《我国中厚板生产技术的发展.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《我国中厚板生产技术的发展.doc（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、我国中厚板生产技术的发展莱钢科技2011年8月我国中厚板生产技术的发展李永强,李海明,张兆萍(1北京科技大学;2宽厚板厂)摘要:综述了我国中厚板生产的发展,技术进步,并对其采用先进技术的发展趋势及特点等方面进行了较详细的分析和介绍.关键词:宽厚板轧机生产技术O前言近几年,我国中厚板生产建设出现了一片前所未有的兴旺景象.这些新建的生产线中,绝大多数是大轧制力,大功率,高刚度的最新一代中厚板轧机,为实现其真正意义上的控轧控冷工艺,生产出性能优良的中厚板产品创造了装备上的有利条件.以船板用钢,桥梁钢,管线钢,容器钢,锅炉钢等为代表的专用板的生产能力的大小,标志着中厚板生产线生产三高产品的能力大小.1
2、我国中厚板生产的回顾我国中厚板行业随着国民经济总体的发展而不断进步,纵观我国中厚板轧机的发展历史,大致可以分为三个阶段:1.1以解决企业从无到有为目的的初期发展阶段我国的第一套中厚板轧机是2300mm的三辊劳特式轧机,于1936年在鞍山建成,产量只有几万吨,品种和规格都十分有限.直至中华人民共和国成立初期,我国也只有鞍钢这一台三辊劳特式中板轧机,产品也只有最初级的碳素钢.1951年重庆钢铁公司原大钢厂的一套旧2440mm二辊轧机恢复生产,是中华人民共和国成立后投产的第一套中板轧机.1958年大跃进后近2O年的时间是我国中厚板轧机建设的第一个高峰期,在全国部分省市先后建成了13套2300mm级三
3、辊劳特式中板轧机,这批轧机在不断的革新改造中提高了机械化水平,曾担负起全国中厚板三分之一的产量,为我国各行各业作者简介:李永强(1978一),男,2002年毕业于包头钢铁学院金属材料专业.工程师,主要从事生产组织与管理工作.提供了不同程度的改革.1958年7月鞍钢建成了2800/1700mm半连续轧机,1966年8月舞钢建成了2800mm中厚板轧机,1966年10月太钢五轧厂建成了2300/1700mm炉卷轧机,这三套轧机均从前苏联引进,都是二辊.+四辊双机架形式,投产后在产量,产品品种,规格,尺寸精度,表面质量和成材率等方面都大幅度超过了三辊劳特式轧机,成为当时我国中厚板生产的主力轧机.在这
4、20年内建设的中厚板工厂中,虽然在满足国民经济增长和国家建设上发挥了无可替代的作用,但由于轧机规格小,轧线设备普遍简陋,控制水平和生产工艺落后,年产量一般不超过30万4O万t,产品以普遍用途板为主,只能少量生产专用钢板.与国外同期建设的中厚板工厂相比,无论生产规模,产品品种和规格还是产品质量,都有十分明显的差距.为了提高装备水平,1970年后新建的部分中板厂,已开始采用四辊轧机.1.2全面引进世界新技术.自主研发提高水平阶段改革开放至本世纪初期,我国钢铁工业迅速发展,通过技术引进和自主创新,我国中厚板生产技术,设备和产品也日新月异,发展迅猛.1978年9月投产的舞钢4200mm宽厚板轧机,是我
5、国自行设计和制造的第一套四辊宽幅厚板轧机,其特点是板宽大,达3900mm;规格范围大,最厚可生产250mm;品种范围广,可生产结构板,舰船板,锅炉容器板,装甲板,不锈板等.这架轧机开口度大,既可轧钢锭,也可采用板坯作原料.该厂的热处理设施配置较为齐全,既有加热式缓冷坑,连续式热处理炉,也有车底炉和外部机械化炉,能生产正火,调质,回火,退火等热处理产品.可以说,舞钢4200mm宽厚板厂的建设,不仅填补了我国宽厚板和特厚板产品领域的空白也使我国宽厚板厂的工艺设5李永强,等:我国中厚板生产技术的发展第4期(总第154期)计,设备设计和设备制造水平提升了一大步,为我国宽厚板工厂工艺装备的发展打下了坚实
