崔風(fēng)平，孫 瑋，趙 乾，于秀琴

（山鋼股份濟(jì)南分公司，山東 濟(jì)南250101）

1 前言

極厚鋼板是指厚度規(guī)格＞120 mm的鋼板，主要用于鍋爐壓力容器、海洋工程核電、風(fēng)電、軍工、高層建筑、重型機(jī)械、模具制造等重大技術(shù)裝備制造領(lǐng)域。隨著高層建筑、跨海橋梁、深海采油平臺(tái)、大型水電站等基礎(chǔ)建設(shè)的蓬勃興起以及設(shè)備制造大型化的發(fā)展趨勢(shì)，極厚鋼板的需求量越來(lái)越大，對(duì)鋼板的高強(qiáng)度、高韌性、低屈強(qiáng)比、抗層狀撕裂、易焊接、耐火、耐候、耐腐蝕性等多樣化的性能要求也越來(lái)越高。近幾年來(lái)，為滿足國(guó)內(nèi)極厚鋼板市場(chǎng)的需要，濟(jì)鋼、興澄特鋼、南陽(yáng)漢冶、湘鋼、首秦、鞍鋼等企業(yè)加大投入，強(qiáng)化技術(shù)研發(fā)，先后具備了極厚鋼板的生產(chǎn)能力，研發(fā)和生產(chǎn)了一大批大厚度高性能鋼板新品種，替代了部分進(jìn)口產(chǎn)品，實(shí)物質(zhì)量和綜合性能達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

2 極厚鋼板用坯料技術(shù)進(jìn)步

極厚鋼板生產(chǎn)制造的核心技術(shù)就是要求鋼板具有大壓縮比、高致密度、高純凈度、高均勻性和低缺陷率，保證其良好的內(nèi)部質(zhì)量和厚度方向性能。由于鋼板的厚度大，300 mm以下的連鑄板坯受厚度的制約，無(wú)法達(dá)到鋼板大壓縮比的要求。傳統(tǒng)上，極厚鋼板生產(chǎn)用坯料基本采用模鑄鋼錠、鍛壓坯、初軋板坯和少量的連鑄板坯。模鑄鋼錠現(xiàn)在是厚板和特厚板生產(chǎn)的主要原料，其優(yōu)點(diǎn)是錠型齊全、易于操作、適合組織生產(chǎn)單件小批量的特殊用途鋼材，可實(shí)現(xiàn)較大軋制壓縮比，寶鋼5 m軋機(jī)二期工程粗軋機(jī)投產(chǎn)后，能采用1 000 mm厚的鋼錠，軋制400 mm的特厚鋼板，缺點(diǎn)是能耗高、產(chǎn)出率低、效率低，且存在有頭尾偏析嚴(yán)重的致命缺陷；采用鍛壓坯和初軋板坯作為坯料，雖然軋機(jī)產(chǎn)量高，但由于需要二火成材，整個(gè)流程投資大、生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)，只有較少企業(yè)采用這種生產(chǎn)模式；連鑄板坯的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高、成材率高、可連續(xù)作業(yè)，主要供薄板和中厚板生產(chǎn)用料，缺點(diǎn)是坯料厚度受限制，軋制壓縮比小，低倍質(zhì)量即使做得很好，也難以滿足100 mm以上厚板軋制的要求。

隨著我國(guó)冶金工業(yè)技術(shù)裝備水平的提高和進(jìn)步，通過(guò)國(guó)內(nèi)企業(yè)和科研院校不斷努力和創(chuàng)新以及“產(chǎn)、學(xué)、研”的合作開(kāi)發(fā)，充分借鑒和消化國(guó)外先進(jìn)的極厚鋼板生產(chǎn)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出了利用電渣重熔扁鋼錠、焊接復(fù)合連鑄坯、大厚度連鑄板坯、單向凝固鋼錠等極厚鋼板軋制用高質(zhì)量坯料，極大促進(jìn)了我國(guó)極厚鋼板的生產(chǎn)。

2.1 電渣重熔扁鋼錠

電渣重熔技術(shù)早在20世紀(jì)50年代即已開(kāi)發(fā)成熟，國(guó)內(nèi)外均有廣泛應(yīng)用，主要用于生產(chǎn)高質(zhì)量、大單重鍛造錠，錠型主要為8角、12角、20角和圓錠，最大錠重可達(dá)350 t（我國(guó)上重）。我國(guó)舞鋼聯(lián)合院校自2007年開(kāi)始研發(fā)利用該技術(shù)，也成功地開(kāi)發(fā)了電渣重熔扁錠（重40 t），用以軋制極厚鋼板［1］。

