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精密儀器

熱軋鋼材控制軋制與控制冷卻技術(shù)



01

新一代超快冷為核心的全熱加工過程(軋制與冷卻)控制冷卻技術(shù)


鋼鐵材料的組織調(diào)控主要是對(duì)材料組織發(fā)生劇烈改變的再結(jié)晶、析出、相變過程進(jìn)行控制。為此,需要建立具有超快冷功能的全程冷卻系統(tǒng)。在需要保持溫度、令相關(guān)組織演變過程順利發(fā)生的區(qū)間,可以關(guān)閉超快冷系統(tǒng);而在需要抑制某一過程發(fā)生的溫度區(qū)間,可以采用超快冷進(jìn)行冷卻。由于各個(gè)不同品種,有不同的組織演變規(guī)律,所需要的進(jìn)行冷卻控制的溫度區(qū)間是不同的。所以,為了應(yīng)對(duì)各個(gè)不同鋼材品種需要,需要開發(fā)理想的、開閉和冷速調(diào)整靈活的超快速冷卻控制系統(tǒng)

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02

軋制工藝設(shè)計(jì)

材料軋制工藝設(shè)計(jì):對(duì)全過程的變形溫度、變形程度、變形速度(針對(duì)鋼種進(jìn)行個(gè)性化的開發(fā))進(jìn)行控制,實(shí)行合理的、節(jié)能的、高效的全軋程軋制負(fù)荷分配。

變形向高溫粘塑性區(qū)發(fā)展,研究并利用粘塑性區(qū)中材料變形、流動(dòng)、擴(kuò)散、再結(jié)晶的特點(diǎn),進(jìn)行壓下制度的設(shè)計(jì),達(dá)到節(jié)能減排、提高產(chǎn)品質(zhì)量的效果

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03

基于大數(shù)據(jù)的物理冶金學(xué)模型參數(shù)自適應(yīng)計(jì)算

物理冶金學(xué)模型參數(shù)自適應(yīng)計(jì)算是熱軋鋼材組織性能預(yù)測(cè)與控制的最主要的部分。它依據(jù)材料的化學(xué)成分、工藝參數(shù)、設(shè)備約束,通過一系列的溫度、力學(xué)、物理冶金模型,來預(yù)測(cè)材料的組織與力學(xué)性能。其中,各類模型的一些關(guān)鍵參數(shù),非常重要而又難以通過試驗(yàn)準(zhǔn)確確定,必須基于已有的在線和離線獲得的大數(shù)據(jù),來進(jìn)行智能化的建模與預(yù)測(cè),從而得到高精度的數(shù)學(xué)模型,實(shí)現(xiàn)材料組織和力學(xué)性能的高精度預(yù)測(cè)和控制。這種基于大數(shù)據(jù)的物理冶金學(xué)模型參數(shù)自適應(yīng)計(jì)算,是材料實(shí)現(xiàn)組織性能高精度預(yù)測(cè)的核心。在此過程中,現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)的處理十分重要,需給予特別的關(guān)注,并采用最適宜的技術(shù)進(jìn)行處理。




04

中厚板“溫控-變形”耦合高滲透性軋制技術(shù)

中厚板軋制過程中,應(yīng)采用軋制-冷卻一體同步化的控制軋制。若采用超快速冷卻處理軋件的冷卻,則可以實(shí)現(xiàn)“溫控-變形”耦合的高滲透性軋制,使鋼板表層經(jīng)歷“激冷-變形-返溫”復(fù)雜熱履歷過程,可以獲得表面超細(xì)晶及心部組織的改善,從而獲得鋼板的高強(qiáng)韌性能。故需探究軋制-冷卻一體同步化控制軋制的物理冶金學(xué)規(guī)律和最優(yōu)的工藝制度,進(jìn)行高強(qiáng)韌鋼板生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品的開發(fā)。




