材料科学技术转型发展与钢铁创新基础设施的建设

摘要：在第4次工业革命浪潮的推动下,钢铁科学与技术正在经历数字化、智能化转型。钢铁行业全流程各工序均为“黑箱”,为多场、多相、多变的巨系统,具有复杂相关关系和遗传效应等。这些不确定性带来了巨大的挑战。挑战和机遇并存。这些不确定性提供了智能化和数字化技术的应用场景资源;钢铁行业极为丰富的大数据提供了挖掘其中蕴含客观规律的数据资源;现代的数据科学、智能技术为解决不确定性问题提供了强大的手段。以数据为中心,以工业互联网为载体,以实验工具、数字数据、计算工具为支撑,建设钢铁企业材料创新基础设施,将可以大幅度提高研发效率,降低研发成本,有力地支撑钢铁材料科学与技术的转型发展。实验工具平台除了传统的实验室仪器装备和中试装备之外,实际生产线被作为主要的实验工具。这些实验工具提供丰富、精准、写实的历史数据和现实生产数据,特别是生产线装备提供实际生产大数据,蕴含着生产过程中的全部规律,是极宝贵的数据资源。利用机器学习、深度学习等现代数据挖掘技术为计算工具,对这些数据资源进行处理、分析、计算,将数据转换为高保真度模型,可以得到具有“原位分析能力”的数字孪生。在工业互联网的总体架构下,以数字孪生为核心,组成信息物理系统,构建起基于数据自动流动的状态感知、实时分析、科学决策、精准执行的闭环赋能体系,解决生产制造、应用服务过程中的复杂性和不确定性问题,提高资源配置效率,实现资源优化,对材料行业转型发展提供关键技术支撑。虚实映射、实时交互、精准控制的信息物理系统与材料创新基础设施合二为一,以材料创新基础设施为基盘,形成具有“原位分析能力”的数字孪生,建设钢铁生产全流程、一体化的信息物理系统,必将推进钢铁行业智能制造蓬勃开展和数字化、智能化转型。     

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。     

双辊铸轧薄带钢过程铸轧力计算的数学模型

 在双辊铸轧薄带钢过程中，铸轧力的控制是铸轧过程稳定进行和提高薄带质量的关键。为了控制铸轧力，必须建立铸轧力控制数学模型。基于经典轧制理论，采用工程法推导出铸轧过程中熔池区域微元体静力平衡微分方程，根据凝固终点位置即可给出铸轧过程中单位压力分布，进而给出铸轧力计算的数学模型，为铸轧力的在线控制奠定了基础。     

五机架带钢冷连轧机张力控制系统研究

本文对唐钢五机架冷连轧机张力控制系统进行了研究,探讨了张力调节机构及控制策略,基于分区控制理念,给出了轧机入口、机架间和轧机出口张力控制模型,同时对现场采集的实际数据进行了分析,结果表明,该张力控制系统稳定性好、控制精度高.     

基于B/S模式的层流冷却报表系统的设计与应用

针对现有C/S架构模式层流冷却报表系统配置繁琐、维护和升级困难等问题,结合热连轧层流冷却过程的特点,开发了一种基于B/S 3层架构的层流冷却报表系统。该系统以Oracle9i为后台数据库,采用ASP.NET技术和C#语言开发,主要包括登录模块、数据查询模块、产品质量信息模块以及系统维护模块。实际应用表明,该系统具有界面友好、操作简单、实用性强、易于升级和维护等特点,是用户进行生产数据分析、产品质量统计以及系统维护的重要工具。     

边部覆盖率板形测量值计算模型

在板形测量系统中,板形辊边部传感器受力状态与覆盖率大小有直接关系。为了得到准确的板形测量值,通过研究接触式BFI板形辊的板形检测原理,分析了边部传感器在带钢张力作用下的受力状态,推导出了边部覆盖率数学模型,并成功应用于1450连轧机上。研究结果表明,该模型用于BFI板形仪板形测量系统中,实现了边部板形精确测量。     

唐钢冷连轧机组工艺控制系统

简要介绍了唐山钢铁股份有限公司5机架冷连轧机组的工艺及设备参数。重点阐述了冷连轧工艺控制系统的软件结构及功能。实际应用表明，该冷连轧工艺控制系统运行稳定，自动功能完善，厚度控制、板形控制、张力控制等闭环控制精度高。     

基于有限元法的拉伸弯曲矫直过程板形控制分析

 板形是带钢质量的重要判定指标,常见的板形缺陷有边浪、中浪、1/4浪等,其实质是残余应力在带宽上的分布不均。拉伸弯曲矫直机通过张力辊组、弯曲辊组和较真辊组的共同作用,使带钢在低于屈服强度的张力作用下发生塑性延伸,从而有效消除浪形缺陷,改善板形,提高带钢质量。然而在拉伸弯曲矫直机的设计和使用过程中,对拉伸弯曲矫直机参数的调整多基于经验,缺少理论指导。为了定量分析拉伸弯曲矫直机参数对浪形缺陷的改善效果,使拉伸弯曲矫直机在实际生产中发挥更好的作用,以某1 450 mm带钢酸洗冷轧生产线上的拉伸弯曲矫直机为研究对象,使用有限元软件ANSYS/LS-DYNA基于三维弹塑性有限元法建立了拉伸弯曲矫直机模型,对拉伸弯曲矫直机矫直过程进行了模拟,分析了张力和插入深度对初始浪形分别为边浪和中浪的带钢矫直后板形的影响规律。结果表明,经过拉伸弯曲矫直的带钢浪形缺陷得到显著改善;插入深度和张力对初始浪形缺陷分别为边浪和中浪的带钢板形的影响规律一致;3个辊组中矫直辊组的插入深度是影响带钢板形的主要因素,随着矫直辊组插入深度增大,带钢矫直后板形由边浪转变为平直,且随着矫直辊插入深度进一步增大,板形又由平直转变为边浪;随着入口张力增大,带钢矫直后板形由边浪转变为中浪。     

中宽带热连轧计算机控制系统

根据热轧中宽带钢生产线的特点,给出了其自动控制系统的计算机配置和通讯方案;提出了出粗轧区轧机及辊道的速度控制和电动APC控制策略;将磁致位移传感器成功地应用到轧制生产中,提高了辊缝测量精度;给出了粗轧全自动控制方案和程序设计;针对活套起套速度设定不当可能引起带钢“颈缩”现象,提出了活套“软接触”解决方案;介绍了精轧机组无活套机架和粗轧机组模糊微张力控制的方法。     

变电运行标准化管理信息系统

变电运行标准化管理信息系统基于洲览器/服务器(B/S)结构,采用了面向运行班组、面向基础数据的设计思想.由安全管理、设备管理、技术管理、文明生产、上级会议文件要求及落实情况、系统管理六大部分42个管理模块组成,作为地理信息系统GIS的有机补充,实现了变电运行工作的规范化、标准化.