連鑄連軋過程組織性能預(yù)報系統(tǒng)的開發(fā)和應(yīng)用

         據(jù)《科技日報》2006年5月11日報道：組織性能預(yù)報技術(shù)是近年來國際冶金領(lǐng)域研發(fā)的熱點和重點砍机，是冶金領(lǐng)域的重大前沿技術(shù)和研究熱點之一。我國目前正處于經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展時期锤扣，對作為建筑铭莱、制造、機(jī)械遣妥、運輸?shù)阮I(lǐng)域急切需要的原料——鋼鐵材料的需求量日益增大擅编。2005年，我國粗鋼產(chǎn)量達(dá)到3.49億噸箫踩，鋼材產(chǎn)量達(dá)到3.71億噸爱态，其中板材類產(chǎn)品1.41億噸。板帶材屬于鋼材產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中處于高端的產(chǎn)品境钟，近年來锦担，國際上的著名鋼鐵企業(yè)在追求規(guī)模經(jīng)營的同時俭识，更追求品種結(jié)構(gòu)高級化，集中發(fā)展高技術(shù)含量和高附加值的板帶材產(chǎn)品洞渔，并控制關(guān)鍵板帶材品種的市場和技術(shù)套媚。同時，目前世界主要鋼鐵生產(chǎn)國家的主要鋼鐵企業(yè)都非常重視在鋼鐵生產(chǎn)中的自動化控制磁椒、柔性化生產(chǎn)和以性能為目標(biāo)的過程控制技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用堤瘤。近年來，隨著物理金屬學(xué)理論和計算機(jī)數(shù)值計算技術(shù)的發(fā)展衷快，過程模擬技術(shù)已經(jīng)逐漸從對產(chǎn)品尺寸和表面質(zhì)量控制延伸到了對生產(chǎn)過程中的組織演變模擬和產(chǎn)品的組織性能預(yù)報和控制宙橱。世界各國的學(xué)者開發(fā)了鋼材熱軋組織性能預(yù)報和控制系統(tǒng)么缴，目前階段熱軋組織性能預(yù)報技術(shù)以扁平材為主贬市，可以延伸到長型材生產(chǎn)和管材生產(chǎn)。我國在熱軋組織性能模擬系統(tǒng)軟件的開發(fā)上起步較晚犁式，限于研究缺乏系統(tǒng)性和資金投入等問題劈警，成熟的可應(yīng)用化的綜合模擬系統(tǒng)軟件的研究較晚也較少。

　　連鑄連軋過程組織性能預(yù)報技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用與相關(guān)技術(shù)基礎(chǔ)項目的研究目標(biāo)是面向帶鋼熱軋生產(chǎn)過程蚌汁，建立從鑄坯高效連鑄到熱軋成型的控制鑄造遵盼、控軋、控冷條件下的成分—工藝—組織—性能一體化模型和軟件系統(tǒng)鲸嫁，開發(fā)凝固刑映、加熱、形變兜诞、再結(jié)晶翰鬓、相變、組織與性能定量關(guān)系的模擬軟件包和相關(guān)應(yīng)用技術(shù)惋涌，指導(dǎo)工程技術(shù)人員系統(tǒng)掌握整個流程的物理冶金變化坟翠，優(yōu)化合金設(shè)計和生產(chǎn)可控工藝參數(shù)，減少性能波動和取樣次數(shù)腰素，縮短發(fā)貨周期聘裁，提高控制水平。該項研究主要針對帶鋼連鑄和熱軋過程弓千，以預(yù)報不同成分和連鑄衡便、軋制工藝條件下的帶鋼長度、厚度方向的組織和常規(guī)力學(xué)性能分布洋访，從而優(yōu)化工藝參數(shù)和合金設(shè)計镣陕，指導(dǎo)生產(chǎn)，為企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益捌显。

