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金屬鈑金新聞

中國鋼鐵綠色制造關(guān)鍵技術(shù)探討

星之球科技 來源:中國產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟信息網(wǎng)2013-07-15 我要評論(0 )   

當前,我國鋼鐵工業(yè)面臨著資源、環(huán)境的制約,鐵礦石和微合金主要依賴進口,在鋼材品種質(zhì)量方面又存在著產(chǎn)品檔次低、同質(zhì)化、無特色且嚴重供大于求的問題。鋼鐵企業(yè)今后...

         當前,我國鋼鐵工業(yè)面臨著資源、環(huán)境的制約,鐵礦石和微合金主要依賴進口,在鋼材品種質(zhì)量方面又存在著產(chǎn)品檔次低、同質(zhì)化、無特色且嚴重供大于求的問題。鋼鐵企業(yè)今后將面臨更加嚴峻的形勢,而改善的對策之一,就是以熱軋過程為切入點實現(xiàn)綠色化軋制,通過軋制過程的合理設(shè)計,達到節(jié)省資源和能源,減少排放,開發(fā)低成本、高性能鋼鐵產(chǎn)品的目的。同時,對于板帶材組織性能和內(nèi)部缺陷的在線檢測技術(shù)和質(zhì)量模型與板帶的控制問題也在綠色制造中起到重要的作用。

 

  為此,由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會組織,東北大學(xué)牽頭并聯(lián)合北京科技大學(xué)共同承擔(dān)了“十二五”國家科技支撐計劃課題———鋼鐵行業(yè)綠色制造關(guān)鍵技術(shù)集成應(yīng)用示范,目前已取得了階段性的進展。

 

  兩大課題助力高性能板帶綠色制造

  該支撐計劃課題共包含熱軋板帶鋼新一代TMCP裝備及工藝技術(shù)以及高性能板帶產(chǎn)品在線質(zhì)量測控裝備和關(guān)鍵技術(shù)這兩個子課題。

 

  高性能板帶產(chǎn)品在線質(zhì)量測控裝備和關(guān)鍵技術(shù)。即圍繞高性能板帶產(chǎn)品在線質(zhì)量測控裝備和關(guān)鍵技術(shù),開展技術(shù)原理、實驗方案和設(shè)備集成研究開發(fā)。其目標是研究開發(fā)基于X射線衍射技術(shù)和激光超聲技術(shù)的金屬板帶組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和內(nèi)部缺陷的在線檢測技術(shù)和裝備,應(yīng)用于國家板帶中心實驗基地,形成產(chǎn)業(yè)化集成示范平臺。此項目的研究內(nèi)容包括:

 

  第一,激光超聲技術(shù)在線檢測板帶內(nèi)部缺陷和力學(xué)性能。激光超聲技術(shù)在線檢測的范圍包括內(nèi)部裂紋、夾渣、皮下氣泡和結(jié)疤等。由于傳統(tǒng)的激光超聲檢測技術(shù)存在離線檢測、檢測效率低、檢測結(jié)果滯后等問題,該項目針對這種情況研究的項目關(guān)鍵點是:激光超聲檢測能夠在高溫、振動等復(fù)雜環(huán)境下實現(xiàn)特征提取、多點數(shù)據(jù)融合,并開發(fā)新的模式識別方法等。

 

  第二,X射線衍射技術(shù)在線檢測板帶組織性能。傳統(tǒng)板帶組織性能的檢測方法是靜態(tài)、離線的,而且是破壞式的拉伸、沖壓檢測。新型的X射線衍射技術(shù)在線檢測的優(yōu)點在于在線、全程、實時的無損檢測。該項目的重點是采集多衍射數(shù)據(jù)、二維圖像處理、二維衍射花樣詮釋技術(shù)和織構(gòu)計算等。

 

  第三,產(chǎn)品質(zhì)量非線性統(tǒng)計建模、優(yōu)化與控制技術(shù)?,F(xiàn)場的數(shù)據(jù)檢測不是單變量的線性函數(shù),而是多變量的數(shù)據(jù)和非線性函數(shù)的耦合。因此,該項目主要通過非線性統(tǒng)計、核函數(shù)耦合等方法研究鋼材的質(zhì)量建模、質(zhì)量預(yù)測、質(zhì)量的監(jiān)控與診斷和產(chǎn)品質(zhì)量控制。熱軋板帶鋼新一代TMCP裝備及工藝技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用。其總體目標是:開發(fā)出具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的大型熱連軋機生產(chǎn)線新一代TMCP(ThermoMechanicalControlProcess,熱機械控制工藝)關(guān)鍵裝備與技術(shù)———軋后超快速冷卻系統(tǒng)成套技術(shù)裝備,并針對熱軋板帶鋼典型產(chǎn)品如普碳、高強、管線等品種,研究開發(fā)并實際應(yīng)用以超快速冷卻為核心的新一代TMCP工藝技術(shù)。此項目的研究內(nèi)容包括:

 

