中厚板軋制工藝概述綜述綜述

1中厚板軋制工藝概述1．1流程概述中厚板生產(chǎn)的主要特點可以概括為：(1)軋鋼車間主作業(yè)線長；(2)品種繁多，性能各異，質(zhì)量要求高，交貨要求嚴(yán)格；(3)需要展寬軋制、往返軋制；(4)工廠內(nèi)臨時庫區(qū)多，物流瓶頸變化頻繁，難以預(yù)測；(5)精整區(qū)域工序及工藝路徑多，往復(fù)物流、交叉物流多；(6)鑄坯及鋼板都是逐塊、逐張堆垛的，庫位及庫區(qū)管理與行車作業(yè)復(fù)雜；(7)潛在的瓶頸多，且瓶頸常隨品種、規(guī)格的變化而“漂移”。中厚板的生產(chǎn)工藝流程根據(jù)每個廠的生產(chǎn)線布置情況、車間內(nèi)物流的走向以及其主要產(chǎn)品品種和交貨狀態(tài)的不同而具有其各自的特點，但加熱、軋制、冷卻和精整剪切仍是中厚板生產(chǎn)工藝流程的核心部分，而具體的工藝流程一般可根據(jù)成品的交貨狀態(tài)，分為直接軋制交貨、熱處理交貨和拋丸或涂漆交貨。下面以國內(nèi)某5000mm厚板廠典型的生產(chǎn)工藝流程為例予以說明：所有產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程詳見圖1-1。直接軋制交貨產(chǎn)品工藝流程詳見圖1-2。熱處理交貨產(chǎn)品工藝流程詳見圖1-3。對于生產(chǎn)不銹鋼產(chǎn)品的中厚板廠，其生產(chǎn)工藝具有特殊性，下面以國內(nèi)某4200mm厚板廠的不銹鋼生產(chǎn)工藝流程為例予以說明，詳見圖1-4。1．2工廠平面布置1．2．1中厚板工廠平面布置概略優(yōu)良的工廠布置可以獲得長期的經(jīng)濟運行效果。摩爾(JamesJ．Moore)評價工廠布置的標(biāo)準(zhǔn)主要有：(1)最簡化的生產(chǎn)物流；(2)最少的物料搬運費用；(3)最陜捷地改變工藝流程；(4)最有效地利用空間；(5)最安全、舒適和稱心的工作環(huán)境；(6)避免不必要的投資；(7)激發(fā)員工的勞動熱情。縱觀國內(nèi)外有代表性的中厚板工廠，其平面布置豐富多彩，各具特色，鮮有雷同。國內(nèi)外中厚板工廠的建設(shè)和生產(chǎn)經(jīng)驗表明，在建廠伊始，平面布置的確定當(dāng)居于核心地位，與選擇軋機規(guī)格具有同等的重要性。平面布置的優(yōu)劣，將直接影響到工廠的生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)成本甚至未來發(fā)展。中厚板工廠的平面布置首先受制于其所處區(qū)域的總圖條件，如地形地貌、原料及成品運輸方式、公輔設(shè)施條件等。中厚板工廠生產(chǎn)規(guī)模、原料條件、產(chǎn)品品種和產(chǎn)品規(guī)格的差異較大，不同工廠對熱處理、特厚板乃至某些特殊產(chǎn)品(如不銹鋼、復(fù)合板以及少量有色產(chǎn)品等)的生產(chǎn)還會提出不同程度的要求，又會進一步擴大這些差異，這些差異或特殊要求在平面布置中必須予以考慮。在中厚板工廠的平面布置中，我們把摩爾的評判標(biāo)準(zhǔn)歸納成“物流順暢、過程均衡、生產(chǎn)高效”這一通用原則，而其中的“過程均衡”原則在具體設(shè)計時需給予足夠重視。中厚板生產(chǎn)及流程的多樣性，導(dǎo)致了生產(chǎn)線上及線外各加工設(shè)備和處理場地在能力匹配上容易出現(xiàn)一處甚至多處“瓶頸”。這就要求平面布置中要充分考慮，如何能使生產(chǎn)線以及相關(guān)生產(chǎn)區(qū)域的加工或處理能力具有一定的“彈性”，從而使整個工廠保持最大限度的均衡生產(chǎn)。根據(jù)具體情況，往往還要提供必要的手段來均衡各設(shè)備之間的能力。當(dāng)然，對每一個中厚板生產(chǎn)廠，合理安排生產(chǎn)計劃是保證均衡生產(chǎn)的基礎(chǔ)。一個產(chǎn)量較高、品種和規(guī)格覆蓋面較廣的中厚板工廠，其精整工序多，工藝流程復(fù)雜，物流在多處互有交叉和往復(fù)，精整區(qū)內(nèi)各設(shè)備和中間庫的生產(chǎn)能力是隨生產(chǎn)品種和規(guī)格等因素而變化的。當(dāng)變化達到一定程度或積累到一定時間時，必然會打破上下游之間的均衡生產(chǎn)關(guān)系。因此，對這類中厚板工廠，其精整區(qū)域內(nèi)的工藝流程安排、工序間的銜接位置和銜接方式以及工序設(shè)備的布置，特別是中間庫的安排和布置，是平面布置的重點和難點。中厚板生產(chǎn)工序多、軋線長，各工序之間由輥道和臺架相連接，這就為生產(chǎn)線的靈活布置提供了方便條件。例如，總圖條件允許時，生產(chǎn)線多采用“直線型”(貫穿型)布置；而受總圖長度限制時，生產(chǎn)線也可以采用“折返型”布置；在“折返型”布置中，有時也會出現(xiàn)多次折返的情況。根據(jù)市場需求的變化，中厚板工廠應(yīng)最大限度地滿足小批量、多品種和短交貨期的生產(chǎn)要求，這一要求在平面布置中也需予以重視。此外，中厚板工廠的平面布置與其生產(chǎn)及發(fā)貨的組織方式之間也有著比較密切的關(guān)系。新技術(shù)、新工藝和新裝備的出現(xiàn)和應(yīng)用，給中厚板工廠的平面布置帶來了新的要求和變化，較為典型的有：(1)熱送熱裝技術(shù)要求板坯庫盡可能靠近連鑄車間，連鑄坯采用輥道輸送、在線二次切割；(2)平面形狀控制技術(shù)要求立輥軋機采用近接式布置；(3)控制軋制要求軋機區(qū)設(shè)備布置能夠滿足多塊鋼軋制；’(4)控制冷卻技術(shù)要求軋機到冷卻設(shè)備(入口)的距離，一般應(yīng)超過一塊最大軋制鋼板長度；控制冷卻設(shè)備(出口)到熱矯直機的距離，一般應(yīng)大于一塊最長冷卻鋼板長度；(5)出于對鋼板均勻冷卻的更高要求，在控冷設(shè)備前增設(shè)l臺預(yù)矯直機；(6)冶煉和連鑄技術(shù)的提高，一定程度上弱化了鋼板檢查和修磨工藝的安排；(7)隨著全自動超聲波探傷技術(shù)的成熟和穩(wěn)定可靠，應(yīng)盡可能采用在線方式進行自動探傷；(8)試樣加工處理和檢驗中心應(yīng)盡可能靠近中厚板車間。具體而言，一個中厚板工廠的平面布置，是在限定的產(chǎn)品大綱和總圖條件的基礎(chǔ)上，全面分析和研究上述因素之后，確定出以下主要內(nèi)容：(1)原料庫布置形式和面積，加熱爐(包括煙囪)的布置，原料吊運方式和上料方式；(2)加熱爐上料側(cè)的確定；(3)主軋線的布置形式，主要工藝設(shè)備間距；(4)冷床的數(shù)量、尺寸及布置形式；(5)鋼板檢查修磨臺架的安排和布置；(6)鋼板下料或收集方式，成品庫的設(shè)置、布置形式和面積，鋼板吊運方式；(7)中間庫安排、布置和面積，鋼板吊運長度及吊運方式；(8)特厚板區(qū)域的布置，包括下料、緩冷、切割、表面檢查及修磨、熱處理、無損探傷、壓平處理、表面精整、中間庫和成品庫等；(9)熱處理區(qū)域的布置，包括熱處理線的物流方向、裝出爐區(qū)設(shè)備布置、風(fēng)機房及熱處理爐煙囪位置，拋丸線布置、拋丸線與熱處理線的銜接方式，熱處理線與主生產(chǎn)線和特厚板區(qū)域的銜接方式；(10)軋機主傳動電機(主電室)布置；(11)磨輥間的布置及軋輥的存放，軋機工作輥和支撐輥換輥方案的確定；(12)高壓水除鱗泵站布置；(13)生產(chǎn)線操作室和電氣室布置，電纜隧道的走向安排；(14)全廠地下介質(zhì)站位置，管線隧道的走向和安排；(15)工廠各類管理室和輔助小房間的安排和布置；(16)工廠內(nèi)主要能介管線的走向安排和與廠外公輔設(shè)施管線的接口位置；(17)剪切廢料和火切廢料的輸出方式、收集方式，廢料收集間的布置；(18)試樣剪切和收集方式，檢驗中心的布置；(19)剪刃修磨間的安排和布置；(20)主廠房建筑參數(shù)、高低跨銜接，吊車選型、數(shù)量及司機室位置；(21)廠內(nèi)外運輸?shù)缆泛桶踩ǖ赖陌才牛?22)工廠運輸大門，包括原料運輸、成品運輸、設(shè)備運輸、介質(zhì)運輸、超大件運輸?shù)龋?23)各區(qū)設(shè)備固定檢修區(qū)位置，各類檢修工具和專用工具的存放區(qū)位置，各類油脂、耗材、備品備件的存放；(24)工廠總降(變電站)位置；(25)濁環(huán)水系統(tǒng)沖渣溝、漩流沉淀池及泵站布置，控制冷卻(包括直接淬火)系統(tǒng)給排水管廊、溝道、水池、高位水箱及水處理布置，熱處理區(qū)淬火系統(tǒng)給排水管廊、溝道、水池、高位水箱及水處理布置；(26)其他特殊用途設(shè)備、設(shè)施和建筑物的布置(如安全水塔，除塵風(fēng)機房、風(fēng)道和煙囪，集中加油站，涂料間等)。1．2．2平面布置與區(qū)域總圖的關(guān)系這是一個既復(fù)雜而又因具體對象不同幾乎難以統(tǒng)一的問題，大到工廠的物流安排，小到生產(chǎn)線上具體設(shè)備或設(shè)施的布置。在確定的區(qū)域內(nèi)布置一個中厚板工廠，首先要滿足總圖條件，這是毋庸置疑的。下面將平面布置與總圖的關(guān)系分解成若干專題，并適當(dāng)加以展開和分析，以便讀者在具體的對象條件下，把握二者的關(guān)系。