2021年, 第38卷, 第2期　刊出日期：2021-04-28

  

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  基于CPS架构的板带热轧智能化控制

  张殿华, 孙杰, 丁敬国, 彭文, 李旭, 王国栋

  轧钢. 2021, 38(2): 1-9.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210201

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  概述了钢铁全流程智能制造的需求,给出了基于信息物理系统(CPS)的智能制造架构和相关控制逻辑。在介绍东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室(RAL)在国家重点研发计划项目的主要研究进展基础上,以板带热轧智能控制为例,给出了基于动态数字孪生的热连轧CPS的架构及控制理念,最后对CPS应用于钢铁智能制造的前景进行了展望。
研究与开发
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  工艺参数对Ti微合金化高强钢组织性能的影响

  周晓光, 张东航, 陆凤慧, 王铎, 王熙翔, 刘振宇

  轧钢. 2021, 38(2): 10-14.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210202

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  为实现高品质Ti微合金化高强钢的工业化生产,通过热模拟试验研究了加热温度、终轧温度、精轧阶段变形量、冷却速率和卷取温度对Ti微合金化高强钢组织性能的影响规律。结果表明,随着加热温度的升高,铁素体晶粒尺寸显著增大,试验钢硬度增大。随着终轧温度的降低和冷却速率的增大,铁素体晶粒尺寸逐渐减小,贝氏体含量增加,试验钢硬度增大。随着精轧阶段变形量的增大,铁素体含量增加,组织得到细化,细晶强化和相变强化共同作用的结果使得试验钢硬度逐渐降低。随着卷取温度的降低,试验钢的硬度先升高后降低,当卷取温度为610 ℃时,试验钢硬度最高。
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  热连轧粗轧立辊磨损模型的研究与应用

  张湧, 武凯

  轧钢. 2021, 38(2): 15-18.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210203

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  在热轧带钢生产过程中,粗轧立辊会不可避免地出现磨损现象。立辊磨损沿辊面非常不均匀,下线轧辊辊面呈梯形,最大磨损处磨损量可达5 mm。这严重影响了粗轧模型的设定精度,从而使带钢宽度控制精度降低。为了提高模型对立辊的设定精度,对辊面磨损范围各个位置的磨损量进行了分区计算,建立了新的粗轧立辊磨损计算模型。该模型在某1 500 mm热连轧生产线的应用表明,粗轧立辊磨损量计算值与实测值吻合较好,粗轧模型宽度预报稳定、准确。
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  回火时间对含铜HSLA钢板组织性能的影响

  卢春宁, 叶姜, 樊雷

  轧钢. 2021, 38(2): 19-22.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210204

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  含铜HSLA钢板是高强度船舶用钢的理想材料,为确定其最佳热处理工艺,对不同回火时间下含铜HSLA钢板进行拉伸试验、冲击试验、测定宏观硬度,并借助OM、SEM等检测手段观察其金相组织。试验结果表明,随回火时间的延长,含铜HSLA钢板的基体组织中板条马氏体的板条结构逐渐消失,且钢板屈服强度、抗拉强度及硬度呈先升高后下降的趋势,室温冲击韧性提高,但低温冲击韧性变化不明显。回火时间为60 min时,钢板硬度、抗拉强度、屈服强度、伸长率各项性能达到最高值,分别为315.3HV、942 MPa、910 MPa、24%,为最佳热处理时间。
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  立辊润滑工艺对铁素体区轧制Ti-IF钢组织性能及边部质量的影响

  夏银锋, 刘宏博, 王建功, 康永林, 赵文姣, 黄爽

  轧钢. 2021, 38(2): 23-28.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210205

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  针对某热轧厂铁素体区轧制Ti-IF钢带钢边裂缺陷的问题,提出了采用立辊润滑的方法予以改善。分析认为,采用立辊润滑轧制工艺可减小立辊减宽过程中的摩擦力,减少低温下带钢边部表面的剪切力;同时,有利于立辊表面质量的改善,从而改善带钢边部质量。为此,研究了立辊润滑工艺对铁素体区轧制Ti-IF钢带钢微观组织、力学性能、析出物以及边部质量的影响。结果表明,采用立辊润滑轧制工艺,Ti-IF钢带钢的组织和析出物没有明显差异,但塑性显著提高;带钢边部表面的最大裂纹深度由361 μm减小到128 μm,边部缺陷数量明显减少;带钢截面形貌较为光滑,没有发现明显裂纹,边部质量得到明显改善。
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  模板用冷轧304不锈带钢表面硬度及粗糙度的控制

  崔汝飞, 柳阳

  轧钢. 2021, 38(2): 29-32.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210206

