中、厚板軋制

厚度4mm以上的鋼板材稱中、厚板，簡稱中厚板。用於造船、建築構件、機器製造、交通運輸、軍事工業等部門，以及用於製造大口徑焊管、容器、鍋爐等。工業已開發國家的中厚板產量占鋼材總產量的10～22%。軋制中厚板的軋機全世界約有260套，其中將近一半是軋輥輥身長3米以上的寬厚板軋機。

基本介紹

• 中文名：中、厚板軋制
• 外文名：Medium and thick plate rolling
• 原料：初軋板坯、連鑄板坯、鋼錠和鍛坯
• 生產流程：成形軋制、展寬軋制、精軋
• 產品：軋制鋼板、熱處理鋼板等

簡介

當前，中厚板生產多採用控制軋制生產工藝。一般單機架軋機採用兩階段軋制，中間用一段空冷待溫階段來保證第二階段軋制的開軋溫度。該工藝提高了產品性能，但也減少了軋機的產量。為了減少待溫階段造成的產量損失，國內外廠家目前都採用多塊軋件交叉軋制的手段提高軋機的生產率。在具體控制過程中，需要考慮幾塊軋件軋制時間和待溫時間的匹配關係以及軋件的長度限制，進行軋制節奏的控制和空間的合理調度，最大限度地減少軋機的待機時間，提高產量。

中厚板軋制裝備關鍵技術

特寬和特厚板軋機及板形控制技術

技術的主要內容包括：重載高剛度（縱向和橫向）軋機機型與強力高效大軋制力、大軋制力矩和大功率傳動裝備技術；強力高效立輥軋機裝備與技術；高效可變凸度板形控制技術及強力彎輥板形控制技術；具有淬火功能、動態調節範圍大的加速冷卻系統；多功能強力矯直機裝配技術；高效線上自動超音波探傷技術。

特寬和特厚板軋機有“軋機之王”的稱號，主要用於軋制4m以上大型軍用坦克、裝甲、航母、艦艇鋼板，高壓力容器和高壓力管線用鋼，海洋平台、核電工業用特種鋼板等。特寬和特厚板軋機製造體系複雜龐大、精度要求高，裝備製造集成和板形控制的難度極大。

應開發具有自主智慧財產權的新一代特寬和特厚板強力高效軋機裝配及配套板形控制技術，滿足用戶對超寬超厚鋼板在尺寸精度和強度方面的需求；自主研發的成套技術裝備主要產品技術經濟指標達到國際先進水平。

鋼板頭尾翹曲控制技術

技術的主要內容包括：依據對鋼板彎曲機理研究，通過採用適當的上下輥速差來控制鋼板翹曲度的大小，從而消除和抑制鋼板的翹曲。所需要的速差在每個道次軋制開始之前通過上下輥主傳動控制系統來自動調節，軋制時上下輥速差被迫趨於同步使鋼板翹曲得到了控制。因此，為了抑制鋼板翹曲，投入線上抑制翹曲控制系統。該系統由三個部分構成，即用來計算鋼板翹曲的圖像處理部分、上下輥速差最佳值預報部分和速差實施執行部分。

目前抑制鋼板翹曲的主要方法有：配輥、空轉速差、軋制線高度等。翹頭的多樣性使抑制效果受到影響，呈現多變性，因此需要尋求一種自動控制鋼板翹頭的通用技術。

鋼板坯高效表面除鱗裝備技術

技術的主要內容包括：現有高壓水除鱗節能技術；機械破鱗與磨料水射流耦合高效除鱗技術。該技術可大幅提高除淨率，並同時提高鋼板表面質量。

目前高壓水除鱗技術已經廣泛使用，但其除鱗效果仍不能滿足需要。另外，高壓純水射流除鱗技術還存在能耗高、能源利用率低、一次投入費用大、除銹等級不高等多方面缺點。磨料水射流除鱗系統是近年來發展起來的一種新的除鱗方法，正在研究發展中。

