【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)也相繼投產(chǎn)了一批具有世界先進(jìn)水平的特寬厚板軋機(jī)，之后一直到2007年我國(guó)特厚板的產(chǎn)量也以每年百分之三十幾的速度增長(zhǎng)。圖11 我國(guó)厚鋼板產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)（單位：萬(wàn)噸）圖12 我國(guó)特厚板產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)（單位：萬(wàn)噸） 寬厚板生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)根據(jù)中國(guó)中厚板產(chǎn)品的生產(chǎn)現(xiàn)狀及國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)未來(lái)發(fā)展的需求，考慮發(fā)展趨勢(shì)和需要解決的課題主要有： 1）X90及以上級(jí)別高強(qiáng)、高韌、耐腐蝕、易焊接、低溫油氣管線(xiàn)厚鋼板工程化及配套技術(shù)；海洋油氣管線(xiàn)用X70以上厚板；抗大變形X80／X100管線(xiàn)板工程化。 2)穩(wěn)定生產(chǎn)高強(qiáng)度、高韌性中厚板板材，ReL≥600～900MPa、Rm≥700～1400MPa。 3)屈服強(qiáng)度960MPa以上級(jí)別，厚度達(dá)到3mm的薄規(guī)格超高強(qiáng)工程機(jī)械用鋼，屈服強(qiáng)度1100MPa級(jí)以上超高強(qiáng)工程機(jī)械用鋼，NM600、NM700耐磨鋼及抗延遲斷裂超高強(qiáng)鋼，以及厚度大于600mm的特厚鋼板的開(kāi)發(fā)。 4)開(kāi)發(fā)并工程應(yīng)用X70和X80抗大應(yīng)變管線(xiàn)鋼、40HIC 管線(xiàn)鋼，X100～120超高強(qiáng)度管線(xiàn)鋼穩(wěn)定化，耐蝕X70厚壁管線(xiàn)鋼產(chǎn)品。 5)開(kāi)發(fā)適應(yīng)于不同行業(yè)要求的大線(xiàn)能量焊接用鋼、耐蝕及高抗止裂特性船板、低溫用鋼及其他特殊性能要求的中厚板產(chǎn)品。 6)特種條件用高均質(zhì)性高強(qiáng)度超厚板（厚度≥250mm）穩(wěn)定生產(chǎn)。 7)臨氫設(shè)備用鋼和9Ni鋼穩(wěn)定生產(chǎn)、形成用戶(hù)使用技術(shù)、開(kāi)發(fā)出高安全性低溫用鋼。 8)減少Q(mào)235～Q345級(jí)不同厚度的中厚板成分系列，并降低生產(chǎn)成本。 根據(jù)以上研究所要解決的問(wèn)題，下一階段寬厚板生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)以品種、規(guī)格、專(zhuān)用板和特殊條件板為核心。具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面： 軋機(jī)生產(chǎn)能力的提高（1） 軋輥輥身長(zhǎng)度的增加大直徑的直縫焊管UOE成型需要更寬的厚板作為原料，大型艦船制造也需要提供更大面積的坯料，以減少焊縫。此外，隨著滾切剪的出現(xiàn)，軋機(jī)可以生產(chǎn)雙倍成品寬度的寬厚板，然后縱向剖切，可以提高金屬回收率和成材率。 （2） 軋機(jī)剛度不斷增大現(xiàn)代厚板軋機(jī)工作機(jī)座的基本特點(diǎn)是具有高剛度，以滿(mǎn)足板寬增加和控制軋制所要求的較低變形溫度。目前，世界厚板軋機(jī)剛度最高已達(dá)到9000～10600 kN/mm。