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          軋鋼集約化生產技術

          作者: 來源: 日期:2012-11-21 18:36:02 人氣:4660
           

          隨著我國鋼鐵工業的發展,剪刃產品質量不斷提高,結構逐步調整,工藝裝備的自主設計制造和國產化率逐步提高,噸鋼投資不斷減少,技術經濟指標明顯改善。作為鋼鐵生產流程主要環節之一的材料加工過程,由于受到傳統觀念、行業習慣及標準的限制,性能相近的材料采用不同的化學成分,導致鋼種種類繁多,一方面對煉鋼生產組織不利,加大了人力資源的消耗;另一方面無法充分利用鋼鐵材料的細晶化、復相化等強化機理,浪費了鋼鐵材料性能的內在潛力。在實現鋼材成分集約化的前提下,通過實現軋制、冷卻等后續工藝的柔性化,生產出滿足不同力學性能和表面質量要求的產品,是解決這一問題的有效途徑。

            實現集約化制造模式下的柔性軋制

            我國鋼鐵產品的競爭優勢主要體現在廉價上,生產批量化和規?;悄壳鞍l展的主要特點。但是,用戶對鋼鐵產品的需求越來越趨于多樣化、個性化和優質化。而鋼鐵產品生產發展的特點是大型化、連續化、集約化。用戶需求與生產技術和組織管理之間產生了矛盾。這個矛盾由于供需關系由賣方市場轉變為買方市場和鋼鐵產品價格的持續降低而變得日益突出。為滿足用戶對產品質量的特殊需求,鋼鐵企業往往采取開發新的鋼種來解決這一問題。然而,過多的鋼種造成了煉鋼工序的復雜化,嚴重影響了生產效率和產品質量的持續提高。因此,企業迫切需要一種新的生產模式來滿足用戶對產品低成本、高質量、個性化的要求,同時又能滿足企業大規模生產的需求,以增強企業的競爭能力。

            超級鋼的成功開發和應用提供了應對之道。例如在研制細晶粒普碳鋼時,可以利用成分與Q195~Q235相同的普碳鋼,通過優化熱軋和軋后冷卻過程來生產出屈服強度為400MPa的產品。這使我們想到用同一種化學成分的坯料,生產出不同強度級別的產品,以實現“一鋼多能、一板多能、一線多能”的目標。這樣可以簡化煉鋼和連鑄的操作和管理,有利于煉鋼和連鑄的持續穩定生產,使煉鋼、連鑄、板坯庫、加熱爐之間銜接便捷、管理簡化、復雜程度降低,滿足企業大規模生產的要求。同時,通過優化熱軋、軋后冷卻及熱處理生產工藝來生產出不同性能水平的產品來滿足用戶的不同使用要求,最大限度地發揮了產品的性能潛力,即實現了集約化制造生產模式下的柔性化軋制生產。這種技術的優點顯而易見,但它須以快速優化熱軋工藝為基礎,因此要有快速、準確的產品組織性能預報、控制和優化技術作支撐,才能付諸實施。

            柔性制造是實現鋼鐵產品集約化生產的基礎。有了柔性化制造技術,可以用一個鋼種生產出不同性能的產品來滿足不同的用戶需求,達到簡化鋼種、以生產技術的柔性化來應對用戶需求的多樣化的目的,提高生產效率和產品質量。其優勢如下:一是歸并、減少品種類別,簡化原料和坯料管理,實現了煉鋼和連鑄的集約化生產,增強企業的市場競爭力,創造更大的經濟效益;二是最大限度地發揮熱軋和冷卻過程對軋件性能的控制作用,在軋制、冷卻及熱處理環節實現敏捷制造,靈活應對用戶的多樣化需求;三是有助于生產工藝的實時在線優化和控制,利于生產出性能穩定、均一的熱軋產品,降低產品的不合格率。

