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钢铁行业


主咨询师李炳积,全球技术顾问,德国工程博士,美国软件博士,拥30年余年在欧美亚工厂第一线的实际工作经历(包括5年在拥有5套轧机的德国实验工厂的工作)。至今自己开发完成一百多个项目,与美国金通同仁共同完成过一百多个项目。主咨询师介绍
 

I、基于已有案例和现有软件的咨询与开发

综述

板材生产

线棒材生产
 

II、技术、优势、重点和示例

主体技术:二级模型

优势领域

重点领域

改进实例
 

III、应用领域示例

线棒材孔型设计

生产优化

软件系统

数法模拟

改进项目

模型项目
 

IV、相关资源

金通公司二级系统改进相关资源

 

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一、综述

1、钢铁及冶金行业的智能制造专家,拥有德国工程博士和美国软件博士,在钢铁业相关的七八个专业领域,都各有数年的现场工作经验,总计在冶金企业现场20余年,比如在工艺,材料,设备,自动化等领域。曾作为此年唯一一个代表中国冶金行业由国家公派出国的留学人员,与德国德马克的各专家有较深渊源,受意大利达涅利之邀赴意大利总部交流3次,曾任美国的摩根(现与西门子合并)高级工程师,与世界各大自动化公司约1/3的技术副总有联系。可以指导冶金行业各企业进行智能制造,专长模型开发。

2、对材料变形趋势很精通,完成过大量的基于表面网格和横断面网格的热轧,包括平板轧制和复杂断面角钢六道次轧制,并进行了H型钢六道次轧制等;所有轧制过程都进行了有限元模拟,并通过变形展示工具MENTAT仔细研究了变形过程。有限元模拟和带网格的轧制充分验证了模型的正确性。主咨询师的研究结果曾发表在世界冶金行业最大的杂志Stahl und Eisen上,并且著书一本(德文版)。
 

二、板材生产

1、现有二级系统升级和新一代二级系统开发。近些年在碳钢中添加微合金元素从而形成微合金钢,只增加极少量的微合金成本,却明显改善钢材性能,因此,相应的二级系统需要做相当的改进,以便达到高精度的模型预报。由于二级系统是具有极强工程逻辑的大系统,传统上多由自动化工程师开发,因此对材料模型理解不足而导致自学中相关材料性能的逻辑弱点,如不改进,很难达到极高的预报精度。而硬而薄的产品需要的模型极为精准,否则会出现相应的次品,至少难以生产出很薄(5毫米厚或更薄)的产品。此外在软件工程方面也有极大的优化空间,比如现场更需要企业版的Windows。含有微观组织模型,智能自学和高端软件工程的二级系统称为新一代二级系统,由本人最早开发,填补了世界技术空白。如果现场次品较严重,此技术可优化操作,以消除相应的次品。相关的产品开发已经在美国的俄勒冈公司和中国的南钢等进行过十余年,并在国际上发表了30余篇应用论文。

2、指导下的双变量自学,以极其简单易用的方式将金相学微观组织模型加入到现有的二级系统并进行相应的自学。相关的优化工作包括,将基于用途的钢种分类改成基于化学成分的分类,用软件设计出数千甚至上万套模型。相应的模型设计软件在南钢项目中已经开发完成并使用。毎个特定的产品采用其中的一套模型,然后基于相应的模型进行机器学习。

3、钢铁行业微观组织模型的成果,用于预报轧制过程中的回复、再结晶和晶粒长大以及相关的力学性能等预报。基于钢铁业某大技术公司资源,整合过世界各国的研发成果,成功开发出一整套的微观组织模型,在每一个轧制道次有28个变量,利用世界各国已有的测量结果,对模型进行优化与矫正。并由此开发出一整套微观组织的模拟软件。

4、镰刀弯及其它缺陷。本人任职美国俄罗冈公司技术顾问期间,也主导了此公司镰刀弯缺陷的消除研发,持有上百万块钢的镰刀弯数据,有整套的解决方案。

5、 本人在钢铁行业做了20余年的技术开发,在很多领域都有相应的经验。 比如近年腾讯公司利用机器视觉检测出了钢板的中浪和边浪,但无法消除之。本人可利用弯辊装置辅之于二级系统,将中浪或边浪消除。

