基于Stacking集成学习的热轧带钢凸度诊断模型

在热连轧生产过程中,凸度是重要的质量指标,过程数据的非平衡性限制了数据驱动模型的预测效果,为提高模型的预测精度,提出一种融合SMOTE和Stacking集成算法的热轧带钢凸度诊断模型。首先,采用SMOTE过采样方法处理凸度相关数据集,降低数据非平衡分布导致的影响;然后,构建以轻量级梯度提升机(LightGBM)、支持向量机(SVM)、K近邻(KNN)和随机森林(RF)为基学习器,逻辑回归(LR)为元学习器的Stacking集成模型,最后,使用某2160 mm热轧带钢实际生产数据进行模型验证。研究结果表明,诊断模型的准确率、少数类召回率、平衡F分数、几何平均值和ROC曲线下面积分别为0.9580、0.9595、0.9573、0.9589和0.9579,与XGBoost、LightGBM、KNN、SVM和随机森林模型对比,预测效果最优,证明了Stacking集成算法能够有效增强诊断模型的泛化能力,具有优良的诊断性能。

TMCP工艺下Q390钢板厚度、温度场与组织演变的关系

采用TMCP工艺制备三种不同厚度的Q390热轧钢板,基于冷却温度场有限元分析揭示了厚度对组织演变和硬度的影响规律。结果表明:在相同冷却条件下,40 mm厚热轧钢板厚度方向组织存在明显差异,即边部以贝氏体为主,而心部为铁素体和珠光体,对应显微硬度差值约40 HV;13、20 mm厚热轧钢板厚度方向组织较为均匀,以贝氏体为主,显微硬度分布也相对均匀。温度场有限元分析表明厚板(40 mm)试样的心部组织铁素体+珠光体主要形成于空冷阶段;而对于其他厚度钢板,在水冷阶段,心部和边部获得较为一致的终冷温度和冷速,且均在贝氏体相变温度区间。

浇铸温度对AZ31镁合金铸轧凝固焊合线的影响

基于φ880 mm×400 mm水平双辊铸轧机的实际工况,通过有限元模拟分析了浇铸温度对铸轧区AZ31镁合金凝固焊合线的影响规律。结果表明,浇铸温度对凝固焊合线位置影响较为明显,但对其形状影响较小。随着浇铸温度提升,凝固焊合线逐渐向出口靠近,边部Kiss点(K')和Kiss线上的凸点(K')连线与过K'点平行于铸轧方向的直线的夹角α先减小后增大。当浇铸温度为965 K时,铸轧过程中极易出现漏液,合适的浇铸温度范围为915~959 K。对比不同浇铸温度下的仿真结果,浇铸温度为945 K时,∠α最小,有利于缓解镁合金铸轧板带边裂。

厚板轧制过程轧件翘扣头控制的有限元研究

利用ABAQUS有限元软件,模拟了厚板的轧制过程,计算了一系列可调控的工艺参数对轧件翘扣头的影响。可调控的工艺参数主要包括轧制中心线位置H i、上下轧辊的辊速差S k i和轧件上下表面温度差ΔT。计算结果表明,通过调整H_(i)、S_(ki)和ΔT,可以分别在2 m长度轧件上获得-17.5 mm、-181.0 mm和-200.0 mm的翘扣头控制量。进一步的分析表明,调节上下辊的辊速差、轧件上下表面温度差可较为有效地控制轧件翘扣头,且上下表面温度差对轧件翘扣头的控制能力更强。

带钢在连续退火过程中的板形屈曲变形原因分析

现场跟踪发现,带钢经过连续退火炉的板形变化复杂多样,而且其程度不亚于轧制过程。为此运用带钢的板形屈曲及后屈曲理论,分析了退火炉内高温态下带钢的板形屈曲临界条件,结合板形生成理论,指出退火炉内带钢板形发生变化的原因和主要相关因素。

