1中厚板轧制工艺概述 1
1.1流程概述 1
1.2工厂平面布置 1
1.2.1中厚板工厂平面布置概略 1
1.2.2平面布置与区域总图的关系 7
1.2.3主生产线布置对平面布置的影响 8
1.2.4加热炉及板坯库的布置 13
1.2.5热机轧制在单、双机架上的实现方式 16
1.2.6冷床布置形式及宽度和面积的选择 19
1.2.7磨辊间布置 24
1.2.8成品运输方式对平面布置的影响 28
1.2.9生产线主要设备的间距确定 32
1.3中厚板轧机的发展、形式及选择 35
1.3.1中厚板轧机的发展概况 35
1.3.2轧机的主要类型及布置形式 40
1.3.3轧机规格的选择 45
1.4原料 55
1.4.1原料种类 55
1.4.2原料的接收和管理 58
1.4.3原料的表面检查和清理 59
1.4.4坯料的定尺切割 61
1.5加热 62
1.5.1加热目的 62
1.5.2加热温度 62
1.5.3加热速度 62
1.5.4加热制度 62
1.5.5加热缺陷 63
1.5.6加热炉热工操作 63
1.5.7加热炉生产能力 63
1.5.8热送热装 64
1.6除鳞 65
1.6.1概述 65
1.6.2高压水除鳞的机理 65
1.6.3除鳞系统技术参数确定 66
1.7轧制 66
1.7.1轧制过程 66
1.7.2轧制工艺 67
1.7.3分阶段轧制和多块钢轧制 69
1.7.4板形控制技术 75
1.8冷却 76
1.8.1控制冷却 76
1.8.2自然冷却 80
1.8.3强制冷却 81
1.8.4缓慢冷却 81
1.9矫直 82
1.9.1钢板变形的类型 82
1.9.2矫直的方式 83
1.9.3矫直工艺参数 84
1.9.4矫直缺陷及预防措施 85
1.10精整 85
1.10.1剪切和切割 85
1.10.2表面检查、修磨 89
1.10.3超声波探伤 90
1.11热处理 92
1.11.1概述 92
1.11.2热处理操作工艺 92
1.11.3热处理设备配置 93
1.12成品检验 97
1.12.1检验标准 97
1.12.2质量检验内容 98
1.12.3检验设备 101
1.12.4国内某厚板厂检验室 101
参考文献 104
2中厚板的产品和原料 105
2.1中厚板的定义和分类 105
2.1.1定义 105
2.1.2分类 105
2.1.3尺寸精度 107
2.1.4力学性能 108
2.1.5其他性能 108
2.1.6表面性状 108
2.2中厚板的生产原料 109
2.2.1原料的尺寸 109
2.2.2铸锭 109
2.2.3连铸坯 109
2.2.4焊接复合坯 111
参考文献 111
3中厚板轧机 112
3.1中厚板轧机机组组成 112
3.2轧机本体 113
3.2.1机架装置 113
3.2.2轧机辊系 118
3.2.3电动压下装置 125
3.2.4液压AGC 129
3.2.5上支撑辊平衡装置 135
3.2.6轧机导卫 136
3.2.7窜辊装置 137
3.2.8工作辊平衡和弯辊装置 141
3.2.9轧线标高调整装置 147
3.2.10支撑辊换辊轨道 148
3.2.11机架辊 150
3.3轧机主传动装置 158
3.3.1主电机 158
3.3.2万向接轴 158
3.3.3接轴平衡装置 160
3.3.4安全联轴器 162
3.4换辊装置 162
3.4.1工作辊换辊装置 162
3.4.2支撑辊换辊装置 165
3.5机前、机后工作辊道和推床 167
3.5.1机前、机后工作辊道 167
3.5.2机前、机后推床 168
3.6立辊轧机 170
3.6.1现代中厚板生产线立辊轧机的主要作用 171
3.6.2立辊轧机的设备组成 171
3.6.3轧辊更换 178
3.6.4立辊轧机的参数 178
参考文献 179
4数学模型 180
4.1轧制力模型 180
4.1.1轧辊压扁半径的影响 180
4.1.2应力状态影响函数的影响 181
4.1.3变形抗力的影响 181
4.1.4残余应变的影响 182
4.1.5相变的影响 185
4.2温度模型 186
4.2.1钢材的热辐射和与周围环境之间的对流 187
4.2.2高压水除鳞造成的温降 189
4.2.3与轧辊接触产生的热传导 189
4.2.4塑性变形功转变而来的热量 190
4.3板凸度模型和平直度计算 190
4.4弹跳模型 195
4.4.1辊系弹性变形分析 196
4.4.2轧机牌坊和相关机械部分的弹性变形 198
4.4.3新型弹跳模型 198
4.5轧辊磨损模型 199
4.6轧制力矩模型 200
4.7前滑模型 202
参考文献 203
5轧制规程制定和轧机设定 205