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  针对模板用304不锈带钢多依赖进口,急需实现国产化的现状,太原钢铁(集团)有限公司对其进行了研发。该品种需满足一定的表面硬度及表面粗糙度要求。通过理论分析及现场实践,采用加工硬化及细晶强化的措施来提高304不锈带钢的硬度,当采用20%~40%的冷轧变形量,以及800~1 000 ℃退火温度时,可消除304不锈带钢铁磁性且满足不同表面硬度的需求。当冷轧单位压力小于2 400 MPa时,带钢表面粗糙度随着单位压力的增大而减小;冷轧单位压力大于2 600 MPa时,带钢表面粗糙度随着单位压力的增大而增大,冷轧单位压力为2 400~2 600 MPa时,带钢表面粗糙度最小,为0.2 μm。
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  1 500 MPa级铝硅镀层热成形钢的试制及质量评价

  李润昌, 张环宇, 张士杰, 尚涛, 徐德超

  轧钢. 2021, 38(2): 33-36.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210207

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  为开发1 500 MPa级铝硅镀层热成形钢,采用连退模拟器模拟了5种退火涂镀工艺,采用拉伸试验机、金相显微镜检测样板力学性能、金相组织及镀层组织,以确定最优退火、涂镀工艺;针对试验中的漏镀缺陷,分析了其产生原因。结果表明,在带钢运行速度为80 m/min,加热温度为770 ℃,快冷温度为650 ℃的工艺下,铝硅镀层CR1000/1500HS+AS带钢力学性能最优;退火炉内加热段露点温度低是产生漏镀缺陷的根本原因,为此将加热段露点调整为-10~-20 ℃,解决了漏镀问题。取成品样板进行模拟热冲压试验,冲压后性能合格,组织全部为马氏体,无脱碳层;镀层裂纹未延伸至基体,满足用户对镀层质量的要求。
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  F40MnVS非调质钢大规格棒材热加工图的构建

  伍厚玲, 侯清宇, 黄贞益, 光剑锋, 马玉康, 马啸宇

  轧钢. 2021, 38(2): 37-44.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210208

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  采用Gleeble-2000D热模拟试验机对F40MnVS非调质钢进行了热模拟压缩试验,分析了该钢在850~1 050 ℃和0.01~10 s^-1条件下的热模拟压缩变形特征。同时,根据Prasad提出的动态材料模型(DMM)并结合有限元模拟,建立了适用于F40MnVS非调质钢φ156 mm规格棒材的热加工图。研究结果表明,在低应变速率(0.01~0.1 s^-1)下,材料呈现典型的动态再结晶特征;在高应变速率(1~10 s^-1)下,材料发生动态回复;由所建立的热加工图确定了F40MnVS非调质钢的最佳的热变形工艺,即变形温度900~950 ℃,应变速率0.03~0.1 s^-1。热加工图为F40MnVS非调质钢大规格棒材的加工性能分析和工艺优化提供了参考依据。
设计与改造
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  冷轧连退机组电解清洗段漏液原因分析及对策

  杨世勇, 刘冰扬, 于超超

  轧钢. 2021, 38(2): 45-48.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210209

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  针对首钢京唐1 420 mm连退机组高速运行时清洗段电解清洗槽漏液的问题,分析其产生原因是由于挤干辊与槽体间不能完全密封,带钢在高速运行时会将碱液带起并产生泡沫,从挤干辊和槽体间溢出而造成漏液。为此,从电解清洗槽液位控制和挤干辊与电解清洗槽连接部位结构改进两个方面制定了相应措施,通过电解清洗槽内碱液液位控制优化、消泡剂添加时间控制优化、以及设计采用特殊的可移动式机械密封装置等措施,解决了电解清洗段带钢高速运行时挤干辊与槽体连接部位的漏液问题。
综述
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  两种热轧不锈带钢生产方式的比较分析

  黄玲

  轧钢. 2021, 38(2): 49-54.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210210

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  介绍了我国热轧不锈带钢的生产现状。针对热连轧和炉卷轧机生产热轧不锈带钢这两种主要形式,从不锈钢热轧生产的特点、工艺装备配置、生产品种、年产量、产品规格、产品质量及精度、金属能源介质消耗等方面对两者进行了对比分析。结果表明,热连轧在不锈钢生产上具有较多优点,现代炉卷轧机在指标上稍差于热连轧,但由于炉卷轧机生产灵活,仍然适用于年产量少,品种多、批量小的热轧厂使用。
轧钢自动化
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  改进混合粒子群算法优化热轧负荷分配

  张汉文, 仲兆准, 黄虎, 彭德意

  轧钢. 2021, 38(2): 55-59.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210211

