燕山大学本科生毕业设计论文

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一、课题国内外现状

中厚板轧机是用于轧制中厚度钢板的轧钢设备。在国民经济的各个部门中广泛的采用中板。它主要用于制造交通运输工具（如汽车、拖拉机、传播、铁路车辆及航空机械等）、钢机构件（如各种贮存容器、锅炉、桥梁及其他工业结构件）、焊管及一般机械制品等［1~3］。 1 世界中厚板轧机的发展概况

19世纪五十年代，美国用采用二辊可逆式轧机生产中板。轧机前后设置传动滚道，用机械化操作实现来回轧制，而且辊身长度已增加到2m以上，轧机是靠蒸汽机传动的。1864年美国创建了世界上第一套三辊劳特式中板轧机，当时盛行一时，推广于世界。1918年卢肯斯钢铁公司科茨维尔厂为了满足军舰用板的需求，建成了一套5230mm四辊式轧机，这是世界上第一套5m以上的轧机。1907年美国钢铁公司南厂为了轧边，首次创建了万能式厚板轧机，于1931年又建成了世界上第一套连续式中厚板轧机。欧洲国家中厚板生产也是较早的。1910年，捷克斯洛伐克投产了一套4500mm二辊式厚板轧机。1940年，德国建成了一套5000mm四辊式厚板轧机。1937年，英国投产了一套3810mm中厚板轧机。1939年，法国建成了一套4700mm四辊式厚板轧机。这些轧机都是用于生产机器和兵器用的钢板，多数是为了二次世界大战备战的需要。1941年日本投产了一套

5280mm四辊式厚板轧机，主要用于满足海军用板的需要。20世纪50年代，掌握了中厚板生产的计算机控制。20世纪80年代，由于中厚板的使用部门萧条，许多主要产钢国家的中厚板产量都有所下降，西欧国家、日本和美国关闭了一批中厚板轧机（宽度一般在3、4米以下）。国外除了大的厚板轧机以外，其他大型的轧机已很少再建。1984年底，法国东北方钢铁联营敦刻尔克厂在4300mm轧机后面增加一架5000mm宽厚板轧机，增加了产量，且扩大了品种。1984年底，苏联伊尔诺斯克厂新建了一套5000mm宽厚板轧机，年产量达100万t。1985年初，德国迪林冶金公司迪林根厂将4320mm轧机换成4800mm轧机，并在前面增加一架特宽得5500mm 轧机。1985年12月日本钢管公司福山厂新型制造了一套4700mmHCW型轧机，替换下原有得轧机，更有效地控制板形，以提高钢板的质量。

2 我国中厚板轧机装备概况

进入二十世纪五十年代后，我国先后建成二十多套三辊劳特式轧机用于中板生产。目前，我国是全球中厚板生产线发展最快、数量最多的国家。我国第一套中厚板轧机是1936年鞍山钢铁公司第一中板厂建成的2300mm三辊劳特式轧机。1958年鞍钢建成2800/1700半连续钢板轧机，1966年武钢建成了2800中厚板轧机，1966年太钢建成了2300/170炉卷轧机。1978年舞钢建造了一套4200mm宽厚板轧机。2005年宝钢厚板厂投产一套5300mm轧机。2006年10月，秦皇岛中板厂引进德国SMS技术，投产4300mm的轧机。同年11月，沙钢厚板厂引进奥钢联技术，投产5100mm轧机。2009年江苏沙钢厚板厂建成一套5100mm的中厚板轧机。截至2007年底，全国有46家企业70余套中厚钢板轧机，设计年产能力4530万t[1~3]。但就中厚板的整体发展水平来说，与国际先进国家相比还是有一定的差距的，总体装机水平不高，3000mm以下的轧机偏多，且大多数只能生产普通中厚板，剪切线设备也较落后，综合成材率不到90%。在改造或新建中厚板时，目前国内已具备了自主设计制造中厚板生产设备的能力[4~6]。精整线的水平也比较低，这种局面的形成，同多年来中厚板厂家重轧钢、轻精整的观念是分不开的。我国中厚板厂的自动化程度也比较低，在线检测与控制水平落后，大部分厂大多数设备均未采用计算机控制，一些虽然配备了AGC系统[5 ]，但大多数没有实现闭环控制[7]。钢板检验项目不齐全，特别是一些专用板的专门检测手段不全，缺乏有效的保证措施[10]。所以，我国要想中厚板的生产水平达到世界先进水平，就必须对现有的生产线进行改造。将原有的三辊劳特式轧机改造为双四辊轧机或三辊加四辊轧机,增大生产线的规模[6~9]。二、研究主要成果 1 尺寸与板形控制

