重型机械“十二五”科技发展规划 - 图文

7）工艺润滑技术； 8）动态变规格技术； 9）自学习自适应方法； 10）自学习自适应模型； 11）通讯方式及接口； 12）数据采集技术。

一套完整实用的过程控制系统需要大量的实际生产数据，需要国内大型冷轧板厂共同完成。

本项目需研发资金4000万元；研发周期4年。

附表3 重型机械“十二五”科研和新产品开发项目（建议） 序项目名称 号 1 伺服电机驱动的连铸结晶器非正弦振动装置及控制系统研制 2 轧辊辊型在线精密测量系统研制 研发年限 开发研制国内外首台伺服电机主要技术指标是：连铸结晶器3年 振幅±2.5~8mm，在线可调； 驱动的连铸结晶器非正弦振动连铸结晶器振动频率：40~400控制系统装置，并进行工业应次/分钟，在线可调；振动波形用试验。 偏斜率：-50%~50%，在线可调。 主要技术指标： 自主研发轧辊在线精密测3年 传感器分辨率：2μm；系统静态监量系统装置。 测误差：±5μm；系统动态检测误差：±10μm/轧辊全长；传感器探头离开辊面距离：非测量状态时≥150mm ,测量状态时≥2mm；辊型传感器数量：5个；传感器沿轧辊轴向运动速度：60mm/sec；传感器沿轧辊轴向运动位移：0～±160mm；每次测量连续时间：不超过30sec；轧辊表面温度≤90℃；测量精度≤6μm。 与国外知名厂家合作研究能轧出0.8mm热轧薄板，厚度2011－控制达到0.1%，提高板形，使板形、板厚控制技术； 2015 热轧薄板可替代部分冷轧板；与高校合作研究无头轧制技术、层生产用于钢管的贝氏体钢；特殊用途的超细晶粒钢；用于汽流冷却控制技术。 车用先进高强多相钢，以及用于高端表面质量要求的IF钢。 1）板形离线设定控制的机理模型和综合运用理论分析、数学建模、2年 计算机仿真系统； 软件开发、计算机仿真、工业2）板形在线控制的智能模型和计算测试和应用等，建立高精度宽机仿真系统； 带钢高速热连轧机板形控制系3）板形控制新技术研发。包括板形统： 综合控制、轧制规程优化、辊型优将研究开发成果，应用到热连化、边部减薄和小边浪、复合浪控轧机上，通过工业应用，形成制，板形前馈控制、预测控制和反成熟的板形控制综合新技术，馈控制等。 达到国际先进水平。 4）板形控制模型软件和新技术的工业应用。 机型选择软件、轧制节奏控制、通过产学研结合，共同开发 加热炉、定宽机、粗轧机组、中满足适合大型热带钢连轧间坯温度控制、飞剪、精轧机组、机组生产过程、产品质量控29

研发内容 预期目标 经费预算 需上级拨款100万元 3 薄板坯连铸连轧自动控制技术自主化 2000 热带钢连轧过程板形控制技术开发及4 应用 申请政府资金 160万元 热连轧工艺及控制5 技术研究

6 冷连轧机板厚综合控制技术及装备研制 大型冷连轧机板形7 仪和板形闭环控制模型及系统研制 8 冷连轧过程控制系统研究 层流冷却、卷取机、计算机系统制的数学模型，缩小与国外结构和数据库。 先进水平的差距。 板厚纵向精度：相对精度进行冷连轧机板厚综合2年 申请国≤0.7%；绝对精度：±2μm； 控制系统的研制，实现具家补助一次轧制压下率：90%； 有国际前沿技术水平的资金过焊缝及动态变规格超差段冷轧板厚度闭环控制，并1000万长度<20m； 具有板形开环控制功能 元 轧制速度≥21m/s； 板形良好。 1．板形检测系统——板形仪的研研发大型冷连轧机板形检测2年 申请国制； 仪、板形控制模型及软件、家补助2．板形离线设定控制模型和软件板形闭环控制系统，实现冷资金 研究； 轧板形控制技术和关键设备180万3．板形在线闭环控制模型、软件的国产化，达到国际先进水元 和系统研制。 平。 事件驱动技术；多进程管理技术； 对冷连轧过程控制系统4年 4000数学模型；数据库技术；轧制策略； 进行系统研究，最终实现万元 板形策略；工艺润滑技术；动态变这项技术的自主化，其系规格技术；自学习自适应方法； 统技术指标达到世界水自学习自适应模型；通讯方式及接平。 口；数据采集技术。

（四）大型轧机用轧辊及关键零部件自主化

近年来，单重200吨以上宽厚板轧机支承辊、单重100吨以上高铬镍钼离心复合铸铁工作辊；高铬钢、半高速钢及高速钢高精度冷、热连轧机工作辊等轧辊及轧机零件，每年平均需进口7-8亿美元，折合人民币50亿元左右。 单重100吨以下大型支承辊或工作辊基本上可以实现自主化生产，但由于近几年我国钢铁工业超高速发展，特别是以发展板材为中心的产品结构优化与调整，使冷、热板材生产比例大大提高，冷、热板轧机支承辊、工作辊的需求量急剧增加，国内轧辊生产能力跟不上；某些产品，国内尚处于研究开发、产品试制或小批量生产阶段，产品质量和技术水平与国外先进技术尚有一定差距，只能依靠进口。

“十二五”要大力推进轧辊等关键零部件的自主化进程。用3-5年时间，根据国内市场需求及出口前景，进一步通过技术改造扩大产能，进行关键技术攻关，基本实现国内市场需求的自主化，并有相当数量出口，技术水平达到进口产品同等水平。

