综述（中厚板）
西安建筑科技大学 材料成型及控制工程0902 XX 2013,0401
1.中厚板简介
中厚钢板大约有200 年的生产历史，它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、压力容器、锅炉、桥梁、海洋平台、各类舰艇、坦克装甲、车辆、建筑构件、机器结构等领域。具品种繁多，使用温度要求较广（-200~600），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）。
一个国家的中厚板轧机水平也是一个国家钢铁工业装备水平的标志之一，进而在一定程度上也是一个国家工业水平的反映。随着我国工业的发展，对中厚钢板产品，无论从数量上还是从品种质量上都已提出厂更高的要求。板是平板状、矩形的，可直接轧制或由宽钢带剪切而成，与钢带合称板带钢。
2.中厚板生产的总体概况
根据《2011中国钢铁工业年鉴》，中国现有中厚板轧机总生产能力为9331万t/a,2012年共生产中厚板7221万ｔ，其中特厚板708万ｔ、厚板2432万ｔ、中板4081万ｔ。
近年来，国内中厚板不仅在产量上增长迅速，而且在品种开发方面也取得了很大成绩。目前已经开发出了屈服强度高于960Mpa级的高强工程机械用钢，高强韧耐磨钢NM360,NM400,NM500,NM550也已经能生产，并分别制定了国家标准。低温压力容器钢方面，已经开发出确保－196℃低温韧性的LNG储罐用9Ni钢，中温抗氢钢15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1VR；开发出的抗拉强度610MPa级的Q420qE钢板已经成功应用于南京大胜关高铁大桥；屈服强度级别为420、460MPa的高建钢也已应用于水立方、鸟巢等重大工程项目中。并已能生产460、550ＭPa级超高强船板、海洋平台用钢及690MPA级齿条钢;X80级管线用钢已经成功大批量应用于西气东输二线，并具备了X100及Ｘ120超高强韧管线钢的生产能力；用于第３代核技术建造反应堆安全壳用钢板SA738GＲB也已国产化。
3.中厚板产品的发展趋势
根据中国中厚板产品的生产现状及国民经济建设未来发展的需求，考虑发展趋势和需要解决的课题主要有：
１）Ｘ90及以上级别高强、高韧、耐腐蚀、易焊接、低温油气管线厚钢板工程化及配套技术；海洋油气管线用Ｘ70以上厚板；抗大变形Ｘ80／Ｘ100管线板工程化。
２）稳定生产高强度、高韧性中厚板板材，RＥL≥600～900ＭＰＡ、ＲＭ≥700～1400ＭＰＡ。
３）屈服强度960ＭＰＡ以上级别，厚度达到３ＭＭ的薄规格超高强工程机械用钢，屈服强度1100ＭＰＡ级以上超高强工程机械用钢，ＮＭ600、ＮＭ700耐磨钢及抗延迟断裂超高强钢，以及厚度大于600ＭＭ的特厚钢板的开发。 ４）开发并工程应用Ｘ70和Ｘ80抗大应变管线钢、40ＭＭ以上Ｘ70和Ｘ80管线钢、Ｘ65和Ｘ70级厚规格海底油气管线钢、抗ＨＩＣ 管线钢，Ｘ100～ 120超高强度管线钢稳定化，耐蚀Ｘ７０厚壁管线钢产品。
５）开发适应于不同行业要求的大线能量焊接用钢、耐蚀及高抗止裂特性船板、低温用钢及其他特殊性能要求的中厚板产品。
６）特种条件用高均质性高强度超厚板（厚度≥250ＭＭ）稳定生产。 ７）临氢设备用钢和９ＮＩ钢稳定生产、形成用户使用技术、开发出高安全性低温用钢。
８）减少Ｑ235～Ｑ345级不同厚度的中厚板成分系列，并降低生产成本。
4.热轧中厚板轧机
4.1 热轧中厚板生产工艺流程
热轧中厚板生产工艺流程一般包括坯料准备、加热、轧制和精整。轧制是钢板成形阶段，分粗轧、精轧2 个阶段。粗轧、精轧划分并没有明显界限，一般
把双机架轧机的第1 架称为粗轧机，第2 架称为精轧机。将单机架轧机前期道次称为粗轧、后期道次称为精轧。粗轧是将除鳞后的坯料展宽到所需要的宽度，同时进行大压缩延伸。粗轧有4 种常用方法，全纵轧法、全横轧法、横轧-纵轧法和角轧-纵轧法。精轧除将粗轧后的轧件继续延伸外，主要是控制质量，包括厚度、板形、表面质量、性能等控制。由于在传统轧制时，轧件前后端产生宽展，轧制后钢板不会成为矩形。为此，人们成功研制了许多精轧法，如MAS 轧制法；狗骨轧制法（DBR）；咬边返回轧制法；差厚展宽轧制法和立辊法等，较有效地解决了这个问题。这些方法的共同特征是采用横轧-纵轧法，横轧前一道的纵轧使轧件纵向厚度不等，或纵轧前一道的横轧使轧件横向厚度不等。
4.2 轧机类型
中厚板轧机有4 种类型：二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机、四辊可逆式轧机和万能式轧机。
1）二辊可逆式轧机。
由1 台或2 台直流电机驱动，采用可逆、调速轧制，通过上辊调整压下量（轧制中心线改变了），得到每道次的压下量。因其低速咬钢、高速轧钢，则具有咬入角大、压下量大、产量高的特点。但二辊轧机辊系刚性较差，板厚公差较大。目前二辊可逆式轧机已不再单独兴建，而只是有时作为粗轧机或开坯机之用。
2）三辊劳特式轧机。
由上下2 个大直径轧辊和1 个小直径的中间轧辊组成。由1 台交流电动机通过减速机、齿轮座、万向接轴转动上下2 个大直径轧辊。中间轧辊无动力（惰辊）且可上下移动（升降），其转动靠上、下辊摩擦带动。通过中辊升降和轧机前、后升降台，实现轧件的往复轧制。轧辊的旋转方向不变，轧件在中、下辊之间朝一个方向通过，返回时则在中、上辊之间通过。通过上辊调整压下量，得到每道次的压下量。辊系刚性较二辊轧机好、较四辊轧机差，故这种轧机常用来生产中板而不适用于宽厚板生产，已列入淘汰之列。
3）四辊可逆式轧机。
由一对小直径的工作轧辊和一对大直径分别位于工作辊上下的支撑轧辊组
成。通常由直流电机驱动工作辊。轧制过程与二辊可逆式轧机相同。由于具有强大的支撑辊，可以承受较大的轧制力，减少工作辊变形以及驱动工作辊，因此，工作辊直径可以比三辊劳特式轧机的中辊直径更小，可进一步减小轧制压力，提高辊系刚性及咬入能力，故这种轧机是生产中厚板的首选轧机。
4）万能式轧机。
万能式轧机是在二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机和四辊可逆式轧机的进口一侧配置一对立辊或进、出口两侧各配置一对立辊轧机。设置立辊的原意是生产齐边钢板，后续不用切边，提高成材率和生产率。实践表明，因立辊轧边易使钢板产生横向弯曲，立辊轧边生产只在轧件宽厚比＜60～70 时才起作用，而不适于宽而薄的轧件。