原料

中厚板軋機使用的原料有初軋板坯、連鑄板坯、鋼錠和鍛坯。初軋坯最寬達2300mm，最厚達 610mm，最重達45噸。連續鑄鋼技術的發展，不但提高了中厚板車間的成材率，降低了生產成本，而且使鋼板的質量也提高了。所以中厚板軋機採用連鑄坯的比例不斷上升,有的已達100%。加上新工藝的採用,中厚板軋機從板坯到成品鋼板的成材率有的已達94.2%。如無初軋板坯和連鑄板坯，可用扁鋼錠作原料。只在生產特殊的中厚板時才用鍛坯作原料。

生產流程

中厚板的生產流程通常為配合控制軋制，採用低溫出爐的加熱制度，可節省燃料消耗。軋制工藝分三個階段：

①成形軋制，消除板坯表面的影響和提高寬度控制的精度，沿板坯長度方向或斜向進行1～4道軋制。把坯料軋至所要求的厚度。

②展寬軋制，這是中厚板不同於其他種類板材軋制的重要工序。為達到軋製成品規格所要求的寬度，板坯轉90°、沿板寬方向軋制。

③精軋，展寬軋制後再轉90°，轉回原坯料長度方向，軋制到成品板厚度。妥善制定中厚板軋制工藝能提高軋機的生產能力、鋼板的質量和成材率。要確保鋼板的平直度，除採取各種保證板形的措施外，對厚度40mm以下的鋼板每塊均需經過熱矯直，對不平直的冷鋼板進行冷矯直，為冷剪下成品板，鋼板要冷至 150℃以下，冷卻要均勻，冷卻速度應適宜；自從採用滾切式剪機剪下後，基本上解決了剪彎缺陷問題；調整剪刃間隙可以大大提高鋼板剪下斷面的質量。

根據鋼板質量要求，用超音波進行不同深度的探傷，對焊管用板的四個板邊要全面進行探傷。熱處理時除了保證板的機械性能外，還要保證板形良好。拋丸塗層法多用於生產造船和橋樑用板，拋丸去除氧化鐵皮後，再塗層防鏽，塗層後應快乾。鋼板表面尺寸形狀的檢查主要靠人工進行，列印標記工序已實現機械化，並可由計算機控制操作。

中厚板的生產工藝流程根據每個廠的生產線布置情況、車間內物流的走向以及其主要產品品種和交貨狀態的不同而具有其各自的特點，但加熱、軋制、冷卻和精整剪下仍是中厚板生產工藝流程的核心部分，而具體的工藝流程一般可根據成品的交貨狀態，分為直接軋制交貨、熱處理交貨和拋丸或塗漆交貨。

產品

中厚板除按尺寸區分外，還有按強度、化學成分、用途和交貨狀態分類的。按強度分類一般以抗張強度的下限分級，抗張強度50kgf/cm2以上的稱高強度鋼板。按化學成分分為普通鋼板和特殊鋼板，後者包括不鏽鋼板和複合鋼板。按用途大致分為造船鋼板、焊接結構鋼板、鍋爐和壓力容器鋼板、低溫鋼板、耐腐蝕鋼板、焊管用鋼板以及特殊用途的鋼板等。按交貨狀態分為軋制鋼板、熱處理鋼板和拋丸、塗層鋼板三種，因大型結構和造船的需要，拋丸、塗層鋼板的產量，逐年增加。

