厚度4mm以上的鋼板材稱中、厚板,簡稱中厚板。用於造船、建築構件、機器製造、交通運輸、軍事工業等部門,以及用於製造大口徑焊管、容器、鍋爐等。工業發達國傢的中厚板產量占鋼材總產量的10~22%。軋製中厚板的軋機全世界約有260套,其中將近一半是軋輥輥身長3米以上的寬厚板軋機。此外帶鋼熱軋機也能生產厚4~25.4mm的中厚板(見軋機)。

  18世紀初,西歐出現瞭二輥軋機,軋製出小塊中厚板。1854年歐洲建成用蒸汽機傳動的二輥可可逆式中厚板軋機。1864年美國建成三輥勞特式中厚板軋機,曾經盛行一時。1891年美國建成世界上第一臺四輥可逆式中厚板軋機。後來又出現瞭雙機架、半連續式和連續式中厚板軋機。到70年代,一般認為中厚板軋機以四輥式雙機架配置方式較好。

  原料 中厚板軋機使用的原料有初軋板坯、連鑄板坯、鋼錠和鍛坯。初軋坯最寬達2300mm,最厚達610mm,最重達45噸。連續鑄鋼技術的發展,不但提高瞭中厚板車間的成材率,降低瞭生產成本,而且使鋼板的質量也提高瞭。所以中厚板軋機采用連鑄坯的比例不斷上升,有的已達100%。加上新工藝的采用,中厚板軋機從板坯到成品鋼板的成材率有的已達94.2%。如無初軋板坯和連鑄板坯,可用扁鋼錠作原料。隻在生產特殊的中厚板時才用鍛坯作原料。

  產品 中厚板除按尺寸區分外,還有按強度、化學成分、用途和交貨狀態分類的。按強度分類一般以抗張強度的下限分級,抗張強度50kgf/cm2以上的稱高強度鋼板。按化學成分分為普通鋼板和特殊鋼板,後者包括不銹鋼板和復合鋼板。按用途大致分為造船鋼板、焊接結構鋼板、鍋爐和壓力容器鋼板、低溫鋼板、耐腐蝕鋼板、焊管用鋼板以及特殊用途的鋼板等。按交貨狀態分為軋制鋼板、熱處理鋼板和拋丸、塗層鋼板三種,因大型結構和造船的需要,拋丸、塗層鋼板的產量,逐年增加。

  生產流程 中厚板的生產流程通常如圖1所示。為配合控制軋制,采用低溫出爐的加熱制度,可節省燃料消耗。軋制工藝分三個階段:①成形軋制,消除板坯表面的影響和提高寬度控制的精度,沿板坯長度方向或斜向進行1~4道軋制。把坯料軋至所要求的厚度。②展寬軋制,這是中厚板不同於其他種類板材軋制的重要工序。為達到軋制成品規格所要求的寬度,板坯轉90°、沿板寬方向軋制。③精軋,展寬軋制後再轉90°,轉回原坯料長度方向,軋制到成品板厚度。妥善制定中厚板軋制工藝能提高軋機的生產能力、鋼板的質量和成材率。要確保鋼板的平直度,除采取各種保證板形的措施外,對厚度40mm以下的鋼板每塊均需經過熱矯直,對不平直的冷鋼板進行冷矯直。為冷剪切成品板,鋼板要冷至150℃以下,冷卻要均勻,冷卻速度應適宜;自從采用滾切式剪機剪切後,基本上解決瞭剪彎缺陷問題;調整剪刃間隙可以大大提高鋼板剪切斷面的質量。根據鋼板質量要求,用超聲波進行不同深度的探傷,對焊管用板的四個板邊要全面進行探傷。熱處理時除瞭保證板的機械性能外,還要保證板形良好。拋丸塗層法多用於生產造船和橋梁用板,拋丸去除氧化鐵皮後,再塗層防銹,塗層後應快幹。鋼板表面尺寸形狀的檢查主要靠人工進行,打印標記工序已實現機械化,並可由計算機控制操作。