            組織性能預測和控制技術可以在坯料化學成分確定的條件下,深入研究并掌握軋制和冷卻工藝參數對產品組織和性能影響的定量關系,為柔性化軋制技術的實現提供了良好的模型支持。針對熱軋過程的多維、非線性特點,開發了應用于復雜約束條件下的優化算法,并結合鋼材組織性能預測的高精度模型,是成功實現熱軋工藝優化設計的關鍵,與傳統方法相比,工藝開發周期大大縮短,實現了對市場需求的快速響應。針對量大面廣的鋼材品種系列,在符合國家標準的前提下,制定合理的鋼種歸并原則,通過應用力學性能預測與工藝優化技術、單因素方差分析和過程能力分析等統計方法,建立鋼種歸并的智能化方法,是實現產品定制式生產的基礎。

            綜上所述,組織性能預測、熱軋工藝優化設計和鋼種智能化歸并構成了集約化生產技術。(信息來自:玖鋒剪刃網)

            集約化技術在現實中的研究和應用

            集約化生產技術是一個系統性的研究課題,最終可以實現力學性能的離線或在線預測、鋼種成分的集約化和熱軋工藝優化。熱軋組織性能預測是實現集約化生產技術的一個重要環節,但穩定性強、預測精度高的數學模型的選擇與開發仍是一個需要重點考慮的問題。與此同時,如何制定一條切實可行、有效的鋼種歸并分析方法,以及針對熱軋工藝逆向優化算法的選擇與開發等關鍵問題均未得到解決。針對上述問題,有關鋼鐵企業從以下四個方面展開了一系列的研究工作。

            一是建立同系列和不同系列鋼種歸并的原則和方法?;谠撲搹SERP力學性能在線預測和數據倉庫離線分析系統,用標準伸長率建立不同產品、不同標距之間伸長率指標對應關系,為產品提供柔性化設計方案,在國家標準允許的條件下實現鋼種歸并的關鍵技術。

            二是力學性能預測模型的研究與開發。實現了具有三個尺度參數的貝葉斯神經網絡的程序化,通過數據分析和工業生產數據測試,充分證明計算程序的穩定性、可靠性和模型的有效性,為在線力學性能預測的實施奠定了堅實的基礎。

            三是力學性能預測的實施與應用。熱軋數據倉庫平臺實現了煉鋼廠鋼種成分數據、熱軋廠軋制與冷卻工藝數據的實時采集與分析。借助力學性能預測系統,完成了MDB350鋼板樁的研制與開發以及低碳鋁鎮靜鋼的鋁含量優化,工業試驗充分證明了力學性能預測系統的可靠性、有效性,為鋼種開發和成分優化提供了一個高效的手段。

            四是集約化生產技術的研究與應用。通過與力學性能預測模型相結合,在充分考慮熱軋生產線設備與工藝能力約束條件下,可以實現產品力學性能的“定制式”生產,即在確定的化學成分條件下,通過設定客戶需求的強度和塑性指標,優化設計熱軋工藝,計算出滿足該力學性能指標需要采用的軋制和冷卻工藝。工業應用充分證明了該思路的有效性,其為新鋼種、新工藝的開發提供了可靠、高效的手段,為集約化生產模式的實現提供了可靠的技術支持。

            以用量最優、設備最佳、效益最大為宗旨

            集約化生產技術旨在實現“合金元素用量的最優化、設備的最佳以及企業與社會效益的最大化”,為實現我國鋼鐵生產過程低能耗、低資源消耗、低污染和低成本的總體目標提供堅實的技術支持。

            通過實現產品力學性能的在線監控,在模型達到一定的預測精度條件下,可以很大程度上減少產品性能的檢測量,加快產品的物流速度。而離線力學性能預測與工藝優化技術相結合,為從事鋼種開發、產品質量分析的軋鋼人員提供了一種有效的手段。通過鋼種成分的集約化技術,可以很大程度上優化煉鋼、連鑄的管理,減少合同余材,提高產品質量,實現產能和效益的最大化,同時也為社會節約資源、改善環境作出了貢獻,具有顯著的經濟效益和社會效益。(信息來自:玖鋒剪刃網)

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