05

熱軋無縫管超快冷技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用

在熱軋無縫鋼管領(lǐng)域,傳統(tǒng)上材料組織性能調(diào)控依賴于化學(xué)成分高合金設(shè)計(jì)及離線熱處理工序,這都是“增量化”的方法。因此,需引入控制軋制與控制冷卻技術(shù),挖掘材料潛能,降低生產(chǎn)成本,工藝產(chǎn)品升級(jí),實(shí)現(xiàn)鋼管生產(chǎn)的低能耗、綠色化。當(dāng)這一過程應(yīng)用于各種不同的無縫鋼管生產(chǎn)過程時(shí),必然徹底改變現(xiàn)行鋼管生產(chǎn)的化學(xué)成分設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì),從而帶來整個(gè)鋼管行業(yè)技術(shù)進(jìn)步、轉(zhuǎn)型升級(jí)的革命。



06

熱軋氧化鐵皮控制技術(shù)與工藝

氧化鐵皮的成分、厚度、組成等對(duì)于材料的表面質(zhì)量和耐腐蝕性能有重要的影響。傳統(tǒng)生產(chǎn)過程采用“低溫、慢軋”工藝,氧化鐵皮厚,以充分氧化的Fe2O3為主,鐵皮易碎,惡化表面質(zhì)量與耐腐蝕性能。因此,必須基于大數(shù)據(jù)技術(shù),預(yù)測(cè)氧化鐵皮的組織和性能在熱軋過程中的演變規(guī)律,建立合理的鋼材成分設(shè)計(jì)和“高溫、快軋”為特征的氧化鐵皮控制工藝,獲得適宜厚度的氧化鐵皮厚度、組織結(jié)構(gòu),優(yōu)化鋼材的表面質(zhì)量

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07

復(fù)雜體系長(zhǎng)流程多相變的組織調(diào)控與合金設(shè)計(jì)

熱軋鋼材組織、性能演變的預(yù)測(cè)與控制也可以基于“基因組學(xué)”的觀念進(jìn)行研究。復(fù)雜體系長(zhǎng)流程多相變的鋼鐵材料,合金體系、工藝過程、相變/組織十分復(fù)雜,傳統(tǒng)上采用試錯(cuò)法進(jìn)行研究和開發(fā),試驗(yàn)效率低,設(shè)計(jì)精度差。因此,急需開展鋼鐵材料的集成計(jì)算設(shè)計(jì)。如果針對(duì)此過程,采用第一性原理、分子動(dòng)力學(xué)等理論,并與相場(chǎng)模型、晶體塑性有限元相結(jié)合,通過熱力學(xué)與相圖計(jì)算、相變動(dòng)力學(xué)計(jì)算,研究組織演化規(guī)律和組織/性能關(guān)系。借此提煉全流程中的核心要素,集成相關(guān)定量計(jì)算模型,實(shí)現(xiàn)鋼鐵材料組織調(diào)控與合金設(shè)計(jì)。這一過程也應(yīng)當(dāng)與大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)結(jié)合,才能從理論走向?qū)嵱?/span>

02

熱軋與冷軋一體化控制技術(shù)


01

超級(jí)板形-板凸度控制

超級(jí)板形-板凸度控制是通過熱軋-冷軋過程的協(xié)調(diào)控制,實(shí)現(xiàn)板凸度-板形-邊部減薄綜合控制,包括熱軋過程斷面輪廓精準(zhǔn)控制、冷軋過程上游機(jī)架邊部減薄在線控制、冷軋過程下游機(jī)架薄帶板形精準(zhǔn)控制等。


02

熱軋-冷軋-退火一體化組織及性能控制技術(shù)


通過熱軋與軋后冷卻過程的控制,為后續(xù)的冷軋與熱處理過程,提供改進(jìn)組織與性能的基礎(chǔ)與條件,以發(fā)掘材料的潛力,實(shí)現(xiàn)性能提高的最大化

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03






涂鍍工藝與裝備技術(shù)


01

冷軋板形智能控制

板形數(shù)學(xué)物理模型存在大量假設(shè),精準(zhǔn)建模困難極大;板形控制多變量、非線性、強(qiáng)耦合,過程復(fù)雜。因此,現(xiàn)有的控制方法和控制策略,難以滿足高精度板形控制的需求?;诠I(yè)大數(shù)據(jù)的人工智能方法,在冷熱軋板形控制中有廣闊應(yīng)用前景。綜合應(yīng)用遺傳算法和向量機(jī)等智能技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)帶鋼板形/板凸度預(yù)測(cè)與優(yōu)化的高精度控制

