSYS对热轧钢板矫直工艺进行模拟,研究了钢板同一初始状态下采用两种不同矫直工艺参数模拟后的结果,以及在同一矫直工艺参数下对钢板施加不同初应力载荷的模拟结果.探讨了钢板矫直过程中残余应力的变化情况以及矫直工艺参数与钢板残余应力的关系.模拟结果表明:在矫直过程中钢板表面都要经过拉一压-啦一压-拉的反复弯曲过程;对于纵向残余应力分布不均的通过模拟矫直能够达到明显的改善,并且在上矫直辊增加凸度值对消除横断面上的内应力分布不均是非常有效的.     

重轨矫直缺陷产生原因分析及解决方法

包钢钢联轨梁轧钢厂引进的德国SMS平-立复合矫直机在矫直钢轨过程中,产生钢轨矫痕、扭转、矫直不对称等缺陷。文章分析了缺陷形成的原因,即水平矫直辊孔型和垂直矫直辊的孔型及矫直工艺对钢轨矫痕、扭转、不对称有影响,通过设计合理的矫直孔型优化方案、调整方法,解决了钢轨矫直缺陷的问题。     

热处理钢轨残余应力对疲劳裂纹扩展速率的影响

钢轨残余应力对其疲劳性能影响较大,文章采用回火试验和金相分析方法,研究了不同残余应力值对U75V热处理钢轨疲劳裂纹扩展速率的影响。通过回火试验,分析不同回火时长对钢轨残余应力的影响,得出随着回火时间的增加残余应力逐渐减小;通过对回火工艺处理后的钢轨进行金相组织检测,观察不同回火时长的钢轨金相组织,分析疲劳裂纹尖端处裂纹扩展路径,根据裂纹扩展的方式与长度来分析不同回火时长对疲劳裂纹扩展速率的影响;通过回火工艺控制,可有效降低钢轨残余应力,进而有效地降低钢轨裂纹扩展速率,提高钢轨抗疲劳性能。     

抗拉强度1200 MPa贝氏体钢轨的开发及其在铁路上的应用

 对鞍钢生产的贝氏体钢轨组织及性能的稳定性进行了全面的分析研究,针对钢轨矫直残余应力比较高的特点,重点进行了断裂韧性、疲劳裂纹扩展速率、残余应力等方面的研究,结合钢轨试铺考察了残余应力对钢轨的影响。研究结果表明：贝氏体钢轨组织形态及性能稳定,并具有较高的强韧性。对试铺的观测结果表明：其耐磨及表面耐剥离性能优于热处理珠光体钢轨。     

百米淬火钢轨平直度控制技术研究

平直度是百米钢轨重要指标之一.钢轨平直度好坏直接关系到列车乘坐舒适性及运行安全性.文章重点研究了百米淬火钢轨生产过程中轧制、淬火冷却、矫直过程中平直度工艺控制.通过在万能连轧机上微张力轧制,精轧机延伸平衡轧制,淬火冷却采用轨头腰底平衡冷却技术,矫直采用轻压下技术,生产出满足高速铁路平直度要求的百米淬火钢轨.     

鞍钢钢轨底裂原因的研究

钢轨底裂是出现于轨底中央部分较大的破裂,严重时有底裂缺陷的钢轨达钢轨总产量的3.52%.本文探讨钢轨底裂的基本特征及其来源;分析影响底裂发生和扩展的主要因素;提出消除它的相应措施.试验表明,钢轨底裂来源于钢坯裂缝,而钢坯裂缝的主要根源则是钢锭横裂.钢坯有较深裂缝的一面被轧成轨底时,由于钢轨高度方向上的压缩比较小,则钢轨发生底裂的机率较大.至于在轧制中钢锭中心部分演变成为轨底时,轨底中央金属被拉伸,而在矫直时轨底受力偏大以及APl钢裂纹敏感性较大等因素影响,对裂缝的扩展也起一定的作用.消除底裂的相应措施是:加强整模操作;初轧机采用13道次轧制制度代替11道次和增加一次翻钢;钢锭窄面固定轧成轨头和轨底;改用矩形钢坯等.目前有底裂缺陷的钢轨已降低到仅占钢轨年产量的0.01%.     

