CN111695271A - 一种钢坯表面金属在塑性变形中的追踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了对试验板坯的M个第一位置分别堆焊异性材料，以形成M个第一待追踪缺陷，和/或，对N个第二位置打孔，以形成N个第二待追踪缺陷，对试验板坯进行热轧，在试验热轧板上形成M+N个表面缺陷，通过对M+N个表面缺陷的M+N个缺陷信息以及M个第一待追踪缺陷的M个第一缺陷信息、N个第二待追踪缺陷的N个第二缺陷信息进行分析，确定M+N个表面缺陷与M个第一待追踪缺陷、N个第二待追踪缺陷的对应关系，从而确定产生M+N个表面缺陷的原因。本申请解决了现有技术中不能精确地追踪产生表面质量问题的原因，对于很多表面质量问题束手无策的技术问题。

Description

一种钢坯表面金属在塑性变形中的追踪方法

技术领域

本发明涉及热轧的技术领域，尤其涉及一种钢坯表面金属在塑性变形中的追踪方法。

背景技术

钢铁产品生产过程中，由于连铸、轧制、热处理等过程中的某些原因，造成钢材产品出现各种各样的表面质量问题，这些缺陷中，有的是在上一道工序已经产生，有的是在当前道工序导致的，缺陷的产生，不仅影响钢材产品表面质量，而且还降低了钢材产品的成材率，如何快速精确地追踪产生表面质量问题的原因，对指导企业生产具有非常重要的意义。

当出现表面质量问题时，现有技术中，往往依赖于现场计算机采集的生产数据，对铸坯加热、粗轧和精轧等工艺时存在波动进行分析，寻找缺陷产生的原因，然而依赖该手段局限性太大，只能找到和现场缺陷强相关缺陷的原因，对于很多表面质量问题，束手无策。

因此，亟待一种追踪方法，以准确确定产生表面质量问题的原因。

发明内容

本申请实施例通过提供一种钢坯表面金属在塑性变形中的追踪方法，解决了现有技术中不能精确地追踪产生表面质量问题的原因，对于很多表面质量问题束手无策的技术问题。

一方面，本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：

一种钢坯表面金属在塑性变形中的追踪方法，包括：步骤A1：对试验板坯上需要追踪的M个第一位置分别堆焊异性材料，以在所述试验板坯上形成M个第一待追踪缺陷，并记录下所述M个第一待追踪缺陷对应的M个第一缺陷信息，M为正整数，和/或，对所述试验板坯上需要追踪的N个第二位置打孔，以在所述试验板坯上形成N个第二待追踪缺陷，并记录下所述N个第二待追踪缺陷对应的N个第二缺陷信息，N为正整数；步骤B1：按照设定轧制工艺对所述试验板坯进行热轧，得到包含M+N个表面缺陷的试验热轧板，所述M+N个表面缺陷由所述M个第一待追踪缺陷及所述N个第二待追踪缺陷形成；步骤C1：获取所述M+N个表面缺陷对应的M+N个缺陷信息；步骤D1：基于所述M个第一缺陷信息、所述N个第二缺陷信息及所述M+N个缺陷信息，确定所述M+N个表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷、所述N个第二待追踪缺陷的对应关系，以确定产生所述M+N个表面缺陷的原因。

在一个实施例中，所述获取所述M+N个表面缺陷对应的M+N个缺陷信息，包括：获取所述M个第一待追踪缺陷在所述试验热轧板上形成的M个第一表面缺陷，并记录所述M个第一表面缺陷对应的M个第三缺陷信息；获取所述N个第二待追踪缺陷在所述试验热轧板上形成的N个第二表面缺陷，并记录所述N个第二表面缺陷对应的N个第四缺陷信息；所述基于所述M个第一缺陷信息、所述N个第二缺陷信息及所述M+N个缺陷信息，确定所述M+N个表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷、所述N个第二待追踪缺陷的对应关系，以确定产生所述M+N个表面缺陷的原因，包括：基于所述M个第一缺陷信息及所述M个第三缺陷信息，确定所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生所述M个第一表面缺陷的原因；基于所述N个第二缺陷信息及所述N个第四缺陷信息，确定所述N个第二表面缺陷与所述N个第二待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生所述N个第二表面缺陷的原因。

在一个实施例中，所述对试验板坯上需要追踪的M个第一位置堆焊异性材料，包括：所述对试验板坯上需要追踪的M个第一位置堆焊M个互异的便于区分的异性材料；所述第一缺陷信息包括所述第一待追踪缺陷对应的第一材料信息，所述第三缺陷信息包括所述第一表面缺陷对应的第二材料信息，所述第一材料信息与所述第二材料信息一一对应；所述基于所述M个第一缺陷信息及所述M个第三缺陷信息，确定所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生所述M个第一表面缺陷的原因，包括：

