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中厚板的生产流程通常为配合控制轧制,采用低温出炉的加热制度,可节省燃料消耗。轧制工艺分三个阶段:
①成形轧制,消除板坯表面的影响和提高宽度控制的精度,沿板坯长度方向或斜向进行1~4道轧制。把坯料轧至所要求的厚度。
②展宽轧制,这是中厚板不同于其他种类板材轧制的重要工序。为达到轧制成品规格所要求的宽度,板坯转90°、沿板宽方向轧制。
③精轧,展宽轧制后再转90°,转回原坯料长度方向,轧制到成品板厚度。妥善制定中厚板轧制工艺能提高轧机的生产能力、钢板的质量和成材率。要确保钢板的平直度,除采取各种保证板形的措施外,对厚度40mm以下的钢板每块均需经过热矫直,对不平直的冷钢板进行冷矫直,为冷剪切成品板,钢板要冷至 150℃以下,冷却要均匀,冷却速度应适宜;自从采用滚切式剪机剪切后,基本上解决了剪弯缺陷问题;调整剪刃间隙可以大大提高钢板剪切断面的质量。
根据钢板质量要求,用超声波进行不同深度的探伤,对焊管用板的四个板边要全面进行探伤。热处理时除了保证板的机械性能外,还要保证板形良好。抛丸涂层法多用于生产造船和桥梁用板,抛丸去除氧化铁皮后,再涂层防锈,涂层后应快干。钢板表面尺寸形状的检查主要靠人工进行,打印标记工序已实现机械化,并可由计算机控制操作。
中厚板的生产工艺流程根据每个厂的生产线布置情况、车间内物流的走向以及其主要产品品种和交货状态的不同而具有其各自的特点,但加热、轧制、冷却和精整剪切仍是中厚板生产工艺流程的核心部分,而具体的工艺流程一般可根据成品的交货状态,分为直接轧制交货、热处理交货和抛丸或涂漆交货。
当前,中厚板生产多采用控制轧制生产工艺。一般单机架轧机采用两阶段轧制,中间用一段空冷待温阶段来保证第二阶段轧制的开轧温度。该工艺提高了产品性能,但也减少了轧机的产量。为了减少待温阶段造成的产量损失,国内外厂家目前都采用多块轧件交叉轧制的手段提高轧机的生产率。在具体控制过程中,需要考虑几块轧件轧制时间和待温时间的匹配关系以及轧件的长度限制,进行轧制节奏的控制和空间的合理调度,最大限度地减少轧机的待机时间,提高产量。
中厚板轧机使用的原料有初轧板坯、连铸板坯、钢锭和锻坯。初轧坯最宽达2300mm,最厚达 610mm,最重达45吨。连续铸钢技术的发展,不但提高了中厚板车间的成材率,降低了生产成本,而且使钢板的质量也提高了。所以中厚板轧机采用连铸坯的比例不断上升,有的已达100%。加上新工艺的采用,中厚板轧机从板坯到成品钢板的成材率有的已达94.2%。如无初轧板坯和连铸板坯,可用扁钢锭作原料。只在生产特殊的中厚板时才用锻坯作原料。
核心提示: 厚板轧制的特点是尺寸规格繁多、轧制中要求有展宽轧制。由于工作辊是处在受热膨胀及与轧件摩擦而不断受到磨损的综合影响下工作,所以辊形随时都在变化。因此,在不同阶段要安排...
中厚板的轧制 一、原料准备 &nb...
核心提示: 厚板轧制的特点是尺寸规格繁多、轧制中要求有展宽轧制。由于工作辊是处在受热膨胀及与轧件摩擦而不断受到磨损的综合影响下工作,所以辊形随时都在变化。因此,在不同阶段要安排生产不同规格的产品。安排...
