厚板的综述

厚板的综述

1.厚板的产品用途

厚板是指厚度25.0-100.0mm的钢板，厚度的4.5-25.0mm称为中厚板，厚度超过100.0mm 的为特厚板。

广泛用来制造各种容器、炉壳、炉板、桥梁及汽车静钢钢板、低合金钢钢板、桥梁用钢板、造般钢板、锅炉钢板、花纹钢板、汽车大梁钢板。、拖拉机某些零件及焊接构件。

桥梁用钢板：用于大型铁路桥梁。要求承受动载荷、冲击、震动、耐蚀等。如：Q235q，Q345q等

造船钢板：用于制造海洋及内河船舶船体。要求强度高、塑性、韧性、冷弯性能、焊接性能、耐蚀性能都好。如：A32，D32，A36,D36等

锅炉钢板：用于制造各种锅炉及重要附件，由于锅炉钢板处于中温（350°C以下）高压状态下工作，除承受较高压力外，还受到冲击，疲劳载荷及水和气腐蚀，要求保证一定强度，还要有良好的焊接及冷弯性能。如：Q245R，等。

2．厚板的生产设备

包括在建的生产线,我国中厚板生产线约有31套,生产能力约2000多万t。中厚板生产线的主要设备有:四辊轧机、热矫直机、双边剪和定尺剪等。

（1）轧机

中厚板四辊轧机主要技术指标有轧制力、轧机刚度、主电机功率、AGC厚度控制系统等。最近建设的中厚板轧机均属于强力型轧机,单位辊面宽轧制力达到20 kN/mm,单位辊面宽的轧制力矩达到1·5 kN·m/mm,单位辊面宽的轧制功率达到4 kW/mm,轧机刚度达到10 MN/mm的高水平,可以实现低温大压下控制轧制。例如,2003年初投产的首钢3 500 mm中厚板轧机,最大轧制力达到74 MN;最大轧制力矩达到2×3 070 kN·m;最高轧制速度6·6 m/s;实测静压靠机械刚度达到10·7 MN/mm。

①二辊可逆式轧机：由1台或2台直流电机驱动，采用可逆、调速轧制，通过上辊调整压下量（轧制中心线改变了），得到每道次的压下量。因其低速咬钢、高速轧钢，则具有咬入角大、压下量大、产量高的特点。但二辊轧机辊系刚性较差，板厚公差较大。目前二辊可逆式轧机已不再单独兴建，而只是有时

作为粗轧机或开坯机之用。

②四辊可逆式轧机：由一对小直径的工作轧辊和一对大直径分别位于工作辊上下的支撑轧辊组成。通常由直流电机驱动工作辊。轧制过程与二辊可逆式轧机相同。由于具有强大的支撑辊，可以承受较大的轧制力，减少工作辊变形以及驱动工作辊，因此，工作辊直径可以比三辊劳特式轧机的中辊直径更小，可进一步减小轧制压力，提高辊系刚性及咬入能力，故这种轧机是生产中厚板的首选轧机。

③三辊劳特式轧机。由上下2个大直径轧辊和1个小直径的中间轧辊组成。由1台交流电动机通过减速机、齿轮座、万向接轴转动上下2个大直径轧辊。中间轧辊无动力（惰辊）且可上下移动（升降），其转动靠上、下辊摩擦带动。通过中辊升降和轧机前、后升降台，实现轧件的往复轧制。轧辊的旋转方向不变，轧件在中、下辊之间朝一个方向通过，返回时则在中、上辊之间通过。通过上辊调整

压下量，得到每道次的压下量。辊系刚性较二辊轧机好、较四辊轧机差，故这种轧机常用来生产中板而不适用于宽厚板生产，已列入淘汰之列。

④万能式轧机。万能式轧机是在二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机和四辊可逆式轧机的进口一侧配置一对立辊或进、出口两侧各配置一对立辊轧机。设置立辊的原意是生产齐边钢板，后续不用切边，提高成材率和生产率。实践表明，因立辊轧边易使钢板产生横向弯曲，立辊轧边生产只在轧件宽厚比＜60～70时才起作用，而不适于宽而薄的轧件。

（2）热矫直机

由于原台式热矫直机刚性差、矫直钢板厚度范围窄、功能少、换辊费时等,已不能满足当今市场对钢板高质量的要求。上海浦钢新型矫直机投产后,因其直能力大、功能多、矫直质量好、矫直钢板范围宽,并具有快速换辊装置,上排或下排矫直辊可整体倾动,进出辊可单独调整,还设有安全保护装置等特点,故国内中厚板厂先后据此改造了10多台矫直机。

（3）滚切式双边剪

目前,国内大部分中厚板厂的切边设备仍使用较落后的分开布置的斜刃剪,少数用圆盘剪或滚切式双边剪。滚切式双边剪剪切质量好,切边整齐,剪刃间隙自动调整,自动快速更换上下刀片,有激光划线装置、钢板磁力对中装置,剪切过程由计算机自动控制,已成为新建或改造中厚板生产线时主要采用的切边剪。

