專利名稱：一種磁懸浮列車軌道用高尺寸精度f(wàn)型鋼及其制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，本發(fā)明涉及一種F型鋼，特別是涉及一種中低速磁懸浮列車軌道用高尺寸精度F型鋼及其制造工藝。
背景技術(shù)：
1969年，世界上開始進(jìn)行對(duì)磁懸浮列車的研究。經(jīng)過(guò)多年的研究和實(shí)踐，已經(jīng)在磁懸浮系統(tǒng)方面積累了許多成功經(jīng)驗(yàn)。在磁懸浮的研究和應(yīng)用方面，最具代表性的是日本HSST磁懸浮交通系統(tǒng)。磁懸浮交通技術(shù)最早出現(xiàn)在德國(guó)，日本經(jīng)過(guò)近3 0年的研究，先后研制過(guò)7個(gè)磁懸浮車輛型號(hào)，發(fā)展到名古屋的HlOO系列，系統(tǒng)運(yùn)行成功。日本名古屋東部的丘陵線，正線長(zhǎng)8. 9km，其中I. 4km為地下線，其余為高架線，設(shè)有九個(gè)車站，高峰時(shí)最小行車間隔為6min，平峰時(shí)段行車間隔為lOmin，區(qū)間最高運(yùn)行速度為100km/h，單程運(yùn)行時(shí)間為15min，日運(yùn)量為I. 5萬(wàn)人次。該線已于2005年3月5日正式通車運(yùn)營(yíng)。與HSST相類似的系統(tǒng)還有韓國(guó)的大宇試驗(yàn)線、美國(guó)AMT。我國(guó)自八十年代初期開始進(jìn)行常導(dǎo)型磁懸浮列車的研究工作，1992年磁懸浮列車關(guān)鍵技術(shù)研究列入“八五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃，取得階段性研究結(jié)果，并于1995年首次成功實(shí)現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室內(nèi)全尺寸單轉(zhuǎn)向架的載人運(yùn)行。1999年，北京控股磁懸浮技術(shù)發(fā)展有限公司和國(guó)防科技大學(xué)建設(shè)了中國(guó)第一條磁懸浮列車試驗(yàn)線，并完成全尺寸試驗(yàn)車輛生產(chǎn)制造；2001年9月，整車系統(tǒng)開始進(jìn)行運(yùn)行試驗(yàn)；2008年,建成國(guó)內(nèi)首條磁懸浮試驗(yàn)線-唐山磁懸浮試驗(yàn)線,列車試驗(yàn)速度達(dá)到100公里/小時(shí)以上，單車廂載客能力達(dá)到200人以上，具備了商業(yè)運(yùn)營(yíng)條件。2012年，西南交通大學(xué)、南車組成的研發(fā)團(tuán)隊(duì)制造出一列3車編組磁懸浮列車。現(xiàn)有的磁懸浮列車軌道用型鋼有箱型鋼、工字鋼和U型鋼幾種類型，然而在實(shí)際應(yīng)用中存在精度差、安裝復(fù)雜、軌道定位難度大等問題。日本的磁懸浮試驗(yàn)線軌道采用耐候鋼板焊接并機(jī)械加工制成，雖然精度較高，但是材料浪費(fèi)嚴(yán)重，制作成本高昂，生產(chǎn)效率低，因此難以實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，僅能滿足目前小批量試驗(yàn)的要求。磁懸浮列車的基本原理是利用電磁力克服地球引力，使列車在軌道上懸浮(常導(dǎo)型磁懸浮列車懸浮間隙約為I厘米)，并利用直線電機(jī)推動(dòng)前進(jìn)。從懸浮原理來(lái)看，車體運(yùn)行對(duì)軌道精度的要求很高，因此，為了保證軌道的精度，軌道的通常的生產(chǎn)方法為將鋼板焊接成要求形狀后，對(duì)其進(jìn)行高精度的機(jī)械加工。該生產(chǎn)方法大體為鋼板焊接-退火-機(jī)械加工-退火-機(jī)械矯正，然而，這種生產(chǎn)方法不僅工序復(fù)雜、加工效率低、制作周期長(zhǎng)，而且材料浪費(fèi)嚴(yán)重、成本高。公開號(hào)為CN1690242A的發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種低溫韌性優(yōu)良的軟磁結(jié)構(gòu)鋼板，該鋼板的成分為(質(zhì)量百分比)c O. 010 % O. 040%、Si O. 50 % I. 00%、MnI. 00% I. 50%、P 彡 O. 015%、S 彡 O. 005%, Als O. 50% I. 00%, CrO. 20% O. 50%、Cu O. 20% O. 60%, Ti O. 005% O. 02%, N O. 001% O. 008%, Ni O. 30% O. 80%,Ca IOppm 60ppm,其余為鐵和不可避免的夾雜，PcmSO. 