電渣重熔是先把同鋼種澆鑄成自耗電極，利用電流通過(guò)熔渣時(shí)產(chǎn)生的電阻熱作為熱源和電極前端的電弧將自耗電極熔化，使金屬液滴通過(guò)“渣洗”去除氣體、夾雜，并利用水冷結(jié)晶器在熔池上下造成很大的溫差，使鋼液凝固成鋼錠的一種特殊冶煉工藝。由于“渣洗”去除鋼內(nèi)各類夾雜的作用和良好的結(jié)晶條件，電渣重熔金屬具有良好的純凈度，結(jié)晶是由下而上逐次地進(jìn)行，鑄態(tài)組織精細(xì)、致密、均勻，無(wú)白點(diǎn)、疏松和縮孔，偏析較小，金相組織和化學(xué)成分均勻，表面光潔，硫含量極低，非金屬夾雜物少且細(xì)小彌散［2］。電渣重熔前后的低倍組織與金相組織對(duì)比如圖1和圖2所示。

圖1 連鑄板坯電渣重熔前后低倍組織對(duì)比

圖2 連鑄板坯電渣重熔前后金相組織對(duì)比

電渣重熔鋼錠的成材率高，與普通鋼錠相比在使用上有很大的優(yōu)勢(shì)，可以允許2以下的軋制壓縮比，制造同樣規(guī)格的大單重特厚板，電渣重熔鋼錠比一般模鑄鋼錠的質(zhì)量小。

電渣重熔鋼錠軋成的鋼板，橫向塑性、韌性大大提高，改善了各向異性、斷裂韌性、缺口敏感性和低周波疲勞指標(biāo)，具有良好的低溫抗冷脆性及可焊性，焊接熱影響區(qū)小，可省去大型焊接結(jié)構(gòu)件（高壓容器、鍋爐、反應(yīng)堆殼體）焊接后的熱處理。

電渣重熔技術(shù)是集精煉和凝固于一體的一種鑄造方法，除了可以有效地去除鋼中的非金屬夾雜物和減少硫等有害物的含量外，還可以有效地控制結(jié)晶速度和方向，獲得所期望的趨于軸向的結(jié)晶組織，滿足大單重極厚板的大壓縮比要求。如果在電渣重熔技術(shù)的基礎(chǔ)上采用其他的先進(jìn)技術(shù)，將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大其優(yōu)勢(shì)。如采用加壓技術(shù)可使氮作為鋼中間隙原子，通過(guò)與其他元素的協(xié)同作用，能改善鋼的多種性能，包括高強(qiáng)度、高韌性、高的抗蠕變能力、高的耐磨性、良好的耐腐蝕性能［2］。

舞鋼目前有3座電渣爐，成功研發(fā)出300 mm厚且具有Z向性能的特大型水電工程用大厚度鋼板S355J2-Z35；重38 t、厚度162 mm的煉油加氫反應(yīng)器用鋼臨氫12Cr2MoIR；最大厚度達(dá)410 mm的精品塑膠模具鋼板系列如WSM718R、WSM720R等；用于國(guó)家“大飛機(jī)”項(xiàng)目的390 mm厚20MnNiMo等。產(chǎn)品多項(xiàng)填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白，但由于其重熔效率只有1 t/h，且電耗較高，難以大批量生產(chǎn)，適用于更高級(jí)別而又大單重、大厚度的模具板、鍋爐容器板、水電板、核電板及鉻鉬系列的其他品種對(duì)實(shí)物的力學(xué)性能、焊接性能及其他特殊性能有更高的要求以及普通冶煉澆鑄工藝、模鑄鋼錠工藝都無(wú)法滿足其要求的鋼板的生產(chǎn)。

