第一章 总论
1.1 概述
1.1.1 我国中厚板轧机发展历史
我国的第一套中板轧机于1936年在鞍钢建成，属于三辊劳特式轧机。新中国成立后，在前苏联的援助下，我国的中厚板生产装备和工艺技术水平有了很大提高，先后建成了重钢2440mm中板轧机、武钢2800mm中板轧机等13套三辊劳特式轧机，为我国板材生产奠定了坚实的基础。70年代后，我国的中厚板轧机开始向宽板面方向发展，1978年在舞阳钢厂建成了我国自行设计制造的第一套4200mm厚板轧机：首钢引进了国外3300mm二手宽厚板轧机设备。这两套轧机主要用于生产特殊钢板，满足了当时核动力设备、舰船、潜艇、大型工程机械和民用钢制船舶生产的需要。
在工艺技术和装备水平发展方面，20世纪80年代，国内中厚板生产企业均多次对原先建设的三辊劳特式中板轧机进行了不同方式的改造，改造后的轧机基本以三辊加四辊或双四辊轧机为主，基本解决了三辊劳特式轧机尺寸偏小，钢板宽度窄，长度短、尺寸偏差大、板形差、以及原材料和能源消耗成本、经济效益差等问题。从80至90年代初，通过多次改造的方式增加原有轧机产能、提高工艺装备水平和生产技术水平，并具备了较为先进的电控设备、控轧控冷技术装备和热处理工艺。
从我国中厚板轧机的发展历程可以看出，我国中厚板轧机经历了从三棍劳特式为主到以四辊轧机为主的发展历程。目前在我国大中型钢铁企业中，除临钢还保留一套三棍劳特轧机外，其他厂基本上都是四辊轧机。布置形式基本有单机架四辊轧机、二辊+四辊轧机、三棍+四辊轧机、双四辊轧机四种形式。
1.1.2 目前我国主要中厚板生产设备情况
我国中厚板生产以2004年为界大致可以分为两个阶段，2004年前我国中厚板企业总体装备水平不高，除了浦钢、舞钢、鞍钢外，其他钢厂的基本上是
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3000mm以下的轧机。2005年是我国中厚板轧机快速发展的一年，当年新上新轧机8套，主要以3000mm以上的宽厚板轧机为主，使我国中厚板总体装备水平有了较大的提高，从2005～2008年将是我国中厚板装备技术和产能快速发展的一个阶段。
1.2004年前我国中厚板设备目对比较落后
2004年前我国新上中厚板机组比较少，这个阶段主要以改造老机组为主。截止到2004年底，我国共有中厚板轧机(包括炉卷轧机)29套，设计产能为1910万吨。除了舞钢、济钢、南钢炉卷轧机、鞍钢等少数几套轧机比较先进外，其他机组设备与国外发达工业国家相比，存在较大的差距。
从轧机结构上来看，国内的中厚板轧机普遍存在辊身长度小，单机产能低。由于目前的中厚板轧机是在原有设备基础上经过扩宽、扩能改造的，受2300mm三辊劳特轧机对规格的影响，四辊轧机一般改为2500mm，如济钢中板厂和重钢等；也有一些改为2800mm，如柳钢中板厂和安钢中板厂。改造后轧机的辊身长度均未超过3000mm。此一阶段3000mm以下轧机仍然占主要地位，占到总产能的83%，而日本、德国中厚板轧机全部是3米以上，其中日本5米以上的轧机占62.5%，此阶段我国中厚板轧机装备水平明显落后。
老生产线的加热方式落后。步进式加热炉由于加热质量好、氧化少、烧损极低、加热方式灵活等特点，已成为当今世界上最先进的一种炉型。早在15年前，日本、德国、韩国等就已100%采用，但我国仍有一半以上生产线采用推钢式加热炉，据统计，目前全国加热炉的平均加热能力为75吨/h，只有先进国家的1/3。
控轧控冷技术不完善。控轧控冷技术是控制奥氏体和相变产物的组织状态，从而达到控制钢材的组织性能以及轧后控冷阶段的工艺参数，在不降低韧性的前提下进一步提高钢的强度的先进技术，对提高产品质量有显著意义。此技术在日本应用率达70%以上，我国起步不晚但进展不理想，不少厂家采用的是简易喷淋冷却装置及用控温轧制来替代控制轧制。其主要原因是不少生产厂的轧机轧制力不足以及冷却系统配备不先进，难以实施控轧控冷工艺所造成的。