4.3 轧机布置形式
中厚板车间轧机布置有3 种形式，即单机架布置、双机架布置和连续式多机架布置。单机架布置生产是指在一架轧机上完成中厚板的轧制。轧机可选用二辊可逆式、三辊劳特式、四辊式和万能式中厚板轧机。目前前2 种轧机已被四辊式轧机所取代。由于单机架轧制，粗轧与精轧都在一架轧机上完成，产品质量较差、规格受限、产量较底。但投资省，适于对产量要求不高、对产品质量要求较宽的钢板生产。双机架布置生产是指在2 架轧机上完成中厚板的轧制，将粗轧与精轧分到2 个机架上分别完成。由于双机架轧制，产品质量较好，产量也较高。粗轧机可选用二辊可逆式或四辊可逆式轧机。精轧机一律选用四辊可逆式轧机。但目前双机架布置均采用双四辊布置。连续式多机架布置生产是指在全连续式、半连续式、3/4 连续式布置的多架轧机上完成中厚板的轧制。它是一种生产宽带钢的高效轧机，也可看作是一种中厚板轧机。带卷厚度已达25 ㎜或以上，这几乎有2/3 的中厚板可在连轧机上生产，但其宽度一般不大。用可以轧制更薄产品的连轧机生产较厚的中板，这在技术上和经济上都不太合理。对于半连续轧机，其粗轧部分由于轧机布置灵活，可以满足生产多品种钢板的需要，但精轧机部分的作业率低。这是连续式中厚板轧机很少发展的主要原因。综上所述，中厚板轧机的发展趋势是：二辊可逆式轧机不再兴建，三辊劳特式轧机落后已被淘汰，四辊可逆式轧机广泛应用。在机架布置上，则四辊双机架布置是主要形式。
4.4 中厚板炉卷轧机
中厚板卷主要来自热连轧机组和炉卷机组，其中热轧机组的一部分设计产能用于生产中板卷，主要是生产薄规格的中厚宽带钢，热连轧机组的中厚板产量随中厚板和薄板的市场行情变化而变化。炉卷轧机既可生产中厚板产品又可生产板卷，但主要是生产中厚板卷。20 世纪80 年代中后期炉卷轧机复兴，因其吸取热连轧机和常规中厚板轧机的控制技术而得到了快速发展，尤其是以卷轧方式生产宽规格热轧卷。美国Tuscalisa 厂提供了采用卷轧方式生产中板的炉卷轧机，并获得成功。我国南京钢铁公司引进了奥钢联的炉卷轧机，于2005 年成功轧出第1 块钢板。同期，安阳、韶关钢铁公司从达涅利公司引进用卷轧工艺生产的炉卷轧机。目前我国南钢、酒钢、安阳、韶钢、昆钢等企业拥有炉卷轧机产能近700 万t。卷轧中厚板生产线与常规中厚板生产线相比，具有以下特点：1）可增大坯料长度，提高单重，实现倍尺轧制，减少切头尾损失，提高综合成材率和生产效率，降低生产成本。2）因选用125/150 mm 厚的中等厚度板坯，可减少轧制道次，降低消耗；便于同连铸机衔接生产，可保证较高的坯料热送温度，较高的热装率，降低能耗。3）适合于少品种、批量生产。由于炉卷轧机自身的特点，其连铸坯较长，故不能进行横向轧制。在轧制需要Z 向性能的钢板方面,中厚板炉卷轧机不及常规中厚板轧机。又由于采用的连铸坯厚度相对较薄，压缩比受到限制，不能生产较厚规格的专用板，故只能生产一般中厚板品种。不宜组织特殊专用板等小批量多品种规格产品生产，生产灵活性也明显不如常规中厚板轧机。4）最好作为几套常规中厚板轧机的补充，发挥轧机产品分工的协同效应。5）目前3 500 mm 炉卷轧机，适合批量生产厚度为20 mm 以下，宽度为2 000～3 200 mm 薄、宽规格的钢板，2 000～2 800 mm钢卷。
4.5 卷轧中厚板轧机生产工艺
卷轧中厚板轧机有3 种生产工艺：
1）单张钢板往复轧制方式（轧制厚度＞20 mm的厚钢板时）。该种方式同常规的中厚板生产工艺，轧件既不进卷取炉，也不进卷取机。
2）卷轧钢板方式（轧制厚度≤20 mm 的中厚钢板时）。该种方式使用板坯较长，先在轧机上经反复可逆轧制，当轧件厚度＜25 mm 时，长轧件进入轧机入口或出
口卷取炉进行保温，经往复轧制，最终轧至成品厚度，但不进卷取机卷取。从出口卷取炉下面送往飞剪剪切成长度＜50 m 的母板长度，再经热矫直机矫直，冷床冷却，在精整线剪切成定尺长度钢板。这种生产工艺是卷轧中厚板轧机特有的生产工艺，既不同于普通中板生产方式，也不同于热连轧钢卷生产方式。由于其采用的是当轧件轧至厚度＜25 mm，长轧件进入机前或机后卷取炉进行保温的方式，因此既减少了轧件的温降，也可使轧件在卷取炉与轧机之间形成张力，进而可减小轧件纵向的变形抗力。由于卷轧钢板具有上述特点，因而可使轧件轧得更薄，并能得到较好的板形。
3）钢卷轧制方式（轧制厚度2.5～20 mm 的钢卷时）。该种方式用于轧制商品钢卷，采用出、入口卷取炉，将轧件往复轧制成厚2.5～20 mm 的带钢，经层流冷却后进入地下卷取机卷成钢卷。
4.6 中厚板炉卷轧机布置
目前中厚板炉卷轧机布置有2 种方式：
1）单机架炉卷轧机，产能100 万t/a。2）双机架炉卷轧机，产能140 万t/a，粗轧机采用四辊可逆、带立辊轧机。因上述2 种轧机布置方式均采用全纵轧制方式，也有学者建议：粗轧机采用常规的中厚板轧机+精轧机，采用炉卷轧机的双机架布置方式。在粗轧机上可实施纵、横轧，同时可出中厚板产品。
4.7 轧辊宽度选择
轧机宽度，即辊身长度的选择取决于多方面因素。随着用户对中厚板材宽度越来越宽和质量越来越高的要求，轧机的制造水平、厚度控制技术、平面形状控制技术、板形控制技术的不断进步，运输条件的不断变化等，使轧机不断向宽发展。如2 300、2 800、3 200、3 800、4 300、5 000、5 500 mm 等，目前新建中厚板轧机宽度的选择通常考虑3 个问题：用户需求、现存轧机宽度分布和运输方式［1］。在产品宽度方面：对于5 000 mm 或5 500 mm 以上的钢板订货量有限，主要是用于制造大口径直缝焊管，直缝管管径一般在1 400～1 500 mm 以下；30万t 载重吨级船舶要求宽厚板幅面最大宽度约4 500mm，因此要求最大板宽在4 500～4 800 mm 即可满足最宽产品的要求，4 800～5 000 mm 宽厚板
轧机产品可覆盖该产品的规格范围。中厚板运输方式决定轧辊宽度选择。对于宽度规格较大的宽厚板（板宽＞3 000 mm），铁路运输较为困难，这也是制约内陆钢厂生产中厚板宽度一般在＜3 000 mm 范围内的因素。通常铁路线上敞车宽度为3 000 mm，平放可适合运输最宽2 900 mm 的中厚板；宽度3 000～3 400 mm 可采用斜放进行运输，但相应增加安装、固定费用。宽度超过3 400mm 的中厚板需采用汽车运输，运输成本高于火车运输。因此，目前我国新建中厚板轧机辊身应适当加宽，新建宽厚板轧机应充分考虑利用水路运输，将轧机建在沿海地区。内陆地区新建中厚板轧机，一般产品宽度应定位在3 400 mm以下。
