毕业论文（设计）-中厚板轧机的现状及发展趋势

1、中厚板轧机的现状及发展趋势摘要:结合我国近年主建设的中厚板轧机，介绍了我国在中厚板生产设 备、工艺技术方面所进行的研究开发工作和取得的重要进展。屮厚板的核心轧制 技术,即强力中厚板轧机、轧后控制冷却系统、中厚板轧制的tmcp技术、尺寸 精度自动控制、组织性能预测与控制技术、中厚板轧机的计算机控制系统等，已 经成功地应用于我国自行开发的中厚板生产线上。同时，介绍了国内当前中厚板 热处理线的建设和设备配置情况以及国产首套具有自主知识产权的小厚板辘式 淬火机设备及应用情况。随着国内屮厚板企业冶炼和轧制装备及技术水平的h益 提高，中厚板轧后辅助工序和技术，尤其是提高钢板强度和性能等级的轧后热处 理技术

2、，已成为国内中厚板生产厂家提高产品档次和竞争力的必然选择。这表明 我国已经具备了具有我国自主知识产权的成套的中厚板主产、设备和自动化技 术，我国正在变为中厚板主产强国。关键字：中厚板轧机现状；技术改革及发展；热处理；建议abstract: based on the plate mills built by china, the important development of the equipment and technology and the great progress in the plate product ion in recent years in china is intro

3、duced. the core technology of plate production, such as manufacture of strong plate mills, controlled cooling systems, the tmcp technology of plate production, control of dimension accuracy, prediction of the microsoft ruptures and properties of hot rolled plate and computer control system of plate

4、mill have been used in chinese plate production lines the existing domestic plate heat treatment lines and the roller quenching machine withdomestic independent intellectual property right sire introduced. comparing with the he already achieved advancement of the steel making and refining and rollin

5、g technologies and facilities, the processes after rolling, especially the plate steel heat treatment for increasing steel strength and other performances are becoming the necessary selection for domestic plate plant s to raise their product level and their market competitive powe匸 this means that c

6、hina has predominated the systematic technology in the plate production equipment automatic control with independent intellective property. china is becoming a strong country in the plate production okey words:plate mill status ； technical reformdevelopment； heat treatment； suggest;1. 我国中厚板生产概况中厚板它广

7、泛应用于造船、石油化工、锅炉、桥梁及机械制造等行业，是国 民经济发展所依赖的重要钢铁材料。因此，中厚板的生产水平也是反映一个国家 钢铁工业水平的重要标志。我国现冇57个屮厚板生产厂家多年来，以捉高产量为目的，对原冇落后的工 设备进行了改造，较大幅度地提高现有设的主产能力。我国现在己具备年产7320 万t屮厚板的生产能力，生产产居世界首位，但是国内屮厚板轧线数量虽多， 轧机规模和产能也很大，11企业技术水平层次不一，导致国内普通中厚板产品， 尤其是低档次普通中厚板产品已趋向饱和，甚至过剩。而国民经济发展和建设 所需的很大一部分高强度高等级屮厚板产品，如高强度舰船用板、压力容器板、 工程机械用板、

8、管线用板等专用板、品种板却供应产品不足，部分产品如储罐用 压力容器板等高性能屮厚板产詁仍主要依靠进口。改变国内当前屮厚板产品的低 档次竞争，解决中厚板生产在数量、质量及品种上的供需矛盾，发展重点必须由提 高产量转向改变产品结构，提高质量和扩大高性能、高附加值产品的生产，从而 更好地满足国民经济和社会发展需求，捉高产品参与国际竞争的实力。当前， 国内中厚板企业在冶炼和轧制装备及技术日益提高，与钢铁技术发达国家基本 无差距的背景下，屮厚板轧后辅助工序及技术，尤其是提高钢板强度和性能等级 的轧后热处理技术，已成为国内中厚板生产厂家提高产品档次和竞争力的必然选 择。面对这种形势,中厚板行业有必要了解目

9、前的现状及差距。充分依赖材料科 学的研究成果，采用新技术、新工艺，使中厚板轧机向优质、多品种、低成本、高 效益方向发展，适应国际国内市场需求和挑战。目前我国中厚板牛产应该注重发 展两方面，(1)屮厚板轧机的改进；(2)热处理工艺及设备。中、日.德国中厚板生产规模比较项目中国日本曲国厂家呦t2685总规模/万11 0001 620600平均複模/万t50202120生产規模堆大鞍钢厚日本钢管褊迪林报的厂篆/万t板厂山厚板厂厚板厂上海浦钢籍口铁大分厚板厂厚板厂100240200从表1看出，在过去我国中厚板轧机总体规模尚可，但明显存在着产能力分 散、成本高等缺陷。主要原因是我国屮厚板轧机规模小，装机