6、的基础.2O世纪80年代后期到本世纪初,欧洲,日本和美国几乎停止了新建中厚板工厂,而在亚洲尤其在我国,则进入了中厚板工厂建设的第二个高峰期,先后建成投产了近10条28004300mm级的中厚板工厂.鞍钢首先引进了二手的4300mm中厚板轧机,同时酒钢,舞钢也分别引进了3000mm和3800mm中厚板轧机,我国的中厚板生产开始向国际水平靠近.到世纪之交,首钢率先利用国产化技术,建设了具有我国自主知识产权的3500mm中厚板轧机,开发的高刚度轧机,自动控制系统,控制冷却系统,矫直机等辅助设备具有鲜明的特色和优良的性能,开创了我国自主研发大型中厚板轧机的先河.1.3以提高产品档次,满足经济建设需求的
7、发展阶段进入2l世纪以来,以宝钢5000mm轧机的建设为标志,我国迎来了中厚板轧机建设的黄金时期,在不到lO年的时间里先后建成了二十几套3000mm一5000mm级的中厚板轧机,其中不乏从生产工艺,整体装备到平面布置均处于世界领先水平的中厚板工厂,整体上大大缩小了我国中厚板生产和装备技术与国外先进水平的差距.最近几年,我国宝钢,鞍钢,山钢等单位采用自主集成和引进国外技术相结合的方式,建设了一批4000lllln以上的大型中厚板轧机,继承了世界上一大批先进的中厚板生产技术和装备,同时采用了我国自主创新的关键技术和共性技术,使得我国中厚板的工艺,装备和产品已经逐步达到国际先进水平.主轧机实现了强力
8、化和高刚度,采用了厚度自动控制,平面形状控制等先进,实用的计算机控制系统.我国自主开发了控制冷却系统,其中包括反映世界空冷技术最高水平的超快速冷却技术和DQ技术,与轧机配合,实现了TMCP技术的创新发展.在辅助设备方面,我国引进和自主研发的强有力矫直机,滚切式剪切机,超声波探伤,热处理设备等都达到了国际先进水平.利用这些先进的设备和工艺技术,我国开发了经济建设急需的高档次中厚板产品,例如我国西气东输的高级别管线钢,大型储油罐用钢,高强度,高韧性,耐腐蚀,焊接性能优良的高级船板,高速铁路桥梁用高强度钢板,奥运场馆和高层建筑用高强,低屈强比,优良焊接性能的建筑用钢等等.这些钢材已经在我国经济,社会
9、发展中发挥重要作用,对拉动我国经济发展,推动我国西部,北部,南部6地区的社会进步提供了强力支撑.据不完全统计,我国目前已经投产和在建的中厚板轧机共约76套,这76套轧机中,按轧机规格划分,3000mm及以下的轧机共有34套,约占所有轧机的45%;5000mm及以上的轧机共有8套,约占所有轧机的1l%.按机架配置划分,单机架23套,约占30%,双机架53套,约占70%.全部建成后,我国中厚板生产将具备超过1亿t的能力.2我国中厚板生产所采用的先进技术1)TMCP(thermo.mechanicalcontrolprocess)工艺技术是适应高强度低合金钢的发展而产生和发展的.高强度低合金钢不仅要
10、求高强度,高韧性,还要求具有良好的成形性和焊接性能.早期的高强度低合金钢多是依靠添加合金元素或提高碳当量来保证强度,因此很难对焊接性能,成形性能及抗脆性断裂性能等给予兼顾.控轧控冷钢材与常规轧制钢和正火钢相比,它不单纯依赖合金元素,而是通过形变过程中对再结晶和相变行为的有效控制结合轧后快速冷却工艺,达到细化铁素体晶粒组织,使钢材强度和韧性同时提高的目的,而且在降低碳当量的情况下能够生产出相同强度级别的钢材,从而焊接性能也大大提高.目前,以控轧控冷方式取代传统正火工艺生产的大量综合性能优良的专用钢板,已被广泛应用于造船,锅炉,容器,桥梁,建筑钢结构,汽车和工程机械制造等众多领域.2)直接淬火,回