1．2．2．1中厚板工廠的主立面在民用建筑領(lǐng)域，絕大多數(shù)建筑物都有一個“主立面”。在工業(yè)尤其是冶金工業(yè)建筑領(lǐng)域，這個概念被弱化了。我們認為，在布置一個中厚板工廠時，有必要引入“主立面”的概念，使其更符合總圖條件的要求。借用建筑專業(yè)的定義，我們定義中厚板工廠的“主立面”，就是廠房靠近工廠人流、物流和主要道路一側(cè)的立面；而與此相反的，就是“背立面”。根據(jù)這一定義，平面布置應(yīng)盡可能遵循以下原則：(1)主立面一側(cè)應(yīng)盡可能處于主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向。(2)主立面一側(cè)的建筑力求簡潔、完整，道路通暢：1)磨輥間盡可能布置在主立面一側(cè)；2)總降和主電室盡可能布置在背立面一側(cè)；3)加熱爐煙囪、水塔或高位水箱等盡可能布置在背立面一側(cè)；4)各區(qū)水處理盡可能布置在背立面一側(cè)；5)剪切線廢料收集區(qū)盡可能安排在背立面一側(cè)。(3)工廠的預(yù)留發(fā)展盡可能安排在背立面一側(cè)。(4)體量較大的建筑物如檢驗中心、高壓水泵站等，可視具體情況進行布置。(5)各個電氣室位置和大小應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)線布置情況確定。1．2．2．2關(guān)于中厚板工廠的“拆分”處理在中厚板工廠的建設(shè)實踐中，常常遇到總圖場地緊張或場地面積不足的案例。在這種情況下，我們可根據(jù)總圖條件，嘗試將工廠“拆分”成可獨立分割的若干單元，通過合理的運輸手段和銜接庫(相當(dāng)于中間倉儲)，再將分割后的各個單元有機地“連接”在一起，完成整個中厚板生產(chǎn)過程。顯然，將一個中厚板車間進行“拆分”，往往會增加建設(shè)投資和搬運及倉儲等物流成本，同時還要考慮新的場地上是否具備相應(yīng)的公輔配套能力。要對“拆分”可能帶來的各種有利因素和不利因素進行綜合比較和全面分析，再決定是否實施。一條完整的生產(chǎn)線，從加熱、軋制、熱矯直、冷卻、表面檢查修磨、剪切到成品標(biāo)記和收集，是不能“拆分”的。一般來說，下列單元可部分或全部從中厚板車間里“拆分”出去：(1)板坯庫：受場地限制，板坯庫可以進行“拆分”處理，但生產(chǎn)線上還必須留有一定的板坯存放場地以保證生產(chǎn)順行。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，設(shè)在生產(chǎn)線上的板坯庫，其最低存放天數(shù)不得小于3天。(2)成品庫：受場地限制，成品庫也可以進行“拆分”處理，但生產(chǎn)線上同樣必須留有一定的成品存放場地以保證生產(chǎn)順行。根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗，設(shè)在生產(chǎn)線上的成品庫，視其發(fā)貨方式的不同，最低存放天數(shù)應(yīng)在3～5天。(3)熱處理線：熱處理線的占地面積與其產(chǎn)量和處理工藝密切相關(guān)，當(dāng)有淬火要求時，還要為其在廠外設(shè)置一套獨立的淬火水處理系統(tǒng)。因此有些工廠在新建或擴建時，考慮將幾個中厚板工廠的熱處理線集中設(shè)置，或受總圖限制很難合理安排熱處理線。在上述情況下，將熱處理線整體“拆分”出去，另尋場地建設(shè)，也不失為可選擇的方案。(4)當(dāng)然，如果熱處理產(chǎn)量不高，應(yīng)盡量將熱處理線與主生產(chǎn)線“一體”布置。與“拆分”方式相比，“一體”方式既可降低物流成本，做到物料的搬運效率最優(yōu)，又可充分利用生產(chǎn)線上的部分設(shè)備和廠房設(shè)施，如冷矯直機、自動超聲波探傷設(shè)備、自動標(biāo)記裝置和吊車等，從而減少熱處理線設(shè)備的投資。(5)特厚板的精整處理：特厚板軋制冷卻后，根據(jù)不同的品種和工藝要求，一般要分別或部分經(jīng)過下列精整處理：緩冷、表面檢查、修磨、定尺切割和取樣、無損探傷、熱處理和壓平等。由于特厚板離線處理的特點，鋼板在各工序之間既需要利用行車搬運，又需要與處理工藝和處理量相匹配的存放場地，因此在安排特厚板生產(chǎn)能力時必須充分考慮和認真研究其所需生產(chǎn)場地。特厚板的另一個特點是板幅相對較小，利用汽車或火車搬運都較容易。正是因為這些特點，當(dāng)特厚板精整處理區(qū)與主生產(chǎn)線一體布置時，如果受到場地條件制約，可以考慮把它與主生產(chǎn)線“拆分”，另尋場地建設(shè)。(6)涂漆線：將某些產(chǎn)品表面涂漆，無論是出于運輸?shù)哪康?，還是出于將下游涂漆工序轉(zhuǎn)移給鋼板生產(chǎn)企業(yè)完成的目的，通常是對成品鋼板進行“再加工”。也就是說，涂漆線和涂漆工藝本身都具有獨立性，容易實現(xiàn)“拆分”處理。(7)磨輥間：當(dāng)一個聯(lián)合企業(yè)在同一個地點擁有兩個甚至兩個以上中厚板工廠時，為了減少總圖用地、降低投資和便于集中管理，將幾個中厚板工廠的磨輥間集中布置在一處，也是頗值得研究和可行的“拆分”方案。(8)試樣加工和檢驗中心：對于一個聯(lián)合企業(yè)，將多個軋鋼工廠的試樣加工和檢驗工作集中起來，是減少總圖用地和降低該子項投資的理想選擇。與帶鋼類產(chǎn)品相比，中厚板產(chǎn)品的試樣量、試樣體積和重量都要大得多，因此在安排試樣加工和檢驗中心時，以盡可能靠近中厚板車間為佳。1．2．3主生產(chǎn)線布置對平面布置的影響為了便于敘述，我們把從加熱爐開始，經(jīng)過軋制、軋后加速冷卻、熱矯直、冷床冷卻、表面檢查和修磨、剪切、標(biāo)記，一直到成品收集為止的連續(xù)生產(chǎn)線稱為主生產(chǎn)線。主生產(chǎn)線的布置方式，從本質(zhì)上說可歸為兩類，即“直線型”或“貫穿型”布置和“折返型”布置。以下所敘述的“直線型”和“折返型”布置，均指坯料從連續(xù)加熱爐出爐開始一直到進人成品庫這部分生產(chǎn)線的布置。換句話說，不涉及或不包括連續(xù)加熱爐裝出料側(cè)的物流方向。加熱爐裝料側(cè)和出料側(cè)的物流方向，主要取決于板坯庫與軋機區(qū)的相對位置。考慮到上游來料方向的不確定性，分析這部分工序的物流方向，意義不大。采用“直線型”布置，軋制鋼板(母板)和成品鋼板(子板)的頭尾方向不發(fā)生改變。而采用“折返型”布置，母板和子板的頭尾方向是否改變，取決于折返次數(shù)：一次或三次(也有作業(yè)線達到五次)折返時，將改變頭尾方向(即軋制鋼板的頭部成為成品鋼板的尾部)；兩次或四次折返時，不會改變頭尾方向?！爸本€型”布置要求場地有足夠的長度，而“折返型”布置對場地的要求較寬泛，可視場地的長度和寬度以及合理選擇生產(chǎn)線上的折返位置，通過一次或多次折返進行布置。選擇一次折返時，折返位置通常選在冷床出口處；選擇多次折返時，折返位置可靈活掌握，可安排在剪切線人口、剪切設(shè)備之間或剪切線出口，還可進一步安排在剪切線后的精整線上。通過粗略分析比較不難看出，“直線型”布置具有生產(chǎn)流程順暢、生產(chǎn)線和輔助設(shè)施布置簡單緊湊、內(nèi)部物料搬運效率和場地利用率高等優(yōu)點。在總圖條件允許時，應(yīng)首選這種布置形式。本書從20世紀(jì)70年代到21世紀(jì)初世界各地所建設(shè)的中厚板工廠中，列舉了幾個較典型的“直線型”和“折返型”布置的中厚板工廠。1．2．3．1德國GTSDillingen厚板工廠(5500／4800mm)該廠一期工程于1973年投產(chǎn)，建設(shè)了4300mm精軋機和前后配套的加熱、矯直、冷卻、精整剪切和熱處理生產(chǎn)線，同時預(yù)留了粗軋機位置。精軋機在后期擴寬為4800mm軋機。1985年二期工程完成，在4800mm軋機前增設(shè)了l臺5500mm粗軋機和粗軋區(qū)域廠房，設(shè)計年產(chǎn)量由120萬t增加到180萬t，成為20世紀(jì)規(guī)模最大的雙機架中厚板工廠之一。一期工程投產(chǎn)后，該廠不斷進行增建、擴建和改造工作，除擴寬精軋機和增設(shè)粗軋機外，較大規(guī)模的改擴建工作還有：(1)1975年增設(shè)2號連續(xù)加熱爐，擴建加熱跨廠房；(2)1975年增設(shè)2號連續(xù)熱處理爐和熱處理線，擴建熱處理跨廠房；(3)1976年增設(shè)熱處理線定尺取樣剪；(4)1981年增設(shè)在線超聲波探傷裝置；(5)1982年更換熱矯直機；(6)1985年增設(shè)ACC系統(tǒng)；(7)1985年和1986年先后投產(chǎn)1號和2號車底式加熱爐；(8)1988年投產(chǎn)(側(cè)裝)外機爐；(9)1989年投產(chǎn)3號連續(xù)加熱爐，擴建加熱跨廠房；(10)1989年增建特厚板冷床，擴建冷床跨廠房；(11)1990年增設(shè)第二臺雙邊剪；(12)1990年更換冷矯直機；(13)1992年投產(chǎn)3號車底式加熱爐；(14)2008年剪切線改造，更新定尺剪。