2015年12月11日,先进冷轧、热处理和涂镀工艺及装备技术方向在知行楼634会议室举行了年度汇报总结,汇报总结会由方向首席李建平教授主持。会上,共有6位老师汇报了各自在2015年度的科研工作进展及目标完成情况、指导或协助指导参与的人才培养情况及对中心建设和发展的贡献情况。聚焦高精度冷轧、柔性退火热处理和高硅钢生产工艺等3项关键共性技术,主要取得的科研工作进展如下。
1、孙杰
本年度主要围绕冷轧过程仿真模拟和优化控制策略开展研究工作。完成了不同弯辊工况的三维有限元仿真模拟,得到了轧制压力和辊间压力的分布状态,分析了板形调节对带钢凸度和边部减薄的影响,获得了板形调控功效系数曲线。建立了冷连轧状态空间表达式,获得了轧制参数对各机架出口厚度和机架间张力的影响规律,给出了冷连轧多机架线性二次型优化控制策略。采用能量法计算冷轧变形过程的能率泛函,得到冷轧过程所需力能参数,并获得不同参数变化对轧制力能的影响规律。开发了适用于单机架冷轧机的自动化控制系统,实现了轧机预设定及高精度厚度控制。通过对酸轧机组控制系统的持续优化和新功能开发,实现了厚度、板形及动态变规格等的高精度控制。
2、蓝慧芳
随着高强钢强度的提高,由带状组织引起的局部成形开裂问题已成为其推广应用的重要制约因素。本研究工作提出从热轧组织控制入手,将热轧后超快速冷却、冷轧工艺与连续退火工艺控制相结合,即热轧-冷轧-连续退火一体化控制的思路。针对冷轧高强双相钢和高强度低合金钢,通过控制热轧组织类型和析出行为,进而调控连续退火过程中的铁素体再结晶和奥氏体相变行为,提高组织均匀性,从而提高冷轧高强钢的强塑性和局部成形性能匹配。研究了快速加热过程中铁素体再结晶与奥氏体相变之间的相互作用及控制机理。结合热轧-冷轧-连续退火一体化控制思路,兼顾组织均匀性与组织细化,为快速加热过程中的组织均匀性控制问题提供解决思路。
3、矫志杰
本年度主要围绕薄带铸轧+温轧工艺流程的温轧工艺段工艺设备和温轧工艺开展研究工作。进行武钢薄带铸轧实验机的工艺流程设计和工艺设备布局,确立了温轧工艺过程和主体设备关键工艺参数,完成了项目的初步设计工作。针对高硅钢温轧过程的关键工艺问题开展研究,对铸轧薄带热-温-冷轧轧制过程的温度进行预测计算,进行了薄带温降、火焰加热和激光切割等实验,为关键工艺设备选型提供参考。进行了温轧难加工材料的轧制实验,探索不同难加工材料的温轧工艺。开展了基于多智能体轧制模型研究,进行面向对象的轧制工艺模型重建、对象层次划分和对象关联设计,以及信息交换和通讯方式设计,并进行模拟仿真系统开发和仿真数据获取研究。
4、孙涛
液压张力温轧机作为铸轧薄带卷取式温轧工艺的中试设备,在镁合金温轧领域获得突破性进展,通过大量温轧实验,获得了AZ31镁合金的温轧工艺窗口。在重科院专用镁合金试验轧机上,低电压大电流的轧件在线加热技术、接触式测温仪自动测温技术、芯部通热油的轧辊在线加热及轴向温度均匀性控制技术、多变量耦合条件下的变形区温度预报模型、薄带温轧宽展模型、出口厚度在线软测量及厚度自动控制技术、高精度液压微张力控制技术、异步轧制技术均获得良好的应用效果。轧机设计方面,创造性的采用了无土建基础的“便携式”设计方案,首先在实验室组装调试和操作培训,然后整体发货至现场,节省了土建施工和液压管路循环的时间,极大的缩短了现场调试工期。
5、王贵桥
本年度主要围绕薄带铸轧示范线中的温轧机液压关键技术及直拉式冷轧机液压张力控制技术展开研究。针对温轧机的工艺要求,设计了具有结构紧凑、功能完备及节能降耗特点的液压系统;基于轧制理论及伺服原理,建立了轧制过程张力系统模型,充分反映了轧制全流程的影响规律,能够准确体现系统动态特性;依据压缩性原理设计了一套容积变化量检测方案,基于实测数据建立了变工况下液压介质的等效体积弹性模量及液压软管内容积膨胀系数模型, 模型精度得到充分验证;针对液压张力控制系统具有多余力、强耦合、时变性等难点问题,提出了一套全新张力控制策略,充分利用了伺服阀的流量压力特性及比例溢流阀的压力调节特性,其控制算法简单可靠、鲁棒性强。
6、彭文
本年度主要围绕冷连轧轧制力解析解和轧辊温度场及结构场仿真开展研究工作。通过上界法对变形过程进行能率泛函分析,得到了冷轧变形区轧制力解析解,建立了轧制过程摩擦系数的解析模型;针对板形控制过程中的高次残余板形缺陷,开发了轧辊局部热凸度控制策略,对现有板形控制策略进行有效补充;通过对轧辊温度场和结构场仿真模拟,获得了不同轧制节奏下的轧辊热凸度变化规律以及轧辊内温度场分布情况,提出了冷却喷嘴的最优冷却工艺和几何参数设计方案,提高了轧辊的冷却效率,并结合轧制过程静态分析策略,成功解决了长时间换辊停轧后开轧厚度控制精度低的问题,提高了产品质量,相应的解决方案推广到金策1700mm等4条连轧生产线。