2.2 焊接復(fù)合連鑄板坯

焊接復(fù)合連鑄板坯軋制極厚鋼板，主要是利用鋼廠現(xiàn)有連鑄坯作為原料，將表面清理后的兩支或多支鑄坯疊放在一起，對(duì)鑄坯周邊進(jìn)行焊接密封，同時(shí)保證鑄坯復(fù)合面內(nèi)部空間一定的真空度，最后將復(fù)合好的板坯組熱加工軋制成材的一種特厚板生產(chǎn)工藝［3］。利用該工藝可以解決極厚鋼板用大厚度原料制備產(chǎn)出率低、能耗高等一系列技術(shù)難點(diǎn)，可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)坯料厚度500～900 mm。相比其他特厚板生產(chǎn)工藝，焊接復(fù)合連鑄板坯技術(shù)有如下特點(diǎn)：

1）焊接是在高真空中進(jìn)行，焊接熱變形小，焊縫的化學(xué)成分穩(wěn)定且純凈，接頭強(qiáng)度高，焊縫質(zhì)量高，可獲得深寬比大的焊縫，焊接厚件時(shí)可以不開(kāi)坡口一次成形，且不會(huì)造成金屬氧化。

2）具有原料來(lái)源穩(wěn)定、生產(chǎn)組織靈活、效率高、成材率高、能耗低、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)。

3）復(fù)合界面處結(jié)合致密，比原始中心偏析缺陷位置更容易焊合，并且原始中心偏析位置調(diào)整到整個(gè)坯厚的1/4處，軋制時(shí)的變形更容易將其消除。

濟(jì)鋼2011年通過(guò)自主研發(fā)成功開(kāi)發(fā)焊接復(fù)合連鑄板坯生產(chǎn)制造工藝及裝備技術(shù)并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用和生產(chǎn)。濟(jì)鋼利用該技術(shù)生產(chǎn)鋼板單重最大到45 t，300 mm厚度S460NL級(jí)別鋼種被成功開(kāi)發(fā)，能夠滿足Z35厚度方向性能要求；200 mm容器鋼板P355NL、250 mm結(jié)構(gòu)鋼板S355K2和S355NL等通過(guò)CPD/PED取證檢驗(yàn)。至2012年9月份，濟(jì)鋼已利用該工藝生產(chǎn)鋼板1萬(wàn)余t，成材率達(dá)到85%以上，綜合探傷合格率95%以上，產(chǎn)品出口美國(guó)、德國(guó)、日本、科威特、澳大利亞、比利時(shí)、荷蘭等多個(gè)國(guó)家，廣泛用于重型機(jī)械、高層建筑、壓力容器、海洋風(fēng)塔等裝備制造行業(yè)［4］。

鋼板采用同爐次坯料復(fù)合，復(fù)合后全厚度方向成分偏差很小，200 mm厚S355J2+N鋼板不同厚度部分C、Mn成分分析結(jié)果見(jiàn)圖3和圖4，完全滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

圖3 200 mm S355J2不同厚度部位C成分變化

圖4 200 mm S355J2不同厚度部位Mn成分變化

通過(guò)光學(xué)顯微鏡來(lái)觀察，極厚鋼板原始復(fù)合界面痕跡完全消失，復(fù)合界面位置微觀組織和基體完全相同，見(jiàn)圖5［5］。

圖5 300 mm S460NL不同厚度部位金相組織對(duì)比

300 mm厚S460NL鋼板Z向拉伸斷面收縮率都遠(yuǎn)超Z35，大部分都在60%以上，所有試樣斷裂位置均不在原鑄坯復(fù)合界面處（見(jiàn)圖6，圖中試樣上3個(gè)黑點(diǎn)分別標(biāo)記厚度1/4處、厚度中心及厚度3/4處），說(shuō)明復(fù)合界面處結(jié)合強(qiáng)度較高。利用該工藝生產(chǎn)的鋼板原結(jié)合界面處與其他位置比較韌性指標(biāo)基本保持一致，各點(diǎn)的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖7（V型夏比試樣）。

圖6 300 mm S460NL鋼板試樣Z向拉伸前后對(duì)比

圖7 220 mm厚S355NL不同厚度部位不同溫度沖擊變化

濟(jì)鋼利用連鑄坯真空焊接復(fù)合疊軋技術(shù)生產(chǎn)的各類特厚鋼板，性能優(yōu)良，完全符合標(biāo)準(zhǔn)和用戶要求，可滿足各類高性能極厚鋼板的生產(chǎn)要求。