（3） 軋機(jī)力能參數(shù)在不斷增大由于增大了輥身長(zhǎng)度來(lái)軋制更寬的厚鋼板，且實(shí)施控溫軋制，使得軋制壓力不斷增大，現(xiàn)在有的厚板軋機(jī)已達(dá)到100000～110000 kN（最大已達(dá)到130000 kN）的軋制力。隨著軋制壓力的增大，工作扭矩也無(wú)疑隨著增大。此外，軋制速度的提高可以縮短軋制周期，使軋機(jī)的生產(chǎn)率得到提高，減少鋼板因頭尾溫差不均而引起的鋼板厚度差，控制終軋溫度，提高產(chǎn)品質(zhì)量。厚板精軋機(jī)速度由6 m/ m/s。 大力開(kāi)發(fā)新型厚板軋機(jī)普通四輥軋機(jī)已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用，為了更好的控制板形、提高鋼板的精度和提高厚板軋機(jī)的效率，需要不斷的開(kāi)發(fā)新型寬厚板軋機(jī)，如：HC（High Crown Control）軋機(jī)、PC（Pair Crossed）厚板軋機(jī)和CVC（Continuously Variable Crown）厚板軋機(jī)等。 液壓AGC厚度自動(dòng)控制和液壓彎輥板形控制系統(tǒng)采用液壓AGC（Automatic Gauge Control）厚度自動(dòng)控制技術(shù)可以減小產(chǎn)品厚度差，用于造船、橋梁等的建造，也可以減輕結(jié)構(gòu)重量、節(jié)約工時(shí)。液壓彎輥板形控制系統(tǒng)在提高板形質(zhì)量的同時(shí)，也實(shí)現(xiàn)板形動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制。 采用連鑄坯為厚板軋制的坯料以連鑄坯為厚板軋制的坯料，除少量有特殊用途的合金鋼板采用鋼錠為坯料外，大多數(shù)的厚板生產(chǎn)都采用連鑄坯為原料。同時(shí)，普遍采用連鑄坯熱送熱裝技術(shù)。 普遍采用厚板平面形狀控制技術(shù)厚板扎制過(guò)程中變形不均勻，軋完后不是矩形，影響成材率。日本率先開(kāi)發(fā)了MAS平面形狀控制法，通過(guò)給予變化的壓下量對(duì)板坯厚度斷面進(jìn)行形狀控制，使鋼板成品為最佳矩形，%。 廣泛采用鋼板綜合性控制技術(shù)控制軋制、控制冷卻、進(jìn)而發(fā)展成控制軋制和控制冷卻結(jié)合的熱機(jī)械控制工藝，簡(jiǎn)稱(chēng)TMCP（Thermo Mechanical Control Process）工藝。這種方法不僅對(duì)厚板軋制的終軋溫度和低溫階段的壓下率進(jìn)行控制，而且對(duì)軋制后的冷卻速度和終冷溫度進(jìn)行控制。因此，也稱(chēng)為控軋控冷。這種方法可以生產(chǎn)出高強(qiáng)度、高韌性和良好焊接性能為一體的鋼板品種，生產(chǎn)出用常規(guī)軋制加上熱處理組合方法所無(wú)法達(dá)到要求的造船板和管線(xiàn)鋼板。 采用計(jì)算機(jī)控制現(xiàn)代寬厚板軋機(jī)都實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制，包括基礎(chǔ)自動(dòng)化、完成程序壓下、物料跟蹤、事故檢測(cè)和報(bào)警的控制。有的實(shí)行包括生產(chǎn)管理級(jí)、生產(chǎn)控制級(jí)、過(guò)程控制級(jí)和設(shè)備控制級(jí)管理和控制。計(jì)算機(jī)管理和控制，是生產(chǎn)組織和生產(chǎn)過(guò)程高度自動(dòng)化，在現(xiàn)階段厚板生產(chǎn)發(fā)展的新技術(shù)，都與計(jì)算機(jī)相關(guān)。計(jì)算機(jī)控制給厚板生產(chǎn)帶來(lái)了極大的效率。