2024年10月31日，由中冶京誠工程技術有限公司（以下簡稱“中冶京誠”）自主設計供貨的全球最寬厚板軋機——周口鋼鐵5600mm寬厚板粗軋機熱負荷試車，軋制出第一塊寬厚板，這是全球鋼鐵極限制造領域的又一次成功跨越，標志著世界寬厚板軋機邁入5600mm新時代。
厚板軋機是厚板軋制成型過程中最核心的關鍵設備，其生產(chǎn)的厚板產(chǎn)品廣泛應用在與國防工業(yè)和國民經(jīng)濟密切相關的工業(yè)領域及基礎設施建設項目中。其中，特寬厚板更是重要的戰(zhàn)略物資，是眾多國之重器的核心原材料，主要用于航母及其他大型船舶、大口徑油氣直縫焊管、海上鉆井平臺結(jié)構(gòu)鋼、核電站安全殼、大型水壩閘門、電站高壓鍋爐鋼板、大型油氣儲罐等領域。2024年上半年，中國造船完工量、新接訂單量和手持訂單量分別占世界市場份額的55%、74.7%和58.9%。中國承接了全球70%以上的綠色船舶訂單，并實現(xiàn)了對主流船型的全覆蓋。船廠訂單普遍排期到2027年，部分領先船企的訂單已經(jīng)排滿至2028年。在未來幾年，新造船市場將出現(xiàn)持續(xù)的供需缺口。
特寬厚板是航母及大型船舶的重要材料，為縮短造船工期和保證船板強度，亟需特寬厚板。以美國“尼米茲”級航母為例，其飛行甲板面積達18200平方米，由50毫米厚的HSLA-80鋼板和復合裝甲材料組成。承受戰(zhàn)機起降時的強大沖擊力和火焰灼燒，需要盡量少的鋼板焊縫；特寬厚板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，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及以上軋機軋制；特寬厚板是圓柱形鋼制安全殼的重要材料，它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(nèi)層為50mm厚的鋼板內(nèi)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，需要采用寬厚板，以及盡量少的鋼板焊縫。上述特寬厚板須由5000mm級以上的特寬厚板軋機軋制，且寬度越大越有利。
未雨綢繆 布局厚板軋機
世界上已建和在建的5000mm級厚板產(chǎn)線總共約31條，中國擁有7條。5500mm級軋機方面，我國只有一條鞍鋼的5500mm+5000mm雙機架厚板軋機，已逐漸顯現(xiàn)出無法完全滿足市場對特寬厚板的日益增長需求。中冶京誠和國內(nèi)同行等已實現(xiàn)3800級、4300級別厚板軋機的設計和供貨業(yè)績，但是在5000mm級厚板軋機領域尚未實現(xiàn)突破，國內(nèi)5000級厚板軋機全部引進國外技術，不僅成本高昂，還面臨著被技術封鎖的風險。
中冶京誠是國內(nèi)最早從事厚板工程設計的單位，其厚板業(yè)務是中國中冶“冶金建設國家隊”第一梯隊。依托在中厚板領域強大的工藝技術和豐富的工程實踐，遵循從頂層設計、行動手冊到“再拔高、再拔尖、再創(chuàng)業(yè)”的精神，厚板團隊始終緊跟冶金建設國家隊戰(zhàn)略布局遞進展開，時刻懷有建設冶金強國之使命，歷經(jīng)《高性能厚板軋機裝備技術開發(fā)》、《超長板軋機工藝與裝備技術》及《超寬厚板軋機裝備關鍵技術開發(fā)》等多個研發(fā)項目的技術積累和沉淀，寶鋼5000mm厚板軋機、鄂鋼4300mm精軋機改造等國內(nèi)大多數(shù)厚板軋機改造項目的歷練，以及營口京華3800mm厚板雙機架軋機、廣西鋼鐵3800mm厚板雙機架軋機的設計實踐檢驗，積極布局超寬型厚板軋機的研發(fā)工作。