2.3 大厚度連鑄板坯

連鑄與模鑄相比，雖然具有工藝流程短、系統(tǒng)節(jié)能、成材率高等優(yōu)點(diǎn)，但受到技術(shù)和裝備方面的限制，生產(chǎn)特厚板時(shí)壓縮比不夠。近年來(lái)，為了適應(yīng)150 mm以上特厚板材生產(chǎn)，滿足增加壓縮比的要求，國(guó)際上研發(fā)了多臺(tái)厚度達(dá)400 mm的超厚板坯連鑄機(jī)，如德國(guó)Dillingen厚板軋機(jī)使用的連鑄坯的厚度可達(dá)400 mm，最大寬度2 200 mm，坯料的最大單重可達(dá)37 t；日本新日鐵的Nagoya厚板廠則使用了最大厚度400 mm、最大寬度2 360 mm的連鑄坯，可生產(chǎn)最大厚度300 mm的普通特厚板以及最大厚度達(dá)200 mm的高強(qiáng)度特厚板，該廠還預(yù)留有可生產(chǎn)最大厚度600 mm連鑄坯的能力。在我國(guó)，首秦、興澄特鋼等都企業(yè)近兩年都建設(shè)了大厚度連鑄坯生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)可生產(chǎn)坯料最大厚度都達(dá)到了400 mm。

連鑄板坯用于特厚鋼板生產(chǎn)，可期短制造工藝時(shí)間周期。舞陽(yáng)鋼廠經(jīng)過(guò)多輪次試驗(yàn)，以連鑄坯替代模鑄扁錠軋制厚度130～150 mm的鋼板，成材率比模鑄提高15%，達(dá)到88%以上；用連鑄坯軋制可大大降低加熱能耗和費(fèi)用。以300 mm厚連鑄坯為例，其軋制前加熱時(shí)間是4.5 h；而模鑄生產(chǎn)對(duì)應(yīng)的扁錠加熱時(shí)間需要10 h以上。

開(kāi)發(fā)大厚度板坯連鑄設(shè)備的主導(dǎo)思想是，在應(yīng)對(duì)多品種規(guī)格小批量的訂單時(shí)相對(duì)于模鑄法和連鑄法有更高的質(zhì)量和更高的生產(chǎn)率。其關(guān)鍵點(diǎn)是高生產(chǎn)率且有高的品種規(guī)格變化應(yīng)對(duì)能力，具有與模鑄板坯相當(dāng)或更高的鑄壞質(zhì)量。為此將鑄造裝置改為立式，在鍋爐、壓力容器用鋼板、高強(qiáng)度鋼板等高質(zhì)量特厚鋼板制造方面，實(shí)現(xiàn)了采用連續(xù)鑄造方法并軋制成鋼板保探傷最厚至200 mm的鋼板。對(duì)于重視板厚及強(qiáng)度的普通特厚鋼板，在400 MPa級(jí)下可穩(wěn)定地制造至300 mm厚度。

采用高形狀比（實(shí)際最大形狀比為0.52）軋制方法制造板厚195 mm的鋼板，板坯厚度400 mm的SB480鋼板生產(chǎn)工藝如下：轉(zhuǎn)爐冶煉→RH脫氣處理→特厚板坯連鑄工藝（板坯厚度400 mm）→高形狀比控制軋制→正火處理。

表1示出了SB480鋼板實(shí)際化學(xué)成分，表2示出了力學(xué)性能試驗(yàn)結(jié)果（試樣進(jìn)行625℃×3.45 h×4次的消除應(yīng)力退火）。

表1 SB480鋼板化學(xué)成分 %

抗拉試驗(yàn)和夏比沖擊試驗(yàn)的結(jié)果表明，在鋼板的厚度方向上拉伸及沖擊性能沒(méi)有太大差異，顯示出了良好的性能均勻性。圖8為1/4板厚處及1/2板厚處的微觀組織。驗(yàn)證了特厚板坯鑄造方法生產(chǎn)的特厚SB480鋼板有良好的質(zhì)量。

