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²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,Q23520~80×900~4000×3000~2500010 10.8低合金高强度板Q295,Q345,Q390,Q420 20~80×900~4000×300~2500011 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,FH405~100×900~4000×300~25000GB712-2000 45 49工程机械用板09CuCrNi,16CuCr,StE460 5~100×900~4000×300~25000ASTMDIN1710210 10.8锅炉板20g,16Mng,15MnVg 5~100×900~4000×300~25000 GB713-1997 9 9.8SB410,SB450,SB480 JIS G3115(2005) A202,A299,A302,A516 ASTM压力容器板16MnR,15MnVR 5~100×900~4000×300~25000GB6654-1996 7 7.6 SPV355,SPV490 JSI G3115A622,A203,A517 ASTM合计92 100金属平衡表金属平衡是反映在某一定时期（通常是一年），产品金属材料的收支情况。

它是编制车间生产预算与制订计划的重要数据，同时对于设计车间的内部运输与外部运输以及平面布置，也是极为重要的依据。

因此，必须在确定产材率及金属损失率的基础上，编制出各种计算产品的金属平衡表。

表2.2 金属平衡表编号产品原料重量t 成品重量t烧损%切损%轧损%成材率%1 碳素结构板109890 100000 1.6 6.0 1.4 91.03 低合金高强度板122222 110000 1.3 6.0 1.8 90.94 造船及海洋石油平台用板496141 450000 1.4 6.2 1.7 90.76 工程机械用板110132 100000 1.9 5.8 1.5 90.87 锅炉板98901 90000 1.6 6.0 1.4 91.08 压力容器板76754 70000 1.7 6.1 1.0 91.2 2.3 典型产品40×2750×8000mm Q215B普碳钢板压下规程设计Q215B有一定的伸长率、强度，良好的韧性和铸造性，易于冲压和焊接，广泛用于一般机械零件的制造。

主要用于建筑、桥梁工程上质量要求较高的焊接结构件。

化学成分如下：表2.3化学元素 C Si Mn S P Cr Ni Cu≤Q215B 0.12~0.2 ≤0.30 0.25~0.55 0.05 0.045 0.3 0.3 0.3 注：屈服强度不小于215MPa生产方案宽厚板生产方法一般可分为双机架轧制、单机架轧制与连轧三种，其布置形式可以分为单机架布置、双机架布置与多机架连续式布置。

①单机架轧制。

在一架轧机上完成宽厚板的轧制是指单机架布置生产。

此方式，粗轧与精轧都在一架轧机上完成，因此产品质量较差，规格受限，产量较差，投资小，适合对产品和质量要求不高的钢板。

②双机架轧制。

将粗轧和精轧分到两个轧机上分别完成，这种方式，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，精轧机一律选用四辊可逆式轧机。

目前在轧机布置上，四辊双机架布置是主要形式。

③连轧。

这种方式，宽度一般不大，对于较厚的中板，轧制中用不着抢温保温，在一般单、双机架可逆式轧机上轧制就可以满足质量要求，因此也不必采用连轧机生产。

一、坯料选择根据成品尺寸选择不同规格的原料，坯料选择应考虑：连铸坯规格、单重（倍尺轧制）、加热炉宽、轧机辊身长、轧制方法、压缩比、辊道及冷床长宽尺寸等。

成品重量：6.908吨，考虑单倍尺，成品8m长，成材率可达92%，坯料尺寸单倍尺200*1550*30854.1加热温度制定未了保证成品钢的质量，在轧制前加热是一项非常重要的环节。

对于加热炉要求能把原料加热到轧制钢材所需要的温度，并且要求均匀，燃料消耗最低，最少的烧损氧化，原料表面不被划伤，满足轧制道次确定及压下量分配两道横轧，之后纵轧到底宽展E.Sibel 公式横轧第一道次压下量50mm=19.56横轧第二道次=18.66纵轧第三道== 9.51纵轧第四道==12.25纵轧第五道== 10.23纵轧第六道= B C ∆=B C ∆=B C ∆=B C ∆=B C ∆=B C ∆=B C ∆==2.5纵轧第7道= =7.8道次 轧制方法 机架类型轧件尺寸/mm压下量/mm 厚宽 长 0 除鳞 除鳞箱 200 3085 1550 — 1 横轧 四辊 150 **** **** 50 2横轧四辊1103123278340轧件转90°开始纵轧3 纵轧 四辊 90 2792 3804 20 4 纵轧 四辊 70 2804 4870 205 纵轧 四辊 55 2815 6174 156 纵轧 四辊 50 2817 6789 5B C∆=4.2轧制速度制定速度制度的确定由于轧件较长且为了操作方便，采用梯形速度制度图，依据经验取平均加速度a=40r/(min²s)，平均角减速度b=60r/(min²s)，咬入时速度高些更有利轴承油膜的形成故可采用稳定速度咬入咬入、抛出速度采取第1,2道次，n=20r/min第3,4,5,6,7道次n=40r/min3 工艺流程。