中厚板轧制工艺Word文档格式.docx

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（5）最安全、舒适和称心的工作环境；

（6）避免不必要的投资；

（7）激发员工的劳动热情。

纵观国内外有代表性的中厚板工厂，其平面布置丰富多彩，各具特色，鲜有雷同。

国内外中厚板工厂的建设和生产经验表明，在建厂伊始，平面布置的确定当居于核心地位，与选择轧机规格具有同等的重要性。

平面布置的优劣，将直接影响到工厂的生产效率、产品质量、生产成本甚至未来发展。

中厚板工厂的平面布置首先受制于其所处区域的总图条件，如地形地貌、原料及成品运输方式、公辅设施条件等。

中厚板工厂生产规模、原料条件、产品品种和产品规格的差异较大，不同工厂对热处理、特厚板乃至某些特殊产品（如不锈钢、复合板以及少量有色产品等）的生产还会提出不同程度的要求，又会进一步扩大这些差异，这些差异或特殊要求在平面布置中必须予以考虑。

在中厚板工厂的平面布置中，我们把摩尔的评判标准归纳成“物流顺畅、过程均衡、生产高效”这一通用原则，而其中的“过程均衡”原则在具体设计时需给予足够重视。

中厚板生产及流程的多样性，导致了生产线上及线外各加工设备和处理场地在能力匹配上容易出现一处甚至多处“瓶颈”。

这就要求平面布置中要充分考虑，如何能使生产线以及相关生产区域的加工或处理能力具有一定的“弹性”，从而使整个工厂保持最大限度的均衡生产。

根据具体情况，往往还要提供必要的手段来均衡各设备之间的能力。

当然，对每一个中厚板生产厂，合理安排生产计划是保证均衡生产的基础。

一个产量较高、品种和规格覆盖面较广的中厚板工厂，其精整工序多，工艺流程复杂，物流在多处互有交叉和往复，精整区内各设备和中间库的生产能力是随生产品种和规格等因素而变化的。

当变化达到一定程度或积累到一定时间时，必然会打破上下游之间的均衡生产关系。

因此，对这类中厚板工厂，其精整区域内的工艺流程安排、工序间的衔接位置和衔接方式以及工序设备的布置，特别是中间库的安排和布置，是平面布置的重点和难点。

中厚板生产工序多、轧线长，各工序之间由辊道和台架相连接，这就为生产线的灵活布置提供了方便条件。

例如，总图条件允许时，生产线多采用“直线型”（贯穿型）布置；

而受总图长度限制时，生产线也可以采用“折返型”布置；

在“折返型”布置中，有时也会出现多次折返的情况。

根据市场需求的变化，中厚板工厂应最大限度地满足小批量、多品种和短交货期的生产要求，这一要求在平面布置中也需予以重视。

此外，中厚板工厂的平面布置与其生产及发货的组织方式之间也有着比较密切的关系。

新技术、新工艺和新装备的出现和应用，给中厚板工厂的平面布置带来了新的要求和变化，较为典型的有：

（1）热送热装技术要求板坯库尽可能靠近连铸车间，连铸坯采用辊道输送、在线二次切割；

（2）平面形状控制技术要求立辊轧机采用近接式布置；

（3）控制轧制要求轧机区设备布置能够满足多块钢轧制；

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（4）控制冷却技术要求轧机到冷却设备（入口）的距离，一般应超过一块最大轧制钢板长度；

