世界軋機之王——鞍鋼5500mm特寬厚板軋機

掃街 · 發表于 2009-12-2 14:08:02

“每一塊鋼鐵里，都隱藏著一個國家興衰的秘密?！?nbsp; ——Peter Krass，美國鋼鐵大王卡內基的傳記作者。

鋼鐵工業是重要的基礎產業，被譽為工業的脊梁。軋鋼機是鋼鐵工業核心裝備之一。無論是決定戰爭勝負的航空母艦、核潛艇等尖端武器；還是關乎社會安危的核電站、巨型橋梁、水庫閘門等基礎設施；又或是人們日常生活中的汽車、冰箱、洗衣機等消費品；都離不開大型軋鋼機生產的優質鋼材。
鞍鋼是我國最早的鋼鐵生產基地，始建于1916年，前身為日偽時期的鞍山制鐵所和昭和制鋼所。1936年鞍鋼第一中板廠建成我國第一臺2300mm三輥勞特式中板軋機。1945年8月蘇聯紅軍出兵東北后，將鞍鋼7萬多噸設備物資拆運回國，使鞍鋼生產完全癱瘓，偌大廠區陷入破敗境地。1949年7月9日，新成立的鞍鋼公司在一片廢墟上恢復建設。到1957年生鐵產量達到336.1萬噸，鋼291.07萬噸，鋼材192.39萬噸，成為中國第一大鋼鐵基地，向全國輸送了大量專業人才，被譽為共和國鋼鐵工業的搖籃。然而同大多數國有企業一樣，在上世紀90年代市場大潮的沖擊下，積弊嚴重的鞍鋼曾瀕臨絕境，歷經轉軌陣痛，通過投巨資對生產線進行技術改造才重獲生機。
走過60年風雨歷程的鞍鋼，目前是我國四大鋼鐵集團之一，擁有職工十余萬人，2008年生產鐵1608萬噸，鋼1604萬噸，鋼材1499萬噸，實現收入796億元。形成了以汽車板、家電板、集裝箱板、造船板、重軌、無縫鋼管、冷軋硅鋼為主的完整產品系列，是全球最大的集裝箱鋼板供貨企業和國內主要的船用鋼板、汽車鋼板供貨商；能夠生產128個鋼種的船用鋼板，最大厚度100mm，強度級別從235MPa到550MPa，全部通過9國船級社認證；是世界第3家具備生產高檔船體結構板和海洋工程結構鋼板的企業。

鞍鋼西部基地
2008年9月10日，鞍鋼舉行新聞發布會，宣布遼寧營口鞍鋼鲅魚圈鋼鐵基地正式竣工投產。這是我國首個自主設計、技術總負責的現代化全流程鋼鐵廠，擁有世界最大規格的5500mm寬厚板軋機等一批先進裝備。項目于2006年5月17日經發改委審批立項，規劃年產1000萬噸鋼鐵，主要用于制造高技術、高附加值板材。
新基地選址遼寧營口市南端52公里的鲅魚圈區，北距沈陽190公里，南距大連160公里，緊鄰營口港20萬噸級鐵礦石碼頭和華能電廠，地理位置極其優越。廠區占地8.32平方公里，南北長2.75公里，東西寬3.05公里，其中陸地面積5.05平方公里，挖山填海3.27平方公里，累計使用炸藥21018噸，挖運填海土石方達5547萬立方米（相當于三峽工程的1/2）。
項目分兩期建設，一期總投資226億元，涵蓋原料、燒結、化工、煉鐵、煉鋼、軋鋼等鋼鐵生產的全流程，具備年產493萬噸鐵、500萬噸鋼、200萬噸寬厚板和296萬噸熱軋板的能力。主要生產高技術含量的船用寬厚板、艦艇板、高級別管線鋼板、橋梁板、工程機械板、及高端熱軋薄板等精品板材。
營口鲅魚圈一期主體設備包括：
1、供料系統建設1座1470萬噸的現代化綜合原料場。
2、焦化系統建設4座國產k法脫硫52孔復熱式7米焦爐，年產焦炭255萬噸。
3、燒結系統建設2臺405平方米燒結機，年產燒結礦933.8萬噸。
4、煉鐵系統建設2座4038立方米大型高爐，設計產能650萬噸。
5、煉鋼系統建設3座260噸頂底復吹轉爐、2套RH-TB真空精煉裝置、1座LF鋼包精煉爐、1座ANS-OB鋼水精煉裝置，設計產能500萬噸。
6、連鑄系統建設2臺230mm厚度常規板坯連鑄機、1臺300mm厚度板坯連鑄機。年產板坯500萬噸，其中200萬噸供給寬厚板生產線，300萬噸供給熱連軋生產線。
7、軋鋼系統建設1臺5500mm四輥雙機架寬厚板軋機，年產200萬噸寬厚板；1條1580mm熱連軋生產線年產296萬噸熱軋板，1條1450mm冷軋生產線年產96萬噸冷軋板。
2008年9月9日15時38分，鞍鋼鲅魚圈新廠煉鋼系統的扒渣機、三號轉爐、LF爐外精煉和厚板坯連鑄機一次通過熱負荷聯合試車，成功冶煉出了鞍鋼鲅魚圈鋼鐵項目的第一塊鋼坯。2009年7月10日上午11時08分，鞍鋼鲅魚圈新廠的核心設備——5500mm寬厚板粗軋機熱負荷試車成功。