中国制造的宽厚板轧机60年代中期,中国设计建造了一套4200mm厚板轧机(见彩图)。成品钢板尺寸:厚度8~250mm,宽度1500~3900mm,长度达18米(特殊的达27米)。原料用钢锭或锻坯,最大单重为40吨。轧机为单机架四辊可逆式,工作轧辊直径为980mm,辊身长度为4200mm,支承辊直径为1800mm,采用油膜轴承。主电动机共2台,容量各为4600kW,转速为40/80rpm。立辊轧机的轧辊直径为1000mm,辊身长度为1100mm,开口度为800~4200mm。加热炉有三种,均热炉和车底式炉用于加热钢锭和锻坯;推钢式炉则专用于加热板坯。用钢锭生产厚度较薄的钢板时,先开成坯,再加热,后轧成板。生产某些品种(如不锈钢)时,板坯在修磨机上全面修磨,清除缺陷。轧出的钢板,一般经热矫直和冷却后进入剪切线,切成用户要求的尺寸。车间内还设有辊底式、外部装出料式和车底式等热处理炉,根据品种和交货状态的要求,可进行常化、淬火、回火、退火和调质等金属热处理。中国设计建造的一套4200mm厚板轧机
中厚板轧机的发展60年代以来,宽厚板轧机有了较大的发展。这种轧机的宽度越来越大,新建的宽度小于3米的已不多见。日本在60年代后期,为满足造船等大型结构的需要,建成了6套4.7米级的双机架宽厚板轧机,每套年生产能力已达到200多万吨。70年代,日本为了生产直径1626mm焊管和特大油船用的宽板,又建成4套5.5米级宽厚板轧机,并大量采用新技术。这类轧机的年生产能力很大,单机架的就高达180万吨。目前世界上有10套5米以上的宽厚板轧机,日本占一半,其余分别建在美国、苏联和联邦德国。
现代化宽厚板轧机用的板坯,最大重量已达80~110吨、最高轧制速度已达每秒钟7.5米,轧件的最大长度达65米,钢板最大宽度达5300mm,一套双机架宽厚板轧机的年生产能力已从200万吨增至300万吨以上。在板形控制方面,随着轧件的加长,采用了液压自动厚度控制、弯辊装置、轧辊偏心控制和加大支承辊直径,减少了钢板纵向厚度偏差和横向厚度偏差,采用了各种平面板形控制技术后,使钢板成材率大大提高。控制轧制已广泛应用于厚板轧机,提高了钢板的机械性能,减少了热处理量,节省了能耗。在加热炉方面,广泛采用步进梁式加热炉。这种炉子虽设备费和维修费较高,但加热质量好、黑印少、下表面无划伤、炉长不受坯厚的限制、操作灵活,能更适用于小批量多品种生产的要求。为了有效地去除铁鳞,普遍采用水压达170~200kgf/cm2的高压水除鳞装置。轧后钢板的精整设备,多数采用四重式矫直机、步进格板式冷床、连续自动超声波探伤装置、滚切式双边剪以及自动打印机等,使钢板的尺寸偏差、平直度、表面和内部质量等得到了保证。在热处理方面,采用双步进梁式炉,解决了下表面的划伤,并以辊式代替了压力式淬火机,提高了淬火质量。在自动化方面,除轧机上采用计算机过程控制外,加热炉和剪切线也开始实现了计算机过程控制。这样,从板坯仓库到成品板发货,一般采用若干台过程监控机,过程控制机和1~2台专用管理机构成三级计算机系统,实现了全车间的综合自动控制,并已收到效益。
中厚板生产的主要特点可以概括为:
①轧钢车间主作业线长;
②品种繁多,性能各异,质量要求高,交货要求严格;
③需要展宽轧制、往返轧制;
