7中厚板生产技术及产品发展.ppt

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1、中厚板生产技术及产品发展中国钢铁工业协会科技环保部2001.10.23 南京,前 言 第一部分 国外中厚板发展概况 一、发展趋势 二、产品发展概况 第二部分 国内中厚板发展现状 一、生产与消费 二、技术与装备 三、新一轮技术改造 四、国内中厚板发展建议,中厚板是重要的钢材品种之一，是国民经济发展中造船、锅炉、石油、化工、工程机械和国防建设等行业所需的重要原材料。工业发达国家，中厚板需求量约占钢材总需求量的14%16%，我国目前为11%13%。近年来随着国民经济的发展，不仅对中厚板的需求量不断增加，而且对其品种、性能等提出了更高的要求。中厚板生产厂要增强产品的市场竞争力和提高经济效益，只能从市场

2、需求出发，调整产品结构，尽量增加国内外市场迫切需要的、高附加值的产品的产量。,前 言,中厚板轧机是轧钢设备中的主力轧机之一，中厚板轧机的装备水平及拥有量也是一个国家钢铁工业发展水平的重要标志之一。但近十多年来由于世界经济结构的一些变化，国外工业发达国家很少建新的中厚板轧机。考虑到节约能源、资源和降低成本，近年来国外不少4000mm以下中厚板轧机相继停产、淘汰，甚至作为二手设备出售给发展中国家（如日本原有15套3000mm以上宽厚板轧机，现减为9套；美国原有18套，现为11套；英国由7套减为3套；德国由9套减为4套）。退出技术含量低的部分中厚板（主要是普碳板）产品市场。而把生产重点放在高技术含量

3、、高附加值的各类专用板产品上，向高强度、耐腐蚀、宽、厚、专用板方向发展。如美国、西欧、日本、韩国等国进口普碳板（包括从中国进口），出口高附加值的各类专用板。,前 言,第一部分国外中厚板发展概况,国外中厚板轧机的主要发展趋势：1)轧机为强力型。单位辊面宽轧制力达到20 kN/mm，单位辊面宽轧制力矩达到15kN-m/mm，单位辊面宽的轧制功率达到 4 kW/mm，轧机刚度达到10 MN/mm的高水平，以实现低温大压下的控制轧制。2)轧机为优良功能型。具有良好的厚度、板凸度、平直度、平面形状、表面质量控制功能。3)具有高冷却能力和良好控制均匀性的加速冷却/直接淬火等控制冷却设备，与1）一起确保TM

4、CP技术的正确实现；4)全线具有性能优良的加热、除鳞、轧制、冷却、矫直、精整、检验测控设备，全流程保证产品的整体质量；5)具有全线自动化计算机控制系统。确保产品的加工制度的正确贯彻执行，以获得外形精确和性能优良的产品。,一、发展趋势,国外中厚板产品和市场状况趋势：为提高中厚板材的市场竞争能力，发达国家生产的中厚板材半数以上为高附加值的产品，高性能产品和高尺寸精度产品，以满足现代工业对中厚板产品的要求。国外中厚板的产品精度很高，厚度精度可以达到150m，宽度偏差可以达到12.3mm，成材率可以达到97。为提高产品的性能，目前国外中厚板的发展重点在于开发高级别、综合性能优良的产品，以满足日益增长的

5、社会需求。例如，适应高层建筑需求的590780MPa级的高强钢，耐地震的低屈强比建筑用高强钢，具有耐HIC、SSC性的高级别（X80以上）管线钢，耐600高温的建筑用耐火钢，大桥梁用的HT670、HT780的高强钢等。在中国进入W T O后，国外的过剩能力将对我国中厚板轧机的产品构成严重威胁。,一、发展趋势,1）数量：目前，世界上有中厚板轧机130套左右，其中辊身长度大于3000mm的约有77套，总生产能力达到1.2亿t。2）规格：从轧机规格上看，中厚板轧机普遍向大规格方向发展。目前辊身长度大于4700mm的宽厚板轧机有19套，其中日本9套；俄罗斯3套；美国、德国各2套；意大利、法国、韩国各1

6、套 其中辊身长度大于5000mm的轧机13套（日本5套、俄罗斯3套、美国2套、德国2套、法国1套）。,一、发展趋势,1、中厚板轧机发展趋势,3）组成型式 中厚板轧机有二辊式、三辊式、四辊式三种型式。目前世界上普遍采用四辊式，三辊式早已淘汰，二辊式轧机已不再建设。以机架组成分为单机架、双机架、三机架及连续式四种。目前三机架式已淘汰，连续式也不再建设，其主要形式为单机架和双机架两种。双机架中又分为二辊四辊式，三辊四辊式，四辊四辊式三种型式，其中三辊四辊式已淘汰。从产品质量和产量来衡量，四辊四辊式（即双四辊式；前者为粗轧机，后者为精轧机）型式是目前世界上最好的中厚板轧机型式。目前西欧和日本普遍采用双