鞍鋼鲅魚圈上圖為焦化車間廠房，下圖為鞍鋼鲅魚圈基地全景
鞍鋼5500mm四輥可逆式雙機架寬厚板軋機正在軋制鋼板。
世界軋機之王
鞍鋼5500mm四輥可逆式雙機架寬厚板軋機，是目前世界最大規格的寬厚板軋機。由一臺5500mm四輥式粗軋機和一臺5000mm四輥式精軋機及2臺步進式加熱爐、除磷箱、熱矯直機、3臺冷床、切頭剪、定尺剪、火焰切割機、4200噸壓平機、淬火機等40余臺配套設備組成，零部件總數達10萬多個。生產廠房由加熱爐跨、主軋跨、剪切跨、中轉跨、冷床跨、磨輥間、成品庫等部分組成，長1116米，寬近100米，面積達11萬平方米，當于15個足球場。兩臺軋機占地長200米、寬35米，高近20米，重達近7000噸。整個工程澆灌混凝土16萬立方米、吊裝鋼結構32400噸，設備重達18000噸。由于體系復雜、精度要求高、制造難度極大，許多部件的重量尺寸都達到了機械加工及運輸的極限，被譽為世界“軋機之王”。
目前全世界已建成的5500mm軋機僅有6臺，分別位于日本新日鐵大分鋼廠、JEF京濱廠（原日本鋼管扇島廠）、JEF倉敷廠（原川崎制鐵水島廠）、住友金屬鹿島廠、德國迪林根鋼廠和中國鞍鋼鲅魚圈新廠。從設備來看，5500mm寬厚板軋機僅一片軋機機架牌坊就重達400噸以上，軋機支承輥最大直徑達到2400mm，重達250噸，整臺軋機總重超過3000噸。主電機總功率達20000kW以上，原料板坯重達250噸，車間用橋式起重機最大噸位達400噸。其生產的鋼板厚度最大可達400mm，是普通軋機的4倍以上，可用做航母、戰列艦、坦克等武器裝甲鋼板。鋼板寬度達5300mm，是普通軋機的2倍以上；單塊鋼板重達200噸，是普通軋機的5倍以上，這些規格都遠遠大于中小型軋機。
鞍鋼5米軋機生產線由中國一重集團與德國西馬克·德馬格（SMS-Demag）公司聯合設計，粗軋機、精軋機等核心設備由一重制造，冷床、翻板機、輥道由中冶長城重機制造。采用了熱裝熱送、板型控制等13項先進技術，軋制力為1萬噸，生產鋼板尺寸寬度為900-5300mm，厚度為5-150mm，最厚可達450mm,長度為3-25米。主要生產寬度4米以上軍民用高強度寬厚船用鋼板、艦艇板、核電用特種鋼板、耐大氣腐蝕板、大口徑油氣焊管和模具板等高技術含量、高附加值產品。該軋機的成功制造，有助于打破國外特種鋼材對我國的封鎖，將對推動我國石油、天然氣運輸、造船及國防建設等領域起到重要作用。