10、水平低，在26套屮 厚板轧机中，仅有3套40000hui1以上宽厚板轧机,其余宽度均为3500mm以下中板 轧机，且相当部分为单机架而当今世界4700mm以上宽厚板轧机共有19套,其屮日 本8套，德国2套，这样的轧机在我国只有上海宝钢有1套,这与世界发达国家相 比差距甚远。2我国中厚板生产设备的现状和发展2. 1中厚板轧机的发展我国中厚板轧机的主体在80年代以前为三辘劳特式轧机，三辘劳特式轧机 尺寸偏小，钢板宽度窄，长度短、尺寸偏差大、板形差、以及原材料和能源消耗成 本、经济效益差。中厚板轧机较理想的布置方式为双机架四辘可逆式轧机，这 样可以充分发挥设备能力，换银次数减少，生产灵活。由于受到资

11、金限制，加上 三辘轧机必须淘汰，将粗轧机更换为四辘粗轧机,若条件不允许，如果上四辘增加 的投资很多，也可以用二辘可逆式轧机作为粗轧机。轧机的改造趋势是轧机貝有 很高的刚度，加大轧制力和主传动电机的容量精轧机装了自动厚度控制agc系 统，可以实现板坯以较低的温度出炉进行低温大压下轧制，实现控制轧制。近 年来各屮厚板轧机整体水平提高幅度较大。设备布局紧凑，流程缩短，机械化程 度较高，是当前我国中厚板生产设备发展的突出特点。在工艺技术和装备水平发 展方面,20世纪80年代，国内中厚板生产企业均多次对原先建设的三车昆劳特式中 板轧机进行了不同方式的改造,改造后的轧机基本以二馄加四馄或双四馄轧机为 主,

12、从80年代至90年代初，通过多次改造的方式增加原有轧机产能、提高工艺装 备水平和生产技术水平，并具备了较为先进的电控设备、控轧控冷技术装备和热 处理工艺。90年代后我国基本已将三辘劳特式全部改造完毕。ba/ke. gqsoso. com图1 三辘劳特式轧机示意图我国的屮厚板轧机的高速发展发展阶段以2004年为分水岭，在2004年以前 我国中厚板企业总体装备水平不高除了浦钢、舞钢、鞍钢外其他钢厂的基本上是 3000mm以下的轧机。轧机辘身小，单机产能低。2004年前我国新上中厚板机 组比较少,这个阶段主要以改造老机组为主。截止到2004年底，我国共冇中厚板 轧机（包括炉卷轧机）29套，设计产能为

13、1910万吨。除了舞钢、济钢、南钢炉卷 轧机、鞍钢少数几套轧机比较先进外,其他机组设备与国外发达工业国家相比, 存在较犬的差距。轧机结构上來看，国内的中厚板轧机普遍存在车区身长度小，单 机产能低，而日本、德国中厚板轧机全部是3米以上，其中日木5米以上的轧 机占62. 5%，此阶段我国屮厚板轧机装备水平明显落后。2004年以后我国开始引 进强力型四辘主轧机来投入到中厚板的生产。我国近10年来新建并投产的厚板 轧机其装备水平按轧机规格在3500mm以上的轧机基木都具有现代化水平。3500mm这一级有3套中厚板卷轧机（炉卷轧机或预留卷取炉），其装备水平较高 并设冇立馄及awc系统。在3800mm这级

14、厚板轧机屮也有3套轧机具有现代化装 备水平。已生产和新投产的4100-4300mm宽厚板轧机有9套，其中新建轧机（含 轧机更新）为6套，轧机本体都具备现代化的装备水平，然而以两套双机架轧机, 即4200/4200mm及4300/4300mm宽厚板轧机的技术装备程度及轧制工艺控制功能 都比较完善，水平也比较高。从现代化的技术装备和轧制工艺控制软硬件功能的 完善程度及控制水平来看，5000/5000mm和5500/5000mm宽厚板轧机是我国当代 两套最高水平和最完善的宽厚板轧机。到口前为止，我国已拥有几i 套现代化的厚板轧机，这些轧机的规格及其装 备水平已完全可以满足国民经济各部门和国防工业所需

15、要的各种厚钢板的生产。 现在，我国厚板轧机发展的关键在丁转变生产组织模式，将追求产量的粗放型生 产模式变为以品种和质量为主的精细化生产模式。只冇这样，才可以生产岀替代 需要进口的厚板，以及努力做到和国外厚板在品种、质量上的竞争，并在国际市 场份额中占重要地位。图2.生产屮的现代化的四辘轧机该中厚板轧机为首钢集团的3500mm精轧机，据最大轧制力74 mn的要求, 设计伺服缸的缸径达1450mm,有效行程50呱中心安装磁尺及内部设计导向装置 的简洁形式。为了满足平而形状控制mas轧制的要求，最高压下速度达29 mm/ s, 要求每台液压缸流量q二287315 l/ min,这些指标达到了此前我国

