中厚板综述分析

综述（中厚板）西安建筑科技大学材料成型及控制工程0902 XX 2013,04011.中厚板简介中厚钢板大约有200 年的生产历史，它是国家现代化不可缺少的一项钢材品种，被广泛用于大直径输送管、压力容器、锅炉、桥梁、海洋平台、各类舰艇、坦克装甲、车辆、建筑构件、机器结构等领域。

具品种繁多，使用温度要求较广（-200~600），使用环境要求复杂（耐候性、耐蚀性等），使用强度要求高（强韧性、焊接性能好等）。

一个国家的中厚板轧机水平也是一个国家钢铁工业装备水平的标志之一，进而在一定程度上也是一个国家工业水平的反映。

随着我国工业的发展，对中厚钢板产品，无论从数量上还是从品种质量上都已提出厂更高的要求。

板是平板状、矩形的，可直接轧制或由宽钢带剪切而成，与钢带合称板带钢。

2.中厚板生产的总体概况根据《2011中国钢铁工业年鉴》，中国现有中厚板轧机总生产能力为9331万t/a,2012年共生产中厚板7221万ｔ，其中特厚板708万ｔ、厚板2432万ｔ、中板4081万ｔ。

近年来，国内中厚板不仅在产量上增长迅速，而且在品种开发方面也取得了很大成绩。

目前已经开发出了屈服强度高于960Mpa级的高强工程机械用钢，高强韧耐磨钢NM360,NM400,NM500,NM550也已经能生产，并分别制定了国家标准。

低温压力容器钢方面，已经开发出确保－196℃低温韧性的LNG储罐用9Ni钢，中温抗氢钢15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1VR；开发出的抗拉强度610MPa级的Q420qE钢板已经成功应用于南京大胜关高铁大桥；屈服强度级别为420、460MPa 的高建钢也已应用于水立方、鸟巢等重大工程项目中。

并已能生产460、550ＭPa级超高强船板、海洋平台用钢及690MP A级齿条钢;X80级管线用钢已经成功大批量应用于西气东输二线，并具备了X100及Ｘ120超高强韧管线钢的生产能力；用于第３代核技术建造反应堆安全壳用钢板SA738GＲB也已国产化。

3.中厚板产品的发展趋势根据中国中厚板产品的生产现状及国民经济建设未来发展的需求，考虑发展趋势和需要解决的课题主要有：１）Ｘ90及以上级别高强、高韧、耐腐蚀、易焊接、低温油气管线厚钢板工程化及配套技术；海洋油气管线用Ｘ70以上厚板；抗大变形Ｘ80／Ｘ100管线板工程化。

２）稳定生产高强度、高韧性中厚板板材，RＥL≥600～900ＭＰＡ、ＲＭ≥700～1400ＭＰＡ。

３）屈服强度960ＭＰＡ以上级别，厚度达到３ＭＭ的薄规格超高强工程机械用钢，屈服强度1100ＭＰＡ级以上超高强工程机械用钢，ＮＭ600、ＮＭ700耐磨钢及抗延迟断裂超高强钢，以及厚度大于600ＭＭ的特厚钢板的开发。

４）开发并工程应用Ｘ70和Ｘ80抗大应变管线钢、40ＭＭ以上Ｘ70和Ｘ80管线钢、Ｘ65和Ｘ70级厚规格海底油气管线钢、抗ＨＩＣ管线钢，Ｘ100～120超高强度管线钢稳定化，耐蚀Ｘ７０厚壁管线钢产品。

５）开发适应于不同行业要求的大线能量焊接用钢、耐蚀及高抗止裂特性船板、低温用钢及其他特殊性能要求的中厚板产品。

６）特种条件用高均质性高强度超厚板（厚度≥250ＭＭ）稳定生产。

７）临氢设备用钢和９ＮＩ钢稳定生产、形成用户使用技术、开发出高安全性低温用钢。

８）减少Ｑ235～Ｑ345级不同厚度的中厚板成分系列，并降低生产成本。

4.热轧中厚板轧机4.1 热轧中厚板生产工艺流程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。

4.2 轧机类型中厚板轧机有 4 种类型：二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机、四辊可逆式轧机和万能式轧机。

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）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。