表2 SB480鋼板的力學(xué)性能

圖8 SB480鋼板金相組織 ×100

2.4 單向凝固坯料

單向凝固指的是在凝固過(guò)程中采用強(qiáng)制手段，在凝固金屬和未凝固熔體中建立起沿特定方向的溫度梯度，從而使熔體在型壁上形核后，沿著與熱流相反的方向，按要求的結(jié)晶取向凝固的技術(shù)［6］。采用單向凝固技術(shù)可以較好地控制凝固組織的晶粒取向，消除橫向晶界，獲得柱狀晶或單晶組織，能夠消除普通大鋼錠中存在的二次縮孔和V形偏析，大大減少了倒V形偏析，可得到均勻致密的鋼錠，圖9所示為常規(guī)模鑄與水冷模鑄殘余熔體模量的有限元仿真模擬效果。用單向凝固法生產(chǎn)的特厚鋼板，具有較高的純凈度、優(yōu)良的綜合性能，能夠消除鋼板各向異性，具有良好的抗回火穩(wěn)定性、焊接性和加工性，是極厚鋼板一種經(jīng)濟(jì)、簡(jiǎn)便、高質(zhì)量的原料生產(chǎn)方式［5］。

圖9 不同冷卻方式時(shí)鑄錠殘余熔體模量的模擬效果

采用單向凝固法生產(chǎn)大鋼錠，不經(jīng)過(guò)預(yù)鍛造或開(kāi)坯就可直接制造出大單重特厚板。采用單向凝固法已實(shí)際生產(chǎn)出最大達(dá)80 t重的鋼錠。大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單向凝固特厚鋼板綜合性能良好，不但有良好的強(qiáng)度和韌性匹配，而且性能均勻，各向同性。特別是板厚方向的性能特別優(yōu)異，是優(yōu)異的抗層狀撕裂鋼（Z向鋼）。

南陽(yáng)漢冶特鋼自主研發(fā)了新型水冷鋼錠設(shè)備和技術(shù)，該工藝以熱傳導(dǎo)率高、熱穩(wěn)定性好的結(jié)晶器銅板作為錠模，外部通過(guò)循環(huán)冷卻水對(duì)銅板錠模進(jìn)行冷卻，改變了原有錠模僅依靠輻射散熱的方式，提高了熱傳導(dǎo)系數(shù)；鑄模內(nèi)腔形狀為倒置的近錐臺(tái)形，在凝固過(guò)程中對(duì)鑄錠產(chǎn)生一定的擠壓作用，錠模設(shè)有側(cè)邊擠壓機(jī)構(gòu)，將氣隙縮小使鋼錠組織致密；通過(guò)調(diào)整氣隙間距調(diào)整熱傳導(dǎo)系數(shù)，可澆鑄高碳及高合金鋼鋼種系列厚板坯。澆鑄錠型大小可無(wú)級(jí)調(diào)整，提高了產(chǎn)品的成材率。

通過(guò)該技術(shù)，南陽(yáng)漢冶特鋼設(shè)計(jì)并建設(shè)了國(guó)內(nèi)外第一條工業(yè)化新型鋼錠特厚板生產(chǎn)線，年生產(chǎn)該類鋼板能力20萬(wàn)t以上，其產(chǎn)品已應(yīng)用于國(guó)內(nèi)外40余家大中型重工企業(yè)?？梢陨a(chǎn)各類100～420 mm厚鋼板，其中抗層狀撕裂（Z向）性能達(dá)到Z35級(jí)別，內(nèi)部質(zhì)量滿足JB/T 5000.15—2007標(biāo)準(zhǔn)要求。

采用48～50 t鋼板結(jié)晶器水冷模澆注平均厚度為980 mm的水冷鋼錠，單重48 t，軋制生產(chǎn)400 mm厚Q345E共20批，性能指標(biāo)均達(dá)到了400 mm厚Q345E標(biāo)準(zhǔn)要求，性能合格率100%，三級(jí)探傷合格率80%以上。其鋼板實(shí)物性能水平見(jiàn)表3［6］。

表3 400 mm厚Q345E鋼板實(shí)物性能水平

試驗(yàn)結(jié)果表明，軋制比對(duì)鋼板的力學(xué)性能有明顯的影響。普通連鑄坯，當(dāng)壓下比＜3時(shí)，力學(xué)性能明顯惡化，Z向斷面收縮率大幅度降低；而單向凝固鋼錠，當(dāng)壓下比＜2.5時(shí)，板厚方向的斷面收縮率仍可達(dá)60%以上，表明單向凝固特厚鋼板具有良好的各向同性和優(yōu)良的力學(xué)性能。

3 極厚板用原料的冶金技術(shù)