基于M个所述第一材料信息、M个所述第二材料信息，确定所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系。

在一个实施例中，所述第一缺陷信息包括所述第一待追踪缺陷对应的第一位置信息，所述第二缺陷信息包括所述第二待追踪缺陷对应的第二位置信息，所述第三缺陷信息包括所述第一表面缺陷对应的第三位置信息，所述第四缺陷信息包括所述第二表面缺陷对应的第四位置信息；所述基于所述M个第一缺陷信息及所述M个第三缺陷信息，确定所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生所述M个第一表面缺陷的原因，包括：基于所述M个第一位置信息、所述M个第三位置信息，确定所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系；所述基于所述N个第二缺陷信息及所述N个第四缺陷信息，确定所述N个第二表面缺陷与所述N个第二待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生所述N个第二表面缺陷的原因，包括：基于所述N个第二位置信息、所述N个第四位置信息，确定所述N个第二表面缺陷与所述N个第二待追踪缺陷的一一对应关系。

在一个实施例中，所述第一缺陷信息还包括所述第一待追踪缺陷的第一尺寸信息，所述第三缺陷信息还包括所述第一表面缺陷的第三尺寸信息；在所述基于所述M个第一位置信息、所述M个第三位置信息，确定所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系之后，还包括：基于所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系，将所述第一待追踪缺陷的所述第一尺寸信息及所述第一位置信息输入到热轧模拟仿真模型中，以模拟所述第一待追踪缺陷，并将所述第一待追踪缺陷对应的所述第一表面缺陷的所述第三尺寸信息及所述第三位置信息输入到所述热轧模拟仿真模型中，所述热轧模拟仿真模型用于对仿真钢坯在轧制过程中的三维变形进行模拟仿真；控制所述热轧模拟仿真模型计算，以对所述仿真钢坯的轧制过程进行模拟仿真，得到仿真热轧板；获取所述仿真热轧板上所述第一表面缺陷的第一仿真缺陷信息，所述第一仿真缺陷信息包括第一仿真尺寸信息及第一仿真位置信息；将所述第一仿真尺寸信息与所述第三尺寸信息进行比较，得到第一比较结果，并将所述第一仿真位置信息与所述第三位置信息进行比较，得到第二比较结果；利用所述第一比较结果和所述第二比较结果修正所述热轧模拟仿真模型。

在一个实施例中，所述第二缺陷信息还包括所述第二待追踪缺陷的第二尺寸信息，所述第四缺陷信息还包括所述第二表面缺陷的第四尺寸信息；在所述基于所述N个第二位置信息、所述N个第四位置信息，确定所述N个第二表面缺陷与所述N个第二待追踪缺陷的一一对应关系之后，还包括：基于所述N个第二表面缺陷与所述N个第二待追踪缺陷的一一对应关系，将所述第二待追踪缺陷的所述第二尺寸信息及所述第二位置信息输入到热轧模拟仿真模型中，以模拟所述第二待追踪缺陷，并将所述第二待追踪缺陷对应的所述第二表面缺陷的所述第四尺寸信息及所述第四位置信息输入到所述热轧模拟仿真模型中，所述热轧模拟仿真模型用于对仿真钢坯在轧制过程中的三维变形进行模拟仿真；控制所述热轧模拟仿真模型计算，以对所述仿真钢坯的轧制过程进行模拟仿真，得到仿真热轧板；获取所述仿真热轧板上所述第二表面缺陷的第二仿真缺陷信息，所述第二仿真缺陷信息包括第二仿真尺寸信息及第二仿真位置信息；将所述第二仿真尺寸信息与所述第四尺寸信息进行比较，得到第三比较结果，并将所述第二仿真位置信息与所述第四位置信息进行比较，得到第四比较结果；利用所述第三比较结果和所述第四比较结果修正所述热轧模拟仿真模型。

在一个实施例中，在所述对试验板坯上需要追踪的M个第一位置堆焊M个异性材料之前，还包括：对所述试验板坯上需要追踪的所述M个第一位置进行除锈打磨，裸露出光洁表面，以清理出所述M个第一位置。