20%。在該專利申請(qǐng)中，采用了優(yōu)化再結(jié)晶控軋和加速冷卻工藝及后續(xù)緩冷工藝，使成品軟磁結(jié)構(gòu)鋼板的晶粒尺寸控制在10 μ m 30 μ m，從而能夠獲得優(yōu)異的機(jī)械性能、電磁性能和焊接性，特別適用于磁懸浮列車軌道中的必須吸收承載力、導(dǎo)向力和驅(qū)動(dòng)力的側(cè)面導(dǎo)向板。然而，由于磁懸浮控制技術(shù)水平本身的限制，對(duì)軌道本身的各項(xiàng)性能(晶粒度、組織均勻性、導(dǎo)磁性等)要求非?？量蹋瑫r(shí)，由于還需要將鋼板焊接成磁懸浮軌道，從而對(duì)材料的焊接性能、機(jī)械性能提出了很高的要求，這就導(dǎo)致在生產(chǎn)加工磁懸浮軌道用鋼板時(shí)，工藝復(fù)雜，成本高昂，效率低下，嚴(yán)重制約其工業(yè)化應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)以上技術(shù)不足，本發(fā)明提供一種高尺寸精度、降低中低速磁懸浮列車運(yùn)行懸浮和導(dǎo)向能耗的軌道用F型鋼。本發(fā)明的一方面提供一種用于磁懸浮列車軌道的具有高尺寸精度的F型鋼，所述 F型鋼由腹板、位于腹板兩側(cè)的直腿和斜腿以及翼板構(gòu)成，其中，所述翼板從所述腹板水平伸出，并且所述直腿位于所述翼板和所述腹板之間，其中，所述斜腿與所述直腿相對(duì)于所述腹板的下表面的垂直高度相同，并且所述垂直高度在40mm至65mm的范圍內(nèi)，所述腹板的上表面與所述翼板的上表面平行并且比所述翼板的上表面高10_20mm，使得所述腹板的上部呈凸臺(tái)型。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述斜腿與所述腹板所處的平面的法線方向之間的夾角Θ為銳角，所述夾角Θ的范圍可以為大于O度且小于等于30度。根據(jù)本發(fā)明的一方面，優(yōu)選的，所述夾角Θ的范圍可以為大于等于5度且小于等于9度。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述翼板的下表面可以與所述腹板的下表面平行或者在同
一平面上。根據(jù)本發(fā)明的一方面，所述F型鋼的除了所述直腿和所述斜腿的下端的拐角之外的拐角為圓弧形。本發(fā)明的另一方面提供一種用于磁懸浮列車軌道的具有高尺寸精度的F型鋼的制造工藝，其中，所述制造工藝包括粗軋工序、精軋工序、控冷工序、矯直工序和機(jī)械加工工序，其中，粗軋工序采用二輥可逆軋機(jī)軋制，所述二輥可逆軋機(jī)的最大軋制力為8000KN 15000KN，在粗軋工序中軋制的變形量占總變形量的50% 90% ;精軋工序采用三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組進(jìn)行連軋；所述機(jī)械加工工序?qū)型鋼的腿端銑削至預(yù)定高度，以消除腿端的R圓角。根據(jù)本發(fā)明，由所述制造工藝制得的F型鋼由腹板、位于腹板兩側(cè)的直腿和斜腿以及翼板構(gòu)成，其中，所述翼板從所述腹板水平伸出，并且所述直腿位于所述翼板和所述腹板之間，并且所述垂直高度在40mm至65mm的范圍內(nèi)，所述腹板的上表面與所述翼板的上表面平行并且比所述翼板的上表面高10-20mm，使得所述腹板的上部呈凸臺(tái)型。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選的，在所述機(jī)械加工工序中，F(xiàn)型鋼的腿端可以被銑肖Ij 2mm 6mm。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選的，粗軋工序的開軋溫度為1100°C 1280°C，終軋溫度為900。。 1150。。。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選的，在精軋工序中，精軋的軋制力為10000KN 15000KN，壓下精度為±0. Imm ;開軋溫度為800°C 1000°C，終軋溫度為750°C 950°C。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選的，所述三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組可以利用輥身較短的萬(wàn)能水平輥取代輥身較長(zhǎng)的S輥。