（4）滚切式定尺剪

滚切式定尺剪剪切钢板质量好,切口光洁,板形好,剪切频率高,可自动调整上下刀片间隙,自动更换上下刀片时间不长于30min,剪切过程和钢板定尺由计算机自动控制。

（5）高精度尺寸形状控制系统

新近建设的轧机采用交—交变频电气传动系统和高响应性的液压压下系统,为高精度的控制提供了重要的前提条件。首钢中厚板轧机采用了中厚板轧机二级计算机控制系统。过程控制计算机的主要功能包括:在全轧制线上对轧件进行跟踪;对全轧制线工艺参数进行初始设定计算、修正计算和自适应计算;对轧制规程负荷分配和规程优化。基础自动化计算机接收来自过程控制计算机的指令信息,对各个区段上的具体设备进行直接数字闭环控制。轧机区基础自动化的主要任务包括轧区辊道控制、电动压下位置自动控制(APC)、液压压下厚度自动控制(AGC)、清零、刚度测试、偏心补偿、数据通讯等;控冷区基础自动化的主要任务是根据过程机的指令来对冷却水阀门组态进行直接控制。

3．厚板生产工艺

热轧中厚板生产工艺流程一般包括坯料准备、加热、轧制和精整。轧制是钢板成形阶段，分粗轧、精轧2个阶段。粗轧、精轧划分并没有明显界限，一般把双机架轧机的第1架称为粗轧机，第2架称为精轧机。将单机架轧机前期道次称为粗轧、后期道次称为精轧。粗轧是将除鳞后的坯料展宽到所需要的宽度，同时进行大压缩延伸。粗轧有4种常用方法，全纵轧法、全横轧法、横轧-纵轧法和角轧-纵轧法。精轧除将粗轧后的轧件继续延伸外，主要是控制质量，包括厚度、板形、表面质量、性能等控制。由于在传统轧制时，轧件前后端产生宽展，轧制后钢板不会成为矩形。为此，人们成功研制了许多精轧法，如MAS轧制法；狗骨轧制法（DBR）；咬边返回轧制法；差厚展宽轧制法和立辊法等，较有效地解决了这个问题。这些方法的共同特征是采用横轧-纵轧法，横轧前一道的纵轧使

轧件纵向厚度不等，或纵轧前一道的横轧使轧件横向厚度不等。

4．厚板生产的新技术

近年来厚板生产技术的发展、装备水平的提高及发展趋势主要体现在板坯热送装技术、TMCP工艺技术、板形控制技术、立辊轧机的应用、在线超声波探伤技术、全厂计算机控制等。本文仅介绍TMCP工艺技术和立辊轧机的

应用。

TMCP工艺技术

从常规轧制到控制轧制、加速冷却和直接淬火技术的发展,世界各大厚板生产厂家均经历了十几年甚至几十年的不断探索,逐渐开发建立了比较完善的工艺制度与控制软件,生产的钢种也逐渐形成系列化。各厚板厂采用TMCP工艺的比率有所不同,多在20%~50%。

TMCP的典型生产工艺: (1)奥氏体单相轧制+轧后ACC; (2)奥氏体/铁素体双相区轧制+轧后ACC; (3)奥氏体/铁素体双相区轧制+轧后ACC+回火等。TMCP工艺技术的控制环节采用TMCP轧制工艺,需要有正确的工艺制度、必要的装备设施和完备的控制手段。(1)加热炉具有快速和均匀的加热功能,能正确控制炉内气氛;(2)轧机具有高刚性和高能力,可满足低温大压下时高负荷的要求3)钢板待温时应有足够的空间,以减少控轧对轧机产量的影响,一般采用多块钢板交叉轧制的生产方式;(4)配置高能力的矫直机以满足低温矫直钢板的要求(矫直温度500℃);(5)快速冷却装置冷却能力强,冷却范围宽,对不同品种、不同厚度的钢板可采用不同的冷却速度与流量控制,确保钢板均匀冷却;(6)配置完善的检测仪表,确保工艺参数的准确与生产过程的稳定,以达到钢板预期的组织性能;(7)整个生产过程和主要设备的计算机控制,必要的工艺控制模型。TMCP工艺生产的钢种采用TMCP工艺可生产造船板、管线板、桥梁板、锅炉容器板、海洋结构板等,强度级别一般在550MPa以下;而造船板DH32、DH36、管线板X60~X70、建筑结构板400~550MPa级别、海洋结构板API2W等可用成熟的TMCP工艺生产。采用TMCP工艺,产品组织结构为细晶铁素体或铁素体+贝氏体组织。