5.中厚板轧机采用的新技术
我国中厚板轧机经过近些年来的改造和引进，采用了许多新技术，如在大多数轧机上普遍采用了液压AGC 和轧机过程控制系统，部分轧机已经采用立辊轧机的AWC、工作辊弯辊技术及CVC 技术等。特别是宝钢5 000、沙钢5 000、鞍钢5 500 宽厚板轧机，均采用了当今世界上最先进的轧机新技术。以宝钢5 000 mm轧机为例，采用的新技术如下：
1.采用了高水平的控制轧制和控制冷却工艺。如在置于精轧机后的加速冷却装置上采用喷射冷却和层流冷却组合形式，使其可实现直接淬火（DQ），具有冷却速率调节范围广和高冷却速率等特点。
2.采用了多功能厚度控制技术。如高精度多点式设定模型、厚度液压自动控制（AGC）（包括高响应液压AGC、监控AGC、绝对AGC 技术等）、近距离布置的γ射线测厚仪，可以生产变厚度（LP）钢板。
3.采用MAS 轧制法与近距离布置的立辊相结合，立辊采用宽度自动控制（AWC）短行程（SSC）技术，进行平面形状控制，可大幅度提高成材率和钢板宽度控制精度。
4.采用了连续可变凸度（CVC）和垂直面双轴承座工作辊弯辊系统（WRB）配合的板形控制技术，可实现板凸度和板平直度的综合控制，有利于提高钢板的成材率和厚度的均匀性。
5.广泛采用TMCP（Thermo Mechanical Control Process）技术。TMCP 工艺技
术是适应高强度低合金钢的发展而产生和发展的，是当代厚板轧机生产高性能、高强度钢板必须具备的技术。高强度低合金钢不仅要求高强度、高韧性，还要求具有良好的成形性和焊接性能。早期的高强度低合金钢多是依靠添加合金元素或提高碳当量来保证强度，因此很难对焊接性能、成形性能及抗脆性断裂性能等给予兼顾。控轧控冷钢材与常规轧制钢和正火钢相比，不单纯依赖合金元素，而是通过形变过程中对再结晶和相变行为的有效控制结合轧后快速冷却工艺，达到细化铁素体晶粒组织、使钢材强度和韧性同时提高的目的，而且在降低碳当量的情况下能够生产出相同强度级别的钢材，从而焊接性能也大大提高。目前，以控轧控冷方式取代传统正火工艺生产的大量综合性能优良的专用钢板，已广泛应用于造船、锅炉、容器、桥梁、建筑钢结构、汽车和工程机械制造等众多领域。
6.采用板凸度和板形调整控制功能。中厚板轧机的板形控制系统主要通过下列方法来实现板形与板凸度的控制，即合理确定工作辊的横移位置、对工作辊施加适当的液压弯辊力、采用分段冷却的方法来改变轧辊的径向膨胀分布。在高精度的中厚板轧机板形控制系统中，这3 种方法相互结合，能够消除复杂的板形缺陷。板形控制系统主要由轧辊热凸度计算模块、轧辊磨损计算模块、预设定计算模块、自适应计算模块等构成。其次，为提高轧制钢板的平面尺寸精度，中厚板轧机还采用了平面形状控制技术，即MAS 轧制法控制原理：在成形、展宽轧制的最后一个道次，利用绝对AGC 功能，改变中间坯长度方向上的厚度，使其在旋转后展宽、精轧阶段轧制的第一道次上，由于宽度方向上压下率不同，而产生不均匀延伸，以补偿板坯头尾部的不均匀变形，达到改变钢板平面形状的目的，使钢板平面形状呈矩形。
7.计算机厚度自动控制系统。从目前国内外生产情况看，中厚板厂普遍采用四辊可逆式轧机，压下手段有的采用电机驱动、液压驱动或者两种方式联合驱动控制。厚度控制方法以轧制规程表为基础，采用电动APC 和液压APC 预摆辊缝，在轧制过程中采用液压AGC 模型给出当前道次辊缝设定值的调整量，由液压APC 进行辊缝的动态调整，最终保证钢板的同板差和异板差达标。根据中厚板轧机液压AGC 自动控制系统的特点和控制要求，中厚板轧机厚度自动控制系统一般可以划分为两级系统：基础自动化级计算机系统和过程控制级计算机系统。通过整个计算机控制系统的协调控制，可以实现中厚板轧机的厚度自动控制。
8.直接淬火、回火工艺。指钢板热轧终了在轧制作业线上实现直接淬火、回火的新工艺。这种工艺有效地利用了轧后余热，有机地将变形与热处理工艺相结合，从而改善钢材的综合性能，即在提高强度的同时，保持较好的韧性。直接淬火、回火工艺在中厚板生产中的应用逐渐增多，促进了中厚钢板生产方法由单纯依赖合金化和离线调质的传统模式转向了采用微合金化和形变热处理技术相结合的新模式。这不仅仅可使钢材的强度成倍提高，而且低温韧性、焊接性能、抑制裂纹扩散、钢板均匀冷却以及板形控制等方面都比传统工艺优越。
9.采用热处理工艺。热处理的目的是通过加热、保温和冷却使钢板获得所要求的金相显微组织，从而提高其力学性能和加工性能。虽然采用控轧控冷可以取代传统正火或调质等工艺，采用在线直接淬火可以取代传统的淬火工艺，但至今尚未能全部取代产品的热处理工艺。同时热处理的产品具有整批性能稳定的优点；某些轧制性能不合的产品，可采用热处理措施予以挽救；某些用户还会要求产品必须经过热处理交货。因此，热处理工序在现代化中厚板生产中仍是必不可少的。
10.装备先进的精整线。第1，由于高强钢品种比例高，采用TMCP 工艺后钢板温度较低，促使中厚板矫直采用组合式矫直机和四重强力矫直机，扩大矫直范围，保证良好的平直度，现代矫直机的矫直力达30 000 kN，矫直钢板厚度范围4.5～70 mm；第2，为提高中厚板的产品质量等级，许多中厚板生产线安装离线式超声波探伤系统，一般可对厚度4.5～40 mm、宽度在800～4 500 mm 之间的钢板以30～60 m/min 的速度进行100%探伤检查；第3，大多采用滚切式剪或圆盘剪。采用多轴多偏心滚切式剪切机，剪切变形区小，钢板不易弯曲变形，毛刺少，剪切质量高，剪切速度快，生产效率高；第4，为了矫直热矫直机矫直后或热处理后出现的不平度超标的钢板，目前不少中厚板厂在精整线上设置了冷矫直机或压力矫直机，挽救了部分板形较差的钢板，提高了成材率。
11.板形控制手段
板形控制从控制途经看，可划分为工艺方法和设备方法． 但就其实质而言，板形控制手段可分为两大类型:
1) 刚性辊缝控制: 增大有载辊缝横向刚度，减小轧制力变化时对辊缝的影响，如HC 轧机通过轴向移位消除HC 轧机辊间有害接触，来提高轧机辊缝的横向刚
度．
