棒材轧制椭圆孔型的多种群遗传优化

近年来,随着大规格圆钢需求量增大,全国正兴建或改造多个圆钢轧制生产线。在圆钢全连续热轧过程中,存在严重的能量消耗。一些学者采用动态规划优化方法对轧制过程的能耗最小进行了工艺优化研究,如崔彦洲应用该法研究了圆钢孔型系统的优化设计以得到能耗最小的孔型系统。但动态规划法处理规模问题较大时,会遇到计算慢甚至无法收敛,同时也难获得全域最小。 燕山大学的学者针对目前棒材连轧孔型全域优化问题,提出了多种群遗传算法,可以解决标准遗传算法存在的全域收敛差问题,并结合某钢厂连轧棒材椭圆孔的几何参数进行了多种群遗传算法优化分析。采用刚塑性有限元法模拟优化前后的两道次连轧过程,并分析了连轧过程轧制力的变化情况。结合Matlab曲线拟合和符号积分方法,计算优化前后的轧制能耗并进行比较。同时,借助实际铅件轧制过程的轧制力测试结果,较好地验证了模拟结果的可靠性。结果表明:优化后的孔型可以有效地降低轧制能耗和轧辊的轧制压力。
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发布时间:2015-09-22

热处理之真空淬火的缺陷

真空淬火技术逐步普及,但同时也开始指出其存在的问题。 第l,是Cr、Mn等合金元素的蒸发,和从耐热夹具到工件由cr真空蒸敷产生的表面异状组织。对此采取的对策。就是要降低真空度,向炉内引入控制气体。 第2.是冷却能力不足的问题,对SKH51冲模,用5—6BaI’的加压氮气冷却,对SKD6l压铸模,用20Bar超加压氮气冷却,就接近于解决。 第3,是淬火变形问题,真空淬火,淬火变形小是它的商品特点,但大家都知道这是个误识,尽管变形小,最近也正在倾向于改善为降低淬火变形的炉结构。 第4,是氧化着色问题,尽管工件实际上可以使用,但却降低了商品价值,增加从模具用户来的索赔。 如今,有很多的热处理厂在使用真空淬火炉对轴承套圈进行热处理时,会产生工件的变形问题,合盛隆真空设备为大家就产品的变形问题做一个简单的分析,希望可以帮到大家。 首先是在使用真空淬火炉进行淬火处理前的问题,有可能是淬火之前的加工变形问题,轴承套圈的成形主要有以下的几种方式: (1)冷轧轴承钢管、热轧轴承钢管经过球化退火后根据规格需要通过轧机,冷轧成相应规格的冷轧钢管,然后再车削成形,或者直接将冷轧成形钢管车削成形,这俩种方式加工的残留应力相对会比较大一些,会增加后续的热处理中的畸变量。 (2)冷锻的方式,冷锻是指钢材先经过球化退火,再进行冷锻或冷碾,最后再车削成形。这种方式也有可能造成工件在真空淬火炉中热处理前的变形。 (3)热锻的方式,热锻是指钢材先经球化退火,冷却后再车削成形。同样的可能会造成工件在真空热处理前的变形。 (4)热轧钢管是指将热轧钢管先进行球化退火,再车削成形的方式。 对于外径≤100mm的轴承套圈来说,目前多数采用冷碾工艺成形。这种工艺由于节能,可以有效的降低成本,所以被广泛的使用。但是这种工艺产生的应力也比较大,给最终的热处理也带来一定的难度。因此要求热处理工艺需要更加的精确,操作要更加的认真,同时对热处理的设备(选用合盛隆真空淬火炉即可达到要求)也要求更高,只有这样,我们才能够达到产品所要求的技术要求。
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发布时间:2015-09-21

“辩证施治”求“无过热—自保护”