控制冷却设备（出口）到热矫直机的距离，一般应大于一块最长冷却钢板长度；

（5）出于对钢板均匀冷却的更高要求，在控冷设备前增设l台预矫直机；

（6）冶炼和连铸技术的提高，一定程度上弱化了钢板检查和修磨工艺的安排；

（7）随着全自动超声波探伤技术的成熟和稳定可靠，应尽可能采用在线方式进行自动探伤；

（8）试样加工处理和检验中心应尽可能靠近中厚板车间。

具体而言，一个中厚板工厂的平面布置，是在限定的产品大纲和总图条件的基础上，全面分析和研究上述因素之后，确定出以下主要内容：

（1）原料库布置形式和面积，加热炉（包括烟囱）的布置，原料吊运方式和上料方式；

（2）加热炉上料侧的确定；

（3）主轧线的布置形式，主要工艺设备间距；

（4）冷床的数量、尺寸及布置形式；

（5）钢板检查修磨台架的安排和布置；

（6）钢板下料或收集方式，成品库的设置、布置形式和面积，钢板吊运方式；

（7）中间库安排、布置和面积，钢板吊运长度及吊运方式；

（8）特厚板区域的布置，包括下料、缓冷、切割、表面检查及修磨、热处理、无损探伤、压平处理、表面精整、中间库和成品库等；

（9）热处理区域的布置，包括热处理线的物流方向、装出炉区设备布置、风机房及热处理炉烟囱位置，抛丸线布置、抛丸线与热处理线的衔接方式，热处理线与主生产线和特厚板区域的衔接方式；

（10）轧机主传动电机（主电室）布置；

（11）磨辊间的布置及轧辊的存放，轧机工作辊和支撑辊换辊方案的确定；

（12）高压水除鳞泵站布置；

（13）生产线操作室和电气室布置，电缆隧道的走向安排；

（14）全厂地下介质站位置，管线隧道的走向和安排；

（15）工厂各类管理室和辅助小房间的安排和布置；

（16）工厂内主要能介管线的走向安排和与厂外公辅设施管线的接口位置；

（17）剪切废料和火切废料的输出方式、收集方式，废料收集间的布置；

（18）试样剪切和收集方式，检验中心的布置；

（19）剪刃修磨间的安排和布置；

（20）主厂房建筑参数、高低跨衔接，吊车选型、数量及司机室位置；

（21）厂内外运输道路和安全通道的安排；

（22）工厂运输大门，包括原料运输、成品运输、设备运输、介质运输、超大件运输等；

（23）各区设备固定检修区位置，各类检修工具和专用工具的存放区位置，各类油脂、耗材、备品备件的存放；

（24）工厂总降（变电站）位置；

（25）浊环水系统冲渣沟、漩流沉淀池及泵站布置，控制冷却（包括直接淬火）系统给排水管廊、沟道、水池、高位水箱及水处理布置，热处理区淬火系统给排水管廊、沟道、水池、高位水箱及水处理布置；

（26）其他特殊用途设备、设施和建筑物的布置（如安全水塔，除尘风机房、风道和烟囱，集中加油站，涂料间等）。

1．2．2平面布置与区域总图的关系

这是一个既复杂而又因具体对象不同几乎难以统一的问题，大到工厂的物流安排，小到生产线上具体设备或设施的布置。

在确定的区域内布置一个中厚板工厂，首先要满足总图条件，这是毋庸置疑的。

下面将平面布置与总图的关系分解成若干专题，并适当加以展开和分析，以便读者在具体的对象条件下，把握二者的关系。

1．2．2．1中厚板工厂的主立面

在民用建筑领域，绝大多数建筑物都有一个“主立面”。

在工业尤其是冶金工业建筑领域，这个概念被弱化了。

我们认为，在布置一个中厚板工厂时，有必要引入“主立面”的概念，使其更符合总图条件的要求。

借用建筑专业的定义，我们定义中厚板工厂的“主立面”，就是厂房靠近工厂人流、物流和主要道路一侧的立面；

而与此相反的，就是“背立面”。

根据这一定义，平面布置应尽可能遵循以下原则：

（1）主立面一侧应尽可能处于主导风向的上风向。

（2）主立面一侧的建筑力求简洁、完整，道路通畅：

1）磨辊间尽可能布置在主立面一侧；

2）总降和主电室尽可能布置在背立面一侧；

3）加热炉烟囱、水塔或高位水箱等尽可能布置在背立面一侧；

4）各区水处理尽可能布置在背立面一侧；

5）剪切线废料收集区尽可能安排在背立面一侧。

（3）工厂的预留发展尽可能安排在背立面一侧。

（4）体量较大的建筑物如检验中心、高压水泵站等，可视具体情况进行布置。

（5）各个电气室位置和大小应根据生产线布置情况确定。

1．2．2．2关于中厚板工厂的“拆分”处理

在中厚板工厂的建设实践中，常常遇到总图场地紧张或场地面积不足的案例。

在这种情况下，我们可根据总图条件，尝试将工厂“拆分”成可独立分割的若干单元，通过合理的运输手段和衔接库（相当于中间仓储），再将分割后的各个单元有机地“连接”在一起，完成整个中厚板生产过程。

