两阶段智能优化算法求解紧凑型带钢生产热轧调度问题

针对实际生产中广泛存在的紧凑型带钢生产热轧调度问题(HRSP_CSP),提出一种两阶段智能优化算法(TIOA)进行求解。为合理控制成本并确保效益,采用主次目标进行优化。主目标为如何加入最少的无委托带钢(即订单外生产的带钢)来构成最小轧制批次;次目标为如何在主目标确定的轧制批次中,确定各批次内的带钢集合和轧制顺序,以实现轧制平均平滑率(即各批次带钢轧制平滑率的平均值)最小。基于HRSP_CSP的特点,TIOA设计为两阶段优化算法。在TIOA的前一阶段,分析问题特征,提出启发式算法获取问题的最优解(即最小轧制批次)。在TIOA的后一阶段,分析问题性质,提出改进人工蜂群(IABC)算法在较短时间内获取问题的优质解。IABC算法采用基于集合的编码方式,并设计问题解的最优解码策略来提升解的质量,同时设计结合无效邻域判断策略的两类Swap邻域操作以增强局部搜索效率。通过仿真实验和算法对比,验证了TIOA的有效性。

双相区退火温度对高成形性双相钢拉伸变形行为的影响

利用单向拉伸、光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背向散射衍射研究了双相区退火温度对低碳高成形性冷轧双相钢微观组织、拉伸性能以及织构演化的影响。结果表明:冷轧试验钢在较低温度(820~860℃)退火时,试验钢获得铁素体+马氏体组织,随退火温度升高,马氏体含量增大,当退火温度达到900℃时,退火组织为铁素体+贝氏体+马氏体;随双相区退火温度升高,冷轧试验钢屈服强度升高,和抗拉强度先小幅降低后逐渐升高,但塑性降低,840℃退火时,材料加工硬化指数及成形性最好;织构分析发现,试验钢在840℃退火时获得最强的γ纤维织构是其成形性能最优的主要原因。

冷轧板SPCC开裂分析及改进

2 250 mm生产线生产的冷轧基料SPCC冷轧退火后的冷轧板,用户反映其成品延伸率低,在冲压成型过程中旋压部位不易成型,开裂率较高。针对此种情况进行原因分析,2 250 mm生产线生产的冷轧钢带SPCC Mn元素含量高是造成钢带强度略高的原因之一,钢带强度高,延伸率低,钢带易开裂;两条生产线冷却模式不同,2 250 mm生产线采用前集中冷却模式,CSP生产线采用前分散冷却模式,采用前集中冷却模式会造成热轧钢带强度略高,延伸率低,钢带易开裂。对应3.0~5.0 mm厚原料2 250 mm生产线生产的热轧钢带延伸率低于CSP生产线生产的热轧钢带,由于轧制的“遗传性”,热轧钢带延伸率高一般经冷轧退火后冷轧钢带延伸率也略高。

冷连轧弯辊力精度改进PSO-SVM预测及补偿分析

为了进一步控制冷连轧弯辊力精度,构建改进PSO-SVM预测模型。利用包含压缩因子的粒子群算法完成支持向量机参数的更高效寻优处理,对回归轧制参数实施反归一化获得弯辊力模型。根据现场实际轧制结果完成预测模型的验证过程。研究结果表明:采用改进PSO-SVM模型获得的预测性能指标在上述优化方法中达到了最低,改进PSO-SVM模型具备最优预测效果。设置可靠补偿后大幅降低了AFC系统工作量,促进了带钢板形效率的显著提升。弯辊力补偿值形成了与弯辊力几乎相同的变化规律,具备优异预测性能。

连续退火炉露点对汽车用高强钢磷化处理特性的影响

对含0.18%C、1.6%Si、2.2%Mn(质量分数)的汽车用高强钢板在露点为-40、-20、-10、-5、0和10℃的炉气氛中进行了830℃保温2 min后氢气冷却的退火,随后对钢板进行了磷化处理。采用辉光放电光谱仪、扫描电子显微镜和表面电位检测等方法研究了退火气氛露点对汽车用高强钢板磷化特性的影响。结果表明:随着退火气氛露点的提高,钢板的磷酸盐膜覆盖率上升,在露点≤-20℃的气氛中退火的钢板磷酸盐膜覆盖率仅为30%,而在露点≥0℃的气氛中退火的钢板磷酸盐膜覆盖率达90%以上;钢板表层形成Si、Mn氧化物是退火气氛露点提高时钢板磷化处理特性改善的重要原因。

