本文格式为Word版，下载可任意编辑日本中厚板生产技术的发展和现状 日本中厚板生产技术的进展和现状 ——随中国金属学会代表团访问日本观感之二 王国栋 刘相华 （东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点测验室） 2022年9月8日－19日，随以殷瑞钰院士为团长的中国金属学会代表团加入在日本福冈召开的亚洲钢铁大会，并访问了日本几个大钢铁公司的钢铁厂有幸随团访问，收获颇丰现就接触到的日本中厚板生产技术的进展和现状予以介绍 1 中厚板车间的根本处境 1.1 根本设备参数 JFE中厚板的生产极具特色，故以该公司的3套中厚板轧机为代表，通过表1说明日本中厚板生产设备的根本处境 表1 JFE的3台中厚板轧机的根本处境 投产年份 生产才能，kt/year 产品尺寸 厚度，mm 最大宽度，mm 最大长度，m 加热炉数量 加热炉类型 轧机 类型 精轧机架工作辊，mm 精轧机架支撑辊，mm 主电机 轧制力 轧机刚度 京浜地区 1976 1670 360 5300 25 2 步进式 4 high，可逆式 D1230×L5500 D2400×L5400 Finisher:6400kW×2 80000kN 94000kN/mm Super-OLAC 16000 辊切式 仓敷地区 1976 2050 360 5350 27 2 步进式 4 high，可逆式 D1220×L5490 D2400×L5390 Finisher:8800kW×2 80000kN 94000kN/mm Super-OLAC 41000 切边剪、切头剪：福山地区 1968 1900 200 4500 25 2 步进式 4 high，可逆式 D1230×L4700 D2200×L4500 Rougher:5000kW×2 Finisher:8800kW×2 RM45000kN FM90000kN(1985更新) RM70000kN/mm FM—— ACC 热矫直机最大矫直力，kN 剪切线 切边剪、剖分辊切式 Super-OLAC 35000 剪、切头剪 特征 冷矫直机 最大矫直力 功能特点 － 35000 － Guilotine cut 式； 剖分剪：辊切式 边部铣削 35000 伸长、挠度、intermesh操纵 － 14000 － 热处理炉 N: Normalizing; Q: Quenching; T: Tempering HOP 其他设备 N,Q:非氧化式(5400W) T:直接加热式(5400W) N,Q,T:非氧化式(4700W) T:直接加热式(4150W) N,T:车载非氧化式(5300W) N,Q:非氧化式(4400W) T:直接加热式(4150W) 不锈钢中厚板: 直接加热式(4000W) HOP(4500W) 厚规格中厚板板坯压力机 复合板用电子束焊接机2台 不锈钢酸洗线1条 日本的中厚板轧机根本上创办于上一世纪60－70年头，由于当时追求大型化的趋势，所以轧机的尺寸根本以5m以上的轧机为主。
但是，限于当时的技术条件，尽管个别轧机举行了改造，轧机根本水平与现代中厚板轧机相比，尚有很大的差距这3台轧机的精轧机单位宽电机功率分别为2.32kW/mm、3.20kW/mm、3.74kW/mm，单位宽轧制力分别为14.5kN/mm、14.5kN/mm、19.1kN/mm，轧机刚度分别为94000kN/mm、94000kN/mm、未知kN/mm我国宝钢5m精轧机的单位宽电机功率4 kW/mm、单位宽轧制力20kN/mm、轧机刚度10000kN/mm，在轧机强力化方面有确定的优势创办初期，日本的这些轧机自动操纵水平不是很高，产品质量也有差距当时均没有装设操纵冷却装置，所以无法举行操纵冷却矫直机和其他辅佐设备也远未达成强力化的水平 1.2 日本中厚板轧机和生产技术的提升历程（举例） 尽管日本的中厚板轧机投产年头较早，投产初期设备水平与今天相比，还是相当落后的但是由于常年坚持提升和创新，不断采用新技术，始终保持日本中厚板轧机和生产技术领先于国际进展，生产出得志新世纪需要的国际领先的高级产品下面是JFE的3个中厚板轧机设备和工艺提升的一览表，它真实的记录了日本中厚板轧机的进展和领跑世界中厚板技术的历史轨迹。