2) 柔性辊缝控制: 增大有载辊缝凸度的可调范围，如CVC 轧机和PC 轧机．具体说来，常见的板形控制技术有液压弯辊、支持辊变形、轧辊移位和工艺手段． 至于普通中厚板轧机，由于一般采用四辊可逆式轧制工艺，以及设备本身的限制，板形与板凸度控制手段仍然极其有限的，但也并非无计可施． 在轧制计划已知的条件下，中厚板轧机板形与板凸度控制手段主要有工作辊弯辊、压下负荷分配以及工作辊和支撑辊的初始辊型．2 提高成材率的对策根据邯钢中板厂具体情况，现从以下几个主要方面加以简要分析。
12. 推行热装炉工艺
热装炉与冷装炉相比，不仅能大大降低加热工序能耗，而且具有减少氧化烧损，提高成材率和缩短生产周期等优点。表2 为邯钢3 500 mm 中厚板生产线2 号加热炉冷装炉与热装炉的参数对比，可以看出，热装炉与冷装炉相比除了降低燃耗外还能明显减少氧化烧损，提高了成材率。邯钢中板厂自2010 年10 月份以来，严格控制铸坯中转时间和热装温度，优先组织热装炉，3 000 mm 中厚板生产线热装比例达到85． 62%，平均热装温度达530 ℃; 3 500 mm 宽厚板生产线的热装比例达到91． 81%，平均热装温度达545 ℃，有效降低了钢坯在加热炉内的氧化烧损。
13.镰刀弯控制
镰刀弯是一种典型的板型问题，四辊轧机延伸轧制最重要的一点是对镰刀弯的控制，特别是以倍尺生产薄而长钢板时主要从以下几方面控制:
1) 坯料两侧边温差。较长时间待轧的炉头钢要回炉，确保板坯加热均匀。
2) 轧制过程的动态调节。正常生产时，两侧压力差应在很小的范围内波动，轧制时钢跑偏的直接反映是两侧出现异常压力差。可通过液压速度变化造成的轧制力变化导致轧件头、中、尾存在厚差。从根本上解决纵向同板差问题最有效的办法是提高轧机的刚度，但刚度又受设备费用制约，且刚度也不可能无限加大。理想的轧机是刚度可控。从这一理论出发，自动厚度控制AGC 在中厚板轧机上已广泛使用，邯钢中板厂3 500 mm 生产线配有一套由东北大学高效轧制中心设计
并开发的液压AGC 系统，纵向同板差保持在0． 5 mm 左右。为了进一步减小同板差，提高成材率，邯钢中板厂进行大量的研究及改进工作，将同板差的控制水平提高到了0． 3 mm 以内。在3 500 mm 生产线上随机抽查的4 块钢板纵向厚度实际数据。钢种为Q345C; 轧机为3 500 mm 四辊可逆轧机，钢坯规格为220 mm ×1 800 mm × 2 460 mm; 钢板成品规格为32 mm× 2 500 mm × 11 200 mm。检测数据表明，钢板中部同板差达到0． 3 mm 以内，基本控制在0． 2 ～0． 3 mm 之间，钢板头尾同板差在0． 5 mm 左右，
考虑钢板切头尾各300 mm 后，头尾1 000 mm 的同板差在0． 4 mm 左右。如果头尾同板差与中部一样，那么成材率可以提高0． 064%，可见，减小同板差对提高成材率也有一定作用。
14.板形综合治理
由以上分析可知，影响板形的因素非常复杂，各工序和各工艺因素对板形都有影响． 生产过程中，为获得良好的板形而提出板形综合治理的概念。即对整个生产工艺流程进行调查分析及产品诊断． 既要重视各机组的控制能力和范围，又重视各工序的相互影响及生产的整体性． 国内外很多工程技术人员开展了这方面的研究． 如英国Sheffield 工厂研究了冷轧各工艺阶段的板形情况，建立了一个适用于冷轧工艺过程的板形分类系统，并开发了计算机软件进行分析控制． 由于生产的不确定性多而且复杂，还很难找到板形综合治理的整体解决方案． 但随着自动控制、自动检测和计算机技术的发展，板形综合治理是必然的发展方向。
6.中厚板生产工艺技术中需要探索的基础问题
1.钢中的碳氮化物尺寸、形态和分布控制是超高强钢的生产关键之一，需要探索分析钢中碳氮化物形成和长大的热力学与动力学问题。在成分控制和轧制冷却工艺过程中，热轧温度与变形量分配、冷却控制和回火加热温度与保温时间等对钢中碳氮化物析出具有重要影响。
2.马氏体／奥氏体中碳元素分配及合金元素与工艺条件的影响，ＴＭＣＰ工艺中组织的遗传性，以及轧后冷却路径控制机制。
3.钢中纳米粒子析出物的析出热力学与动力学问题及其控制与强化机制。
4.相变过程残余应力的产生机制及钢板冷却过程气化特性与换热。
5.钢在轧制冷却过程中的多尺度计算分析、全轧程热力耦合精确数值模拟优化、钢材组织性能精确预报及性能强化控制技术。根据钢的应用性能要求进行材料成分与结构设计，神经网络、遗传算法、模糊控制、专家系统等智能技术在中厚板生产中的应用，建立成分－工艺－组织－性能的多层次、多尺度计算分析方法、全轧程热力耦合精确数值模拟优化系统以及组织性能在线精确预报系统，可以不经过成品性能检测或少量检测直接向用户供货，缩短生产周期及减少取样检验成本。热处理是高端中厚板产品生产过程中必不可少的重要工艺，涵盖了钢厂的所有生产工艺和检测手段，对于原油储罐用钢、海工用钢、核电用钢等厚规格、高性能钢板，必须以热处理状态交付。舞钢、宝钢和南钢在热处理的品种、规格、产量和业绩方面，具有明显的特色和优势。随着海洋工程、工程机械等行业向着高参数、大型化、重荷载方向发展，对热处理中厚板也提出了更加严格的要求，高强度、高韧性和良好的焊接性能是热处理中厚板的发展方向。
7.结语
近年来，中国中厚板的产品生产、品种开发、工艺装备及技术均取得了长足的进步，通过消化吸收引进技术、自主集成和创新，开发生产出了一大批满足国民经济建设发展的高性能、高强韧中厚板材产品，应用于管线、桥梁、造船、建筑结构及电站等重大工程建设之中。同时，也大大提升了中国冶金企业中厚板产品开发与工艺技术自主创新的能力。但也应看到，与国际中厚板生产技术的一流水平相比，在超高强韧性、超厚、高耐蚀性、高耐磨性、耐高温等中厚板的特殊性能、组织性能均匀性与稳定性以及残余应力控制等方面仍存在相当的差距，一些高等级中厚板仍依赖进口。今后，一方面通过解决和突破制约高等级、特殊性能中厚板生产的关键共性技术、实现稳定化生产并带动中厚板生产技术的全面提升，另一方面，大宗产品的降成本、减量化和集约化生产，提高效益与产品竞争力也同等重要。
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［５］.周建男．我国中厚板生产工艺装备技术的进步．山东冶金．２００９.６
［６］.李永强，单传东．我国中厚板生产技术的进步．２０１２.２