　　組織性能預(yù)報技術(shù)可以指導(dǎo)新工藝茁彭、新品種的開發(fā)总寒，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。應(yīng)用組織性能預(yù)報技術(shù)可以避免以往在開發(fā)新品種時炒菜式的若干嘗試性試驗理肺，可減少試驗1/2以上摄闸。若每噸熱軋薄板售價3000元/噸，開發(fā)一個長期投放品種可直接節(jié)約資金1500萬元左右妹萨。我國熱軋產(chǎn)品品種正處于開發(fā)高峰期蟹故，市場需求的多樣性要求每年熱軋廠都要很多品種，可見采用組織性能預(yù)報技術(shù)在節(jié)約資金方面作用巨大剃杯。在優(yōu)化生產(chǎn)工藝方面逾丑，可以提高產(chǎn)品的質(zhì)量和質(zhì)量穩(wěn)定性，減低生產(chǎn)成本是長期的沽糕，效益難以計算嘲孙。

　　組織性能預(yù)報系統(tǒng)在我國熱軋生產(chǎn)線應(yīng)用后，可減少出廠產(chǎn)品的取樣數(shù)量启血。但由于我國技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)相對落后魂姆，減少出廠樣品檢驗數(shù)量需要首先在冶金產(chǎn)品出廠標(biāo)準(zhǔn)做修改。

　　隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展户载，對產(chǎn)品的規(guī)格性能必然提出更新?lián)Q代要求澜茁，許多生產(chǎn)線必須進(jìn)行改造。若技術(shù)裝備全面由國外引進(jìn)將花費國家大量建設(shè)投資锻宵，應(yīng)用該技術(shù)可大大節(jié)約市場投資从肮，為生產(chǎn)設(shè)備的改造和設(shè)計提供技術(shù)支撐。

　　應(yīng)用組織性能預(yù)報技術(shù)可以優(yōu)化現(xiàn)有生產(chǎn)工藝扰藕，在不提高品種檔次的同時缓苛，提升產(chǎn)品性能。鋼材組織性能預(yù)報系統(tǒng)為鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)提供了一個數(shù)字化的平臺实胸，借助于該平臺他嫡，可以幫助用戶實現(xiàn)生產(chǎn)的最優(yōu)化，在最大限度地降低生產(chǎn)成本的同時提高產(chǎn)品的質(zhì)量庐完。

　　以干勇院士為組長钢属，鋼鐵研究總院和東北大學(xué)、北京科技大學(xué)门躯、中科院金屬研究所淆党、寶鋼和鞍鋼等單位共同承擔(dān)的“863”計劃“十五”重點課題：“鋼鐵材料連鑄—熱軋過程組織性能預(yù)報及監(jiān)測系統(tǒng)”，經(jīng)過5年的基礎(chǔ)理論和工藝應(yīng)用技術(shù)研究讶凉，已經(jīng)取得重大成果染乌。于2005年10月19日在上海寶山鋼鐵股份有限公司通過了由科技部組織專家進(jìn)行的現(xiàn)場驗收。另外，該課題的滾動支持：“高性能鋼鐵材料的應(yīng)用與超級鋼應(yīng)用技術(shù)規(guī)范”荷憋，也于2004年11月22日在北京通過科技部組織的專家驗收台颠。其中針對寶鋼2050熱軋生產(chǎn)線開發(fā)組織性能預(yù)報系統(tǒng)的工作由鋼鐵研究總院和東北大學(xué)、寶鋼股份有限公司課題組共同承擔(dān)搬雳∥颍科技部驗收專家組認(rèn)為，該課題組針對寶鋼2050生產(chǎn)線開發(fā)的組織性能預(yù)報系統(tǒng)軟件經(jīng)1500爐次現(xiàn)場數(shù)據(jù)的離線優(yōu)化晃键，實現(xiàn)了成分—溫度—組織—性能預(yù)報的主要功能特棕，并實現(xiàn)了在線實時預(yù)測；在開發(fā)2050生產(chǎn)線組織性能預(yù)報系統(tǒng)軟件過程中采用了往復(fù)式軋機(jī)的二維過程模擬程序迟赶，以及神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與物理冶金原理并用的方法等创哩，具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)；開發(fā)的寶鋼2050生產(chǎn)線組織性能預(yù)報系統(tǒng)軟件預(yù)報的鋼種范圍包括碳鋼堵但、碳錳鋼波笆、HSLA鋼等10個鋼類的部分鋼種，實現(xiàn)了對上述鋼類熱軋過程的現(xiàn)場預(yù)報盹组；該課題涉及鋼鐵工業(yè)領(lǐng)域的重大前沿技術(shù)弓呵，工作難度大，實施周期長哄避，并建議對進(jìn)一步深入研究繼續(xù)給予支持。Q-HSM系統(tǒng)的預(yù)報溫度和強(qiáng)度值與現(xiàn)場實測值的偏差分別在±20℃和±21MPa以內(nèi)劳景。該系統(tǒng)已于2005年7月獲得了國家版權(quán)局批準(zhǔn)的軟件自主知識產(chǎn)權(quán)誉简。