数据驱动与机理耦合的冷轧电机功率智能预测方法

电机功率计算在保证生产安全、制定轧制规程以及发挥设备能力等方面起到了重要作用。为提高计算精度,本文提出一种机理模型与数据驱动方法相结合的电机功率预测模型。首先,机理模型部分采用上界法得到解析解,然后将部分功率解析解(塑性变形功率、张力功率和剪切功率)与相关变量输入长短时记忆(long short-term memory,LSTM)网络中训练,以提取变量数据之间的深度特征和时序相关性。结果表明:本文提出的时序耦合预测模型相对误差不超过±3.9%,且在相邻卷带钢轧制规程变化较大时,预测效果明显优于上界法和人工神经网络(artificial neural networks,ANN);从残差分布直方图中可以看到,上界法由于遗漏了摩擦系数和损失功率与其他参数间的强耦合关系,导致残差集中在±50 kW附近且不符合正态分布,而ANN和本模型均基本遵循正态分布,但本模型拟合精度更高;对比更广泛的模型评估指标,本模型具有更好的综合预测性能。此外,通过模型输出结果分析了电机功率与轧制长度、轧制速度之间的关系,表明本模型除具有高预测精度外,还与已知的参数间物理规律有较强一致性。

热处理对汽车用镁/铝复合板的扩散动力学及力学性能的影响

目的探明热处理工艺参数对镁/铝复合板界面金属间化合物(IMCs)生长的影响规律,并揭示IMCs对镁/铝复合板力学性能的影响。方法首先通过热轧复合实验,制备了镁/铝复合板,其次通过不同的热处理工艺以及对界面微观结构特征的表征实验研究了温度和时间对镁/铝复合板界面金属间化合物和界面结合质量的影响规律,最后通过理论计算,从扩散动力学的角度分析了界面相的形成机制和长大行为。结果镁和铝之间反应主要生成2种金属间化合物,即靠近铝侧的Mg_(2)Al_(3)和靠近镁侧的Mg_(17)Al_(12);一定厚度的金属间化合物有利于界面结合强度的提高,其中当IMCs层厚度为4μm时,界面结合强度最高,为32.5 MPa,随着IMCs层厚度的增加,界面结合质量逐渐降低,最终稳定在12.4 MPa附近。结论界面结合强度变化主要是由于热处理改变了界面的结合方式,由最初的Mg-Al直接接触到不连续的Mg-IMCs-Al接触再到最后的连续的Mg-IMCs-Al接触,改变了界面裂纹萌生和失效的方式。

强剪切对单层晶极薄带轧制变形行为的影响

为确定最优的极薄带轧制工艺,本研究深入分析了强剪切对轧制单层晶极薄带微观变形行为和晶体转动演化的影响。采用基于位错滑移机制的晶体塑性有限元模型进行模拟,最大异速比达到1.5。建立了晶粒取向随机分布的单层晶极薄带轧制模型,以探究少晶组织的晶界作用特性。结果表明:强剪切导致单层晶极薄带轧制微观变形和晶体转动表现出显著的局部化。强剪切促进了晶粒的剪切变形,使得晶界的协调变形能力增强。在轧制区施加强剪切变形,可使已启动滑移得到扩展,主滑移带缩窄分散形成新的次滑移带,滑移更加集中和各向异性。变形后晶粒取向主要绕箔材宽度方向发生转动和分散,强剪切使转动角度增大和分散点更加集中稳定。模拟表明强剪切严重影响单层晶极薄带轧制变形的各向异性,进而导致择优取向、滑移局部化以及非均匀应力-应变分布。

中厚板边裂的形成与控制

边裂是中厚板常见的表面缺陷之一。连铸坯角部表面横微裂和皮下气泡缺陷及轧制中轧板上下表面不均匀变形是边裂产生的主要原因。通过控制钢中w[Als],避免高温浇注,选用合适的保护渣,控制矫直温度,保持铸机状况良好,改善铸坯角部的表面质量;通过减小横轧展宽量,提高板坯加热均匀性,保证轧制压下量,优化轧机配辊,减小轧件边部的不均匀变形。可大大降低中厚板边裂的发生率。