隨著厚板生產(chǎn)工藝的進步，尤其是采用TMCP控軋控冷技術，軋件變形抗力大，單道次大壓下量軋制及減少軋制時的彈跳。為得到更高尺寸精度的成品特寬鋼板，需開發(fā)具有高軋制力、高剛度、強有力的板形控制能力和大扭矩的寬厚板軋機。中冶京誠厚板團隊專門成立寬厚板軋機攻關小組，主要由技術專家、研究院科研人員和有著厚板軋機設計經(jīng)驗的工程師團隊組成。深入調(diào)研各大鋼鐵企業(yè)，了解寬厚板軋機的使用情況，充分掌握軋機各部件不同結(jié)構(gòu)型式的實際應用效果，并邀請厚板軋機領域的工藝及設備等專家進行充分論證，清晰判斷各種技術難題，確定最終的寬厚板軋機機型，進而制定詳細的研發(fā)計劃：依據(jù)寬厚板產(chǎn)品大綱需求，依托中冶京誠特有的軋制規(guī)程程序，確定寬厚板軋機的軋制力、主電機等參數(shù)；依據(jù)寬厚板產(chǎn)品的板型要求，利用新開發(fā)的計算軟件，明確寬厚板軋機剛度、牌坊及輥系等參數(shù)；依托厚板軋機設計體系對軋機各部件系統(tǒng)進行理論計算和三維設計，并進行有限元分析和動態(tài)仿真分析進行矯正，確保設計可靠性。新研發(fā)的特寬厚板軋機設置超高剛度機架、快速電動壓下裝置+液壓AGC裝置、強有力板形控制能力的新式工作輥彎輥裝置及竄輥裝置、高耐磨性標高調(diào)整裝置及配置大功率主電機實現(xiàn)大傳動扭矩等滿足“低溫控軋”先進軋制工藝需求，配合電控實現(xiàn)寬厚板軋機的多功能厚度控制、平面形狀控制及板形控制等功能。
珠聯(lián)璧合 打造世界之最
2023年，河南鋼鐵集團為實現(xiàn)結(jié)構(gòu)調(diào)整、轉(zhuǎn)型升級，促進企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，擬建設一條5600mm+5500mm雙機架厚板軋機產(chǎn)線，設計產(chǎn)量260萬噸/年，將打造世界最先進、全球最具競爭力的綠色智能厚板旗艦工廠。其中，粗軋機是目前世界唯一寬度超過5500mm的軋機，擬采用國內(nèi)設計制造的模式。
中冶京誠與中信重工通力合作，多次與河南鋼鐵集團進行技術交流，充分展示中冶京誠特寬厚板軋機的技術研發(fā)成果、技術優(yōu)勢以及中信重工的制造實力。最終，團隊獲得了河南鋼鐵集團的充分認可，業(yè)主將5600mm粗軋機、前后轉(zhuǎn)鋼輥道及入出口側(cè)推床等設備流體交由中冶京誠設計供貨。該5600粗軋機各項設計技術參數(shù)均處于世界領先水平，原料規(guī)格：厚度：220、260、320、370、460mm，寬度1500~2800mm。產(chǎn)品規(guī)格：厚度6~150mm（300mm），寬度900~5,300mm（粗軋機可軋制成品寬度最大為5450mm）。該軋機為整體鑄造大斷面機架，機架立柱斷面積＞10000cm2，最大開口度1100mm，主電機2臺AC9000kW，軋制最大速度5.7m/s,支承輥規(guī)格：φ2400/φ2200x5450mm，支承輥材質(zhì)為Cr4,工作輥規(guī)格：Φ1240/φ1140x5600mm，最大彎輥力4000kN，與國內(nèi)外主要5000mm級對比見表1，主要設計技術參數(shù)均處于世界領先水平，是真正意義上的世界“軋機之王”。
表1 國內(nèi)外部分5000mm級軋機主要技術參數(shù)對比
該5600粗軋機還應用了多項最先進的技術，為整個行業(yè)的發(fā)展樹立了新的標桿：
1、軋機牌坊采用耐磨耐腐蝕技術，軋機壽命延長至少2倍以上。
2、軋機壓下裝置抬升速度是常規(guī)軋機的1.4倍，提高了軋制生產(chǎn)節(jié)奏。
3、軋機采用新式機架輥換輥方式，換輥時間縮短約50%。
4、軋機采用多功能快速換輥技術，換輥區(qū)域布局簡潔、換輥時間縮短約10%。
5、首創(chuàng)軋機多重導向彎輥技術，進一步提高了彎輥缸的可靠性及板形控制能力。
