隨著我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，鋼材產(chǎn)品質(zhì)量不斷提高，結(jié)構(gòu)逐步調(diào)整，工藝裝備的自主設(shè)計(jì)制造和國產(chǎn)化率逐步提高，噸鋼投資不斷減少，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)明顯改善。作為鋼鐵生產(chǎn)流程主要環(huán)節(jié)之一的材料加工過程，由于受到傳統(tǒng)觀念、行業(yè)習(xí)慣及標(biāo)準(zhǔn)的限制，性能相近的材料采用不同的化學(xué)成分，導(dǎo)致鋼種種類繁多，一方面對(duì)煉鋼生產(chǎn)組織不利，加大了人力資源的消耗；另一方面無法充分利用鋼鐵材料的細(xì)晶化、復(fù)相化等強(qiáng)化機(jī)理，浪費(fèi)了鋼鐵材料性能的內(nèi)在潛力。在實(shí)現(xiàn)鋼材成分集約化的前提下，通過實(shí)現(xiàn)軋制、冷卻等后續(xù)工藝的柔性化，生產(chǎn)出滿足不同力學(xué)性能和表面質(zhì)量要求的產(chǎn)品，是解決這一問題的有效途徑。
　　
　　實(shí)現(xiàn)集約化制造模式下的柔性軋制
　　
　　我國鋼鐵產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在廉價(jià)上，生產(chǎn)批量化和規(guī)模化是目前發(fā)展的主要特點(diǎn)。但是，用戶對(duì)鋼鐵產(chǎn)品的需求越來越趨于多樣化、個(gè)性化和化。而鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)發(fā)展的特點(diǎn)是大型化、連續(xù)化、集約化。用戶需求與生產(chǎn)技術(shù)和組織管理之間產(chǎn)生了矛盾。這個(gè)矛盾由于供需關(guān)系由賣方市場(chǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)橘I方市場(chǎng)和鋼鐵產(chǎn)品價(jià)格的持續(xù)降低而變得日益突出。為滿足用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的特殊需求，鋼鐵企業(yè)往往采取開發(fā)新的鋼種來解決這一問題。然而，過多的鋼種造成了煉鋼工序的復(fù)雜化，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)提高。因此，企業(yè)迫切需要一種新的生產(chǎn)模式來滿足用戶對(duì)產(chǎn)品低成本、高質(zhì)量、個(gè)性化的要求，同時(shí)又能滿足企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的需求，以增強(qiáng)企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。
　　
　　超級(jí)鋼的成功開發(fā)和應(yīng)用提供了應(yīng)對(duì)之道。例如在研制細(xì)晶粒普碳鋼時(shí)，可以利用成分與Q195~Q235相同的普碳鋼，通過優(yōu)化熱軋和軋后冷卻過程來生產(chǎn)出屈服強(qiáng)度為400MPa的產(chǎn)品。這使我們想到用同一種化學(xué)成分的坯料，生產(chǎn)出不同強(qiáng)度級(jí)別的產(chǎn)品，以實(shí)現(xiàn)“一鋼多能、一板多能、一線多能”的目標(biāo)。這樣可以簡(jiǎn)化煉鋼和連鑄的操作和管理，有利于煉鋼和連鑄的持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，使煉鋼、連鑄、板坯庫、加熱爐之間銜接便捷、管理簡(jiǎn)化、復(fù)雜程度降低，滿足企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)的要求。同時(shí)，通過優(yōu)化熱軋、軋后冷卻及熱處理生產(chǎn)工藝來生產(chǎn)出不同性能水平的產(chǎn)品來滿足用戶的不同使用要求，zui大限度地發(fā)揮了產(chǎn)品的性能潛力，即實(shí)現(xiàn)了集約化制造生產(chǎn)模式下的柔性化軋制生產(chǎn)。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)顯而易見，但它須以快速優(yōu)化熱軋工藝為基礎(chǔ)，因此要有快速、準(zhǔn)確的產(chǎn)品組織性能預(yù)報(bào)、控制和優(yōu)化技術(shù)作支撐，才能付諸實(shí)施。
　　
　　柔性制造是實(shí)現(xiàn)鋼鐵產(chǎn)品集約化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。有了柔性化制造技術(shù)，可以用一個(gè)鋼種生產(chǎn)出不同性能的產(chǎn)品來滿足不同的用戶需求，達(dá)到簡(jiǎn)化鋼種、以生產(chǎn)技術(shù)的柔性化來應(yīng)對(duì)用戶需求的多樣化的目的，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。其優(yōu)勢(shì)如下：一是歸并、減少品種類別，簡(jiǎn)化原料和坯料管理，實(shí)現(xiàn)了煉鋼和連鑄的集約化生產(chǎn)，增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益；二是zui大限度地發(fā)揮熱軋和冷卻過程對(duì)軋件性能的控制作用，在軋制、冷卻及熱處理環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)敏捷制造，靈活應(yīng)對(duì)用戶的多樣化需求；三是有助于生產(chǎn)工藝的實(shí)時(shí)在線優(yōu)化和控制，利于生產(chǎn)出性能穩(wěn)定、均一的熱軋產(chǎn)品，降低產(chǎn)品的不合格率。
　　
