世界轧机之王-鞍钢5.5米特宽厚板轧机(2)

质量差，西方在60年代就已经少有使用，但作为二手设备在我国存在了许多年，现已基本淘汰。四辊式轧机是目前使用最广泛的一种机型，具有刚度大、厚度控制精度高，轧制规格范围广等优点，使得中厚板的生产效率有了大幅度提高。

宽厚板轧制流程主要包括：铸坯→加热炉→高压水除鳞→机架辊除鳞→粗轧机→精轧机→控制冷却→压平机/热矫直机→冷床翻板→超声波探伤→激光划线→火焰切割机/横剪切头尾、滚切剪双边→定尺、取样→喷丸→加热淬火→表面检查→修磨→涂漆→烘干→打字喷号→垛板入库等步骤，在实际应用中可根据情况进行调整。

第1步是坯料准备：宽厚板轧制坯料主要为连铸坯和铸锭，加热炉将坯料加热至

1100-1250℃，出炉后用高压水除鳞，吹除坯料加热过程中产生的表面氧化铁皮，以避免压入钢板表面形成麻点或凹坑。2、轧制工序：钢坯除磷后，将1000℃左右的热坯送入粗轧机进行1-4道次的整形轧制，消除坯料表面凹坑缺陷，接着把坯料旋转90度进行展宽轧制，再旋转90度进行延伸轧制。进入精轧机后继续延伸，控制板形、厚度、表面质量等性能。3、控冷剪切工序：完成轧制工序的钢板，进入控冷装置用水幕直接淬火，快速冷却至600℃左右，以提高板材的屈服强度。然后50mm以下钢板用辊式热矫直机消除板材弯曲等缺陷，进入宽冷床冷却至150℃左右，做超声波探伤；再进行激光划线、剪切钢板头尾和两边不规则部分、定尺、取样。50mm以上的钢板轧制后直接进入特厚板冷床冷却，用火焰切割机切割后，用压平机进行冷矫直，对裂纹敏感钢种要用等离子切割。4、精整工序：对成品钢板根据客户需要进行正火、调质、回火等热处理，对钢板表面进行检查并修磨；造船桥梁用板表面需抛丸处理，除去氧化铁皮后，再做防锈涂层并烘干，成品板材打字喷号后垛板入库。

2005年8月11日，美国核动力航空母舰CVN-21建造切割第一块钢板，这块钢板重15吨，是CVN21的侧舷外板。

宽厚板用途

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。

当年建设九江大桥时，桥梁结构钢板要求厚50mm，长18米，单重11吨，由鞍钢2800mm轧机生产，因单重与尺寸满足不了，铁道部只好修改钢板尺寸，增加拼接焊缝。宝钢在建设炼钢高炉过程中，需要大单重宽厚钢板，因为舞钢无法生产，最后只好修改结构，由此可见宽厚钢板的重要性。

目前世界造船行业的发展趋势是，采用大分段造船工艺，及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。国外建造10万吨级以上船舶，多数采用宽度

4000mm以上船用钢板。随着我国造船能力的提升，上海外高桥造船厂生产的30万吨级油轮，钢板最大宽度要求达到4500mm，这就需要由4.8米以上的轧机生产。尤其在军用造船领域，大单重宽厚板更是不可或缺。以美国“尼米兹”级航母为例，其飞行甲板面积达18200平方米，相当于3个足球场，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。整艘尼米兹级航母共采用各种特殊钢板达45000吨以上，仅铺设飞行甲板就需要特种钢板约8000吨。

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，管径分为18、24、30、36、42、48、54、60、64英寸等十个等级。56英寸（1422mm）以下的焊管钢板可以由4.8米轧机提供，而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。一条1000公里长的64英寸管道大约需要消耗25万吨钢板。矗立在深海的石油钻井平台需要抵御狂风巨浪的侵袭，每座消耗钢材数万吨，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。

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。

2006年7月28日上午10时15分，鞍钢5.5米粗轧机机架在中国一重集团公司通过5个钢水包合浇成功。

巨型轧机研制过程

大型轧机属于极限制造领域，中国一重在承制鞍钢5.5米轧机过程中克服了诸多技术挑战。2005年11月28日，一重开动4台电炉、2台精炼炉，用5包合浇的方式，组织716吨钢水成功浇铸出鞍钢5米精轧机第一片机架牌坊，成品机架高15.2米、宽4.67米，厚2.3米，重412

吨，居亚洲之最。机架是轧机上承载数百吨重的巨型合金钢轧辊的支撑部件，也是轧机上最大最重的部件。鞍钢的5500mm粗轧机和5000mm精轧机共需要浇铸2组4片机架，钢水总量近3000吨，成品机架重量超过1600吨，浇铸难度极大。