造船及海上采油平臺用特厚鋼板
什么是寬厚板軋機？
軋鋼機是將鋼坯鋼錠軋制成鋼材（管、板、型、絲）的成套設備，分為鋼管軋機、板帶軋機、型鋼軋機、線材軋機、薄板坯連鑄連軋等類型。鋼板是鋼材四大品種中用途最廣泛的一種，按生產工藝分為熱軋鋼板和冷軋鋼板，按厚度可分為薄板(厚度<4毫米)、中板(厚度4-20毫米)、厚板(厚度>20-60毫米)、特厚板(厚度>60毫米，最厚達700毫米)。在實際工作中，中板和厚板通稱為“中厚板”。
中厚板生產屬于熱軋工藝，主要有中厚板軋機、熱連軋機組和爐卷軋機等三種方式，中厚板軋機是普遍采用的生產設備，通過軋機中的上下軋輥咬合碾壓經過加熱的鋼坯，最終軋制成鋼板。軋機按照軋輥輥面寬度可分為1800mm、2300mm、2800mm、3300mm、3800mm、4300mm、4800mm 以及5300mm等8個級別，每個級別可上下調整200mm。寬厚板軋機主要是指輥面寬度達到2800mm以上的寬幅中厚板軋機。輥面寬度達到4800mm以上的軋機，又被稱為特寬厚板軋機，最大規格可達5500mm。
寬厚板生產線由粗軋機和精軋機及配套設備組成，可采用單機架或雙機架布置形式。軋機結構出現過二輥式、三輥勞特式、四輥可逆式、復合式和萬能式，還曾經出現過單機架無牌坊預應力軋機，因適應性較低，未能廣泛推廣。傳動主機由最初的水力驅動、蒸汽機驅動，發展到現在的電力驅動。單機架的二輥式和三輥勞特軋機由于自身結構的制約，生產效率低，產品質量差，西方在60年代就已經少有使用，但作為二手設備在我國存在了許多年，現已基本淘汰。四輥式軋機是目前使用最廣泛的一種機型，具有剛度大、厚度控制精度高，軋制規格范圍廣等優點，使得中厚板的生產效率有了大幅度提高。

寬厚板軋制流程主要包括：鑄坯→加熱爐→高壓水除鱗→機架輥除鱗→粗軋機→精軋機→控制冷卻→壓平機/熱矯直機→冷床翻板→超聲波探傷→激光劃線→火焰切割機/橫剪切頭尾、滾切剪雙邊→定尺、取樣→噴丸→加熱淬火→表面檢查→修磨→涂漆→烘干→打字噴號→垛板入庫等步驟，在實際應用中可根據情況進行調整。
第1步是坯料準備：寬厚板軋制坯料主要為連鑄坯和鑄錠，加熱爐將坯料加熱至1100-1250℃，出爐后用高壓水除鱗，吹除坯料加熱過程中產生的表面氧化鐵皮，以避免壓入鋼板表面形成麻點或凹坑。2、軋制工序：鋼坯除磷后，將1000℃左右的熱坯送入粗軋機進行1-4道次的整形軋制，消除坯料表面凹坑缺陷，接著把坯料旋轉90度進行展寬軋制，再旋轉90度進行延伸軋制。進入精軋機后繼續延伸，控制板形、厚度、表面質量等性能。3、控冷剪切工序：完成軋制工序的鋼板，進入控冷裝置用水幕直接淬火，快速冷卻至600℃左右，以提高板材的屈服強度。然后50mm以下鋼板用輥式熱矯直機消除板材彎曲等缺陷，進入寬冷床冷卻至150℃左右，做超聲波探傷；再進行激光劃線、剪切鋼板頭尾和兩邊不規則部分、定尺、取樣。50mm以上的鋼板軋制后直接進入特厚板冷床冷卻，用火焰切割機切割后，用壓平機進行冷矯直，對裂紋敏感鋼種要用等離子切割。4、精整工序：對成品鋼板根據客戶需要進行正火、調質、回火等熱處理，對鋼板表面進行檢查并修磨；造船橋梁用板表面需拋丸處理，除去氧化鐵皮后，再做防銹涂層并烘干，成品板材打字噴號后垛板入庫。