7、四辊式，而北美还有一些二辊四辊式。,一、发展趋势,1、中厚板轧机发展趋势,一、发展趋势,4）产品范围：从对有关日本、美国等工业发达国家生产的中厚板厚度、宽度资料分析可以看出：厚度规格640mm的中厚板占总产量的75%左右；特别是造船板中640mm厚度规格的占船板总量的95%以上。宽度规格以18003250mm为最多。宽厚板（即厚度大于40mm，宽度大于3250mm的各类厚板）只占总量的10%左右。,一、发展趋势,1、中厚板轧机发展趋势,5）区域分布 从各国生产中厚板情况看：中厚板生产国主要集中在北美为主的美洲（美国、加拿大、巴西）；西欧（德国、法国、比利时、意大利、西班牙）；东欧（独联体、罗马

8、尼亚、波兰）；东亚（日本、中国、韩国）。其中日本居领先地位，无论是轧机规格、数量、装备水平还是生产技术都堪称世界一流水平。,一、发展趋势,1、中厚板轧机发展趋势,1）先进的冶炼工艺和炉外精炼技术。当前工业发达国家在生产中厚板特别是各类专用钢板的开发与生产中采用先进的冶炼工艺，特别重视炉外精炼技术，以保证钢的纯净度，为轧机提供优质的原料。原料以连铸板坯为主，尽量增大原料单重。2）热装热送与直接轧制技术。为了节能和提高冶金生产的热效率，国外中厚板生产都在推行热装热送工艺，提高热装热送温度与热装热送率。目前日本中厚板生产的热装率达到70%以上，热装温度一般在760左右。而且日本厚板生产曾实现直接轧制

9、，直接轧制率达30%左右，但由于中厚板多品种生产与炼钢连铸匹配困难较大，采用的还较少。3）步进式加热炉加热。采用步进梁分段错开布置，避免了板坯下表面的划痕与黑印。另外，步进式加热炉适于小批量、多品种的板坯加热。加热制度采用计算机控制，可使板坯加热温度均匀，并减少氧化。,一、发展趋势,2、中厚板生产技术特点,4）高压水除鳞技术。设有除鳞箱用于清除一次氧化铁皮，轧机上设有喷嘴以清除二次氧化铁皮。一般喷嘴水压大于1520MPa。采用此方法可提高中厚板的表面质量。5）板型控制技术。中厚板的板形控制一般包括纵向板形(长度)、横向板形(凸度)及平面板形控制。三者互相配合和影响，只有统一运筹板形控制技术，才

10、能生产出最佳板形和最经济的钢板。采用板形控制技术后可达到以下最佳指标：1）纵向厚度偏差不大于0.06mm；2）横向厚度偏差不大于0.15mm；3）不平直度不大于0.04mm；4）头尾部异形总长不大于50mm；5）边部裕量每边不大于20mm；6）镰刀弯不大于5mm/m；7）宽度偏差为02mm；8）长度偏差不大于5mm；9）平面偏差不大于2mm；10）成材率达94%以上。,一、发展趋势,2、中厚板生产技术特点,（1）纵向板形控制 由于钢板定尺长度的增大、纵向厚差的减小、板厚尺寸进级范围的缩小以及异形板轧制的需要，使得纵向板形控制越来越受到重视，已成为现代化中厚板轧机板形控制所必不可缺少的重要手段。

11、五十年代开发了AGC技术，但随着中厚板轧机轧制速度的提高，逐渐满足不了快速调整厚差的要求，于是美国伯恩斯港厂于1964年开发了HAGC技术。该技术经过三十多年的不断改进与完善，目前已在国内外中厚板轧机上普遍使用。AGC有前馈AGC和反馈AGC之分。前馈AGC是根据前一道次长度方向板厚和实际轧制力来预测下道次轧制模型，以下一道次板厚偏差为零来控制。而反馈AGC随时反馈实际轧制参数，根据其结果进行控制。反馈AGC有相对值(锁定)AGC和绝对值(目标厚度)AGC之分。一般开始道次用相对值AGC，而最后几道次用绝对值AGC，但若轧制力之差达2500MPa以上时，应继续用相对值AGC。HAGC具有轧前辊

12、缝设定、控制纵向板厚变化，黑印修正及头部锁定等功能。为适应锥形、梯形、圆形、异宽、异厚、带肋及防挠等异形板轧制，要求HAGC具有较快的响应性，为此响应快的直动型伺服阀直接安置于液压缸上。压下系统由直接数字控制承担，缸位置控制则由数字信息处理机来执行，使精度大大提高。,一、发展趋势,2、中厚板生产技术特点,（2）横向板形控制 为提高横向板形控制开发了弯工作辊、弯支承辊、同时弯工作辊和支承辊轧机阶梯辊轧机，VC（可变凸度）辊轧机，HCW（高精度辊形）轧机，PC（交叉辊）轧机、CVC（连续可变凸度）轧机等。HCW轧机。日本NKK公司福山厂建造了一套4700mm HCW轧机，HCW轧机可使轧机工作辊沿