2 產(chǎn)品大綱及技術(shù)要求 產(chǎn)品大綱設(shè)計(jì)年產(chǎn)量：212萬(wàn)噸產(chǎn)品規(guī)格：10～14402000～4500～32000mm代表鋼種規(guī)格：GB353109MnNiDR品種：船板，管線(xiàn)材，橋梁板，鍋爐板，容器板，建筑結(jié)構(gòu)板原料：厚度為200 mm、200 mm、300 mm的連鑄坯、 按鋼種分類(lèi)產(chǎn)品大綱產(chǎn)品名稱(chēng)代表鋼種執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)年產(chǎn)量/萬(wàn)噸百分比/%鍋爐和壓力容器板09MnNiDR,18MnMoNbR,15GrMoRGB3531—201437橋梁板Q420qC/D/E,Q460qC/DBG/T714—200825工程機(jī)械鋼板NM500,NM550,NM600 Q550 Q690GB/T24186—200921管線(xiàn)鋼板L245,L290，L360，L390GB/T21237—200716低合金鋼板Q500A/D,Q550A/D/EGB1591—200841造船板AH500A32F40，DH500，EH500GB71247建筑板Q420GJB/D/E,Q460GJB/DGB/T19879—200525合計(jì)212100 產(chǎn)品按厚度分類(lèi)大綱產(chǎn)品名稱(chēng)10~1416~2022~2830~3941~6263~140合計(jì)/萬(wàn)噸比例/%鍋爐和壓力容器板1012544237橋梁板261042125工程機(jī)械鋼板34633221管線(xiàn)鋼板12850016低合金鋼板5101076341造船板4681710247建筑板39652025合計(jì)284953452710212100 金屬平衡表產(chǎn)品名稱(chēng)年需胚料/萬(wàn)噸年產(chǎn)量/萬(wàn)噸金屬消耗系數(shù)/%成材率/%燒損及氧化率/%切損/%軋廢/%小計(jì)/%鍋爐及壓力容器板37橋梁板25工程機(jī)械鋼板21管線(xiàn)鋼板16低合金鋼板41造船板47建筑板25合計(jì)2123 生產(chǎn)工藝流程及軋機(jī)的選擇 軋機(jī)的主要類(lèi)型及布置形式 現(xiàn)代寬厚板的軋機(jī)設(shè)備根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求, 實(shí)現(xiàn)TMCP, 不僅要求軋機(jī)具有更大的軋制壓力和剛性, 而且要求控制冷卻系統(tǒng)要有較大的冷卻能力。因此, 沙鋼2寬厚板生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)置了1臺(tái)四輥可逆式軋機(jī), 并預(yù)留1臺(tái)立輥軋機(jī)的位置。國(guó)內(nèi)目前在用的寬厚板軋機(jī)從機(jī)架結(jié)構(gòu)上可分為二輥、三輥及四輥軋機(jī)，此外，還有PC軋機(jī)、HC軋機(jī)等新型軋機(jī)。根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要，可以在軋機(jī)前或后設(shè)置立棍軋機(jī)。 二輥軋機(jī)二輥可逆式軋機(jī)一般不單獨(dú)作為成品軋機(jī)使用，常與一架四輥精軋機(jī)組成一臺(tái)雙機(jī)架中厚板軋機(jī)。這種軋機(jī)的工作輥直徑相對(duì)較大，允許的咬入角大，軋制壓力及傳動(dòng)力矩也相對(duì)較大，但軋機(jī)的剛度小、產(chǎn)品的厚度精度較差，因此不適用于精軋機(jī)使用。隨著國(guó)內(nèi)軋機(jī)的更新?lián)Q代，這種軋機(jī)正在逐步退出歷史舞臺(tái)[6]。 三輥勞特式軋機(jī)三輥勞特式軋機(jī)由二輥可逆式軋機(jī)發(fā)展而來(lái)，是由兩個(gè)直徑相同的上下支撐輥和一個(gè)直徑較小的中間工作輥所組成，上下輥為不可逆?zhèn)鲃?dòng)，中間工作輥可以升降，靠上下輥摩擦帶動(dòng)。