显然，将一个中厚板车间进行“拆分”，往往会增加建设投资和搬运及仓储等物流成本，同时还要考虑新的场地上是否具备相应的公辅配套能力。

要对“拆分”可能带来的各种有利因素和不利因素进行综合比较和全面分析，再决定是否实施。

一条完整的生产线，从加热、轧制、热矫直、冷却、表面检查修磨、剪切到成品标记和收集，是不能“拆分”的。

一般来说，下列单元可部分或全部从中厚板车间里“拆分”出去：

（1）板坯库：

受场地限制，板坯库可以进行“拆分”处理，但生产线上还必须留有一定的板坯存放场地以保证生产顺行。

根据生产经验，设在生产线上的板坯库，其最低存放天数不得小于3天。

（2）成品库：

受场地限制，成品库也可以进行“拆分”处理，但生产线上同样必须留有一定的成品存放场地以保证生产顺行。

根据生产经验，设在生产线上的成品库，视其发货方式的不同，最低存放天数应在3～5天。

（3）热处理线：

热处理线的占地面积与其产量和处理工艺密切相关，当有淬火要求时，还要为其在厂外设置一套独立的淬火水处理系统。

因此有些工厂在新建或扩建时，考虑将几个中厚板工厂的热处理线集中设置，或受总图限制很难合理安排热处理线。

在上述情况下，将热处理线整体“拆分”出去，另寻场地建设，也不失为可选择的方案。

（4）当然，如果热处理产量不高，应尽量将热处理线与主生产线“一体”布置。

与“拆分”方式相比，“一体”方式既可降低物流成本，做到物料的搬运效率最优，又可充分利用生产线上的部分设备和厂房设施，如冷矫直机、自动超声波探伤设备、自动标记装置和吊车等，从而减少热处理线设备的投资。

（5）特厚板的精整处理：

特厚板轧制冷却后，根据不同的品种和工艺要求，一般要分别或部分经过下列精整处理：

缓冷、表面检查、修磨、定尺切割和取样、无损探伤、热处理和压平等。

由于特厚板离线处理的特点，钢板在各工序之间既需要利用行车搬运，又需要与处理工艺和处理量相匹配的存放场地，因此在安排特厚板生产能力时必须充分考虑和认真研究其所需生产场地。

特厚板的另一个特点是板幅相对较小，利用汽车或火车搬运都较容易。

正是因为这些特点，当特厚板精整处理区与主生产线一体布置时，如果受到场地条件制约，可以考虑把它与主生产线“拆分”，另寻场地建设。

（6）涂漆线：

将某些产品表面涂漆，无论是出于运输的目的，还是出于将下游涂漆工序转移给钢板生产企业完成的目的，通常是对成品钢板进行“再加工”。

也就是说，涂漆线和涂漆工艺本身都具有独立性，容易实现“拆分”处理。

（7）磨辊间：

当一个联合企业在同一个地点拥有两个甚至两个以上中厚板工厂时，为了减少总图用地、降低投资和便于集中管理，将几个中厚板工厂的磨辊间集中布置在一处，也是颇值得研究和可行的“拆分”方案。