16、之最经过生产 实践的考验，轧机与液压系统各项性能指标稳定,达到设计要求，能够满足tmcp 技术对轧机的需要，自动化控制水平也大幅度提高，属于强力型轧机。2. 2加热炉的发展中厚板厂先进的新型板坏加热炉是步进式加热炉，步进式加热炉与推钢式 加热炉相比共有如下主要优点：减少由于板坯与炉子滑道接触在板坯上所生产的 低温（水印）造成轧制时钢板的同板差增大，即使扎机安装了液压89系统， 采用板形控制技术，消除了钢板同板羌，但是由于温度不均造成的性能不均也 是很难消除的。新型加热炉设计主要考虑的是节省燃料和提高加热质量（尤英是 温度的均匀性），为此采用如下手段：降低加热速度，改进烧嘴和炉子形状；改善 炉子

17、绝热和密封，降低热辐射损失:改进炉子滑道结构和热滑道冷却系统的绝热 及余热回收,或采用汽化冷却來降低冷却水造成的损失;增加废气余热问收來顶 热板坯；改善滑道结构和绝热，采用交错式附道，减少水印；改善加热工艺，采用 计算机控制燃烧和加热过程。为了节约燃料，从工艺上一方面可以降低板坯出炉温度，通过降低出料温度 所节省的能源要比轧制时需要壇加的能源人得多，如出炉温度从1250°c降低到 1100°c大约节热能为大约节省热能为2. lx10a6j/kg,而轧机增加的能耗仅为 2. 9kwh/t,相当丁节约热能的5%降低板坯出炉温度，除了节省能源外，还捉高了 加热炉的生产率，减少了板

18、坏的氧化铁皮，细化了晶粒结构，改善了产品的力学 性。因此在冶金因素和轧机设备能力允许的条件下，尽量降低板坯出炉温度。新 改造的轧机其能力都冇很人的提高，能够适应于降低板坯出炉温度的要求。另一 方面采用热装料，热装料是节约能源的一项重要措施，我国中厚板车间还没有一 个很完善的热装料系统，这是由丁屮厚板车间与炼钢车间距离较远，热坯运送较 困难。过去的加热炉在控制方而还不能适应冷热料棍装的燃烧控制,热装轧制技术 将是加热炉改造时考虑采用的一项新技术。过去我国厂家加热炉绝大部分为推 钢式，部分加热炉应用了微机控制及节能新技术,板坯加热质量、能力及能耗均有 一定进步。我国第一座自行设计建造的大型步进式加

19、热炉1995年在鞍钢应用, 标志着我国中厚板板坏加热设备和技术已达到先进水平。但是也应该看到，国外 先进的厚板厂已全部用步进式加热炉取代了推钢式加热炉，其加热能力已达到 250-450 t/h,而我国中厚板加热炉的平均加热能力目前仅为75t/ho中国已经连 续8年稳定地成为世界钢材产量的第一大国。指标比较落后的局面，就必须淘汰 落后的工艺技术和设备,不断地对现有的屮厚板轧机进行现代化技术改造和兴建 新机组，这是中国由钢铁牛产大国走向钢铁强国的重要一步。现在除了济钢和韶 钢等少数屮厚板厂使用蓄热步进式加热炉外,我国绝大多数屮厚板厂仍然使用推 钢式加热炉。部分加热炉配备了微机控制及采用了节能新技术

20、，平均加热能力为 60- 80 t/ h,济钢3号蓄热步进式加热炉产量为180-240 t/ h (冷装/热装)。 国外发达国家多数采用步进式加热炉，加热能力为250-450 t / h厚板轧制技术 不断发展，逐步形成具有中国口主知识产权的现代化的中厚板生产、设备、自动 化技术体系。建议对现有加热炉普遍进行蓄热式节能改造，有条件的厂家可改 为步进式，提高加热质量和能力。推广热送热装工艺，尽量提高装炉温度。同时, 也耍做好不同的热装温度对钢板性能和表面质量影响的研究。并且到现在为止已 经冇一半以上的钢铁生产厂家已经将加热炉由推钢式改为步进式加热炉。2. 3高压水除磷系统为了提高产品表面质量，加热

21、的板坯出炉后，立即以高压水洁除在炉内生成 的一次氧化铁皮，并在轧制过程中用高压水除去二次氧化铁皮。随着控制轧制技 术和节能技术的广泛应用，采用的低温加热制度，形成的氧化铁皮比较粘，对 于一些合金钢如9% ni低温钢，在加热过程中形成的氧化铁皮也不易除去。为了 加强除鳞效果，改善成品钢板的表面质量，高压水除鳞系统的压力由过去的12 -16mp提高到25mp。高压水除磷系统的结构也需要进一步的改造，据国内的 一些生产厂家使用情况來看，高压水的故障主要为：(1)我国中厚板厂的高压水 除鳞系统大多数釆用的是柱塞泵,柱塞泵的柱塞封环漏水更换率较高，柱塞泵使 用一段时间后效率降低，有的厂将柱塞改为离心泵效

