新建年产212万吨宽厚板车间设计

1、装订线安徽工业大学 毕业设计（论文）报告纸新建年产212万吨宽厚板车间设计摘要宽厚板是国民经济发展所依赖的重要钢铁材料之一，是工业化进程和发展过程中不可缺少的钢铁品种。世界钢铁工业的发展历程表明，宽厚板的生产水平及材料所具有的水平也是国家钢铁材料水平的一个重要标志。本设计是年产量为212万吨的宽厚板生产车间，其典型产品为GB3531-09MnNiDR，代表产品规格为13×4000×9000mm。在整个车间设计过程中，简单介绍了宽厚板生产技术和产品的发展，国内外生产工艺的差距以及核心轧制的新技术；在本设计中，轧制需要先纵轧后横轧，还需要在轧制间隙进行转钢；轧制设备包括：两座步

2、进梁式加热炉、翻转机装置、高压水除鳞装置、一台四辊可逆式轧机、PC轧机，还有各种附属设备。在设计时，以设定的年产量为基础，结合产品的市场前景，利用合理的设计方法和技术规则设计了产品方案，制定了金属平衡表；并以典型产品为例，制定了工艺流程和轧制制度，其中轧制制度包括：压下制度、速度制度和温度制度；并进行了轧制力计算、轧辊强度和电动机载荷的校核。设计中对年工作时间进行了合理安排，使车间的生产能力最大化。依据年工作时间和轧机生产能力计算出年生产量，并提出各项经济技术指标以及对环境保护的措施。通过严格和仔细的计算和验证，最终得出了科学合理的宽厚板车间设计方案。车间设计方案中包含了一张车间平面图，最后附

3、有一篇外文资料及译文。本车间的设计特点包括：工艺领先，设备先进，产品强度高，机械性能好，并极大优化了对环保的保护。从总体上说，达到了高产低耗。关键词：宽厚板；车间设计；压下规程；低压容器板The New design of a wide -thick plate workshop with annual capacity of 2.12 million tonAbstract：Wide-thick plate is one of the important steel materials that the national economic development depends on. It

4、 is an indispensable steel variety in the process of industrialization and development. The development course of the world steel industry shows that the level of production and material of wide-thick plate is also an important symbol of the level of the national steel industry.The design is the ann

5、ual output of 2.12 million tons of heavy plate production workshop, the typical product for the GB3531-09MnNiDR, on behalf of the product specifications for 13x 4000x9000mm. In the design process of the whole workshop, the production technology and development, the gap between domestic and internati

6、onal production technology and the new technology of core rolling are introduced. In this design, the rolling need to longitudinal rolling, but also need to transfer steel in the rolling gap. Rolling equipment includes: two walking beam heating furnace, tumbling Machine, high pressure water descalin

7、g unit, a four-high reversing mill, PC rolling mill, and various ancillary equipment. In the design, based on a set of annual output, combined with the market prospect of the product, the product scheme was designed with reasonable design method and technical rules. Taking typical products as an exa

8、mple, the process flow and rolling schedule are established. The rolling system includes: systems of pressure, velocity and temperature system; rolling force calculation are carried out and the strength of the roller and the load of the motor are checked. In the design, the working time of the year

9、is reasonable, so that the production capacity of the workshop is maximized. According to the annual working time and rolling mill production capacity, the annual production capacity is calculated, and the various economic and technical indicators and measures for environmental protection are put fo

10、rward. Through strict and careful calculation and verification, finally come to a scientific and rational design of the generous plate workshop. Workshop design program contains a shop floor plan, and finally with a foreign language information and translation. The design features of the workshop in

11、clude: process leading, advanced equipment, Products high strength, good mechanical properties, and greatly optimize the protection of environmental protection. Generally speaking, achieve high yield and low consumption.Key words: Wide-thick plate; The design of workshop; Rolling schedule; Low press

12、ure container plate目录1 概述11.1 宽厚板的定义及用途11.2 宽厚板国内外发展状况11.2.1 国外宽厚板发展状况11.2.2 国外厚板轧机的发展21.2.3 轧制技术的发展现状41.2.4 我国宽厚板发展概况61.2.5 宽厚板生产的发展趋势72 产品大纲及技术要求92.1 产品大纲92.2 金属平衡表113 生产工艺流程及轧机的选择113.1 轧机的主要类型及布置形式113.1.1 现代宽厚板的轧机设备113.1.2 轧机的布置形式143.2 宽厚板的加热设备及高压水除鳞系统163.2.1 加热炉163.2.2 高压水除鳞系统183.3 矫直机193.3.1 概述