　　同時，鋼鐵研究總院與廣州鋼鐵集團(tuán)公司和廣州珠江鋼鐵有限責(zé)任公司合作盟广，開發(fā)了國內(nèi)第一套應(yīng)用于薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線的CSP熱軋過程組織性能預(yù)報系統(tǒng)闷串，在珠江鋼廠CSP生產(chǎn)線上實現(xiàn)了離線和在線應(yīng)用。該系統(tǒng)經(jīng)過大量的短流程工藝生產(chǎn)的C-Mn鋼和HSLA鋼種的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)驗證筋量，已經(jīng)實現(xiàn)了較高的預(yù)報精度烹吵。該系統(tǒng)已于2005年6月獲得了國家版權(quán)局批準(zhǔn)的軟件自主知識產(chǎn)權(quán)。

　　鋼鐵研究總院與上海寶鋼股份特殊鋼分公司（原上鋼五廠）合作開展了科技部國際科技合作重點項目計劃“先進(jìn)材料制備及其信息化和產(chǎn)業(yè)化技術(shù)”課題的研究桨武，達(dá)成合作研究協(xié)議肋拔，依托上海寶鋼股份特殊鋼分公司棒線材生產(chǎn)線進(jìn)行以軸承鋼為主要研究鋼種的冶金過程模擬模型開發(fā)。目前該項目已經(jīng)取得了很大進(jìn)展呀酸，特殊鋼棒線材熱軋過程組織性能預(yù)報研究的嘗試凉蜂，在國際上屬于首次。

　　課題組的專家們經(jīng)過5年多的艱辛努力性誉，攻克了一個又一個技術(shù)難題窿吩，目前開發(fā)的寶鋼3/4熱連軋組織性能預(yù)報系統(tǒng)是世界上同類系統(tǒng)中最完備的，在預(yù)報鋼種方面是世界上覆蓋范圍最廣的，并接入熱軋生產(chǎn)線計算機(jī)系統(tǒng)實現(xiàn)了在線實時應(yīng)用瘫篮。開發(fā)的CSP工藝過程組織性能預(yù)報系統(tǒng)也是國際上該研究領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)扯连。在這一重要研究領(lǐng)域，該課題組的研究水平已居國內(nèi)領(lǐng)先唆皇，跨入了國際先進(jìn)水平的行列吝殖。“十一五”期間炸鹅，課題組決心在科技部的領(lǐng)導(dǎo)和進(jìn)一步支持下帚颤，在該研究領(lǐng)域向世界領(lǐng)先水平?jīng)_擊，為我國鋼鐵工業(yè)從鋼鐵大國向鋼鐵強(qiáng)國的歷史性轉(zhuǎn)變做出貢獻(xiàn)肮渣。截至目前饮噪，該技術(shù)成果的應(yīng)用和轉(zhuǎn)化情況包括：寶鋼2050熱軋生產(chǎn)線，珠江CSP熱連軋生產(chǎn)線距肯。正在開展工作和計劃開展工作的包括：寶鋼股份特殊鋼分公司棒線材生產(chǎn)線膏姨，馬鞍山鋼鐵公司CSP生產(chǎn)線，漣源鋼鐵公司CSP生產(chǎn)線棺衬，包頭鋼鐵公司CSP生產(chǎn)線橙喘，唐山鋼鐵公司FTSR生產(chǎn)線等。