Dillingen厚板工廠采用“直線型”布置，總長度約1200m。主廠房從板坯庫、主生產(chǎn)線到成品庫全部采用平行跨。板坯庫與煉鋼車間相鄰布置，板坯通過輥道由地下送入板坯庫，成品采用汽車和火車聯(lián)合發(fā)貨。平面布置如圖1-5所示。1．2．3．2日本新日鐵(NSC)大分厚板工廠(5500／5500mm)該廠于1977年初建成投產(chǎn)，建設(shè)了5500ram精軋機和前后配套的加熱、矯直、冷卻、剪切、精整和熱處理生產(chǎn)線，同時預(yù)留了粗軋機位置。2007年(即投產(chǎn)后30年)，由于市場對中厚板產(chǎn)品的強勁需求，新日鐵公司決定建設(shè)大分廠粗軋機。粗軋機規(guī)格仍為5500mm，2009年投產(chǎn)，設(shè)計年產(chǎn)量由130萬t增加到220萬t，將成為世界上第一個建成投產(chǎn)的5500mm雙機架中厚板工廠。大分制鐵所建于大分縣別府灣，是填海建設(shè)起來的。生產(chǎn)線采取“直線型”布置，廠房總長約1060m。板坯庫與主生產(chǎn)線廠房采用平行跨結(jié)構(gòu)，板坯庫與上游連鑄車間相連，成品庫采用丁字跨布置，成品全部采用汽車運輸。平面布置如圖l-6所示。1．2．3．3韓國浦項2號厚板工廠(4724／4724mm)浦項2號厚板工廠分兩期建設(shè)，一期工程于1978年建成投產(chǎn)，主要建設(shè)內(nèi)容為一臺4。724mm精軋機和前后配套的加熱、矯直、冷卻、剪切和熱處理生產(chǎn)線，同時預(yù)留了粗軋機位置。1989年10月，完成了以增建粗軋機為主的二期工程，設(shè)計年產(chǎn)量增至180萬t；1996年，2號連續(xù)熱處理爐和熱處理線建成投產(chǎn)。該廠二期工程主要新增的項目有：(1)新增熱送保溫坑；(2)新增2號連續(xù)加熱爐；(3)4724mm精軋機前增設(shè)附著式立輥軋機；(4)增建帶有附著式立輥的4724mm粗軋機；(5)新增2號冷床；(6)新增特厚板冷床；(7)新增特厚板緩冷坑。浦項2號厚板廠由日本三菱重工承建，平面布置由新日鐵公司負責(zé)，工藝布置具有20世紀(jì)六七十年代日本填海建廠時期形成的高產(chǎn)中厚板工廠的布局風(fēng)格。生產(chǎn)線采用“直線型”布置，廠房總長約1250m。板坯庫和主生產(chǎn)線均采用平行跨廠房，成品庫為丁字跨布置，共有10跨廠房。板坯通過汽車和火車由連鑄車間運送至板坯庫，成品全部采用汽車運輸。平面布置如所示。1．2．3．4寶鋼股份厚板廠(5000／5000mm)寶鋼股份厚板廠分兩期建設(shè)，一期工程于2005年3月建成投產(chǎn)，主要建設(shè)內(nèi)容為一臺5000mm精軋機和前后配套的加熱、矯直、冷卻、剪切、精整和熱處理生產(chǎn)線，同時預(yù)留了粗軋機位置。2008年底，該廠完成了以增建粗軋機為主的二期工程，設(shè)計年產(chǎn)量由140萬t增加到180萬t。由于寬厚板市場需求旺盛，該廠投產(chǎn)后不久相繼實施了一系列增建和擴建工作，迄今所完成的主要內(nèi)容有：(1)新增2、3號連續(xù)熱處理爐和熱處理線，擴建熱處理跨廠房；(2)新增l號冷床，擴建冷床跨廠房；(3)新增火焰和等離子切割機，擴建2號剪切跨廠房；(4)增建5000mm粗軋機；(5)新增熱處理定尺取樣剪；(6)新增2號車底式加熱爐，擴建鋼錠跨廠房。寶鋼股份厚板廠是我國1949年建國以來，首個主體設(shè)備和三電系統(tǒng)采用國外先進技術(shù)和裝備的厚板工廠，也是20世紀(jì)80年代中期后近20年期間，世界范圍內(nèi)全新建設(shè)和投產(chǎn)的第一個5m級的厚板工廠，對我國及國外后續(xù)厚板工廠的建設(shè)產(chǎn)生了較強的示范效應(yīng)。工廠的平面布置由中方歷經(jīng)數(shù)年完成。在此過程中，中方在深入調(diào)查和研究國內(nèi)外中厚板技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢的基礎(chǔ)上，充分借鑒和汲取了東西方中厚板工廠平面布置的先進理念，本著立足較局限的總圖條件，同時盡可能滿足品種多、規(guī)格廣、工藝流程和配置較復(fù)雜等諸多要求的原則，通過反復(fù)比選和不斷優(yōu)化，最終確定了具有足夠發(fā)展空間、能綜合體現(xiàn)當(dāng)代寬厚板先進生產(chǎn)技術(shù)和流程的布置方案。生產(chǎn)線采取“直線型”布置，廠房總長度接近1100m。板坯庫和主生產(chǎn)線廠房均采用平行跨結(jié)構(gòu)，成品庫為丁字跨布置。板坯庫毗鄰連鑄車間，坯料通過輥道送人厚板工廠板坯庫，成品全部采用汽車運輸。平面布置如圖l-8所示。1．2．3．5日本JFE水島厚板廠(5500(預(yù)留)／5500mm)IFE水島厚板廠(原水島2號厚板廠)于1976年3月建成投產(chǎn)，主要建設(shè)內(nèi)容為一臺5500mm精軋機和前后配套的加熱、矯直、冷卻和剪切精整生產(chǎn)線，同時預(yù)留了粗軋機位置。工廠設(shè)計年產(chǎn)量160萬t。水島厚板廠在中厚板生產(chǎn)和工藝技術(shù)方面，尤其是在軋制鋼板幾何精度的控制方面，始終處于世界領(lǐng)先地位。其開發(fā)的業(yè)內(nèi)耳熟能詳?shù)腗AS技術(shù)和TFP技術(shù)，把軋制技術(shù)引領(lǐng)到了一個前所未有的高度。該廠在平面布置時分析總結(jié)了千葉厚板廠和原1號厚板工廠的生產(chǎn)經(jīng)驗。千葉厚板廠建于1961年，原設(shè)計為單機架4200mm軋機，后來出于增產(chǎn)的目的，于1971年增設(shè)了3400mm粗軋機。粗軋機布置在與軋線平行的旁線上，兩條軋線布置在同跨內(nèi)。全廠采用平行跨布置，總長約780m，設(shè)有兩條直線型布置的剪切線，還設(shè)有兩條熱處理線。千葉廠從主軋跨到剪切跨的設(shè)備布置都十分擁擠。1號厚板工廠建于1967年，1970年增設(shè)粗軋機后，形成4100／4700mm雙機架配置(該廠的大部分設(shè)備于1978年停產(chǎn))。1號厚板廠廠房總長約800m，除板坯庫外全部采用平行跨布局。設(shè)有兩條折返布置的剪切精整線，兩條線對稱設(shè)置在冷床兩側(cè)，剪后成品鋼板分別通過兩個橫移臺架送人水平跨成品庫。1號厚板工廠雖然設(shè)有兩條剪切精整線，但同千葉厚板廠一樣，設(shè)備布置也十分擁擠，生產(chǎn)效率不高，生產(chǎn)組織不靈活?；趦商缀癜骞S的經(jīng)驗教訓(xùn)，技術(shù)人員認為，剪切線能力能否發(fā)揮以及精整線物流是否順暢，將制約軋機能力的發(fā)揮，從而影響整個生產(chǎn)線的能力。因此新工廠在平面布置時，把確保發(fā)揮剪切能力和精整線物流順暢作為首要目標(biāo)。由于新工廠不再安排特厚板精整設(shè)施和熱處理設(shè)施，客觀上大大簡化了其剪切和精整線的布置。綜合考慮總圖條件和上述目標(biāo)，2號厚板廠選擇了“折返型”布置，即生產(chǎn)線在冷床出口處向軋機方向折返，進入剪切線。廠房總長度為983m，但按展開布置，其總長度將超過1500m。生產(chǎn)線從冷床出口至成品庫的長度達到800m，切頭剪至定尺剪的間距約250m，定尺剪至成品庫的距離接近500m。由于剪切線和精整線的“超長”布置，設(shè)備間距和工序安排更趨合理，生產(chǎn)線布置舒展流暢，為發(fā)揮剪切線能力和保持精整線物流通暢提供了有力的保障。目前該廠的產(chǎn)量已超過180萬t，而剪切線的能力也超過了120萬t。水島厚板廠的板坯庫和主生產(chǎn)線均采用平行跨布置，成品庫為丁字跨布置。板坯通過汽車由連鑄車間運送至板坯庫，成品全部采用汽車運輸。平面布置如圖1-9所示。1．2．3．6舞鋼4200ram厚板廠舞鋼4200mm厚板廠于1978年9月投產(chǎn)，采用單機架四輥4200mm軋機，是我國自行設(shè)計和制造的第一套四輥寬幅厚板軋機。經(jīng)過30多年的生產(chǎn)，目前該廠的原料以連鑄坯為主，鋼錠為輔，還有部分自開坯；產(chǎn)品仍以特厚板為特色，主要生產(chǎn)各類結(jié)構(gòu)板、機械工程用板、鍋爐容器板、造船板、耐磨板和裝甲板等。由于原料和產(chǎn)品的特點，該廠配有完整的加熱、軋制、冷卻、矯直、剪切、精整和熱處理生產(chǎn)設(shè)備，既能生產(chǎn)普通規(guī)格產(chǎn)品，也能生產(chǎn)特厚板，產(chǎn)品中熱處理材所占比例較高。設(shè)備配置主要有均熱爐、連續(xù)式加熱爐、立輥、四輥軋機、加速冷卻裝置、熱矯直機、冷床、檢查修磨臺架、剪切線、特厚板冷卻收集裝置、緩冷坑、連續(xù)式熱處理爐、淬火機、熱處理線、車底式爐、外部機械化爐和壓平機等。生產(chǎn)線采用“折返型”布置：在冷床出口經(jīng)過兩次折返，進入剪切線。成品鋼板通過橫移平車和行車由剪切跨送往平行設(shè)置的各個水平跨成品庫。經(jīng)數(shù)次擴建，目前廠房的總長度約1160m。廠房全部為平行跨結(jié)構(gòu)，鋼錠跨順長布置在軋機跨的延長跨內(nèi)，特厚板處理跨設(shè)在軋線上部的水平跨內(nèi)，成品庫和熱處理跨設(shè)在剪切跨后部的5個水平跨內(nèi)。