材料成形自动控制基础课程融合教学改革

基于材料成形自动控制基础课程学情反馈和课程特点,借助MATLAB图形化编程手段,开发了由Laplace变换、系统传递函数、时域分析、根轨迹、频域分析和系统校正六个功能画面构成的课程教学辅助课件,并将其应用和融合于课程教与学中。通过实例化计算、回调函数代码学习和可视化运行等多种方式,增强学生对课程重点和难点的理解,对课程内容进行强化学习和拓展学习,同时也激发了对MATLAB软件的学习和应用兴趣。

材料成形自动控制基础课程小班化教学改革

为促进小班化教学质量的稳定性和均衡性,增强学生参与感和获得感,利用监督评价和学生评价信息对材料成形自动控制基础课程教学协同状态进行内观和及时调整,利用教学目标达成评价结果对各班教学情况、学生学习和考核情况进行总结,推动课程团队教师采取更有效的措施,提升教学质量和水平。

自动控制基础课程建设

将科研成果与教学内容融合,进行特色创新,拓宽学生视野,通过具体科研实例,培养运用知识解决实际问题能力。在知识传授的同时进行价值引领,通过课程中贯穿始终的思政教学,使学生具备社会责任感和工程职业道德、组织管理能力和终身学习能力等基本素质。

融合教学模式下工程实践课程教学改革

为了持续提升材料成型及控制工程专业卓越班学生在轧制成形领域的工程实践能力和水平,教学中采用宽厚板控制轧制与控制冷却的虚拟仿真实验,能实现信息技术与实践教学的深度融合。文章通过线下实验室参观和线上仿真操作相结合的方式进行工程实践,有效地提高学生对轧制设备、轧制方法、材料研发手段的认知水平,拓展了学生的工程视野。充分利用实验室资源,引入课程思政元素,增强了学生的专业自豪感和对专业社会价值的认同感,激发了其专业学习的热情,促进了创新能力的培养。

热轧带钢层流冷却计算机控制系统

从基础自动化、系统服务、过程自动化3个方面介绍了攀钢热轧带钢厂层流冷却计算机控制系统的设计,着重介绍了过程自动化中的样本微跟踪和一种改进的层冷热流密度参数回归求解方法以及系统模型调优。实际运行结果表明,国内自主开发的热轧带钢层流冷却计算机控制系统完全达到并超过了设计要求,具有较高的卷取温度控制精度。

超快冷却条件下温度场数值模拟

从导热微分方程数值差分解法入手,对轧件在粗轧和精轧之间进行超快冷却后的温度场进行了数值模拟·结果表明:当板坯初始温度为1200℃,经过6道次粗轧后,以3m/s的速度进入超快冷却区,当水冷换热系数为10kW/(m2·℃)时可以得到70℃/s的冷却速度;另外由于超冷后表面温度的强烈回复,故在进行精轧时,必须进行温度修正,保证轧件在精轧区开轧温度的精度·

热轧带钢发射率软测量及影响因素分析

根据现场实测带钢温度值,采用温度场反算方法计算了热轧带钢层流冷却之后卷取之前的发射率.主要分析了材料碳当量、带钢厚度、带钢所处的温度区间对发射率的影响.结果表明:带钢所处的温度区间不同,影响带钢发射率的因素不同.在高于550℃的温度区间,不同材质的带钢,其发射率在0.8±0.1之间,随材料碳当量的增加,带钢发射率稍微增大,与带钢厚度没有明显的关系;在低于550℃的温度区间,不同材质的带钢,其发射率与碳当量没有明显的关系,但随带钢厚度的增大显著降低.

热轧带钢层流冷却的控制策略及其应用

阐述了热轧带钢层流冷却常用的7个控制策略,即前馈控制、反馈控制、自适应控制、带钢头尾冷却控制、带钢边部冷却控制和对带钢厚度的适应性冷却控制以及对升速轧制的适应性冷却控制的内容及其发展,同时还简单地介绍了这些控制策略在国内某些热轧板厂的实际应用情况。

基于动态碳配分机制的高强塑积热成形钢研究

通过直接淬火、Q&P、回火等工艺对一种低碳含铜钢进行热处理,并使用拉伸试验机、落锤冲击试验机、扫描电镜、电子探针、X射线衍射、透射电镜等手段对其力学性能、显微组织和冲击性能进行表征.在连续冷却淬火过程中观察到碳在马氏体和残余奥氏体间的动态配分现象,Q&P处理和低温回火可改善实验钢的冲击韧性;实验钢综合力学性能良好:强塑积大于20 GPa%,抗拉强度超过1 400 MPa,延伸率约14%,室温冲击功高于40 J.结果表明,所开发的实验钢可以满足热冲压工艺对成形淬火一体化的要求,可作为具有高强塑积的热成形用钢.

热轧带钢层流冷却数学模型述评

从数学模型原理、具体数学模型及特点 3方面介绍了国内主要应用的几种热轧宽带钢层流冷却数学模型 ,同时探讨了层流冷却数学模型存在的问题 。

适应变速轧制的精细化轧件温度计算和控制模型

针对因变速轧制和复合冷却带来的卷取温度模型预报精度降低的问题,以热输出辊道上的冷却设备布置信息和辊间冷却换热形式为出发点,采用Crank-Nicolson(C-N)六点格式有限差分方法构建轧件轧后冷却温度计算模型;以前馈为主、反馈为辅,不断进行自学习来对轧件冷却温度进行控制,在精轧出口按照固定时间周期对轧件进行分段采样和前馈设定,在卷取入口按照长度进行分段采样和周期性反馈控制;为使模型适应升速轧制和因终轧温度控制所带来的速度扰动叠加的速度变化,对轧件在冷却区的运动进行精确的位置跟踪,并在冷却区中增设速度补偿区,对设定的冷却规程进行更新以补偿升速带来的冷却不足或降速引起的过冷.新的卷取温度模型以辊间冷却为计算单元,可有效地集成不同的冷却形式,并对变速轧制过程进行有效适应.自现场应用以来,卷取温度设定精度和控制稳定性大幅度提高.

