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1、 1宽厚板轧机发展概况 主讲：朱德隆(教授) 时间：2008 年 6 月 14 日 一、随着国民经济的发展，宽厚板轧机在加快发展一、随着国民经济的发展，宽厚板轧机在加快发展 1.钢铁工业发展迅速：建国初期的 1950 年，全国钢产量是 61 万吨，经过 50 多年的努力，去年（2007）我国钢产量达到 48966 万吨，大约是 1950 钢产量的 800 多倍。 2.钢铁工业进行结构调整，向大型化、高精度、高质量、节能环保发展：经过 50多年的发展，我国已经有了 5500m3高炉、300T 转炉、5.5m 宽厚板轧机、2250 热连轧、2230 冷连轧、7.63m 焦炉、500m2烧结机等大型
2、设备，这些设备在世界也是属于先进水平的。 我国的连铸比在 1970 年只有 2.1%，到 2003 已经达到 95.3%，既节约了能源，也缩短了流程，节约了投资。 我国的板管比一直很低，产品结构不合理，经过不懈的努力 2006 年我国的板管比已经达到 49.3%，板材占 41.8%，管材占 7.5%。 3.中厚板轧机发展很快：上世纪 5060 年代为了解决国家急需的中厚板，用一套图纸在全国制造了大约 10 套 2300 三辊劳特式中板轧机。这种轧机不管是生产的钢板质量和产量都是落后的，国家不得不在上世纪 60 年代开始在全国进行九大成套产品的建设。其中，就有建在舞阳的 4200mm 宽厚板轧机
3、，这是我国第一套自力更生建设的宽厚板轧机，当时瞄准的是德国哈庭根和奥地利林茨厂的 4200 宽厚板轧机。之后十套 2300 三辊劳特式轧机陆续被改造成为 2450、2500、2800、3300 四辊轧机，其中3300 实际是 3500mm 轧机， 这是我国第二套宽厚板轧机。 随着改革开放建设了许多套从 42005500 的宽厚板轧机。 4.国民经济对宽厚板的需求与日俱增：由于宽厚板用途广泛、品种多样，已有的宽厚板生产能力仍然不能满足市场的需求，有人预测到 2010 年我国中厚板的年消费量为 8600 万吨（其中，特厚板 400 万吨） 二、市场需求高质量、多品种的宽厚板二、市场需求高质量、多品
4、种的宽厚板 1.宽厚板的定义：人们通常把厚度 4mm 以上，宽度 3000mm 以上的钢板称为宽厚板。生产这种钢板的轧机为宽厚板轧机。 2.按板材厚度分类：人们把厚度 425.0mm 的钢板称为中厚板；把25.0100mm的钢板称为厚板；把厚度100mm 的钢板称为特厚板。 3.宽厚板用途广泛、品种繁多。概括有钢结构用板、造船板、桥梁板、压容板、锅炉板、管线用板、装甲板、建筑用耐侯板、原子能用板等。 24.当代宽厚板轧机的各项技术指标： (1) 钢 板 最 大 成 品 宽 度 ： 5500mm 宽 厚 板 轧 机 生 产 的 钢 板 成 品 宽 度 为52005300mm。 (2)钢板最大轧制
5、长度及定尺长度：轧制长度一般为 50m。日本川崎水岛厂最长达58m，新日铁大分厂最长达 63mm。成品钢板长一般为 25m，而大分厂达 30m。 (3)轧制钢板的最大厚度：日本水岛厂 5500mm 轧机轧制钢板的最大厚度 410mm。新日铁名古屋厂 4800/4700mm 轧机生产钢板的最大厚度为 700mm。 (4)最大板坯单重：日本大分厚板轧机设计最大坯重为 42.8t，实际最大坯重 29.9t。水岛厚板轧机最大坯重为 28t。鹿岛厂厚板轧机设计最大轧制板坯重为 50t，可轧制钢板最大单重为 40t。 (5)最大钢锭单重：日本钢管京滨厂最大钢锭单重 50t。德国迪林根厂为 60t。日本名古