酸洗板表面黑印的产生机制

近期SPHC钢酸洗板表面出现黑印,影响其使用。为弄清酸洗板出现黑印的原因,检查了酸洗、热轧、炼钢等工序的工艺参数,并进行了轧制油使用试验、调整钢坯运输方式和对钢坯进行机械清理试验等。结果表明:酸洗板黑印的产生与酸洗和热轧工艺、轧制油使用、铸机及钢坯吊装方法均无关系,而与连铸结晶器保护渣品种有关,是加入少量Na2O的液态保护渣粘附于钢坯表面从而局部增碳所致。通过更换保护渣和优化保护渣成分,解决了酸洗SPHC钢板的黑印问题。

晶粒尺寸对竹节晶铜箔微轧制变形行为影响的模拟

高性能铜箔已经广泛应用于新能源、微电子等领域,为降低其制备成本和调控组织性能,对拉拔−压缩−剪切复合成形条件下的竹节晶铜箔轧制微观变形行为进行研究。建立微观尺度的晶体塑性有限元模型,分析竹节晶微轧制变形的晶粒尺寸效应。该微观模型将每个离散单元只是作为晶粒的组成部分,同时在积分点上采用单晶体本构模型建立本构方程。结果表明:微观层次复合轧制竹节晶铜箔的变形特征表现为高度的异向性和局部化;竹节晶铜箔轧制力变化符合类似Hall-Petch关系,即轧制力随晶粒尺寸的减小而增大;随着晶粒尺寸减小,复合轧制竹节晶铜箔的滑移均匀性和晶界滑移协调能力均增强;动态剪切带和变形带随着晶粒尺寸的减小向晶界偏移。为保证轧制竹节晶铜箔变形的稳定性和进一步减薄,晶粒尺寸小于100μm为宜。

高强海工钢厚板中氧化铝夹杂演变行为模拟

为研究轧制工艺对高强海工钢中夹杂物破碎情况的影响规律,对含夹杂物厚板进行了有限元分析,并采用热压缩变形实验对夹杂物演变进行了物理模拟。结果表明:Al_(2)O_(3)夹杂物的破碎是由与基体相接触的表面逐渐传导至心部,并在中间位置发生断裂;夹杂物尺寸越大,越容易破碎,当尺寸达到一定值时,尺寸对夹杂物破碎行为的影响会越来越小;相较于相同压下率下的等温轧制,差温轧制厚度方向变形更为均匀,更容易达到心部位置处夹杂物的破碎条件。热变形结果显示,大尺寸(Φ80~Φ100μm)夹杂物发生严重破碎,小尺寸(≤Φ5μm)夹杂物未发生明显破碎,与有限元模拟结果具有一致性。

极薄带异步轧制滑移带演化的晶体塑性有限元分析

以单层晶极薄带轧制为研究对象,采用多尺度晶体塑性有限元方法模拟其在拉-压-剪复合应力状态下的宏观剪切带和微观滑移带演化,优化极薄带材轧制工艺。在微观层次上,每个晶粒被离散成若干个有限元单元,且每个积分点采用单晶体本构模型。宏-微观层次模拟的共同特征是滑移带演化高度的各向异性和局部化,微观层次的模拟更加明显。结果表明:新剪切带随轧制区施加额外剪切变形而形成,在拉-压-剪复合应力下,强剪切造成已缩窄的主次剪切带随轧制压下的增大而又扩展。单系滑移带在各变形晶粒内的演化差异很大,存在主次滑移,随压-剪复合应力状态的增强而形成亚滑移带。在拉-压-剪复合应力下,单滑移扩展和叠加形成贯穿晶界的累积滑移带,晶界起到很好的滑移承载和传递作用。

430不锈钢热轧板坯边部侧翻缺陷形成的数值模拟

在不同温度(1173.15~1473.15 K)和应变速率(0.01~10 s^(-1))下对430不锈钢进行热压缩变形试验,基于流变数据建立修正的Zerilli-Armstrong方程,并评估该方程的预测能力;将该本构方程参数导入Deform-3D软件,对试验钢五道次可逆热轧变形进行有限元模拟,分析边部缺陷的形成过程,并与实际轧制缺陷进行了对比。结果表明:修正的Zerilli-Armstrong本构方程能够很好地描述试验钢的高温流变行为,流变应力预测值和试验值之间的相关系数为0.9939,平均相对误差为5.9%;模拟得到在轧制过程中轧辊与板坯之间的摩擦力使得板坯表面和内部存在横向位移差,导致板坯侧面节点上翻到表面形成边部侧翻缺陷,缺陷的位置和形貌与工业试制结果相吻合。