5.1轧制规程的制定原则 205
5.2轧制策略的确定 205
5.3轧机负荷分配 206
5.3.1恒比例凸度法 207
5.3.2联合控制凸度-板形法 207
5.3.3带有板形控制的满负荷道次分配法 207
5.3.4压下量逐步逼近优化法 208
5.3.5综合等负荷算法 208
5.3.6负荷协调分配算法 209
5.3.7带弯辊的逼近满负荷分配法 209
5.4轧机设定计算 210
5.4.1设定计算的作用 210
5.4.2设定计算的组成结构 210
5.4.3设定计算数据流 211
5.4.4设定计算功能的调用 212
5.5多坯交叉轧制和轧制节奏控制 214
5.5.1时位图 214
5.5.2多坯交叉轧制模式的时间判断 216
5.5.3多坯交叉轧制模式的空间限制 219
5.5.4出炉时间控制 220
参考文献 221
6中厚板厚度自动控制 223
6.1概述 223
6.2中厚板轧制时计算机厚度自动控制系统 224
6.2.1基础自动化级计算机系统 224
6.2.2过程控制级计算机系统 224
6.2.3中厚板厚度自动控制系统的结构 225
6.2.4中厚板轧机检测仪表 226
6.3中厚板轧制时厚度自动控制的基本形式及基本原理 227
6.3.1反馈式厚度自动控制的基本原理 227
6.3.2前馈式厚度自动控制的基本原理 229
6.3.3监控式厚度自动控制的基本原理 230
6.3.4轧制力AGC（P-AGC）控制系统的基本原理 230
6.3.5液压式厚度自动控制的基本原理 233
6.3.6绝对值AGC（ABS-AGC）控制系统的基本原理 238
6.3.7动态设定型AGC（D-AGC）控制系统的基本原理 240
6.4厚度自动控制的基础自动化系统 242
6.4.1辊缝控制 242
6.4.2电动压下位置自动控制系统 244
6.4.3液压压下位置自动控制系统 249
6.4.4具有可编程序控制器的压下位置自动控制系统 251
6.4.5辊缝倾斜控制 252
6.4.6液压AGC厚度自动控制系统 253
6.4.7近置式测厚仪的厚度自动控制系统 256
6.4.8头部厚度控制 259
6.4.9中厚板轧机刚度测量 259
6.4.10油膜厚度测量 260
6.4.11支撑辊偏心测量 261
6.5厚度自动控制的过程自动化控制系统 262
6.6中厚板厚度控制系统典型指标 262
6.6.1APC系统性能 262
6.6.2钢板厚度控制精度 262
参考文献 263
7中厚板板凸度和板形控制技术 264
7.1板凸度和板形的基本概念 264
7.1.1板凸度 264
7.1.2边部减薄 264
7.1.3中厚板断面形状的表达式 264
7.1.4板平直度 265
7.1.5良好平直度的条件 266
7.1.6板平直度与板凸度的关系 267
7.2中厚板轧机板凸度和板形控制手段 267
7.2.1中厚板轧辊辊型设计 268
7.2.2考虑板形的最优负荷分配 270
7.2.3液压弯辊 270
7.2.4CVC轧机 271
7.2.5PC轧机 278
7.2.6WRS轧机 280
7.3中厚板板凸度的影响因素 281
7.3.1板凸度计算 282
7.3.2工作辊磨损计算 282
7.3.3工作辊热膨胀计算 283
7.4板凸度和板形控制系统 287
7.4.1板形控制系统的组成 287
7.4.2板形和板厚的联合控制 289
7.4.3板形开环控制方法——板形锁定法 291
参考文献 295
8中厚板平面形状控制 296
8.1中厚板平面形状控制概述 296
8.1.1中厚板轧制平面形状变化特点 296
8.1.2影响中厚板成材率的主要因素 297
8.2中厚板平面形状控制方法 298
8.2.1MAS轧制法 299
8.2.2DBR轧制法 300
8.2.3薄边展宽轧制法 300
8.2.4立辊轧边法 300
8.2.5无切边轧制法 301
8.3平面形状控制数学模型 302
8.3.1平面形状预测模型 303
8.3.2平面形状控制模型 305
8.3.3平面形状控制功能现场应用 306
8.4平面形状检测 307
8.4.1合成照相法 308
8.4.2厚板平面形状识别装置 308
8.4.3图像识别法 308
参考文献 309
9中厚板的控制轧制与控制冷却 311
9.1中厚板的主要性能指标 311
9.1.1强度指标 311
9.1.2塑性指标 313
9.1.3韧性指标 314
9.1.4冷弯性能 315
9.1.5焊接性能 319
9.2金属强化的主要机制 321
9.2.1固溶强化 322
9.2.2位错强化 324
9.2.3沉淀和弥散强化 325