④工厂内临时库区多,物流瓶颈变化频繁,难以预测;
⑤精整区域工序及工艺路径多,往复物流、交叉物流多;
⑥铸坯及钢板都是逐块、逐张堆垛的,库位及库区管理与行车作业复杂;
⑦潜在的瓶颈多,且瓶颈常随品种、规格的变化而“漂移”。
技术的主要内容包括:重载高刚度(纵向和横向)轧机机型与强力高效大轧制力、大轧制力矩和大功率传动装备技术;强力高效立辊轧机装备与技术;高效可变凸度板形控制技术及强力弯辊板形控制技术;具有淬火功能、动态调节范围大的加速冷却系统;多功能强力矫直机装配技术;高效在线自动超声波探伤技术。
特宽和特厚板轧机有“轧机之王”的称号,主要用于轧制4m以上大型军用坦克、装甲、航母、舰艇钢板,高压力容器和高压力管线用钢,海洋平台、核电工业用特种钢板等。特宽和特厚板轧机制造体系复杂庞大、精度要求高,装备制造集成和板形控制的难度极大。
应开发具有自主知识产权的新一代特宽和特厚板强力高效轧机装配及配套板形控制技术,满足用户对超宽超厚钢板在尺寸精度和强度方面的需求;自主研发的成套技术装备主要产品技术经济指标达到国际先进水平。
技术的主要内容包括:依据对钢板弯曲机理研究,通过采用适当的上下辊速差来控制钢板翘曲度的大小,从而消除和抑制钢板的翘曲。所需要的速差在每个道次轧制开始之前通过上下辊主传动控制系统来自动调节,轧制时上下辊速差被迫趋于同步使钢板翘曲得到了控制。因此,为了抑制钢板翘曲,投入在线抑制翘曲控制系统。该系统由三个部分构成,即用来计算钢板翘曲的图像处理部分、上下辊速差最佳值预报部分和速差实施执行部分。
目前抑制钢板翘曲的主要方法有:配辊、空转速差、轧制线高度等。翘头的多样性使抑制效果受到影响,呈现多变性,因此需要寻求一种自动控制钢板翘头的通用技术。
技术的主要内容包括:现有高压水除鳞节能技术;机械破鳞与磨料水射流耦合高效除鳞技术。该技术可大幅提高除净率,并同时提高钢板表面质量。
目前高压水除鳞技术已经广泛使用,但其除鳞效果仍不能满足需要。另外,高压纯水射流除鳞技术还存在能耗高、能源利用率低、一次投入费用大、除锈等级不高等多方面缺点。磨料水射流除鳞系统是近年来发展起来的一种新的除鳞方法,正在研究发展中。
中厚板除按尺寸区分外,还有按强度、化学成分、用途和交货状态分类的。按强度分类一般以抗张强度的下限分级,抗张强度50kgf/cm2以上的称高强度钢板。按化学成分分为普通钢板和特殊钢板,后者包括不锈钢板和复合钢板。按用途大致分为造船钢板、焊接结构钢板、锅炉和压力容器钢板、低温钢板、耐腐蚀钢板、焊管用钢板以及特殊用途的钢板等。按交货状态分为轧制钢板、热处理钢板和抛丸、涂层钢板三种,因大型结构和造船的需要,抛丸、涂层钢板的产量,逐年增加。
莱钢厚板轧机轧制力模型的应用
提出了中厚板轧机轧制力计算模型,并在此基础上,对数学模型进行在线自适应,使计算得到的轧制力更接近于实测值。
中厚板板坯轧制温度建模研究
本文以国内某中厚板轧制现场为背景,研究了中厚板板坯轧制温度建模问题.通过分析轧制过程中影响板坯的各种温度要素,结合真实数据和经验公式,给出了不同情况下的温度边界条件.进而选用二维有限差分方程来建立板坯温度场模型,本文基于真实现场数据,给出并分析模型计算生成的温度变化结果曲线图.