  中國制造的寬厚板軋機 60年代中期,中國設計建造瞭一套4200mm厚板軋機(見彩圖)。成品鋼板尺寸:厚度8~250mm,寬度1500~3900mm,長度達18米(特殊的達27米)。原料用鋼錠或鍛坯,最大單重為40噸。軋機為單機架四輥可逆式,工作軋輥直徑為980mm,輥身長度為4200mm,支承輥直徑為1800mm,采用油膜軸承。主電動機共2臺,容量各為4600kW,轉速為40/80rpm。立輥軋機的軋輥直徑為1000mm,輥身長度為1100mm,開口度為800~4200mm。加熱爐有三種,均熱爐和車底式爐用於加熱鋼錠和鍛坯;推鋼式爐則專用於加熱板坯。用鋼錠生產厚度較薄的鋼板時,先開成坯,再加熱,後軋成板。生產某些品種(如不銹鋼)時,板坯在修磨機上全面修磨,清除缺陷。軋出的鋼板,一般經熱矯直和冷卻後進入剪切線,切成用戶要求的尺寸。車間內還設有輥底式、外部裝出料式和車底式等熱處理爐,根據品種和交貨狀態的要求,可進行常化、淬火、回火、退火和調質等金屬熱處理。

中國制造的4200毫米厚板軋機 舞陽鋼鐵公司

  中厚板軋機的發展 60年代以來,寬厚板軋機有瞭較大的發展。這種軋機的寬度越來越大,新建的寬度小於3米的已不多見。日本在60年代後期,為滿足造船等大型結構的需要,建成瞭6套4.7米級的雙機架寬厚板軋機,每套年生產能力已達到200多萬噸。70年代,日本為瞭生產直徑1626mm焊管和特大油船用的寬板,又建成4套5.5米級寬厚板軋機,並大量采用新技術。這類軋機的年生產能力很大,單機架的就高達180萬噸。目前世界上有10套5米以上的寬厚板軋機,日本占一半,其餘分別建在美國、蘇聯和聯邦德國。

  典型的現代化高產量寬厚板軋機的設備平面佈置見圖2。

  現代化寬厚板軋機用的板坯,最大重量已達80~110噸、最高軋制速度已達每秒鐘7.5米,軋件的最大長度達65米,鋼板最大寬度達5300mm,一套雙機架寬厚板軋機的年生產能力已從200萬噸增至300萬噸以上。在板形控制方面,隨著軋件的加長,采用瞭液壓自動厚度控制、彎輥裝置、軋輥偏心控制和加大支承輥直徑,減少瞭鋼板縱向厚度偏差和橫向厚度偏差,采用瞭各種平面板形控制技術後,使鋼板成材率大大提高。控制軋制已廣泛應用於厚板軋機,提高瞭鋼板的機械性能,減少瞭熱處理量,節省瞭能耗。在加熱爐方面,廣泛采用步進梁式加熱爐。這種爐子雖設備費和維修費較高,但加熱質量好、黑印少、下表面無劃傷、爐長不受坯厚的限制、操作靈活,能更適用於小批量多品種生產的要求。為瞭有效地去除鐵鱗,普遍采用水壓達170~200kgf/cm2的高壓水除鱗裝置。軋後鋼板的精整設備,多數采用四重式矯直機、步進格板式冷床、連續自動超聲波探傷裝置、滾切式雙邊剪以及自動打印機等,使鋼板的尺寸偏差、平直度、表面和內部質量等得到瞭保證。在熱處理方面,采用雙步進梁式爐,解決瞭下表面的劃傷,並以輥式代替瞭壓力式淬火機,提高瞭淬火質量。在自動化方面,除軋機上采用計算機過程控制外,加熱爐和剪切線也開始實現瞭計算機過程控制。這樣,從板坯倉庫到成品板發貨,一般采用若幹臺過程監控機,過程控制機和1~2臺專用管理機構成三級計算機系統,實現瞭全車間的綜合自動控制,並已收到效益。

  

參考書目

 〈圧延技術の進步〉特集號,《鉄と鋼》V.59,No.13,1973。

 鞍鋼中板廠編寫組編:《中板生產》,冶金工業出版社,北京,1975。