（8）试样加工和检验中心：

对于一个联合企业，将多个轧钢工厂的试样加工和检验工作集中起来，是减少总图用地和降低该子项投资的理想选择。

与带钢类产品相比，中厚板产品的试样量、试样体积和重量都要大得多，因此在安排试样加工和检验中心时，以尽可能靠近中厚板车间为佳。

1．2．3主生产线布置对平面布置的影响

为了便于叙述，我们把从加热炉开始，经过轧制、轧后加速冷却、热矫直、冷床冷却、表面检查和修磨、剪切、标记，一直到成品收集为止的连续生产线称为主生产线。

主生产线的布置方式，从本质上说可归为两类，即“直线型”或“贯穿型”布置和“折返型”布置。

以下所叙述的“直线型”和“折返型”布置，均指坯料从连续加热炉出炉开始一直到进人成品库这部分生产线的布置。

换句话说，不涉及或不包括连续加热炉装出料侧的物流方向。

加热炉装料侧和出料侧的物流方向，主要取决于板坯库与轧机区的相对位置。

考虑到上游来料方向的不确定性，分析这部分工序的物流方向，意义不大。

采用“直线型”布置，轧制钢板（母板）和成品钢板（子板）的头尾方向不发生改变。

而采用“折返型”布置，母板和子板的头尾方向是否改变，取决于折返次数：

一次或三次（也有作业线达到五次）折返时，将改变头尾方向（即轧制钢板的头部成为成品钢板的尾部）；

两次或四次折返时，不会改变头尾方向。

“直线型”布置要求场地有足够的长度，而“折返型”布置对场地的要求较宽泛，可视场地的长度和宽度以及合理选择生产线上的折返位置，通过一次或多次折返进行布置。

选择一次折返时，折返位置通常选在冷床出口处；

选择多次折返时，折返位置可灵活掌握，可安排在剪切线人口、剪切设备之间或剪切线出口，还可进一步安排在剪切线后的精整线上。

通过粗略分析比较不难看出，“直线型”布置具有生产流程顺畅、生产线和辅助设施布置简单紧凑、内部物料搬运效率和场地利用率高等优点。

在总图条件允许时，应首选这种布置形式。

本书从20世纪70年代到21世纪初世界各地所建设的中厚板工厂中，列举了几个较典型的“直线型”和“折返型”布置的中厚板工厂。

1．2．3．1德国GTSDillingen厚板工厂（5500／4800mm）

该厂一期工程于1973年投产，建设了4300mm精轧机和前后配套的加热、矫直、冷却、精整剪切和热处理生产线，同时预留了粗轧机位置。

精轧机在后期扩宽为4800mm轧机。

1985年二期工程完成，在4800mm轧机前增设了l台5500mm粗轧机和粗轧区域厂房，设计年产量由120万t增加到180万t，成为20世纪规模最大的双机架中厚板工厂之一。