由于大單重極厚鋼板的性能要求嚴(yán)格且具有特殊性，就必須有高壓縮比的高質(zhì)量極厚坯料作保障，這就首先要求不論何種生產(chǎn)方式，使用何種坯料，必須在冶煉階段就采取強(qiáng)化措施，通過(guò)預(yù)處理脫硫、脫磷，通過(guò)鋼包精煉脫氣，得到純凈的鋼水。

1）鐵水應(yīng)脫硫至0.002%以下，脫磷至0.005%以下。此外，為了避免回火脆性，還要盡量減少Sn、As、Sb等雜質(zhì)元素。

2）C是影響低溫沖擊的最顯著的元素，針對(duì)厚規(guī)格E級(jí)鋼板，可以適當(dāng)降低C含量；同時(shí)控制連鑄坯的中心偏析，均有利于提高沖擊韌性。

3）煉鋼需要采取低氫冶煉法，經(jīng)鋼水罐脫氫處理后，含氫量應(yīng)減少至0.7×10-6，鑄錠中也要嚴(yán)格控制吸入氫量在0.2×10-6以下。

4）為了防止產(chǎn)生氫氣內(nèi)部缺陷，板坯和鋼板均需脫氫熱處理過(guò)程。為了密實(shí)內(nèi)部疏松，對(duì)鋼錠進(jìn)行鍛造和大壓下，并配有室式加熱爐和熱處理爐。

5）由于氫氣與裂縫會(huì)導(dǎo)致內(nèi)部質(zhì)量惡化，因此必須采取精煉措施來(lái)提高鋼水純凈度，采用鋼水RH、VD、DH、流滴等脫氣方法來(lái)徹底脫去氫氣。煉鋼氫含量通常達(dá)（3～5）×10-6，脫氣處理后可達(dá)到（1～2）×10-6。

6）在特厚鋼板生產(chǎn)過(guò)程中，如果板坯內(nèi)氫氣擴(kuò)散不充分，板厚中心部位集結(jié)氫氣后會(huì)很容易產(chǎn)生內(nèi)部缺陷（白點(diǎn)）。對(duì)此，有些鋼種的板坯生產(chǎn)后采用保溫爐及緩冷坑等進(jìn)行脫氫熱處理。即緩冷后需將板坯在200℃以上裝入熱處理爐內(nèi)，在650℃溫度下保持一定時(shí)間，退火時(shí)間視含氫量而定。

7）鋼錠錠型和鋼種對(duì)偏析的影響也很大，應(yīng)嚴(yán)格控制切去頭尾量。

4 極厚鋼板軋制技術(shù)發(fā)展

為了適應(yīng)大寬度、極厚鋼板等生產(chǎn)與質(zhì)量等用戶需求要求，各國(guó)的中厚板生產(chǎn)得到了很大的發(fā)展，許多新的工藝如控制軋制和控制冷卻技術(shù)被廣泛使用，軋制設(shè)備能力和水平得到了很大的提高。

4.1 軋機(jī)尺寸日漸增大。

1）軋機(jī)能力不斷增大?？剀埞に囈笤跍囟容^低的情況下軋制，使得軋制力大為增加，現(xiàn)代厚板軋機(jī)的最大軋制力已經(jīng)超過(guò)100 000 kN。在這樣大的軋制力下為了保證板形，軋機(jī)的剛度系數(shù)也大為提高，目前軋機(jī)的剛度系數(shù)已達(dá)到10 000 kN/mm。為了提高生產(chǎn)效率，世界上許多廠家已經(jīng)采用雙機(jī)架軋機(jī)或者預(yù)留了第二架軋機(jī)。

2）目前厚板軋機(jī)普遍采用閉口式牌坊，4 000 mm級(jí)以上軋機(jī)牌坊的制造都有較大困難，通常采用整體鑄造或分塊鑄造后焊接來(lái)制造毛坯。50 000 mm的軋機(jī)牌坊毛坯可重達(dá)600 t。牌坊的剛度系數(shù)是將來(lái)影響產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素，剛度系數(shù)越大則板形越容易保證。目前軋機(jī)牌坊的剛度系數(shù)已經(jīng)能達(dá)到10 000 kN/mm以上。

3）為了保持軋機(jī)的橫向剛度，目前5 m軋機(jī)和5.5 m軋機(jī)的支撐輥直徑達(dá)到2 400 mm，這樣大的輥徑對(duì)保證板形非常有利。