13、轧辊轴线方向移动，可对厚板中心凸度和形状进行控制，用来控制中厚板横向板厚。VC轧机。日本住友金属工业公司开发了VC辊，从而使轧机凸度控制能力达16m，且可随时改变轧辊凸度，增强了板形控制能力。PC轧机。1989年日本新日铁公司君津厂将原有的4724mm轧机改为PC轧机，改造后的轧机可获得任意辊形曲线，具有凸度控制范围宽、压下量大等特点。应用PC轧机不但能使板形好，且可提高轧机生产能力。,一、发展趋势,2、中厚板生产技术特点,PC轧机的主要参数如下（日本）：轧机形式：四辊可逆式交叉辊轧机轧机压下力：最大7000t轧 辊：工作辊1000mm4724mm 支承辊2000mm4597mm电机容量：65

14、00kW2额定扭矩：1245kNm2交叉辊驱动形式：电动式，上/下、内/外 直流电机（DC22/44kW，DC37/74kW）交叉辊角度：设定角度01.0 设定精度0.003 设定速度0.092/s工作辊弯辊力：上max110t 下max90t,一、发展趋势,2、中厚板生产技术特点,（3）平面板形控制 妨碍中厚板矩形化的主要因素是展宽工序，另外还有板坯形状、尺寸及黑印，轧机刚度、轧辊挠度、辊型、轧辊磨损和偏心以及轧件温差等因素。目前，中厚板平面板形控制方式有MAS（水岛自动平面板形控制法），ATLAS（道次间自动平整法），TFP（无切边钢板立辊轧边法），BB（返回咬入法）等。其中MAS法和TF

15、P法使用比较普遍。采用TFP法可使钢板宽度精度控制在10mm以内，消除了侧边的重叠层，切边量只有过去的16%，可生产勿须切边的钢板。,一、发展趋势,2、中厚板生产技术特点,6）交交变频技术。双四辊轧机对传动速度可控性要求很高，以前均采用直流传动。目前由于电子控制技术的迅速发展，交流电动机速度控制达到甚至超过直流电机传动速度控制水平。交流电机与直流电机相比，转子直径小，加速和反转时间缩短，轧机生产率提高，能量损失减少，运行可靠，维护方便，电机效率高，速度可控范围广，调整精度提高，电机过载能力大，承受突然冲击能力也大，事故减少。国外特大功率电机采用交交变频技术已经成熟并显示出极大的优越性。7）中厚

16、板轧机趋于大型化。早期厚板轧机辊身最长2300mm，以后逐步增加到5000mm以上。现有的5000mm厚板轧机主要是满足直径1626mm UOE大口径焊管和大型船舶需要的特宽板，以及一些特大单重用板的要求。轧机趋向大型化的标志还有，所轧板坯重量可达40t（个别可达110t），平均也达912t；所轧板坯厚度最厚达380mm；工作辊径达10001200mm；支承辊直径达20002400mm；牌坊立柱断面达900011000cm2；牌坊重280380t（组合式达450t）；轧制允许压力达20kN/mm；允许轧制力矩可达60008900kNm；轧机所用主电机功率为130022900kW；轧制速度为67

17、.5m/s；轧机刚度已由5000kN/mm提高到8000 kN/mm以上，甚至10000 kN/mm以上。由于生产钢板宽度加大、钢板强度提高，压下量也增大，特别是实现控轧后轧制压力已成倍增加。,一、发展趋势,2、中厚板生产技术特点,8）先进的在线检测设施。国外中厚板生产的在线检测设施（如测温、测压、测厚、测宽及定尺等）完善，且检测精度高，很多在线检测参数已反馈到加热轧制自动化系统中，形成多闭环动态自动控制（轧制中心：在线上下表面同时检测）。另外为了确保产品质量，国外普遍设有在线多通道连续式超声波探伤装置和离线小车移动式超声波探伤相结合的方式。目前国外中厚板生产线全线自动化程度较高，不少厂家基本

18、实现了生产过程计算机控制与生产管理计算机控制相结合（即CIMS系统），从接收订单到生产直至产品销售的全过程均由计算机控制。9）精整设备的高效化。中厚板生产所用精整设备主要有矫直机、冷床、剪切线、超声波探伤仪、检测装置、打印标记及热处理线等；精整作业有板形识别、划线、上下表面检查、剪切、成品检查及分类等。作业线实现机械化和自动化，年产量可达100万t。,一、发展趋势,2、中厚板生产技术特点,矫直机已由二重式发展成四重式，辊子为倾斜布置、成组换辊，并设过载保护装置，机架采用预应力框架结构，增大了刚度。冷床已由格板爪链式发展为步进格板式和盘辊式，冷床输送采用提升送进方式，避免钢板下表面被划伤，使钢板

19、冷却均匀，减少了冷却应力。采用强制通风冷床，冷却能力提高了50%以上，使厚度大于15mm的钢板能够很快地在冷床上冷却至100以下。剪切线由自动控制组合剪构成。剪切线已广泛采用滚切双边剪的型式，定尺剪也都用滚切式，定尺机已由档板式定长发展为测速辊式定长。超声波探伤采用在线多通道方式，效率高且可与剪切线能力相匹配。由计算机进行数据处理，实现了自动化。,一、发展趋势,2、中厚板生产技术特点,10）温度-形变控制轧制(TMCP)采用该工艺技术可生产优质高强度钢材。该工艺的关键有两个：其一是使控制轧制和控制冷却条件最佳化，其二是进行最佳的Nb、Ti、V和B等微合金化元素的成分设计，降低S、P、O、N和H