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  热轧带钢精轧过程的负荷分配是制定精轧轧制规程的核心。为制定合理的负荷分配方案并提高生产效率与产品质量,在粒子群算法中引入杂交策略和收缩因子,构成改进后的混合粒子群优化算法。杂交策略的引入可以增强粒子种群的多样性,避免算法在收敛后期因粒子多样性不足而无法跳出局部极值。收缩因子可以有效约束粒子飞行速度,增强算法局部收敛能力。杂交策略与收缩因子两者共同作用可以明显改善算法的收敛性能。函数测试与仿真试验结果表明,改进的算法具备很好的收敛速度和收敛精度,对负荷分配的优化也十分有效。
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  钢轨热打印商标精确定位自适应算法设计

  陶功明, 吴郭贤, 刘剑, 陈定龙, 孙明荣

  轧钢. 2021, 38(2): 60-64.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210212

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  因钢轨焊接后需采用推刀对焊缝处的瘤子进行推除,如果突出的轧制商标出现在距钢轨端部600 mm范围的推瘤区域内,则会导致推刀损坏和设备故障,这就要求生产钢轨时热打印商标要合理精确控制。目前各生产厂家均是以经验设定的方式来控制,由于影响热打印商标定位的因素众多,该方法不能准确定位、自适应能力差。为此,提出了一种精确控制100 m长钢轨热打印商标位置的自适应算法,其结合钢坯重量变化及成品轧件长度的波动情况,可以提前给出不同辊径下的商标控制位置,不需要任何人工参与。现场生产表明,采用自适应算法后,钢轨一端或两端部商标定位合格率能达到100%,减小了工人劳动强度,提高了生产效率。
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  圆钢锯切砂轮锯片自动更换机器人的研发与应用

  潘建洲

  轧钢. 2021, 38(2): 65-67.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210213

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  目前圆钢锯切砂轮片的更换操作现都采用人工手动方法,其危险性大、效率低。基于机器视觉技术,研究开发了砂轮片自动更换机器人。介绍了机器人的功能、结构、电气设计及其在三钢圆棒生产线的应用情况。应用实际表明,其不仅为企业带来约519万元的年直接经济效益,而且提高了产能,减少了人力资源消耗,提高了安全系数和操作的可靠性。
轧钢机械
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  酸洗线废边卷取机故障分析及改进措施

  王强

  轧钢. 2021, 38(2): 68-71.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210214

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  介绍了冷轧厂酸洗-轧机联合生产线废边卷取机的主要结构及生产工艺;针对生产过程中废边卷取机出现的废边断带、堆钢,运输过程中卡死等故障,对其产生原因进行了讨论分析,并对液压控制系统、送料机底座、分卷操作连锁控制以及废边卷运输导槽等进行了改进。生产实践表明,采用改进措施后,减少了废边断带,避免了堆钢及运输过程中卡死现象,使废边卷取机能够满足酸连轧产线高速稳定生产的要求。
革新与交流
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  FTSR产线低屈强比高强钢的开发实践

  栗建辉, 张星, 董跃星, 侯明山, 何滨

  轧钢. 2021, 38(2): 72-75.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210215

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  针对市场对500 MPa以上、屈强比低于0.9的冷加工成形用热轧带钢的需求,唐钢在FTSR产线上对其进行了开发。对其化学成分、加热制度、轧制制度、卷取工艺进行了优化设计,形成了一整套具有FTSR产线特色的低屈强比薄规格高强钢的生产工艺。生产实践表明,采用碳锰钢+Nb微合金化化学成分设计和合理的TMCP工艺,带钢组织为典型的铁素体组织,抗拉强度不小于500 MPa、屈强比不大于0.9,提升了Nb微合金化高强薄规格带钢性能和轧制的稳定性,并解决了卷取后易扁卷的问题。
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  高耐候Q355GNHDZ25钢板的研制

  袁永旗, 许少普, 陈永彦, 刘庆波, 李忠波

  轧钢. 2021, 38(2): 76-80.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210216

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  针对GB/T 4171—2008标准对高耐候Q355GNHDZ25钢板的要求,通过合理的化学成分设计,结合CCT曲线的计算,制定了合理的冶炼、加热及轧制工艺。所试制的Q355GNHDZ25钢板组织均匀细小,钢质纯净,具有良好的抗层状撕裂性能和耐大气腐蚀性能,并兼顾了优异的低温冲击韧性和强度,完全满足标准的要求。
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  中间坯控制冷却对特厚钢板Q355MD性能改善的研究

  张涛, 李忠波, 于飒, 郑海明, 王英杰

  轧钢. 2021, 38(2): 81-85.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210217

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  采用中间坯水冷及空冷的方式,对比研究了Q355MD特厚钢板的组织及性能。结果表明,采用中间坯水冷工艺,快速缩小了表面及心部温差,心部温度在短时间内下降至T_nr温度以下,整个厚度方向奥氏体组织均能够快速进入未再结晶区域,防止心部长时间处于回复再结晶状态,为精轧阶段创造了有利条件。成品钢板厚度方向组织均匀、细小,带状组织轻微;力学性能、低温冲击韧性、Z向性能明显优于中间坯空冷的钢板,钢板性能得到明显改善。
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  极薄规格退火板羽痕缺陷影响因素与控制措施