D0_(22)相强化型Ni_(2)CoCrFeNb_(0.15)高熵合金的变形机理

采用透射电子显微镜和扫描电子显微镜的背散射电子衍射及电子隧道衬度成像技术研究了D0_(22)相强化型Ni_(2)CoCrFeNb_(0.15)高熵合金在单轴拉伸变形过程中的织构演化、变形亚结构特征、位错与析出相交互作用以及断裂行为。结果表明:位错的平面滑移主导了该合金的单轴拉伸变形,D0_(22)超点阵相是促进位错平面滑移的主要因素。因位错的平面滑移模式产生的平面滑移带随着应变量的增加,其密度随之增加,平均间距随之减小。变形过程中先形成{001}织构,然后{111}织构增强,最终获得典型的{001}和{111}拉伸织构。当合金在单独拉伸变形过程中达到最大应力时,晶界处萌生裂纹并扩展为断裂主裂纹,导致塑性变形失稳。

方坯直轧工艺下连铸坯温度场均匀性及切坯工艺优化

对方坯直轧工艺下连铸坯温度场和初生晶粒演化进行数值模拟,并根据计算结果对连铸坯切坯顺序进行优化。结果表明:随着连铸拉速的提高,连铸方坯表面温度和心表温差逐渐增大,心部等轴晶区也逐渐扩大;拉速对连铸坯初生晶粒取向的影响较小;连铸坯定尺对铸坯头尾温差的影响较大,在拉速不变的情况下,连铸坯定尺每增加1 m,头尾温差增大约10.5℃。方坯直轧工艺生产采用非定尺切坯策略,可以有效减小连铸拉速波动对出坯生产节奏的影响。

两阶段轧制变形与时效下超细铁素体/马氏体双相钢的微观组织演变

对含铜低合金高强钢进行了两阶段轧制变形及时效处理,形成了超细晶铁素体/马氏体双相组织。利用扫描电子显微镜与电子背散射衍射技术分析了不同工艺下双相钢的微观组织演变规律,结合力学性能测试讨论了细晶强化与纳米相析出的协同强化增韧机理。结果表明,经过上述变形和时效处理,得到具有良好的强塑性结合的超细晶铁素体/马氏体双相钢,其晶粒平均尺寸为1.23μm。随着时效时间延长,细小的第二相弥散析出并均匀分布,使得实验钢的屈服强度提高。

热轧卷取机夹送辊表面强化的应用研究综述

卷取机夹送辊对热轧机组稳定生产、热轧带钢表面质量、钢卷外观卷形的影响很大。随着新一代热轧高强钢、超高强钢、精冲工具钢的应用开发,对夹送辊辊面材料的耐磨性、耐热性、抗冲击等性能要求更高。采用表面强化技术提高夹送辊的使用寿命,可实现夹送辊反复表面修复、强化,节约成本,相关工艺、材料技术受到关注。综述了目前提高热轧卷取机夹送辊使用寿命的工艺方法及材料技术,重点介绍了堆焊、喷焊、激光熔覆、激光合金化等表面强化工艺技术应用于夹送辊的现状及存在的问题,分析了国内外生产的应用于夹送辊、助卷辊等冶金设备零部件的硬面堆焊合金材料种类及性能特点,探讨了进一步提高恶劣工况下夹送辊使用寿命的表面强化技术应用研究的方向。

楔横轧齿轮轴轴齿一体化成形机理研究

为实现齿轮轴短流程高效精确制造,本文创新了楔横轧齿轮轴一体化成形方法。在分析齿形塑性成形原理基础上,综合出加工模具的主要参数,得出了满足分齿条件的参数公式,设计出齿轮轴楔横轧模具;通过Deform软件对齿形模具进入加工过程的阶段进行了仿真,得到齿形模具于阶梯轴第1阶段展宽段进入加工成品质量最佳。在此基础上进行仿真,分析其应力场、应变场以及温度场,进而阐明齿轴一体化楔横轧成形机理。仿真与实验结果比较表明:误差在8.2%以下,验证了仿真结果的可靠性。本文研究结果为实现齿轴一体化精确短流程成形奠定了理论基础。