4）為了適應(yīng)大單重的鋼錠、鍛制坯、特厚板坯或復(fù)合板坯的軋制，來(lái)加工滿足極厚鋼板的生產(chǎn)，厚板軋機(jī)目前的開(kāi)口度一般精軋機(jī)在500 mm左右，粗軋機(jī)則在1 000 mm以上。

5）厚板軋機(jī)采用電液組合壓下系統(tǒng)。在軋制過(guò)程中由于快速的大壓下，故在大行程的調(diào)整中用電動(dòng)壓下，精確的壓下用液壓壓下。橋梁建筑用鋼板中有一類是變斷面鋼板，即鋼板沿長(zhǎng)度方向厚度是變化的，生產(chǎn)此類鋼板需要在軋制過(guò)程AGC能夠帶負(fù)荷壓下。

4.2 特厚板的軋制技術(shù)特點(diǎn)

對(duì)于厚度在80 mm以上級(jí)別的鋼板，由于壓縮比的問(wèn)題，導(dǎo)致低溫沖擊韌性較低，需要從化學(xué)成分、軋制、冷卻等方面著手。

1）極厚鋼板對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和性能有嚴(yán)格要求，消除鋼板內(nèi)部疏松、偏析、氣孔，充分?jǐn)U散鋼板內(nèi)氫氣，保證內(nèi)在質(zhì)量和力學(xué)性能，壓縮比需要達(dá)到2.0以上，考慮韌性和壓延力學(xué)性能等因素時(shí)壓縮比要達(dá)1.5～3.0。此外，如果對(duì)其橫向性能有特殊要求，還應(yīng)嚴(yán)格設(shè)計(jì)坯料尺寸和展寬量。

2）一般在軋制厚度＞120 mm厚板時(shí)，為保證獲得良好的低倍組織，在總壓下率≮40%的情況下，軋制變形時(shí)，軋件表面與中心溫度梯度要控制在300℃左右，變形系數(shù)不得＜0.37。

3）由于受到厚度的限制，軋制階段的安排比較重要，選擇合適的待溫厚度要同時(shí)兼顧生產(chǎn)和性能兩個(gè)方面。從沖擊韌性的角度看，一階段的高溫低速大壓下對(duì)于100 mm及以上規(guī)格的厚板特別重要，要有足夠的壓下滲透；對(duì)于E級(jí)高性能沖擊鋼板，二階段的壓下量盡可能達(dá)到50%，特別是保證鋼板展寬后縱軋階段的有效壓下量，是提高沖擊韌性的關(guān)鍵因素。

4）低速大壓下工藝能夠使厚板中心部發(fā)生變形，充分壓合孔隙。低的軋制速度能促進(jìn)孔隙擴(kuò)散、接合，有利于孔隙的消減。軋制極厚板時(shí)，一般要求軋制速度控制在10～20 r/min。低速大壓下軋制是防止各種缺陷的一種有效的軋制方法。

5）由于受厚度的限制，厚板的強(qiáng)冷會(huì)出現(xiàn)表面過(guò)冷嚴(yán)重的情況，一般采用前期強(qiáng)冷，后期慢冷的間斷式冷卻策略，快速冷卻至目標(biāo)溫度，細(xì)化組織，提高鋼板的沖擊韌性。

5 極厚鋼板熱處理設(shè)施與技術(shù)

極厚鋼板對(duì)表面質(zhì)量有著很高的要求，不同的鋼板對(duì)機(jī)械性能也都有特殊的要求，需要進(jìn)行緩冷、保溫冷卻以及熱處理等。熱處理方式有正火、回火以及調(diào)質(zhì)處理、Q+T組織控制技術(shù)等不同方式，對(duì)鋼板的傳送、矯直和切割等也有特殊要求。

1）極厚板或特厚板生產(chǎn)設(shè)有收集裝置，厚板火焰切割裝置，通常設(shè)有加熱緩冷坑4～6個(gè)，車底式熱處理爐1座或2座，機(jī)械化室式熱處理爐6～8座，輥底式?；癄t1座及調(diào)質(zhì)處理線1條，以適應(yīng)極厚板或特厚鋼板熱處理的要求。舞鋼4 200 mm厚板廠在厚板處理區(qū)配置車底式熱處理爐2座，機(jī)械化室式熱處理爐8座；寶鋼5 000 mm厚板廠配置車底式熱處理爐2座。

