我国中厚板轧机生产技术概述

我国中厚板轧机生产技术概述

1、前言

热轧中厚板生产设备包括热连轧机组、中厚板轧机和炉卷轧机等。热连轧宽带钢轧机适合生产薄而窄的产品，常规中厚板轧机适合生产厚而宽的产品，而新兴的宽规格卷轧中厚板轧机（炉卷）能够生产前两种轧机生产比较困难的薄而宽规格的产品。国内中厚板产量主要来源于中厚板轧机，其次是热连轧机。

随着长期生产实践与科学技术的不断进步，中厚板轧机生产工艺有两种方案：一是，传统的常规中厚板生产线，采用单张钢板轧制方式。轧机布置型式有：三辊劳特式轧机（已淘汰）；单机架四辊轧机；双机架布置，即二辊粗轧机＋四辊精轧机或四辊粗轧机＋四辊精轧机。二是，卷轧中厚板生产线，即炉卷轧机，该工艺是从上世纪80年代逐步发展起来的，即可单张钢板轧制，又可采用卷轧方式生产中厚板。

我国于1936年在鞍钢建成第一套2300中板轧机（三辊劳特式）。新中国于1958年和1966年先后建成了鞍钢2800/1700半连续钢板轧机和武钢2800中厚板轧机、太钢2300/1700炉卷轧机。1978年建成了舞钢4200宽厚板轧机。宝钢5000、沙钢5000、鞍钢5500宽厚板轧机分别于2005年、2006年、2008年建成投产。

我国常规的中厚板轧机目前可分三类，1类：4.3m和5m高水平轧机；2类：以3.5m为代表的中等水平轧机；3类：2.3、2.8m老旧轧机。2008年，我国中厚板轧机将达到59套，产能5553万t/a。到2010年我国中厚板轧机产能将达到6500～7000万t/a（见表1）。

热轧中厚板生产工艺流程：

a)坯料准备工艺流程：选择坯料（种类、尺寸）—坯料清理—坯料检验—合格坯料。

b)加热工艺流程：装炉—加热（控制加热时间、温度、速度和炉内气氛）—出炉。

c)轧制工艺流程：除鳞—粗轧—精轧。

d)精整工艺流程：矫直—冷却—表面检查—缺陷清理—剪切→（抛丸处理或热处理）→检验—标记—入库。

轧制是钢板成形阶段，其分为粗轧、精轧两个阶段。粗轧、精轧划分并没有明显界限，一般把双机架轧机的第一架称为粗轧机，第二架称为精轧机。一般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。粗轧有四种常用方法；全纵轧法、全横轧法、横轧－纵轧法和角轧－纵轧法。

全纵轧法是指钢板延伸方向与坯料纵轴方向相一致的轧制方法。

全横轧法是指钢板延伸方向与坯料纵轴方向相垂直的轧制方法。此法与初轧开坯相结合，可改善钢板的各向异性。

横轧-纵轧法是指三步轧制，先纵轧1、2道次，即成形轧制。然后转90°进行横轧宽展，即宽展轧制。第三步再转90°进行纵轧，即延伸轧制。此法优点是坯料宽度不受钢板宽度的限制。

角轧-纵轧法是指将坯料纵轴与轧辊轴线方向成一定角度送入轧辊的轧制方法。送入角δ在15°～45°范围内。每一对角线轧制1、2道后即更换到另一对角线轧制。每轧一道次，轧件得到一定延伸、宽展，且变成平行四边形。当更换到另一对角线轧制时，轧件又得到了一定延伸、宽展，且又从平行四边形回到矩形。此法只用在用钢锭作坯料的三辊劳特式轧机上。

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，轧制后钢板不会形成矩形。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），DB量是指轧件前后端加厚部分的长度和少压下量；咬边返回轧制法；差厚展宽轧制法和立辊法等方法，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。如MAS轧制法：调节轧件端面形状的原理见图1，为控制轧件侧面形状，在最后一道延伸时用水平辊对展宽面施以可变压缩。若侧面形状凸出则轧件中间部分的压缩大于两端，如图中情况；若侧面形状凹入则轧件中间部分的压缩应小于两端。将这种不等厚的轧件旋转90°后轧制，即可得到侧面平整的轧件，称整形MAS法。同理，若在横轧最后一道次上对延伸面施以可变压缩，将这种不等厚的轧件旋转90°后轧制，即可控制前、后端切头，称宽展MAS法。

3、轧机及轧机布置

3.1轧机类型

中厚板轧机有四种类型：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

它由一台或两台直流电机驱动，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Δh。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，而有时仅作为粗轧机或开坯机之用。

2）三辊劳特式轧机

它由上下两个大直径轧辊和一个小直径中间轧辊所组成。由一台交流电动机通过减速机、齿轮座、万向接轴传动上下两个大直径轧辊。中间轧辊无动力（惰辊）且可上下移动（升降），其转动是靠上、下辊摩擦带动的。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。目前三辊劳特式轧机已列入淘汰之列。

3）四辊可逆式轧机

它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所组成。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的轧机。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。但实践表明，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小于60～70时才能起作用，而不适于宽而薄的轧件。

3.2轧辊宽度选择

轧机宽度，即辊身长度的选择取决于多方面因素。随着用户对中厚板材宽度越来越宽和质量越来越高的要求，轧机的制造水平、厚度控制技术、平面形状控制技术、板形控制技术的不断进步，运输条件的不断变化等等，使轧机宽度不断增加。如2300、2800、3200、3800、4300、5000、5500mm等。目前新建中厚板轧机宽度的选择通常考虑三个问题：用户需求、现存轧机宽度分布和运输方式。

在产品宽度方面：对于5000mm或5500mm以上的钢板订货量有限，主要是用于制造大口径直缝焊管。直缝管管径一般在1400～1500mm以下、30万t 载重吨级船舶要求宽厚板幅面最大宽度约4500mm。因此要求最大板宽在4500～4800mm即可满足最宽产品的要求，4800～5000mm宽厚板轧机产品可覆盖该产品的规格范围。

中厚板运输方式决定轧辊宽度选择。对于宽度规格较大的宽厚板（板宽＞3000mm），铁路运输较为困难，这也是制约内陆钢厂，生产中厚板宽度一般在＜3000mm范围内的因素。通常铁路线上敞车宽度为3000mm，平放可适合运输最宽2900mm的中厚板，中厚板宽度在3000～3400mm可采用斜放进行运输，但相应增加安装、固定费用。宽度超过3400mm的钢板需采用汽车运输，运输成本高于火车运输。

因此目前我国新建中厚板轧机辊身应适当加宽，新建宽厚板轧机应充分考虑利用水路运输，将轧机建在沿海地区。内陆地区新建中厚板轧机，一般产品宽度应定位在3400mm以下。

3.3轧机布置形式

中厚板车间轧机布置有三种形式，即单机架布置、双机架布置和连续式多机架布置。

1)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。目前前两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，适于生产对产量要求不高、对产品质量要求较宽的钢板。

2)双机架布置生产是指在两架轧机上完成中厚板的轧制，将粗轧与精轧分到两个机架上分别完成。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。

3)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25mm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，