6、屋为 80t。水岛厂为 110t，可生产最大单重 85t 的特厚钢板。 (6)钢板成材率(从板坯到成品)：水岛厂 5500mm 宽厚板轧机成材率达 94.9%，是当今世界上的最高水平。 5.宽厚板高精度轧制技术 (1)高尺寸精度轧制工艺技术，主要有厚度、宽度、板形控制技术。 (2)为满足 TMCP 轧制工艺的低温高压下、大功率、大转矩和高刚度的四辊可逆式轧机和厚板轧后加速冷却技术。 (3)提高产品成材率的平面形状控制技术。 (4)提高产品直线率，即降低离线的表面修磨量和冷矫直量。 (5)TMCP 工艺的板坯加热温度为 9501150出炉温度虽低于常规轧制，但对板坯温度的均匀性要求高，大量采用热
7、装板坯对提高出炉温度均匀性有利。 (6)厚板生产的特点是品种多(钢种多、用途广)、规格范围大，因而板坯库、成品库由计算机管理更为必要。 (7)厚板轧制工艺过程普遍由计算机进行设定控制。 (8)厚板的轧制和精整特点为单张管理,由于品种、用途和规格多，对质量管理和质量保证要求严，因而需要配备各种完善的析测仪表。 6.宽厚板的高尺寸精度技术：近年来客户对钢板厚度尺寸精度，板形、表面质量、材质性能提出了更高的要求，如板厚公差要求为0.20.4mm，从而推动高精度轧制技术的发展。 (1)厚度控制：在靠近轧机(距轧机中心线 2.02.1m 处)设置射线测厚仪，使反馈控制快速应答，提高钢板全长厚度精度。 3
8、(2)宽度控制：设立轧边机，既用于平面形状控制，也设置液压 AWC 系统,使宽度控制精度已达 5.7mm。 (3)板形控制：厚板轧机以辊形和弯辊作为凸度、平面度的控制，现在又有工作辊移动(WRS)+强力弯辊(WRB)、成对交叉辊轧机(PC)和连续可变凸度轧机(CVC)等，大大改善了板形。 7.控制轧制与控制冷却 控制轧制是从轧制前的加热到最终轧制道次结束为止的整个轧制过程实行最佳控制，以使钢材获得预期的良好性能的轧制方法。 控制轧制分为：奥氏体再结晶控制轧制、奥氏体未再结晶区控制轧制和+两相区控制轧制。三者称为控制轧制三阶段。 控制轧制的工艺特点：(1)控制坯料加热温度，把钢坯温度下降到细晶粒
9、区的1050以下。(2)控制轧制温度：终轧温度尽可能接近奥氏体开始转变温度，起到相似于正火的作用，一般碳钢约 830或者更低。(3)控制变形程度：道次变形量大于临界变形量，使全部晶粒能进行再结晶。(4)控制轧后冷却速度，除空冷外，还可以吹风、喷水、穿水等冷却方式。 控制轧制的主要优点： (1)使钢材的强度和低温韧性有较大幅度改善， 使铁素体晶粒从 78 级升至 12 级，晶粒直径从12m 降为 5m。 (2)可节约能源和使生产工艺简化。 (3)可充分发挥微量元素的作用。 三、轧钢技术在“十一五”期间重点开发的品种和技术发展目标(宽厚板技术)： 三、轧钢技术在“十一五”期间重点开发的品种和技术发
10、展目标(宽厚板技术)： 1.高强度、高韧性钢材：推广和研发高强度、高韧性船板(s=400、500、800Mpa级，高冲击韧性、抗层状撕裂)；高强度、低屈强比的抗震钢板；高强度管线钢板(80、100、120 等)；抗层状撕裂的有 z 向要求的中厚板(海洋平台、建筑梁柱用板)；高强度特厚板(s=400500Mpa，厚度 200400mm)；高性能压力容器板；锅炉板(b=510780Mpa，调质,抗低温冲击性优良，焊接性优良)。 2.耐火、耐候钢板(s在 600时屈服限不小于常温时的 2/3)建筑用高性能钢板 (b=490780Mpa，0、20、40时 AK 值不小于 47.60、60、80J 或
11、100J,耐大气腐蚀为普通材 28 倍，s在 600时屈服限不小于常温时的 2/3)，桥梁与隧道用高强度耐侯钢板。 3.环保节能材：如差厚钢板(最大斜度 4.0mm/m，厚 5075mm，厚差 3.030mm)，热装率要达到 6070%(连铸坯)，强度提高 30%。 4四、宽厚板轧机的工艺流程：四、宽厚板轧机的工艺流程： 1.炉区：宽厚板的原料一般有三种，即连铸板坯、钢锭和压制板坯，从原料库向不同的加热炉供料。连铸板坯通过步进式加热炉或推钢式加热炉加热；钢锭在均热炉加热；压制板坯数量少在车底式炉加热，加热的坯料经过对正、称量送往轧制区。对于以钢锭为原料的则应有钢锭回转装置，以使钢锭的小头进入轧
