中厚板综述.docx

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，已经开发出确保一196°C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、550M Pa级超高强船板、海洋平台用钢及690MPa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〜 1400MPa3） 屈服强度960MPa以上级别，厚度达到3 mm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V60〜70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血或以上， 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，也不进卷取机卷轧钢板方式（轧制厚度W20 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V25 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V50 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V25 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）该种方式用于轧制商品钢 卷，采用出、入口卷取炉，将轧件往复轧制成厚2.5〜20 mm的带钢，经层流冷 却后进入地下卷取机卷成钢卷4.6 中厚板炉卷轧机布置目前中厚板炉卷轧机布置有 2 种方式：1）单机架炉卷轧机，产能100万t/a双机架炉卷轧机，产能140万t/a， 粗轧机采用四辊可逆、带立辊轧机因上述 2 种轧机布置方式均采用全纵轧制 方式，也有学者建议：粗轧机采用常规的中厚板轧机+精轧机，采用炉卷轧机的 双机架布置方式在粗轧机上可实施纵、横轧，同时可出中厚板产品4.7 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，使轧机不断向宽发 展。