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02

冷軋薄帶鋼快速加熱技術(shù)及工業(yè)化應(yīng)用

冷軋薄帶鋼快速加熱技術(shù)包含直燃火焰快速加熱、縱向磁通感應(yīng)加熱、橫向磁通感應(yīng)加熱等。這些技術(shù)應(yīng)用于冷軋高強(qiáng)帶鋼連退與鍍鋅線的快速加熱、高硅鋼的溫軋加熱、以及熱軋、冷軋硅鋼的邊部加熱等特殊需要的情況。直燃火焰加熱技術(shù)可在居里點(diǎn)之上對(duì)薄規(guī)格產(chǎn)品進(jìn)行快速高效加熱,應(yīng)給予更大的關(guān)注

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03

薄帶鋼無氧化快速冷卻技術(shù)

在連退線、熱鍍鋅線上已經(jīng)應(yīng)用H2、H2O、H2+N2、汽霧等多種冷卻介質(zhì),以實(shí)現(xiàn)快速冷卻。噴射戊烷(C5H12)的無氧化快速冷卻技術(shù)是重要的新型冷卻技術(shù),冷卻速率可達(dá)200-400℃/s ,可應(yīng)用于厚規(guī)格、高強(qiáng)鋼等要求強(qiáng)冷的鋼種,且解決了水淬、汽霧等帶來的表面氧化問題,適用于高強(qiáng)、超高強(qiáng)帶鋼熱處理線、熱鍍鋅等產(chǎn)線。


微友通訊錄


04

增材制造與復(fù)合材料


01

軋制復(fù)合工藝、裝備

利用“真空制坯+軋制復(fù)合”的方法,已開發(fā)出軋制復(fù)合海洋用鋼、復(fù)合管線鋼及特厚復(fù)合鋼板等產(chǎn)品,例如可以獲得高界面復(fù)合強(qiáng)度的容器鋼等高端產(chǎn)品。但是,復(fù)合方法、復(fù)合界面的優(yōu)化和處理等方面仍有許多亟待解決的問題,需要加強(qiáng)開發(fā)。


02

板帶坯連鑄與增材制造

航空、航天、能源、交通等行業(yè)對(duì)難變形、易偏析、低塑性、高合金鋼鐵和有色金屬材料的低成本、高性能加工制造技術(shù)需求強(qiáng)烈。利用快速、亞快速、較快速凝固技術(shù)可以得到一定厚度的組織均勻、無偏析或極小偏析、夾雜或析出細(xì)小或保持固溶的連鑄薄帶、連鑄薄板坯、熱軋中厚板等板材。利用此為原料,采用固相復(fù)合-增材制造的辦法,可以制造軋制坯、鍛造坯、擠壓坯等,再經(jīng)過熱軋、熱鍛和熱擠,可以得到均勻、少/無偏析、析出細(xì)小而組織均勻的鋼材,并提高材料的性能。至于是選擇連鑄薄帶,還是連鑄坯,還是中厚板作為復(fù)合原料,則視復(fù)合坯的質(zhì)量要求確定

03

耐腐蝕復(fù)合帶肋鋼筋生產(chǎn)工藝與裝備

利用不銹鋼管與普碳鋼棒材固相復(fù)合后制坯熱軋、在碳鋼鑄坯表面激光熔覆不銹鋼粉末后熱軋等方法,制備耐腐蝕復(fù)合帶肋鋼筋,后一種方法更經(jīng)濟(jì)。


04

內(nèi)生陶瓷粒子增強(qiáng)復(fù)合材料

通過合理的合金成分設(shè)計(jì),利用連鑄過程制備高強(qiáng)韌性、低密度、高楊氏模量、內(nèi)生TiB2陶瓷粒子增強(qiáng)的汽車用高強(qiáng)鋼



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