　　組織性能預(yù)測(cè)和控制技術(shù)可以在坯料化學(xué)成分確定的條件下，深入研究并掌握軋制和冷卻工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)品組織和性能影響的定量關(guān)系，為柔性化軋制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)提供了良好的模型支持。針對(duì)熱軋過程的多維、非線性特點(diǎn)，開發(fā)了應(yīng)用于復(fù)雜約束條件下的優(yōu)化算法，并結(jié)合鋼材組織性能預(yù)測(cè)的高精度模型，是成功實(shí)現(xiàn)熱軋工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，與傳統(tǒng)方法相比，工藝開發(fā)周期大大縮短，實(shí)現(xiàn)了對(duì)市場(chǎng)需求的快速響應(yīng)。針對(duì)量大面廣的鋼材品種系列，在符合國家標(biāo)準(zhǔn)的前提下，制定合理的鋼種歸并原則，通過應(yīng)用力學(xué)性能預(yù)測(cè)與工藝優(yōu)化技術(shù)、單因素方差分析和過程能力分析等統(tǒng)計(jì)方法，建立鋼種歸并的智能化方法，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品定制式生產(chǎn)的基礎(chǔ)。
　　
　　綜上所述，組織性能預(yù)測(cè)、熱軋工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)和鋼種智能化歸并構(gòu)成了集約化生產(chǎn)技術(shù)。
　　
　　集約化技術(shù)在現(xiàn)實(shí)中的研究和應(yīng)用
　　
　　集約化生產(chǎn)技術(shù)是一個(gè)系統(tǒng)性的研究課題，zui終可以實(shí)現(xiàn)力學(xué)性能的離線或在線預(yù)測(cè)、鋼種成分的集約化和熱軋工藝優(yōu)化。熱軋組織性能預(yù)測(cè)是實(shí)現(xiàn)集約化生產(chǎn)技術(shù)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，但穩(wěn)定性強(qiáng)、預(yù)測(cè)精度高的數(shù)學(xué)模型的選擇與開發(fā)仍是一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的問題。與此同時(shí)，如何制定一條切實(shí)可行、有效的鋼種歸并分析方法，以及針對(duì)熱軋工藝逆向優(yōu)化算法的選擇與開發(fā)等關(guān)鍵問題均未得到解決。針對(duì)上述問題，有關(guān)鋼鐵企業(yè)從以下四個(gè)方面展開了一系列的研究工作。
　　
　　一是建立同系列和不同系列鋼種歸并的原則和方法。基于該鋼廠ERP力學(xué)性能在線預(yù)測(cè)和數(shù)據(jù)倉庫離線分析系統(tǒng)，用標(biāo)準(zhǔn)伸長(zhǎng)率建立不同產(chǎn)品、不同標(biāo)距之間伸長(zhǎng)率指標(biāo)對(duì)應(yīng)關(guān)系，為產(chǎn)品提供柔性化設(shè)計(jì)方案，在國家標(biāo)準(zhǔn)允許的條件下實(shí)現(xiàn)鋼種歸并的關(guān)鍵技術(shù)。
　　
　　二是力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型的研究與開發(fā)。實(shí)現(xiàn)了具有三個(gè)尺度參數(shù)的貝葉斯神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的程序化，通過數(shù)據(jù)分析和工業(yè)生產(chǎn)數(shù)據(jù)測(cè)試，充分證明計(jì)算程序的穩(wěn)定性、可靠性和模型的有效性，為在線力學(xué)性能預(yù)測(cè)的實(shí)施奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　
　　三是力學(xué)性能預(yù)測(cè)的實(shí)施與應(yīng)用。熱軋數(shù)據(jù)倉庫平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了煉鋼廠鋼種成分?jǐn)?shù)據(jù)、熱軋廠軋制與冷卻工藝數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集與分析。借助力學(xué)性能預(yù)測(cè)系統(tǒng)，完成了MDB350鋼板樁的研制與開發(fā)以及低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼的鋁含量?jī)?yōu)化，工業(yè)試驗(yàn)充分證明了力學(xué)性能預(yù)測(cè)系統(tǒng)的可靠性、有效性，為鋼種開發(fā)和成分優(yōu)化提供了一個(gè)的手段。
　　
　　四是集約化生產(chǎn)技術(shù)的研究與應(yīng)用。通過與力學(xué)性能預(yù)測(cè)模型相結(jié)合，在充分考慮熱軋生產(chǎn)線設(shè)備與工藝能力約束條件下，可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品力學(xué)性能的“定制式”生產(chǎn)，即在確定的化學(xué)成分條件下，通過設(shè)定客戶需求的強(qiáng)度和塑性指標(biāo)，優(yōu)化設(shè)計(jì)熱軋工藝，計(jì)算出滿足該力學(xué)性能指標(biāo)需要采用的軋制和冷卻工藝。工業(yè)應(yīng)用充分證明了該思路的有效性，其為新鋼種、新工藝的開發(fā)提供了可靠、的手段，為集約化生產(chǎn)模式的實(shí)現(xiàn)提供了可靠的。
　　
　　以用量*、設(shè)備*、效益zui大為宗旨
　　
　　集約化生產(chǎn)技術(shù)旨在實(shí)現(xiàn)“合金元素用量的*化、設(shè)備的*以及企業(yè)與社會(huì)效益的zui大化”，為實(shí)現(xiàn)我國鋼鐵生產(chǎn)過程低能耗、低資源消耗、低污染和低成本的總體目標(biāo)提供堅(jiān)實(shí)的。
　　
　　通過實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品力學(xué)性能的在線監(jiān)控，在模型達(dá)到一定的預(yù)測(cè)精度條件下，可以很大程度上減少產(chǎn)品性能的檢測(cè)量，加快產(chǎn)品的物流速度。而離線力學(xué)性能預(yù)測(cè)與工藝優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，為從事鋼種開發(fā)、產(chǎn)品質(zhì)量分析的軋鋼人員提供了一種有效的手段。通過鋼種成分的集約化技術(shù)，可以很大程度上優(yōu)化煉鋼、連鑄的管理，減少合同余材，提高產(chǎn)品質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能和效益的zui大化，同時(shí)也為社會(huì)節(jié)約資源、改善環(huán)境作出了貢獻(xiàn)，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。