9.2.4晶界强化 327
9.3钢材热变形过程中的再结晶和相变行为 329
9.3.1钢材热变形时的应力-应变曲线及其规律 330
9.3.2钢材热变形过程中的动态回复与动态再结晶 331
9.3.3钢材热变形后的静态再结晶行为 332
9.3.4静态再结晶的临界变形量 334
9.3.5钢材热变形后的奥氏体／铁素体相变 336
9.4控制轧制与控制冷却 338
9.4.1控制轧制与控制冷却工艺的发展和特点 339
9.4.2控制轧制的基本类型 339
9.4.3控制轧制和控制冷却工艺参数的控制原则 340
9.5直接淬火工艺 347
9.5.1直接淬火工艺简介 347
9.5.2直接淬火工艺的类型 348
9.5.3直接淬火钢的组织性能特征 348
9.5.4直接淬火工艺对淬火设备的要求 350
9.5.5直接淬火工艺的工业应用 350
参考文献 354
10控制冷却设备及其自动化 355
10.1控冷设备的总体布置和基本配置 355
10.1.1控制冷却设备的安装位置 355
10.1.2控制冷却设备的配置 356
10.2加速冷却装置的主要形式 358
10.2.1U形管层流冷却装置 358
10.2.2直管式层流冷却装置（水枕式） 359
10.2.3水幕层流冷却装置 359
10.2.4Mulpic水枕式冷却装置 359
10.2.5水-气喷雾式冷却装置 359
10.2.6压力水倾斜喷射的超快速冷却装置 360
10.2.7直接淬火设备 361
10.3控制冷却策略 362
10.3.1冷却方式 362
10.3.2确保纵向温度均匀的控制策略 362
10.3.3确保横向温度均匀的控制策略 363
10.3.4确保厚度方向温度均匀的控制策略 364
10.4控制冷却的自动化系统 364
10.4.1控制系统 364
10.4.2检测仪表 365
10.4.3执行机构 366
10.4.4控制冷却系统的功能 366
10.5控冷数学模型 367
10.5.1温降差分方程 367
10.5.2空冷传热系数模型 369
10.5.3水冷传热系数模型 370
10.5.4比热容模型 370
10.5.5热导率模型 370
10.5.6横向温度控制模型 370
10.5.7纵向温度控制模型 370
10.5.8加速度模型 370
10.5.9头尾低温控制模型 372
10.5.10厚度方向温度控制模型 372
10.5.11自学习模型 373
参考文献 375
11辅助设备 376
11.1高压水除鳞系统 376
11.1.1概述 376
11.1.2高压水除鳞 376
11.1.3除鳞喷嘴及其选择 377
11.1.4系统组成 379
11.1.5泵站配置方案 379
11.1.6高压水除鳞装置 382
11.2矫直机 385
11.2.1概述 385
11.2.2中厚板矫直机的参数计算 387
11.2.3中厚板矫直机的类型和结构 396
11.2.4中厚板矫直机的矫直模型 403
11.3冷床 404
11.3.1冷床的主要形式 404
11.3.2冷床上下料装置 412
11.4剪切设备 413
11.4.1剪切线设备组成 414
11.4.2钢板剪切过程分析及剪切力参数计算 414
11.4.3剪机的结构与特点 418
11.5无损检测 443
11.5.1超声波探伤的基本原理 443
11.5.2在线自动超声波探伤装置的结构形式 444
11.5.3应用实例 447
11.5.4自动超声波探伤的发展趋势 448
参考文献 448
12中厚板的加热设备与热处理设备 449
12.1加热炉及其辅助设备 449
12.1.1步进梁式连续加热炉 449
12.1.2推钢式连续加热炉 481
12.1.3车底式加热炉 487
12.1.4炉型比较和选择 490
12.1.5实例 491
12.2抛丸机 496
12.2.1抛丸机用途 496
12.2.2抛丸机形式 497
12.2.3抛丸机工艺布置 497
12.2.4抛丸机工作原理 499
12.2.5抛丸机主要设备组成 500
12.2.6抛丸机主要技术参数和设备结构形式及组成 501
12.3热处理炉及其辅助设备 502
12.3.1热处理炉的分类及比较 502
12.3.2辊底式热处理炉 503
12.3.3台车式热处理炉和外部机械化炉 519
12.4淬火机 526
12.4.1淬火处理 526
12.4.2中厚板淬火机 526
12.4.3辊式淬火机 527
参考文献 529
13计算机控制系统 531
13.1计算机控制系统的结构 531
13.2通讯 532
13.2.1数据通讯 532
13.2.2网络结构 533
13.3数据库 533
