中厚板生产工艺介绍

目录：

一、中厚板概述

二、热轧总厂中厚板分厂概况

三、中厚板分厂轧钢生产工艺

四、中厚板性能

一、中厚板概述

1、中厚板是国家现代化不可缺少的一项钢材品种，被广泛用于大直径输送管、压入容器、锅炉、桥梁、海洋平台、各类船舰、坦克装甲、车辆、建筑构件、机器结构等领域，其品种繁多，使用温度要求广泛（-20℃——600℃），使用环境要求复杂（耐候性、耐蚀性等），使用强度要求高（强韧性、焊接性能好等）。一般厚度在4mm以上的为中厚板（4——20mm的为中板，20——60mm为厚板，60mm以上的为特厚板）。

2、中厚板一般有较高的综合机械性能。力学性能要求有：强度、塑性、硬度、冲击韧性、刚度等。工艺性能要求有：焊接性能、淬透性、加工性、耐候性、耐蚀性、耐磨性、耐疲劳性、高温特性、低温特性等。

二、热轧总厂中厚板分厂概述：

1、热轧总厂中厚板分厂是我国中厚板行业的重要的基地，年产量向80万吨迈进。主要产品有：造船用结构钢板、桥梁用钢板、锅炉用钢板、压力容器用钢板、优质碳素结构钢板、普通碳素结构钢板、低合金高强度结构钢板、工程机械用钢板、耐火耐候高层建筑用钢板、特殊用途钢板等。先后为三峡工程、芜湖长江大桥、武汉军山长江大桥、武汉阳逻长江大桥、天兴洲公铁两用长江大桥、国家大剧院、北京电视塔、国家体育场、国家图书馆、北京奥运工程、国家石油战略储备工程、青藏铁路等国家重点工程提供了大量的优质钢板，许多产品都取代了进口的产品，成为“双高”产品中的佼佼者。

2、中厚板分厂主要的设备有：板坯修磨机、二座推钢式加热炉和一座步进式加热炉，立辊轧机、二辊轧机、四辊轧机各一座，控轧控冷系统，矫直、剪切、精整设备齐全，并有国内先进的热处理设备（三座常化炉）

三、热轧总厂中厚板分厂生产工艺

热轧总厂中厚板分厂生产工艺流程框图如下：

1、原料

选择原料是中厚板生产中的重要环节之一。原料的选择是否合理，将影响轧机的生产率、成材率、钢板质量及成本。

原料表面缺陷一般可以采用表面清理的方法消除，然后再加热、轧制，否则会因原料缺陷在轧制过程中扩展造成废品。

连铸坯常见缺陷有：表面裂纹、内部裂纹、皮下气孔和夹杂、非夹杂、中心偏析、中心疏松、重皮、划伤、凹坑等。原料表面的缺陷除一些比较轻微的在加热过程中被氧化掉不会影响钢板质量外，尺寸超过一定限度的缺陷都需要采用某种清理方法将其清除掉，以免影响钢板质量而造成废品。表面质量清理不仅能改善钢板表面质量，而且能减少废品，节约金属和降成本。中厚板分厂采用火焰清理方法，按Q/WG（LG）202标准，对板坯进行认真检查和缺陷清理。

连铸缺陷对性能的影响

(1)裂纹（表面裂纹和内部裂纹）经过加热和轧制后不断扩大，甚至开裂和裂断。

(2)钢中含有大量的FeO铸成的钢锭晶间结合力极弱，轧制时极易脆裂造成轧废。

(3)当钢中偏析现象严重时，必将导致钢板各部位的性能不均匀，从而影响钢板的使用性能。

(4)当缩孔和疏松深入到钢锭深处不切净，轧后形成钢板内部分层，使钢板的力学性能显著下降。

(5)钢中的非金属夹杂，轧后在钢板内形成夹层或夹杂，破坏了钢板组织结构，降低了钢的机械性能，使用中易形成应力集中。

2、加热

（1）在热轧中厚板前，必须将板坯加热到一定温度，使其具有一定的可塑性后再进行轧制。

（2）加热的目的：钢的加热目的：提高钢的塑性。降低变形抗力，以便于轧制。影响金属塑性的因素有如下两种：（1）塑性受钢的内在因素影响、化学成分、组织结构、非金属夹杂物；（2）塑性受轧钢时的外部条件影响：变形温度；变形速度；应力状态及加热介子。