所述三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組的軋機(jī)除了有上下兩個(gè)水平輥夕卜，還可以設(shè)有左右兩個(gè)立輥，其中，軋機(jī)的控制系統(tǒng)對(duì)上下兩個(gè)水平輥和左右兩個(gè)立輥同時(shí)進(jìn)行控制來(lái)完成軋制過(guò)程，上下兩個(gè)水平輥為主動(dòng)輥，左右兩個(gè)立輥為從動(dòng)輥。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選的，可以將矩形坯料冷裝或熱裝入爐，加熱到1200°C 1280°C出爐，進(jìn)行高壓水除鱗，除鱗壓力為IOMPa 40MPa，除完鱗的坯料用輥道送至粗軋機(jī)進(jìn)行粗軋。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，優(yōu)選的，所述控冷工序?yàn)閷⒕埡蟮能埣渲?50°C以下。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是粗軋采用具有大軋制力的二輥可逆軋機(jī)軋制，對(duì)坯料進(jìn)行大變形軋制，以均勻軋材組織，消除坯料上存在的缺陷，同時(shí)還能減少軋制道次，降低輥耗，提高生 產(chǎn)率；精軋采用大軋制力，高精度的三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組進(jìn)行連軋，提高了軋制節(jié)奏，減小了溫降，從而可降低坯料的加熱溫度，降低煤氣消耗。本發(fā)明通過(guò)熱軋+腿端微量機(jī)械加工的方法完全替代了焊接-退火-矯直-機(jī)械加工工序，大大降低了成本，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)使對(duì)磁懸浮和導(dǎo)向起關(guān)鍵作用的斜腿和直腿的端面完全達(dá)到機(jī)械加工的精度要求，消除腿端的R圓角，避免了因熱軋F(tuán)型鋼R角存在使磁力線耗散所帶來(lái)懸浮和導(dǎo)向能耗的增高(3% -5% )。


包括附圖來(lái)提供進(jìn)一步的理解，并且附圖并入在本說(shuō)明書中并且構(gòu)成本說(shuō)明書的一部分。附圖示出了示例性實(shí)施例，并且與描述一起用來(lái)解釋發(fā)明構(gòu)思的原理。在附圖中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的磁懸浮列車軌道用F型鋼在機(jī)加工前的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的磁懸浮列車軌道用F型鋼的最終結(jié)構(gòu)示意圖，是對(duì)圖I中示出的F型鋼的結(jié)構(gòu)進(jìn)行機(jī)加工后的示意圖。
具體實(shí)施例方式基于磁懸浮列車的基本原理，為了生產(chǎn)簡(jiǎn)化工藝，降低成本，滿足列車運(yùn)行要求，本申請(qǐng)的申請(qǐng)人設(shè)計(jì)了一種“F”型截面的異型鋼作為磁懸浮列車軌道，根據(jù)“F”型鋼的截面特點(diǎn)，開發(fā)出了“F”型鋼熱軋工藝，并于2008年實(shí)現(xiàn)“F”型鋼的熱軋批量化生產(chǎn)，并申請(qǐng)了發(fā)明專利。本申請(qǐng)的申請(qǐng)人于2007年12月29日提交了發(fā)明名稱為“一種磁懸浮列車軌道用異型鋼的軋制工藝”的發(fā)明專利申請(qǐng)，其公開號(hào)為CN101214494A。在該專利申請(qǐng)中公開了磁懸浮列車軌道用異型鋼的軋制工藝，依次包括粗軋、精軋、控冷和矯直工序，其中，粗軋采用二輥可逆軋機(jī)軋制，所述二輥可逆軋機(jī)最大軋制力為8000 10000KN，軋制變形量應(yīng)占總變形量的60% 90%，精軋采用大軋制力、高精度的三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組進(jìn)行連軋。采用該工藝生產(chǎn)的磁懸浮列車軌道用F型鋼能夠滿足磁懸浮列車的運(yùn)行要求。然而，在實(shí)際運(yùn)用中，本申請(qǐng)的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用上述工藝生產(chǎn)的作為懸浮力作用面的F型鋼腿端存在較大的圓角R (3mm 7mm),該圓角無(wú)法通過(guò)熱軋工藝的改進(jìn)予以消除，因此，由于圓角的存在，使通過(guò)F型鋼腿端的磁力線出現(xiàn)部分耗散，從而降低了懸浮力和導(dǎo)向力，使能耗增加約3% -5%左右。