坯料主要通過鐵路，由煉鋼和連鑄車間分別送入板坯庫或鋼錠跨，成品主要采用鐵路發(fā)貨。平面布置如圖1-10所示。1．2．3．7意大利ILVA公司Taranto厚板廠(4826／4826mm)Faranto厚板廠于1972年10月建成投產(chǎn)，主要建設(shè)內(nèi)容為雙機架4826mm(190in)四輥軋機和前后配套的加熱、矯直、分段、冷卻和剪切精整生產(chǎn)線。工廠設(shè)計年產(chǎn)量200萬t，是當(dāng)時歐洲最大的寬厚板工廠，也是世界上第一個利用交叉軋制實施熱機軋制(TMCP)工藝的厚板工廠。該廠平面采用了典型的“折返型”布置方案，不包括加熱爐裝出料側(cè)的折返，生產(chǎn)線共經(jīng)過三次折返：鋼板離開冷床后，經(jīng)折返進入檢查修磨臺架；從檢查臺架出口再次折返，進入剪切線；剪切后的成品鋼板經(jīng)過最后一次折返，再通過輥道和橫移堆垛機構(gòu)，送入成品庫。廠房全部采用平行跨結(jié)構(gòu)，坯料的運入和成品的運出主要由鐵路承擔(dān)。平面布置如圖1-ll所示。1．2．4加熱爐及板坯庫的布置中厚板工廠連續(xù)加熱爐所處的位置，是銜接板坯庫與主軋線的“必由之路”。因其長度長、體量大、座數(shù)多(一般有2～3座)，又有與軋線垂直的基本要求，在給定的區(qū)域總圖條件下，布置上往往不能隨心所欲，必須綜合板坯庫的布置才能確定下來。本節(jié)所要討論的就是如何在區(qū)域總圖條件下，綜合分析板坯庫與上游連鑄的銜接位置、板坯二次切割線的布置、板坯的物流、熱送熱裝的實現(xiàn)、加熱爐的上料以及加熱爐的排煙方式等多方面因素，確定加熱爐和板坯庫的布置。1．2．4．1加熱爐相對軋線的布置方式在不考慮板坯庫因素的情況下，加熱爐相對軋線的布置有兩種方式：(1)加熱爐上料側(cè)位于軋線傳動側(cè)(簡稱傳動側(cè)布置，見圖1-12)；(2)加熱爐上料側(cè)位于軋線操作側(cè)(簡稱操作側(cè)布置，見圖l-13)。若僅考慮爐區(qū)與軋機區(qū)設(shè)備布置的“均衡”性，以及爐區(qū)設(shè)備的安裝和檢修，顯然，前一種布置是最理想的。1．2．4．2板坯庫與軋線的布置在許多情況下，加熱爐的布置要“受制于”板坯庫的布置。無論是獨立的還是與上游煉鋼連鑄有銜接要求的板坯庫，其相對主軋線的布置都包含在垂直、平行和復(fù)合三種形式中。這三種形式給板坯庫與上游煉鋼連鑄的銜接和加熱爐與軋線的布置，帶來了一定的“變數(shù)”：(1)垂直型布置：板坯庫與軋線垂直。這種布置的板坯庫與連鑄出坯線的銜接點多，加熱爐上料側(cè)的確定可綜合其他要求，在上述布置中選擇其一，見圖1-14。(2)平行型布置：板坯庫與軋線平行。這種布置的板坯庫與連鑄出坯線的銜接位置受到限制，加熱爐上料側(cè)必須布置在板坯庫一側(cè)，見圖1-15。(3)復(fù)合型布置：部分板坯庫垂直于軋線，另一部分平行于軋線。這種布置綜合了上述兩種布置的優(yōu)點，但通常要配置相應(yīng)的兩個板坯上料點，見圖1-16。1．2．4．3加熱爐與板坯庫布置的綜合比較加熱爐與板坯庫布置的綜合比較見表1-1?？v觀上述比較我們不難發(fā)現(xiàn)，要想簡單判定哪一種布置更優(yōu)是不切實際的，必須綜合考慮工廠的總體布置和板坯庫與加熱爐的諸項條件和要求，才能最終確定布置方案。1．2．5熱機軋制在單、雙機架上的實現(xiàn)方式熱機軋制(TMR)對軋機產(chǎn)量有很大影響。一般情況下，采用熱機軋制時，軋機產(chǎn)量比普通軋制要降低30％～60％。如果利用軋件中間冷卻的間隙，軋制下一塊坯料，就可以提高軋機的作業(yè)率，從而提高軋機產(chǎn)量；如果間隙時間足夠長，還可以繼續(xù)增加軋制塊數(shù)，進而進一步提高軋機產(chǎn)量。因此，在熱機軋制時，增加軋制塊數(shù)是提高軋機產(chǎn)量最有效的手段。在增加軋制塊數(shù)的各種方法中，單機架上采用最多的有橫移輥道、旁通輥道或提升“吊籃”三種。在雙機架上，中間坯主要在兩機架之間的輥道上待溫，因此，擴大雙機架的間距可有效增加軋制塊數(shù)。但在已投產(chǎn)的軋線上，擴大軋機間距是不現(xiàn)實的，不得不采用類似單機架上的做法。熱機軋制技術(shù)于20世紀(jì)70年代開始應(yīng)用于中厚板生產(chǎn)，并在80年代在歐洲和日本得到了迅速的推廣和使用。在這個過程中，各廠幾乎都是在原有生產(chǎn)線上不斷改造，開發(fā)出了適合本廠實際的工藝技術(shù)和裝備。因此，在新建工廠時不可盲目照搬上述方法，應(yīng)吸收其先進成熟的技術(shù)理念并結(jié)合新廠的實際要求，選擇綜合最優(yōu)的實現(xiàn)方式。1．2．5．1單機架上多塊鋼軋制的實現(xiàn)方法無論是舊廠改造，還是新建工廠時，采用上述在機前或機后增加橫移輥道、旁通輥道或在機前或機后設(shè)置提升吊籃的方法，都可達到多塊鋼軋制的目的。在新建生產(chǎn)線時，如平面布置許可，也可簡單地增加機前和機后輥道長度，實現(xiàn)多塊鋼軋制。圖1—17是單機架實現(xiàn)多塊鋼軋制三種方式的平面示意圖。在單機架生產(chǎn)線上，TMR軋制時可實現(xiàn)的軋制塊數(shù)一般應(yīng)不少于4塊。由于中間坯的長度隨產(chǎn)品品種、坯料和成品規(guī)格以及軋制工藝而變化，這就對待溫設(shè)備的長度提出了要求。上述三種方法在實現(xiàn)多塊鋼軋制時各有特點。A旁通輥道旁通輥道設(shè)在軋機機前或機后的延伸輥道旁，長度可在延伸輥道的范圍內(nèi)選擇。中間坯通過橫移機構(gòu)在旁通輥道和延伸輥道之間橫向“轉(zhuǎn)移”。中間坯可選擇在軋機的近機側(cè)或遠機側(cè)進入旁通輥道冷卻待溫，冷卻到下階段的開軋溫度后返回軋線，開始進行第二階段軋制(以兩階段軋制為例，下同)。軋制完成時，下一塊中間坯或出爐坯已在延伸輥道上等待。就這樣，通過中間坯在旁通輥道和延伸輥道之間有規(guī)律地“轉(zhuǎn)圈”和軋制，并間隔“加入”出爐坯軋制的方法，實現(xiàn)了多塊鋼軋制。采用旁通輥道的優(yōu)點是中間坯的長度限制小，橫移點多，輥道使用靈活。其缺點是設(shè)備占地面積大，設(shè)備基礎(chǔ)較深，影響到軋機區(qū)地下室的布置；另外，兩組輥道相鄰設(shè)置，中間還有橫移機構(gòu)，維修空間狹小，維修難度大。圖1—18為國外某單機架軋機設(shè)在機前的旁通輥道實物照片。B橫移輥道橫移輥道一般由三組一定長度的平行輥道及其橫移機構(gòu)組成，橫移機構(gòu)采用車體結(jié)構(gòu)和軌道平移方式。為了增加軋制塊數(shù)，橫移輥道一般都設(shè)在距軋機最遠處的機前或機后，與軋機的延伸輥道相接。通過延伸輥道輸送和橫移輥道車“穿梭”，將中間坯送至橫移輥道冷卻待溫，并將冷卻后的中間坯送往軋機進行第二階段軋制。軋制完成時，橫移輥道已將下一塊中間坯或出爐坯送到延伸輥道上，等待軋制。如此循環(huán)，通過中間坯在橫移輥道和延伸輥道之間有規(guī)律地“穿梭”和軋制，并間隔“加入”出爐坯軋制的方法，實現(xiàn)了多塊鋼軋制。與旁通輥道相比，采用橫移輥道的優(yōu)點是占地面積小，設(shè)備維護和檢修方便，設(shè)備基礎(chǔ)對軋機區(qū)地下室的影響小。其缺點是中間坯長度受橫移輥道的限制，使用靈活性稍差；此外，由于其位置固定，中間坯在軋機與橫移輥道之間往返輸送的距離長，有時會影響軋制節(jié)奏。C提升吊籃提升吊籃設(shè)在軋機機前或機后的延伸輥道上，長度可根據(jù)中間坯的長度確定。提升吊籃通過液壓或鏈?zhǔn)綑C構(gòu)抬升，可將中間坯提升至延伸輥道上方進行冷卻待溫，冷卻到下階段開軋溫度時，抬升機構(gòu)下降，將中間坯“放回”延伸輥道，準(zhǔn)備進行第二階段軋制?？梢?，通過中間坯在提升吊籃和延伸輥道之間有規(guī)律地“升降”和軋制，并間隔“加入”出爐坯軋制的方法，也同樣可實現(xiàn)多塊鋼軋制。與前面兩種方式相比，采用提升吊籃的最大優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，使用方便，設(shè)置數(shù)量和裝置長度均限制較少，且基本不額外占用車間場地；設(shè)備維護量小，檢修方便，設(shè)備基礎(chǔ)對軋機區(qū)地下室的影響很小。其主要缺點是中間坯的冷卻均勻性較差。1．2．5．2雙機架軋機多塊鋼軋制的實現(xiàn)方法在雙機架上，中間坯主要在兩機架之間的輥道上待溫，因此，合理確定雙機架的間距可有效增加軋制塊數(shù)。在軋機間距確定時，可軋制的中間坯數(shù)量主要取決于坯料規(guī)格、成品規(guī)格和軋制工藝(中間坯厚度、各階段溫度等)。雖然增大軋機間距可增加中間坯數(shù)量，但投資也會增加，因此，必須在機架間距與中間坯數(shù)量(或軋機產(chǎn)量)之間做出一定的妥協(xié)。軋機產(chǎn)量與機架間距之間存在較強的相關(guān)性，圖1-19是筆者針對雙機架5m軋機計算的不同規(guī)格產(chǎn)品在TMR軋制時，軋機產(chǎn)量與機架間距的關(guān)系。從圖1-19可看出，生產(chǎn)厚度超過28ram產(chǎn)品時，軋機產(chǎn)量與機架間距幾乎成正比。