22、果很好，武钢1700热连轧 厂、宝钢2050热连轧厂、宝钢1580热连轧厂、鞍钢厚板厂、梅山热轧厂等均 采用的都是离心泵，离心泵运行稳定。攀钢热轧厂和南钢中板厂计划将柱塞泵改 为离心泵;(2)管路系统的冲击振动与泄漏，一般通过改进管路结构和增加管夹、 管座，设置定位防松块以及橡胶软垫来解决；(3)除鳞喷射阀喷射失控，一般是通 过提高水的洁洁度，改进喷射阀的材料得到解决。2.4轧后加速冷却装置中国中厚板轧机长期以来存在的一大问题是未装备轧后水冷设备或水冷能 力不足，被认为世界上干旱的轧机。过去为了得到需要的材料性能。常用的方法 是增加材料的合金含量。近年中国开发了 u型管层流、高密度直管层流、水

23、幕 冷却等各种形式的控制冷却装置和相应的高糟度数学模型，以及口动控制系统, 具冇高速冷却、良好的冷却均匀性及冷却过程的自动化控制能力等。捉高钢板 冷却均匀性是确保钢板质量的重要内容。为了确保钢板的厚度方向质量均匀，采 用了钢板上下表面冷却均匀的控制技术，提出了合理确定上下表面水量控制的经 验公式。为了保证钢板长度方向上冷却均匀，对头尾对应的区段采取减小水量或 遮蔽措施，使头尾部的终冷温度和其它部分一致。对于头尾存在的温度梯度，采 用馄道适当加速的方法进行控制。为了保证冷却过程屮横向温度分布均匀性，采 取横向水量凸度和边部遮蔽的方法进行控制。遮蔽调宽装置采用链传动完全适应 现场工况，易于保养维护

24、，调节灵活可靠。图3中厚板轧机的加速冷却装置表2控制冷却系统的应用情况序号公司丿轧机控制冷却系统1济 2500水幕我钢2500直管层流3菽供4300u形管层流斗肯钢3500宜管层流5南 2500宜管层流6酒钢3000r疔余2500l：形管层流8武钢2800u形管层流9奏皇ib 340010营口 2700宜管层流首钢3500轧机采用的直管式冷却系统，开发出减缓冷却速率的稀疏冷却 方法,从而得到不同的冷却速率，满足不同规格、不同材质的钢板的冷却要求。 为了满足一些钢种的冷却要求，设计釆用特殊冷却模式，例如前段快冷、后段快 冷、前后快冷等冷却模式，并已经在产品开发过程中发挥作用。此外还开发了大 流量

25、快冷与高分辨率精调组合式冷却系统。在控冷区入口和出口侧，采用大口径 出水管，耳的是得到人流量，使轧件能够获得快的冷却速度。在控冷区的中间部 分,减小出水管的孔径，提高每组集管降温能力的分辨率，以精确控制轧件温度。 该系统冷却均匀性控制性能优良，经过冷却的钢板，板形良好，整张钢板的温度均 匀一致。同板温差在以内的点数90 %，实测钢板的平均终冷温度控制在20e的 点数达93 %以。在tmcp技术应用和钢种开发屮起到了重要的支撑作用。2.5高精度尺寸形状控制系统新近建设的轧机采用交交变频电气传动系统和高响应性的液压压下系统，为 高精度的控制提供了重要的前提条件。首钢屮厚板轧机采用了屮厚板轧机二级计

26、 算机控制系统。过程控制计算机的主要功能包括:在全轧制线上对轧件进行跟踪; 对全轧制线工艺参数进行初始设定计算、修正计算和门适应计算;对轧制规程负 荷分配和规程优化。基础自动化计算机接收来自过程控制计算机的指令信息，对 各个区段上的具体设备进行直接数字闭环控制。轧机区基础自动化的主要任务包 括轧区辗道控制、电动压下位置自动控制(apc)、液压压下厚度自动控制(agc)、 清零刚度测试、偏心补偿、数据通讯等；控冷区基础自动化的主要任务是根据过 程机的指令來对冷却水阀门组态进行直接控制。对于轧机的运行有时候耍考虑的 轧机的扭矩，使英在合理的范围内。现在的屮厚板轧制多使用神经网络进行控 制，其反应速

27、度早已超过以前的pid控制何。2. 6现代化的精整作业线精整作业线包括钢板的轧后冷却、矫直、检查、修磨、划线、切割、表而质 量和外形尺寸的检查、缺陷的修磨、取样试验、钢板的标志及收集等。由于屮厚 板生产品种多、批量小、工艺流程复杂，精整作业线布置的是否合理对满足轧 机的牛产能力，使不同工艺路线牛产的钢板能否合理顺畅地、协调的进行各自的 操作起着至关重要的作用。我国中厚板糟整线的改造相对于机的改造來说耍滞后 的多，冇些厂的精整作业线成为制约生产的瓶颈工序。加大梢整改造的力度将是 今后中厚板改造的一个重要内容。热矫直机一般布置在精轧机后、冷床前，用于 矫直刚从轧机出来或经过控制冷却的热钢板，是确保