［７］.苗英杰，马驰，屈春花．舞钢中厚板热处理生产概况．中国冶金．２０１１.２
［８］.康永林．中国中厚板产品生产现状及发展趋势．２０１２.９ ［９］.赵国新．中厚板生产的发展趋势．黑龙江冶金．２０１２.６ ［１０］.李炜．热轧板带钢板形控制技术．
综述（中厚板）
西安建筑科技大学 材料成型及控制工程0902 XX 2013,0401
1.中厚板简介
中厚钢板大约有200 年的生产历史，它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、压力容器、锅炉、桥梁、海洋平台、各类舰艇、坦克装甲、车辆、建筑构件、机器结构等领域。具品种繁多，使用温度要求较广（-200~600），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）。
一个国家的中厚板轧机水平也是一个国家钢铁工业装备水平的标志之一，进而在一定程度上也是一个国家工业水平的反映。随着我国工业的发展，对中厚钢板产品，无论从数量上还是从品种质量上都已提出厂更高的要求。板是平板状、矩形的，可直接轧制或由宽钢带剪切而成，与钢带合称板带钢。
2.中厚板生产的总体概况
根据《2011中国钢铁工业年鉴》，中国现有中厚板轧机总生产能力为9331万t/a,2012年共生产中厚板7221万ｔ，其中特厚板708万ｔ、厚板2432万ｔ、中板4081万ｔ。
近年来，国内中厚板不仅在产量上增长迅速，而且在品种开发方面也取得了很大成绩。目前已经开发出了屈服强度高于960Mpa级的高强工程机械用钢，高强韧耐磨钢NM360,NM400,NM500,NM550也已经能生产，并分别制定了国家标准。低温压力容器钢方面，已经开发出确保－196℃低温韧性的LNG储罐用9Ni钢，中温抗氢钢15CrMoR、14Cr1MoR、12Cr2Mo1VR；开发出的抗拉强度610MPa级的Q420qE钢板已经成功应用于南京大胜关高铁大桥；屈服强度级别为420、460MPa的高建钢也已应用于水立方、鸟巢等重大工程项目中。并已能生产460、550ＭPa级超高强船板、海洋平台用钢及690MPA级齿条钢;X80级管线用钢已经成功大批量应用于西气东输二线，并具备了X100及Ｘ120超高强韧管线钢的生产能力；用于第３代核技术建造反应堆安全壳用钢板SA738GＲB也已国产化。
3.中厚板产品的发展趋势
根据中国中厚板产品的生产现状及国民经济建设未来发展的需求，考虑发展趋势和需要解决的课题主要有：
１）Ｘ90及以上级别高强、高韧、耐腐蚀、易焊接、低温油气管线厚钢板工程化及配套技术；海洋油气管线用Ｘ70以上厚板；抗大变形Ｘ80／Ｘ100管线板工程化。
２）稳定生产高强度、高韧性中厚板板材，RＥL≥600～900ＭＰＡ、ＲＭ≥700～1400ＭＰＡ。
３）屈服强度960ＭＰＡ以上级别，厚度达到３ＭＭ的薄规格超高强工程机械用钢，屈服强度1100ＭＰＡ级以上超高强工程机械用钢，ＮＭ600、ＮＭ700耐磨钢及抗延迟断裂超高强钢，以及厚度大于600ＭＭ的特厚钢板的开发。 ４）开发并工程应用Ｘ70和Ｘ80抗大应变管线钢、40ＭＭ以上Ｘ70和Ｘ80管线钢、Ｘ65和Ｘ70级厚规格海底油气管线钢、抗ＨＩＣ 管线钢，Ｘ100～ 120超高强度管线钢稳定化，耐蚀Ｘ７０厚壁管线钢产品。
５）开发适应于不同行业要求的大线能量焊接用钢、耐蚀及高抗止裂特性船板、低温用钢及其他特殊性能要求的中厚板产品。
６）特种条件用高均质性高强度超厚板（厚度≥250ＭＭ）稳定生产。 ７）临氢设备用钢和９ＮＩ钢稳定生产、形成用户使用技术、开发出高安全性低温用钢。
８）减少Ｑ235～Ｑ345级不同厚度的中厚板成分系列，并降低生产成本。
4.热轧中厚板轧机
4.1 热轧中厚板生产工艺流程
热轧中厚板生产工艺流程一般包括坯料准备、加热、轧制和精整。轧制是钢板成形阶段，分粗轧、精轧2 个阶段。粗轧、精轧划分并没有明显界限，一般
把双机架轧机的第1 架称为粗轧机，第2 架称为精轧机。将单机架轧机前期道次称为粗轧、后期道次称为精轧。粗轧是将除鳞后的坯料展宽到所需要的宽度，同时进行大压缩延伸。粗轧有4 种常用方法，全纵轧法、全横轧法、横轧-纵轧法和角轧-纵轧法。精轧除将粗轧后的轧件继续延伸外，主要是控制质量，包括厚度、板形、表面质量、性能等控制。由于在传统轧制时，轧件前后端产生宽展，轧制后钢板不会成为矩形。为此，人们成功研制了许多精轧法，如MAS 轧制法；狗骨轧制法（DBR）；咬边返回轧制法；差厚展宽轧制法和立辊法等，较有效地解决了这个问题。这些方法的共同特征是采用横轧-纵轧法，横轧前一道的纵轧使轧件纵向厚度不等，或纵轧前一道的横轧使轧件横向厚度不等。
4.2 轧机类型
中厚板轧机有4 种类型：二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机、四辊可逆式轧机和万能式轧机。
1）二辊可逆式轧机。
由1 台或2 台直流电机驱动，采用可逆、调速轧制，通过上辊调整压下量（轧制中心线改变了），得到每道次的压下量。因其低速咬钢、高速轧钢，则具有咬入角大、压下量大、产量高的特点。但二辊轧机辊系刚性较差，板厚公差较大。目前二辊可逆式轧机已不再单独兴建，而只是有时作为粗轧机或开坯机之用。
2）三辊劳特式轧机。
由上下2 个大直径轧辊和1 个小直径的中间轧辊组成。由1 台交流电动机通过减速机、齿轮座、万向接轴转动上下2 个大直径轧辊。中间轧辊无动力（惰辊）且可上下移动（升降），其转动靠上、下辊摩擦带动。通过中辊升降和轧机前、后升降台，实现轧件的往复轧制。轧辊的旋转方向不变，轧件在中、下辊之间朝一个方向通过，返回时则在中、上辊之间通过。通过上辊调整压下量，得到每道次的压下量。辊系刚性较二辊轧机好、较四辊轧机差，故这种轧机常用来生产中板而不适用于宽厚板生产，已列入淘汰之列。
3）四辊可逆式轧机。
由一对小直径的工作轧辊和一对大直径分别位于工作辊上下的支撑轧辊组
成。通常由直流电机驱动工作辊。轧制过程与二辊可逆式轧机相同。由于具有强大的支撑辊，可以承受较大的轧制力，减少工作辊变形以及驱动工作辊，因此，工作辊直径可以比三辊劳特式轧机的中辊直径更小，可进一步减小轧制压力，提高辊系刚性及咬入能力，故这种轧机是生产中厚板的首选轧机。
4）万能式轧机。
