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【技术】中国宽厚板轧机的发展

 晴耕雨读96 2024-04-10 发布于山东

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中重科技(天津)股份有限公司

热线:022-86996623

主营业务:热轧型钢、带钢、中厚板、棒线材生产线,冷轧生产线。

电气传动自动化、液压润滑、塑烧板除尘、循环水处理、污水处理。

型钢自动打包机、带钢自动打包机、冶金备品备件等。

   钢铁工业是重要的基础产业,被誉为工业的脊梁。轧钢机是钢铁工业核心装备之一。无论是决定战争胜负的航空母舰、核潜艇等尖端武器;还是关乎社会安危的核电站、巨型桥梁、水库闸门等基础设施;又或是人们日常生活中的汽车、冰箱、洗衣机等消费品;都离不开大型轧钢机生产的优质钢材。

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厚度420mm的寬厚板

  轧钢机是将钢坯钢锭轧制成钢材(管、板、型、丝)的成套设备。钢板是钢材四大品种中用途最广泛的一种,按生产工艺分为热轧钢板和冷轧钢板,按厚度可分为薄板(厚度<4毫米)、中板(厚度4-20毫米)、厚板(厚度>20-60毫米)、特厚板(厚度>60毫米,最厚达700毫米)。在实际工作中,中板和厚板通称为“中厚板”。

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轧制时的板坯与轧辊

   中厚板生产属于热轧工艺,通过轧机中的上下轧辊咬合碾压经过加热的钢坯,最终轧制成钢板。轧机按照轧辊辊面宽度可分为1800mm、2300mm、2800mm、3300mm、3800mm、4300mm、4800mm 以及5300mm等8个级别。宽厚板轧机主要是指辊面宽度达到2800mm以上的宽幅中厚板轧机。辊面宽度达到4800mm以上的轧机,又被称为特宽厚板轧机,最大规格可达5500mm。

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造船及海上采油平台用特厚钢板

   宽幅中厚板是重要的战略物资,其用途非常广泛,主要用于10万吨以上大型船舶和大口径油气直缝焊管,以及武器装甲、巨型桥梁结构钢、海上钻井平台结构钢、核电站安全壳、大型水坝闸门、电站高压锅炉钢板、炼钢高炉炉壳、大型油气储罐、大型机械结构钢、模具钢、超高层建筑等领域。

    目前世界造船行业的发展大多采用大分段造船工艺,用大尺寸船用钢板以减少焊缝,缩短造船周期,因此需要大量采购船用宽厚钢板。以美国“尼米兹”级航母为例,其飞行甲板面积达18200平方米,由50毫米厚的HSLA-80钢板和复合装甲材料组成;既要承受战机起降时的强大冲击力和火焰灼烧,又要有足够的防弹能力;因此必须要用大尺寸钢板,以减少焊缝增加强度。在造船行业,尤其在军用造船领域,大单重宽厚板更是不可或缺。

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西气东输塔里木盆地天然气管道

   特宽厚板还是石化建设领域的重要材料,长距离油气输送管道由钢板卷焊而成,64英寸(1626mm)大口径直缝焊管所需钢板宽度达到5.11米,只能由5500mm轧机轧制。矗立在深海的石油钻井平台需要抵御狂风巨浪的侵袭,使用的钢板最大宽度为5200mm,显然只有5500mm轧机才能满足要求。大型油气储罐也需要板厚20-45mm的高强度宽厚钢板来建造罐体,以减少焊缝增加强度。

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山东省海阳核电站1号机组钢制安全壳顶封头吊装

   核电站建造中,圆柱形钢制安全壳是保障反应堆安全的重要屏障,直径40米左右、高达60多米,内层为50mm厚的钢板内衬,外层浇筑1米厚的钢筋混凝土,要求能够承受地震、飓风、坠落等各种冲击。钢板内衬由130多块宽厚钢板焊成十余个巨型钢环再叠套拼装,总重超过4000吨,所需钢板必须由5米以上轧机轧制。

   “每一块钢铁里,都隐藏着一个国家兴衰的秘密。”——Peter Krass,美国钢铁大王卡内基的传记作者。图片

湖广总督张之洞与汉阳铁厂

   近代以来,我国钢铁工业长期处于落后水平,机械设备主要靠进口。1871年福州船政局所属拉铁厂为生产造船钢板,引进4台轧机,轧制厚15mm以下的铁板。1890年湖广总督张之洞兴建汉阳铁厂时,从德国引进蒸汽机驱动的2450mm二辊双机架中板轧机。抗战期间,这套轧机从汉口搬迁至重庆,一直在重庆钢铁公司原大轧厂运行到1984年才拆除,服役长达百年之久。