1977年，E：AG-AGC；W：自动操作技术 1979年，E：AGC模型高精度化；W：MAS轧制 1980年，F：ACC－OLAC 1982年，E：热处理技术（完全自动、温度跟踪） 1984年，W：精轧立辊 1985年：F：WRS 1986年，F：高性能复合板生产技术 1987年，W：接近式测厚议，立辊轧制 1991年，W：TFP制造技术 1993年，W：LP钢板制造技术 1998年，F：Super-OLAC 2022年，W： Super-OLAC；新冷矫 2022年，F：HOP；E：Super-OLAC （E：东日本地区；F：仓敷地区；W：西日本地区） 2 日本中厚板轧机的装备水平 2.1 厚度自动操纵 钢板厚度操纵是最重要、最根本的操纵方式日本的中厚板轧机均装备了由高响应性的液压AGC系统、γ射线测厚仪等传感器、高精度的计算机模型构成的计算机厚度操纵系统计算机操纵的3个要点是：通过采用弹跳方程等高精度的计算机数学模型实现了高精度的设定；通过采用十足值AGC操纵系统操纵了钢板全长的板厚操纵精度；通过道次间、板坯间的实测值与模型计算值之间的比较实现的模型自学习。
除此而外，1987年在水岛厂精轧机2m距离处安装了测厚仪（图1），世界首次在厚板AGC系统中采用监控AGC在高温、高湿度、灰尘、振动的恶劣环境中，在轧机邻近安装测厚仪这样的细致仪器，并取得告成，开创了中厚板轧机厚度操纵的先河 包含监控AGC在内的板厚操纵系统功能很 附属立辊γ-射线探测器强它依据轧制力预料模型和弹跳方程，可以预料轧制中发生的轧制力以及辊缝的变化（轧辊的挠度、排放牌坊的伸长等），可以精确的设定轧制 侧导板轧件前的辊缝开度依据轧制中轧制载荷的变化，利用十足值AGC补偿辊缝的变化，降低板厚偏差 γ-射线放射器精轧机牌坊进一步在轧制之后，将轧制后的实测值反应给轧辊开度，举行操纵，以使钢板全长达成目标板厚这样可以得到厚度偏差微小的高厚度精度 利用上述成套的厚度操纵技术，可以在钢板 图1 接近式测厚仪的安装 长度方向上连续的变更钢板厚度，生产所谓LP 钢板这种LP钢板的操纵系统可以跟踪钢板长度方向的位置，同时调整轧辊辊缝，可以得到需要的轧件纵向厚度变化 2.2 平直度和板凸度操纵 为了保证钢板的平直度，需要严格操纵各个道次的板凸度。
日本各厚板厂的轧机为了操纵板凸度和板平直度，除了配备必要的辊型和实施合理设计轧制规程之外，还具备WRB、WRS等板平直度和板凸度操纵手段例如JFE福山厂，在1985年世界首次装备了WRS装置，工作辊的轴向移动量达成1000mm，每个工作辊轴承座的弯辊力达成6000kN/Chock其板凸度操纵才能很大，对于3000－3500mm宽度的钢板，最大的轴向移动量的处境下，WRB的板凸度操纵才能大约为0.4mm，相当于35000kN轧制力所造成的凸度量 除了硬件方面的工作外，还在软件、传感器方面做了大量的工作例如考虑轧件三维变形的高精度的板凸度模型，紧邻轧机出口的平直度检测仪，以实测平直度为根基的前馈、反应操纵等通过上述工作，板凸度平均可以操纵到0.05mm以下 2.3 宽度和平面外形操纵 为了裁减切头、切尾、切边量，各个中厚板厂都开发了自身的平面外形操纵技术，力争将钢板轧制成为尽可能接近矩形外形JFE的水岛厂开发了所谓的MAS轧制方法，是该研究方向的主导成果该技术定量的预料轧制后钢板的平面外形，在成形轧制或者展宽轧制的结果一个道次将钢板纵向断面轧制成为设定外形，从而保证轧后钢板外形最接近于矩形。