从设备布置上看，国内中厚板生产线一般只设计成一条流水线，所有的环节包括矫直、剪切、收集均从这一条线上通过，设备负荷过重而且对产量、质量形成严重制约。国外先进的中厚板厂一般都有多条剪切收集线，按照规格的不同从
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不同生产线通过。
从主要生产工艺装备上看：我国中厚板轧制力较低，一般在9.8kN/mm左右，国外一般为19.6kN/mm；除少数生产线(济钢3500mm厚板轧机和酒钢3000中板轧机)外，很少有企业成功地运用液压AGC和液压弯辊技术，难以生产一些特殊钢种；矫直机能力普遍较弱，效率低、平直度要求不高，影响产品质量；很多生产线没有热处理工序。有些企业即使装备了相应设备，但除了武钢、舞钢、鞍钢和浦钢热处理能力较强外，其它企业均未能正常使用，这是造成我国中厚板产品中专用板比例偏低的主要原因之一。
检测手段不完备。钢铁产品的内在质量仅靠取样化验是不能完全查明的，需要经过“探伤”。日本、德国、美国、韩国等早在10多年前就已100%采用超声波探伤，而我国老生产线仍有一些采用线外人工探伤方式，效率低、劳动强度大，占用了场地且易漏探。
从技术掌握的程度来看，在线控制技术相对落后，板型控制能力较低，我国不能满足大型造船、电站用钢等要求。
综上所述，此一时期我国中厚板生产的总体技术准备水平不高，使得我国中厚板产品的品种板比例低，普碳中厚板产量大，3米以下宽度的产品比较集中。
2.我国中厚板生产以普板为主
目前国产中厚板在国内市场的份额占较大优势，像普通强度造船板、锅炉板、钢结构板等都能基本满足国内市场需求，但国内中厚板供应存在的结构性不足，主要在于一些高附加值的钢板不能生产，或质量难以达到下游行业的要求。如造船行业需要的一些高强度、宽板面造船用钢板等。在我国中厚板产品中，专用板只有20%-30%，国外发达国家专业钢板的比重一般在40%～70%以上，而且做到了品种结构优化和系列化。同时在产品尺寸精度和表面质量上，我国与国外先进水平也有一定差距，主要受原料、炼钢和轧钢设备的制约，目前我国生产专用板比例较高的厂家是浦钢、重钢五厂、舞钢、鞍钢、首钢、武钢，但其专用板的品种、性能均不是高级的，在品种、规格、力学性能等方面均不能完全满足用户对高级别专用板的需要。从生产状况看，我国品种板生产呈现出快速增长的态势，去年1～5月份造船板、桥梁板、锅炉板、容器板、管线钢等5个主要的品种钢产量649.62万吨，占中厚板总产量的28.1%。除了管线钢，其他品种板增幅均大
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于总量的增幅。
目前，国内需求的高强、高压、耐候、耐蚀、抗裂等特殊要求的管线、石油储罐、石油平台用钢等，仍不能满足需求。可以说，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。 3.主要品种在质量方面存在较大的差距
造船用钢：与国外先进水平相比，我国造船用钢存在一定的差距，首先从生产线装置和工艺技术水平来讲，我国大部分生产线生产一般强度的造船用钢，而宽度大于2.5米的船板，高强度级别的钢板，如AH32-EH36级、F级因还不能取得多家船级社的认证而不能大批生产，因而不能满足出口船的需求。对于一些宽薄规格的钢板，如厚6～10mm，宽3000mm以上，8—12mm的宽薄板进口依赖度较大。此外，特厚船板如65～90mm板也主要靠进口解决。其次表面质量有待进一步提高，主要反映在中厚板轧机高压水除鳞压力上，国内大多数厂家除鳞压力120～140MPa，而国外均大于160MPa，所以除鳞效果不好，麻点较突出，露天存放容易锈蚀，而进口船板不但板型好，而且还涂过底漆，露天存放不会生锈。第三焊接性能普遍不很理想，尤其是高强度、高韧性的品种。此外，国产船板在厚度、精度的控制方面普遍较差。第四板型不尽如人意，不少国产船板在分切、焊接前板型并无问题，但分切后钢板翘曲现象较明显，这主要是没有很好解决残余应力的问题。