生產(chǎn)10—28mm產(chǎn)品時，當(dāng)機架間距小于100m時，軋機產(chǎn)量隨間距的增加增幅較小，當(dāng)機架間距在100—110m時，軋機產(chǎn)量隨間距的增加增幅較大；當(dāng)間距超過110m時，軋機產(chǎn)量的增幅出現(xiàn)回落。對厚度小于10mm的產(chǎn)品，由于中問坯厚度小、溫降快，軋機間距對產(chǎn)量幾乎沒有影響。上述是在一定條件下計算得到的一種趨勢性結(jié)論，可能與實際生產(chǎn)情況有較大出人。1．2．9節(jié)表15中給出了國內(nèi)部分寬厚板工廠的機架間距。在多塊鋼的TMR軋制中，生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。中間坯數(shù)量過多時，將會增加軋制時的不穩(wěn)定因素，嚴(yán)重時可能破壞多塊鋼軋制的連續(xù)性，產(chǎn)生大量廢品。根據(jù)國外先進厚板廠TMR軋制的經(jīng)驗，雙機架軋制時中間坯的數(shù)量可達7塊。在考慮機架間距的同時，還需研究粗軋機與除鱗箱之間的距離。因為在三階段軋制時，出于盡可能平衡兩架軋機負荷的要求，粗軋機常常要完成第一和第二階段的軋制，因此，粗軋機與除鱗箱之間也應(yīng)留有合適的間距。在舊廠改造過程中，由于機架間距已無法改變，常采用在兩機架之間設(shè)置旁通輥道或提升吊籃的方式，增加中間坯的待溫位置。圖1-20為國內(nèi)某雙機架軋機設(shè)在兩機架間的旁通輥道實物照片。l．2．6冷床布置形式及寬度和面積的選擇軋制鋼板經(jīng)矯直后進入冷床，在冷床上自然冷卻至約100—150℃。冷床是連接軋線和精整剪切線的設(shè)備，在冷卻鋼板的同時，它還起著平衡軋線與精整剪切線之間生產(chǎn)能力的重要作用。從平面布置的角度看，冷床位于生產(chǎn)線中部，正是由于它連接了軋線和精整剪切線，因此可利用冷床布置的變化，調(diào)整或改變其下游精整剪切線的布置，甚至可以利用冷床將生產(chǎn)線的物流“折返”。目前，國內(nèi)外絕大多數(shù)中厚板企業(yè)以連鑄坯為原料，產(chǎn)品厚度一般為5～l00mm；少數(shù)企業(yè)除連鑄坯外，還使用部分鋼錠、重熔坯或鍛制坯等原料，產(chǎn)品的最大厚度可達200～300mm，甚至超過400mm。對大多數(shù)中厚板工廠而言，板厚小于50mm的產(chǎn)品所占比例一般超過。70％～80％，這部分產(chǎn)品必須利用在線冷床或“主線冷床”冷卻；而厚度大于50mm的產(chǎn)品可采用在線冷床或“特厚板冷床”冷卻+離線堆放冷卻的組合冷卻方式。顯然，“主線冷床”在物流安排和平面布置中必須予以優(yōu)先考慮，既要滿足其面積要求，又要盡可能提高其面積的利用率，以減少廠房和設(shè)備投資。冷床的確定過程，是對其寬度、面積、設(shè)置數(shù)量和布置形式等的選擇過程。在這個過程中，首先應(yīng)根據(jù)總圖條件、物流安排、廠房設(shè)計和預(yù)留發(fā)展等要求提出初步方案，在此基礎(chǔ)上，再綜合軋機產(chǎn)量和軋制鋼板的規(guī)格及比例等因素進一步調(diào)整、完善和優(yōu)化，并最終確定其參數(shù)和布置。對軋機產(chǎn)量高的生產(chǎn)線，一般應(yīng)配置兩座或多座主線冷床和一座特厚板冷床；對產(chǎn)量低的生產(chǎn)線，可配置一座或兩座主線冷床和一座特厚板冷床，或?qū)⒅骶€冷床與特厚板冷床合并為一座冷床使用。由于特厚板冷床或主線單一冷床的布置簡單，變化較少，下面僅就主線多座冷床的布置形式進行介紹和分析。1．2．6．1冷床的布置形式在兩座或多座冷床的情況下，根據(jù)鋼板在冷床上的物流方向，可將其布置形式分為“并聯(lián)式”、“串聯(lián)式”和“復(fù)合式”三種。A并聯(lián)式冷床并聯(lián)式冷床有時又稱平行式冷床，它的主要的特點是，鋼板可在冷床上進行“分流”，分別進入各個冷床；鋼板在各冷床上的物流方向相同，即在同一側(cè)輸入冷床，并都在另一側(cè)離開冷床。并聯(lián)式冷床及其典型布置見圖1-21。并聯(lián)式冷床的主要優(yōu)點是：(1)冷床的長度(即輸入、輸出輥道的間距)可根據(jù)冷卻面積的要求調(diào)整，限制較少。目前世界上長度最大的冷床已接近100m。(2)鋼板可按厚度和長度進行分類，有選擇地進入不同的冷床，使用靈活，并有利于提高冷床的利用率。(3)可將冷床按不同寬度進行匹配，以達到進一步提高冷床利用率和減少投資的目的。并聯(lián)式冷床的主要缺點是：可帶來或可產(chǎn)生的物流變化少，對總圖條件要求較高。B串聯(lián)式冷床串聯(lián)式冷床有時又稱連續(xù)式冷床，它的主要特點是：各冷床的寬度相同，所有鋼板都將依次通過各個冷床；根據(jù)布置的不同，冷床的輸入側(cè)和輸出側(cè)可在同一側(cè)，也可在不同側(cè)。串聯(lián)式冷床的典型布置見圖l-22。串聯(lián)式冷床的主要優(yōu)點是：可根據(jù)輸入、輸出側(cè)的布置要求靈活采用。例如，當(dāng)需要輸入、輸出側(cè)在同一跨間甚至相同中心線時，就可采用圖1-22a所示的布置形式。串聯(lián)式冷床的主要缺點是：(1)與并聯(lián)式冷床相比，鋼板在整個冷卻過程中，需多“經(jīng)歷”一次上、下料操作和輥道送板操作，增加了設(shè)備投資；(2)所有鋼板都必須依次通過各個冷床進行冷卻，使用不靈活，冷床面積利用率低。C復(fù)合式冷床顧名思義，復(fù)合式冷床是由并聯(lián)式和串聯(lián)式冷床復(fù)合而成。復(fù)合式冷床部分或全部保留了并聯(lián)式和串聯(lián)式冷床的特點，在實際應(yīng)用中可根據(jù)平面布置的要求進行多種組合，在滿足冷卻能力的同時，適應(yīng)復(fù)雜多變的物流安排；具有使用靈活、適用面廣的特點。部分典型的復(fù)合式冷床布置如圖1-23所示。1．2．6．2冷床寬度的選擇對大多數(shù)中厚板生產(chǎn)線，冷床的寬度必須滿足鋼板的最大軋制長度要求。也有的中厚板生產(chǎn)線，受平面布置影響或為了減小冷床寬度，在冷床的輸入輥道上設(shè)置了一臺熱分段剪，將超過冷床寬度的鋼板進行分段。經(jīng)生產(chǎn)驗證，采用這種工藝具有一定的局限性，而且也會給下游剪切操作帶來一定的不利影響，限于篇幅，在此不展開分析。冷床的寬度除滿足鋼板的最大軋制長度要求外，還與鋼板在冷床上的布料方式或軋制鋼板的倍尺長度有關(guān)。為了提高冷床的利用率，有時可不考慮最大軋制長度因素而采用較寬的冷床，發(fā)揮其寬度優(yōu)勢，采用雙排布料方式進行冷卻。如有些3．8m軋機采用了52m冷床，可使軋制長度較多的25m鋼板(12m的雙倍尺)，在冷床上雙排布料。為了提高冷床的利用率，冷床的布料方式也可不受單排或雙排的限制。在軋制長度變化頻繁時，往往可通過冷床輸入輥道和上料裝置的靈活使用，實現(xiàn)三排和四排布料。圖l-24a和b是國外兩家厚板廠冷床布料情況的照片，從圖1-24a中可看到，Dillingen廠冷床的布料方式是比較多變的。在實際生產(chǎn)中，受合同、坯料選擇、生產(chǎn)組織以及冷床使用等諸多因素影響，冷床的布料方式和面積利用率并不總是合理的。實際上，任何一個寬度下的冷床，都不能確保在某一具體產(chǎn)品的生產(chǎn)過程中，其利用率總是最優(yōu)的。因此，應(yīng)把冷床的寬度選擇看作是“最大公約”的確定。對于4．3～5．5m級的寬厚板軋機，由于坯料的選擇范圍較大，在正?；蚵孕〉恼箤挶葪l件下，其最大軋制長度可超過60～65m。但考慮軋件縱向溫度均勻性等工藝因素，最大軋制長度一般不超過60m。對縱向溫度均勻性要求越高的產(chǎn)品，其允許的軋制長度越受限制。目前世界上最大的冷床寬度為65m，我國新建寬厚板軋機的冷床，選擇較多的寬度是52m和38m。圖1-25是針對國內(nèi)某3800mm軋機不同的坯料規(guī)格，計算出的軋制鋼板長度分布圖(設(shè)定最大鋼板長度為52m)。從圖中可以看出，長度小于38m的鋼板出現(xiàn)的頻率非常高，并且頻率最高的鋼板長度集中在18～25m之間。顯然，將主線冷床按一寬一窄配置，可大幅度提高冷床面積的使用率：寬冷床按照滿足軋制鋼板的最大長度設(shè)計，同時將長度比例較高的20～25m鋼板采用雙排布料方式冷卻；窄冷床按照38m設(shè)計，也可將長度比例同樣較高的15～19m鋼板采用雙排布料方式冷卻。這樣既滿足了最大長度鋼板的冷卻要求，同時通過使大部分長度小于38m的鋼板采用雙排布料方式在兩座冷床上冷卻，令冷床面積的使用率得到了最大限度的發(fā)揮，同時也減少了設(shè)備投資。此外，在許多情況下，軋制鋼板的厚薄與其長度呈反向?qū)?yīng)(即較厚的鋼板相對較短，較薄的鋼板相對較厚)，這時寬窄冷床還可按照鋼板的相對厚度進行分配，即較厚的鋼板并排在寬冷床上冷卻，而較薄的鋼板則單排在窄冷床上冷卻，進一步發(fā)揮了寬窄冷床使用的靈活性。綜上所述，主線冷床采用“一寬一窄”配置并采用并聯(lián)布置方式，是各種布置中的最優(yōu)選擇，也是目前采用最多的布置方式。1．2．6．