13、193.3.2 宽厚板矫直机的类型193.4 冷床203.4.1 概述203.4.2 冷床的主要形式203.5 剪切设备213.5.1 概述213.5.2 宽厚板生产的剪切机类型213.6 热处理炉243.6.1 概述243.6.2 热处理炉的分类243.7 淬火机253.7.1 淬火处理253.7.2 宽厚板淬火机253.8 车间自动化装置263.9 四辊轧机电动APC和液压AGC263.10 在线检测措施及仪表273.10.1 在线检测的主要措施273.10.2 在线检测仪表273.11 计算机控制系统284 工艺布置方案、流程及制度294.1 工艺布置方案294.1.1 宽厚板生产的主要

14、特点294.1.2 宽厚板工厂平面布置概略294.2 工艺流程314.3 工艺流程简述324.4 工艺制度334.4.1 板坯准备制度334.4.2 板坯加热制度344.5 轧制制度354.6 精整制度364.6.1 矫直364.6.2 冷却374.6.3 剪切374.6.4 检查打印374.6.5 钢板收集和堆垛374.6.6 热处理制度384.7 入库384.8 热处理及涂漆线（预留）385 轧机主要参数的确定和生产能力计算395.1 轧辊主要参数的确定395.1.1 轧辊材质及轧辊轴承的确定395.1.2 工作辊辊身长度的确定405.1.3 工作辊辊身直径的确定405.1.4 支撑辊辊身

15、直径的确定405.1.5 支撑辊辊身长度的确定405.1.6 工作辊辊颈尺寸的确定405.1.7 支撑辊辊颈尺寸的确定415.2 轧机允许轧制力矩的确定415.3 轧制速度和主电机主要参数的确定425.3.1 轧制速度的确定425.3.2 主电机型式的选择425.3.3 主电机额定转速的确定425.3.4 主电机额定功率的确定435.4 压下规程设计445.4.1 宽厚板轧制各道次压下率445.4.2 代表钢种坯料成品规格455.4.3 代表钢种的计算过程455.4.4 各代表钢种的压下规程表475.5 轧机强度校核495.5.1 支撑辊强度校核515.5.2 工作辊强度的校核515.6 电机

16、校核525.6.1 电机传动轧辊所需力矩的计算525.6.2 轧制力矩525.6.3 摩擦力矩525.6.4 空转力矩535.6.5 动力矩535.6.6 总传动力矩545.6.7 电机发热校核555.6.8 电机过载校核555.6.9 轧制工作图565.6.10 轧制速度和电机传动力矩576 车间工作制度及年工作小时586.1 工作制度586.2 年工作时间586.2.1 计划检修时间的确定586.2.2 年工作时间587 轧机及辅助设备生产能力的计算597.1 轧机生产能力计算597.2 加热炉主要参数确定及生产能力计算597.2.1 加热炉宽度的确定597.2.2 加热炉长度的确定597

17、.2.3 加热炉生产能力计算607.2.4 轧机负荷率617.3 矫直机主要技术参数及生产能力计算617.3.1 矫直机主要技术参数确定617.3.2 矫直机生产能力及负荷率计算637.4 冷床主要参数及生产能力计算637.4.1 冷床宽度的确定637.4.2 冷床长度的确定647.4.3 冷床生产能力计算657.5 剪切机主要参数确定及生产能力计算657.5.1 剪切机主要参数确定657.5.2 火焰切割机主要参数确定667.5.3 剪切机生产负荷率计算677.6 热处理炉主要参数确定及生产能力计算677.6.1 热处理炉主要参数的确定677.6.2 热处理炉生产能力的计算688 车间平面布

18、置与起重运输688.1 原料库面积计算688.2 中间仓库面积计算698.3 成品仓库面积计算698.4 车间组成及厂房面积708.4.1 厂房面积708.4.2 起重设备及吊车708.5 过跨小车708.6 辊道718.7 车间内主要设备间距718.7.1 轧机取主要设备间距718.7.2 精整剪切区主要设备间距729 主要经济技术指标7310 环境保护和综合治理7410.1 设计要点7410.2 主要污染物及其治理措施74全文总结76致谢77参考文献78 7 1 概述宽厚板是冶金工业的一个重要产品。宽厚板的品种繁多，性能各异，质量要求高，应用范围广，无论在经济建设还是国防建设中都离不开宽厚