1 中厚板轧制工艺概述
1.1 流程概述
1.2 工厂平面布置
1.2.1 中厚板工厂平面布置概略
1.2.2 平面布置与区域总图的关系
1.2.3 主生产线布置对平面布置的影响
1.2.4 加热炉及板坯库的布置
1.2.5 热机轧制在单、双机架上的实现方式
1.2.6 冷床布置形式及宽度和面积的选择
1.2.7 磨辊间布置
1.2.8 成品运输方式对平面布置的影响
1.2.9 生产线主要设备的间距确定
1.3 中厚板轧机的发展、形式及选择
1.3.1 中厚板轧机的发展概况
1.3.2 轧机的主要类型及布置形式
1.3.3 轧机规格的选择
1.4 原料
1.4.1 原料种类
1.4.2 原料的接收和管理
1.4.3 原料的表面检查和清理
1.4.4 坯料的定尺切割
1.5 加热
1.5.1 加热目的
1.5.2 加热温度
1.5.3 加热速度
1.5.4 加热制度
1.5.5 加热缺陷
1.5.6 加热炉热工操作
1.5.7 加热炉生产能力
1.5.8 热送热装
1.6 除鳞
1.6.1 概述
1.6.2 高压水除鳞的机理
1.6.3 除鳞系统技术参数确定
1.7 轧制
1.7.1 轧制过程
1.7.2 轧制工艺
1.7.3 分阶段轧制和多块钢轧制
1.7.4 板形控制技术
1.8 冷却
1.8.1 控制冷却
1.8.2 自然冷却
1.8.3 强制冷却
1.8.4 缓慢冷却
1.9 矫直
1.9.1 钢板变形的类型
1.9.2 矫直的方式
1.9.3 矫直工艺参数
1.9.4 矫直缺陷及预防措施
1.10 精整
1.10.1 剪切和切割
1.10.2 表面检查、修磨
1.10.3 超声波探伤
1.11 热处理
1.11.1 概述
1.11.2 热处理操作工艺
1.11.3 热处理设备配置
1.12 成品检验
1.12.1 检验标准
1.12.2 质量检验内容
1.12.3 检验设备
1.12.4 国内某厚板厂检验室
参考文献
2 中厚板的产品和原料
2.1 中厚板的定义和分类
2.1.1 定义
2.1.2 分类
2.1.3 尺寸精度
2.1.4 力学性能
2.1.5 其他性能
2.1.6 表面性状
2.2 中厚板的生产原料
2.2.1 原料的尺寸
2.2.2 铸锭
2.2.3 连铸坯
2.2.4 焊接复合坯
参考文献
3 中厚板轧机
3.1 中厚板轧机机组组成
3.2 轧机本体
3.2.1 机架装置
3.2.2 轧机辊系
3.2.3 电动压下装置
3.2.4 液压AGC
3.2.5 上支撑辊平衡装置
3.2.6 轧机导卫
3.2.7 窜辊装置
3.2.8 工作辊平衡和弯辊装置
3.2.9 轧线标高调整装置
3.2.10 支撑辊换辊轨道
3.2.11 机架辊
3.3 轧机主传动装置
3.3.1 主电机
3.3.2 万向接轴
3.3.3 接轴平衡装置
3.3.4 安全联轴器
3.4 换辊装置
3.4.1 工作辊换辊装置
3.4.2 支撑辊换辊装置
3.5 机前、机后工作辊道和推床
3.5.1 机前、机后工作辊道
3.5.2 机前、机后推床
3.6 立辊轧机
3.6.1 现代中厚板生产线立辊轧机的主要作用
3.6.2 立辊轧机的设备组成
3.6.3 轧辊更换
3.6.4 立辊轧机的参数
参考文献
4 数学模型
4.1 轧制力模型
4.1.1 轧辊压扁半径的影响
4.1.2 应力状态影响函数的影响
4.1.3 变形抗力的影响
4.1.4 残余应变的影响
4.1.5 相变的影响
4.2 温度模型
4.2.1 钢材的热辐射和与周围环境之间的对流
4.2.2 高压水除鳞造成的温降