28、钢板平直的必要工序。现代 的中厚轧机的矫直机均为四重式辘式矫直机，我国改造或新建的中厚板轧机已 全部采用四重式热矫直机,没有改造的三银轧机也将逐步淘汰，二重式热矫直机 取而代z的为四重式热矫直机。为了捉高侨直机的生产效率和矫平的效果，现代 化的四重式矫直机在结构上应采取如下一些措施:矫直机的进出口出的上辘(或 下辗)可以单独调整，且在矫直过程中可以调整；上矫直辗可以横向倾动，能分 别调整各段支承辘，以改变矫直辘的挠曲，消除钢板的单侧或双侧波浪形；下矫 直辘可沿矫直方向倾斜以调整矫直辘的负荷；在矫直机的入11处设有水或压缩空 气的除鳞装置，以除掉轧后残留在钢板上的氧化铁皮；侨直机冇过负荷保护、

29、快速松卡及整体换辘装置。新型矫直机采用液压辘缝调节，自动控制，并由计算机 进行设定，可在带负荷情况下进行矫直辘的辘缝调节。冶炼和轧制装备及技术日 益提高，与钢铁技术发达国家基本无差距的背景下，中厚板轧后辅助工序及技术, 尤其是提高钢板强度和性能等级的轧后热处理技术，已成为国内中厚板生产厂家 捉高产品档次和竞争力的必然选择。3热处理技术的改进3.1世界钢铁强国中厚板热处理的发展现状屮厚板热处理技术发展至今，可分为离线热处理和在线热处理两种。尽管随 着冶炼、微合金化、控轧控冷(tmcp)和直接淬火等轧制技术的发展及应用领域的 拓宽，已实现了部分高强度钢板的生产使热处理品种范围缩小。但是，对于性能

30、和强度等级要求较高的钢板，目询上述在线生产工艺还不能在强度、韧性以及平 坦度指标上达到令人满意的结果,难以取代后续常规离线热处理工艺同时， 由于热处理具冇可保证整批产品性能稳定的优点15 ，所以中厚板轧后离线热 处理仍然是提高板材性能，生产高等级、高性能中厚板产品的重要工序之一， 也是屮厚板获得良好性能的最后保障。实际上，对于压力容器用钢、工程机械用 钢、天然气石油储罐用钢、桥梁、舰船用钢、海洋平台以及军工用钢等高性能等 级结构钢板，很多产品标准和用户还是耍求钢板以热处理状态交货。因此，现代 化热处理生产线对于捉高屮厚板产品档次是不可缺少的。国外厂家，特别是h本、 德国的中厚板厂儿乎都配备有完

31、善的热处理设施。对于中厚板离线热处理，根据 屮厚板热处理的加热、冷却方法及获得的组织和性能的不同，钢板热处理可分为 正火、退火、淬火和回火等处理方式。对于不锈钢板，还包括固溶处理等方式。 图4示出了中厚板热处理的工艺类型和流程。除上述热处理工艺外，为挽救中厚 板轧线上热轧后性能不合格的板材，结合热处理线设备，目前国内已开发出正 火+控制冷却(+冋火)等热处理新工艺，以满足中厚板的性能要求。随着技术的发 展在线热处理技术除直接淬火外，日木j ef钢铁公司通过将在线淬火技术及电磁 感应加热技术相结合,已成功开发出hop ( heat treatment onl ine process) 工艺，即在

32、线淬火及回火工艺。目前我国的热处理工艺止在沿用口木和德国的技 术，就日本的h0p工艺，宝钢的5000mm宽厚板生产系统正打算引进问。图4中厚板热处理工艺及流程3. 2热处理设备3. 2.1离线热处理设备（1）热处理炉中厚板热处理生产的关键设备为热处理炉和淬火机。此外，在热处理区还包 括抛丸机、矫直机以及取样剪等辅助设备。在此主要介绍关键设备。热处理炉是 中厚板热处理工序的加热设备。与板坯加热炉相比，热处理炉温控制精度更高， 加热工艺制度复朵。目而，中厚板热处理炉炉型以辘底式炉为主。按火焰加热方 式幅底式炉可分为2种:直焰式（一般称为明火炉）和辐射管式（一般称为无氧化 式）。对于中厚板的正火或冋

33、火处理也有钢厂采用明火双步进梁式炉，此外还有 车底式炉和罩式炉等。直焰式加热炉是利用烧嘴火焰直接对钢板进行加热。这种 方式对碳索钢易造成钢板表面氧化，炉底辘结瘤，而且不易实现炉温均匀控制， 但投资少。国内早期热处理设施受投资和技术的限制，热处理炉一般为明火辘底 炉，如武汉钢铁公司（简称武钢）1号炉、舞阳钢铁公司（简称舞钢）1号炉，均为 直焰加热式处理炉。但对于无氧化不锈钢及特殊钢的热处理，明火炉一般可满足 要求，如新近投产的太原钢铁集团公司临汾钢铁公司屮板厂热处理线以及建设屮 的宝钢特殊钢分公司热处理线，均采用辘底式明火炉。辐射管式加热炉是在氮气 保护气氛中通过辐射管间接加热。这种加热方式加热