三、线棒材生产

1、线棒材生产中从粗扎、中轧、精轧、穿水冷却和高速机组等各类轧制过程中,各个时间点时的温度场计算。基于某国际知名公司在此领域几十年研究成果的模型开发,对于此公司现有有限差分法软件及模型的进一步升级。此公司是线棒材生产领域世界领袖,100多年来已经进行过各类的实验,仅线棒材穿水冷却的实验研究成果就有十几本,并拥有有限差分法软件,进行生产过程中轧制和冷却温度跟踪以及控制轧制中温度设计的计算。本人任职此公司主管模型的高级工程师多年,专攻相关的模型,通过对现有模型和现有软件的进一步优化,开发出了一套高质量有限差分法软件系统。在此之前,本人所在的德国团队已经基于四连轧高速线材轧机(建于1980年代,最高速度70米/s,所有参数皆可测量)完成了15年的研发,本人带至摩根的研究线棒材轧制的博士论文就有40余本。基于大量的模型和本人进一步开发所得的软件,本人计算的温度结果与实测的现场数据进行了对比,二者充分吻合。

2、线棒材生产过程中基于各类变形模型的尺寸变化跟踪。相关的模型包括但不局限于,温度、速度和材质等过程影响因素对宽展的影响,温度、速度和材质等过程影响因素对前滑的影响,等等。每种影响各有近十种常见的计算方式。系统提供了在各种场合下应该优先选取的计算方式。宽展就是材料在高度方向受到压下时,在特定的孔型中向宽度方向扩展的量。圆形孔型、椭圆形孔型、方形孔型和菱形孔等等,不同的孔型各有不同的计算方法。前滑就是材料在孔型中受压下时,材料的出口速度和轧辊线速度之间的相对差异,也是随着上述不同的孔型,有不同的计算方式。相关的软件,除了粗扎四道次系统外,主要有两套,一套是简单易用的,让非设计工程师基于所开发的模型进行简单的孔型设计;另一套是专为孔型设计工程师开发的,考虑各种影响因素的高精准性,属复杂孔型设计系统。具体的版本是:

• 线棒材粗轧时坯料-箱型孔型-竖立箱型孔型-椭圆孔型-圆孔型软件系列。相关的设计软件已经在韩国普项等公司的线棒材轧制现场得到验证并得到优化。

• 30道次连续设计的椭圆-圆孔型系列,速度可达每秒120米,有大量的关于宽展和前滑计算模型,可让现场孔型设计工程师进行精准细腻的设计。已经经过太原钢铁等的严格验证,与生产测量结果完全吻合。

• 可以让现场非设计人员进行孔型设计。每次可以设计一个椭圆孔型和一个圆孔型,可以无限地循环,设计出圆-椭圆孔型系列。所有参数皆考虑了重要的影响因素,比如材质的影响、温度的影响和速度的影响等等。已经过大量验证。

3、高速线材或其它类线棒材进行升级优化时所涉及的材料变形和力能需求等。开发出了一整套高速轧制时的力能参数模型和变形模型(变形速度可大于2000/秒)。据此开发岀了在各种孔型环境下的十余套力能参数的预报模型。

4、高速线材的振动(Flutter)。由于高速线材轧制机组由一个马达带动8至12架轧机,机架间的秒流量难以调节,以及在高达每秒百余米之上的高速轧制时易产生共振等,轧机振动及引起的尖叫干扰了生产的运行。本人任职过世界高线轧机主要技术商摩根公司高级工程师,在此领域有整套的解决方案。摩根作为高速线材轧机的提供者,在所设计的高线轧机上挖了洞以便测量其中的材料变形。世界上很难有第二家敢这么做的!哈飞等企业所建的高速线材轧机,参考摩根的技术,普遍存在高速时的振动问题。
 

四、优势领域

目前技术优势较强的领域,比如:

- 新一代二级系统及其相关技术

- 基于有限差分法的温度场计算

其它领域的优势也较大,比如结合了德国十余年研发(在4连轧高线轧机上)40余篇博士论文成果加上美国最大冶金技术公司一百多年数据而开发的三组一百多套模型(比如线棒材领域的),以及下述各个领域。

 

 
重点领域二级系统升级及新品种开发

       改进二级模型的轧制道次规程以优化板型及提高力学性能

改进实例(一):美国俄勒冈钢厂二级系统模型改进

改进实例(二):南钢中厚板卷厂二级系统模型改进
 

 

金通公司二级系统改进相关资源  (提 问)

   金通有几十个研究报告,以及一些应用软件可免费提供于金通咨询的客户。金通公司概要来邮请寄至 bli@metalpass.com欲深入合作,可加微信 myQQfriend 或拨打电话
 

 

 

 

 
 

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