因此，為了從根本上解決因F型鋼的腿端部熱軋R角的存在使磁懸浮列車的運(yùn)行能耗降低3%-5%的技術(shù)問題，在本申請(qǐng)中，通過(guò)優(yōu)化中低速磁懸浮列車軌道用F型鋼的截面設(shè)計(jì)，使熱軋F(tuán)型鋼的腿部高度增加2_ 6mm,具體地講,通過(guò)增大還料尺寸，使壓縮比提高10%以上，從而實(shí)現(xiàn)采用熱軋工藝使F型鋼腿部增高2mm 6mm ;然后，采用機(jī)械加工方法去除腿部高度的增加部分和熱軋R角，從而更好地滿足磁懸浮列車懸浮和導(dǎo)向性能的要求。下面將結(jié)合附圖來(lái)更好地解釋本申請(qǐng)的磁懸浮列車軌道用F型鋼。圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的磁懸浮列車軌道用F型鋼在機(jī)加工前的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的磁懸浮列車軌道用F型鋼的最終結(jié)構(gòu)示意圖，是對(duì)圖I中示出的F型鋼的結(jié)構(gòu)進(jìn)行機(jī)加工后的示意圖。 參照?qǐng)D2，根據(jù)本發(fā)明的磁懸浮列車軌道用F型鋼由腹板2、位于腹板2兩側(cè)的直腿3和斜腿I以及翼板4四部分構(gòu)成，其中，翼板4從腹板2水平伸出，直腿3位于翼板4和腹板2之間。如圖2所示，斜腿I與腹板2所處的平面的法線方向之間的夾角Θ為銳角，所述夾角Θ在大于O度且小于等于30度的范圍內(nèi)，S卩，0° < Θ <30°。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，5°彡Θ彡9°。根據(jù)本發(fā)明，翼板4的下表面可以與腹板2的下表面2b互相平行或者在同一平面上，直腿3位于腹板2與翼板4的連接處。如圖2所示，斜腿I與直腿3相對(duì)于腹板2的下表面2b的垂直高度相同。換言之，斜腿I的下表面與直腿3的下表面位于同一水平面上，并且斜腿I的下表面或直腿3的下表面距腹板2的下表面2b的距離為40mm至65mm。腹板上表面2a的設(shè)計(jì)比翼板4的上表面高出10-20mm，使得腹板的上部呈凸臺(tái)型，以便于安裝感應(yīng)板作為直線電機(jī)轉(zhuǎn)子。根據(jù)本發(fā)明，在如圖2所示的磁懸浮列車軌道用F型鋼中，斜腿I的作用之一是與直腿3 —起形成一對(duì)磁極面，以與U型懸浮電磁鐵的兩個(gè)磁極面對(duì)而相互吸引產(chǎn)生向上的力，從而使車體懸浮，作用之二是與磁懸浮列車的剎車系統(tǒng)相配合以完成制動(dòng)過(guò)程。翼板4的作用是將各F型鋼軌道連接并固定到軌枕上。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，F(xiàn)型鋼的除了直腿3和斜腿I的下端的拐角之外的拐角均為圓弧形，以使形狀復(fù)雜的F型鋼軋制時(shí)更容易脫槽，適應(yīng)軋制工藝的要求。下面將結(jié)合圖I和圖2來(lái)詳細(xì)地解釋根據(jù)本發(fā)明的制造磁懸浮列車軌道用F型鋼的工藝。根據(jù)本發(fā)明，制造磁懸浮列車軌道用F型鋼的工藝包括粗軋、精軋、控冷、矯直和機(jī)械加工工序。具體地講，粗軋采用二輥可逆軋機(jī)軋制，所述二輥可逆軋機(jī)的最大軋制力為8000KN 15000KN，粗軋軋制的變形量占總變形量的50% 90%。優(yōu)選地，粗軋工序的開軋溫度為1100°c 1280°C，終軋溫度為900°C 1150°C。根據(jù)本發(fā)明，可以將矩形坯料冷裝或熱裝入爐，加熱到1200°C 1280°C出爐，進(jìn)行高壓水除鱗，除鱗壓力為IOMPa 40MPa，除完鱗的坯料用輥道送至粗軋機(jī)進(jìn)行粗軋。精軋采用大軋制力、高精度的三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組進(jìn)行連軋，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)能模式下的四輥軋制，精軋軋制的變形量占總變形量的10 % 50%。優(yōu)選的是，精軋的軋制力為10000KN 15000KN，壓下精度為±0. Imm;開軋溫度為800°C 1000°C，終軋溫度為750°C 950°C，本階段完成其余變形。在本發(fā)明中，熱軋工序采用較大的矩形坯料，使壓縮比提高10%以上，從而直接通過(guò)熱軋能夠使F型鋼的腿部高度比現(xiàn)有技術(shù)的熱軋所得到的腿部高度高2-6mm。