　　鋼材熱軋過程組織性能預(yù)報系統(tǒng)是鋼鐵企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化定量可控生產(chǎn)的必須手段胶逢。其技術(shù)應(yīng)用和推廣前景很好厅瞎，直接的和間接的經(jīng)濟(jì)效益巨大。目前初坠，世界主要鋼鐵生產(chǎn)國家的主要鋼鐵企業(yè)已經(jīng)基本上采用或正在開發(fā)數(shù)值模擬與仿真技術(shù)系統(tǒng)和簸。我國在這一決定鋼鐵企業(yè)未來發(fā)展競爭力的至關(guān)重要的領(lǐng)域處于起步和進(jìn)步階段。到目前為止碟刺，我國現(xiàn)有傳統(tǒng)的連鑄連軋生產(chǎn)線近20條锁保，已經(jīng)投產(chǎn)和正在擬建的CSP生產(chǎn)線近15條。這些鋼鐵企業(yè)遲早都是鋼材組織性能預(yù)報系統(tǒng)的必然用戶半沽。此外爽柒，由于該技術(shù)可方便地移植到相近的生產(chǎn)線上，如熱軋中厚板生產(chǎn)線者填、熱軋棒線材生產(chǎn)線浩村、熱軋鋼管生產(chǎn)線等，因此這些都是鋼材組織性能預(yù)報系統(tǒng)的潛在用戶幔托。由此可見穴亏，熱軋過程組織性能預(yù)報系統(tǒng)是能夠在鋼鐵行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，對我國鋼鐵行業(yè)以至國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大影響的技術(shù)细周，也是為促使鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)步提供必須的技術(shù)支撐手段的共性技術(shù)毯创。

　　先進(jìn)鋼鐵材料技術(shù)國家工程研究中心（NationalEngineeringandResearchCenterofAdvancedSteelTechnology,NERCAST）是以鋼鐵研究總院、北京科技大學(xué)、上海大學(xué)苫七、武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司惹捡、遼寧特殊鋼集團(tuán)有限責(zé)任公司、新冶高科技集團(tuán)有限公司發(fā)起尼送，聯(lián)合上海寶鋼集團(tuán)公司男赴、攀枝花鋼鐵（集團(tuán)）公司、東北大學(xué)鸭荡、鞍山鋼鐵集團(tuán)公司垄减、首鋼總公司、太原鋼鐵（集團(tuán)）有限公司稻猜、江蘇沙鋼集團(tuán)有限公司共13家股東單位共同出資牙枕，經(jīng)國家發(fā)改委批準(zhǔn)于2004年6月組建成立的國家級工程研究中心。其項目法人——中聯(lián)先進(jìn)鋼鐵材料技術(shù)有限責(zé)任公司注冊資本1.1億元坦康，其中鋼鐵研究總院出資5000萬元竣付，占45.455%%，其余12家股東每家出資500萬元滞欠，各占4.545%%古胆。該中心將建設(shè)一流的先進(jìn)鋼鐵材料理論技術(shù)創(chuàng)新、研究開發(fā)及工程產(chǎn)業(yè)化的人才隊伍和技術(shù)裝備筛璧，成為先進(jìn)鋼鐵材料技術(shù)工程逸绎、產(chǎn)業(yè)化的研發(fā)平臺，成為先進(jìn)鋼鐵材料技術(shù)人才培訓(xùn)的基地隧哮。以此促進(jìn)整個鋼鐵行業(yè)技術(shù)水平的提升桶良，提高我國在國際鋼鐵材料領(lǐng)域的核心競爭力，不斷滿足國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要沮翔。

　　相關(guān)專家表示，將依托先進(jìn)鋼鐵材料國家工程研究中心及其項目法人——中聯(lián)先進(jìn)鋼鐵材料技術(shù)有限責(zé)任公司曲秉，進(jìn)行連鑄連軋過程組織性能預(yù)報技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和工程化推廣采蚀，積極推進(jìn)我國獨有的、世界領(lǐng)先的先進(jìn)鋼鐵材料技術(shù)工業(yè)化承二。竭誠歡迎國內(nèi)外冶金企業(yè)前來洽談并進(jìn)行技術(shù)推廣工作榆鼠。
 

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