在上述平面外形操纵的根基上，进一步操纵钢 压头压头轧制力测量厚度轧件γ射线测厚仪目标厚度板的宽度，提高宽度精度为了实现钢板侧面矩形化操纵（防止鼓形），1984年在水岛厂设置了附属立辊，可以在可逆轧制的任意道次举行动态立辊轧制此外，由于采用液压AWC，短行程操纵等技术， 液压缸位置操纵器操纵器预料轧制力操纵了头尾部和全长的宽度精度 基于上述工作的根基，水岛厂在1987年在剪 图2 平面外形操纵系统框图 切线上安装钢板断面铣削装置，代替传统的切边剪实现了TFP（Trimming-Free Plate）的生产 3 轧后加速冷却系统的进展处境 3.1 传统加速冷却系统 加速冷却技术与操纵轧制技术一起构成了TMCP的核心JFE福山厂（原NKK福山厂）在1980年世界第一次在中厚板轧机后面应用加速冷却系统告成，命名为OLAC，即（On-Line Accelerated Cooling）该冷却系统安装于福山中厚板厂精轧机与矫直机之间，在轧制过程中假设要举行组织操纵，也可以在冷却系统中摇摆冷却上冷却系统是管层流式，水由集管流 出落到板面下冷却是通过安装于辊道辊之间的喷射式喷嘴举行。
1985年，京浜中厚板厂2号轧机安装了OLAC II操纵冷却系统，这是一套通过式的冷却系统，上集管采用水幕层流冷却，水直落钢板下集管是该公司自行开发的吸水式（Suction Laminar）喷射冷却系统 住友金属鹿岛厂也在80年头装备了加速领却系统，命名为DAC（Dynamic Accelerated Cooling），安装于轧机与矫直机之间该系统是住友金属与IHI合作开发的上部水冷系统是水幕，共有12个集管；下部是喷射式冷却，共有39个集管上、下冷却系统均可以在100％－300％的范围内举行水流量调理，最大用水量为90 m3/min根据所轧制的品种，上冷却系统与下冷却系统的流量比可以调整，为1：(2.0-2.5) 川崎制铁（现JFE）水岛厂多功能加速冷却系统，命名为MACS（Multifunctional Accelerated Cooling System），该系统由加速冷却和直接淬火两个独立的片面组成上集管是直管式冷却，原理上来说，属于水枕式冷却系统；下集管是特殊设计的带翼片的集管主集管侧面的一排孔喷出的高压水沿翼片分两股以水幕状喷向钢板下外观，其中位于上游方向的一股被钢板带回，重新落入翼片，可以重复使用，提高水的利用效果。
该冷却系统长度为40m，总水量为200m3/min，对于50mm厚的钢板，冷却速度可以在2－11℃/s的范围内举行调理 其他各厂，例如NSC、神户制钢均开发了具有特色的加速冷却系统 3.2 直接淬火（DQ）系统 为了实现直接淬火，在上一世纪80年头日本的宽厚板厂均开发和安装了自身设计的直接淬火系统川崎制铁水岛厂开发的MACS系统，安装在加速冷却系统后面，长为13m该系统类似一个水箱，容积2300m3，钢板在箱内浸没在冷却水中冷却箱有进水口和出水口供给和排出冷却水箱内安装叶片式的搅动辊，加速水的滚动，加强冷却水与钢板的热交换高压淬火时，水压为0.5MPa，最大耗水量为60m3/min，低压淬火时，水压为0.2MPa，最大耗水量为180m3/min 住友金属在常规加速冷却系统安装了自身开发的DAC II（14 m），该系统采用高压水上、下对称地喷射到钢板的上、下外观，实现对钢板的冷却 我国宝钢新建5m宽厚板轧机，加速冷却系统。