超快冷却技术的发展

介绍了在加速冷却技术、直接淬火技术和机架间冷却技术之后的又一种新的控制冷却技术———超快冷却技术 ;重点介绍了超快冷却技术的机理、超快冷却系统的构成。

适应辊期变化的HC冷连轧机负荷分配智能优化

为提升国内某1340 mm HC冷连轧机组的带钢板形质量和生产效率,建立了以带钢板形良好、电机功率平衡和预防打滑为优化目标的四机架HC冷连轧机负荷分配多目标优化模型,采用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)获得Pareto最优解集。按轧制状态将工作辊辊期划分为4个阶段,基于各阶段工作辊的热凸度、粗糙度以及控轧需求,合理确定3个优化目标的权重系数,解决目标函数间的冲突关系,从而获得能适应辊期动态变化的轧制规程。仿真表明:优化后的轧制规程有助于改善板形质量、提高生产效率并减小打滑概率。

热轧卷板速度对卷取温度自适应能力的影响研究

卷取温度模型自适应响应能力是保证带钢卷取温度命中在目标值范围内的重要条件。为提高尾部卷取温度控制精度,通过对卷取温度模型进行分析,确定了芯轴与夹送辊之间存在速度差是造成尾部卷取温度偏高的主要原因。在精轧F7抛钢后的带钢速度采用卷取机芯轴速度,有效减少了带钢尾部卷取温度失控问题。

数据驱动的卷取温度模型参数即时自适应设定算法

为提高热轧换规格首块钢头部卷取温度命中率,采用数据挖掘技术,从历史带钢冷却数据中推断出与实际带钢相匹配的卷取温度模型水冷换热学习系数,并将其应用于模型预设定计算.首先,对冷却特征参数进行识别,按照相对型、绝对型、相等型和策略型四种方式进行定义,并对实际带钢与历史带钢的各项冷却特征参数进行相似距离计算.当历史带钢的总相似距离满足要求时,将其聚类为实际带钢的相似卷,并考虑各相似卷的时间影响,计算相似权重值;随后,基于相似带钢的头部和尾部信息,建立由卷取温度预报误差、偏离学习系数回归值惩罚项和偏离默认值惩罚项等构成的目标函数以及相应的约束条件,采用梯度下降法求解该二次规划问题,通过三次优化逐步计算出学习系数参考值和表征学习系数与带钢速度及目标卷取温度呈双线性关系的两个参数;最后,根据实际带钢的穿带速度、目标卷取温度等冷却条件计算冷却设定所需的学习系数.现场应用表明:基于十万块历史带钢冷却数据驱动的模型参数即时自适应设定算法可增强卷取温度模型对带钢头部冷却的预设定能力,学习系数即时自适应设定能力随着内存中保存的历史带钢冷却数据的多样性和检索出的相似卷数量的增加而提升.

柔性生产策略在热轧带钢控冷过程中的应用

探讨了轧后冷却的柔性化控制,建立了CCT曲线与喷水冷却集管之间的对应关系,实现冷却规程的自动执行和调整。这一柔性生产策略在HP295钢的屈强比降低工业实验中得到了充分应用,取得了良好的效果。在实验室对Q345微合金化钢轧后冷却过程中通过不同的冷却路径得到了不同的组织和性能。

热轧带钢控制冷却技术的发展

新钢种开发和用户对板带产品质量越来越严格的要求使得轧后控制冷却得到高度重视,不但要求实现目标卷取温度控制,冷却速度控制还要求实现冷却路径控制和微观组织结构和性能控制。从冷却换热形式、数学模型、控制策略、质量控制思想四个方面阐述了控制冷却技术的发展。

传热与相变耦合的卷取温度模型自适应方法

为实现卷取温度模型水冷换热学习系数和奥氏体相变速率学习系数的在线实时滚动优化,采用数学方法对带钢段间温度自适应进行研究.首先,构建一个以带钢段初始学习系数为重心的等边三角形,基于各顶点对应的学习系数,分别利用带钢温度模型预报卷取温度,从而获得学习系数对卷取温度的一阶偏导数增益;接着,根据带钢段实测卷取温度与模型预报值的偏差计算学习系数增量部分的瞬时值,并依据学习速率进行学习计算、有效性检查和平滑处理.最后,将学习系数增量值应用于卷取温度动态设定模型,对冷却区内的所有带钢段的冷却规程进行更新.实际应用表明,卷取温度段间自适应方法能够快速响应轧制速度的变化,对卷取温度进行高精度控制.

基于卓越工程师培养的压力加工车间设计课程教学创新

根据卓越工程师教育培养计划的基本要求和工程教育专业认证的毕业达成度指标总体要求,对压力加工车间设计课程教学进行重新设计,在教学内容、教学手段、教学方法和考核评价方式等方面提出改革措施。通过教学实践,获得了良好的教学效果,促进了学生创新能力和工程职业素养的培养。

以学生为中心的大学新生班导师工作

针对大一新生的实际情况,以学生为中心,以学生学业需求和成长要求为指引,从班集体凝聚力指导、学生成长指导、学生学业指导和专业分流指导4个方面不断深化班导师工作。通过目标导向引导学生重视学习,盯紧目标,做好学业规划。通过问题导向引导学生查找自身不足,积极行动,不断改进。班导师的精细工作有利于学生的成长和成才。