内凸台截面风电轴承套圈锻件芯辊双工位近净轧制工艺

针对内凸台截面风电轴承套圈锻件近净轧制成形难题,通过数值模拟方法研究了采用异形芯辊轧制方案的成形效果,发现轧制比较大的套圈成形过程中台阶宽度在轧制前期能够达到尺寸要求,但在台阶完全填充之后其与芯辊的贴合效果慢慢变差,且在套圈上端面附近容易出现折叠缺陷及爬辊现象;结合该内凸台截面套圈尺寸特点,提出采用芯辊双工位近净轧制成形方案,并对双工位环坯尺寸进行优化设计;根据模拟结果开展了轧制试验,成功轧制出合格的内凸台截面轴承套圈锻件。

L形截面风电偏航轴承锻件近净轧制工艺数值模拟与优化

为解决L形截面风电偏航轴承锻件近净轧制受力与变形不均匀,台阶径向宽度较大而轴向深度较浅,成形困难等问题,通过数值模拟和异形芯辊轧制试验对锻件成形效果进行分析,发现成形过程中坯料台阶高度方向的金属填充不满,金属存在折叠堆积的情况,修改锻件及坯料的尺寸后仍难以完全改善成形效果,因此提出异形锥辊近净轧制成形方案,通过试验验证了该方案的可行性,并分析了坯料尺寸对成形效果的影响,结果表明增大坯料的壁厚有利于改善锻件的最终成形效果。

横纵轧对低合金高强度钢夹杂物变形行为和低温韧性的影响

通过纵轧和横纵轧两种不同的轧制工艺,对夹杂物的数量、尺寸、形态进行控制。利用光学显微镜(OM)对不同轧制工艺下的组织形态和晶粒尺寸进行了分析,结果表明,在变形量相同的情况下,纵轧和横纵轧对组织形态和晶粒尺寸没有明显的影响。力学性能测试结果表明,两种工艺轧制的钢板具有相同的强度,但是横纵轧的钢板冲击性能低于纵轧的钢板,在-80℃低温下区别更加明显。利用OM和SEM对比分析了不同截面上的夹杂物,结果表明,两种工艺下差异最大的是MnS夹杂物。横纵轧钢板中,MnS沿轧向和横向两个方向变形,在纵截面和横截面上尺寸分布接近,有利于减轻各向异性;但MnS的最大长度没有减小,大尺寸MnS的数量也没有减少,因此-80℃下钢板的冲击功相对较低。

基于轧制规程优化的冷轧机轴向力治理方法

针对国内某冷连轧机组中间辊推力轴承频繁损坏的问题,通过分析机组设备磨损和安装精度等影响因素,确定由于衬板磨损使中间辊轴线偏移进一步造成轴向力过大,导致轴承工作过程中偏载和发热严重,并且最终损坏。为此,基于中间辊轴线偏移即轧辊交叉导致中间辊与其他轧辊产生相对位移的几何分析,结合两粗糙弹性零件接触的预位移原理,并应用金属塑性变形模型和轧辊弹性变形模型,分别建立轧辊接触区内黏滞区和滑动区的单位轴向力计算方法,最终实现中间辊总轴向力的预报。在此基础上,考虑中间辊与工作辊及中间辊与支撑辊的辊间力分布对轴向力的影响,确定了以降低边部辊间力为基础优化轧制规程的治理思路。提出了辊间力分布的评价指标,并进一步确定了中间辊轴向力治理的目标函数,以出口板形、轴向力、辊间力分布评价指标为约束条件,建立了中间辊轴向力的治理技术。将轴向力预报模型应用到冷连轧机组并对比实测值和预报值,以典型钢种S350GD+AZ为例,结果表明预报模型在各机架的计算偏差均小于8%。将轴向力治理技术应用到冷连轧机组,并对比治理前后的各工艺参数,表明在保证出口板形的前提下大幅度降低了各机架中间辊轴向力,有效避免了中间辊轴向力过大导致的轴承损坏问题,保证了机组的稳定生产。

热轧钢板边部横纹缺陷分析

采用光学显微镜、扫描电镜对热轧钢板边部横纹缺陷进行分析,并将缺陷处酸洗前后与正常处平面、截面的位置形貌进行对比,利用能谱分析仪对缺陷处元素进行分析。结果表明:横纹缺陷处主要由氧化铁皮部分碎裂、剥落形成,其多数存在于氧化铁皮表层,氧化铁皮未全部剥落,氧化铁皮层与基体连接处还保留未碎裂的一部分,缺陷区域氧化铁皮结构主要为大量氧化亚铁和少量先共析四氧化三铁结构,属于易破碎氧化铁皮相。