20、的含量。采用温度-形变控制轧制技术有以下几个要点：1）冶炼纯净钢；2）控制夹杂物形态；3）控制焊接热影响区显微组织；4）降低铸坯的中心偏析；5）控制钢坯加热温度；6）控制轧制；7）控制组织演变；8）加速冷却等。国外对厚度为638mm、强度级别相对较低的钢板均采用控轧控冷工艺生产。而对厚度大于38mm、强度级别高的钢板采用热处理，以保证钢板性能。（鞍钢、舞阳、韶关国家高效轧制中心）,一、发展趋势,2、中厚板生产技术特点,11）气-雾在线冷却技术(ADCO)目前在厚板轧机上采用的气-雾冷却技术是法国BERTIN公司开发研制的专利技术，使用该技术不仅可实现优于常规正火处理钢板的加速冷却，而且可实现在

21、线直接淬火工艺。该技术具有如下特点：（1）具有理想的冷却均匀性。（2）具有较宽的冷却流量调节范围。（3）维修成本低，轧制线作业率高。（4）易于实现高精度的全过程自动控制，便于适用于不同钢种的快冷控制软件的开发，从而可与其它控制工艺获得最佳配合。气-雾冷却装置用计算机实现全部自动控制。计算机根据PDI输入的钢板原始条件，如厚度、钢种以及冷却条件，即始冷温度、终冷温度、冷却速率等因素可计算出：钢板通过冷却装置的速度；总的水流量，喷嘴的水流量；组件的开启数量；边部遮蔽位置；头尾的专门冷却制度。该技术已成功地用于法国索拉克公司GTS厂和韩国浦项钢铁公司浦项厂，目前我国酒钢中板厂也采用了此技术，均取得了

22、一定的效果；。,一、发展趋势,2、中厚板生产技术特点,12）高性能冷热矫直机 目前为止，中厚板生产中使用的大多数矫直机在设计结构、控制和操作方面都有很大的局限性，从而影响到钢板质量、新产品开发和物流。另外由于新钢种、温度-形变控制轧制和轧后快速冷却的采用以及钢板热屈服强度的提高，使矫直和保持平直度变得更加困难。为此德国西马克公司开发了高性能矫直机。该矫直机适合于目前为止具有最大屈服强度的厚板的热矫和冷矫。其突出的优点是矫直范围较宽：钢板的厚度为5120mm，最大宽度为4500mm，最高屈服强度达1400N/mm2。其它优点还有：矫直后的钢板平直度好、残余应力降到最小；矫直机可靠性高，作业率高和

23、投资少。结构紧凑，上矫直辊液压调节，矫直辊单独调整，辊数和辊距可变以及横梁挠曲液压补偿等。目前两台这种高性能矫直机已成功地用在英国钢铁公司斯肯索普厂和法国索拉克公司敦刻尔克厂。,一、发展趋势,2、中厚板生产技术特点,13）钢板热处理技术 热处理技术是中厚板生产的重要环节之一。随着工业技术的不断发展，人们对钢板质量要求越来越高。为了达到最终要求，人们在钢中加入微量合金元素，以通过产生细化铁素体晶粒、产生沉淀硬化相或通过固溶强化及晶粒内位错强化来达到机械性能提高的最终效果。这样的钢板必须采用热处理工艺才能达到性能的要求。中厚板的热处理可分为常化处理、调质处理、高温回火和球化处理。,一、发展趋势,2

24、、中厚板生产技术特点,1）钢的纯净度 在有些情况下由于中厚板的使用条件和环境条件比较恶劣，因此对中厚板有诸如抗氢致裂纹性能、抗低温脆性和抗层状撕裂性能等要求。需对硫、磷、氢等元素含量进行控制。也要求内部组织和在板厚方向上成分也应均匀。但是由于硫、磷和氢等元素恰恰容易在钢内产生偏析，因此在当宏观偏析和微观偏析上产生局部浓度过大的问题时，为了保证总体质量，需要更进一步提高其纯净度。从用途的角度来看，具备上述性能的中厚板广泛应用在油气输送管线、容器、锅炉、建筑和海洋结构等用途上。,二、产品发展概况,1、中厚板的基本要求,二、产品发展概况,典型品种对钢水纯净度的要求,1、中厚板的基本要求,二、产品发展

25、概况,2）中厚板强化机制 用户对中厚板的各项性能要求越来越高。其中对强度的要求尤为明显，因此提高中厚板强度是一项重要的技术内容。归纳起来，钢板的强化机制大致可以分为如下四种情况。（1）加工强化（2）沉淀强化（3）晶粒细化强化（4）固溶强化,1、中厚板的基本要求,（1）加工强化 钢铁材料欲得到完全结晶是极其困难的，即使是在足够高的温度下进行退火，也存在约1011/m2的位错。研究表明，在位错密度1014/m2以上的领域加工时其加工硬化显著。当位错密度增至1016/m2时，理论上可以得到2GPa的强度。但是位错元的形态和大小与钢种和加工方法、加工温度有关，尚有许多值得探讨的课题。（2）沉淀强化 除