   新中国成立后,我国为加速实现工业化,从前苏联引进了大量冶金技术和设备。1958年鞍钢自苏联引进的2800/1700mm半连续式板带轧机建成投产。1966年武钢从苏联引进一条2800mm四辊式轧机建成投产。1966年太原钢铁自苏联引进的2300/1700mm炉卷轧机建成投产。从1958年开始,各地方钢铁企业,仿照鞍钢第一中板厂的模式,先后建造了13套2300mm级三辊劳特式轧机。

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功勋轧机,河南舞阳钢铁4米级厚板轧机

   中苏分裂后,由于设备难以进口,我国决定自行建造一台4米级厚板轧机,1966年开始由冶金工业部和一机部统一领导研制,第二重型机器厂负责设计制造主体机械设备、东方电机厂提供主要电气设备,北京钢铁设计研究总院负责工艺和工厂设计。1978年9月8日,这台我国当时最大的4200mm四辊可逆式单机架厚板轧机在河南舞阳钢铁公司投产,所产钢板厚度8-250mm,长18米(特殊的达27米),用于舰船、坦克、潜艇、高压锅炉、核电等领域,为我国国防建设做出了重大贡献,被授予“功勋轧机”称号。

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1974年武钢从西德和日本引进一米七轧机

   80年代后,各家企业对原先建设的三辊劳特式中板轧机进行了技术改造。90年代初期,随着国内各行业的快速发展,对中厚板的需求量迅速上升;但国家暂时还拿不出大量资金来建设全新的中厚板轧机。为解决发展与需求的矛盾,鞍钢、浦钢、邯钢、首钢等企业,分别从日本、德国、美国进口一批二手中厚板轧机生产线,在国内做必要技术改造并补齐相应配套设施后快速投产。

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沙钢5000mm特宽厚板轧机热负荷试车成功

   2004年后,由于我国经济高速发展,市场对中厚板的需求量迅速攀升,全国各地掀起中厚板轧机的建设高潮,相继投产一批具有世界先进水平的特宽厚板轧机。2005年投产宝钢5000mm宽厚板轧机是我国首台5米级轧机;2006年投产沙钢5000mm轧机是我国第二条5米级厚板生产线;2010年投产湖南华菱湘潭钢铁集团5000mm双机架四辊式厚板轧机生产线;2012年投产河南舞阳钢铁5000mm双机架四辊式厚板轧机生产线。

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鞍钢鲅鱼圈5500毫米宽厚板生产线粗轧机

   2009年,鞍钢鲅鱼圈新厂的核心设备——5500mm宽厚板粗轧机热负荷试车成功。这是我国首个自主设计、技术总负责的现代化全流程钢铁厂,拥有世界最大规格的5500mm宽厚板轧机等一批先进装备。

   大型轧机属于极限制造领域,鞍钢5500mm四辊可逆式双机架宽厚板轧机,是目前世界最大规格的宽厚板轧机。由一台5500mm四辊式粗轧机和一台5000mm四辊式精轧机及2台步进式加热炉等40余台配套设备组成,零部件总数达10万多个。两台轧机占地长200米、宽35米,高近20米,重达近7000吨。由于体系复杂、精度要求高、制造难度极大,许多部件的重量尺寸都达到了机械加工及运输的极限,被誉为世界“轧机之王”。 

   这个世界最宽的轧机,拥有世界顶级的轧制能力。高达10万吨的下压轧制力,可以轧制宽度5.5米的钢板,轧制长度可达40米以上。是当之无愧的“轧机之王”。2013年,我国首艘国产航母上的甲板钢,就是在这里生产下线。

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我国首艘国产航母下水

   鞍钢宽厚板轧机生产线为我国军民用高强度宽厚船用钢板、舰艇板、核电用特种钢板、耐大气腐蚀板、大口径油气焊管和模具板等高技术含量、高附加值产品。该轧机的成功制造,有助于打破国外特种钢材对我国的封锁,推动我国石油、天然气运输、造船及国防建设等领域起到重要作用。

   我国中厚板产能从2000年的1545万吨,增长到2008年的5553万吨,成为世界最大的中厚板生产国和消费国,并一直保持止今。近年来,我国无数先进的装备制造,正日新月异地改变着我们的生活,而为这些提供基础的,是我国钢铁工业的发展。

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宽厚钢板生产工艺的风格


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