近年来,国内新建或大修改造后的部分高炉相继出现了炉缸炉底过热、炉缸内衬异常侵蚀甚至炉缸烧穿等事故,严重影响高炉正常生产和安全运行,造成了巨大的经济损失。合理控制炉缸炉底温度,有效延长炉缸炉底寿命,已经成为我国炼铁工业面临的关键共性技术难题。 炉缸炉底的侵蚀机理 造成炉缸炉底内衬侵蚀的原因众多,不同的高炉也不尽相同,图1解析了造成高炉炉缸炉底内衬侵蚀的主要原因和机理。除了通常的侵蚀破损原因以外,结合近年来高炉炉缸炉底的破损调查研究,下列原因也不容忽视: 一是炉缸炉底温度在线监测措施缺乏。炉缸炉底内衬温度测量点少,热电偶测温点的设置也不尽科学合理;缺乏对冷却壁进出水温差、水流量、热流强度等参数的实时监测,造成不能及时发现炉缸炉底的异常状况,及时采取相应措施,结果往往是造成高炉炉缸烧穿事故的突发。 二是炉缸冷却结构设计与配置不合理。用于炉缸炉底区域的冷却壁,其热负荷波动相对平稳,其主要功能是为炉缸炉底内衬提供足够的冷却,控制1150℃等温线的合理分布。用于高炉炉缸炉底的冷却壁与炉腹至炉身下部的冷却壁,其功能和性能要求也不尽相同。炉缸冷却壁要保持合理的冷却强度,使炭砖传递出来的热量能够顺利与冷却水交换并导出,是保障炉缸炉底传热机制顺行的基础。为了强化炉缸冷却,不少高炉开始在炉缸局部区域采用铜冷却壁,但对铜冷却壁的设计结构、安装方式研究不够深入,其结果适得其反。除此之外,铁口区冷却方式结构设计不合理,炉缸冷却壁与炉壳之间填料选用不当,炭砖与冷却壁之间的碳质捣料与炭砖的热导系数不匹配,冷却结构不合理等都会引发炉缸烧穿事故。 三是炉缸炉底的可靠性、耐久性与高炉冶炼强化水平不匹配。21世纪初的10年间,我国钢铁工业发展迅猛,产量连年攀升。不少企业追求规模经济效益,以粗放扩张型发展获取经济利益,不少高炉强化冶炼、超负荷生产,甚至不惜以焦比和高炉寿命为代价,高炉投产2年~3年就出现炉缸烧穿。过高产量、超高利用系数,成为高炉短寿的“杀手”之一。 四是炭砖选用不合理。炉缸炉底内衬与铁水接触的部位或一代炉役末期要接触铁水的部位,不应选用石墨砖和石墨含量高的炭砖。石墨含量高的炭砖导热性好,但抗铁水熔蚀性差,容易发生炭砖熔损,不易黏结渣铁壳保护内衬。高炉设计时既要重视炭砖的导热性,也要重视炭砖的抗铁水渗透性和抗铁水熔蚀性,注重考查炭砖的气孔孔径、气孔率、透气度和气孔特性等综合指标。当前,新建高炉设计的死铁层不断加深,可以有效缓解炉缸铁水环流的侵蚀,但炉缸炉底要承受较高的铁水静压力,铁水渗透、熔蚀的发生几率也会随之加大。 五是高炉操作维护存在不足。由于原燃料条件变化,钾、钠、铅、锌等有害元素在高炉内循环富集,与耐火材料发生化学反应生成化合物,使其体积膨胀,造成炉缸炉底内衬快速损坏。炉体冷却设备漏水,会沿着炉壳渗漏到炉缸,引起炭砖氧化、粉化,这是炉缸炭砖损坏的重要原因之一。铁口深度不够和出铁时铁口喷溅,铁水易从铁口通道进入砖缝,加速炭砖的侵蚀,同时,高温煤气也穿透到炭砖缝隙中,形成局部热点。钢铁企业盲目强化高炉冶炼,导致炉体破损加剧。含钛物料护炉加入量不够,对已经侵蚀的内衬修补不及时,不能形成稳定的保护性再生炉衬。炉缸压浆维护操作不当,压浆压力过高,泥浆的材质不合理,将已经很薄的残余砖衬压碎,或使泥浆从砖缝中压入炉内与高温铁水接触,出现不良后果,进而诱发炭砖渗铁和炉缸烧穿事故。 渣铁流动数值模拟解析至关重要 一方面,高炉炉缸炉底的侵蚀特征受炉缸炉底内衬结构和耐火材料特性的影响,即温度场、应力场和耐火材料抗渣铁熔蚀性能的影响,而炉缸炉底结构和耐火材料选用是否合理主要取决于原始设计方案;另一方面,在高炉投产后,炉缸炉底的侵蚀特征主要受炉缸内渣铁流场分布的影响,即高炉操作者通过原燃料和生产操作制度的调整以改善炉缸内渣铁流场的分布特点,进而抑制炉缸炉底侵蚀,预防安全事故的发生。因此,对炉缸炉底温度场分布和炉缸内渣铁流动的数值模拟解析研究至关重要。 