一般上下輥直徑為700～800 mm，中間輥直徑500～550 mm，輥身長(zhǎng)度為1800～2300 mm。三輥勞特式軋機(jī)生產(chǎn)時(shí)，軋件在中間工作輥上下往復(fù)軋制，靠擺動(dòng)升降臺(tái)上下遞送，在上通道軋制時(shí)，上輥為工作輥，下輥兼作支撐輥。在下通道軋制時(shí)，下輥為工作輥，上輥兼作支撐輥。與二輥軋機(jī)相比，尤其在可逆?zhèn)鲃?dòng)尚需要依賴(lài)直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的年代中，三輥勞特式軋機(jī)可采用造價(jià)較低的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)往復(fù)軋制，并通過(guò)采用飛輪是電機(jī)容量減小，故設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低，投資少。此中間輥受上下輥支撐，撓度較小，并且中輥易于更換，使得輥型配合較好，有利于提高鋼板厚度的精確性。此外，由于采用小直徑中間輥，可以顯著的降低軋制壓力和能耗并是鋼板易于延伸。但實(shí)際生產(chǎn)中，三輥勞特式軋機(jī)卻表現(xiàn)出明顯的缺點(diǎn)：中間輥直徑小且不傳動(dòng)，因而咬入能力較??；軋機(jī)前后裝有升降臺(tái)，展寬軋制采用撥鋼機(jī)以角軋方式實(shí)現(xiàn)，限制了原料的單重，軋制鋼板長(zhǎng)度較短，成材率較低；軋機(jī)剛度小，產(chǎn)品厚度精度差，不適用于軋制厚而寬的產(chǎn)品，常用于生產(chǎn)4～20 mm的中板。隨著國(guó)內(nèi)外四輥軋機(jī)的興起，這種軋機(jī)也逐漸被淘汰[6]。 四輥軋機(jī)四輥軋機(jī)是由兩個(gè)直徑較小的工作輥和兩個(gè)直徑較大的支撐輥所組成，上下工作輥由兩臺(tái)直流或交流變頻電機(jī)可逆?zhèn)鲃?dòng)。與二輥軋機(jī)或三輥勞特式軋機(jī)相比，四輥軋機(jī)的剛度大、軋制規(guī)格范圍廣、產(chǎn)品尺寸精度高、在產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量等方面占有明顯的優(yōu)勢(shì)，因此雖然這種軋機(jī)的設(shè)備重量及投資大，但仍然逐步成為國(guó)內(nèi)外軋機(jī)的主要軋機(jī)形式，既可以用于粗軋機(jī)，又可以用于精軋機(jī)[6]。四輥軋機(jī)規(guī)格一般按照工作輥的名義輥身長(zhǎng)度來(lái)標(biāo)稱(chēng)。 二輥軋機(jī)軋制示意圖 三輥勞特式軋機(jī)軋制示意圖 四輥軋機(jī)軋制示意圖 PC軋機(jī)四輥可逆式軋機(jī)和立輥軋機(jī)的主要性能參數(shù)見(jiàn)下表： 軋機(jī)參數(shù)表軋機(jī)名稱(chēng)（臺(tái)數(shù)）最大軋制壓力/MN工作輥規(guī)格/mm支承輥規(guī)格/mm工作行程/mm最大軋制速度/ms1主傳動(dòng)交流電機(jī)功率/KW四輥可逆式軋機(jī)100Φ1600/15004900Φ3200/30904750110210000附著式立輥軋機(jī)45Φ1000/90060021200 PC軋機(jī)PC（Pair Crossed），是1979年由日本三菱公司和新日鐵聯(lián)合研發(fā)的新型四輥軋機(jī)，其上下軋輥成對(duì)交叉。作為軋輥的交叉方式，主要有支撐輥成對(duì)交叉、工作輥成對(duì)交叉和工作輥及支撐輥成對(duì)交叉三種。