3）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。

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。

4.3 轧机布置形式中厚板车间轧机布置有 3 种形式，即单机架布置、双机架布置和连续式多机架布置。

单机架布置生产是指在一架轧机上完成中厚板的轧制。

轧机可选用二辊可逆式、三辊劳特式、四辊式和万能式中厚板轧机。

目前前 2 种轧机已被四辊式轧机所取代。

由于单机架轧制，粗轧与精轧都在一架轧机上完成，产品质量较差、规格受限、产量较底。

但投资省，适于对产量要求不高、对产品质量要求较宽的钢板生产。

双机架布置生产是指在 2 架轧机上完成中厚板的轧制，将粗轧与精轧分到 2 个机架上分别完成。

由于双机架轧制，产品质量较好，产量也较高。

粗轧机可选用二辊可逆式或四辊可逆式轧机。

精轧机一律选用四辊可逆式轧机。

但目前双机架布置均采用双四辊布置。

连续式多机架布置生产是指在全连续式、半连续式、3/4 连续式布置的多架轧机上完成中厚板的轧制。

它是一种生产宽带钢的高效轧机，也可看作是一种中厚板轧机。

带卷厚度已达25 ㎜或以上，这几乎有2/3 的中厚板可在连轧机上生产，但其宽度一般不大。

用可以轧制更薄产品的连轧机生产较厚的中板，这在技术上和经济上都不太合理。

对于半连续轧机，其粗轧部分由于轧机布置灵活，可以满足生产多品种钢板的需要，但精轧机部分的作业率低。

这是连续式中厚板轧机很少发展的主要原因。

综上所述，中厚板轧机的发展趋势是：二辊可逆式轧机不再兴建，三辊劳特式轧机落后已被淘汰，四辊可逆式轧机广泛应用。

在机架布置上，则四辊双机架布置是主要形式。

4.4 中厚板炉卷轧机中厚板卷主要来自热连轧机组和炉卷机组，其中热轧机组的一部分设计产能用于生产中板卷，主要是生产薄规格的中厚宽带钢，热连轧机组的中厚板产量随中厚板和薄板的市场行情变化而变化。

炉卷轧机既可生产中厚板产品又可生产板卷，但主要是生产中厚板卷。

20 世纪80 年代中后期炉卷轧机复兴，因其吸取热连轧机和常规中厚板轧机的控制技术而得到了快速发展，尤其是以卷轧方式生产宽规格热轧卷。

美国Tuscalisa 厂提供了采用卷轧方式生产中板的炉卷轧机，并获得成功。

我国南京钢铁公司引进了奥钢联的炉卷轧机，于2005 年成功轧出第1 块钢板。

同期，安阳、韶关钢铁公司从达涅利公司引进用卷轧工艺生产的炉卷轧机。

目前我国南钢、酒钢、安阳、韶钢、昆钢等企业拥有炉卷轧机产能近700 万t。

卷轧中厚板生产线与常规中厚板生产线相比，具有以下特点：1）可增大坯料长度，提高单重，实现倍尺轧制，减少切头尾损失，提高综合成材率和生产效率，降低生产成本。

2）因选用125/150 mm 厚的中等厚度板坯，可减少轧制道次，降低消耗；便于同连铸机衔接生产，可保证较高的坯料热送温度，较高的热装率，降低能耗。

3）适合于少品种、批量生产。

由于炉卷轧机自身的特点，其连铸坯较长，故不能进行横向轧制。

在轧制需要Z 向性能的钢板方面,中厚板炉卷轧机不及常规中厚板轧机。

又由于采用的连铸坯厚度相对较薄，压缩比受到限制，不能生产较厚规格的专用板，故只能生产一般中厚板品种。

不宜组织特殊专用板等小批量多品种规格产品生产，生产灵活性也明显不如常规中厚板轧机。

4）最好作为几套常规中厚板轧机的补充，发挥轧机产品分工的协同效应。

5）目前3 500 mm 炉卷轧机，适合批量生产厚度为20 mm 以下，宽度为2 000～3 200 mm 薄、宽规格的钢板，2 000～2 800 mm钢卷。

4.5 卷轧中厚板轧机生产工艺卷轧中厚板轧机有3 种生产工艺：1）单张钢板往复轧制方式（轧制厚度＞20 mm的厚钢板时）。

该种方式同常规的中厚板生产工艺，轧件既不进卷取炉，也不进卷取机。

2）卷轧钢板方式（轧制厚度≤20 mm 的中厚钢板时）。

该种方式使用板坯较长，先在轧机上经反复可逆轧制，当轧件厚度＜25 mm 时，长轧件进入轧机入口或出口卷取炉进行保温，经往复轧制，最终轧至成品厚度，但不进卷取机卷取。

从出口卷取炉下面送往飞剪剪切成长度＜50 m 的母板长度，再经热矫直机矫直，冷床冷却，在精整线剪切成定尺长度钢板。

这种生产工艺是卷轧中厚板轧机特有的生产工艺，既不同于普通中板生产方式，也不同于热连轧钢卷生产方式。

由于其采用的是当轧件轧至厚度＜25 mm，长轧件进入机前或机后卷取炉进行保温的方式，因此既减少了轧件的温降，也可使轧件在卷取炉与轧机之间形成张力，进而可减小轧件纵向的变形抗力。

由于卷轧钢板具有上述特点，因而可使轧件轧得更薄，并能得到较好的板形。

3）钢卷轧制方式（轧制厚度2.5～20 mm 的钢卷时）。