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我国的中厚板技术发展


我国中厚板技术的发展
近几年我国的中厚板轧机发展较快,产品和工艺装备的升级也如雨后春笋。但要 真正生产高 档次的钢板,仍有一些差距。目前,国内外石油、天然气系统需求的高强、高压、 耐候、耐蚀和抗裂等特殊要求的管线、石油储罐和石油平台用钢等,仍不能满足 需求。所以我国的中厚板生产也同我国的钢铁工业一样,需要有一个从量到质、 从大到强的转变。 1 我国中厚板轧机生产线现状<

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1. 1 中厚板轧机现状 就中厚板轧机而言,目前可以分为三类:即 4 300 mm 和 5 000 mm 的主轧机为 A 类。近两年 建成投产的生产线具有轧制压力大(80MN~100MN)、板幅宽、前后工序配套能力 强等优势,瞄准的是中厚板的高端产品。厂家主要以大型国有企业和技术实力较 雄厚的企业为主,如宝钢、鞍钢和收稿日期:2006—12—29 作者简介:刘晶志 (1960—),男,高级工程师,现任首钢中厚板轧钢厂厂长。沙钢等;B 类主要是以 3. 5 m 轧机为代表的中档水平轧机,其轧制压力居中偏高(50MN~70MN),前后工序的 配套正在逐步完善,主要被技术实力雄厚、目前还不能生产高端产品的企业拥有, 如首钢和济钢等; C 类轧机以生产传统的中低档产品为主,主要由一些老企业和部 分新兴的民营企业所拥有,如营口和文丰等。目前各大钢铁企业和具备一定实力 的企业在扩张规模的同时,也在工装水平上和配套工序上对中厚板工艺进行新一 轮的升级和技术改造,甚至是异地建设全新的中厚板厂,这些升级改造后和新建的 装备将全面提升我国中厚板产品的品质和档次。 可以预计,在 2008 年之前,对于我 国国民经济需要的高档中厚板产品国内即可具备一定的生产能力。 就像欧洲一位 钢铁专家断言,目前中国已具有世界上最先 进的钢铁装备,不出 3 年,中国就会成为世界钢铁强国。根据钢协的统计,近几年我 国中厚板轧机的规格、数量和产能见表 1。 1. 2 中厚板轧钢生产线工艺装备的现状

中厚板轧钢生产线的工艺装备是在钢坯质量一定的前提下保证最终产品质量的 重要环节。以 往的轧钢厂是以轧机为中心,其余的装备往往是因陋就简,尤其是在以普材为主的 生产厂更是如此。轧制中厚板时尽管在加热和精整工序上采取了一些保护措施, 如不产生划伤、提高剪切质量等,但是随着产品质量、品种规格、产品档次和用 途等市场因素的变化,各生产厂已开始逐步重视并对整个工艺线进行分析、升级 和改造。由于历史原因,我国中厚板轧机生产线的总体装备水平与国外先进厂家 还存在一定的差距。主要体现在: (1)规模小,装备水平低; (2)加热炉大部分为推钢式,加热能力和质量保证能力差; (3)轧机能力差距大,一是 3 m 以下的轧机占总量的 80%左右;二是轧制压力大部分 为 30MN~50MN; (4)后部精整能力不足,因陋就简。 如矫直机能力不足,几乎没有冷矫;纵剪能力达到 30 mm 以上的不多,且剪切质量差。在线无损探伤、热处理和喷丸等设备大部分 工厂没有配备; (5)核心技术不精、不专,主要体现在控温、辊型设计、水冷和控制轧制等方面,尤 其是独特的、具有自主知识产权的工艺、产品不多。随着近几年一些大钢厂正在 进行的中厚板生产设备和工艺改造的完成,如首钢和济钢 3. 5 m、 鞍钢 4. 3 m 和宝 钢 5 m、首秦公司 4. 3 m、天津、唐钢和福建三明 3. 5 m 等,将使我国中厚板生产 企业的整体装备水平、产品档次和产品质量提升到较高的水平。 2 我国中厚板生产技术现状 中厚板产品具有品种多、用途广和批量小等特点,面对的用户较为广泛,由此造成 其生产工艺也相对复杂多变。但是最主要的仍然是满足用户表面形状(包括规格) 和使用性能这两方面的要求,因此,中厚板生产技术也主要是围绕着这两个方面进 行开发研究。钢铁产品的现代技术主要有四个方面,即钢质洁净技术、微合金化 技术、晶粒细化技术和尺寸、表面精准化技术。这四方面的技术集成后的目标是 保证钢材性能最佳和生产成本最低。钢质洁净技术是冶炼专业的工作,但后三个 方面的技术将与轧制工艺技术紧密相关。微合金化的设计与轧制工艺紧密配合, 形成细晶强化。 实践证明:细晶强化改变了以往碳当量的强化机理;微合金元素 V、 N-V、 和 Ti 等合金元素的不同组合,在一定的轧制工艺条件下,以弥散强化、 Nb 固 溶强化的 方式提高钢材的综合性能。首钢在近几年的品种钢开发中,运用 V、N-V、Nb 和 Ti 等合金元素,与轧钢工艺结合,较好地开发了高强板、Z 向板、管线用钢和桥梁 板等控轧控冷产品。2003 年首钢中厚板轧钢厂实施工艺升级改造后,强化了加热 能力、轧制能力(70 MN 的 3. 5m 轧机)、快速冷却能力和 AGC 系统等,已上升为 以生产中档产品为主的中厚板轧钢厂,即产品强度以 345C/D/E 级以上的为主,专 用板以高强船板、桥梁、容器、高层建筑和管线(X65 以下)为主,取消了普碳和一 般低合金板产品。目前,国内新建中厚板厂和主要骨干企业均采用了一批新技术, 开发了一批新产品,如舞阳厚板厂、鞍钢厚板厂和济钢中厚板厂等开发出了 X70 管线、550D 超低碳贝氏体高强结构钢等一大批技术含量高、质量等级高的产品。 这些产品的开发和更高级产品的开发研制,标志着中国的中厚板行业已经从规模 效益型向品种质量效益型转变,标志着随着工艺装备的提高,工艺技术以微合金化 和控轧控冷为主的结合日趋成熟,标志着随着冶炼、连铸、轧制技术的提高逐步