在一个实施例中，所述异性材料为不锈钢焊条。

另一方面，本申请通过本申请的一实施例，提供如下技术方案：

一种钢坯表面金属在塑性变形中的追踪方法，包括：步骤A2：对试验板坯上需要追踪的M个第一位置分别堆焊异性材料，以标记所述M个第一位置，并记录下所述试验板坯上M个所述异性材料对应的M个第一位置信息，M为正整数；步骤B2：按照设定轧制工艺对所述试验板坯进行热轧，得到试验热轧板；步骤C2：获取所述试验热轧板上所述M个异性材料对应的M个第二位置信息；步骤D2：基于所述M个第一位置信息及所述M个第二位置信息，确定所述试验板坯上所述M个第一位置经过轧制后的变形规律。

在一个实施例中，在所述基于所述M个第一位置信息及所述M个第二位置信息，确定所述试验板坯上所述M个第一位置经过轧制后的变形规律之后，还包括：将所述第一位置信息输入到热轧模拟仿真模型中，以标记仿真钢坯上的所述M个第一位置，形成M个标识，并将所述第二位置信息输入到所述热轧模拟仿真模型中，所述热轧模拟仿真模型用于对仿真钢坯在轧制过程中的三维变形进行模拟仿真；控制所述热轧模拟仿真模型计算，以对所述仿真钢坯的轧制过程进行模拟仿真，得到仿真热轧板；获取所述仿真热轧板上所述M个标识对应的M个仿真位置信息；将所述M个仿真尺寸信息与所述第二位置信息进行比较，得到比较结果；利用所述比较结果修正所述热轧模拟仿真模型。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请通过对试验板坯上需要追踪的M个第一位置堆焊M个异性材料，以在试验板坯上形成M个第一待追踪缺陷或标记M个第一位置，和/或，对试验板坯上需要追踪的N个第二位置打孔，以在试验板坯上形成N个第二待追踪缺陷，并按照设定轧制工艺对试验板坯进行热轧，试验板坯热轧后，位于M个第一位置的M个异性材料及位于N个第二位置的N个孔将在试验热轧板上形成M+N个表面缺陷，通过对M+N个表面缺陷的M+N个缺陷信息以及M个第一待追踪缺陷的M个第一缺陷信息、N个第二待追踪缺陷的N个第二缺陷信息进行分析，就能够确定M+N个表面缺陷与M个第一待追踪缺陷、N个第二待追踪缺陷的对应关系，从而确定产生M+N个表面缺陷的原因。本申请通过在试验板坯上模拟想要追踪的缺陷或者标记想要追踪的位置，并对其轧制，采用一次该方法即可获得钢坯的不同的缺陷的演变规律及钢坯表面金属不同位置的变形规律，对于目前复杂的边部变形演变规律，和缺陷分析具有较高的理论价值和工艺指导价值，由于采用的是实物进行实验模拟，追踪结果精确度高，解决了现有技术中不能精确地追踪产生表面质量问题的原因，对于很多表面质量问题束手无策的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种钢坯表面金属在塑性变形中的追踪方法的流程图；

图2为直角连铸坯棱角处堆焊焊条和打孔实验的示意图；

图3为图2中的直角连铸坯轧制后的示意图；

图4为直角连铸坯边部“飞边”缺陷的数值模拟示意图；

图5为图4中直角连铸坯在轧制粗轧出口(R2)中间坯的数值模拟示意图；

图6为图4中直角连铸坯轧制成热轧板后的截面数值模拟示意图；

图7为本申请实施例提供的一种钢坯表面金属在塑性变形中的追踪方法的流程图。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种钢坯表面金属在塑性变形中的追踪方法，解决了现有技术中不能精确地追踪产生表面质量问题的原因，对于很多表面质量问题束手无策的技术问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本申请通过对试验板坯上需要追踪的M个第一位置分别堆焊异性材料，以在试验板坯上形成M个第一待追踪缺陷或标记M个第一位置，和/或，对试验板坯上需要追踪的N个第二位置打孔，以在试验板坯上形成N个第二待追踪缺陷，并按照设定轧制工艺对试验板坯进行热轧，试验板坯热轧后，位于M个第一位置的M个异性材料及位于N个第二位置的N个孔将在试验热轧板上形成M+N个表面缺陷，通过对M+N个表面缺陷的M+N个缺陷信息以及M个第一待追踪缺陷的M个第一缺陷信息、N个第二待追踪缺陷的N个第二缺陷信息进行分析，就能够确定M+N个表面缺陷与M个第一待追踪缺陷、N个第二待追踪缺陷的对应关系，从而确定产生M+N个表面缺陷的原因。本申请通过在试验板坯上模拟想要追踪的缺陷或者标记想要追踪的位置，并对其轧制，采用一次该方法即可获得钢坯的不同的缺陷的演变规律及钢坯表面金属不同位置的变形规律，对于目前复杂的边部变形演变规律，和缺陷分析具有较高的理论价值和工艺指导价值，解决了现有技术中不能精确地追踪产生表面质量问题的原因，对于很多表面质量问题束手无策的技术问题。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