2005年8月11日，美國核動力航空母艦CVN-21建造切割第一塊鋼板，這塊鋼板重15噸，是CVN21的側舷外板。

掃街 · 發表于 2009-12-2 14:09:04

寬厚板用途
寬幅中厚板是重要的戰略物資，其用途非常廣泛，主要用于10萬噸以上大型船舶和大口徑油氣直縫焊管，以及武器裝甲、巨型橋梁結構鋼、海上鉆井平臺結構鋼、核電站安全殼、大型水壩閘門、電站高壓鍋爐鋼板、煉鋼高爐爐殼、大型油氣儲罐、大型機械結構鋼、模具鋼、超高層建筑等領域。
　　當年建設九江大橋時，橋梁結構鋼板要求厚50mm，長18米，單重11噸，由鞍鋼2800mm軋機生產，因單重與尺寸滿足不了，鐵道部只好修改鋼板尺寸，增加拼接焊縫。寶鋼在建設煉鋼高爐過程中，需要大單重寬厚鋼板，因為舞鋼無法生產，最后只好修改結構，由此可見寬厚鋼板的重要性。
目前世界造船行業的發展趨勢是，采用大分段造船工藝，及大尺寸船用鋼板以減少焊縫，縮短造船周期，因此需要大量采購船用寬厚鋼板。國外建造10萬噸級以上船舶，多數采用寬度4000mm以上船用鋼板。隨著我國造船能力的提升，上海外高橋造船廠生產的30萬噸級油輪，鋼板最大寬度要求達到4500mm，這就需要由4.8米以上的軋機生產。尤其在軍用造船領域，大單重寬厚板更是不可或缺。以美國“尼米茲”級航母為例，其飛行甲板面積達18200平方米，相當于3個足球場，由50毫米厚的HSLA-80鋼板和復合裝甲材料組成；既要承受戰機起降時的強大沖擊力和火焰灼燒，又要有足夠的防彈能力；因此必須要用大尺寸鋼板，以減少焊縫增加強度。整艘尼米茲級航母共采用各種特殊鋼板達45000噸以上，僅鋪設飛行甲板就需要特種鋼板約8000噸。
特寬厚板還是石化建設領域的重要材料，長距離油氣輸送管道由鋼板卷焊而成，管徑分為18、24、30、36、42、48、54、60、64英寸等十個等級。56英寸（1422mm）以下的焊管鋼板可以由4.8米軋機提供，而64英寸（1626mm）大口徑直縫焊管所需鋼板寬度達到5.11米，只能由5500mm軋機軋制。一條1000公里長的64英寸管道大約需要消耗25萬噸鋼板。矗立在深海的石油鉆井平臺需要抵御狂風巨浪的侵襲，每座消耗鋼材數萬噸，使用的鋼板最大寬度為5200mm，顯然只有5500mm軋機才能滿足要求。大型油氣儲罐也需要板厚20-45mm的高強度寬厚鋼板來建造罐體，以減少焊縫增加強度。
核電站建造中，圓柱形鋼制安全殼是保障反應堆安全的重要屏障，直徑40米左右、高達60多米，內層為50mm厚的鋼板內襯，外層澆筑1米厚的鋼筋混凝土，要求能夠承受地震、颶風、墜落等各種沖擊。鋼板內襯由130多塊寬厚鋼板焊成十余個巨型鋼環再疊套拼裝，總重超過4000噸，所需鋼板必須由5米以上軋機軋制。

2006年7月28日上午10時15分，鞍鋼5.5米粗軋機機架在中國一重集團公司通過5個鋼水包合澆成功。
巨型軋機研制過程
大型軋機屬于極限制造領域，中國一重在承制鞍鋼5.5米軋機過程中克服了諸多技術挑戰。2005年11月28日，一重開動4臺電爐、2臺精煉爐，用5包合澆的方式，組織716噸鋼水成功澆鑄出鞍鋼5米精軋機第一片機架牌坊，成品機架高15.2米、寬4.67米，厚2.3米，重412噸，居亞洲之最。機架是軋機上承載數百噸重的巨型合金鋼軋輥的支撐部件，也是軋機上最大最重的部件。鞍鋼的5500mm粗軋機和5000mm精軋機共需要澆鑄2組4片機架，鋼水總量近3000噸，成品機架重量超過1600噸，澆鑄難度極大。
2006年7月28日，一重再次組織743噸鋼水澆鑄更為龐大的5500mm米粗軋機機架，他們在木模的制造過程中，采用螺栓把合槽鋼的辦法，順利解決了超大模型強度難題。在澆注過程中牢牢控制鋼水包上下滑板，有效防止了澆注中“跑、穿、漏（鋼水）”現象的發生，準確地將5個鋼水包中溫度高達1500多度的743噸鋼水順暢注入機架型腔，拉滑板、燒氧等工作一氣呵成，僅用時8分鐘，一片整體機架澆注成功。經過機床加工后，成品機架長15.91米，寬4.671米，厚2.3米，重達425噸。
如此巨型的整體鑄件，要從齊齊哈爾一重運到1400公里外的營口鲅魚圈工地，用空運、海運、公路運輸都不行，而用鐵路運輸又沒有大型載重車輛。為此鞍鋼技改部與齊齊哈爾車輛集團組織人員歷時1年多時間，研制出載重450噸的D45型世界最大落下孔車，該車全長70米，自重202噸，共配有14個轉向架、28軸56個車輪和液壓制動系統，鐵道部還專門配備了裝載計算機輪壓信息分析系統的測試車和兩臺牽引機車。2007年9月10日-27日，D45型落下孔車分2次將一重制造的2片5米精軋機機架，成功地從富拉爾基運至鲅魚圈工地，創造了中國鐵路運輸單車載重最大紀錄。11月16日，兩片機架成功吊裝到精軋機底座上，11月21日，軋機支撐橫梁與機架成功拼合。