19、板。因而世界各国都把宽厚板的品种、质量作为衡量一个国家钢铁工业综合水平的尺度。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。1.1 宽厚板的定义及用途宽厚钢板主要由中厚板轧机生产，但对于部分厚度小于25mm、宽度小于2m，且钢板性能要求不太严格的中板，也可以用热轧宽带钢轧机生产。常用于中厚板生产的轧机有四种：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。宽厚板不仅种类多，

20、而且具有使用温度区域较广、环境复杂，要求高特点。既使相同用途的钢板，对材质要求也不尽相同。宽厚板主要用于船舰、桥梁、锅炉、容器、石油化工、工程机械及国防建设等方面。中厚板的品种繁多，使用温度区域较广（200600），使用环境复杂（耐侯性、耐蚀性等），使用要求高(强韧性、焊接性等)。即使相同用途的钢板，对材质的要求也不尽相同，因此，可以说中厚板是多品种、用途广泛的代表性钢材，在国民经济发展中具有重要地位，对促进国民经济发展发挥着重要作用。习惯上，宽厚板材按照厚度可以分为宽厚板、厚板、特厚板。通常厚度为420 mm的钢板为中板，厚度为2060 mm为厚板，厚度大于60 mm的钢板为特厚板1。1.2

21、 宽厚板国内外发展状况1.2.1 国外宽厚板发展状况宽厚钢板用途很广，且使用几乎都需焊接加工。随着用户对钢板的质量和性能不断提出越来越高的要求，促使钢铁工业不断推出新技术和开发新钢种，以满足市场需要。由于微合金高强度钢逐步开发，控轧控冷工艺技术也随之开发并不断发展，促使很多国家的厚板轧机的技术装备也不断更新改造，同时竟相开发新品种，提高产品质量及收得率，在国际市场争夺大的份额。其中日本、德国、韩国尤为突出。低合金、高强度的宽厚板的生产和技术进步是国际钢铁业发展热点。近几年在我国周边建成或正在建设的5m 和5.5m 的宽厚板轧机有：俄罗斯的MMK 和OMK 集团，韩国的浦项、现代制钢、东国制钢集

22、团公司，印度的Essar、Jindal钢铁公司和泰国的Canadoil钢铁公司。1.2.2 国外厚板轧机的发展厚板轧机最重要的标志是轧机的辊身长度，它可体现一个国家制造船舶、舰艇和油气输送管线的实力。1941年第2次世界大战以前，美国、德国、前苏联、日本分别建造了5230、5000、5300、5280mm 四辊式特厚板轧机，主要用于生产航空母舰、大型军舰用宽厚钢板。5060年代宽厚板轧机建设较多的是美国，当时以4064mm(160in)式厚板轧机为主，此期间美国建有4064mm厚板轧机7 套（8 台4064mm 四辊轧机）。60年代后期至70年代初期厚板轧机的领先地位转向日本，这时期日本建有4

23、724mm(186in)双机架四辊式厚板轧机5套（其中1 套的粗轧机为5335mm）。1971年意大利建设1 套4826mm 双机架厚板轧机，韩国建1 套4724mm 双机架厚板轧机（1989/1978 年）。1976 年1977 年间日本建设3 套5500mm特宽厚板轧机，1974年住友鹿岛厂将5335mm粗轧机改造为5450mm轧机。建设这种特级厚板轧机主要是为生产1626mm(64in)大直径UOE 钢管用宽钢板（宽度5100mm）和宽幅面、长定尺的造船钢板。日本在两三年内建了4套5450mm5500mm特宽厚板轧机，是对UOE 焊管市场和造船板的用户作了超前估计，而投产后至今的市场需求

24、却有别于预计情况。长距离输送油气用UOE 钢管最大为1422mm（56in）。在世界造船业，日本具有最大的制造能力，原设想制造40 万t 以上的超级油轮（ULCC），但没有市场。现在各国普遍认为，制造28 万t30 万t 的巨型油轮（VLCC）已可满足市场需求。制造1422mm UOE 焊管用钢板和30万t 级油轮用钢板最大宽度为4500mm。1985 年德国迪林根厂在4800mm 厚板轧机前面增建5500mm 四辊厚板轧机，这是当今世界上最强大的一台特宽厚板轧机。宽厚板轧机从60年代末以来辊身长度从4064mm增大到4724mm以上，不仅轧制的钢板宽度增大，而且从技术经济意义上说，现代的47