前兩種實(shí)際中很少應(yīng)用，主要采用工作輥和支撐輥都成對(duì)交叉的PC軋機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)如下：（1）由于其調(diào)整輥縫時(shí)不僅不會(huì)產(chǎn)生工作輥的強(qiáng)制撓度，而且也不會(huì)在工作輥和支撐輥間由于邊部撓度而產(chǎn)生過(guò)量的接觸應(yīng)力，所以可獲得很寬的板形和凸度控制范圍，具有較大的控制能力。（2）不需要工作輥磨出原始輥型曲線(xiàn)。（3）配合液壓彎輥可進(jìn)行大壓下量軋制，不受板形限制。 HC軋機(jī)HC（High Crown Control）軋機(jī)（），是20世紀(jì)70年代初日本日立公司和新日鐵合作研發(fā)的六輥軋機(jī)。其原理為通過(guò)上下中間輥沿著相反的方向的相對(duì)橫移，改變工作輥與中間輥的接觸長(zhǎng)度，使得工作輥和支撐輥在板寬范圍之外脫離接觸，從而消除有害接觸彎矩，由此工作輥彎輥的控制效果得到了大幅度增強(qiáng)。 HC軋機(jī)HC軋機(jī)通過(guò)中間輥的橫移，可以適應(yīng)軋制時(shí)板寬的變化，實(shí)現(xiàn)軋機(jī)較大橫向剛度，使得板形控制能力得到很大的提高，具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）熱凸度的有效補(bǔ)償。HC軋機(jī)可以通過(guò)中間輥的橫移使得工作輥的熱凸度得到有效補(bǔ)償，消除了新輥上機(jī)所帶來(lái)的麻煩。（2）大壓下的軋制實(shí)現(xiàn)。HC軋機(jī)中間輥的橫移設(shè)計(jì)，使其具有傳統(tǒng)四輥軋機(jī)所不能達(dá)到的橫向剛度，從而保證了軋機(jī)板形控制的穩(wěn)定性，可以采用小輥頸的工作輥軋制，進(jìn)而為大壓下軋制的可能創(chuàng)造了條件。（3）邊部減薄現(xiàn)象的緩解。HC軋機(jī)通過(guò)中間輥的橫移可以減小工作輥的撓曲變形和壓扁變形，同時(shí)HC軋機(jī)可以使用較小的工作輥直徑，從而顯著的減小了邊部減薄現(xiàn)象。（4）邊部裂紋缺陷的減輕。由于HC軋機(jī)可以實(shí)現(xiàn)大壓下軋制，減少了軋制道次，從而可以在材料硬化且邊部開(kāi)裂之前軋到所設(shè)定的厚度，抑制了邊裂缺陷。綜上所述，本設(shè)計(jì)粗軋機(jī)和精軋機(jī)均選用PC軋機(jī)。 軋機(jī)的布置形式目前，世界上寬厚板軋機(jī)的布置主要有單機(jī)架和雙機(jī)架兩種形式。 單機(jī)架布置在寬厚板軋機(jī)生產(chǎn)線(xiàn)上，采用一架軋機(jī)完成全部的軋制道次。采用的機(jī)型有二輥可逆式、三輥勞特式和四輥可逆式軋機(jī)。如上所述，二輥及三輥勞特式軋機(jī)已經(jīng)逐漸被淘汰，目前單機(jī)架布置采用的軋機(jī)主要機(jī)型為四輥可逆式軋機(jī)。與雙機(jī)架相比，單機(jī)架布置設(shè)備投資低，軋線(xiàn)長(zhǎng)度短，車(chē)間面積小，相對(duì)同規(guī)格雙機(jī)架軋機(jī)而言，軋機(jī)產(chǎn)量較低。此外，由于單機(jī)架軋機(jī)需要兼顧開(kāi)坯及成品軋制作用，輥耗高，設(shè)備維護(hù)量相對(duì)較大。當(dāng)軋制大鋼錠等特厚坯料時(shí)，容易對(duì)成品軋制的質(zhì)量、精度造成影響，如大塊氧化鐵皮的影響，軋制沖擊及壓下機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期的長(zhǎng)行程運(yùn)動(dòng)對(duì)設(shè)備零部件間隙的影響等，同時(shí)軋制開(kāi)口度較大，軋機(jī)上無(wú)法配置與彎輥、竄輥等現(xiàn)代化板形控制系統(tǒng)，較難兼顧薄板和厚板軋制[6]。 雙機(jī)架布置雙機(jī)架布置是指在軋制線(xiàn)上設(shè)置有粗軋機(jī)和精