双机架宽厚板轧机轧制效率提升措施及实践

针对莱钢4 300 mm粗轧机、精轧机间距离短对轧制节奏影响大的现状,通过辊道分组、辊道逻辑控制优化、缩短待温板坯间距等措施,最大限度增加了待温辊道的长度和批轧块数;通过优化辊道接钢、分钢优先权判断功能的开发、精轧机咬钢顺控优化等措施,减少了时间浪费;通过跟踪物料影像保持功能减少了物料跟踪错误导致的停机时间。以上措施的实施,使产线生产效率提升15%以上。

冷却速度对Ti微合金化Q355B屈服平台的影响研究

为了研究冷却速度对Ti微合金化Q355B屈服平台的影响,选取某钢厂Q355B-Ti热轧钢卷,在终轧温度和卷取温度不变的情况下,分别测定在12℃/s、13℃/s、14℃/s、16℃/s、18℃/s、21℃/s、26℃/s、30℃/s冷却速度下拉伸性能曲线和金相组织。结果表明,冷却速度在12~16℃/s区间时无明显屈服平台,18~30℃/s区间时产生屈服平台,金相组织为贝氏体+铁素体,随着冷速增大,贝氏体组织形貌由不规则羽毛状向规则多边形转变,晶粒尺寸减小,晶粒度由10级增大到11级。分析认为,Q355B-Ti热轧钢卷产生屈服平台需要冷却速度达到18℃/s的临界值,在工艺设计范围内,通过控制冷却速度可以达到抑制或促进屈服平台的产生。

SED表面处理线工艺设计及技术应用

工程用高强钢表面清理需采用环保工艺,文章通过分析项目技术性能指标,结合以往技术和工程基础,设计了钢板表面处理线高压水射流喷砂除鳞技术(steel eco descaling,SED)工艺。开展板材平稳输送、高性能除鳞喷头、工艺参数优化等关键技术研究,解决了不同型号钢板平稳输送和表面质量均匀一致问题。建成并投产使用的产线可彻底清除钢板表面氧化鳞皮,其技术指标达到并高于项目要求,应用效果明显,为国内钢厂表面处理线建设提供了新的典范。

中厚板阻尼单辊驱动轧制的接触摩擦特性研究

为了发挥中厚板的单辊驱动轧制优势,对单辊驱动轧制进行改进,使用电机仅驱动下辊时,在上辊系添加阻尼。采用弹塑性有限元方法建立中厚板加阻尼式单辊驱动轧制有限元仿真分析模型,并对不同摩擦系数下的多种工况进行仿真分析。计算结果表明:接触面摩擦因数越大,材料流动速度分布不对称性、搓轧区长度、摩擦应力差值和轧制压力均增大,接触弧长无明显变化。

优化汽车大梁钢板形控制 提升产品质量

钢铁产业作为现代工业的支柱之一,随着技术的不断进步和市场的不断发展,钢铁产品不再是仅仅满足基本功能的产物,更加注重满足特定行业和客户的细分需求。汽车、航空航天和容器制造等领域对钢材的要求更为严苛,提出了更高的技术、质量和性能要求。从技术角度,深入钢铁企业下游单位,了解客户需求,解决产线产品的板形质量问题,如汽车大梁钢420L和700L的弓背、翘曲等重点板型问题。通过对下游大梁钢开平厂以及平整产线的走访驻点,深入了解客户的需求和关注点,着重解决客户提出的几项问题。根据客户提出的具体缺陷,回归产线,通过优化过程控制,提升产品质量。

热轧带钢氧化铁皮的形成与控制

分析了热轧带钢表面氧化铁皮的成因及形成机理,提出了消除氧化铁皮的措施及其效果。