25、24mm以上宽厚板轧机所达到的各项技术指标是以往的厚板轧机所不可比拟的，主要体现在以下几个方面。(1) 钢板最大成品宽度4724mm厚板轧机的钢板最大成品宽度为4500mm，5500mm厚板轧机为5200mm5350mm。(2) 钢板最大轧制长度及定尺长度厚板轧机一般为50m，而川崎水岛厂最长达58m，新日铁大分厂最长达63m。成品钢板最长为25m，而大分厂达30m。(3) 轧制钢板最大厚度水岛厂5500mm厚板轧机轧制钢板的最大厚度为410mm，新日铁名古屋钢厂4800/4700mm厚板轧机为700mm。(4) 最大板坯单重大分厂厚板轧机设计最大坯重为42.8t，实际最大坯重为29.9t。鹿

26、岛厂厚板轧机设计最大锻制板坯重50t，可轧制钢板最大单重为40t。表1-1 世界5000mm以上宽厚板轧机概况国家厂名投产轧机轧机最大原料年产量日期/年规格结构板厚单重美国Lukens科茨维尔厂19183560+5230mm3h+4h380mm45万吨30万吨苏联镰刀和锤子炼钢厂19405300mm4h250mm80万吨50万吨日本室兰制铁所19415280mm4h350mm145万吨36万吨苏联下塔吉尔钢厂*19505000mm4h250mm72万吨50万吨美国格里(Gary)钢厂19524064+5335mm4h+4h120万吨德国Mlhem米尔海姆厂19575100mm4h260mm45

27、万吨70万吨法国敦克尔克钢铁厂19634320+5000mm4h+4h250mm80万吨120万吨日本住友金属鹿岛厂19704830+5490mm4h+4h200万吨德国Dillingen迪林根19725500+4800mm4h+4h200mm40万吨180万吨日本新日铁大分钢厂19765500mm4h190万吨日本JFE仓敷厂19765500mm4h300mm90万吨200万吨日本JFE仓敷厂19765500mm4h200mm60万吨180万吨苏联伊诺尔斯克厂19845000mm4h100万吨俄罗斯马格尼托哥尔斯克20095000mm4h150万吨韩国东国制钢唐津厂20095000mm4h2

28、00mm150万吨韩国浦项制铁5500mm4h150万吨俄罗斯联合冶金维克萨厂20105000mm4h150mm120万吨俄罗斯新利佩茨克钢铁20105000mm4h150mm150万吨印度埃萨Hazira中厚板5000mm4h150mm150万吨(5) 最大钢锭单重日本钢管京滨厂最大钢锭单重为50t，德国迪林根厂为60t，日本名古屋厂为80t，水岛厂为110t，可生产最大单重为85t的特厚钢板。(6) 钢板成材率（板坯到成品板）水岛厂5500mm厚板轧机钢板成材率达94.9。随着技术的发展，世界上越来越多的宽厚板生产线建成，表1是世界5000mm以上宽轧机的概况。1.2.3 轧制技术的发展现

29、状（1）控制轧制技术控制轧制技术是通过控制加热温度、轧制温度、变形制度等工艺参数来调整钢的组织状态，从而达到改善钢板性能的一项技术。此项技术20世纪60年代初由日本开始研究，70年代即已成熟。采用控制轧制工艺之目的是通过细化晶粒来提高强度和韧性，而细化晶粒的关键是控制950600时的变形量，同时还需增大道次压下量以取得更好的效果，因而要求厚板轧机的轧制力要大，刚性要高，具备大传动力矩，在轧制过程中可随时调整道次和压下量。目前国外20套4700mm以上的厚板轧机都具备了这方面的要求，可成熟地应用控制轧制技术轧制出性能优良的钢种。20世纪70年代初该项技术刚开发成功，日本新日铁大分厂用此技术轧制出