12、机。 2.轧机区：轧件进入轧机区首先要经过高压水除磷，重型立辊轧机、立辊轧机可帮助除磷，可改善边部质量，也可用于控制板宽。厚板轧机可以是一架，也可以用两架(其中一架作粗轧，一架作精轧)。轧机区设有预矫直机，快速冷却，适应控轧控冷的需要。轧制的钢板进行热矫和标记后进入冷床区。 3.冷床区：冷床用于钢板冷却，目前宽厚板多用步进式或步进格栅式冷床，既要考虑冷却效果，也要避免划伤钢板。 4.剪切区：在剪切区对钢板进行切头、切板边和切定尺，现在都采用滚切式剪以保证剪切质量。厚的钢板可在火焰切割机上切割。本区域还设有成品测量、探伤、做标记等工序。 5.精整区：用于对钢板进行翻板检查、修磨、冷矫等精整作业。
13、 6.特厚板区：对特厚板进行缓冷，火焰切割，翻板检查和在压平机上对特厚板进行压力矫直。 7.热处理区： 用于宽厚板的常化和调质处理以提高钢板的性能。 此区设有抛丸机、修磨、热处理炉、淬火机、冷床、矫直、剪切、火焰切割等设施。 五、主要设备的性能和结构特点: 五、主要设备的性能和结构特点: 1.四辊轧机:现代的四辊轧机以高精度、高刚度、大转矩为显著特点。如 1985 年投产的迪林根 5500mm 轧机为例，支撑辊直径为2400mm，牌切断面为 10040cm2,最大轧制力 108KN，轧机刚性模数为 10400KN/mm，主电机功率 210900KW，最大轧制力矩 24500KNM，最大轧制速度
14、为 6.95m/s，设有液压弯辊系统。 宝钢 5000mm 后跟着 UOE 直缝焊管，年产钢管 50 万吨/年，焊管直径5081422mm，壁厚 6.040.0mm，最大长度 18.3m。(已试制 X120 管线钢板) 宝钢借浦钢搬迁罗经建成 4200mm 宽厚板轧机。 图上所示，四辊轧机的工作辊1200/11004880mm，支撑辊2250/20504880mm。沙钢 5000 轧机：年产量 150 万吨，产品：4.53009004800mm。重钢将在长寿建 4100mm 宽厚板生产线，生产板宽 15003800mm，年产 130 万吨。鞍钢在鲅鱼圈建一套 5500 宽厚板生产线，年产 20
15、0 万吨。 2.滚切式剪：一般剪切厚度 550mm 剪切次数 30C/min。 5钢板的剪切有斜刃剪、圆盘剪、滚切剪(1971 年德国作出世界第一台)。 用纵向双边滚切剪进行切边，用滚切剪进行切头和定尺，是宽厚板生产线较理想的设备，其优点： (1)剪切厚钢板变形小，大大提高了钢板的形状精度，切下的板边扭曲度小，便于进行碎边和运输。 (2)对剪刃的划伤和磨损小,提高刀片的使用寿命,钢板切口断面光滑。 (3)剪刃重叠是沿板宽方向相等。剪刃总行程比斜刃剪减少 30%40%，曲轴半径和剪切力减小，电机功率减小、节能、传动系统重量轻。 (4)剪切效率高，剪切次数可达 30c/min。 (5)剪切厚度范围
16、大(550mm)缩短了作业线长度，减轻了重量。 (6)自动化程度高，自动测厚、自动对中、自动调侧隙、快换刀片，提高了生产效率。 3.圆盘剪：只适用于中厚板，一般厚度不超过 26mm。 4.矫直机：预平整机可平整的中厚板厚度为 525mm，温度为 7001000。预平整与快冷配合使用，预平整可消除前沿高达 0.5m 得上翘。预平整有 4 根平整辊，2上 2 下。预平整最大辊缝可达 609.6mm 最大矫平力 2500KN。 冷热矫直机有 9 辊式和 11 辊式。一般矫直钢板厚度为 4.550mm，热矫温度在450600，多为四重式，有的可倾动。 MDS 为迪林根厂制造一台重型 9 辊热矫机，最大矫直力 30000KN，矫直钢板厚度(5)12110mm 最大矫直厚度 300mm。 三菱重工 1988 年为水岛厂制造了十五辊矫直机。入口、出口各 4 个小直径矫直辊，中间 7 个大直径矫直辊。据说可矫钢板厚 4.580(265)mm，最大矫直力 410