26、特殊情况外，钢铁材料的沉淀强化基本上是利用渗碳体沉淀强化进行的。对于一般结构用钢来说，由于在铁碳二元合金中能固溶于奥氏体中的最大含碳量约为2%，因此可利用的渗碳体沉淀体积比在30%以下。由于钢铁材料的最高强度与沉淀物体积比成正比，因此可能得到的最高强度为约4GPa。另外为均匀地得到微细的渗碳体，最有效的方法是利用固溶了过饱和碳的马氏体基体组织，但是由于相变温度的关系，除进行深冷处理等特殊热处理外，在此条件下可利用的含碳量至多1.5%，因此马氏体钢经调质处理后达到的最高强度约为3GPa。,二、产品发展概况,1、中厚板的基本要求,（3）晶粒细化强化 由于晶粒细化过程是与晶界总面积和单位面积的晶界能

27、量有关，因此晶粒细化是有限度的。晶粒大小与晶界总能量的关系表明，晶界总能量在当晶粒大小为0.1m以下时超过加工输入的最大应变能，在晶粒大小为0.01m以下时超过化学驱动力。说明经再结晶和相变来进行晶粒细化时，难于将输入的能量全部作为晶界能来保存，因此晶粒细化后实际得到的晶粒比理论上的要大。如果晶粒能细化到0.1m，那么只用晶粒细化就能强化至约2GPa（2000MPa）。（4）固溶强化 固溶强化是对不能采用其他强化方法的钢进行强化的有效方法。但是对于一般钢铁材料来说，由于各种原因不能期望通过进行碳和氮的固溶得到大的强化，实际上也没有将固溶强化作为强化手段来应用。但是也有例外，SUS304为代表的

28、奥氏体系不锈钢是采用固溶强化的为数不多的钢种之一。一般来说，1%的强化量，在利用碳和氮时可强化至约0.4GPa；在利用置换型元素时，强化量最多为数十兆帕。但是即使是奥氏体系不锈钢也很难固溶1%以上的碳和氮，因此固溶强化的程度最大为约0.5GPa（500MPa）。,二、产品发展概况,1、中厚板的基本要求,二、产品发展概况,中厚钢板钢牌号,1）船体结构用钢板（1）船只的主要类型及用钢要求 超大型油轮（VLCC船）：目前的超大型油轮的结构一般是双壳结构。由于采用了双壳结构，因此高强度钢只在主要结构部分使用，其使用比例由单壳船时的70%减少为25%。主要在上甲板和船底部的纵向部件上使用310MPa级高

29、强度钢板。散装船：散装船大致分为三大类：4万吨级、6万吨级和1420万吨级。以后者大型船为例，由于结构是上部敞口结构，甲板侧部易产生较大的应力，因此在甲板侧部采用390 MPa级钢板。集装箱船：目前已有能装载6000只集装箱的大型货船。由于结构也是上部敞口结构，甲板侧部易产生较大的应力，因此在甲板侧部采用360390 MPa级钢板。,二、产品发展概况,2、典型产品简介,液化石油气运输船（LPG船）：由于运输的是温度为-40-45C的液化石油气，因此一般是在船舱内放置独立于船体的数个大型罐体。一般采用耐-60C低温的具有良好低温韧性的铝镇静钢。另外船体的侧部为防止万一，在面向罐体一侧也采用了耐低

30、温用钢。其它部分由于一般情况下没有太大的纵向应力，因此采用一般强度钢。液化天然气运输船（LNG）：由于是运输温度低至-161C的液化天然气，因此为避免受冷热应力的影响，采取了各种措施。结构大致有四种形式，但从大的结构来看基本上都是在船体内摆放几个独立的罐体，并与船体进行适当的连接。罐体材料一般采用耐极低温的铝合金、镍钢或不锈钢。上甲板由于开口较大，采用高强度钢板。客轮：由于客轮对稳定性有特殊要求，因此上部采用厚度4.56mm的钢板。大多采用一般强度钢板，部分采用高强度钢板。,二、产品发展概况,2、典型产品简介,（2）船体结构用钢板的要求 热影响区的脆性低（即没有对焊接输入热量的限制，可实现大线

31、能量焊接）；有很好的抗裂纹性能；焊接效率高；热影响区不软化；钢板切断后应变小；抗疲劳强度高；抗曲屈强度高；有良好的耐腐蚀性能。有良好的加工性能。,二、产品发展概况,2、典型产品简介,（3）生产工艺 为满足这些要求，从炼钢、热处理、控制轧制、控制轧制-控制冷却等方面采取了一系列的措施；并为提高钢板的韧性和防止焊接裂纹而不断地探索细化晶粒、改善碳氮化合物的沉淀效果等技术；强化控制相变功能；对以钛系氮化物、稀土元素和钛系氧化物为核心，进一步对硫化锰、硼、钙、铝等元素进行控制，开发出了各种适用的钢板。特别是八十年代开发出了温度-形变控制轧制(TMCP)钢板，消除了在此之前对高强度钢板的种种制约。即不再