30、具有良好韧性的X65钢板。20世纪70年代末期，日本、美国、德国等厚板厂开发了X75和X85的低碳含铌的低合金高强度高韧性钢板。20世纪90年代，日本、德国等又利用该项技术开发了超低碳高锰铌系列的钢板，这种钢板具有细铁素体、贝氏体和岛状马氏体混合组织，具有更高的屈服强度和韧性。（2）控制冷却技术控制冷却技术是控制轧后钢板的冷却速度从而达到控制钢板组织性能的技术，也是由日本率先进行研究并在20世纪70年代中期在轧制管线板时获得成功的。控冷技术目前之所以在厚板轧机中得到广泛应用，是因为它比直接由再加热后的等轴奥氏体加速冷却产生更大的强韧化效果，并且在可以进一步细化铁素体的同时使珠光体分布均匀，消除

31、带状珠光体并且有可能形成细贝氏体组织。此外，在控制冷却过程中阻止延迟了碳化物过早析出，使其在铁素体中弥散，提高钢板强度而不损害脆性转化温度。将控轧技术和控冷技术结合使用，统称为TMCP技术，由于应用此技术可生产出综合力学性能和焊接性能均优良的钢板，因此被称为当今厚板生产中最关键的工艺技术。以前此工艺技术主要用于生产高强度船板、管线钢板。近年来又被用于开发高层建筑用厚壁钢板、海洋平台用钢板、储罐用板等，目前采用TMCP工艺技术生产的厚板占全部厚板的比例日本最高，在45 %左右。（3）板形控制技术板形控制的最终目的是能轧制出切头、切尾、切边极少、尺寸偏差极小、齐边、近似矩形的产品、从而最大限度地减

32、少精整工序。它也是厚板生产过程中不可或缺的一项技术。过去，厚板轧机上主要采用工作辊或支撑辊弯辊装置进行板形控制，两者各有优缺点，后来采用工作辊弯辊装置的较普遍。目前，已普遍开始在采用工作辊弯辊装置的基础上将应用于热带轧机的PC(双交叉辊技术) 、CVC(连续可变凸度轧机)WRS(工作辊移动技术)应用于厚板轧机。如日本福山厂4700mm轧机和大分厂5500mm轧机，工作辊移动量最大达到1000mm，同时装有强力工作辊弯辊装置，WRS主要功能为均匀轧辊磨损，减少轧制板宽的约束。瑞典奥斯陆厂已于1999年初将原来的厚板轧机改造成目前世界上第一台CVC厚板轧机。这台轧机主要轧制硬质钢板，轧制力为100

33、MN，轧机配有很强的弯辊装置。有关资料显示，此轧机在板形控制方面取得了较好的效果。20世纪90年代日本君津厂将4724mm厚板轧机改造成PC轧机；1997年新投产的韩国浦项4300mm厚板轧机也采用了双交叉辊技术，在板形控制方面取得不错的业绩。（4）平面板形控制技术为了减少钢板头与尾的鱼尾形与舌头形、边部的鼓肚、塌边及镰刀弯等不规整变形的损失，使之接近于矩形钢板，平面板形控制已成为提高中厚板成材率极为有效的措施。控制方式方面，不同的生产厂各有特点，但大多数是由日本川崎水岛厂开发的技术衍生发展起来的。20世纪70年代末日本川崎水岛厂开发了MAS平面形状控制法，根据预测模型在成形和展宽轧制阶段对板

34、坯厚度断面给予变化的压下量进行形状控制，使钢板在轧制终了时的形状接近矩形。自1978年此项技术应用以来，比传统方法提高成材率4.4 %。1982年左右又开发了与MAS法大体相同的“狗骨轧制法”。即轧制开始时将板坯厚度断面头尾部分轧成斜形，然后展宽轧制和延伸轧制。不仅日本几套主要的厚板轧机，如君津厂和京滨厂轧机应用了类似于水岛厂的MAS平面形状控制方法, 芬兰、英国、瑞典的厚板轧机也采用了MAS技术。水岛厂在开发MAS基础上又于1985年研制出TFP技术，轧制“免切边钢板”（用铣削床铣边）也取得了不错的效果。（5）超声波探伤厚板厂绝大多数都有超声波探伤装置，日本大多数厚板厂还配有2台。探伤装置中

35、通道最多的是大分厂，共有280个，以下依次为君津厂238个，名古屋厂216个，京滨厂130个。探伤装置的布置方式有：1)在线布置。有的设在冷床出口处，让钢板直接通过。如德国的迪林根、米尔海姆、杜依斯堡、日本大分等; 也有设在定尺剪后面的，如日本的君津、鹿岛等。2)离线布置。设在精整区后部，用起重机上卸料如韩国浦项厂。该装置的特点是钢板在辊道上不动，探伤装置沿钢板宽度方向来回探伤。3)旁线布置。设在与剪切线平行的辊道上，如日本的君津、鹿岛、扇岛、水岛等。德国几个厂除了在线布置、离线布置外，还有人工地面探伤，其型式均为连续波穿透式，探伤钢板温度为250左右。目前超声波探伤装置和技术都比较先进，尤以