基于机理模型的热连轧板形快速控制技术

热连轧机组板形控制是一项关键的任务,它旨在解决板形变化对产品质量和生产效率的影响。针对热连轧机组板形控制过程中的板形约束变量问题,采用双因素线性插值的方法,在分析弯辊力和窜辊量对板形影响的基础上建立双因素传递系数模型和板形控制空间。首先对板形空间的插值方法进行设计,然后应用到弯辊力和窜辊量对轧制压力的传递系数模型的建立中,求出相应弯辊力与窜辊量对轧制压力的传递系数,这些传递系数可以被视为板形控制的关键参数,利用求出的传递系数基于板形调节建立轧机板形控制空间。通过对板形控制空间的求解,可在板形控制范围内实现板形的快速搜寻和弯辊力、窜动量对板形的快速控制,为热连轧机组的操作提供有效指导。该方法在解决板形控制难题上具有显著的效果,能够提高产品质量和生产效率。未来的研究可以进一步优化传递系数模型和板形控制算法,实现更加精确和自动化的板形控制。

控轧控冷工艺对Q235B热轧H型钢氧化铁皮特征及剥离性能的影响

对Q235B热轧坯料进行了实验室模拟轧制和弯折矫直试验。结合SEM、XRD等试验手段,研究了控轧控冷工艺参数对Q235B热轧H型钢氧化铁皮特征及其剥离性能的影响规律。结果表明:在其他轧制工艺参数相同的条件下,随着终轧温度的升高,氧化铁皮的厚度呈增加趋势,FeO相比率增加,Fe_(3)O_(4)相比率降低。随着冷却速度的提高,氧化皮的厚度呈减小趋势,FeO相比率增加,Fe_(3)O_(4)相比率降低。随着Fe_(3)O_(4)相比率增加,FeO相比率降低,氧化皮从大块剥离向小块剥离再向细粉状剥离过渡。

冷轧变形对引线框架用Cu-Ni-Si合金硬度与导电性能的影响

对固溶态Cu-4.0Ni-0.5Si合金进行了不同变形量冷轧试验,采用维氏硬度计、涡流电导仪、SEM等研究了冷轧变形量对冷轧态、时效态Cu-Ni-Si合金的硬度、导电性及组织的影响。结果表明:经过冷轧变形后,Cu-4.0Ni-0.5Si合金的硬度得到明显提高,导电率有所下降。对不同变形量冷轧的合金进行450℃的时效处理,冷轧变形量越大,Cu-4.0Ni-0.5Si合金时效过程中合金元素析出越完全,合金的导电率越高,合金硬度达到峰值的时效时间就越短。80%冷轧+450℃×6 h时效的Cu-4.0Ni-0.5Si合金的导电率最高,为62.5%IACS。

基于20辊轧机冷轧带材的后张力机制研究

重点讨论了张力机制在20辊轧机生产工艺中的作用,适宜的张力可以有效控制产品尺寸和形状,影响轧制力的大小,提升产品的表面质量和机械性能;稳定的张力调节可以减少表面缺陷和不均匀性,并影响轧制速度和冷轧温度的控制。在实验中通过改变后张力预设值,发现后张力的调节可以对工艺参数产生显著影响,进一步实现产品质量和生产效率优化。使用三位形貌轮廓仪对成品带材进行了表面粗糙度检测,发现调整后张力预设值对带材表面粗糙度有较大的影响。

深冲钢S20A热轧性能优化及改进

某钢厂采用铁水+废钢→超高功率EBT电炉冶炼→LF炉精炼→RH炉真空处理→连铸180×220 mm连铸坯→连续式步进炉加热→650连轧机组轧制生产S20A深冲钢,通过合理的铁水、废钢配比、并经过LF炉炉外精炼、RH炉真空处理,P元素含量控制在0.010%以内、S元素含量控制在0.005%以内,非金属夹杂物的级别A类均控制在1.0级以内、B类及D类夹杂物级别可控制在0.5级以内、C类夹杂物级别为0。通过提高坯料加热温度,保证开轧温度由1100℃提高至1200℃以上、终轧速度由6.1m/s提高至7.2m/s,轧制过程中终轧温度可由850℃左右提高至950℃左右。轧后通过辊道预热、冷床加盖保温罩的方式降低轧件的冷却速度。钢材的抗拉强度、断后伸长率及冲击功无明显的变化,实际晶粒度由10级变为8级。最终生产的圆钢可满足下一步深加工的需求。