可以满足高档产品的国产化。 3 我国中厚板生产技术发展趋势 我国中厚板生产技术近几年的发展可以用产量、品种板比例、成材率和工序能耗 等主要指标来考核。,前三项指标逐年提高、最后一项指标逐年下降。下一阶段 中厚板生产技术的发展应以品种、规格、专用板和特殊条件板为核心。发展趋势 为钢质的洁净化、低碳高强化、适合大线能量焊接以及综合性能优良。对于特殊 用途板还要求耐高温、耐高压、抗裂和耐蚀等性能,中厚板生产要围绕这些产品 开发核心技术。 3. 1 中厚板产品的发展趋势

(1)油气输送管线钢该产品为在高寒、深海、沙漠、地震和地质灾害等恶劣环境 下长距离、高压、大流量的输送管道用钢,要求具有高强度、高韧性和良好的焊 接性能。技术条件为:显微组织较低要求为铁素体,珠光体,高要求为低碳或超低 碳贝氏体-针状铁素体;屈强比为 0. 85~0. 93;抗硫化应力开裂(SS-CC)和氢脆断裂 (HIC)以及抗 CO2 腐蚀等。 高冲击功、 低有害杂质(S 和 P)等特点。 (2 )石油储备库用钢该产品应具备高强度、 具有良好的焊接性能、可承受大线能量焊接(100 J/cm 以上)并且具有较低的低焊 接裂纹敏感性。应该说以上两种专用钢代表了高档中厚板产品的特征。要达到稳 定的生产水平,国内各钢厂仍存在一定的差距(尽管宝钢、鞍钢和舞钢等厂已经开 发了部分牌号产品),尤其是高牌号的产品(如 X80 以上的产品),还需要在工艺技术 上有较大的突破。 3. 2 轧制工艺及装备的发展趋势 目前,以宝钢 5 m 轧机为代表的中厚板轧机是中厚板轧机生产技术发展的趋势。 同时,日本的 JFE 和德国的萨尔茨吉特等宽厚板厂值得我们关注。 (1)宝钢 5 m 宽厚板厂一期 5 m 宽厚板单机架,年生产能力为 140 万吨;二期增加粗 轧机一架,年生产能力为 180 万吨;产品目标以管线钢和船板为主导产品,品种板比 例占 90%。产品规格为(5~150 )mm×(900~4 800) mm×~25 000 mm,最大单重 26 t。 技术特点:热送、二次火焰切割定尺坯;保温坑,双驱步进炉,CVCPlus 轧机;控轧控 冷(TMCP)和直接淬火技术(DQ);MAS 轧制技术;变厚度生产技术;在线超声波探 伤(UST);缓冷脱氢工艺;冷矫和压力矫消除内应力。 (2)德国的萨尔斯吉特宽厚板厂主要产品为管线用钢、高强板、Z 向板、耐磨板和 低温压力容器板等。 产量为 70 万吨/年。 产品规格为(5~120) mm×~3 500 mm×~24 000mm,最大单重 20. 5 ;t 技术特点及装备:均热和加热炉、 炉控系统,高压水除 SPS 鳞 28 MPa,轧机高压水 12. 8 MPa,3. 7 m 轧机,轧制力 80MN,AGC 行程 60mm,ACC 水量分配专利技术;热矫、 冷矫(5 mm~40 mm),步进式热处理炉、 常化炉,双边剪(剪 切厚度 5mm~40 mm,剪切力 11MN),在线超声波探伤。萨尔斯吉特宽厚板厂工艺 流程如图 1 所示。图 1 萨尔斯吉特宽厚板厂工艺流程图 根据以上两个典型厂的特点来看,下一步中厚板生产将围绕高强、耐蚀、耐候和 高焊接性能等特殊要求的产品来配置相应的工艺和装备,对于拟生产中高档产品