36、日本为最，可检测出钢板的缩孔、分层、白点、气泡、偏析、内裂及严重的粗晶等内部缺陷，也可以发现表面裂纹，铁皮过厚等表面缺陷，并可检测出2mm厚度内的缺陷。1.2.4 我国宽厚板发展概况在整个“十一五”期间，我国建设了14套宽度在4100mm以上的宽厚板机，增加产能2400多万吨。满足大型海洋工程和造船业、大型桥梁、大口径石油、天燃气输送管线、大型压力容器和储罐、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)、大型水利电力、核能和机械工程的技术进步和旺盛需求,极大地拉动了高等级宽厚板生产的发展。高强度宽厚板钢材的屈服强度在345MPa以上, 用于重大钢结构的则有Q390、Q4

37、20和Q460，例如2008年奥运会主体工程国家体育场(鸟巢结构)大量使用了我国舞阳钢铁有限责任公司生产的厚度为110mm的Q460EZ35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以上的宽幅厚板；1220mm以上的大口径石油和天燃气输送管线多用X70级或以上,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达到25%或35%以上的抗层状撕裂的性能。（见表1-2）表1-2 2013年末前我国新建投产的宽厚板轧机企业轧机宽度设计产能技术投产Mm

38、万吨/年来源年月宝钢5000180SMS-Siemag2004.12首钢秦板4300180SMS-Siemag2006.1沙钢1#5000180SIEMENS-VAI2007舞钢2#4100180SIEMENS-VAI2007.2包钢4100140SMS-Siemag2007.1宝钢罗泾4200160SMS-Siemag2008.2鞍钢鲅鱼圈5500200SMS-Siemag2008.8莱钢4300180SIEMENS-VAI2009.1舞钢鄂城4300120/(160)SIEMENS-VAI2009.4营口五矿4800200SMS-Siemag2009.9沙钢2#5000180SIEMENS

39、-VAI2009.9重钢4100130中冶赛迪/二重2009.9济钢4300210SIEMENS-VAI2010.4湘钢5000200SIEMENS-VAI2010.9兴澄特钢4300165DANIELI2010厚钢板产量从2004年的821.26万吨发展到2009年的1874.86万吨，增长了128.3%，而今年也继续保持增长趋势。特厚板的产量增长速度也比较快，从2004年的180.01万吨增至2009年的474.56万吨，增长幅度达163.6%，今天1-10月份的产量达393.1万吨。而在2000年的时候，我国特厚板产量仅为71.43万吨，从2003年以后，随着我国经济的高速发展，国内也相

40、继投产了一批具有世界先进水平的特宽厚板轧机，之后一直到2007年我国特厚板的产量也以每年百分之三十几的速度增长。图1-1 我国厚钢板产量统计（单位：万吨）图1-2 我国特厚板产量统计（单位：万吨）1.2.5 宽厚板生产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X80X100管线板工程化。 2)稳定生产高强度、高韧性中厚板板材，ReL600900MPa、Rm7001400MPa。 3)屈服强度960MPa以上级别

41、，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、40HIC 管线钢，X100120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Q235Q345级不

42、同厚度的中厚板成分系列，并降低生产成本。 根据以上研究所要解决的问题，下一阶段宽厚板生产技术的发展应以品种、规格、专用板和特殊条件板为核心。具体表现为以下几个方面：1.2.5.1 轧机生产能力的提高（1） 轧辊辊身长度的增加大直径的直缝焊管UOE成型需要更宽的厚板作为原料，大型舰船制造也需要提供更大面积的坯料，以减少焊缝。此外，随着滚切剪的出现，轧机可以生产双倍成品宽度的宽厚板，然后纵向剖切，可以提高金属回收率和成材率。 （2） 轧机刚度不断增大现代厚板轧机工作机座的基本特点是具有高刚度，以满足板宽增加和控制轧制所要求的较低变形温度。目前，世界厚板轧机刚度最高已达到900010600 kN/m