6、軋機導衛(wèi)采用新式導向裝置，進一步保護導衛(wèi)避免鋼板撞擊導衛(wèi)。
7、主傳動裝置設置液壓安全聯(lián)軸器，安裝在電機側(cè)萬向節(jié)和萬向軸中間軸之間，當傳動力矩超過設定值時，液壓安全聯(lián)軸器可斷開，保護傳動系統(tǒng)。
8、軋機傳動接軸設置有線監(jiān)測方式，準確獲取軋機運行狀態(tài)，監(jiān)控其故障頻發(fā)區(qū)，完成智能預警、故障診斷和壽命預測，實現(xiàn)基于全生命周期的維護管理。
強強聯(lián)合 鑄就軋機之王
河南周口5600粗軋機的牌坊、支承輥等主要部件由中信重工進行加工制造及裝配，其冶煉和制造參數(shù)均達到冶金裝備制造的極限值。
1、大斷面牌坊澆鑄技術，粗軋機牌坊單片凈重達近450噸，共使用約7包合澆860噸鋼水，達到了極限澆鑄的上限。
2、大型鍛鋼支撐輥真空冶煉+真空澆注技術，粗軋機支承輥凈重達近270噸，采用近500噸鋼錠鍛造。精準控制鋼水化學成分、真空度和溫度，降低鋼水氧化，去除鋼水中99%的雜質(zhì)和氣體，提高了鋼錠整體性能和質(zhì)量。
3、大型鍛鋼支撐輥復合鍛造技術，采用世界規(guī)格最大的18500噸自由鍛造油壓機，對超大型鍛鋼支撐輥鋼錠進行復合鍛造，保證超大型鍛鋼支撐輥鋼錠芯部的鍛透實壓，確保大型鍛鋼支撐輥鋼錠的質(zhì)量。
4、大型鍛鋼支撐輥差溫熱處理技術及托頂復合極限重量磨削技術，整體精度可達到0.02mm以內(nèi)。
5、大型鍛鋼支撐輥油膜軸承錐面檢測技術，通過專用的高精度錐度測量儀，配合外徑千分尺等溫測量控制技術，實現(xiàn)大型鍛鋼支撐輥油膜軸承錐面的準確測量。
通力合作 重塑鋼鐵力量
中冶京誠厚板項目管理團隊在設備設計、制造、安裝調(diào)試過程中精密組織，提前預判各環(huán)節(jié)可能存在的問題，為項目保駕護航。
依托完善的質(zhì)量保證體系，中冶京誠以打造國際一流設備的制造標準為準繩，為確保制造質(zhì)量、制造進度，確保順利投產(chǎn)，全程參與設備制造技術支持，并聘請了國外監(jiān)理專家對軋機設備制造過程的質(zhì)量進行了全程監(jiān)控。從860t鋼水鑄造，到精密加工和設備裝配，都做到了嚴格檢測。
在項目管理團隊的精心組織下，團隊成員全程參與現(xiàn)場安裝及調(diào)試的全流程，軋機牌坊從9月中旬在現(xiàn)場開始吊裝，僅用45天機電液全部安裝完成，創(chuàng)造了寬厚板行業(yè)軋機安裝新記錄。不僅如此，單機和聯(lián)動調(diào)試也均創(chuàng)造了國內(nèi)5000mm級中厚板調(diào)試新記錄，全球最寬厚板軋機——周口鋼鐵5600mm寬厚板粗軋機最終按時順利成功熱試。
河南周口鋼鐵5600mm寬厚板粗軋機的成功熱試，開創(chuàng)了5600mm厚板軋機技術新時代，滿足了國家鋼鐵行業(yè)發(fā)展的要求，解決了國家重大裝備的需求，進一步彰顯了中國制造硬實力，對我國突破“卡脖子”技術裝備、引領行業(yè)發(fā)展具有重要意義，勢必將助力中國的鋼鐵裝備走向世界舞臺。
“創(chuàng)新引領，重塑鋼鐵力量”，在河南周口這片土地上，京誠團隊見證了從圖紙到現(xiàn)實的華麗轉(zhuǎn)變，感受了從夢想到成就的震撼力量。每一次軋機的轟鳴，都是對創(chuàng)新的贊歌。每一次產(chǎn)品的誕生，都是對卓越的追求。歷史的波瀾壯闊見證中冶京誠為新中國的厚板發(fā)展立下的不朽功勛，助力實現(xiàn)了從無到有、從弱到強的自我突破，記錄著中國厚板的跨越發(fā)展。時光荏苒，中冶京誠將傳承使命與光榮，不斷譜寫中國厚板發(fā)展的華章，為我國國民經(jīng)濟和國防工業(yè)的發(fā)展貢獻京誠力量！