3冷床面積的確定中厚板車間冷床的冷卻能力與其面積大小直接相關(guān)。在各種軋制條件下，要盡可能使軋機的小時產(chǎn)量與冷床的冷卻能力相匹配，此外，還要適當(dāng)兼顧冷床對上下游工序生產(chǎn)節(jié)奏的平衡和緩沖能力。由于特厚板(常指厚度大于50mm的鋼板)冷卻時間長，而冷卻后的精整處理大多離線完成，因此，在確定冷床面積時，特厚板的終冷溫度一般取600～650℃即可。特厚板在此溫度下線后，在線外采用堆放方式繼續(xù)冷卻。鋼板在冷床上的冷卻時間可通過調(diào)節(jié)冷床的速度和鋼板的前后間距等手段來實現(xiàn)，如果冷床面積不足，通過上述手段仍無法使鋼板達到規(guī)定的冷卻溫度，即出現(xiàn)了冷床冷卻能力小于軋機生產(chǎn)能力的情況，此時可通過吊車將冷床上的鋼板下線冷卻或采用強制冷卻。確定冷床的面積時，可參考下面兩種方法：第一種方法：理論計算法或小時產(chǎn)量計算法。根據(jù)理論計算，鋼板冷卻到約100℃時，計算得到的單位面積冷卻能力約為100～150kg／(h·m2)。在計算實際能力時，必須考慮到鋼板的長度變化(決定冷床寬度的利用率)、鋼板厚度變化(薄厚鋼板同時冷卻時，薄鋼板在冷床上的停留時間相對較長)。綜合考慮鋼板的規(guī)格變化、冷床的布料方式變化(串聯(lián)式或并聯(lián)式)、環(huán)境溫度以及軋機的產(chǎn)量波動等因素，冷床的單位面積產(chǎn)量實際上在50—100kg／(h·m2)之間。第二種方法：比較法或噸鋼面積計算法，即根據(jù)國內(nèi)外典型厚板廠冷床的噸鋼面積進行比較驗證。表1-2統(tǒng)計了國內(nèi)外部分厚板廠根據(jù)近年平均產(chǎn)量計算出的冷床單位面積產(chǎn)量(噸鋼面積產(chǎn)量)，由于表中的產(chǎn)量包含了特厚板和熱機軋制板的產(chǎn)量，且各廠特厚板和熱機軋制板的比例相差較大，因此計算結(jié)果的離散性較大(在200～400L／m2之間)。新建厚板廠如果產(chǎn)量高、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、熱機軋制比例較高，又采用了在線探傷技術(shù)，推薦冷床的單位面積產(chǎn)量范圍取250～300t／m2。1．2．7磨輥間布置本書所敘述的磨輥間布置不涉及其內(nèi)部的設(shè)備和設(shè)施，而是把它作為一個整體，放到中厚板工廠的平面布置中加以分析和比較。磨輥間是中厚板工廠最重要的輔助設(shè)施之一。磨輥間在中厚板工廠中的布置有時既受制于總圖條件，又受制于周邊設(shè)備和設(shè)施的布置；既要便于換輥操作，又要合理節(jié)省廠房或設(shè)備投資。簡言之，磨輥間的布置要遵循以下原則：(1)盡可能布置在廠區(qū)主要道路一側(cè)；(2)盡可能減少軋輥特別是工作輥的換輥時間；(3)盡可能有利于換輥操作，減少吊運次數(shù)，降低勞動強度；(4)兼顧廠房和設(shè)備投資。根據(jù)上述原則，在平面布置時，首先要弄清楚磨輥間的布置和換輥方式，以及兩者可能的組合方式，進而在此基礎(chǔ)上進行分析比較，確定滿足平面布置要求的綜合最佳方案。1．2．7．1磨輥間的布置位置和換輥方式根據(jù)總圖條件以及平面布置要求，磨輥間可布置在軋線的傳動側(cè)或操作側(cè)。在部分20世紀(jì)六七十年代之前投產(chǎn)的單機架中厚板工廠，以及部分舊廠改造的單機架中厚板工廠中，出于鋼錠軋制或便于實施改造等方面的原因，將軋機和主電機以及磨輥間一并布置在一個垂直跨中。近30年來這種布置已極少采用，故本書對此不再贅述。A傳動側(cè)布置傳動側(cè)布置的特點是磨輥間設(shè)在軋線的傳動側(cè)，與軋機主電室并排布置，通常位于主電室外靠近冷床的一側(cè)；也可布置在兩架軋機的主電機之間，如圖1-26和圖1-27所示。傳動側(cè)布置的主要優(yōu)點是可使生產(chǎn)線的布置富于變化，有利于在操作側(cè)實施多種工藝布置；另外，在合適的條件下，主電室與磨輥間可共用一臺行車，節(jié)省投資。其主要缺點是軋輥在吊運過程中要跨越軋線，吊運距離較操作側(cè)布置方式要遠。采用這種布置的典型工廠有：舞鋼第一軋鋼廠、原浦鋼厚板廠、華菱湘鋼第三厚板廠(建設(shè)中)、德國Dillingen厚板廠、日本住友鹿島厚板廠等。B操作側(cè)布置操作側(cè)布置的特點是磨輥間設(shè)在與主軋跨相鄰的軋線操作側(cè)。根據(jù)具體條件的不同，雙機架配置時，這種布置可派生出下列4種變化(單機架時，磨輥間的布置已包含在下列變化中，故不再單獨分析)：(1)磨輥間與軋機“對峙”，如圖1-28所示；(2)磨輥間與雙機架軋機中的粗軋機“對峙”，如圖l-29所示；(3)磨輥間與雙機架軋機中的精軋機“對峙”，如圖1-30所示；(4)磨輥間與軋機“錯開”，如圖1-31所示。上述4個方案中，(1)、(2)、(3)均可利用機械換輥裝置，直接部分或全部將軋輥送人磨輥間，再用行車將軋輥吊至存放區(qū)(至此，僅需要一次吊運)。但在(2)和(3)中，僅粗軋機或精軋機可采用磨輥間換輥，另一架軋機的軋輥還必須利用磨輥間和主軋跨之間的電動平車送人磨輥間，再用行車將軋輥吊至存放區(qū)(至此，需要兩次吊運)，在(4)中，兩架軋機的軋輥都必須利用電動平車送人磨輥間。操作側(cè)布置的主要優(yōu)點是軋輥吊運距離近，并有磨輥間換輥、主軋跨換輥和組合式換輥三種方案可供選擇：(1)磨輥間換輥：工作輥和支撐輥均在磨輥間更換；(2)主軋跨換輥：工作輥和支撐輥均在主軋跨更換；(3)組合式換輥：工作輥或支撐輥在磨輥間更換，而另一個在主軋跨更換。對于組合式換輥，由于工作輥的換輥頻度要大大高于支撐輥，通常情況下都會首選工作輥采用磨輥間換輥。1．2．7．2換輥方式的多種組合按照本書的定義，磨輥間布置在傳動側(cè)時，無論是工作輥還是支撐輥，所采用的換輥方式都屬于“主軋跨換輥”。而磨輥間布置在操作側(cè)時，由于可采用上述三種換輥方式，在雙機架配置的情況下，軋機與換輥方式、軋輥與換輥方式之間都可能呈現(xiàn)不同的組合結(jié)果，為了便于后面進一步分析，首先要把這些組合進行梳理。表1-3概括了各種組合的換輥方式。1．2．7．3磨輥問布置及換輥方式的綜合比較綜上所述，磨輥間有傳動側(cè)和操作側(cè)兩種布置形式，換輥方式又分主軋跨換輥和磨輥問換輥兩種，兩種換輥方式又因粗軋機和精軋機、工作輥和支撐輥既可采用單一的主軋跨換輥或磨輥間換輥方式，又可采用表1-3所列的組合換輥方式。因此，在中厚板工廠平面布置過程中，對磨輥間的布置和換輥方式的選擇(特別是后者)如何決策，是一個需要慎重對待的問題。決策過程就是一個比較過程，衡量標(biāo)準(zhǔn)不外乎就是滿足工藝要求的程度與投資的大小。具體表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)換輥時間的比較；(2)對區(qū)域布置影響的比較(3)投資比較；(4)換輥操作的難易或換輥效率比較。綜合比較見表1-4。通過比較可以發(fā)現(xiàn)：(1)現(xiàn)代中厚板軋機，無論采用哪一種布置或換輥方式，對工作輥和支撐輥的換輥時間都沒有影響。(2)顯然，采用磨輥間換輥，換輥操作最簡便，勞動強度最低。但換輥裝置在磨輥間內(nèi)將形成深達數(shù)米、長15—20m的基礎(chǔ)坑(有的還超過25m)(如圖l-32所示)，對磨輥間的布置和生產(chǎn)操作都不甚有利；如果要求基礎(chǔ)坑上設(shè)置通長蓋板(如圖l-33所示)，則對換輥方式、投資和換輥操作等都會帶來一系列影響，需謹(jǐn)慎對待。(3)主軋跨換輥既可采用拖車式，也可采用液壓式，而磨輥間換輥則主要采用拖車式或液壓與拖車的組合式；如果磨輥間內(nèi)的換輥坑必須以蓋板封蓋，意味著磨輥間換輥不能采用WR和BUR共用一臺拖車的方式(見圖1-34和圖1-35)。其中引起的投資增加(還包括基礎(chǔ)部分)是不能忽視的。主軋跨配置大噸位吊車，除可進行換輥吊運外，還可用于軋機牌坊的安裝。更重要的是，對生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的斷輥等事故的處理，有了一個必備手段。因此，有的廠雖然工作輥和支撐輥都采用磨輥問換輥，但主軋跨仍設(shè)置了大噸位行車，就是出于此目的。在采用雙機架的情況下，單純從投資上比較，如果主軋跨采用大噸位行車，與小噸位行車相比，若不計日后運行費用，用于牌坊吊運的安裝費與行車投資的增加差別并不是很大?？傊ポ侀g的布置以及換輥方式的選擇，必須綜合考慮工廠的總體布置、磨輥間的區(qū)域布置、總體投資、操作習(xí)慣乃至預(yù)留發(fā)展等諸多方面因素，是一個復(fù)雜的決策過程。切不能僅擇其一二，以偏概全，簡單以局部投資或局部方案的優(yōu)劣草率定論。1．2．8成品運輸方式對平面布置的影響對于絕大多數(shù)中厚板生產(chǎn)企業(yè)，成品鋼板由工廠或車間向外發(fā)貨都采用火車、汽車或二者兼有的方式；也有極少數(shù)中厚板工廠因為臨?；蚩拷又憷捎昧似嚺c船舶相結(jié)合的發(fā)貨方式。我國20世紀(jì)建設(shè)的中厚板廠，基本上都是采用火車加汽車的發(fā)貨模式；少數(shù)只有汽車發(fā)貨的中厚板廠，也是因為受到條件的限制“不得已而為之”。