43、m。（3） 轧机力能参数在不断增大由于增大了辊身长度来轧制更宽的厚钢板，且实施控温轧制，使得轧制压力不断增大，现在有的厚板轧机已达到100000110000 kN（最大已达到130000 kN）的轧制力。随着轧制压力的增大，工作扭矩也无疑随着增大。此外，轧制速度的提高可以缩短轧制周期，使轧机的生产率得到提高，减少钢板因头尾温差不均而引起的钢板厚度差，控制终轧温度，提高产品质量。厚板精轧机速度由6 m/s提高到7.85 m/s。1.2.5.2 大力开发新型厚板轧机普通四辊轧机已经得到广泛的应用，为了更好的控制板形、提高钢板的精度和提高厚板轧机的效率，需要不断的开发新型宽厚板轧机，如：HC（Hig

44、h Crown Control）轧机、PC（Pair Crossed）厚板轧机和CVC（Continuously Variable Crown）厚板轧机等。1.2.5.3 液压AGC厚度自动控制和液压弯辊板形控制系统采用液压AGC（Automatic Gauge Control）厚度自动控制技术可以减小产品厚度差，用于造船、桥梁等的建造，也可以减轻结构重量、节约工时。液压弯辊板形控制系统在提高板形质量的同时，也实现板形动态自动控制。1.2.5.4 采用连铸坯为厚板轧制的坯料以连铸坯为厚板轧制的坯料，除少量有特殊用途的合金钢板采用钢锭为坯料外，大多数的厚板生产都采用连铸坯为原料。同时，普遍采用连

45、铸坯热送热装技术。1.2.5.5 普遍采用厚板平面形状控制技术厚板扎制过程中变形不均匀，轧完后不是矩形，影响成材率。日本率先开发了MAS平面形状控制法，通过给予变化的压下量对板坯厚度断面进行形状控制，使钢板成品为最佳矩形，提高成材率4.4%。1.2.5.6 广泛采用钢板综合性控制技术控制轧制、控制冷却、进而发展成控制轧制和控制冷却结合的热机械控制工艺，简称TMCP（Thermo Mechanical Control Process）工艺。这种方法不仅对厚板轧制的终轧温度和低温阶段的压下率进行控制，而且对轧制后的冷却速度和终冷温度进行控制。因此，也称为控轧控冷。这种方法可以生产出高强度、高韧性和

46、良好焊接性能为一体的钢板品种，生产出用常规轧制加上热处理组合方法所无法达到要求的造船板和管线钢板。1.2.5.7 采用计算机控制现代宽厚板轧机都实现了计算机控制，包括基础自动化、完成程序压下、物料跟踪、事故检测和报警的控制。有的实行包括生产管理级、生产控制级、过程控制级和设备控制级管理和控制。计算机管理和控制，是生产组织和生产过程高度自动化，在现阶段厚板生产发展的新技术，都与计算机相关。计算机控制给厚板生产带来了极大的效率。2 产品大纲及技术要求2.1 产品大纲设计年产量：212万吨产品规格：101440×20004500×32000mm代表钢种规格：GB3531-09Mn

47、NiDR品种：船板，管线材，桥梁板，锅炉板，容器板，建筑结构板原料：厚度为200 mm、200 mm、300 mm的连铸坯产品方案如下表2.1、表2.2，表2.3所示表2.1 按钢种分类产品大纲产品名称代表钢种执行标准年产量/万吨百分比/%锅炉和压力容器板09MnNiDR,18MnMoNbR,15GrMoRGB353120143717.54桥梁板Q420qC/D/E,Q460qC/DBG/T71420082511.70工程机械钢板NM500,NM550,NM600 Q550 Q690GB/T241862009219.76管线钢板L245,L290，L360，L390GB/T2123720071

48、67.60低合金钢板Q500A/D,Q550A/D/EGB159120084119.30造船板AH500A32-F40，DH500，EH500GB7124722.40建筑板Q420GJB/D/E,Q460GJB/DGB/T1987920052511.70合计212100表2.2 产品按厚度分类大纲产品名称1014162022283039416263140合计/万吨比例/%锅炉和压力容器板101254423717.54桥梁板26104212511.70工程机械钢板346332219.76管线钢板128500167.60低合金钢板510107634119.30造船板468171024722.40建