2）極厚板或特厚板軋后必須進(jìn)行緩冷處理，主要是為了防止鋼板表面和中心的溫度差引起裂紋，使軋制組織均勻化，脫除鋼板中的氫，防止針狀鐵素體的存在影響探傷檢查等。緩冷方式有堆垛緩冷、緩冷坑緩冷和緩冷罩緩冷等方式。緩冷坑的保溫效果較好，通常為了監(jiān)視鋼板在坑中的緩冷狀況，還裝有溫度檢測(cè)、燒嘴等裝置；緩冷罩緩冷是將鋼板放在隔熱的平臺(tái)上，然后在其上面蓋上罩子，緩冷罩一般用鋼板制造，內(nèi)涂可鑄不定型耐火材料等來(lái)保溫。

3）在各種熱處理方式中，無(wú)氧化或少氧化控制技術(shù)是保證鋼板表面質(zhì)量的關(guān)鍵。正火、回火處理通常在輥式爐、車底式爐或外部機(jī)械化室式爐中進(jìn)行；淬火采用浸淬方式，將特厚鋼板浸入淬火池中進(jìn)行淬火。但大單重特厚鋼板淬火或調(diào)質(zhì)后的變形問(wèn)題，一直是提高特厚鋼板質(zhì)量的難題，需配置大壓力的矯平機(jī)進(jìn)行處理。

6 結(jié)語(yǔ)

毫無(wú)疑問(wèn)，極厚板或特厚板是高質(zhì)量、高性能、高標(biāo)準(zhǔn)的特殊中厚板材，某些品種屬于戰(zhàn)略物資。它的生產(chǎn)對(duì)裝備技術(shù)、冶金技術(shù)與軋制技術(shù)提出了很高的要求，不僅關(guān)系到一個(gè)企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新水平和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)能力的高低，也代表了一個(gè)國(guó)家的大型或超大型結(jié)構(gòu)的建造能力水平，是一個(gè)國(guó)家冶金工業(yè)水平的標(biāo)志。

面對(duì)當(dāng)前及今后一段時(shí)間內(nèi)市場(chǎng)持續(xù)低迷，鋼鐵產(chǎn)能嚴(yán)重過(guò)剩，產(chǎn)品同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)激烈格局，以及應(yīng)對(duì)質(zhì)量、成本、效率、環(huán)保、品種和技術(shù)方面的挑戰(zhàn)，中厚板生產(chǎn)企業(yè)必須在品種結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方面做足文章，在實(shí)物質(zhì)量提升上下足功夫，在高端板開(kāi)發(fā)上大力創(chuàng)新，加強(qiáng)對(duì)鋼軋一體化與工藝流程的整合與優(yōu)化，淘汰落后，努力開(kāi)展新技術(shù)、新工藝、新裝備的研發(fā)與應(yīng)用，加強(qiáng)對(duì)先進(jìn)技術(shù)的消化吸收，重視實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)與二次創(chuàng)新，提高技術(shù)的集成度，形成具有核心競(jìng)爭(zhēng)力的工藝技術(shù)，推動(dòng)我國(guó)寬厚板生產(chǎn)的技術(shù)和裝備取得持續(xù)的進(jìn)步，保持和提升產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。

［1］ 傅恤志.鑄鋼和鑄造高溫合金及其熔煉［M］.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，1985：171-176.

［2］ 安閣英.鑄件形成理論［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992：151-152.

［3］ 胡漢起.金屬凝固原理［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000：1.

［4］ Sun Weihua，Zhao Qian，Cui Jian,etal.Application of Heavy Steel Plate by Cladding Rolling［C］//the 15th International Conference on“Advances in Materials and Processing Technologies(AMPT 2012)，Wollongong,Australia：2012.

［5］ 劉鵬，劉坤，馮亮花.定向凝固技術(shù)的發(fā)展及在特厚鋼板生產(chǎn)中的應(yīng)用［J］.鞍山科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（5）：473-477.

［6］ 唐鄭磊，楊東，張濤，等.400 mm特厚低合金結(jié)構(gòu)鋼Q345E的研發(fā)［J］.鋼鐵研究，2012，40（3）：53-56.