我國幅員廣，鐵路網(wǎng)比較發(fā)達，與汽車運輸相比，火車運輸具有運價低、適于長距離運輸?shù)葍?yōu)勢，因此我國中厚板企業(yè)大多都將鐵路運輸作為首選的發(fā)貨方式。在日本，由于土地費用的增加，以及認識到在聯(lián)合企業(yè)內(nèi)若全部采用鐵路運輸，工廠的土地面積將會因鐵路的曲率半徑和道岔等技術(shù)因素而占用，可能導(dǎo)致高達40％的土地不能很好利用。因此20世紀(jì)60年代末期建設(shè)的中厚板工廠，其發(fā)貨方式發(fā)生了由以火車為主向全部采用汽車發(fā)貨的重大轉(zhuǎn)變。韓國浦項鋼鐵公司建于20世紀(jì)70年代，其先后建設(shè)的三套中厚板廠以及正在建設(shè)的5．5m厚板廠，也全都采用汽車發(fā)貨。除俄羅斯之外，歐洲自20世紀(jì)80年代以后就沒有再新建中厚板工廠，由于普遍產(chǎn)量不高，原有的中厚板廠仍都保留了鐵路運輸；俄羅斯MMK公司在建的5m厚板廠也部分采用了鐵路發(fā)貨。美國的情況和歐洲十分相似。據(jù)不完全統(tǒng)計，包括老廠和新建的卷軋中厚板廠在內(nèi)，大多數(shù)使用火車和汽車聯(lián)合發(fā)貨。21世紀(jì)以來我國新建的中厚板工廠中，部分高產(chǎn)量的中厚板工廠已開始全部采用汽車發(fā)貨或以汽車為主、鐵路為輔的發(fā)貨方式，如寶鋼股份的5m和4．3m中厚板廠、沙鋼5m中厚板廠、鞍鋼5m中厚板廠以及在建的營口5m中厚板廠、濟鋼4．3m中厚板廠和湘鋼5m中厚板廠等。對一個鋼鐵企業(yè)來說，汽車發(fā)貨并不意味著是一種直達用戶的運輸方式，它也可以先通過汽車中轉(zhuǎn)，再繼以火車或船舶運輸，最終將產(chǎn)品送達用戶。當(dāng)然，采用這種模式就必須配套建設(shè)相應(yīng)的鐵路庫或碼頭庫(中轉(zhuǎn)庫)，用汽車先將產(chǎn)品從中厚板工廠運送到中轉(zhuǎn)庫，通過一次倒運后，產(chǎn)品最終由火車或船舶運出。我國寶鋼就采用了這種模式。顯然，采用哪一種發(fā)貨模式對中厚板工廠的平面布置，特別是成品庫的布置有著直接的影響。研究成品庫的布置，還必然牽扯到入庫的物流安排等相關(guān)問題，下面就圍繞這些問題展開分析。為了便于分析，本書僅討論工廠的主成品庫(即面積最大、與主生產(chǎn)線物流關(guān)系最密切的成品庫)，可能會遺漏一些面積較小或位置較特殊的專用成品庫，如特厚板成品庫、熱處理成品庫等。1．2．8．1汽車發(fā)貨成品庫眾所周知，與其他所有運輸方式相比，汽車運輸?shù)淖畲髢?yōu)勢就是機動靈活。如何充分發(fā)揮這個優(yōu)勢，是平面布置階段要認真研究的課題之一。在汽車發(fā)貨的條件下，成品庫的布置可根據(jù)生產(chǎn)線產(chǎn)量和人庫物流的要求，選擇“水平”庫或“垂直”庫，也可能采用以垂直庫為主、水平庫為輔的復(fù)合型布置，見圖1-36。A水平成品庫水平成品庫與剪切線或軋線平行，一般緊鄰廠區(qū)主干道布置，便于車輛直接出入。如果需要安排多個水平庫，由于內(nèi)側(cè)水平庫裝車點少(一般只在廠房端部裝車)，堆放在庫內(nèi)的大部分鋼板都需要增加一次倒庫作業(yè)(兩次吊運)，所以應(yīng)盡量避免兩庫相鄰布置。水平庫布置示意圖見圖1．36a。水平庫具有長度限制少、布置緊湊、發(fā)貨車輛運行路徑短和發(fā)貨簡便等特點，但由于成品下料點(或入庫點)與堆放區(qū)和發(fā)貨區(qū)之間的區(qū)域范圍較大，容易出現(xiàn)行車在下料、倒運和裝車作業(yè)時相互干涉。僅靠延長輸送輥道來減小行車的運行區(qū)域，從而提高行車和庫區(qū)使用效率的作法，常常是不可取的，這既增加投資又要占用廠房面積。可采用輥道與橫移吊車或輥道與半門型吊車相結(jié)合等方法，增加下料的緩沖能力，從而改善行車的操作條件。此外，在設(shè)有連續(xù)熱處理線的中厚板廠里，水平成品庫通常會布置在熱處理線的另一側(cè)，即剪切線與廠外的廢料收集區(qū)之間，這無疑會增加廢料輸送的長度。由于水平庫的上述特點，采用汽車發(fā)貨的中厚板工廠，特別是設(shè)計產(chǎn)量較高時，在總圖布置許可時，應(yīng)盡可能選用垂直型成品庫。B垂直成品庫垂直成品庫與剪切線或軋線垂直，設(shè)在生產(chǎn)線端頭。由于庫內(nèi)行車要兼顧下料、倒垛和裝車等操作，為了保證生產(chǎn)平穩(wěn)，垂直庫一般應(yīng)不少于三跨。垂直庫布置示意圖見圖1-36b。與水平庫相比，垂直庫具有較明顯的優(yōu)勢：(1)入庫的物流安排比較簡單，可根據(jù)上游的物流情況選擇單點或多點入庫。(2)總圖條件允許時，跨間的多寡可根據(jù)生產(chǎn)線的產(chǎn)量以及生產(chǎn)和發(fā)貨組織形式等要求，“自由”設(shè)置。根據(jù)筆者掌握的資料，目前中厚板工廠中垂直庫跨間最多的已達到11跨。(3)下料點多，可根據(jù)合同、鋼板規(guī)格甚至品種選擇庫位，靈活性大，還有助于提高成品庫的利用率。(4)發(fā)貨點多，可根據(jù)庫內(nèi)行車的作業(yè)頻度選擇發(fā)貨跨間和庫位，可有效減少同跨行車相互干涉的情況發(fā)生。(5)一般情況下，進入成品庫的主要入庫輥道大體都位于跨問中部，輥道兩側(cè)可用來下料堆放，而輥道兩側(cè)以外的區(qū)域就可用來進行倒運或裝車操作，物流清晰且互不干擾。(6)垂直庫內(nèi)的行車為平行掛梁結(jié)構(gòu)，使用時無論掛梁還是鋼板，都不會超出行車的平面區(qū)域，因此可最大限度地減少行車之間或行車與廠房之間的相互干擾，提高行車運行的安全性。(7)由于跨間多且彼此相對獨立，可將因行車檢修或故障對生產(chǎn)的影響降低到最小。此外，在廠房投資方面，面積相同時，垂直庫的投資要略低于水平庫；但在平面布置上，采用垂直庫對總圖尺寸的要求要苛刻些。C復(fù)合成品庫在不能充分使用垂直庫或物流安排方便時，也可采用以垂直庫為主并配有水平庫的復(fù)合布置形式，見圖1-36c。1．2．8．2火車發(fā)貨成品庫從平面布置的角度看，與汽車發(fā)貨相比，火車發(fā)貨給成品庫布置帶來的變化最多，見圖1-37?；疖嚢l(fā)貨由于進線位置固定、周期性裝車、一次進車時有一定車皮量要求等特點，對鐵路成品庫的布置形式及入庫物流的通暢性與合理性都提出了很高的要求。特別在有多個鐵路庫(或跨間)的情況下，如何安排入庫物流，滿足入庫成品與其發(fā)貨庫位的合理匹配，是非常重要的。也就是說，在安排鐵路成品庫時，必須同時考慮人庫物流，包括下料點、下料能力和橫向輸送能力等因素?；疖嚢l(fā)貨通常意味著采用水平成品庫。如采用垂直庫，應(yīng)該選擇沿平行于成品庫的縱向進線(如圖1-37b所示)，這種布置要利用旋轉(zhuǎn)吊車將鋼板旋轉(zhuǎn)90°后入庫堆放，或直接入庫，待發(fā)貨時旋轉(zhuǎn)90°裝車。如果沿垂直于成品庫的方向進線(圖l-37g中垂直庫內(nèi)的鐵路線)，由于車皮長度與跨間的跨度無法匹配，會出現(xiàn)一組車皮中有一個甚至多個車皮無法裝車的情況，給裝車作業(yè)帶來許多困難，因此在實際生產(chǎn)中極少有廠家采用這種布置。按照人庫鐵路線與生產(chǎn)線設(shè)備之間的相對關(guān)系，在水平跨間的情況下，鐵路庫總體上有三種布置形式，即“嵌入式”、“分離式”和“復(fù)合式”?！扒度胧健辈贾檬侵歌F路線臨近生產(chǎn)線設(shè)置，即鐵路線深人生產(chǎn)線，布置在生產(chǎn)線的同跨或鄰跨，如圖1．37a、d、f和g所示。與其相對應(yīng)，“分離式”布置是指鐵路線設(shè)置在生產(chǎn)線的端部，與生產(chǎn)線不形成“重疊”，如圖1-37c所示。在實際布置中，“分離式”往往很難獨立存在，常與生產(chǎn)線的成品輸出輥道形成局部“嵌人式”布置，如圖1-37e所示。我們也可以把這種布置稱之為“復(fù)合式”布置。采用“嵌入式”布置，鐵路線可“縱深挺進”廠房，將成品庫設(shè)置在廠房中部，如圖1-37d所示。這個特點是汽車發(fā)貨所不具備的，在物流安排得當(dāng)時，有助于生產(chǎn)線的緊湊布置。在采用“嵌人式”布置時，要盡可能實現(xiàn)鋼板在跨間的橫向輸送。但在鐵路線上設(shè)置橫移平車的作法是值得商榷的，要視具體布置情況謹(jǐn)慎采用。采用“分離式”布置，可將多條生產(chǎn)線的物流，利用設(shè)在生產(chǎn)線端部的電動平車進行橫向輸送，靈活選擇發(fā)貨庫位。這種布置可減少或消除鐵路線對后部生產(chǎn)線布置的影響，但由于有入庫車皮的數(shù)量要求和成品庫堆放面積的要求，入庫鐵路線的長度一般要取150～200m。在各國的中厚板工廠中，純粹以鐵路發(fā)貨的工廠幾乎是沒有的。以上對鐵路發(fā)貨庫的分析，雖沒有涉及汽車因素，但所述及的鐵路庫大都同時可用來進行汽車發(fā)貨。在以鐵路發(fā)貨為主的工廠里，火車和汽車并存的現(xiàn)象十分普遍。由于鐵路發(fā)貨的綜合優(yōu)勢，許多廠在以汽車發(fā)貨為主的同時，還在車間內(nèi)安排了鐵路線(如圖1-37b、g所示)，少量鋼板或某些專用鋼板可通過鐵路發(fā)貨，增加了工廠的發(fā)貨手段。1．2．8．