  齐海峰, 李靖, 唐伟, 高利忠, 任新意, 郑艳坤

  轧钢. 2021, 38(2): 86-89.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210218

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  针对某双机架平整机组生产极薄规格退火板时出现羽痕缺陷的问题,分析认为羽痕缺陷的产生是带钢在平整过程中出现不均匀延伸产生明显分界线而导致的。为此,对平整工艺进行了分析,发现设定张力偏小,CVC辊弯辊力、轴向横移量设定不当,以及轧制力和弯辊力的变化不匹配等因素是造成带钢宽度方向不均匀变形而导致羽痕缺陷产生的主要原因。通过采取平整入口、出口张力较原设定增加20%～30%,开发轧制力、弯辊力前馈程序,优化平整机CVC辊轴向横移量设定,并依据带钢厚度规格将目标板形曲线由0 IU优化为0.5～4 IU边浪等措施,极薄规格带钢羽痕缺陷带出品量从206 t/月降低至51 t/月,其表面质量满足了国内外多家高端用户的需求。
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  炉鼻子氮气露点对带钢表面质量的影响及控制

  董子亮, 段晓溪, 张学范, 郑艳坤, 马幸江, 李文波

  轧钢. 2021, 38(2): 90-93.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210219

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  连续热镀锌机组炉鼻子是炉区与锌锅相连的重要纽带,为了抑制炉鼻子内锌液蒸发导致的锌灰缺陷,安装了炉鼻子加湿系统。通过控制炉鼻子内氮气的露点温度,在炉鼻子内锌液表面生成一层氧化膜来抑制锌液的蒸发。主要介绍了炉鼻子氮气露点对带钢表面质量的影响,炉鼻子加湿系统结构,以及炉鼻子加湿系统的控制方式。炉鼻子加湿系统投用后,产品质量得到了极大提高,减少了锌耗,节约了成本。
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  吐丝温度对高强度冷镦钢B7盘条组织性能的影响

  赵满堂, 陈永峰, 史杨, 陆继欢

  轧钢. 2021, 38(2): 94-96.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210220

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  高强度冷镦钢B7热轧盘条主要用于制作耐热耐冷螺杆类标准件,对其组织性能要求严格。为此,对不同试制工艺方案(主要是吐丝温度不同)下B7盘条的组织性能进行了研究。结果表明,吐丝温度从920 ℃逐步降至850 ℃时,盘条总脱碳层深度呈降低的趋势;盘条屈服强度、1/2半径处硬度也呈降低的趋势。吐丝温度控制在850 ℃时,盘条边缘和心部的铁素体、珠光体含量最大,马氏体及贝氏体含量大大减少,盘条粗拔性能可得到显著改善,使模具损耗降低10.6%,降低了下游企业的生产成本。
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  φ150 mm圆棒双偏差成品孔型设计实践

  李刚, 杜龑, 孙智伟, 朱康宁

  轧钢. 2021, 38(2): 97-100.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210221

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  合理的孔型设计对保证产品质量、提高生产效率具有极其重要的作用。为满足成品孔型同时生产零偏差和正偏差尺寸的要求,对φ150 mm圆钢成品孔型进行了优化设计,比较了优化前后孔型的差异及优缺点。生产实践表明,按双偏差尺寸要求设计成品孔型时,采用圆弧侧壁型圆孔较直线侧壁型圆孔效果较好,且在生产过程中通过辊缝调整即可实现正偏差和零偏差尺寸的不同要求,提高了生产效率,降低了生产成本。
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  φ6 mm HRB400E带肋钢筋盘条的开发

  戢俊强, 王刚

  轧钢. 2021, 38(2): 101-104.
  https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1003-9996.20210222

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  为扩大品种范围、提升产品竞争力,成渝钒钛科技有限公司决定在高线产线上开发φ6 mm HRB400E带肋钢筋盘条。设计了带肋钢筋盘条化学成分,通过控轧控冷工艺参数对热轧盘条组织性能影响的相关分析,制定了轧制工艺参数,并研究了不同风冷工艺对其组织性能的影响。结果表明,通过控轧控冷工艺的优化,可以稳定生产出φ6 mm热轧带肋钢筋盘条,盘条微观组织均匀,各项指标均符合国家标准对抗震钢筋的要求;轧后风冷速度对盘条组织性能的影响较大,当冷速过快时钢筋组织中会出现贝氏体,使钢筋出现无屈服平台现象,应采用适当冷速。