  第一,新一代TMCP超快速冷卻裝備開發(fā):研究板帶鋼的新型高強度均勻化冷卻機理,熱軋板帶鋼超快速冷卻大型噴嘴結(jié)構(gòu)開發(fā)及合理配置,開發(fā)出滿足大型熱軋帶鋼生產(chǎn)線板帶鋼新一代TMCP所需的軋后超快速冷卻技術(shù)及裝備。

 

  第二,基于超快冷的新一代TMCP控制冷卻自動化系統(tǒng)開發(fā):熱軋帶鋼基于超快速冷卻的新型軋后冷卻控制模型建立,實現(xiàn)超快冷冷卻與原有層流冷卻設(shè)備、工藝以及板帶鋼冷卻過程中溫度控制的無縫銜接,開發(fā)基于超快冷冷卻工藝、面向升速軋制的新一代軋后冷卻控制系統(tǒng)。

 

  第三,新一代TMCP條件下熱軋帶鋼典型產(chǎn)品資源節(jié)約型生產(chǎn)工藝技術(shù)開發(fā):開發(fā)出普碳、高強、管線等熱軋帶鋼典型產(chǎn)品,以“節(jié)約型成分設(shè)計、減量化軋制工藝”為核心的品種工藝開發(fā)及研究,開發(fā)出滿足工業(yè)化大批量連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)要求的熱軋板帶鋼典型產(chǎn)品和相關(guān)軋制及冷卻工藝技術(shù)。

 

        關(guān)鍵目標聚焦高精度、高強度和低消耗

  鋼鐵行業(yè)綠色制造關(guān)鍵技術(shù)集成應(yīng)用示范課題主要考核目標包括以下幾個方面。

 

  裝備開發(fā)和示范裝置:開發(fā)新一代TMCP超快速冷卻裝備,熱軋帶鋼軋后冷卻速度達到300℃/s(厚度規(guī)格為3mm~4mm的帶鋼);開發(fā)出我國新一代軋后冷卻自動控制系統(tǒng),超快冷出口溫度控制精度為帶鋼目標溫度的±20℃(控溫偏差),全長命中率達到90%以上,卷取溫度控制精度為帶鋼全長目標溫度的±20℃(控溫偏差),命中率達到90%以上,控溫精度達到國際先進水平;開發(fā)X射線衍射在線檢測工業(yè)示范裝置,織構(gòu)及塑性應(yīng)變比r值的在線檢測結(jié)果偏差小于±15%,檢測精度達到國際領(lǐng)先水平;開發(fā)激光超聲在線檢測試驗裝置,完成普碳鋼、IF鋼等冷軋板帶表面和內(nèi)部裂紋、夾雜等缺陷的在線測量與定位,激光超聲檢測冷軋板帶內(nèi)部裂紋缺陷的精度達到500μm。  生產(chǎn)工藝技術(shù)開發(fā):新一代TMCP條件下的典型產(chǎn)品如普碳鋼、高強鋼、管線鋼等熱軋板帶鋼的資源節(jié)約型生產(chǎn)工藝技術(shù),在保持或提高板材材料塑韌性和使用性能的前提下,典型產(chǎn)品如普碳鋼、高強鋼、管線鋼等系列高性能熱軋板帶鋼產(chǎn)品強度指標提高80MPa~100MPa,或鋼中主要合金元素節(jié)省用量20%~30%。

 

  板帶生產(chǎn)測控數(shù)據(jù)平臺集成示范:X射線衍射設(shè)備完成中試線的示范集成,確保在線檢測集成系統(tǒng)的有效性,在線測量結(jié)果與離線檢測結(jié)果的偏差小于±15%。

 

  此外,該項目旨在形成和建立首鋼遷安2160mm熱軋板帶鋼以超快速冷卻為核心的新一代TMCP生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)示范線。

 

  課題研究取得階段性進展

  目前,課題研究已經(jīng)取得了階段性進展:首先,超快冷裝備及自動化系統(tǒng)正式投產(chǎn)。2012年11月15日,2160mm熱軋帶鋼超快冷系統(tǒng)完成熱負荷試車工作,課題開發(fā)的超快冷裝備及自動化系統(tǒng)正式投入實際生產(chǎn)。

 

  其次,X射線衍射板帶組織性能在線檢測技術(shù)取得進展,完成了織構(gòu)在線檢測技術(shù)的設(shè)備選型和設(shè)計,設(shè)計了織構(gòu)在線檢測裝置。

 

  再其次,激光超聲板帶內(nèi)部缺陷和力學(xué)性能的非接觸檢測獲得一定的成果,完成了缺陷檢測技術(shù)調(diào)研和分析,確定了激光超聲檢測的方案,完成了激光超聲非接觸檢測技術(shù)的設(shè)備選型和檢測方案設(shè)計。

 

  此外,板帶生產(chǎn)過程測控數(shù)據(jù)分析與平臺集成進展順利,完成了數(shù)據(jù)平臺框架設(shè)計、數(shù)據(jù)倉庫的建立、熱軋帶鋼頭部拉窄原因分析及熱軋帶鋼自適應(yīng)聚類分析。

 

 

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