实施例一

如图1、2、3所示，本实施例提供了一种钢坯表面金属在塑性变形中的追踪方法，包括：

首先，在执行步骤A1之前，对试验板坯上需要追踪的M个第一位置进行除锈打磨，裸露出光洁表面，以清理出需要追踪M个第一位置，为异性材料的附着做好准备，例如：对于高温铸坯，可以采用火焰清理，火焰清理可以清除铸坯表面氧化皮，接着执行步骤A1。

步骤A1：对试验板坯上需要追踪的M个第一位置分别堆焊异性材料，以在试验板坯上形成M个第一待追踪缺陷，并记录下M个第一待追踪缺陷对应的M个第一缺陷信息，第一缺陷信息包含用于区分M个第一待追踪缺陷的信息，M为正整数，和/或，对试验板坯上需要追踪的N个第二位置打孔，以在试验板坯上形成N个第二待追踪缺陷，并记录下N个第二待追踪缺陷对应的N个第二缺陷信息，第二缺陷信息包含用于区分N个第二待追踪缺陷的缺陷信息，N为正整数；

需要说明的是，步骤A1中，焊接的异性材料需要与母材良好融合，不能存在裂缝和气孔等缺陷，以避免干扰缺陷的追踪，例如采用不锈钢焊条焊接于碳素钢、微合金钢等品种钢的试验钢坯的表面；

堆焊的异性材料应该与试验板坯的母材成分和组织存在显著差异，在外观形貌、低倍腐蚀和金相显微组织都存在显著差异，这种差异性用于和试验板坯的材质进行区分辨别，并易于和试验板坯母材良好融合；

焊接的异性材料堆焊后的尺寸应该与模拟的缺陷的尺寸一致，除了材料本身成分不一致外，不能因为焊接在堆焊处带来新的试验板坯表面和内部缺陷；

焊接的位置依据追踪位置而定，焊接后对堆焊部位清渣。

针对于步骤A1中的打孔实验，利用打孔装置在试验板坯的表面进行打孔，模拟裂纹缺陷，打孔的孔径大小和深度依据实际生产过程中出现的板坯的裂纹长度/宽度和深度而定。

执行完步骤A1后，接着执行步骤B1：按照设定轧制工艺对试验板坯进行热轧，得到包含M+N个表面缺陷的试验热轧板，M+N个表面缺陷由M个第一待追踪缺陷及N个第二待追踪缺陷形成。试验板坯上的M个第一待追踪缺陷和N个第二待追踪缺陷将传承到试验热轧板上，形成M+N个表面缺陷。

实际实施过程中，为了更加真实地还原轧制过程，步骤B1中，设定轧制工艺为日常热轧板卷的轧制工艺和条件。

执行完步骤B1后，接着执行步骤C1：获取M+N个表面缺陷对应的M+N个缺陷信息，该缺陷信息包含用于区分M+N个表面缺陷的缺陷信息。

执行完步骤C1后，接着执行步骤D1：基于M个第一缺陷信息、N个第二缺陷信息及M+N个缺陷信息，确定M+N个表面缺陷与M个第一待追踪缺陷、N个第二待追踪缺陷的对应关系，以确定产生M+N个表面缺陷的原因。

例如：若第一缺陷信息为表征某个第一待追踪缺陷在所有待追踪缺陷中所处的位置次序(按照设定的方向在所有的缺陷的排序中所处的位置序号)的信息，第二缺陷信息为表征某个第二待追踪缺陷在所有待追踪缺陷中所处的位置次序的信息，缺陷信息为表征某个表面缺陷在所有表面缺陷中所处的位置次序的信息时，基于位置次序，即可确定第一待追踪缺陷、第二待追踪缺陷及表面缺陷的一一对应关系，进而可以缺陷的演变规律，以确定产生M+N个表面缺陷的原因。

本实施例中，利用实物进行缺陷的定位和追踪，获得的数据具有较高的准确性，对于缺陷的分析具有较高的理论价值和工艺指导价值。

作为一种可选的实施例，获取M+N个表面缺陷对应的M+N个缺陷信息，包括：

获取M个第一待追踪缺陷在试验热轧板上形成的M个第一表面缺陷，并记录M个第一表面缺陷对应的M个第三缺陷信息；

获取N个第二待追踪缺陷在试验热轧板上形成的N个第二表面缺陷，并记录N个第二表面缺陷对应的N个第四缺陷信息；

基于M个第一缺陷信息、N个第二缺陷信息及M+N个缺陷信息，确定M+N个表面缺陷与M个第一待追踪缺陷、N个第二待追踪缺陷的对应关系，以确定产生M+N个表面缺陷的原因，包括：