管线钢：X70级别以上的管线钢属于中厚板中的高端产品，由于它要求高强度、高韧性和在不预热条件下进行输入热量的焊接，并且要具有优良的抗氢诱导裂纹，因此，对钢水的硫、磷含量要求很严格。目前我国有近18条生产线可以生产管线钢，但大部分只能生产X70以下品种。只有宝钢、武钢、鞍钢等能大批量生产X80级别，而日本、德国等已能生产X100甚至更高级别的管线钢。另外除宝钢、鞍钢外，其他厂家供应的产品都不能在宽度上完全满足用户要求。产品在韧性、焊接性、强度、残余应力、屈服比等指标的稳定性方面不如日本和德国的，质量异议时有发生。
桥梁用钢：国内桥梁用钢起步较早，但发展速度不快，主要开发了16Mnq、15Mnq、15MnVNq等，其中16Mnq虽然应用较广泛，但其板厚效应严重是最大的缺陷，而15MnVNq、15Mnq等在有些长江大桥应用后，认为焊接性能较差，
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因而以后就没有得到推广应用。近几年，宝钢、武钢、鞍钢等开发了微合金化高性能桥梁板，提高了其韧性和焊接性能并得到广泛应用，但能生产此品种的厂家仍然不多。
压力容器、锅炉用钢：近年来我国生产压力容器钢在强度、韧性及耐压性上有不少提高，但焊接性能、耐腐蚀性能与先进国家的品种相比，还有一定差距。从2005年开始，不少用户希望能提供IF钢、调质钢的压力容器钢，这对我国不少中厚板厂来说又是一个新的挑战。由于锅炉是一种具有潜在危险性的特殊设备，所以对钢板的质量要求非常严格，多年来用户锅炉板的质量异议较多，从一个侧面反映了锅炉板质量存在的问题。
1.1.3 我国中厚板轧机将出现快速发展
从世界中厚板的发展历史看，中厚板轧机建设已经经历了两次高潮。第一次是50-60年代，出于工业化和建造舰艇需要，需要大量又厚、又宽、性能又高的中厚钢板。美国掀起了全球第一次中厚板轧机的建设高潮。一口气新建成以2辊式加4辊式型式，4064mm尺寸为主中厚板轧机16台，其中4064mm有7台，5000mm以上特宽的有1台。另外改造中厚板轧机8台，同时淘汰了若干台3辊劳特式中板轧机。经过新建和改造后美国中厚板产量猛增，到1957年中厚板产量已提高至1000万t以上。可以生产高强船板、高韧性潜艇用板、高耐候桥梁板，以及X80大口径直缝焊管用板。同时带动了长输管线的建设。
全球第二次中厚板轧机的建设高潮是在70-80年代的日本，受经济发展需要，短短几年间便新建以4辊式加4辊式型式4700mm尺寸和4辊式5500mm单机架为主17台中厚板轧机，其中5m以上特宽有4台、四大公司各占1台，4.7m的有5台。使日本中厚板生产很快走向现代化道路，促进了机器、船舶、汽车、家电、交通及现代建筑等各行各业迅速地发展起来，到1979年中厚板产量已达到2030万t，有力地推动了日本造船工业的迅速发展，造船吨位很快超过1000万t以上，成为全球第一造船大国。
随着我国下游行业对中厚板质量要求的提高以及对宽厚板、专用板需求的增长，目前我国中厚板轧机已经不能满足市场的需求，从目前情况看，我国正在掀起全球第三次中厚板轧机的建设高潮，这次建设热潮将主要满足我国下游行业对
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