49、筑板3965202511.70合计2849534527102121002.2 金属平衡表产品名称年需胚料/万吨年产量/万吨金属消耗系数/%成材率/%烧损及氧化率/%切损/%轧废/%小计/%锅炉及压力容器板40.57371.09691.21.76.11.08.8桥梁板27.47251.09991.01.36.01.79.0工程机械钢板23.13211.10190.81.95.81.59.2管线钢板17.60161.10090.91.75.81.69.1低合金钢板45.10411.10090.91.36.01.89.1造船板51.82471.10390.71.46.21.79.3建筑板27.442

50、51.09891.11.86.11.08.9合计233.132121.10090.93 生产工艺流程及轧机的选择3.1 轧机的主要类型及布置形式3.1.1 现代宽厚板的轧机设备根据生产工艺的要求, 实现TMCP, 不仅要求轧机具有更大的轧制压力和刚性, 而且要求控制冷却系统要有较大的冷却能力。因此, 沙钢2#宽厚板生产线设置了1台四辊可逆式轧机, 并预留1台立辊轧机的位置。国内目前在用的宽厚板轧机从机架结构上可分为二辊、三辊及四辊轧机，此外，还有PC轧机、HC轧机等新型轧机。根据生产工艺的需要，可以在轧机前或后设置立棍轧机。3.1.1.1 二辊轧机二辊可逆式轧机一般不单独作为成品轧机使用，常与

51、一架四辊精轧机组成一台双机架中厚板轧机。这种轧机的工作辊直径相对较大，允许的咬入角大，轧制压力及传动力矩也相对较大，但轧机的刚度小、产品的厚度精度较差，因此不适用于精轧机使用。随着国内轧机的更新换代，这种轧机正在逐步退出历史舞台6。3.1.1.2 三辊劳特式轧机三辊劳特式轧机由二辊可逆式轧机发展而来，是由两个直径相同的上下支撑辊和一个直径较小的中间工作辊所组成，上下辊为不可逆传动，中间工作辊可以升降，靠上下辊摩擦带动。一般上下辊直径为700800 mm，中间辊直径500550 mm，辊身长度为18002300 mm。三辊劳特式轧机生产时，轧件在中间工作辊上下往复轧制，靠摆动升降台上下递送，在上

52、通道轧制时，上辊为工作辊，下辊兼作支撑辊。在下通道轧制时，下辊为工作辊，上辊兼作支撑辊。与二辊轧机相比，尤其在可逆传动尚需要依赖直流电动机调速的年代中，三辊劳特式轧机可采用造价较低的交流电机驱动，实现往复轧制，并通过采用飞轮是电机容量减小，故设备简单，造价低，投资少。此中间辊受上下辊支撑，挠度较小，并且中辊易于更换，使得辊型配合较好，有利于提高钢板厚度的精确性。此外，由于采用小直径中间辊，可以显著的降低轧制压力和能耗并是钢板易于延伸。但实际生产中，三辊劳特式轧机却表现出明显的缺点：中间辊直径小且不传动，因而咬入能力较小；轧机前后装有升降台，展宽轧制采用拨钢机以角轧方式实现，限制了原料的单重，轧

53、制钢板长度较短，成材率较低；轧机刚度小，产品厚度精度差，不适用于轧制厚而宽的产品，常用于生产420 mm的中板。随着国内外四辊轧机的兴起，这种轧机也逐渐被淘汰6。3.1.1.3 四辊轧机四辊轧机是由两个直径较小的工作辊和两个直径较大的支撑辊所组成，上下工作辊由两台直流或交流变频电机可逆传动。与二辊轧机或三辊劳特式轧机相比，四辊轧机的刚度大、轧制规格范围广、产品尺寸精度高、在产品质量及产量等方面占有明显的优势，因此虽然这种轧机的设备重量及投资大，但仍然逐步成为国内外轧机的主要轧机形式，既可以用于粗轧机，又可以用于精轧机6。四辊轧机规格一般按照工作辊的名义辊身长度来标称。 图3.1 二辊轧机轧制示意图 图3.2 三辊劳特式轧机轧制示意图 图3.3 四辊轧机轧制示意图 图3.4 PC轧机四辊可逆式轧机和立辊轧机的主要性能参数见下表：表3.1 轧机参数表轧机名称（台数）最大轧制压力/MN工作辊规格/mm支承辊规格/mm工作行程/mm最大轧制速度/m·s-1主传动交流电机功率/KW四辊可逆式轧机1001600/1500×49003200/3090×475