中厚板生產的主要特點

中厚板生產的主要特點可以概括為：

①軋鋼車間主作業線長；

②品種繁多，性能各異，質量要求高，交貨要求嚴格；

③需要展寬軋制、往返軋制；

④工廠內臨時庫區多，物流瓶頸變化頻繁，難以預測；

⑤精整區域工序及工藝路徑多，往復物流、交叉物流多；

⑥鑄坯及鋼板都是逐塊、逐張堆垛的，庫位及庫區管理與行車作業複雜；

⑦潛在的瓶頸多，且瓶頸常隨品種、規格的變化而“漂移”。

發展

中國製造的寬厚板軋機60年代中期，中國設計建造了一套4200mm厚板軋機（見彩圖）。成品鋼板尺寸:厚度8～250mm,寬度1500～3900mm，長度達18米（特殊的達27米）。原料用鋼錠或鍛坯，最大單重為40噸。軋機為單機架四輥可逆式，工作軋輥直徑為980mm，輥身長度為4200mm，支承輥直徑為1800mm，採用油膜軸承。主電動機共2台，容量各為4600kW，轉速為40/80rpm。立輥軋機的軋輥直徑為1000mm，輥身長度為1100mm，開口度為800～4200mm。加熱爐有三種,均熱爐和車底式爐用於加熱鋼錠和鍛坯；推鋼式爐則專用於加熱板坯。用鋼錠生產厚度較薄的鋼板時，先開成坯，再加熱，後軋成板。生產某些品種（如不鏽鋼）時，板坯在修磨機上全面修磨，清除缺陷。軋出的鋼板，一般經熱矯直和冷卻後進入剪下線，切成用戶要求的尺寸。車間內還設有輥底式、外部裝出料式和車底式等熱處理爐，根據品種和交貨狀態的要求，可進行常化、淬火、回火、退火和調質等金屬熱處理。中國設計建造的一套4200mm厚板軋機

中、厚板軋制

中厚板軋機的發展60年代以來，寬厚板軋機有了較大的發展。這種軋機的寬度越來越大，新建的寬度小於3米的已不多見。日本在60年代後期，為滿足造船等大型結構的需要，建成了6套4.7米級的雙機架寬厚板軋機，每套年生產能力已達到200多萬噸。70年代，日本為了生產直徑1626mm焊管和特大油船用的寬板，又建成4套5.5米級寬厚板軋機，並大量採用新技術。這類軋機的年生產能力很大，單機架的就高達180萬噸。目前世界上有10套5米以上的寬厚板軋機，日本占一半,其餘分別建在美國、蘇聯和聯邦德國。

現代化寬厚板軋機用的板坯，最大重量已達80～110噸、最高軋制速度已達每秒鐘7.5米，軋件的最大長度達65米，鋼板最大寬度達5300mm，一套雙機架寬厚板軋機的年生產能力已從200萬噸增至300萬噸以上。在板形控制方面，隨著軋件的加長，採用了液壓自動厚度控制、彎輥裝置、軋輥偏心控制和加大支承輥直徑，減少了鋼板縱向厚度偏差和橫向厚度偏差，採用了各種平面板形控制技術後，使鋼板成材率大大提高。控制軋制已廣泛套用於厚板軋機，提高了鋼板的機械性能，減少了熱處理量，節省了能耗。在加熱爐方面，廣泛採用步進梁式加熱爐。這種爐子雖設備費和維修費較高，但加熱質量好、黑印少、下表面無劃傷、爐長不受坯厚的限制、操作靈活，能更適用於小批量多品種生產的要求。為了有效地去除鐵鱗，普遍採用水壓達170～200kgf/cm²的高壓水除鱗裝置。軋後鋼板的精整設備，多數採用四重式矯直機、步進格板式冷床、連續自動超音波探傷裝置、滾切式雙邊剪以及自動印表機等，使鋼板的尺寸偏差、平直度、表面和內部質量等得到了保證。在熱處理方面，採用雙步進梁式爐，解決了下表面的劃傷，並以輥式代替了壓力式淬火機，提高了淬火質量。在自動化方面，除軋機上採用計算機過程控制外，加熱爐和剪下線也開始實現了計算機過程控制。這樣，從板坯倉庫到成品板發貨，一般採用若干台過程監控機，過程控制機和1～2台專用管理機構成三級計算機系統，實現了全車間的綜合自動控制，並已收到效益。