34、均匀，炉温控制精度较高。 此外，炉内的氮气保护气氛可防止在加热过程屮钢板氧化，使入炉前经抛丸处理 的钢板在正火、淬火或冋火等加热处理后具有较好的表面质量。国外辐射管加热 炉应用较早，1997年，武钢轧板厂从德国loi公司引进的2号热处理炉国内 首套中厚板无氧化辘底式热处理炉随着国内中厚板厂产品生产需要和技术发 展，无氧化辐射管式辘底炉已逐步成为碳素钢中厚板热处理炉的首选炉型。（2）淬火机淬火机分为两种，一种为压力淬火机，另一种为辘式淬火机。压力淬火机是 通过压头将钢板压住后同时喷水冷却，钢板在冷却过程屮静止不动，钢板被压 紧以防止变形。1960年以而，国外如美国钢铁公司以及日木齐钢铁厂中厚板的

35、 淬火处理大多采用压力淬火机。这种冷却方式造成压头与钢板接触产生冷却不均, 尤其在压头处形成未淬火死区，容易导致淬火后钢板硕度不均和瓢曲变形。目前 压力淬火设备已逐渐被淘汰。辘式连续淬火机采用高、低淬火区连续淬火，高压 区水系统压力一般为18 mpa ,低压区水系统压力为14 mpa ,钢板在运动中淬火, 高压区采用高水压、大流量以最大限度吸收钢板表面的热量，使钢板温度迅速降 至500 °c以下，随后钢板进入低压淬火区以适当水量继续冷却，最终使钢板温度 降至室温。辘式连续淬火机与传统固定式压力淬火机不同:钢板在运动中淬 火，钢板表面淬火均匀、无软点;淬火钢板长度不受机架限制，能够有效

36、避免淬 后瓢曲，可以以极高的冷却速率将钢板冷却到室温。此淬火方式符合中厚板的淬 火冷却机理。随着车昆式淬火机设备及淬火技术的不断完善，车昆式连续淬火机已成 为当前国内外屮厚板生产企业宽厚板淬火设备的首选设备型式。3. 2. 2在线热处理设备中厚板在线热处理包括在线淬火技术和fl jfe钢铁公司新近开发成功的在线 淬火及回火工艺(hop)。直接淬火设备通常是在常规控制冷却设备基础上发展而 来。为满足淬火工艺所需的高冷却强度，直接淬火设备通常采用喷射冷却与管层 流冷却方式相结合，由具有较强冷却能力的喷射冷却段满足淬火工艺要求，层流 冷却段将钢板进一步降温以及满足常规的控制冷却功能，从而实现高效灵活

37、的 轧后冷却控制。在钢板轧后在线淬火冷却技术方面，尤其需要指出的是，口本钢 铁公司近年来开发成功的新型中厚板快速冷却技术super20lac技术的特点在 于钢板在6001000°c范围内的冷却强度为常规加速冷却技术的2倍以上，同 时具有良好的冷却均匀性。实际上，super20lac技术的核心在于实现了中厚板 冷却过程的高强度均匀化冷却。jfe应用super20lac高强度均匀化冷却技术成 功开发了一系列具冇优异性能的高品质中厚板材，如焊接性能优异的高强度船 板、新型耐候性桥梁用板、高层建筑用钢、工程机械用耐磨钢和高性能压力容器 用板等叭_图5 jfe西日本制铁所福山区厚板厂super

38、-olac3.2.3国内的热处理设备的发展国内屮厚板厂根据生产工艺需要，一般需建设条或3条热处理生产线，通 常为一条淬火线，由辐射管丰昆底式热处理炉和淬火机组组成，主要用丁钢板的淬 火、正火及回火、一条或两条正火、回火线，多为馄底式明火炉，主要用于钢板的 正火、冋火处理。2004年以前，国内钢铁企业中厚板热处理线不仅设备配置技术 水平较低，且数量很少，与国际先进水平相比差距很大。1997年，武钢轧板厂率 先引进了一套无氧化辐射管辘底式炉和辘式淬火机组。该热处理线采用了世界先 进的热处理设备和控制技术，是当时国内装备水平最高的中厚板热处理生产线。2004年以后，随着国内经济发展对高性能屮厚板需求

39、的不断增长以及国内屮厚 板产品市场竞争的加剧，近儿年新建投产的中厚板厂基本均规划、设计了热处理 设施，加快了屮厚板热处理线的建设步伐。表3为近几年国内屮厚板热处理线建 设及设备概况。表3近年来我国热处理线的建设情况公可玄称热投产时间注黠阳钢铁公可厚板厂2号连线厦火罐底式炉 连些无筑化雄底式炉-淬火机2004 年2004 年北京风凰工业炉公司 tseloi工业炉公可武汉钢铁公可匸枚厂2号连埃无氧化睥式炉淬火机3号连续壬氧化醍底式炉淬火机阿年2005 年t«glol工业炉公可诵国l0i工业炉公司鞍山钢鉄公可厚板厂1号连歩无氛化罐底式炉淬火机2号连挨男火罐底式炉1991 年日本住友二手设备