這里，采用較大的矩形坯料是指坯料的橫截面寬度和高度都大，即橫截面積更大，在成品(即F型鋼)橫截面積基本不變的情況下，壓縮比要提高10%以上。因此，與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本發(fā)明，在壓縮比增大以后，在相同或近似的軋制工藝條件下，不僅能夠使成品腿更高，而且腿部充滿更理想。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白壓縮比是指坯料橫截面積與成品橫截面積的比值；矩形坯料大小由坯料連鑄工序結(jié)晶器的型號(hào)控制，不同型號(hào)的結(jié)晶器生產(chǎn)不同規(guī)格的坯料。在本發(fā)明中，僅需選擇坯料規(guī)格，而不涉及軋制前的連鑄工藝。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，萬(wàn)能連軋機(jī)組利用輥身較短的萬(wàn)能水平輥取代輥身較長(zhǎng)的S輥。優(yōu)選地，萬(wàn)能連軋機(jī)組的軋機(jī)除了有上下兩個(gè)水平輥外，還設(shè)有左右兩個(gè)立輥，軋機(jī)的控制系統(tǒng)對(duì)上下兩個(gè)水平輥和左右兩個(gè)立輥同時(shí)進(jìn)行控制來(lái)完成軋制過(guò)程，上下兩·個(gè)水平輥為主動(dòng)輥，左右兩個(gè)立輥為從動(dòng)輥。然后，當(dāng)軋件冷至150°C以下后，進(jìn)入矯直機(jī)進(jìn)行矯直，從而得到具有如圖I所示的結(jié)構(gòu)的F型鋼。參照?qǐng)D1，機(jī)械加工前的F型鋼由腹板2、位于腹板2兩側(cè)的直腿3和斜腿I以及翼板4四部分構(gòu)成。與圖2所示的F型鋼的結(jié)構(gòu)相比，除了直腿3和斜腿I的高度之處，圖I所示的F型鋼的結(jié)構(gòu)與圖2所示的F型鋼的結(jié)構(gòu)基本相同；因此，為了簡(jiǎn)要起見，在此不再對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)描述。在圖I中，F(xiàn)型鋼的直腿3和斜腿I相對(duì)于腹板下表面2b的垂直高度為40_65mm。最后，將矯直后的軋件進(jìn)行機(jī)械加工。具體地講，機(jī)械加工工序?qū)彳團(tuán)型鋼(如圖I)的兩個(gè)腿端5、6銑削掉2-6_的高度(圖I中黑色部分)至預(yù)定高度，以消除腿端5、6兩個(gè)位置兩側(cè)的R圓角，經(jīng)過(guò)機(jī)械加工的F型鋼如圖2所示，得到的腿端5a、6a的兩側(cè)R角被消除。根據(jù)本發(fā)明的磁懸浮列車軌道用F型鋼與鋼板焊接加工的F型鋼不同之處在于，各部分連接處均為圓弧過(guò)渡，這種設(shè)計(jì)是為了保證該產(chǎn)品能夠直接通過(guò)熱軋的方法生產(chǎn)而不需要焊接和機(jī)械加工，從而簡(jiǎn)化了生產(chǎn)制造工藝，降低了成本，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)，提高了斜腿I和直腿3的剛度和強(qiáng)度，增強(qiáng)了使用的安全性。另外，與現(xiàn)有熱軋一次成型工藝相比，根據(jù)本發(fā)明的F型鋼的腿部高度有所增加，且本發(fā)明采用熱軋生產(chǎn)+腿端微量機(jī)械加工的方法制造磁懸浮列車軌道用F型鋼，在生產(chǎn)效率基本不變的情況下，能夠提高F型鋼腿部尺寸精度，消除因腿端R角存在使磁懸浮列車運(yùn)行懸浮和導(dǎo)向能耗增高3% 5%的問題，因此，能夠更好地滿足軌道批量化生產(chǎn)和列車低能耗運(yùn)行的要求。此外，在本發(fā)明的制造磁懸浮列車用F型鋼的制造工藝中，粗軋采用具有大軋制力的二輥可逆軋機(jī)軋制，對(duì)坯料進(jìn)行大變形軋制，以均勻軋材組織，消除坯料上存在的缺陷，同時(shí)還能減少軋制道次，降低輥耗，提高生產(chǎn)率；精軋采用大軋制力，高精度的三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組進(jìn)行連軋，提高了軋制節(jié)奏，減小了溫降，從而可降低坯料的加熱溫度，降低煤氣消耗。另外，本發(fā)明通過(guò)熱軋+腿端微量機(jī)械加工的方法完全替代了焊接-退火-矯直-機(jī)械加工工序，大大降低了成本，提高了生產(chǎn)效率，消除腿端R角，同時(shí)使對(duì)磁懸浮和導(dǎo)向起關(guān)鍵作用的斜腿I和直腿3的端面完全達(dá)到機(jī)械加工的精度要求，消除了因熱軋F(tuán)型鋼R角存在使磁力線耗散所帶來(lái)懸浮和導(dǎo)向能耗的增高(3% -5% )。