的生产厂应具备 TMCP、常化、淬火、冷矫、探伤和喷丸等工艺装备以及相应工 艺。对于国内的数十家中厚板轧钢厂是否都要具备高而全的各种工艺装备,作者 认为,各厂应根据自身所处的地理位置和市场环境,以产品定位工艺、以工艺选择 装备,并非都要在一流的工艺装备上下功夫。日本 JFE 的中厚板技术发展,尤其是 快速冷却(Super-OLAC)和在线热处理工艺方面值得关注。

根据 《JFE 技报》 (2004 年第 5 期)的报导,加速冷却新技术(Super-OLAC)是以 TMCP 为核心的一种技术,TMCP 促进了 OLAC 技术的应用,提高了钢板的焊接性能和强 度。该技术提高了冷却在线热处理技术(HOP)是通过电磁线圈使感应电流流向钢 板,用电流的发热进行加热的感应加热方式。该技术可以加热 4. 5 m 宽的厚板,效 率比煤气高数十倍,灵活地实施在线热处理,缩短交货期和实现批量化,可以与 Super-OLAC 组合控制相变和碳氮化物的析出。JFE 的这两项技术组合已经用于 船板、高建板、桥梁板、机械用钢、压力容器和管线用钢等产品的生产。 3. 3 中厚板生产技术的发展应与下游产业紧密 结合中厚板产品用途广、规格多,重点工程用量大,而且随着下游产业的发展,必将 对中厚板产品提出更高的要求。目前的造船业、油气输送管线、石油平台、石油 储罐、桥梁、高层建筑和工程机械等行业都已提出了高强度、高韧性等高综合性 能要求。为此,中厚板生产企业要更多地关注下游产业的发展,从而不断满足市场 需求。 造船业的规律是 10 年 1 个周期,高峰期最长 3~5 年。 目前,造船业的发展以 亚洲的韩国、日本和中国为首带动了船板市场,据中国船级社的专家介绍,多数船 厂已将订单排到了 2007~2008 年。同时,船厂对船板的要求也发生了很大的变化, 主要要求为:增加高强度和超宽的产品,大线能量焊接指标在 100 kJ/cm 以上,标识 要详细列出船号、顺序号和表面无缺陷(允许 0. 01 mm 的缺陷存在)等。因此要求 中厚板企业能够稳定高强板生产工艺、保证钢板表面质量,增加现代化的管理手 段,并配备完善备精整工序,增加切割、热处理、喷丸甚至粗加工的加工配送手段, 来满足船厂的细化要求。桥梁、油气输送、建筑和工程机械等都在自身产品提升 的同时,对中厚板这一初级产品提出了不同的新要求,故下一步中厚板生产技术的 发展必须与下游产业紧密结合,才能够稳定发展。 4 结论

(1)中厚板产品的发展趋势是高强化、制品化、特殊专用板、洁净钢、焊接性能 的(大线能量

焊接指标要求在 100 kJ/cm 以上)、抗裂、耐蚀、耐高温和耐高压等。 (2)国内中厚板生产企业的增加,已经在中低档板材上显现了供大于求的局面。随 着市场的发展变化,中厚板企业生产水平必将在 3~5 年内有一个较大的提升。预 计到 2008 年将有十余家 中厚板轧钢厂具备生产高档次中厚板的能力,我国可以做到基本自给或部分出 口。 3)中厚板生产技术的发展趋势必将随着下游产业的发展而发展,最重要的是以满 足下游产 业的特殊需要为重点,形成相对固定的、有序的产销关系。生产技术上以 TMCP 为核心,不断提升微合金的优化、变形速率与温度的组合、在线快冷和热处理等 工艺技术,以合理的成本生产满足用户个性化需求的产品。 5 布局转换功能 合缝机的工具移动式布局特别适合于加工长度在 8 m~30 m 范围的大型工件。对 于长度在 5 m~8 m、质量较小的工件,这一布局的优势不明显。对于更小的工件则不便加工。 钢结构行业的产品具有量身定做的特点,工程订单涉及很大尺寸范围。为此,本机 这一结构可将 运用了布局转换设计。 方法是机车水平支腿端部设置“固定器”[3]。 机车总成固定于导轨的中部,工件放置在滑车上,随滑车移动。由于工件较轻和滑 车的灵活性,操作者可以轻易地推动工件到任意工位。这样,设备转换为工件移动 式布局。这种灵活的设计集中了两种不同布局的特点,充分适应了行业产品的要 求。 6 结束语 新研制合缝机整体功能的实现是一系列先进设计理念的结果。 设备经长时间实际 运行表明: 生产效率高、操作方便、功能可靠。已获得明显经济效益。


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