万能式轧机是在二辊可逆式轧机、三辊劳特式轧机和四辊可逆式轧机的进口一侧配置一对立辊或进、出口两侧各配置一对立辊轧机。设置立辊的原意是生产齐边钢板，后续不用切边，提高成材率和生产率。实践表明，因立辊轧边易使钢板产生横向弯曲，立辊轧边生产只在轧件宽厚比＜60～70 时才起作用，而不适于宽而薄的轧件。
4.3 轧机布置形式
中厚板车间轧机布置有3 种形式，即单机架布置、双机架布置和连续式多机架布置。单机架布置生产是指在一架轧机上完成中厚板的轧制。轧机可选用二辊可逆式、三辊劳特式、四辊式和万能式中厚板轧机。目前前2 种轧机已被四辊式轧机所取代。由于单机架轧制，粗轧与精轧都在一架轧机上完成，产品质量较差、规格受限、产量较底。但投资省，适于对产量要求不高、对产品质量要求较宽的钢板生产。双机架布置生产是指在2 架轧机上完成中厚板的轧制，将粗轧与精轧分到2 个机架上分别完成。由于双机架轧制，产品质量较好，产量也较高。粗轧机可选用二辊可逆式或四辊可逆式轧机。精轧机一律选用四辊可逆式轧机。但目前双机架布置均采用双四辊布置。连续式多机架布置生产是指在全连续式、半连续式、3/4 连续式布置的多架轧机上完成中厚板的轧制。它是一种生产宽带钢的高效轧机，也可看作是一种中厚板轧机。带卷厚度已达25 ㎜或以上，这几乎有2/3 的中厚板可在连轧机上生产，但其宽度一般不大。用可以轧制更薄产品的连轧机生产较厚的中板，这在技术上和经济上都不太合理。对于半连续轧机，其粗轧部分由于轧机布置灵活，可以满足生产多品种钢板的需要，但精轧机部分的作业率低。这是连续式中厚板轧机很少发展的主要原因。综上所述，中厚板轧机的发展趋势是：二辊可逆式轧机不再兴建，三辊劳特式轧机落后已被淘汰，四辊可逆式轧机广泛应用。在机架布置上，则四辊双机架布置是主要形式。
4.4 中厚板炉卷轧机
中厚板卷主要来自热连轧机组和炉卷机组，其中热轧机组的一部分设计产能用于生产中板卷，主要是生产薄规格的中厚宽带钢，热连轧机组的中厚板产量随中厚板和薄板的市场行情变化而变化。炉卷轧机既可生产中厚板产品又可生产板卷，但主要是生产中厚板卷。20 世纪80 年代中后期炉卷轧机复兴，因其吸取热连轧机和常规中厚板轧机的控制技术而得到了快速发展，尤其是以卷轧方式生产宽规格热轧卷。美国Tuscalisa 厂提供了采用卷轧方式生产中板的炉卷轧机，并获得成功。我国南京钢铁公司引进了奥钢联的炉卷轧机，于2005 年成功轧出第1 块钢板。同期，安阳、韶关钢铁公司从达涅利公司引进用卷轧工艺生产的炉卷轧机。目前我国南钢、酒钢、安阳、韶钢、昆钢等企业拥有炉卷轧机产能近700 万t。卷轧中厚板生产线与常规中厚板生产线相比，具有以下特点：1）可增大坯料长度，提高单重，实现倍尺轧制，减少切头尾损失，提高综合成材率和生产效率，降低生产成本。2）因选用125/150 mm 厚的中等厚度板坯，可减少轧制道次，降低消耗；便于同连铸机衔接生产，可保证较高的坯料热送温度，较高的热装率，降低能耗。3）适合于少品种、批量生产。由于炉卷轧机自身的特点，其连铸坯较长，故不能进行横向轧制。在轧制需要Z 向性能的钢板方面,中厚板炉卷轧机不及常规中厚板轧机。又由于采用的连铸坯厚度相对较薄，压缩比受到限制，不能生产较厚规格的专用板，故只能生产一般中厚板品种。不宜组织特殊专用板等小批量多品种规格产品生产，生产灵活性也明显不如常规中厚板轧机。4）最好作为几套常规中厚板轧机的补充，发挥轧机产品分工的协同效应。5）目前3 500 mm 炉卷轧机，适合批量生产厚度为20 mm 以下，宽度为2 000～3 200 mm 薄、宽规格的钢板，2 000～2 800 mm钢卷。
4.5 卷轧中厚板轧机生产工艺
卷轧中厚板轧机有3 种生产工艺：
1）单张钢板往复轧制方式（轧制厚度＞20 mm的厚钢板时）。该种方式同常规的中厚板生产工艺，轧件既不进卷取炉，也不进卷取机。
2）卷轧钢板方式（轧制厚度≤20 mm 的中厚钢板时）。该种方式使用板坯较长，先在轧机上经反复可逆轧制，当轧件厚度＜25 mm 时，长轧件进入轧机入口或出
口卷取炉进行保温，经往复轧制，最终轧至成品厚度，但不进卷取机卷取。从出口卷取炉下面送往飞剪剪切成长度＜50 m 的母板长度，再经热矫直机矫直，冷床冷却，在精整线剪切成定尺长度钢板。这种生产工艺是卷轧中厚板轧机特有的生产工艺，既不同于普通中板生产方式，也不同于热连轧钢卷生产方式。由于其采用的是当轧件轧至厚度＜25 mm，长轧件进入机前或机后卷取炉进行保温的方式，因此既减少了轧件的温降，也可使轧件在卷取炉与轧机之间形成张力，进而可减小轧件纵向的变形抗力。由于卷轧钢板具有上述特点，因而可使轧件轧得更薄，并能得到较好的板形。
3）钢卷轧制方式（轧制厚度2.5～20 mm 的钢卷时）。该种方式用于轧制商品钢卷，采用出、入口卷取炉，将轧件往复轧制成厚2.5～20 mm 的带钢，经层流冷却后进入地下卷取机卷成钢卷。
4.6 中厚板炉卷轧机布置
目前中厚板炉卷轧机布置有2 种方式：
1）单机架炉卷轧机，产能100 万t/a。2）双机架炉卷轧机，产能140 万t/a，粗轧机采用四辊可逆、带立辊轧机。因上述2 种轧机布置方式均采用全纵轧制方式，也有学者建议：粗轧机采用常规的中厚板轧机+精轧机，采用炉卷轧机的双机架布置方式。在粗轧机上可实施纵、横轧，同时可出中厚板产品。
4.7 轧辊宽度选择
轧机宽度，即辊身长度的选择取决于多方面因素。随着用户对中厚板材宽度越来越宽和质量越来越高的要求，轧机的制造水平、厚度控制技术、平面形状控制技术、板形控制技术的不断进步，运输条件的不断变化等，使轧机不断向宽发展。如2 300、2 800、3 200、3 800、4 300、5 000、5 500 mm 等，目前新建中厚板轧机宽度的选择通常考虑3 个问题：用户需求、现存轧机宽度分布和运输方式［1］。在产品宽度方面：对于5 000 mm 或5 500 mm 以上的钢板订货量有限，主要是用于制造大口径直缝焊管，直缝管管径一般在1 400～1 500 mm 以下；30万t 载重吨级船舶要求宽厚板幅面最大宽度约4 500mm，因此要求最大板宽在4 500～4 800 mm 即可满足最宽产品的要求，4 800～5 000 mm 宽厚板