40、摊啊厚板厂1号更火双步进桀式熱处理炉2号毘底式连续常化炉-漓火机2003 年2003 年福国二手设备drever公可已彼l0i收购)宝山躺公司5 000板厂连经无飯化醍底式炉-淬火机2005 年林国l0【工业炉公可济电钢铁公可3 000 mm厚枫厂连线无氛化筑底式炉1誉连娄无#:化卑定式炉1 $ 里式淬火机2005 年北京风凰工业炉公目 徳国l0【工业炉公可較山钢扶公可5000 nini定厚板厂连釀无氛化舉底式炉1座髀火机1套2005 年«8sloi工业炉公司太厲钢快公可热丰厂 太换啊快公司临汾中杭l连纹罐底式炉1崔管层滝冷却设备i s 连续罐底式炉1卷蔑衣淬火机1 £ 室

41、式炉丨直.罐式淬火机丨套2001 年2006 年2008 年2套维式淬火机均宙东北大学供货湘潭钢铁公目3 800 mm厚校厂i兮连续绻底式无賀化炉淬火机2兮连娄无氧化眾底式炉3号连共塔底式明火炉2008 年isbloi工业炉公可甘钢看屋岛4 300尬口中厚板热处匡线连续卷忘式无駆化炉罐式淬火机连续提底式无規化妒2008 年亀国l0i工业炉公司另城钢鉄公可4 300 nrn如公底既连些提底式尢規化炉淬火机 连线雄底式班火炉(90 m)2008 年徳国l0i工业炉公可害泊中厚檢吋有31公目热处匡线连续箋虑式炉1直里式淬火机丨套2兮连经绻底式明火炉2008 年罐成淬火机由东北大学供货宝山钢铁公可静殡

42、钢热处握线连续无飯化塔底式炉-零式淬火机2008 年东北大学新余柄铁公司3汕0皿忠厚板热处匡线连歩里虑式无範化炉笺式淬火机 连线報底式巧火炉连续雄底丈匪火炉2008 年热处坯炉由风讯工业炉供货绻武淬火机由东北大学供货滋泉钢铁公可热处匡线连藝里底式冈火炉里式淬火机2008 年东北大学在此重点介绍国内新近在屮厚板馄式淬火机设备研制方而取得的技术进步。屮厚 板辘式淬火机是中厚板热处理线上的关键设备，其冷却强度很高，钢板冷却速 度很快，工艺复杂，淬火过程工艺控制难度大，长期以来完全依赖进口。由于进 口设备供货周期长，价格昂贵，已成为国内中厚板企业建设热处理生产线、提高产 品结构层次的重要制约因素。开发

43、具冇自主知识产权的屮厚板馄式淬火机设备及 相应的淬火技术，是解决国内生产高等级中厚板产品设备和技术难题的根本途径, 也是钢铁企业以较低设备成木实现高附加值屮厚板产品生产和产品结构调整的 迫切需要解决的研究课题。2006年12月28 口，太原钢铁集团临汾钢铁公司中厚 板热处理生产线正式竣工投产，由东北大学轧制技术及连轧门动化国家重点实验 室研制的国产首套辘式淬火机也顺利投入运行，这标志着国内屮厚板热处理技术 与装备发展已达到一个新阶段。图6为自主研发的太钢集团临钢中板厂热处理线 屮厚板辗式淬火机。太钢集团临钢宽厚板热处理线淬火设备主要用于厚度680 mm ,宽1500 3000mm高等级碳素钢不

44、锈钢中厚板材的淬火及固溶处理生产，年产量为20 万t。临钢3200 mm馄式淬火机的基本技术参数列于表3临钢3200mm屮厚板馄 式淬火机由检测辘道、固定框架、移动框架、输送辘道、提升机构、喷水冷却系 统及压空吹扫系统等组成，并配有独立的水处理系统。采用高低压连续淬火技术， 设有高压和低压2个淬火冷却区域，供水压力分别为0. 8 mpa和0. 4mpeu根据 钢种及钢板规格,可实现连续、连续加摆动、摆动共3种淬火操作模式。车昆式淬 火机淬火工艺控制系统由一级和二级自动控制系统组成，可根据钢种、规格选择 淬火模式，口动调整辘缝、水流量和辘道速度等淬火工艺参数实现淬火机淬火过 程的全程自动控制。设

45、备投产后，在1年多的生产运行屮，已顺利完成碳素钢淬火 处理、奥氏体不锈钢固溶处理以及双相不锈钢热处理等产品的生产任务，淬后板 材性能及平直度等指标均达到或优于国家标准要求。这标志着国产首套中厚板车昆 式淬火机设备的研制已取得成功。国产首套屮厚板馄式淬火机的研制成功及迅速 推广应用，结束了国内宽厚板辘式淬火机设备长期依靠进口的历史。这表明国内 宽厚板淬火冷却设备研制能力已跻身国际前列，同吋也表明国内已完全具备屮厚 板热处理线的成套设备设计及供货能力，为国内中厚板企业以较低设备成本建设 高水平热处理线奠定了坚实的基础阴。直接淬火工艺貝有良好的经济性和有利于 板材性能捉高的优点，已成为国内外钢铁金业