（3）加热时，分预热、加热、均热三个阶段。预热段主要是减小钢坯的热应力和利用炉气温度来预热钢坯；加热段是加热钢坯的主要地方，即快速将钢坯加热到工艺要求的温度，加热段温度的高低对产量和质量有极大的影响；均热段有二个目的，一是使钢坯获得较小断面温差，二是有利于提高炉子单位生产率。（4）加热工艺：加热工艺包括加热温度（加热温度、均热温度）、加热速度、加热时间、炉温制度及炉内气氛。

3、轧制

中厚板轧制过程分四个阶段：

（1）除鳞阶段：除尽轧件表面上的氧化铁皮，以保证获得优良的钢板表面质量。（2）宽展阶段：根据坯料的尺寸和对性能的要求，确定轧制方式，解决坯料与成品在宽度上的差异，确保钢板在宽度上达到规定的要求。

（3）轧长阶段：给予轧件大的压下量，使轧件迅速轧长，为下阶段轧制创造条件。

（4）精确度控制阶段：根据产品要求，对钢板进行厚度精度控制，板形控制，性能控制。

第1 、2阶段为立辊轧机和二辊轧机上完成，第3、4阶段为四辊轧机上完成。

粗轧

1、粗轧阶段的主要任务是将坯料宽展到所需要的成品宽度和进行大压缩延伸轧长，以及对钢板齐边。粗轧为四辊精轧提供合乎要求厚度的半成品，同时，利用高压水、大立辊及“压铁皮”清除轧件表面的氧化铁皮，以及完成轧件展宽，保证成品宽展和板型。粗轧机组的主要设备、是大立辊、二辊推床以及二辊轧机。

2、轧制方式的选择是根据原料的尺寸和成品要求的宽度尺寸来进行的，一般有以下几种：全纵轧法、全横轧法、横轧——纵轧法、纵轧——横轧法。

3、确定切边余量：按工艺要求，正确确定切边余量可以获得理想的产品宽度，提高产品的定尺率，收得率，一级品率，并为下道工序创造有利的生产条件，因此，正确的确定切边余量，对提高产品的产量和质量有着重要的意义。

4、确定切边余量的方法：根据体积不变定律，计算出完成展宽道次压下指针的读数。当所轧的成品钢板厚度在25mm以下时，切边余量为80——100mm；厚度在25mm以上时，切边余量可为60——80mm。横轧钢板切边余量取中下限，纵轧钢板切边余量取中上限。

5、坯料尺寸的影响：

轧制时根据任务单计算轧制，确定好切边余量进行宽展和厚度规程计算。实际坯料偏差过大，按轧制任务单计算轧制出来的尺寸实际不够，出现宽度不够，长度出不来等尺寸问题。

精轧

1、精轧的主要任务是将钢板轧至成品尺寸，并对其进行质量控制。

2、精轧机设备：3000mm四辊可逆式轧机，采用压下螺丝自动位置控制（电动APC）和液压AGC联合压下装置，以实现空载时高速设定辊缝和在轧制过程中对钢板厚度的自动控制。

3、精轧阶段工艺要求通过厚度控制，板形控制，性能控制以及表面质量控制等控制手段生产厚度精度高、同板差小、平直度好及具有良好综合性能的钢板。

4、轧制工艺制度包括变形制度、速度制度和温度制度。

（1）变形制度：其主要内容是确定总的变形量和道次压下量，压下规程就属于变形制度。

（2）速度制度：速度制度的主要内容是选择轧制速度，也就是确定各道次的轧制速度及没每道次中不同阶段的速度。轧制速度高，轧机产量就高。但轧制速度受轧机和轧辊强度，电机能力等因素的限制。轧板厂二辊轧机要求慢速咬钢低速抛钢，四辊轧机在轧件开轧阶段因温度高塑性好，可高温快轧，但是最后三道次因要进行厚度，性能，板形控制，轧制速度不宜太快，否则因轧件温度较低，轧件变形快，产生严重的不均匀变形，使板形变坏。

（3）温度制度：温度制度规定了轧制时的温度区别，即开轧温度。温度制度按工艺要求标准执行，轧板厂二辊轧机开轧温度1150℃左右，终轧温度1050℃左右，四辊轧机开轧温度1000℃左右，终轧温度800-880℃左右。