1.1 厚度控制在靠近轧机处（距轧机中心线

2.0~2.1m）设置γ射线测厚仪，使监控及反馈控制能快速应答从而提高钢板全长厚度精度，在原有AGC基础上有效地利用 FF-AGC（前馈AGC）和MON-AGC来保证厚度控制的高精度。

1.2 宽度控制增设立辊轧边机，既用平面形状控制，也设置了液压AWC(立

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辊辊缝/宽度自动控制)系统，具有ABS-AWC,FF-AWC,MON-AWC等功能。 1.3 板形控制采用工作辊移动（AWS）+强力弯辊（WRB）、成对交叉辊轧机（PC）和连续可变凸度轧机（CVC）等方法。 2 平面板形控制技术

20世纪70年代末日本川崎水岛厂开发了MAS平面形状控制法根据预测模型在成形和宽展轧制阶段，对板坯厚度断面给予变化的压下量进行形状控制，使钢板在轧制终了时的形状接近矩形，自1978年此项技术应用以来，可比传统方法提高成材率4.4%[14]。1982年左右又开发了与MAS法大体相同的“狗骨轧制法”，即轧制开始时将板坯厚度断面头尾部分轧成楔模型，然后展宽轧制和延伸轧制。水岛厂在开发MAS基础上于1985年研制出无切边钢板（TFP—Trimming Free Plate）技术，轧制“免切边钢板”，即用铣削床铣边。

3 控制轧制和控制冷却技术

板厚控制轧制技术是在轧制过程中的不同温度段给予规定的压下变形，以生产高强度、高低温韧性并有良好焊接性能的技术。板件在控制轧制后进行快速喷水冷却，可使低碳当量（如Ceq<0.30%）的钢板强度和韧性都得到提高，并可获得良好的焊接性能。日本有约41%的厚板厂采用TMCP技术生产[1]。日本JEE的在TMCP 技术的基础上开发了加速冷却新技术（super-OLAC），较以往冷却速度提高了2~5倍[13]。三、发展趋势

我国中厚板生产技术进几年的发展可以用产品、品种板比例、成材率和工序耗能等主要指标来考核。前三项指标逐年提高、最后一项指标逐年下降。下一阶段中厚板生产技术的发展应以品种、规格、专用板和特殊条件板为核心。发展趋势为钢质的洁净化、低碳高强化、适合大线能量焊接以及综合性能优良。对于特殊用途板还要求耐高温、耐高压、抗裂和抗腐蚀等性能，中厚板生产要围绕这些产品开发核心技术[13]。中厚板生产技术的发展趋势必将随着下游产业的发展而发展，最重要的是以满足下游产业的特殊需要为重点，形成相对固定的、有序的产销关系。生产技术上以TMCP为核心，不断提升微合金的优化、变形速率与温度的组合、在线快冷和热处理的工艺技

术，以合理的成本生产满足用户个性化需求的产品。

归纳起来，中厚板生产的发展趋势有以下6个方面：（1）轧制技术普遍提高；

（2）新建中厚板机组以宽厚板为主；（3）轧机越建越大；（4）控轧控冷相结合；（5）板形动态系统控制；（6）精整现代化[3]。四、存在问题

目前，我国中厚板轧机生产线的总体装备水平与国外先进技术相比，还存在一定的差距。首先是装备落后，具体表现为加热炉大部分是推钢式加热炉而非步进式加热炉。热装热送工艺未被广泛应用。3000mm以下轧机占总数量的80%左右，轧制能力较低，很难实现真正意义上的控制轧制技术。机架的刚度比较差。自动化水平偏低，目前大多数生产线时实现基础和过程计算机二级控制，而日本水岛、君津、德国迪林根等早已实现四级计算机控制。后部精整能力不足，矫直机性能偏低，刚度不够，矫直钢板很难达到平直度的要求。探伤线、热处理、喷丸等工艺大部分厂没有配备；其次是核心技术不精不专，尤其是独特的、具有自主知识产权的工艺技术不多[1,4,9]。五、主要参考文献

1. 胡国栋.板带材生产工艺及设备.北京：冶金工业出版社，2008：220~231

2. 张景进. 中厚板生产. 北京:冶金工业出版社,2005: 3~8

3. 孙本荣,王有铭,陈瑛.中厚钢板生产.北京:冶金工业出版社,1993: 1~12

4. 杨固川.中厚板生产设备概述.轧钢, 2004.21(1):38～41

5. 龚景安,许立忠.机械设计.北京:机械工业出版社,2003.1

6. 许石民,孙登月.板带材生产工艺及设备.北京:冶金工业出版社,2008.8：

1~2

7. 邹家祥.轧钢机械.北京:冶金工业出版社,2007.8：78~173