為了更好地說(shuō)明本發(fā)明，將結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不限于此。實(shí)施例I提供一種磁懸浮列車軌道用異型鋼，其中，該異型鋼的橫斷面為F形，并且如圖2所示的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，斜腿I與腹板2平面的法線方向的夾角Θ為銳角，角度為7°。制造上述磁懸浮列車軌道用異型鋼(即，F(xiàn)型鋼)的工藝包括粗軋、精軋、控冷、矯直和機(jī)械加工工序，其中，粗軋采用二輥可逆軋機(jī)軋制，所述二輥可逆軋機(jī)最大軋制力為8000 15000KN，粗軋軋制的變形量占總變形量的85% ;精軋采用大軋制力、高精度的三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組進(jìn)行連軋，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)能模式下的四輥軋制，精軋軋制的變形量占總變形量的15%。熱軋工序采用較大的矩形坯料，使壓縮比提高12%，從而直接通過(guò)熱軋能夠使F型 鋼的腿部高度比現(xiàn)有技術(shù)的熱軋所得到的腿部高度高3mm。機(jī)械加工工序?qū)型鋼腿端銑削3_至固定高度，以消除腿端R圓角。在該實(shí)施例中未進(jìn)行詳細(xì)描述的工序與前面所描述的根據(jù)本發(fā)明的制造F型鋼的工序相同，因此在此省略了對(duì)其的詳細(xì)描述。實(shí)施例2提供一種磁懸浮列車軌道用異型鋼，其中，該異型鋼的橫斷面為F形，并且如圖2所示的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，斜腿I與腹板2平面的法線方向的夾角Θ為銳角，角度為8°。制造上述磁懸浮列車軌道用異型鋼(即，F(xiàn)型鋼)的工藝包括粗軋、精軋、控冷、矯直和機(jī)械加工工序，其中，粗軋軋制的變形量占總變形量的90%，精軋軋制的變形量占總變形量的10%，熱軋工序采用較大的矩形坯料，使壓縮比提高15%，從而直接通過(guò)熱軋能夠使F型鋼的腿部高度比現(xiàn)有技術(shù)的熱軋所得到的腿部高度高4mm。機(jī)械加工工序?qū)型鋼腿端銑削4_至固定高度，以消除腿端R圓角。其它步驟與實(shí)施例I中所公開的步驟相同。實(shí)施例3提供一種磁懸浮列車軌道用異型鋼，其中，該異型鋼的橫斷面為F形，并且如圖2所示的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，斜腿I與腹板2平面的法線方向的夾角Θ為銳角，角度為6°。制造上述磁懸浮列車軌道用異型鋼(即，F(xiàn)型鋼)的工藝包括粗軋、精軋、控冷、矯直和機(jī)械加工工序，其中，粗軋軋制的變形量占總變形量的80%，精軋軋制的變形量占總變形量的20 %，熱軋工序采用較大的矩形坯料，使壓縮比提高18 %，從而直接通過(guò)熱軋能夠使F型鋼的腿部高度比現(xiàn)有技術(shù)的熱軋所得到的腿部高度高5mm。機(jī)械加工工序?qū)型鋼腿端銑削5_至固定高度，以消除腿端R圓角。其它步驟與實(shí)施例I中所公開的步驟相同。實(shí)施例4提供一種磁懸浮列車軌道用異型鋼，其中，該異型鋼的橫斷面為F形，并且如圖2所示的結(jié)構(gòu)。在該實(shí)施例中，斜腿I與腹板2平面的法線方向的夾角Θ為銳角，角度為5°。制造上述磁懸浮列車軌道用異型鋼(即，F(xiàn)型鋼)的工藝包括粗軋、精軋、控冷、矯直和機(jī)械加工工序。具體地講，將矩形坯料冷裝或熱裝入爐，加熱到1200°C 1230°C出爐，然后進(jìn)行高壓水除鱗，為保證除鱗效果，除鱗壓力30MPa，除完鱗的坯料用輥道送至BD粗軋機(jī)。為了保證產(chǎn)品的組織均勻性，在粗軋階段采用二輥可逆軋機(jī)進(jìn)行大變形軋制，所述二輥可逆軋機(jī)最大軋制力為8000KN，軋制變形量占總變形量的65%。BD軋制完成后，粗軋坯經(jīng)機(jī)后輸送輥道送至TM萬(wàn)能機(jī)組進(jìn)行連軋，精軋采用大軋制力、高精度的三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組進(jìn)行連軋，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)能模式下的兩輥軋制，精軋軋制變形量占總變形量的35%。精軋軋機(jī)的軋制力為10000KN，壓下精度為±0. Imm ;開軋溫度為800°C 850°C，終軋溫度為750°C SOO0C，本階段完成其余變形。熱軋工序采用較大的矩形坯料，使壓縮比提高15 %，從而直接通過(guò)熱軋能夠使F型鋼的腿部高度比現(xiàn)有技術(shù)的熱軋所得到的腿部高度高4_。然后，將軋件冷至150°C以下后，進(jìn)行矯直機(jī)進(jìn)行矯直。最后，執(zhí)行機(jī)械加工工序，將F型鋼腿端銑削4mm至規(guī)定高度，以消除腿端R圓角。其它步驟與實(shí)施例I中所公開的步驟相同。實(shí)施例5