11、火工艺是指钢板热轧终了后在轧制作业线上实现直接淬火,回火的新工艺.这种工艺有效地利用了轧后余热,有机的将变形与热处理工艺相结合,从而有效地改善钢材的综合性能,即在提高强度的同时,保持较好的韧性.直接淬火,回火工艺在中厚板生产中的应用逐渐增多,促进了中厚钢板生产方法由单纯依赖合金化和离线调质的传统模式转向了采用微合金化和形变热处理技术相结合的新模式.这不仅仅可使钢材的强度成倍提高,而且低温韧性,焊接性能,抑制裂纹扩散,钢板均匀冷却以及板形控制等方面都比传统工艺优越.3)计算机厚度自动控制系统.从目前国内外生产情况看,中厚板厂普遍采用四辊可逆式轧机,有的轧机采用多道次往复轧制,压下手段有的采用电动
12、机驱动,液压驱动或者两种联合驱动控制.厚度控制方法是以轧制规程表为基础,采用电动APC和液压APC预摆辊缝,在轧制过程中采用液压AGC莱钢科技2011年8月模型给出当前道次辊缝设定值的调整量,由液压APC进行辊缝的动态调整,最终保证钢板的同板差和异板差达标.根据中厚板轧机液压AGC自动控制系统的特点和控制要求,中厚板轧机厚度自动控制系统一般可以划分为两级系统:基础自动化级计算机系统和过程控制级计算机系统.各级系统的功能关系如图1所示.通过整个计算机控制系统的协调控制,可以实现中厚板轧机的厚度自动控制.4)中厚板板凸度和板形控制技术.中厚板轧机的板形控制系统主要通过下列方法来实现板形与板凸度的控
13、制,即合理确定工作辊的横移位置,对工作辊施加适当的液压弯辊力,采用分段冷却的方法来改变轧辊的径向膨胀分布.在高精度的中厚板轧机板形控制系统中,这三种方法相互结合,能够消除复杂的板形缺陷.板形控制系统主要由轧辊热凸度计算模块,轧辊磨损计算模块,预设定计算模块,自适应计算模块等构成.中厚板生产企业主要功能:下达生产计划的编制与调整过程控制级计算机系统主要功能:过程跟踪,规程计算,模型计算基础自动化级计算机系统主要功能:生产过程的监控,液压A6C控制及APC控制设备控制主要功能:电气,仪表设备的控制与检测图1中厚板计算机厚度控制系统主要功能5)中厚板平面形状控制技术.强力且响应性能高的液压AGC系统
14、和配有自动宽度控制的近置式轧边机等设备在中厚板生产中的应用,丰富了钢板平面形状的控制方法,促进了平面形状控制技术在实际生产中的应用.通过在中间变形道次进行板坯变厚度轧制以及利用附设的立辊轧机,国外一些着名企业相继开发出各种平面形状控制轧制技术,如厚边展宽轧制法(MAS轧制法),狗骨轧制法(简称DBR轧制法),薄边展宽轧制法,无切边轧制法等多种控制方法.这些方法虽然应用原理和变形特点不同,但均可以达到控制钢板平面形状的目的,有效地提高了中厚板成材率.6)热处理工艺.热处理的目的是通过加热,保温和冷却使钢板获得所要求的金相显微组织,从而提高其力学性能和加工性能.虽然采用控制轧制和控制冷却可以取代传
15、统正火或调质等热处理工艺,采用在线直接淬火可以取代传统的淬火工艺,但至今尚未能全部取代产品的热处理工艺.同时热处理的产品具有整批性能稳定的优点;某些轧制性能不合的产品,可采用热处理措施予以挽救;某些用户还会制定产品必须经过热处理交货.因此,热处理工序在现代化中厚板生产中式必不可少的.3现代中厚板轧机的发展趋势和特点从轧机规格上看,3000mm以下轧机由于产品单重小,规格覆盖面窄,且与宽带钢轧机产品规格范围重叠较多,难以实现品种及规格的多样化,市场的适应性差,发展空间有限,除少量特钢轧机外,目前重建的中板轧机已较少建设该规格领域的轧机.但目前国内尚存很多早期建设的2300mm至2800mm规格的中板轧机,根据国内轧机的发展趋势,本应逐步淘汰,但由于这些轧机的设备投资已基本折旧完毕,产品成本低.对于如级别较低的内陆产品