炉缸铁水环流是造成炉缸过热、异常破损的最直接、最重要的原因。为了有效抑制炉缸内铁水的环流,就需要合理增加死铁层的深度,以保证在高炉冶炼过程中死焦柱始终处于悬浮状态,这样使炉底存在“无焦空间”。适当加深炉缸死铁层的深度,一方面可以减轻炉缸内铁水环流;另一方面如果死铁层深度合理,也可以有效降低靠近炉底炭砖的铁水流速和温度,利于减缓铁水流动对炉底炭砖的侵蚀。在当前高炉内型设计中,所设计的死铁层深度一般都设定为炉缸内径的18%~22%,建议通过对死焦柱受力的计算,进一步确定合理的死铁层设计深度。 炉缸炉底温度场控制与管理技术 炉缸炉底温度场控制与管理是当代高炉实现长寿的重要技术措施,是保障高炉生产稳定、安全的重要支撑技术。这是因为炉缸炉底的侵蚀过程是渣铁流场、温度场、应力场、化学侵蚀以及有害元素破坏等多因素耦合作用的结果,最终导致耐火材料内衬的侵蚀、破损、环裂、减薄等异常现象,这些都会直接快速地反映在温度场分布变化上。 温度场监控和管理是炉缸安全预警最直接的判断依据和监测手段。对于不同容积、不同冶炼强度、不同炉缸炉底结构、不同生产操作特点的高炉而言,炉缸炉底安全预警标准也各不相同。科学合理的预警标准,应建立在对炉缸炉底温度场及侵蚀内型的实时计算监测的基础之上。 在监测系统的硬件配置及性能方面,要着重优化炉缸炉底测温电偶监测系统、炉缸冷却水温差与热负荷监测系统,弱冷区和监测盲区采用无线吸附式炉壳测温装置。 不同内衬结构、不同耐材选择、不同生产操作特点的高炉炉缸,其安全预警标准存在着明显差异,因此仅依靠一次检测硬件数据,对炉缸安全状态进行判断存在着准确性差甚至可能造成误判的问题。为了建立合理有效的炉缸安全预警机制,应进一步依据传热学和炉缸炉底侵蚀机理,建立专业的侵蚀、渣铁壳变化和异常诊断模型软件。 智能诊断模型和预警软件应实现如下功能:一是自动对基础硬件检测数据进行采集和滤波,保证侵蚀计算基础数据的准确性;二是自动对炉缸炉底进行网格划分和三维非稳态温度场计算,并能够在模型中考虑铁水的凝固潜热对温度场和侵蚀的影响;三是自动对炉缸炉底的不同横剖面、纵剖面的侵蚀内型进行图像重建和显示;四是能够自动判断炉缸炉底可能出现的环裂、渗铁、气隙等异常;五是能够对侵蚀加剧原因做出智能诊断和维护提示;六是采取炉缸维护手段时,能够自动计算并显示炉缸炉底渣铁壳的生成位置、厚度及形状变化;七是对炉缸炉底侵蚀严重部位进行预警,防止炉缸烧穿事故的发生。 炉缸炉底温度过热需“辩证施治” 对炉缸炉底温度场进行在线监测管理的目的,是实现高炉全生命周期内的无过热和自保护。应当指出的是,炉缸炉底温度过热的治理标准并非一成不变,而是在高炉整个生命周期的不同阶段,对于炉缸炉底的不同部位,无过热管理标准和对应的维护措施也要随之调整。 图2所示为高炉一代炉役生命周期内侵蚀内型的演变规律。不同类型的炉缸炉底虽然在不同阶段的持续时间可能存在差异,但是基本都遵循这一演变进程,相应的在不同阶段,对炉缸炉底无过热的管理和自保护能力的变化也要区别对待。 表1为首钢高炉炉缸冷却壁热流强度的控制及采取的防控措施,可见,对于不同传热特性的炉缸,其安全管理标准也相应调整;在不同侵蚀阶段,其对应的护炉措施和热流强度控制也逐渐变化。 不同类型的高炉实现炉缸安全长寿生产的本质都是“无过热—自保护”体系的建立,因此,在炉缸炉底温度场安全管理方面,进一步提出更加合理的残衬厚度管理及多级数字化预警机制,即安全预警标准应综合考虑热负荷、电偶温度、侵蚀厚度和渣铁壳,炉缸监测数据记录应分为实时值和历史最高值,并建立工作标准、平衡标准和预警标准三级预警指标,进而依据高炉生命周期不同阶段的侵蚀特征,相应采取不同的炉缸维护手段和生产操作调节措施,以实现高炉的安全高效生产。
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发布时间:2015-09-18