32、需要进行以往在气温5C以下进行施工时的预热工序；放宽了线加热温度的限制，因此可进行与一般强度钢相同的消除应变方法；对于焊蚕的要求也和一般强度钢相同了。它的出现使高强度钢板用于船体结构上的比例，由以前的2030%迅速增加到了6070%。,二、产品发展概况,2、典型产品简介,（4）对抗脆性破坏的要求 日本开发出了一种高抗裂性能钢及其钢板。该钢的化学成分见表。该钢的生产要点是：1）采用低温加热，以遏制奥氏体晶粒的粗大；2）在奥氏体未再结晶温度区至两相温度区范围内进行大压下轧制，细化铁素体组织；3）进行轧后加速冷却，遏制铁素体晶粒的长大。,二、产品发展概况,2、典型产品简介,2）石油、天然气输送管线用

33、钢板(1)性能要求 耐无硫石油气气体腐蚀性能：增加铬含量可减缓该腐蚀，一般是采用0.5%Cr钢。另外含Cu、Ni的贝氏体钢焊接热影响区内不发生选择性腐蚀。耐含硫石油气气体腐蚀性能：为控制腐蚀和减少侵入的氢量，添加Cu和Co等合金元素，以形成保护膜；为消除发生HIC起始点，使钢液纯净（低S和低O）和进行Ca处理等，以消除夹杂物和控制MnS的形状；为防止HIC扩展，分别采用轻压下技术、扩散热处理，以减轻中心偏析，并在成分上低碳、低磷、低Mn和进行控制冷却，以对偏析部分的金属组织进行控制。耐碳酸盐/碳酸氢盐环境：,二、产品发展概况,2、典型产品简介,（2）产品开发进展 目前，国外建设高压输送管线工程

34、中，常用的钢种是X60X80级钢。国外除日本和欧洲的几家公司能生产X80级管线钢外，大多数生产企业还不能生产。最近日本NKK公司生产出了X100级钢管线钢，已拿到阿拉斯加进行现场实验。日本新日铁公司和住友金属工业公司紧追其后，正在加紧开发。日本钢铁公司开发的X100级的管线用钢，选用了Nb-Mo系和Nb-B系钢。在生产20mm钢板采用TMCP时，板坯加热温度1150C，在930C以下的累积压下率为75%，终轧温度720740C；ACC（轧后加速冷却）冷却速度为2025C/s，冷却终止温度410450C。,二、产品发展概况,2、典型产品简介,3）建筑结构用钢板（1）应用标准 从建筑用钢板的应用情

35、况看，国外目前主要使用的是日本标准中的SM490和SM520等非调质钢钢板。从功能上讲以前主要使用的是耐大气腐蚀钢板，目前开始使用耐热钢板.,二、产品发展概况,2、典型产品简介,二、产品发展概况,2、典型产品简介,（2）建筑结构钢板新产品开发动态 低屈服比钢板。目前低屈服比钢板一般采用抗拉强度570MPa的低钢级钢板。一般来说欲得到低屈服比钢板，有如下的几种方法：Q-L-T：钢板再加热后进行淬火处理（Q）再加热至-两相区急冷（L）按所需比例对硬（马氏体、贝氏体等）/软（铁素体）进行相变，最后进行回火处理（T）。DQ-L-T：轧后立即进行直接淬火处理（DQ）加热至-两相域急冷（L）按所需比例对硬

36、（马氏体、贝氏体等）/软（铁素体）进行相变，最后进行回火处理（T）。ACC-L-T：轧后控制冷却得到铁素体+贝氏体组织（ACC）加热至-两相区急冷（L）按所需比例对硬（马氏体、贝氏体等）/软（铁素体）进行相变，最后进行回火处理（T）。DL-T：轧制后从两相区直接淬火处理（DL）按所需比例对硬（马氏体、贝氏体等）/软（铁素体）进行相变，最后进行回火处理（T）。后三者就是通常所说的温度-形变控制轧制（TMCP）方法。采用上述工艺生产的钢板屈服比大小没有太大的差异。用这种低屈服比钢板焊接而成的钢结构具有良好的塑性变形能。,二、产品发展概况,2、典型产品简介,差厚钢板。差厚钢板的轧制采用液压板厚控制技

37、术，采用诸如“狗骨型”轧制法等技术，可生产出板厚差大且精度高的差厚钢板。日本NKK公司生产的差厚钢板如下。板厚范围：1075mm 厚度差：3.030mm 最大斜度：4.0mm/m 宽度：20004400mm（TMCP板宽4100mm）长度：800020000mm 差厚钢板除用于建筑结构上外，还用于桥梁等结构上。使得结构重量分布、受力情况更加均匀和合理。,二、产品发展概况,2、典型产品简介,建筑结构用耐热钢：建筑结构用耐热钢在国外一般称之为FR（Fire Resistance）钢。它是一种能在较高温度下且在一定的时间内保持常温下强度的钢。根据其使用情况和设计条件，建筑结构用耐热钢大致分为两类。一

38、类为无保护（无耐火材料涂覆）类，一类为稍加保护（适当使用耐火材料涂覆）类。无保护类用于环境中易燃物少且建于比较空旷场所的建筑物上。如开放型停车场、体育场馆、车站建筑以及其他类似建筑物。这些建筑物涉及的火灾规模较小，有局限性，因此可直接使用建筑结构用耐热钢。稍加保护类用于所处环境易燃物质多且无法控制的场所。这些建筑物一旦着火便易形成大火，会使建筑结构用钢材的温度急剧升至1000C左右，将大大超过建筑结构用耐热钢耐热温度600C。对用于这些建筑物的建筑结构用耐热钢结构件需进行适当的耐火材料保护。,二、产品发展概况,2、典型产品简介,二、产品发展概况,2、典型产品简介,第二部分国内中厚板发展现状,近