轧机产品可覆盖该产品的规格范围。中厚板运输方式决定轧辊宽度选择。对于宽度规格较大的宽厚板（板宽＞3 000 mm），铁路运输较为困难，这也是制约内陆钢厂生产中厚板宽度一般在＜3 000 mm 范围内的因素。通常铁路线上敞车宽度为3 000 mm，平放可适合运输最宽2 900 mm 的中厚板；宽度3 000～3 400 mm 可采用斜放进行运输，但相应增加安装、固定费用。宽度超过3 400mm 的中厚板需采用汽车运输，运输成本高于火车运输。因此，目前我国新建中厚板轧机辊身应适当加宽，新建宽厚板轧机应充分考虑利用水路运输，将轧机建在沿海地区。内陆地区新建中厚板轧机，一般产品宽度应定位在3 400 mm以下。
5.中厚板轧机采用的新技术
我国中厚板轧机经过近些年来的改造和引进，采用了许多新技术，如在大多数轧机上普遍采用了液压AGC 和轧机过程控制系统，部分轧机已经采用立辊轧机的AWC、工作辊弯辊技术及CVC 技术等。特别是宝钢5 000、沙钢5 000、鞍钢5 500 宽厚板轧机，均采用了当今世界上最先进的轧机新技术。以宝钢5 000 mm轧机为例，采用的新技术如下：
1.采用了高水平的控制轧制和控制冷却工艺。如在置于精轧机后的加速冷却装置上采用喷射冷却和层流冷却组合形式，使其可实现直接淬火（DQ），具有冷却速率调节范围广和高冷却速率等特点。
2.采用了多功能厚度控制技术。如高精度多点式设定模型、厚度液压自动控制（AGC）（包括高响应液压AGC、监控AGC、绝对AGC 技术等）、近距离布置的γ射线测厚仪，可以生产变厚度（LP）钢板。
3.采用MAS 轧制法与近距离布置的立辊相结合，立辊采用宽度自动控制（AWC）短行程（SSC）技术，进行平面形状控制，可大幅度提高成材率和钢板宽度控制精度。
4.采用了连续可变凸度（CVC）和垂直面双轴承座工作辊弯辊系统（WRB）配合的板形控制技术，可实现板凸度和板平直度的综合控制，有利于提高钢板的成材率和厚度的均匀性。
5.广泛采用TMCP（Thermo Mechanical Control Process）技术。TMCP 工艺技
术是适应高强度低合金钢的发展而产生和发展的，是当代厚板轧机生产高性能、高强度钢板必须具备的技术。高强度低合金钢不仅要求高强度、高韧性，还要求具有良好的成形性和焊接性能。早期的高强度低合金钢多是依靠添加合金元素或提高碳当量来保证强度，因此很难对焊接性能、成形性能及抗脆性断裂性能等给予兼顾。控轧控冷钢材与常规轧制钢和正火钢相比，不单纯依赖合金元素，而是通过形变过程中对再结晶和相变行为的有效控制结合轧后快速冷却工艺，达到细化铁素体晶粒组织、使钢材强度和韧性同时提高的目的，而且在降低碳当量的情况下能够生产出相同强度级别的钢材，从而焊接性能也大大提高。目前，以控轧控冷方式取代传统正火工艺生产的大量综合性能优良的专用钢板，已广泛应用于造船、锅炉、容器、桥梁、建筑钢结构、汽车和工程机械制造等众多领域。
6.采用板凸度和板形调整控制功能。中厚板轧机的板形控制系统主要通过下列方法来实现板形与板凸度的控制，即合理确定工作辊的横移位置、对工作辊施加适当的液压弯辊力、采用分段冷却的方法来改变轧辊的径向膨胀分布。在高精度的中厚板轧机板形控制系统中，这3 种方法相互结合，能够消除复杂的板形缺陷。板形控制系统主要由轧辊热凸度计算模块、轧辊磨损计算模块、预设定计算模块、自适应计算模块等构成。其次，为提高轧制钢板的平面尺寸精度，中厚板轧机还采用了平面形状控制技术，即MAS 轧制法控制原理：在成形、展宽轧制的最后一个道次，利用绝对AGC 功能，改变中间坯长度方向上的厚度，使其在旋转后展宽、精轧阶段轧制的第一道次上，由于宽度方向上压下率不同，而产生不均匀延伸，以补偿板坯头尾部的不均匀变形，达到改变钢板平面形状的目的，使钢板平面形状呈矩形。
7.计算机厚度自动控制系统。从目前国内外生产情况看，中厚板厂普遍采用四辊可逆式轧机，压下手段有的采用电机驱动、液压驱动或者两种方式联合驱动控制。厚度控制方法以轧制规程表为基础，采用电动APC 和液压APC 预摆辊缝，在轧制过程中采用液压AGC 模型给出当前道次辊缝设定值的调整量，由液压APC 进行辊缝的动态调整，最终保证钢板的同板差和异板差达标。根据中厚板轧机液压AGC 自动控制系统的特点和控制要求，中厚板轧机厚度自动控制系统一般可以划分为两级系统：基础自动化级计算机系统和过程控制级计算机系统。通过整个计算机控制系统的协调控制，可以实现中厚板轧机的厚度自动控制。
8.直接淬火、回火工艺。指钢板热轧终了在轧制作业线上实现直接淬火、回火的新工艺。这种工艺有效地利用了轧后余热，有机地将变形与热处理工艺相结合，从而改善钢材的综合性能，即在提高强度的同时，保持较好的韧性。直接淬火、回火工艺在中厚板生产中的应用逐渐增多，促进了中厚钢板生产方法由单纯依赖合金化和离线调质的传统模式转向了采用微合金化和形变热处理技术相结合的新模式。这不仅仅可使钢材的强度成倍提高，而且低温韧性、焊接性能、抑制裂纹扩散、钢板均匀冷却以及板形控制等方面都比传统工艺优越。
9.采用热处理工艺。热处理的目的是通过加热、保温和冷却使钢板获得所要求的金相显微组织，从而提高其力学性能和加工性能。虽然采用控轧控冷可以取代传统正火或调质等工艺，采用在线直接淬火可以取代传统的淬火工艺，但至今尚未能全部取代产品的热处理工艺。同时热处理的产品具有整批性能稳定的优点；某些轧制性能不合的产品，可采用热处理措施予以挽救；某些用户还会要求产品必须经过热处理交货。因此，热处理工序在现代化中厚板生产中仍是必不可少的。
10.装备先进的精整线。第1，由于高强钢品种比例高，采用TMCP 工艺后钢板温度较低，促使中厚板矫直采用组合式矫直机和四重强力矫直机，扩大矫直范围，保证良好的平直度，现代矫直机的矫直力达30 000 kN，矫直钢板厚度范围4.5～70 mm；第2，为提高中厚板的产品质量等级，许多中厚板生产线安装离线式超声波探伤系统，一般可对厚度4.5～40 mm、宽度在800～4 500 mm 之间的钢板以30～60 m/min 的速度进行100%探伤检查；第3，大多采用滚切式剪或圆盘剪。采用多轴多偏心滚切式剪切机，剪切变形区小，钢板不易弯曲变形，毛刺少，剪切质量高，剪切速度快，生产效率高；第4，为了矫直热矫直机矫直后或热处理后出现的不平度超标的钢板，目前不少中厚板厂在精整线上设置了冷矫直机或压力矫直机，挽救了部分板形较差的钢板，提高了成材率。
11.板形控制手段
板形控制从控制途经看，可划分为工艺方法和设备方法． 但就其实质而言，板形控制手段可分为两大类型:
1) 刚性辊缝控制: 增大有载辊缝横向刚度，减小轧制力变化时对辊缝的影响，如HC 轧机通过轴向移位消除HC 轧机辊间有害接触，来提高轧机辊缝的横向刚
度．
2) 柔性辊缝控制: 增大有载辊缝凸度的可调范围，如CVC 轧机和PC 轧机．具体说来，常见的板形控制技术有液压弯辊、支持辊变形、轧辊移位和工艺手段． 至于普通中厚板轧机，由于一般采用四辊可逆式轧制工艺，以及设备本身的限制，板形与板凸度控制手段仍然极其有限的，但也并非无计可施． 在轧制计划已知的条件下，中厚板轧机板形与板凸度控制手段主要有工作辊弯辊、压下负荷分配以及工作辊和支撑辊的初始辊型．2 提高成材率的对策根据邯钢中板厂具体情况，现从以下几个主要方面加以简要分析。
12. 推行热装炉工艺
热装炉与冷装炉相比，不仅能大大降低加热工序能耗，而且具有减少氧化烧损，提高成材率和缩短生产周期等优点。表2 为邯钢3 500 mm 中厚板生产线2 号加热炉冷装炉与热装炉的参数对比，可以看出，热装炉与冷装炉相比除了降低燃耗外还能明显减少氧化烧损，提高了成材率。邯钢中板厂自2010 年10 月份以来，严格控制铸坯中转时间和热装温度，优先组织热装炉，3 000 mm 中厚板生产线热装比例达到85． 62%，平均热装温度达530 ℃; 3 500 mm 宽厚板生产线的热装比例达到91． 81%，平均热装温度达545 ℃，有效降低了钢坯在加热炉内的氧化烧损。
13.镰刀弯控制
镰刀弯是一种典型的板型问题，四辊轧机延伸轧制最重要的一点是对镰刀弯的控制，特别是以倍尺生产薄而长钢板时主要从以下几方面控制:
1) 坯料两侧边温差。较长时间待轧的炉头钢要回炉，确保板坯加热均匀。
2) 轧制过程的动态调节。正常生产时，两侧压力差应在很小的范围内波动，轧制时钢跑偏的直接反映是两侧出现异常压力差。可通过液压速度变化造成的轧制力变化导致轧件头、中、尾存在厚差。从根本上解决纵向同板差问题最有效的办法是提高轧机的刚度，但刚度又受设备费用制约，且刚度也不可能无限加大。理想的轧机是刚度可控。从这一理论出发，自动厚度控制AGC 在中厚板轧机上已广泛使用，邯钢中板厂3 500 mm 生产线配有一套由东北大学高效轧制中心设计
并开发的液压AGC 系统，纵向同板差保持在0． 5 mm 左右。为了进一步减小同板差，提高成材率，邯钢中板厂进行大量的研究及改进工作，将同板差的控制水平提高到了0． 3 mm 以内。在3 500 mm 生产线上随机抽查的4 块钢板纵向厚度实际数据。钢种为Q345C; 轧机为3 500 mm 四辊可逆轧机，钢坯规格为220 mm ×1 800 mm × 2 460 mm; 钢板成品规格为32 mm× 2 500 mm × 11 200 mm。检测数据表明，钢板中部同板差达到0． 3 mm 以内，基本控制在0． 2 ～0． 3 mm 之间，钢板头尾同板差在0． 5 mm 左右，
考虑钢板切头尾各300 mm 后，头尾1 000 mm 的同板差在0． 4 mm 左右。如果头尾同板差与中部一样，那么成材率可以提高0． 064%，可见，减小同板差对提高成材率也有一定作用。
14.板形综合治理
由以上分析可知，影响板形的因素非常复杂，各工序和各工艺因素对板形都有影响． 生产过程中，为获得良好的板形而提出板形综合治理的概念。即对整个生产工艺流程进行调查分析及产品诊断． 既要重视各机组的控制能力和范围，又重视各工序的相互影响及生产的整体性． 国内外很多工程技术人员开展了这方面的研究． 如英国Sheffield 工厂研究了冷轧各工艺阶段的板形情况，建立了一个适用于冷轧工艺过程的板形分类系统，并开发了计算机软件进行分析控制． 由于生产的不确定性多而且复杂，还很难找到板形综合治理的整体解决方案． 但随着自动控制、自动检测和计算机技术的发展，板形综合治理是必然的发展方向。
6.中厚板生产工艺技术中需要探索的基础问题
1.钢中的碳氮化物尺寸、形态和分布控制是超高强钢的生产关键之一，需要探索分析钢中碳氮化物形成和长大的热力学与动力学问题。在成分控制和轧制冷却工艺过程中，热轧温度与变形量分配、冷却控制和回火加热温度与保温时间等对钢中碳氮化物析出具有重要影响。
2.马氏体／奥氏体中碳元素分配及合金元素与工艺条件的影响，ＴＭＣＰ工艺中组织的遗传性，以及轧后冷却路径控制机制。
3.钢中纳米粒子析出物的析出热力学与动力学问题及其控制与强化机制。
4.相变过程残余应力的产生机制及钢板冷却过程气化特性与换热。
5.钢在轧制冷却过程中的多尺度计算分析、全轧程热力耦合精确数值模拟优化、钢材组织性能精确预报及性能强化控制技术。根据钢的应用性能要求进行材料成分与结构设计，神经网络、遗传算法、模糊控制、专家系统等智能技术在中厚板生产中的应用，建立成分－工艺－组织－性能的多层次、多尺度计算分析方法、全轧程热力耦合精确数值模拟优化系统以及组织性能在线精确预报系统，可以不经过成品性能检测或少量检测直接向用户供货，缩短生产周期及减少取样检验成本。热处理是高端中厚板产品生产过程中必不可少的重要工艺，涵盖了钢厂的所有生产工艺和检测手段，对于原油储罐用钢、海工用钢、核电用钢等厚规格、高性能钢板，必须以热处理状态交付。舞钢、宝钢和南钢在热处理的品种、规格、产量和业绩方面，具有明显的特色和优势。随着海洋工程、工程机械等行业向着高参数、大型化、重荷载方向发展，对热处理中厚板也提出了更加严格的要求，高强度、高韧性和良好的焊接性能是热处理中厚板的发展方向。
7.结语
近年来，中国中厚板的产品生产、品种开发、工艺装备及技术均取得了长足的进步，通过消化吸收引进技术、自主集成和创新，开发生产出了一大批满足国民经济建设发展的高性能、高强韧中厚板材产品，应用于管线、桥梁、造船、建筑结构及电站等重大工程建设之中。同时，也大大提升了中国冶金企业中厚板产品开发与工艺技术自主创新的能力。但也应看到，与国际中厚板生产技术的一流水平相比，在超高强韧性、超厚、高耐蚀性、高耐磨性、耐高温等中厚板的特殊性能、组织性能均匀性与稳定性以及残余应力控制等方面仍存在相当的差距，一些高等级中厚板仍依赖进口。今后，一方面通过解决和突破制约高等级、特殊性能中厚板生产的关键共性技术、实现稳定化生产并带动中厚板生产技术的全面提升，另一方面，大宗产品的降成本、减量化和集约化生产，提高效益与产品竞争力也同等重要。
8.参考文献
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