板坯凹陷缺陷的成因及控制

在板坯连铸质量控制中,除铸坯内部、表面缺陷外,还要考虑板坯形状缺陷的控制。板坯铸坯常见的形状缺陷有鼓肚、凹陷等,其中凹陷缺陷的情况是: 1、缺陷形貌及影响 偏离角凹陷:从断面看,铸坯形状在板坯大面或侧面偏离角部位出现向铸坯内部的凹陷 板坯窄面凹陷:在铸坯窄面坯壳呈圆弧状向铸坯内部凹陷。 板坯偏离角凹陷一般伴随产生偏离角纵裂或结疤缺陷,严重时可能产生偏离角纵裂漏钢。 2、成因 1)偏离角部位产生的严重凹陷 主要是在坯壳凝固末端以上等某一扇形段液压系统故障失压造成的扇形段抬起、扇形段夹辊断裂或扇形段夹辊弯曲严重。 2)一般偏离角凹陷 主要因素有钢水成分;结晶器;保护渣;扇形零段;振动、温度、拉速;水口对中。 3)窄面整体凹陷原因 主要原因为足辊调整偏“硬”导致。 3、控制措施 1)为预防大面偏离角的严重凹陷,应做好扇形段液压系统的维护、点检,防止液压失压或扇形段抬起。提高扇形段夹辊质量并做好日常点检,防止夹辊断裂,偏离角部位出现严重凹陷后应立即停机,避免损失过大。停机后处理液压系统故障或更换扇形段。 2)尽量控制钢中碳含量避开包晶反应区,[C]向上限或下限控制。 3)安装时保证结晶器水缝均匀,提高结晶器材质,防止结晶器磨损严重及镀层脱落,结晶器实施弱冷冷却,合理控制冷却强度。 4)根据钢种特性选用合适的保护渣,适当提高结晶器保护渣黏度,提高保护渣传热均匀性,保护渣加入时坚持勤加少加原则。 5)提高扇形段顺弧精度,尤其是结晶器与零段,发现零段夹辊弯曲严重及时进行更换。 6)监测振动平稳性,保证振动横向偏摆不大于0.2 mm,纵向偏摆不大于0.4 mm。 7)适当增加窄面足辊与铸坯的接触程度,防止铸坯鼓肚,但足辊不应调整过硬,否则可能造成拉坯阻力大,侧面铸坯凹陷过大。 8)控制好钢水过热度,确定合适的拉速制度,防止温度过高、拉速过快造成的坯壳过薄。 9)严格水口装配,保证水口对中良好,防止偏流,保证铸坯均匀凝固。
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发布时间:2015-09-17

螺纹线材的制作

螺纹线材的生产工艺决定其良好的性能。螺纹线材属于小型型钢钢材,主要用于钢筋混凝土建筑构件的骨架。在使用中要求有一定的机械强度、弯曲变形性能及工艺焊接性能。 螺纹线材在制作的过程中首先要将原材料放在热炉中加热1000摄氏度以上。 2、在将加热后的烟台螺纹线材胚体,放在高压水中,除去胚体中的鳞。 3、在轧制后,在放入冷水中降温,来提高线材的硬度和内部的组织结构。 4、冷却后,将烟台螺纹线材在让如轧机中,在进行轧机。 5、将轧制后的螺纹线材胚体进过吐丝机,慢慢的盘成圈状。 6、螺纹线材打包帖标签。
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发布时间:2015-09-16

不锈钢丝中氮起到的作用

据了解在不同的基体组织中氮含量的范围不同:在铁素体基体中,氮的质量分数t>0.08%;在奥氏体基体中,氮的质量分数1>0.4%。 根据氮的加入量不同可致钢的组织成分等亦不同,大致进行了以下分类,即氮质量分数>1%的为超高氮钢,氮质量分数在0.3%~0.5%的为高氮钢,在此范围以下的为含氮钢。氮在不锈钢丝中的作用主要体现在对不锈钢基体组织、力学性能和耐蚀性三方面的影响。氮是一种非常强烈地形成并稳定奥氏体且扩大奥氏体相区的元素,在不锈钢中可代替部分镍,降低钢中的铁素体含量,使奥氏体更稳定,防止有害金属间相的析出,甚至在冷加工条件下可避免出现马氏体转变。 氮对不锈钢力学性能的影响主要表现在:氮在显著提高不锈钢强度的同时并不降低材料的塑韧性;氮能提高不锈钢的抗蠕变、疲劳、磨损能力和屈服强度。氮作为改善耐蚀性的元素可在蚀孔内形成NH4+,消除产生的H+,抑制pH值降低,从而能抑制点蚀的发生和蚀孔内金属的溶出速度,使得局部腐蚀性能降低。
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发布时间:2015-09-15

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