39、十年来，随着国民经济的发展，我国中厚板产量增长很快，1989年中厚板产量为641万t，2000年达到1645万t，平均年增长速度为8.9%。,一、生产与消费,1、总 量,一、生产与消费,1、总 量,从趋势上看，近十年中厚板进出口量变化不大；特厚板生产和消费上升；,1999年从地区来看,中厚板产量较大的5个省市是:上海(286.79万吨,占20.82%),辽宁(199.03万吨,占14.64%),湖北(144.27万吨,占11.41%),河北(88.69万吨,占7.02%),山东(85.5万吨,占6.76%).,一、生产与消费,1、总 量,我国中厚板轧机与热带轧机生产的中厚板生产情况,一、生产与

40、消费,1、总 量,三分天下有其一 我国中厚板轧机与热轧宽带钢轧机的竞争会愈加激烈,2000年：总产量：1645万吨中厚板轧机产量：1180 万吨所占比例：69.7%热带轧机产量：51.2万吨所占比例：30.3%,一、生产与消费,1、总 量,一、生产与消费,2、消费结构,我国中厚板的消费中有很大比例是普通板，专业板的比例相对很低。随着我国经济的发展，专业板的市场潜力会显现出来，我们必须提前做好准备。,厚度大于50mm的中厚板只占总消费的3.99%;宽度大于3500mm的中厚板消费量只有4.4%.产品规格定位不一定追求极限规格。,一、生产与消费,2、消费结构,一、生产与消费,3、专用板,一、生产与

41、消费,3、专用板,一、生产与消费,3、专用板,2005年专用板供需量图（单位：万吨）,一、生产与消费,3、专用板,目前，我国拥有26套中厚板轧机。从轧机规格上分，23003000mm占绝大多数，有21套，约占80%；31004000mm有2套；另外有4200mm以上轧机3套。从轧机型式上分，单机架有11套，其中四辊式有8套，三辊劳特式有3套；双机架式有15套，其中两辊+四辊有6套，三辊+四辊有7套，四辊+四辊有2套。从轧机性能上看，经多年的改造和新建，轧机采用了一些新技术，刚度也大大提高。如新建的24503000mm四辊轧机刚度都达5000kN/mm以上。有十几套轧机还配备了液压AGC，有5套

42、实现了区域计算机控制，有5套后部剪切线配备了滚动双边剪和滚切定尺剪，有2座步进式加热炉，有2座无氧化热处理辊底式炉，有4台盘辊式冷床和1台步进式冷床，有1台先进的快冷装置，1套在线多通道超声波自动探伤装置，还有一些厂家已实现了自动打印喷字操作。另外，测压、测厚、测宽、测长、测板形、表面质量检查及测平直度等技术都在逐步完善中。以上技术的采用均为增加生产能力，提高产品质量，优化品种结构创造了条件。目前我国中厚板轧机已具备了1500万t的年产能力，形成了以23003000mm四辊可逆式轧机为主的格局。,二、技术与装备,1、国内中厚板装备状况,二、技术与装备,1、国内中厚板装备状况,国外现代化中厚板机

43、的装备水平较高，轧机规格宽度3000mm以上的居多，并且发展趋势是宽度更宽和厚度更厚；轧机型式为四辊式，轧机最佳组成为四辊+四辊式，轧机刚度在8000kN/mm以上。一台现代化中厚板轧机不但要求主机技术性能先进，而且要求辅机也先进，两者是一个整体。现代化的中厚板轧机的主要设备应包括步进梁式加热炉、高压水除鳞箱、四辊式粗轧机、四辊式精轧机、控轧控冷装置、测厚测宽仪、可调辊距倾斜热矫直机、步进式或盘辊式冷床、超声波探伤装置、表面自动检查装备、带定尺和剖分剪的双边剪切线、自动喷字打印标记装置等设备。以及与之相配套的计算机控制系统和计算机管理系统。并且实现全连铸、热装热送、全部探伤交货。生产的钢板尺寸

44、偏差小、板形规整、不平度小、表面光洁、力学性能均匀、包装标记美观等。,二、技术与装备,2、国内中厚板发展的差距,1）生产规模小 我国大多数中厚板生产厂规模偏小，生产规模最大的是鞍钢厚板厂及上海浦钢厚板厂，年产能力各约100万t，其余厂家年产能力多在2060万t，全国平均单台（套）年产能力约为46万t，而日本钢管公司福山厂和新日铁公司大分厂的年产能力均达到240万t。我国中厚板厂生产能力分散，占用劳动力多，从而使先进技术的应用受到一定制约。2）装备水平低 近年来，各中厚板厂虽经技术改造，整体水平有所提高，但与国外先进中厚板生产厂相比尚有明显差距，主要表现在：（1）加热炉炉型落后 我国除鞍钢厚板厂