随着一重、二重、上重三台15000吨级自由锻液压机和500吨真空铸锭装置技术改造的陆续完成，我国从工艺装备上已经基本具备生产单重200吨以上宽厚板轧机支承辊、单重100吨以上高铬镍钼离心复合铸铁工作辊的条件，还需自

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主开展500吨级以上大钢锭冶炼、多炉合浇真空注锭、大锻件锻造及热处理技术攻关；高铬镍钼离心复合铸铁工作辊离心铸造机及离心铸造技术攻关；通过模拟试验掌握和优化加工工艺参数，完成新产品试制，通过工业试验验证，并实现批量生产。高铬钢、半高速钢、高速钢高精度板材连轧机工作辊，要进一步优化合金钢化学成分，进一步优化锻造和热处理工艺参数。

此外，特大型油膜轴承、大型重载高精度齿轮、大型万向接轴、主传动鼓形齿接轴等重要专用基础件的自主化也要有重大进展。研究开发一批高精度、高寿命，具有先进技术水平的冶金机械专用基础件，提高自身的配套能力和适应冶金设备连续化、大型化和自动化的需要。

本项目的目标是：“十二五” 期间，通过理论分析、试验研究、中试，以及工业应用，实现我国大型轧机用轧辊及关键零部件基本自主化，并有相当数量出口。

1．5米级特厚板轧机用200t以上大型支承辊研制

随着我国造船业、西气东出、高压容器、石油开采、海洋开发等建设项目的蓬勃发展，对宽厚板的需求大幅提升，为此，先后上了三线四台5000mm以上特厚板轧机，其支承辊都在200吨以上，所需钢锭都在500吨左右，现全部依赖进口。这类大型支承辊的主要技术指标是：

支 承 辊 重：200-260吨

辊 身 硬 度：HS48～60 辊身硬度均匀性：△HS≤±2 淬 硬 层 深 度：≥150mm 辊 颈 硬 度：HS37-50

探 伤：满足JB/T4120-93

目前，国外仅有二家公司能制造200吨以上大型支承辊，一是日本JSW，采用整体锻钢，材质为MC1；二是GP，采用复合铸钢，外层为相当于MC1，芯部为低碳低合金钢。现JSW的订单已签订到2013年，价格非常高，每支支承辊都在1000万元以上。国内采购支承辊面临困难。

近几年来，我国重型机械制造业具有世界级水平的铸锻钢基地建设取得重大成果，新设备、新工艺将陆续投入使用。为生产600吨级钢锭、400吨级锻件，进行了大规模设备改造和建设，无论是热加工还是冷加工，设备能力都得到极大提升，为生产特大型宽厚板支承辊奠定了基础。

但是，大型轧辊制造一般要经过铸造、锻造、加工及热处理工序，涉及材料科学、弹塑性力学、冶炼凝固技术、塑性成形加工、热处理组织性能优化控制等学科领域，是一项多学科交叉融合的复杂技术。本项目要在现有基础上，进行

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5米级特厚板轧机用200t以上大型支承辊研制，最终达到工业应用，技术水平达到世界水平。主要研发内容有：

1） 相关学科基础理论分析研究；

2） 600吨级钢锭浇铸工艺研究，其中包括钢锭形状、冒口尺寸、钢锭水

冒口成份偏析等；

3） 附具、变形过程机理研究； 4） 热处理工艺形式及其材料选用； 5） 锻造工艺及其加工工艺试验研究等。 本项目在研制过程中，需要借助研究院所、高校的能力；在支承辊工业应用过程中需要冶金企业的协调和配合。

2．多段组合式大型支撑辊关键技术研究

宽带钢热轧机、宽带钢冷轧机、中厚板轧机和宽厚板轧机等所采用的大型支撑辊，是冶金企业最重要的备品备件之一。我国目前拥有60余条中厚板生产线；30余条宽度大于1420mm的热连轧生产线；20余条宽度大于1400mm的冷连轧生产线。每年直径大于1300mm的支承辊消耗约300根。

这类大型支承辊消耗量大，制造周期长，轧辊价格昂贵，目前一根支撑辊造价可达千万元。因此，降低支撑辊辊耗的技术已成为一项重要研究课题。

处于复杂应力状态的热轧辊损坏主要有四种形式：辊身断裂、辊颈断裂、剥落和辊身开裂，其中剥落、开裂为首要的损坏形式。现场跟踪调查表明：剥落大大降低了轧辊的服役寿命。支撑辊发生一次一般的剥落，其辊耗是正常服役时辊耗的7-8倍；较为严重的剥落，可使一个新支撑辊退役。

为了克服现有技术存在的大型支撑辊制造昂贵、修复工艺复杂和修复效果不理想等，本课题提出一种多段辊套组合内冷式大型支撑辊，辊芯可以重复使用，多段辊套使得单个辊套高度大大降低，适合轧环机批量生产或锻造生产，因而能够大幅度降低生产成本。此类组合式支承辊，其辊环及辊芯在热力耦合状态下，应满足的强度条件及设计准则，这将是本课题研究的重点。

本课题所研究的可重复使用多段辊环组合内冷式大型支撑辊，目前国内外均为空白, 如能开发此项技术并用于工业生产, 则是一项具有自主知识产权新概念产品, 国内外市场前景十分广阔。

3． 离心复合工作辊研制

世界主要轧辊制造厂商几乎全部涉足中国轧辊市场，如德国IRLE 、GP、蒂森，法国CK.Forcast，意大利 Innse，比利时MK.OSB，英国BRC（英轧）Davy、TNT（泰南特）、谢菲尔德，瑞典奥克斯，日本日立、新日铁、久保田，美国Union（联合电工钢公司）等。这些厂商逐渐有资本联合、组建大型跨国公司迹象，如

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