提供與實(shí)施例I的F型鋼的結(jié)構(gòu)一樣的F型鋼。制造該F型鋼的工藝如下將矩形坯料冷裝或熱裝入爐，加熱到1240°C 1260°C出爐，進(jìn)行高壓水除鱗，為保證除鱗效果，除鱗壓力為30MPa，除完鱗的坯料用輥道送至BD粗軋機(jī)；在粗軋工序中，開軋溫度為1210°C 1240°C，終軋溫度為1050°C 1100°C，為了保證產(chǎn)品的組織均勻性，本階段采用二輥可逆軋機(jī)進(jìn)行大變形軋制，所述二輥可逆軋機(jī)最大軋制力為9000KN，軋制變形量占總變形量的70% ；BD軋制完成后，粗軋坯經(jīng)機(jī)后輸送輥道送至TM萬(wàn)能機(jī)組進(jìn)行連軋，精軋采用大軋制力、高精度的三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組進(jìn)行連軋，實(shí)現(xiàn)萬(wàn)能模式下的兩輥軋制，其中，精軋機(jī)的軋制力為12000KN，壓下精度為±0. Imm;開軋溫度為900°C 1000°C，終軋溫度為750°C 800°C，本階段完成其余變形。該實(shí)施例中的其它步驟與實(shí)施例I中所公開的步驟相同。將上述實(shí)施例I至實(shí)施例5制得的F型鋼制作成軌道，經(jīng)過(guò)加工的F型鋼其斜腿和直腿的端面均成為直角，制作成軌道后，磁懸浮車輛在承載相同的載荷情況下運(yùn)行。經(jīng)驗(yàn)證，由于腿端R角引起的磁力線耗散現(xiàn)象基本消除，其懸浮和導(dǎo)向能耗下降了 3% -5%。因此，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使對(duì)磁懸浮和導(dǎo)向起關(guān)鍵作用的F型鋼的斜腿和直腿的端面完全達(dá)到機(jī)械加工的精度要求，消除了因熱軋F(tuán)型鋼R角存在使磁力線耗散所帶來(lái)懸浮和導(dǎo)向能耗的增高(3% -5% )。雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例具體示出并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求及其等同物所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以在此做出各種形式和細(xì)節(jié)上的改變。
權(quán)利要求
1.一種用于磁懸浮列車軌道的具有高尺寸精度的F型鋼，所述F型鋼由腹板、位于腹板兩側(cè)的直腿和斜腿以及翼板構(gòu)成，其中，所述翼板從所述腹板水平伸出，并且所述直腿位于所述翼板和所述腹板之間，其特征在于所述斜腿與所述直腿相對(duì)于所述腹板的下表面的垂直高度相同，并且所述垂直高度在40mm至65mm的范圍內(nèi)，所述腹板的上表面與所述翼板的上表面平行并且比所述翼板的上表面高10_20mm，使得所述腹板的上部呈凸臺(tái)型。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于磁懸浮列車軌道的具有高尺寸精度的F型鋼，其特征在于所述斜腿與所述腹板所處的平面的法線方向之間的夾角Θ為銳角，其中，0° < Θ ≤ 30°。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于磁懸浮列車軌道的具有高尺寸精度的F型鋼，其特征在于 5?！?Θ ≤ 9。。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于磁懸浮列車軌道的具有高尺寸精度的F型鋼，其特征在于所述翼板的下表面與所述腹板的下表面平行或者在同一平面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于磁懸浮列車軌道的具有高尺寸精度的F型鋼，其特征在于所述F型鋼的除了所述直腿和所述斜腿的下端的拐角之外的拐角為圓弧形。