45、和邯钢中板厂采用步进式加热炉外，其余中厚板厂家的加热炉均为推钢式加热炉。且仅部分加热炉应用了微机控制及节能新技术。目前全国加热炉的平均加热能力仅为60t/h。而国外先进的厚板厂全部采用步进式加热炉，加热能力达250450t/h。,二、技术与装备,2、国内中厚板发展的差距,（2）轧机装备水平低 到目前为止，我国装液压AGC的轧机不到50%，能实现轧制自动化的轧机仅20%。除酒钢中板厂已建成气雾冷却，鞍钢厚板厂改造控冷系统外，多数厂家采用的是简易的喷淋冷却装置。我国生产中厚板的主力轧机为20003000mm轧机，而日本和德国以40005000mm以上的轧机为主。另外，我国轧机装备水平不高直接制约着

46、中厚板品种开发和产品质量的提高，这是我国有一部分品种必须依赖进口的重要原因。据有关资料介绍的中厚板轧机参数、规模和装备上我国与国际先进水平的比较如表。,二、技术与装备,2、国内中厚板发展的差距,二、技术与装备,2、国内中厚板发展的差距,国内外宽厚板轧机对比,二、技术与装备,（3）精整设备不配套 我国不少中厚板厂精整线尚未做相应改造，矫直机能力薄弱，冷床型式落后。除鞍钢厚板厂、重钢五轧厂、舞阳厚板厂、韶钢中板厂和酒钢中板厂等几家的剪切机为滚动双边剪外，其余厂家的剪切机仍使用圆盘剪和斜刃剪，剪切质量及规格都受到限制。另外，国外厚板厂必备的自动划线、自动喷打字设备仅鞍钢厚板厂具备，而在线连续自动探伤

47、、板形控制、剖分剪、全过程计算机控制等在我国尚属空白。3）优质钢坯少 我国仅有宝钢供转炉的铁水100%进行脱硫处理，供连铸的钢水80%进行炉外处理；武钢的炉外精炼比约为60%，真空处理率约为25%；其余中厚板厂的炉外精炼比只有10%左右。这也是我国缺少高质量专用板的主要原因之一。4）产品外观质量及性能差我国大部分中厚板存在外观质量差，尺寸公差大，屈服强度和冲击韧性合格率偏低等问题。,二、技术与装备,2、国内中厚板发展的差距,二、技术与装备,2、国内中厚板发展的差距,5）工艺技术落后国内仅有少数厂家开发了控轧技术来生产低合金高强度钢，并以控轧代替正火，生产一定数量的品种。而控冷工艺刚刚起步。国外

48、先进的中厚板厂将控轧和控冷有机结合，生产出综合性能良好的钢板。为了提高钢板的精度和成材率，并避免短尺，平面形状控制成为当今国外先进的中厚板厂不可缺少的技术，以使轧机尽量轧出矩形或接近矩形的轧件，甚至可以生产不切侧边的钢板。而我国仅有鞍钢厚板厂等少数厂家正致力于开发平面形状控制技术。此外，热装热送，在线检测技术，计算机过程控制和管理与国外先进的中厚板厂相比都存在不同程度的差距。6）技术经济指标落后由于上述诸多原因，造成我国中厚板生产在燃耗、成材率、劳动生产率等方面均比较落后,二、技术与装备,2、国内中厚板发展的差距,二、技术与装备,2、国内中厚板发展的差距,在我国中厚板轧机中，尽管某些中厚板轧机

49、采用了一些新技术，但大多数轧机的装备水平仍较低，因此多数中厚板厂的主导产品仍为普碳钢板，其比例在70%以上，而专用中厚板，如造船用板、管线用板、锅炉用板、压力容器用板、桥梁用板等的产量较低，远远满足不了需要。另外，钢质不纯净，偏析严重，板形比较差，尺寸偏差大，表面质量不好，机械性能不稳定等。为解决这些问题，首钢、济钢、鞍钢等又开始了新一轮的改造。,三、新一轮的技术改造,济钢：以管线钢生产线为题材，配套转炉顶底复吹工程、板坯连铸机高效改造和炉外精炼工程，对中厚板厂实施如下改造：步进炉工程；控轧控冷工程；强力矫直机工程、超声波探伤装置、在线检测系统、自动标识系统；大滚盘冷床；精轧机技术改造及滚切剪

50、工程。首钢：为提高中厚板产品等级，首钢对原中厚板生产线进行了改造。同时对二炼钢和连铸进行配套改造。改造后年生产能力将达到 60万t/年。改造以强力轧机为主，重点采用了如下技术：大型液压缸和高压力、高响应液压系统设计制造技术；高精度厚度控制技术；TMCP技术；控制冷却技术；平面形状控制技术；板凸度和板形控制技术；高压水除鳞技术；组织性能预测与控制技术；人工智能应用技术；中厚板厂全厂自动化与计算机控制技术。,三、新一轮的技术改造,三、新一轮的技术改造,轧机改造主要参数,首钢中板产品方案,三、新一轮的技术改造,三、新一轮的技术改造,鞍钢中厚板产品方案,关于舞阳技术改造与产品定位的思考1、发挥优势，细