4300宽厚板车间工艺设计11

进入 21 世纪以来，大型造船业，海洋工程，桥梁、大口径石油、天然气输送管线、大型压力容器和贮罐、重型建筑结构(特别是高层、防火、耐侯、大跨度和非对称的空间结构用途、机械工程的技术进步和旺盛需求，极大地拉动了宽厚板的发展，低合金、高强度的宽厚板

的生产技术进步。

宽厚板轧机生产的产品的厚度在 5- 100(200)mm，宽度在 3500- 4800(5300)mm。

高强度宽厚板钢材的屈服强度一般在 345MPa 以上，用于重大钢结构的则有

Q345、Q390、Q420 和 Q460，例如 2008 年奥运会主体工程———国家体育场(鸟

巢结构)就大量使用了舞阳钢厂

生产的厚度为 110mm 的 Q460E- Z35 钢板。为了提高安全性和整体性能，减轻

自重，减少焊接量，造船和海洋平台则多用 D36 和 E36 以上的宽厚板，用于大

口径石油和天然气输送管线多用 X70 级以上，甚至 X100和 X120 等级的抗硫

化氢腐蚀的宽厚板。这些用途的

宽厚板往往还单独或综合要求具有良好的低温冲击性能，抗焊接热影响和裂纹敏

感特性，或者试件断面收缩率Ψ达到 25%或 35%以上的抗层状撕裂的性能。生

产工艺简单。中厚钢板大约有200年的生产历史，它是国家现代化不可或缺的一

项钢材品种，被广泛应用于大直径输送管、压力容器、桥梁、锅炉、海洋平台、

坦克装甲、各类战舰、车辆、机器结构、建筑构件等领域。其种类繁多，使用温

度要求广（-200—600℃），使用环境要求复杂（耐蚀性、耐候性等），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，对中厚板产品，无论是数量上还是品种质量上都提出了更

高的要求。

控制轧制和控制冷却技术在国际上称为TMCP(Thermo-MechanicalControl Process),也

有直译为热机械处理),它以冶金工艺(如再结晶、相变、沉淀)为基础,并充分利用强化机理(如固溶强化、沉淀强化、晶粒位错强化),特别是通过限制变形和温度条件使晶粒细化,将强度和韧性良好结合,使轧后状态下的钢板获得预定的最佳材质性能。随着微合金细晶粒钢的进一步开发,它既有高强度,又由于碳含量的降低(≤0. 15% ),碳当量随之降低为0. 32%～0. 38%,从而进一步提高了钢板的韧性和焊接性能。在控制轧制后再加速冷却,又进一步提高了钢板的综合性能。因此TM-CP是当今厚板生产中最关键的工艺技术,可用来生产高屈服强度、高韧性和良好焊接性能的厚板