立辊轧机的应用

立辊轧机在40年代应用于万能式厚板轧机,生产齐边钢板; 50年代采用大型立辊轧机,用于钢锭的轧边; 60年代以来因采用初轧薄板坯,立辊的作用大大削弱; 70年代以来,随着厚板生产连铸比的逐渐提高,各国新建的厚板轧机几乎都没有设置立辊轧机。进入80年代以后,先进国家的厚板生产已开始从产量型向以品种型和质量型为主的效益型转变。在进行降低成本、能源、原材料消耗,提高成材率方面的技术发展进程中,立辊轧机的作用得到了极大的重视。在以连铸坯为原料的生产中,立辊轧机可消除钢板边部折叠、减少钢板切边量以及提高钢板宽度精度。因此,新日铁大分厂、川崎水岛厂分别于1986年和1987年增建了立辊轧机,浦项2号中厚板厂在增建粗轧机时不仅在粗轧机前设置了立辊轧机,同时在精轧机前也增建了立辊轧机,与四辊轧机均为近接布置。粗轧机前的立辊主要用来进行形状控制,精轧机前的立辊进行成品的宽度控制。90年代以来,新建的厚板轧机,如浦项3号厚板厂和瑞典SSAB厂,也都配备了近接布置的立辊轧机。现在的立辊轧机一般与四辊轧机近接布置,以减少轧制节奏时间。根据国外的生产实绩,采用立辊轧机后,综合成材率可提高1·5%~3·0%以上。

5.厚板生产的车间布置

（1）中厚板车间平面布置的特点

中厚板轧机是一种很有特色的轧机,其生产技术也有一项别具一格的工艺。从产品上说,板宽达5 350 mm,板厚达350mm,是轧制生产钢材中最宽和最厚的。从原料方面说,可采用钢锭作为原料,单重可达250 ,t也是轧机中使用最重的原料。从设备上说,中厚板轧机是轧机中最大的轧机。因轧辊、机架牌坊、主电动机及吊车等都是轧机最大的,故素有“轧机之王”的称呼。还有从工艺上看,中厚板生产需将坯料旋转90°进行展宽横轧,除已淘汰的迭轧薄板轧机以外,其它轧机都不具备这种独特的操作。另外,从厂房负荷、跨间大小及长度来比较,最大吊车吨位达400 t以上,最大跨间达36 m,最大长度达1 800 m,也是轧机中最大的。钢板在生产过程中只允许一个方向流通,不可旋转90°横向输送和吊运。即使采用倒丁字形布置,钢板也只有垂直于成品跨堆存。热处理在中厚板生产中占有很重要的地位,即使控轧控冷发展很快,大部分热处理产品仍然无法取代。一些重要钢板生产的热处理厂房占全厂面积达一半以上,所以说,与其称其为轧钢车间,还不如叫它为热处理车间。钢板外运时无论是铁路还是公路都有一个超限问题。板宽2 700 ~4 000 mm时由铁路斜放运输,而大于4 000 mm板宽就无法铁路运输;板宽2 500~5 200 mm可由公路斜放运输。4 800 mm级以上特宽厚板轧机最好沿海和大江建设,以解决运输困难问题。因此,钢板交货外运采用公路汽车、铁路车皮及轮船方式,成品跨应与外运方式相配合。中厚板钢种和规格繁多,钢板形状除矩形以外,还有方形、圆形、锥形、梯形及其它等,交货状态除热轧以外,还有控轧、控冷、正火、高温回火、退火、淬火、调质(淬大+回火,正火+回火)、缓冷、抛丸涂漆、去磁及超声波探伤等。订货批量差别也很大,多时一个品种100万,t少则一个合同仅一张钢板,重只几百公斤。中厚板生产切下废钢比较多,一般热轧钢材只有2% ~4%左右,中厚板达到3% ~6%以上。另外,取试样工作量很多,有的品种需要每张板取样甚至两头取样。这些辅助作业给车间平面布置也带来一定的影响。

（2）车间平面布置的基本要求

中厚板车间设备平面布置往往受总图位置的制约,要求考虑车间长宽占地面积、物流方向、原料来源、产品的铁路、公路、水路运输以及与前工序炼钢、连铸和后续生产车间(如大口径焊管等)的衔接关系。通常原料与成品仓库和主轧跨的布置关系有工字形、丁字形、倒丁字形及一线形4种配置方式。

6.节能环保

1)高温低氧蓄热燃烧技术(HATC)

高温低氧燃烧又叫高温空气燃烧(HTAC),其大幅度节能和大幅度减排污染物NOx和COx的特点引起了全世界燃烧领域和能源界专家的注意,也引起了越来越多国家的注意。该技术被有的专家称为“21世纪的关键技术之一”,发达国家正在大力推进该技术,尤其在日本(已是政府行为)。该技术可用于一切燃用矿物燃料而余热回收又不彻底的高温设备中,可使工业炉的热效率达到79%,NOx排放减少90%以上,CO2减少约50%。其原。目前中国钢铁业的各种工业炉中已开始大力推广这一技术,取得了可喜的成效。(2)水的最小化技术水是一个地区最重要的生态物质,水的多少和好坏直接影响该地区的环境。中国总体上是缺水的国家,有

的地区还严重缺水。水在世界上一些地方已成了战略物质。用水的最小化技术已愈来愈受欢迎,如采用少水、无水工艺,采用新的冷却理念、材料和设备,如新型冷却壁的设计、水的多级分级应用、提高水的重复利用率、计算机过程控制等,均被证明是很好的工业用水技术。(3)系统环保和系统节能技术。

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