2006年7月28日，一重再次组织743吨钢水浇铸更为庞大的5500mm米粗轧机机架，他们在木模的制造过程中，采用螺栓把合槽钢的办法，顺利解决了超大模型强度难题。在浇注过程中牢牢控制钢水包上下滑板，有效防止了浇注中“跑、穿、漏（钢水）”现象的发生，准确地将5个钢水包中温度高达1500多度的743吨钢水顺畅注入机架型腔，拉滑板、烧氧等工作一气呵成，仅用时8分钟，一片整体机架浇注成功。经过机床加工后，成品机架长15.91米，宽4.671米，厚2.3米，重达425吨。

如此巨型的整体铸件，要从齐齐哈尔一重运到1400公里外的营口鲅鱼圈工地，用空运、海运、公路运输都不行，而用铁路运输又没有大型载重车辆。为此鞍钢技改部与齐齐哈尔车辆集团组织人员历时1年多时间，研制出载重450吨的D45型世界最大落下孔车，该车全长70米，自重202吨，共配有14个转向架、28轴56个车轮和液压制动系统，铁道部还专门配备了装载计算机轮压信息分析系统的测试车和两台牵引机车。2007年9月10日-27日，D45型落下孔车分2次将一重制造的2片5米精轧机机架，成功地从富拉尔基运至鲅鱼圈工地，创造了中国铁路运输单车载重最大纪录。11月16日，两片机架成功吊装到精轧机底座上，11月21日，轧机支撑横梁与机架成功拼合。

2007年11月21日，鞍钢鲅鱼圈新厂举行5米精轧机机架安装仪式。

2008年7月16日和9月12日，5.5米粗轧机的两片机架在一重完成装配后，也分别通过铁路运至鲅鱼圈新厂进行轧辊安装。轧辊是轧制钢板的关键部件，四辊式轧机需要安装两根支承辊和两根工作辊。由于5米级轧机支承辊需要浇注450吨级真空钢锭，经万吨级水压机锻造成型，再经超重型车床进行精密加工，制造难度极大，世界上仅有德国、日本少数几家企业能生产，单根造价高达2000万元以上。我国重机企业经过近几年的升级改造，也逐步具备了生产能力，2009年6月12日，德阳二重为五矿集团营口中板厂的5米宽厚板轧机生产出首根支承辊，直径2302毫米、总长11226毫米，交货重量226.4吨，是目前国内最大的支承辊。鞍钢5.5米粗轧机的支承辊由德国GP公司制造，单根重达251.7吨，直径达到2.4米，加上两个轴承箱，每个支承辊总重约400吨，是目前世界最大的轧机支承辊。

2008年8月30日上午10点20分，宽厚板生产线的5米精轧机完成安装，正式投入试生产。共轧制出8块不同规格的合格宽厚板。这标志着鞍钢宽厚板工程初战告捷。到2009年6月，5.5米粗轧机支承辊成功装入轧机机架，整条生产线设备安装基本完成。

2009年7月10日上午11时08分，在鞍钢鲅鱼圈新区宽厚板生产线粗轧机试车现场，一块红彤彤的钢坯从加热炉里吐了出来，经过5500mm粗轧机9个道次的轧制，被轻松地展宽轧长，然后进入精轧工序，标志着这条世界最先进的宽厚板轧机生产线全线贯通。能够为鞍钢每年增加200万吨优质宽厚钢板产能。

1957年美国Lukens钢铁公司5230mm轧机工厂扩建时的照片

世界宽厚板轧机发展概况

轧钢机的出现和发展已经经历了几百年的时间，宽厚板轧机只是其中的一个分支。据记载，1480年意大利人达·芬奇 (Leonardo da Vinci) 曾设计出轧机的草图。1766年英国人帕内尔(J.Purnell)在轧制铅片的手遥式轧机基础上，设计出用于轧制熟铁棒材的双辊轧机。1783年英国人科特(H.Cort)制造出水轮驱动的二辊式型材轧机，使得型材轧制很快发展起来。1779年，J.皮卡德用蒸汽机驱动轧机，极大提升了轧机的应用能力。1854年欧洲建成用蒸汽机传动的二辊可逆式中厚板轧机。1864年美国建成三辊劳特式中厚板轧机。1891年，美国钢铁公司建成世界第一台四辊可逆式中厚板轧机。1897年，德国人采用电动机取代蒸汽机用以驱动轧机并取得成功。1910年捷克维特科维采哥特瓦德钢铁公司投产了一套4500mm二辊式厚板轧机。1912年苏联日丹诺夫依里奇冶金工厂也建成了一套同样的轧机。20世纪的两次世界大战中，庞大的军火需求极大推动了轧机发展。世界上陆续出现了双机架、半连续式、连续式中厚板轧机。二战后进入冷战对抗，美国、苏联、德国、日本又相继建成一批4100-55000m的宽厚板轧机。 历史上，各个国家建设特宽厚板轧机的一个主要目的，是为航空母舰、战列舰等武器供应造船用大尺寸宽厚钢板。由于航空母舰飞行甲板需要承受战机降落时的强大冲击力，战列舰、

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