3船運發(fā)貨成品庫中厚板工廠采用直接船運發(fā)貨的案例是不多的，因為除要求成品庫臨江靠海外，還必須統(tǒng)籌考慮成品庫的布置、碼頭的設(shè)置、裝船方式以至環(huán)廠道路等一系列問題。因此，是采用中轉(zhuǎn)發(fā)貨方式，將成品鋼板通過汽車或火車由中厚板工廠運送到碼頭成品庫，在碼頭庫內(nèi)裝船發(fā)貨；還是采用直接發(fā)貨方式，將鋼板由中厚板工廠的成品庫通過行車和碼頭上的岸吊，直接裝船發(fā)貨，兩種方式不能草率比較，妄下結(jié)論。圖1-38a為日本某公司厚板廠成品庫與碼頭的平面布置示意圖。從圖中可看出，成品庫與碼頭垂直，碼頭在成品庫的端部(外側(cè))，碼頭上設(shè)置了兩臺岸吊，鋼板通過廠房吊車與岸吊交叉作業(yè)(倒運)，實現(xiàn)了直接裝船(圖1—38b)。這種布置方式的主要優(yōu)點是：(1)發(fā)貨點多，易于匹配垂直型成品庫的入庫和發(fā)貨；(2)岸吊的運行區(qū)域內(nèi)，部分可作為鋼板的存放區(qū)或倒運區(qū)使用；(3)可以設(shè)置環(huán)廠道路。主要缺點是：(1)占地面積較大；(2)鋼板裝船要采用專用的長行程岸吊。圖l-39為該廠碼頭和岸吊的實物照片。圖1-40為我國某公司厚板廠成品庫與碼頭的平面布置示意圖。從圖中可看出，碼頭分別設(shè)在各成品庫的端部，駁船可直接駛?cè)顺善穾?，成品鋼板利用廠房吊車直接裝船。與前一種布置相比，這種布置的主要缺點是不能設(shè)置環(huán)廠道路。1．2．9生產(chǎn)線主要設(shè)備的間距確定平面布置應(yīng)同時滿足總圖條件和生產(chǎn)線主要設(shè)備的間距要求，其中主要設(shè)備的間距是平面布置時需要重點研究的問題。主要設(shè)備的間距應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求確定，既要充分滿足產(chǎn)品大綱的需求，做到布局合理、物流順暢、能充分發(fā)揮設(shè)備能力，并盡可能兼顧各工序間的能力平衡，同時還要考慮合理的預(yù)留空間，具有一定的發(fā)展?jié)摿?，為開發(fā)新產(chǎn)品留有余地?？紤]到厚板生產(chǎn)的工藝條件變化大、產(chǎn)品規(guī)格范圍廣、工序間的加工能力存在不平衡，以及生產(chǎn)線布置靈活多變等特點，本書僅給出主要設(shè)備間距的分析方法，具體確定時應(yīng)結(jié)合實際情況進行調(diào)整和優(yōu)化。1．2．9．1軋機區(qū)主要設(shè)備間距A雙機架軋機的主要考慮因素(1)除鱗箱至粗軋機距離：1)待軋坯料最大長度；2)粗軋機軋制鋼板最大長度；3)粗軋機軋制中間坯最大長度；4)粗軋機軋制中間坯最多塊數(shù)；5)其他余量。(2)粗軋機至精軋機距離：1)粗軋機軋制鋼板最大長度；2)精軋機軋制鋼板最大長度；3)中間坯最大長度；4)軋機之間中間坯最多塊數(shù)；5)其他余量。(3)精軋機至預(yù)矯直機或加速冷卻裝置的距離：1)精軋機軋制鋼板最大長度；2)其他余量。(4)加速冷卻裝置至熱矯直機的距離：1)軋制鋼板最大長度；2)水冷鋼板最大長度；3)其他余量。B單機架軋機的主要考慮因素(1)除鱗箱至軋機距離：1)待軋坯料最大長度；2)軋制鋼板最大長度；3)中間坯最大長度；4)中間坯最多塊數(shù)；5)旁通輥道；6)其他余量。(2)軋機至預(yù)矯直機或加速冷卻裝置的距離：1)軋制鋼板最大長度；2)中間坯最大長度；3)中間坯最多塊數(shù)；4)旁通輥道；5)其他余量。1．2．9．2精整剪切區(qū)主要設(shè)備間距按較常見的“超聲波探傷→切頭剪一雙邊剪一定尺剪”布置方式進行分析，主要考慮的因素有：(1)超聲波探傷至切頭剪的距離：1)軋制鋼板的最大長度；2)超聲波探傷與切頭剪之間的緩沖能力；3)其他余量。(2)切頭剪至雙邊剪的距離：1)軋制鋼板最大長度；2)切頭剪和雙邊剪之間的緩沖能力；3)其他余量。(3)雙邊剪至定尺剪的距離：1)軋制鋼板最大長度；2)雙邊剪與定尺剪之間的緩沖能力；3)其他余量。1．2．9．3國內(nèi)部分中厚板工廠主要設(shè)備間距國內(nèi)部分中厚板工廠主要設(shè)備間距見表1-5。1．3中厚板軋機的發(fā)展、形式及選擇1．3．1中厚板軋機的發(fā)展概況1．3．1．1國外中厚板工廠發(fā)展概況中厚板的生產(chǎn)歷史，可以追溯到18世紀(jì)末。到19世紀(jì)末期，在歐洲的英國、法國和德國等工業(yè)化初期的國家中，先后出現(xiàn)了一些生產(chǎn)中厚板的作坊式工廠，其產(chǎn)品主要為小幅面工具鋼和合金鋼板，還生產(chǎn)銅板和鍍錫板。這些工廠規(guī)模小、產(chǎn)量低，產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域十分有限。19世紀(jì)后期至20世紀(jì)20年代，這一時期在歐洲和美國先后出現(xiàn)了輥身長為3000mm以上的二輥、三輥或四輥軋機，其中最著名的當(dāng)屬1918年在美國L,ukens興建的206in(5232．4mm)四輥軋機。這些軋機可稱之為“第一代”中厚板軋機，多數(shù)為蒸汽傳動，以鋼錠為原料，單機架生產(chǎn)。軋機的生產(chǎn)能力一般在3萬～5萬t/年以下，工廠面積一般不超過3萬～4萬m2。產(chǎn)品主要是鍋爐、造船、裝甲及一般結(jié)構(gòu)用板。20世紀(jì)30年代到50年代，在歐洲、美國及日本出現(xiàn)了雙機架和半連續(xù)式布置形式，大多采用了四輥軋機，二輥軋機用作除鱗和開坯。二輥十四輥式和半連續(xù)式布置形式在美國使用的較多。這一時期的主要特點是四輥式軋機廣泛普及，采用單機架或雙機架配置，5000mm級的寬規(guī)格軋機得到較普遍的使用，軋機能力顯著提高，一般在5萬～100萬t／，年之間不等，工廠面積達到了4萬～8萬m2。產(chǎn)品以裝甲和艦船板為主，其中優(yōu)質(zhì)板、高強板的比例由于冶煉、熱處理技術(shù)的發(fā)展而有較大的增長。20世紀(jì)60年代到70年代，歐洲、美國和日本相繼改建或新建了一批4300mm級、4700mm級和5500mm級的新型四輥單機架或雙機架中厚板軋機。這期間在美國所建設(shè)的雙機架中厚板軋機仍以二輥十四輥形式為主，而日本則已完全采用雙機架四輥軋機配置。隨著連鑄坯的采用、加熱爐技術(shù)的改進以及精整剪切設(shè)備上新技術(shù)的采用，70年代新建的中厚板工廠生產(chǎn)能力和產(chǎn)品質(zhì)量得到較大提高，單一工廠的生產(chǎn)能力已提高到80萬～200萬t／年，工廠面積最大已超過了20萬m2。產(chǎn)品中造船板、高級結(jié)構(gòu)板和高強板的比例都大幅提高。由于產(chǎn)能的進一步提高，相應(yīng)中厚板工廠的平面布置也發(fā)生了一系列變化。日本70年代填海建造的鋼鐵基地中，寬厚板工廠開始采用汽車向成品碼頭和鐵路成品庫運輸成品鋼板，改變了以鐵路運輸為主的發(fā)貨模式，給中厚板工廠的平面布置帶來了全新變化。20世紀(jì)80年代中后期以來，以控制軋制和控制冷卻為核心的工藝技術(shù)逐步成熟，并得到推廣應(yīng)用，先前建成的中厚板工廠，都不同程度地進行了相關(guān)的技術(shù)改造，先后出現(xiàn)了眾多各具特色的控制軋制和控制冷卻的技術(shù)和設(shè)備。這些改造成果對日后新建的中厚板工廠無疑具有示范和啟迪作用。此外，在這個時期成功開發(fā)和應(yīng)用的平面形狀控制及板形控制技術(shù)，使中厚板的軋制技術(shù)又向前跨越了一大步。這個時期的中厚板生產(chǎn)，已全面進入以控制軋制和控制冷卻技術(shù)為主導(dǎo)的產(chǎn)品開發(fā)階段。其產(chǎn)品以高強度、高韌性和高可焊接性的管線鋼、船板鋼、專用結(jié)構(gòu)板(建筑、橋梁等)為代表。某些國家和地區(qū)3000mm及以上中厚板軋機統(tǒng)計詳見表l-6。1．3．1．2國內(nèi)中厚板工廠發(fā)展概況我國的第一套中板軋機是2300mm的三輥勞特式軋機，于1936年在鞍山(即后來的鞍鋼第一中板廠)建成，產(chǎn)量只有幾萬噸，品種和規(guī)格都十分有限。1951年重慶鋼鐵公司原大軋廠的一套舊2440mm二輥軋機恢復(fù)生產(chǎn)，是中華人民共和國成立后投產(chǎn)的第一套中板軋機。1958年大躍進后近20年的時間是我國中厚板軋機建設(shè)的第一個高峰期，根據(jù)仿照鞍鋼一中板所作的通用設(shè)計(后參照鞍鋼二中板進行了修改)，在全國部分省市先后建成了13套2300mm級三輥勞特式中板軋機。這批軋機在不斷的革新改造中提高了機械化水平，曾擔(dān)負起全國中厚板三分之一的產(chǎn)量，為我國各行各業(yè)提供了大量的中、厚鋼板。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，為擴大品種和規(guī)格，改善板形和表面質(zhì)量，部分中板廠先后進行了不同程度的改造，有的在勞特軋機前增加一架二輥軋機，也有的在勞特軋機后增加一架四輥軋機。為了提高裝備水平，1970年后新建的部分中板廠，已開始采用四輥軋機。1980年后，許多中板廠相繼拆除了勞特軋機，改為四輥軋機，并適當(dāng)加大了軋機寬度。19