6.一種用于磁懸浮列車軌道的具有高尺寸精度的F型鋼的制造工藝，其特征在于所述制造工藝包括粗軋工序、精軋工序、控冷工序、矯直工序和機(jī)械加工工序，其中，粗軋工序采用二輥可逆軋機(jī)軋制，所述二輥可逆軋機(jī)的最大軋制力為8000KN 15000KN，在粗軋工序中軋制的變形量占總變形量的50% 90% ;精軋工序采用三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組進(jìn)行連軋； 所述機(jī)械加工工序?qū)型鋼的腿端銑削至預(yù)定高度，以消除腿端的R圓角，其中，由所述制造工藝制得的F型鋼由腹板、位于腹板兩側(cè)的直腿和斜腿以及翼板構(gòu)成，其中，所述翼板從所述腹板水平伸出，并且所述直腿位于所述翼板和所述腹板之間，所述斜腿與所述直腿相對(duì)于所述腹板的下表面的垂直高度相同，并且所述垂直高度在40mm 至65mm的范圍內(nèi)，所述腹板的上表面與所述翼板的上表面平行并且比所述翼板的上表面高10-20mm，使得所述腹板的上部呈凸臺(tái)型。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造工藝，其特征在于在所述機(jī)械加工工序中，F(xiàn)型鋼的腿端被韋先削2_ 6mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造工藝，其特征在于粗軋工序的開軋溫度為1100°C 1280°C，終軋溫度為 900。。 1150。。。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造工藝，其特征在于在精軋工序中，精軋的軋制力為 10000KN 15000KN，壓下精度為±0. Imm ;開軋溫度為800°C 1000 °C，終軋溫度為 750O 950O。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造工藝，其特征在于所述三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組利用輥身較短的萬(wàn)能水平輥取代輥身較長(zhǎng)的S輥。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造工藝，其特征在于所述三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組的軋機(jī)除了有上下兩個(gè)水平輥外，還設(shè)有左右兩個(gè)立輥，其中，軋機(jī)的控制系統(tǒng)對(duì)上下兩個(gè)水平輥和左右兩個(gè)立輥同時(shí)進(jìn)行控制來(lái)完成軋制過(guò)程，其中，上下兩個(gè)水平輥為主動(dòng)輥，左右兩個(gè)立輥為從動(dòng)輥。
12.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造工藝，其特征在于將矩形坯料冷裝或熱裝入爐，加熱到 1200°C 1280°C出爐，進(jìn)行高壓水除鱗，除鱗壓力為IOMPa 40MPa，除完鱗的坯料用輥道送至粗軋機(jī)進(jìn)行粗軋。
13.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造工藝，其特征在于所述控冷工序?yàn)閷⒕埡蟮能埣渲?50°C以下。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于磁懸浮列車軌道的具有高尺寸精度的F型鋼及其制造工藝。制造磁懸浮列車軌道用高尺寸精度的F型鋼的工藝包括粗軋工序、精軋工序、控冷工序、矯直工序和機(jī)械加工工序，其中，粗軋工序采用二輥可逆軋機(jī)軋制，精軋工序采用三機(jī)架萬(wàn)能連軋機(jī)組進(jìn)行連軋，機(jī)械加工工序?qū)型鋼的腿端銑削至預(yù)定高度，以消除腿端的R圓角。根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使對(duì)磁懸浮和導(dǎo)向起關(guān)鍵作用的F型鋼的斜腿和直腿的端面完全達(dá)到機(jī)械加工的精度要求，消除腿端的R角，避免了因熱軋F(tuán)型鋼R角存在使磁力線耗散所帶來(lái)懸浮和導(dǎo)向能耗的增高(3％-5％)。
文檔編號(hào)B21B37/74GK102926297SQ20121043902
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月6日
發(fā)明者董杰, 霍喜偉 申請(qǐng)人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司