客运专线用100m钢轨矫直断裂原因分析

客运专线用100m 60kg/m重轨在焊轨厂拼焊后,当四面矫直时发生断裂现象.采用光学显微镜及扫描电镜(SEM)等方法对钢轨矫直时断裂原因进行了分析和研究.结果表明:钢轨断裂是由于距钢轨端部约100mm轨底边缘处存在凸台缺陷,此凸台在钢轨拼焊后进行除瘤时除瘤刀将其铲平,致使钢轨产生冷裂纹,进而在矫直时断裂.通过控制万能...     

316Ti不锈钢钢管残余应力分析

用钻孔贴应变片法对316Ti不锈钢管进行残余应力的测量;研究比较了冷轧态、退火态、冷矫直状态对残余应力的影响。试验结果表明:316Ti不锈钢钢管经冷轧加工其残余应力增加到接近屈服强度;经固熔热处理材料的残余应力明显下降,但因冷却及材料内部组织不均匀仍存在周向压应力;矫直变形会增加316Ti不锈钢钢管的残余应力,周向因矫直变形,表面压应力消失;Φ25.0 mm×2.0 mm规格小管热处理冷却过程中弯曲度大,因此矫直后残余应力增加较大。     

辊式水平矫直对重轨断面尺寸的影响分析

 采用ANSYS/LS DYNA软件模拟了八辊复合矫直机水平矫直60 kg/m重轨过程,计算了矫直前后轨头宽度、轨底宽度和轨高的变化,并对60 kg/m重轨实际矫直前后的断面尺寸进行了测量。矫直后轨头宽度增加量在0.1~0.5 mm范围内所占比例约为82.9%,轨底宽度增加量在0.1~0.4 mm范围内所占比例约为68.6%,轨高减小量在0.2~0.6 mm范围内所占比例约为71.4%。模拟结果和实测断面尺寸的变化量基本吻合。矫直辊压下量和重轨弯曲度的减少,可以降低矫直对重轨断面尺寸的影响。     

我国钢轨强化的技术途径

（一）国内外有关钢轨强化的情况 目前世界各国强化钢轨的途径有三种,即重型化、合金化和热处理强化。应当指出,无论通过哪种途径,提高钢的纯净度,改善和控制轧制工艺,完善矫直方法以及改进轨型等对提高钢轨性能都是极为重要的。     

P110套管冷矫残余应力模拟分析

残余应力是影响套管抗挤强度的主要因素之一，为了分析矫直对套管残余应力分布的影响，应用有限元分析软件Marc建立了P110套管冷矫模型，通过模拟计算，得到了套管截面环向残余应力分布状况，将模拟结果与实际测量结果进行了对比。模拟的结果表明经过冷矫的套管存在很大的残余应力。     

寻求提高钢轨质量的新途径

本文从钢轨矫直后所测到的残留变形（断面尺寸及长度变化）和残余应力着手,分析了二者产生的原因、影响因素,以寻求一种合理的矫直方式,既能保证有最好的尺寸精度和平直度,又能保持大小适宜、分布合理的残余应力,从而改善钢轨的整体质量。 关于矫直过程对钢轨力学性能的影响将另文阐述。     

客运专线用100米钢轨矫直断裂原因分析

 客运专线用100米60kg/m重轨在焊轨厂拼焊后,当四面矫直时发生断裂。采用光学显微镜及扫描电镜（TEM）等方法对钢轨矫直时断裂原因进行了分析和研究。结果表明：钢轨断裂是由于距钢轨端部约100mm轨底边缘处存在凸台缺陷,此凸台在钢轨拼焊后进行除瘤时除瘤刀将其铲平,致使钢轨产生冷裂纹,进而在矫直时断裂。通过控制万能精轧上下辊的辊径差以及调整轧制线高度等方面,使钢轨出轧机时尽量保持平直,避免上翘或扣头,从而消除凸台缺陷的产生。