13.4过程控制计算机功能及其实现 534
13.4.1过程控制系统的主要功能 534
13.4.2过程控制系统轧件跟踪功能 535
13.4.3几种典型的过程控制系统描述 536
13.5基础自动化功能及其实现 540
13.5.1基础自动化控制范围及主要功能 540
13.5.2基础自动化系统的硬件构成 540
13.5.3基础自动化系统的工作方式及人机接口 543
13.5.4各区基础自动化功能说明 543
13.6轧线检测仪表 544
13.6.1典型中厚板生产线仪表配置 544
13.6.2中厚板生产过程中的几种检测仪表 544
13.7人机界面 546
13.7.1人机界面的主要功能 546
13.7.2人机界面的设计原则 547
13.8在线数据采集和诊断系统 547
参考文献 548
附录 549
附表1我国现有中厚板轧机基本情况统计表 549
附表2轧机大小与生产能力的关系 551
附表3中国热轧中厚板厂设备性能 552
附表3.1中厚板轧机性能 552
附表3.2板坯参数 554
附表3.3加热炉主要性能 554
附表3.4燃烧系统性能 558
附表3.5加热炉控制系统性能 560
附表3.6加热炉操作及热平衡计算 560
附表3.7轧机设备性能 562
附表3.8粗轧机宽度自动控制装置（RAWC）性能 566
附表3.9板形控制参数 566
附表3.10AGC装置性能 566
附表3.11剪切机性能 568
附表3.12辊道设备一览表 574
附表3.13炉卷设备性能1 591
附表3.14炉卷设备性能2（辊材质） 591
附表3.15轧辊参数 592
附表3.16轧辊使用方法 594
附表3.17轧辊轴承性能 594
附表3.18轧辊磨床性能 596
附表3.19轧辊车床性能 598
附表3.20冷床及热处理设备 598
附表3.21矫直机主要工艺参数 600
附表3.22油膜轴承润滑系统和齿轮润滑系统性能 604
附表3.23轧辊液压定位系统性能 604
附表3.24热轧厂冷却用水量 606
附表3.25冷却用水补充水水质 606
附表3.26轧辊冷却水量 608
附表3.27除鳞供水设备性能 608
附表3.28除鳞高压水集管性能 610
附表3.29除鳞喷嘴性能 610
附表3.30轧后冷却设备性能1 612
附表3.31轧后冷却设备性能2 614
附表3.32计算机系统控制功能（过程控制计算机） 614
附表3.33计算机系统硬件设备（过程控制计算机L2） 616
附表3.34测压力仪性能 616
附表3.35粗轧区测温计性能 617
附表3.36层流冷却温度计性能 617
附表3.37测宽仪性能 618
附表3.38测厚仪性能 618
附表3.39板形仪性能 618
附表3.40自动化机械应用状况（轧辊间自动化） 619
附表3.41自动化机械应用状况（精整生产线自动检测仪器及计算机的应用） 619
附表3.42板坯库存放概况 620
附表3.43成品库存放概况 620
附表3.44轧制单位 622
附表3.45代表规格轧制能力 624
附表3.46换辊方法、周期、时间 626
附表3.47自动化机械应用状况（标号机、定尺机） 626
附表3.48主要部件检修、更换周期 628
附表3.49实际操作情况（能耗和成材率） 630
附表3.50加热炉仪表控制项目 632
附图1三明中板厂（3000mm）平面布置图 634
附图2临汾钢铁公司中板厂（新建）（3000mm）平面布置图 634
附图3安阳炼轧厂（3450mm）平面布置图 634
附图4唐山中厚板材中厚板厂（3500mm）平面布置图 635
附图5天钢中板厂（东移新建）（3500mm）平面布置图 635
附图6韶钢中板厂平面布置图 635
附图7舞阳第二厚板厂（3800mm）平面布置图 636
附图8新钢厚板厂（3800mm）平面布置图 636
附图9重钢中板厂（3800mm）平面布置图 636
附图10华菱湘钢第一厚板厂（3800mm）平面布置图 636
附图11包钢厚板厂平面布置图 637
附图12中信泰富兴澄特钢宽厚板厂（4300mm）平面布置图 637
附图13宝钢集团宁钢宽厚板厂（4300mm）平面布置图 637
附图14宝钢中厚板分公司（4300mm）平面布置图 638
附图15 莱钢厚板厂（4300mm）平面布置图 638
附图16秦皇岛首钢金属材料有限责任公司厚板厂（4300mm）平面布置图 638
附图17宝钢5000mm厚板厂平面图 639
附图18五矿营钢有限公司（5000mm）平面布置图 639
附图19华菱湘钢第三厚板厂（5000mm）平面布置图 639
附图20鞍钢鲅鱼圈5500mm厚板厂平面布置图 640