4.2.3 与轧辊接触产生的热传导
4.2.4 塑性变形功转变而来的热量
4.3 板凸度模型和平直度计算
4.4 弹跳模型
4.4.1 辊系弹性变形分析
4.4.2 轧机牌坊和相关机械部分的弹性变形
4.4.3 新型弹跳模型
4.5 轧辊磨损模型
4.6 轧制力矩模型
4.7 前滑模型
参考文献
5 轧制规程制定和轧机设定
5.1 轧制规程的制定原则
5.2 轧制策略的确定
5.3 轧机负荷分配
5.3.1 恒比例凸度法
5.3.2 联合控制凸度.板形法
5.3.3 带有板形控制的满负荷道次分配法
5.3.4 压下量逐步逼近优化法
5.3.5 综合等负荷算法
5.3.6 负荷协调分配算法
5.3.7 带弯辊的逼近满负荷分配法
5.4 轧机设定计算
5.4.1 设定计算的作用
5.4.2 设定计算的组成结构
5.4.3 设定计算数据流
5.4.4 设定计算功能的调用
5.5 多坯交叉轧制和轧制节奏控制
5.5.1 时位图
5.5.2 多坯交叉轧制模式的时间判断
5.5.3 多坯交叉轧制模式的空间限制
5.5.4 出炉时间控制
参考文献
6 中厚板厚度自动控制
6.1 概述
6.2 中厚板轧制时计算机厚度自动控制系统
6.2.1 基础自动化级计算机系统
6.2.2 过程控制级计算机系统
6.2.3 中厚板厚度自动控制系统的结构
6.2.4 中厚板轧机检测仪表
6.3 中厚板轧制时厚度自动控制的基本形式及基本原理
6.3.1 反馈式厚度自动控制的基本原理
6.3.2 前馈式厚度自动控制的基本原理
6.3.3 监控式厚度自动控制的基本原理
6.3.4 轧制力AGC(P-AGC)控制系统的基本原理
6.3.5 液压式厚度自动控制的基本原理
6.3.6 绝对值AGC(ABS-AGC)控制系统的基本原理
6.3.7 动态设定型AGC(D-AGC)控制系统的基本原理
6.4 厚度自动控制的基础自动化系统
……
7 中厚板板凸度和板形控制技术
8 中厚板平面形状控制
9 中厚板的控制轧制与控制冷却
10 控制冷却设备及其自动化
11 辅助设备
12 中厚板的加热设备与热处理设备
13 计算机控制系统
附录
本书以我国中厚板轧制技术的发展为背景,基本汇集了截止到2008年底我国(不包括台湾省)已建、在建的中厚板生产厂技术与装备情况;介绍了国际上,特别是我国近年中厚板轧制技术的最新进展,力求反映出在新的形势下,中厚板行业为了实现自身的可持续发展,同时也为了用自己的先进产品服务、引领各行各业的技术不断进步,在生产设备、生产技术、新产品开发、产品性能检测和自动控制等方面所开展的创新性工作和取得的主要进展,反映出中厚板生产技术的发展趋势。同时本书从轧制过程自动化、硬件结构、数学模型、软件开发设计等不同角度阐述了中厚板生产的核心技术。本书附录中以表格形式列举了我国主要中厚板厂的生产设备,以翔实的数据反映出我国已建和在建中厚板轧机的技术特点和先进程度。 本书内容丰富,资料翔实可靠,可供中厚板生产、设计、教学、科学研究及管理部门人员参考使用。
利用有限元法计算软件ANSYS/LS-DYNA,对不同工艺参数的立辊轧边、展宽轧制及精轧的中厚板生产过程进行了模拟计算.由模拟汁算知,随立辊侧压量增大,展宽轧制后板坯前端由凸鼓形向凹鼓形变化,后端始终为凸鼓形,展宽轧制后轧件切头尾长度及宽度波动量先减小后增加,精轧后轧件宽度波动变化与展宽轧制时相似.展宽比大时,立辊轧边对减少宽度波动量效果较好;要得到好的轧后平面形状,应使展宽轧制后的钢板边部保持平直或微凸.模拟计算结果为合理匹配立辊侧压量、展宽比及精轧延伸率。