厚度4mm以上的鋼板材稱中、厚板,簡稱中厚板。用于造船、建筑構件、機器制造、交通運輸、軍事工業等部門,以及用于制造大口徑焊管、容器、鍋爐等。工業發達國家的中厚板產量占鋼材總產量的10~22%。軋制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,西歐出現了二輥軋機,軋制出小塊中厚板。1854年歐洲建成用蒸汽機傳動的二輥可逆式中厚板軋機。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。后來又出現了雙機架、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,不但提高了中厚板車間的成材率,降低了生產成本,而且使鋼板的質量也提高了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。只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/cm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,后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、涂層鋼板三種,因大型結構和造船的需要,拋丸、涂層鋼板的產量,逐年增加。
生產流程中厚板的生產流程通常如圖1[中厚板生產流程]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,這是中厚板不同于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,展寬軋制后再轉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后,基本上解決了剪彎缺陷問題;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。熱處理時除了保證板的機械性能外,還要保證板形良好。拋丸涂層法多用于生產造船和橋梁用板,拋丸去除氧化鐵皮后,再涂層防銹,涂層后應快干。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,并可由計算機控制操作。
中國制造的寬厚板軋機60年代中期,中國設計建造了一套4200mm厚板軋機(見彩圖[中國制造的4200毫米厚板軋機])。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于加熱鋼錠和鍛坯;推鋼式爐則專用于加熱板坯。用鋼錠生產厚度較薄的鋼板時,先開成坯,再加熱,后軋成板。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后進入剪切線,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。
中厚板軋機的發展60年代以來,寬厚板軋機有了較大的發展。這種軋機的寬度越來越大,新建的寬度小于3米的已不多見。日本在60年代后期,為滿足造船等大型結構的需要,建成了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,日本為了生產直徑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,并大量采用新技術。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,其余分別建在美國、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布置見圖2[寬厚板軋機布置圖]。
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,采用了液壓自動厚度控制、彎輥裝置、軋輥偏心控制和加大支承輥直徑,減少了鋼板縱向厚度偏差和橫向厚度偏差,采用了各種平面板形控制技術后,使鋼板成材率大大提高。控制軋制已廣泛應用于厚板軋機,提高了鋼板的機械性能,減少了熱處理量,節省了能耗。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,能更適用于小批量多品種生產的要求。為了有效地去除鐵鱗,普遍采用水壓達170~200kgf/cm的高壓水除鱗裝置。軋后鋼板的精整設備,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了保證。在熱處理方面,采用雙步進梁式爐,解決了下表面的劃傷,并以輥式代替了壓力式淬火機,提高了淬火質量。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了計算機過程控制。這樣,從板坯倉庫到成品板發貨,一般采用若干臺過程監控機,過程控制機和1~2臺專用管理機構成三級計算機系統,實現了全車間的綜合自動控制,并已收到效益。
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