一期工程投产后，该厂不断进行增建、扩建和改造工作，除扩宽精轧机和增设粗轧机外，较大规模的改扩建工作还有：

（1）1975年增设2号连续加热炉，扩建加热跨厂房；

（2）1975年增设2号连续热处理炉和热处理线，扩建热处理跨厂房；

（3）1976年增设热处理线定尺取样剪；

（4）1981年增设在线超声波探伤装置；

（5）1982年更换热矫直机；

（6）1985年增设ACC系统；

（7）1985年和1986年先后投产1号和2号车底式加热炉；

（8）1988年投产（侧装）外机炉；

（9）1989年投产3号连续加热炉，扩建加热跨厂房；

（10）1989年增建特厚板冷床，扩建冷床跨厂房；

（11）1990年增设第二台双边剪；

（12）1990年更换冷矫直机；

（13）1992年投产3号车底式加热炉；

（14）2008年剪切线改造，更新定尺剪。

Dillingen厚板工厂采用“直线型”布置，总长度约1200m。

主厂房从板坯库、主生产线到成品库全部采用平行跨。

板坯库与炼钢车间相邻布置，板坯通过辊道由地下送入板坯库，成品采用汽车和火车联合发货。

平面布置如图1-5所示。

1．2．3．2日本新日铁（NSC）大分厚板工厂（5500／5500mm）

该厂于1977年初建成投产，建设了5500ram精轧机和前后配套的加热、矫直、冷却、剪切、精整和热处理生产线，同时预留了粗轧机位置。

2007年（即投产后30年），由于市场对中厚板产品的强劲需求，新日铁公司决定建设大分厂粗轧机。

粗轧机规格仍为5500mm，2009年投产，设计年产量由130万t增加到220万t，将成为世界上第一个建成投产的5500mm双机架中厚板工厂。

大分制铁所建于大分县别府湾，是填海建设起来的。

生产线采取“直线型”布置，厂房总长约1060m。

板坯库与主生产线厂房采用平行跨结构，板坯库与上游连铸车间相连，成品库采用丁字跨布置，成品全部采用汽车运输。

平面布置如图l-6所示。

1．2．3．3韩国浦项2号厚板工厂（4724／4724mm）

浦项2号厚板工厂分两期建设，一期工程于1978年建成投产，主要建设内容为一台4。

724mm精轧机和前后配套的加热、矫直、冷却、剪切和热处理生产线，同时预留了粗轧机位置。

1989年10月，完成了以增建粗轧机为主的二期工程，设计年产量增至180万t；

1996年，2号连续热处理炉和热处理线建成投产。

该厂二期工程主要新增的项目有：

（1）新增热送保温坑；

（2）新增2号连续加热炉；

（3）4724mm精轧机前增设附着式立辊轧机；

（4）增建带有附着式立辊的4724mm粗轧机；

（5）新增2号冷床；

（6）新增特厚板冷床；

（7）新增特厚板缓冷坑。

浦项2号厚板厂由日本三菱重工承建，平面布置由新日铁公司负责，工艺布置具有20世纪六七十年代日本填海建厂时期形成的高产中厚板工厂的布局风格。

生产线采用“直线型”布置，厂房总长约1250m。

板坯库和主生产线均采用平行跨厂房，成品库为丁字跨布置，共有10跨厂房。

板坯通过汽车和火车由连铸车间运送至板坯库，成品全部采用汽车运输。

平面布置如所示。

1．2．3．4宝钢股份厚板厂（5000／5000mm）

宝钢股份厚板厂分两期建设，一期工程于2005年3月建成投产，主要建设内容为一台5000mm精轧机和前后配套的加热、矫直、冷却、剪切、精整和热处理生产线，同时预留了粗轧机位置。

2008年底，该厂完成了以增建粗轧机为主的二期工程，设计年产量由140万t增加到180万t。

由于宽厚板市场需求旺盛，该厂投产后不久相继实施了一系列增建和扩建工作，迄今所完成的主要内容有：

（1）新增2、3号连续热处理炉和热处理线，扩建热处理跨厂房；

（2）新增l号冷床，扩建冷床跨厂房；

（3）新增火焰和等离子切割机，扩建2号剪切跨厂房；

（4）增建5000mm粗轧机；

（5）新增热处理定尺取样剪；

（6）新增2号车底式加热炉，扩建钢锭跨厂房。

宝钢股份厚板厂是我国1949年建国以来，首个主体设备和三电系统采用国外先进技术和装备的厚板工厂，也是20世纪80年代中期后近20年期间，世界范围内全新建设和投产的第一个5m级的厚板工厂，对我国及国外后续厚板工厂的建设产生了较强的示范效应。

工厂的平面布置由中方历经数年完成。

在此过程中，中方在深入调查和研究国内外中厚板技术发展现状及趋势的基础上，充分借鉴和汲取了东西方中厚板工厂平面布置的先进理念，本着立足较局限的总图条件，同时尽可能满足品种多、规格广、工艺流程和配置较复杂等诸多要求的原则，通过反复比选和不断优化，最终确定了具有足够发展空间、能综合体现当代宽厚板先进生产技术和流程的布置方案。

生产线采取“直线型”布置，厂房总长度接近1100m。

板坯库和主生产线厂房均采用平行跨结构，成品库为丁字跨布置。

板坯库毗邻连铸车间，坯料通过辊道送人厚板工厂板坯库，成品全部采用汽车运输。

平面布置如图l-8所示。

1．2．3．5日本JFE水岛厚板厂（5500（预留）／5500mm）

IFE水岛厚板厂（原水岛2号厚板厂）于1976年3月建成投产，主要建设内容为一台5500mm精轧机和前后配套的加热、矫直、冷却和剪切精整生产线，同时预留了粗轧机位置。