2007年11月21日，鞍鋼鲅魚圈新廠舉行5米精軋機機架安裝儀式。
2008年7月16日和9月12日，5.5米粗軋機的兩片機架在一重完成裝配后，也分別通過鐵路運至鲅魚圈新廠進行軋輥安裝。軋輥是軋制鋼板的關鍵部件，四輥式軋機需要安裝兩根支承輥和兩根工作輥。由于5米級軋機支承輥需要澆注450噸級真空鋼錠，經萬噸級水壓機鍛造成型，再經超重型車床進行精密加工，制造難度極大，世界上僅有德國、日本少數幾家企業能生產，單根造價高達2000萬元以上。我國重機企業經過近幾年的升級改造，也逐步具備了生產能力，2009年6月12日，德陽二重為五礦集團營口中板廠的5米寬厚板軋機生產出首根支承輥，直徑2302毫米、總長11226毫米，交貨重量226.4噸，是目前國內最大的支承輥。鞍鋼5.5米粗軋機的支承輥由德國GP公司制造，單根重達251.7噸，直徑達到2.4米，加上兩個軸承箱，每個支承輥總重約400噸，是目前世界最大的軋機支承輥。
2008年8月30日上午10點20分，寬厚板生產線的5米精軋機完成安裝，正式投入試生產。共軋制出8塊不同規格的合格寬厚板。這標志著鞍鋼寬厚板工程初戰告捷。到2009年6月，5.5米粗軋機支承輥成功裝入軋機機架，整條生產線設備安裝基本完成。
2009年7月10日上午11時08分，在鞍鋼鲅魚圈新區寬厚板生產線粗軋機試車現場，一塊紅彤彤的鋼坯從加熱爐里吐了出來，經過5500mm粗軋機9個道次的軋制，被輕松地展寬軋長，然后進入精軋工序，標志著這條世界最先進的寬厚板軋機生產線全線貫通。能夠為鞍鋼每年增加200萬噸優質寬厚鋼板產能。

qiangying · 發表于 2009-12-2 15:24:07

德國西馬克公司實力非常雄厚，一重在國內熱軋設備制造上也是老大啊

zhangying9903 · 發表于 2009-12-2 15:25:38

長見識了，想不到中國的軋鋼有這么大的進步？？？？？？？

bluemoon_1970 · 發表于 2009-12-2 21:58:49

當你身處軋鋼現場，伴隨著震耳欲聾的軋機轟鳴聲，看著火紅的鋼坯在軋機中往復穿梭的時候，你一定會被那種氣勢所感染，做為一位擁有世界頂級軋機的鞍鋼股份鲅魚圈鋼鐵分公司厚板部的一名員工，我感到無比的驕傲和自豪！

zht_udb · 發表于 2009-12-12 14:41:18

中國的民族工業進步神速。

shaokuang2009 · 發表于 2009-12-28 15:50:38

船用板。老工業基地重新煥發光彩！

zzyly · 發表于 2010-1-30 15:51:18

挺長見識，軋機我見過不少，這么大的還真沒見過。

氣壓機 · 發表于 2010-1-30 20:58:06

鞍鋼，我見過的占地面積最大的企業，就是廠區的道路太糟糕，竟是彎，聽說蘭洲化工廠比它還大。
剛開始去進門都費勁，要各種證件，后來才知道門前進廠區的黑出租車和摩的多的是，只需5--10元，車主有各種證件，包括給你準備的，如果運氣好上下班高峰的時候也可以混進去，唉！進戒備森嚴的鞍鋼5元即可搞定，還要辦證中心有什么用，真是不可思議。

李大海51 · 發表于 2010-2-24 15:17:48

非常向往到鞍鋼去看一看，那里的大生產氣勢和鞍鋼精神。
西馬克是德國的跨國公司，下面兩個子公司：德馬格(SMS-Demag)和梅爾(SMS-MEER)，在國外有孫子公司，德馬格主要生產大型的板材軋機，梅爾生產高線軋機、管材軋機、異型鋼材軋機、連鑄機等。

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