46、开发高强度中厚板产品广为关注的 重要技术领域。但以层流冷却机理为核心的中厚板直接淬火设备，淬火后板材性 能均匀性及平直度控制难题是直接淬火工艺应用的重要制约因素。因此，在屮厚 板轧后冷却技术领域，此前发展重点是中厚板控制冷却技术的研究和应用。随着 口木以jfe为代表的钢铁公司近年來开发成功中厚板新型高强度冷却设备，以及 应用该冷却设备成功开发出一系列具有优异性能的高强度屮厚板产品，使高强度 均匀化冷却技术己成为当前高强度中厚板开发技术领域的研究热点。目前，国内 屮厚板轧线所配备的高水平直接淬火设备基木仍依赖进口，如酒泉钢铁公司 adc0设备、宝山钢铁公司5000mm宽厚板轧线以及江苏沙钢集团厚

47、板muptc冷 却系统等。实际上，中厚板在线直接淬火技术的核心也是高强度均匀化冷却技术。 从冷却机理看，层流冷却设备的冷却能力和冷却均匀性并不能满足屮厚板的淬 火冷却工艺要求实践也表明，以层流冷却为机理的直接淬火设备，对于薄板（厚 度wiomm）,通常不能保证淬火后的板形,钢板冷却后易瓢曲，大大增加了后续矫 直工作的难度；对于厚板（厚度25mm）,难以达到板材淬火所需的冷却速度及淬 透层深度，导致板材性能不合格。因此，开发中厚板直接淬火设备所需的高强度 均匀化冷却技术必须摒弃传统层流冷却机理及设备结构模式。目前，不同于层流 冷却机理的高强度均匀化冷却技术在国内己开始得到关注。图6国产首套具有自

48、主知识产权的银式淬火机4. 我国中厚板生产的未来发展趋势到2011年，全国在建中厚板轧机为12套，约新增生产能力2010万t,其中 屮南地区新增生产能力760万t ,东北地区新增生产能力为330万t ,华东地区 新增生产能力690力t,西南地区新增生产230力t。预计到2011年，全国将淘 汰屮厚板轧机5套，淘汰产能力370万t,全国屮厚板生产能力将达到7000万t , 届时加上热连轧机组中厚板生产能力5000万t，总产能将达到12000万to 2011年预测中厚板消费量为11000万t （含特厚板），占钢材消费总量的2111 %, 屮厚板消费量与12000万t生产能力相比，产品将供过于求。表

49、4列出了到2011 年将新建投产中厚板轧机的情况冏。在规格方面,预计2011年将新增4800mm以上宽厚板轧机8套，生产能力 1450万t,占中厚板轧机总能力的20. 17 %;4200-4800 mm宽厚板轧机将有7套, 生产能力达可到980万t,占14 %;二者生产能力占中厚板总生产能力近35%,部 分轧机装备水平达到国际先进水平，能够满足全国超厚、超宽屮厚板的市场需求， 从而解决全国中厚板产能不足的问题，使中厚板主产规格比例趋于合理。中厚 板的产能很大，但是高性能高附加值的还没能满足国内的生产需要，我国的发展 的方向也是生产这些富含科技含量的产品。表4至2011年将建设投产的中厚板轧机情

50、况地区企业多称在建生产能力/10袁国王国栋王li清王黎筠.中厚板热处理技术及设备发展现状j.2009(5) 田莉 我国中厚板生产状况及发展趋势n冶金信息2007 (3) 杨小红 中厚板轧机的现代化改造 适应市场经济报n12004 (4) 王国栋,刘相华,王君我国中厚板生产设备、工艺技术的发展中国冶金j 2004(9) 邹红，韩学好.对济钢热处理线的分析j. 2006(4) 张殿华,王君，中国钢铁研究学报j2006(6) wang quashing(l) ; miao yuchuan(2) and gu hua(2). research and control for rolling torqu

51、e of the heavy plate mill. baosteel technical researchj.宝钢技术研究(英 文版)，编辑部邮箱2010年s1期 陈璞(北京钢铁研究总院)屮厚板的牛产、技术的发展与进步n 1999(6) 杜子坤，王兴.多模型白适应控制在屮厚板层流冷却中的应用j12010 (8) a. a. gorni. application of artificial neural networks in the modeling of plate mill processes, j0me (apr订 1997).!1辽宁嘶(酸鱼瓯)5 500(-5 500)iso7辽宁营口中板(五矿营口合姿2800( -4b00)150东北地区合计3303上海涯钢厚板厂报迁押泾4 2001504上海轴2套5 00