控制轧制：

1、控制轧制就是适当控制化学成分、加热温度、变形条件（包括道次变形量、总变形量、变形速度）及冷却速度等工艺参数，从而大幅度提高热轧综合性能的一种轧制方式，称控制轧制，属于变形热处理的范畴，它主要是利用奥氏体在组织来影响其相变，以获得良好的组织性能，是变形与相变相结合的一种综合强化工艺。

2、控制轧制有以下优点：

（1）提高钢板的综合机械性能。例如:控制轧制可使铁素体晶粒细化，从而使钢板的强度得到提高，韧性得到改善。

（2）简化生产工艺过程。控轧可以取代常化处理。

（3）降低钢板的生产成本。在得到与热处理钢板具有同样性能的热轧钢板，耗用能源和合金元素少，从而降低了成本。

（4）控制轧制可以分为三种类型：再结晶控制轧制、非再结晶型控制轧制、两相区控制轧制。

冷却：

●控制轧制后的快速冷却，快速降低钢板的温度，使钢板再结晶长大的时间和

能力减少，细化晶粒，增加钢板的强度而不损坏其韧性，从而提高钢板的机械性能；另一方面，降低钢板的温度，经过矫正后不会因热应力作用而发生瓢曲。

●韧脆转变温度取决于快速冷却以前的控制轧制效果。控制轧制之后，对钢板

进行控制冷却，可以达到提高强度而不损害钢板韧性的要求。控轧控冷工艺制度配合合理，在提高钢板强度的同时，还可以进一步提高钢板的韧性。

●轧板厂轧后控制冷却系统由北京科技大学承建，其核心就是控冷模型的建立

和应用，实现自动控冷。

●控轧和控冷工艺相结合：控轧后的快速冷却之所以受到重视，是因为他比直

接在加热后的等轴奥氏体加速冷却能产生更大的强韧化效果，有更好的生产实际效果，并且可以进一步细化铁素体的同时，珠光体分布均匀，可消除带状珠光体，并且有可能形成细贝氏体组织。一般认为，控制轧制后的快速冷却可以增加钢板的强度而不损坏其韧性。韧脆转变温度取决于快速冷却以前的控制轧制效果。

●生产实践表明，控制轧制之后，对钢板进行控冷，可以达到提高钢板的强度

而不损坏其韧性。控轧控冷工艺制度配合合理，在提高钢板强度的同时，还可以进一步提高钢板的韧性。

矫直：

●中厚板在生产的各个工序都会产生瓢曲或波浪缺陷，在轧制工序中产生的瓢

曲或波浪缺陷可以通过热矫直机矫平。轧板厂有两台矫直机，一台是十一辊矫直机，另一台是强力矫直机。

●热矫直机的工艺制度主要是根据矫直钢板的钢种、规格、性能以及钢板的外

形质量的要求来确定矫直工艺参数。

●矫直温度。一般矫直温度规定在600—700℃之间。

●矫直道次。矫直道次取决于每一道次的矫直效果，操作者要根据钢板的外形

情况、轧制周期、轧件长度和终轧温度等因素来确定矫直道次。

●矫直压下量。矫直压下量也叫过矫量，它的大小直接影响钢板矫直弯曲变形

的曲率值。

●钢板的矫直缺陷及预防措施：

●在矫直的操作中，常有两种不足：一是只能有效地将钢板的曲率缺陷控制在

一定的范围内，或者控制在产品标准所允许的范围内，也就是说钢板多少还存在一定的残余曲率值。二是可能产生压痕、硬伤等缺陷，原因主要是异物压入钢板和温度较低的钢板头尾撞伤矫直辊，产生凹凸，从而使钢板表面产生硬伤，出现凹凸缺陷。

●预防的方法是加强吹扫氧化铁皮、降低矫直辊温度，提高矫直辊辊面硬度，

改进操作，以免撞伤矫直辊。出现矫直辊产生凹凸，可以用专用工具修磨，需要时更换矫直辊。

四、中厚板性能：

1、影响钢板性能的主要因素：

（1）化学成分：钢的化学成分是影响钢板性能的内因。随着钢中含碳量的不同，以及合金含量的种类与多少不同，钢板的性能亦就不同。钢中含碳量增加，合金元素增加，钢的强度也会得到提高。但碳量的增加使钢板的塑性降低，焊接性能变坏。而Mn、Ti、Nb、V等合金元素能改善和提高钢板的塑性和强度。因此，（2）钢的组织：钢的金相组织对钢的强度指标、韧性指标影响很大。在轧制后，若能获得细小的、均匀的铁素体晶粒，那么钢板的综合性能必定良好。从理论研究表明：钢的强度σs随铁素体晶粒细化而改善，并随钢中珠光体量的增加，晶粒细化对σb的影响也增大，钢的脆性转变温度FATT随着铁素体晶粒的减小而降低。材料的脆性转变温度低，其适应环境的温度越低，表明材料的韧性越好。