工厂设计年产量160万t。

水岛厚板厂在中厚板生产和工艺技术方面，尤其是在轧制钢板几何精度的控制方面，始终处于世界领先地位。

其开发的业内耳熟能详的MAS技术和TFP技术，把轧制技术引领到了一个前所未有的高度。

该厂在平面布置时分析总结了千叶厚板厂和原1号厚板工厂的生产经验。

千叶厚板厂建于1961年，原设计为单机架4200mm轧机，后来出于增产的目的，于1971年增设了3400mm粗轧机。

粗轧机布置在与轧线平行的旁线上，两条轧线布置在同跨内。

全厂采用平行跨布置，总长约780m，设有两条直线型布置的剪切线，还设有两条热处理线。

千叶厂从主轧跨到剪切跨的设备布置都十分拥挤。

1号厚板工厂建于1967年，1970年增设粗轧机后，形成4100／4700mm双机架配置（该厂的大部分设备于1978年停产）。

1号厚板厂厂房总长约800m，除板坯库外全部采用平行跨布局。

设有两条折返布置的剪切精整线，两条线对称设置在冷床两侧，剪后成品钢板分别通过两个横移台架送人水平跨成品库。

1号厚板工厂虽然设有两条剪切精整线，但同千叶厚板厂一样，设备布置也十分拥挤，生产效率不高，生产组织不灵活。

基于两套厚板工厂的经验教训，技术人员认为，剪切线能力能否发挥以及精整线物流是否顺畅，将制约轧机能力的发挥，从而影响整个生产线的能力。

因此新工厂在平面布置时，把确保发挥剪切能力和精整线物流顺畅作为首要目标。

由于新工厂不再安排特厚板精整设施和热处理设施，客观上大大简化了其剪切和精整线的布置。

综合考虑总图条件和上述目标，2号厚板厂选择了“折返型”布置，即生产线在冷床出口处向轧机方向折返，进入剪切线。

厂房总长度为983m，但按展开布置，其总长度将超过1500m。

生产线从冷床出口至成品库的长度达到800m，切头剪至定尺剪的间距约250m，定尺剪至成品库的距离接近500m。

由于剪切线和精整线的“超长”布置，设备间距和工序安排更趋合理，生产线布置舒展流畅，为发挥剪切线能力和保持精整线物流通畅提供了有力的保障。

目前该厂的产量已超过180万t，而剪切线的能力也超过了120万t。

水岛厚板厂的板坯库和主生产线均采用平行跨布置，成品库为丁字跨布置。

板坯通过汽车由连铸车间运送至板坯库，成品全部采用汽车运输。

平面布置如图1-9所示。

1．2．3．6舞钢4200ram厚板厂

舞钢4200mm厚板厂于1978年9月投产，采用单机架四辊4200mm轧机，是我国自行设计和制造的第一套四辊宽幅厚板轧机。

经过30多年的生产，目前该厂的原料以连铸坯为主，钢锭为辅，还有部分自开坯；

产品仍以特厚板为特色，主要生产各类结构板、机械工程用板、锅炉容器板、造船板、耐磨板和装甲板等。

由于原料和产品的特点，该厂配有完整的加热、轧制、冷却、矫直、剪切、精整和热处理生产设备，既能生产普通规格产品，也能生产特厚板，产品中热处理材所占比例较高。

设备配置主要有均热炉、连续式加热炉、立辊、四辊轧机、加速冷却装置、热矫直机、冷床、检查修磨台架、剪切线、特厚板冷却收集装置、缓冷坑、连续式热处理炉、淬火机、热处理线、车底式炉、外部机械化炉和压平机等。

生产线采用“折返型”布置：

在冷床出口经过两次折返，进入剪切线。

成品钢板通过横移平车和行车由剪切跨送往平行设置的各个水平跨成品库。

经数次扩建，目前厂房的总长度约1160m。

厂房全部为平行跨结构，钢锭跨顺长布置在轧机跨的延长跨内，特厚板处理跨设在轧线上部的水平跨内，成品库和热处理跨设在剪切跨后部的5个水平跨内。

坯料主要通过铁路，由炼钢和连铸车间分别送入板坯库或钢锭跨，成品