表1 我国4000～5500mm宽厚板轧机简况

序号企业简称轧机/mm 年产量/万t 投产/改造

年·月

说明

1 宝钢5100 140 2005.5 引进德国

SMS技术2 鞍钢4300 100 1993/2003 引进日本

旧设备,引

进技术改

造

3 舞钢4200 120 1979 国产

4 宝钢浦钢4200+3500 143 1991 3500mm轧

机、矫直机

国产,

5 沙钢5100 140 2006.11 引进奥钢

联技术

6 秦皇岛中

板厂4300(二) 120 2006.10 引进德国

SMS技术

7 宝钢罗泾4200 160 2008 引进德国

SMS技术

8 鞍钢(营口) 5500 150 2006.8 引进德国

SMS技术

9 包钢4100 120 2007 引进德国

SMS技术

10 莱钢4300 180 2008 引进奥钢

联技术

11 鄂钢4300 120 2008.8 引进奥钢

联技术

控制轧制是相对常规轧制而言。常规轧制时对终轧温度不甚讲究,相对较高,以致强度较低,

对有些钢板则必须经热处理后才能达到性能要求。

控制轧制技术的关键之一要控制终轧温度,以往采用控温轧制TCR (Temperature Con-trolled Rolling),选择在稳定的奥氏体中的γ→α相变点略高、高于奥氏体再结晶温度时完成轧制。根据板坯出炉温度和钢板厚度的不同,必须在轧制过程中待冷,以达到规定的终轧温度,使晶粒细化,经过再结晶和相变后, 可获得相当于正火后的铁素体—珠光体组织。控制轧制TMR(Thermo-Mechanical Rolling)是在TCR基础上进一步发展起来的。为获得更高的屈服强度和韧性,除需要更低的终轧温度外,还要控制最终的变形程度。例如:屈服强度为450～500MPa的微合金的终轧温度在700～750℃,最终变形程度为2. 5～3. 5(相对压下率为60%～70% ),这就必须考虑轧机要有承受高荷载的可能。为达到需要的终轧温度和最终变形程度,中间轧件开始进入终轧阶段的温度不能太高,而其厚度要适应最终变形程度的要求。

控制冷却是TMCP中又一重要工序,能进一步改善钢板性能。对微合金高强度钢采

用控制轧制,并紧接着加速强行冷却,使轧后组织转变为更细化的铁素体加贝氏体或单一的贝氏体,屈服强度更高,韧性和焊接性能也更好。据国外资料报导,以海上平台用的含铌微合金钢为例,经从800℃强冷到550℃后(冷却速度为15℃/s),比一般控温轧制的钢板的屈服强度约可提高

50MPa,与经正火处理的相比,约可提高150MPa。为使控制冷却后的钢板达到预期的性能和平直度,对不同钢种、不同厚度、不同温度的钢板需采用不同的冷却速率。冷却水流有水幕、单层流喷射、水/空气、水浸等多种型式。钢板在水冷装置下的冷却方式有通过型(钢板边运行边冷却)、停止型(钢板不动整块同时冷却)、摇摆型(钢板在水冷装置下的辊道上来回摆动)。

轧机布置

宽厚板轧机均采用四辊机架，单机架宽厚板轧机的产能为120- 180 万t/年，增加一架粗轧机后产能为150- 200 万t。我国的宽厚板轧机至今都是分别由德国SMS- Demag 和奥地利SIEMENS- V AI 公司技术总负责建设的。轧机本体均配备电动/液压压下，强力的液压弯辊和窜辊，具有很好的板厚公差液压和板形控制功能。双机架配置的机组，其粗轧机架

装有立辊，用于侧压定宽，具有液压自动调宽和短行程控制功能；机架的设计结构和参数与精轧是一样的，粗轧机架的开口度要高，特别是考虑用钢锭轧制的机组。轧机的工

作辊多用铸铁轧辊，采用滚动轴承；支承辊则采用合金铸钢或合金锻钢辊，采用油膜轴承产品大纲

品种代表钢号钢板规格mm 执行标准产量

万吨/

年

比例%

碳素结构

板Q195,Q275,Q215,Q235

20~80×900~4000

×3000~25000

10 10.8

低合金高强度板Q295,Q345,Q390,Q420 20~80×900~4000

×300~25000

11 11.9

造船及海洋石油平台用板

A,B,D,E,AH32,AH36,AH40,

DH32,DH36,DH40,EH36,EH40,

FH32,FH36,FH40

5~100×900~4000

×300~25000

GB712-2000 45 49

工程机械用板09CuCrNi,16CuCr,StE460 5~100×900~4000

×300~25000

ASTM

DIN17102

10 10.8

锅炉板20g,16Mng,15MnVg 5~100×900~4000

×300~25000 GB713-1997 9 9.8

SB410,SB450,SB480 JIS G3115(2005) A202,A299,A302,A516 ASTM

压力容器

板16MnR,15MnVR 5~100×900~4000

×300~25000

GB6654-1996 7 7.6 SPV355,SPV490 JSI G3115

A622,A203,A517 ASTM

合计92 100