因此，钢的性能与钢的组织、形态、大小、分布有密切关系。

化学成分对钢材性能的影响：

1、碳、硅、锰、磷、硫对钢材性能的影响：

2、碳在碳素钢中含碳量越高，塑性越差。

3、硅在钢中大部分溶于铁素体，使铁素体强化，特别是能显著地提高弹性极限。在奥氏体钢中，含硅量在0.55％以上时，由于加强了形成铁素体的趋势，对塑性产生不良影响，此外硅能促进石墨化，加热时脱碳比较严重。

4、锰是作为脱氧剂和脱硫剂加入钢中的，可使钢的强度提高，碳素钢中的含锰量不超过0.6-0.8%。

5、磷是有害杂质，使钢具有冷脆性，优质钢和高级优质钢含锰量不超过0.03-0.04%。

6、硫是由燃料带入钢中的有害杂质，使钢具有热脆性，使钢的塑性、耐磨性和焊接性能降低，在优质钢中硫的含量不得超过0.03-0.04%。在普通钢中不得超过0.05-0.07%。

7、合金对钢材性能的影响：

影响强韧性的主要因素有晶粒的大小，珠光体的数量、大小及分布。随着晶粒尺寸的减小，金属的屈服极限升高，脆性转变温度下降。珠光体的百分率增大时，使钢材硬化，导致钢材的韧性变坏，晶粒超越细小，珠光体量越少，钢的脆性转变温度越低。Ni、V、Ti等合金元素具有细化晶粒提高金属强度的作用。铬元素对钢的影响很大，它能细化钢的晶粒，提高钢的强度极限、屈服极限和硬度。在热处理时，能在不降低塑性的条件下提高淬透性。铬元素是不锈钢的主要合金元素。镍元素能增加钢的冲击韧性和强度极限，与铬元素制成的镍铬钢，在常温下能抵抗化学腐蚀和在高温下有耐蚀及耐热能力，而强度和冲击韧性依然很大。

加热温度对钢板性能的影响：

板坯加热温度的上限，通常取铁碳平衡相图中固相线NJE以下100-150℃，下限则由终轧温度和轧件温度降而定。从细化晶粒的要求出发，加热温度必须考虑不使加热后奥氏体晶粒粗大和不均。因为，原料的粗大晶粒会使变形后组织晶粒粗大，导致相变后的组织晶粒粗大，使钢板性能变坏。虽然轧制能够细化奥氏体晶粒，但是不能因此而无故提高加热温度，因为加热温度过高，势必造成终轧温度也高，而影响成品钢板的晶粒尺寸粗大，使性能下降，同时也不利于节能。

轧钢改善钢板的性能：

在相同的条件下，钢板的各种性能首先决定于化学成分（即化学成分对组织的影响）；在相同的化学成分下，其性能决定于生产条件下得到的组织。在生产条件是通过改变金属组织结构来影响金属机械性能的。因此，轧钢是通过控制、调整生产条件，使最终获得的金属组织是细小、均匀的纯铁素体及片状弥散度大的珠光体组织，同时这些组织没有方向性，没有应力，组织稳定，使金属得到最好的机械性能，故轧钢能改善钢板的性能。

控制钢板的性能的措施：

在厚板生产中，控制钢板的性能的措施有：

1．调整好轧制前板坯的加热条件（时间、温度、加热速度）

2．确定还轧制时间的变形条件（总压下率、道次、轧制方式）

3．掌握好轧制时间的温度（开轧温度、终轧温度）

4．控制好轧制时间的终轧条件（终轧压下率、终轧温度、轧后冷却速度）5．采取这些措施的实质是，控制轧件的奥氏体晶粒度，经相变重结晶后碳化物存在的形式，分布特征和最终纯铁素体的晶粒度，从而实现控制钢板性能的目的。