基于M个第一缺陷信息及M个第三缺陷信息，确定M个第一表面缺陷与M个第一待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生M个第一表面缺陷的原因；

基于N个第二缺陷信息及N个第四缺陷信息，确定N个第二表面缺陷与N个第二待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生N个第二表面缺陷的原因。

实际实施过程中，裂纹缺陷和凸出于试验板坯表面的缺陷在轧制变形后，区别仍然非常大，M+N个表面缺陷中能够很容易的区分开哪些表面缺陷属于第一表面缺陷，哪些属于第二表面缺陷。因此，本实施例对N个第二表面缺陷与N个第二待追踪缺陷的一一对应关系、M个第一表面缺陷与M个第一待追踪缺陷的一一对应关系分开进行确定。

作为一种可选的实施例，对试验板坯上需要追踪的M个第一位置堆焊异性材料，包括：

对试验板坯上需要追踪的M个第一位置堆焊M个互异的便于区分的异性材料；

第一缺陷信息包括第一待追踪缺陷对应的第一材料信息，第三缺陷信息包括第一表面缺陷对应的第二材料信息，第一材料信息与第二材料信息一一对应；

基于M个第一缺陷信息及M个第三缺陷信息，确定M个第一表面缺陷与M个第一待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生M个第一表面缺陷的原因，包括：

基于M个第一材料信息、M个第二材料信息，确定M个第一表面缺陷与M个第一待追踪缺陷的一一对应关系。

具体的，M个互异的便于区分的异性材料可以为经过着色的具有不同颜色的金属材料，基于具有不同颜色的M个异性材料，可以很容易地确定N个第二表面缺陷与N个第二待追踪缺陷的一一对应关系、M个第一表面缺陷与M个第一待追踪缺陷的一一对应关系。

作为一种可选的实施例，第一缺陷信息包括第一待追踪缺陷对应的第一位置信息，第二缺陷信息包括第二待追踪缺陷对应的第二位置信息，第三缺陷信息包括第一表面缺陷对应的第三位置信息，第四缺陷信息包括第二表面缺陷对应的第四位置信息；

基于M个第一缺陷信息及M个第三缺陷信息，确定M个第一表面缺陷与M个第一待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生M个第一表面缺陷的原因，包括：

基于M个第一位置信息、M个第三位置信息，确定M个第一表面缺陷与M个第一待追踪缺陷的一一对应关系；

基于N个第二缺陷信息及N个第四缺陷信息，确定N个第二表面缺陷与N个第二待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生N个第二表面缺陷的原因，包括：

基于N个第二位置信息、N个第四位置信息，确定N个第二表面缺陷与N个第二待追踪缺陷的一一对应关系。

具体的，第一位置信息、第二位置信息可以为距离试验板坯端部的实际距离，第三位置信息、第四位置信息可以为距离试验热轧板端部的实际距离，后续可以根据实际距离推导其位置次序，从而确定缺陷的对应关系。

作为一种可选的实施例，第一缺陷信息还包括第一待追踪缺陷的第一尺寸信息，第三缺陷信息还包括第一表面缺陷的第三尺寸信息；

在基于M个第一位置信息、M个第三位置信息，确定M个第一表面缺陷与M个第一待追踪缺陷的一一对应关系之后，还包括：

基于M个第一表面缺陷与M个第一待追踪缺陷的一一对应关系，将第一待追踪缺陷的第一尺寸信息及第一位置信息输入到热轧模拟仿真模型中，以模拟第一待追踪缺陷，并将第一待追踪缺陷对应的第一表面缺陷的第三尺寸信息及第三位置信息输入到热轧模拟仿真模型中，热轧模拟仿真模型用于对仿真钢坯在轧制过程中的三维变形进行模拟仿真；

控制热轧模拟仿真模型计算，以对仿真钢坯的轧制过程进行模拟仿真，得到仿真热轧板；

获取仿真热轧板上第一表面缺陷的第一仿真缺陷信息，第一仿真缺陷信息包括第一仿真尺寸信息及第一仿真位置信息；

将第一仿真尺寸信息与第三尺寸信息进行比较，得到第一比较结果，并将第一仿真位置信息与第三位置信息进行比较，得到第二比较结果；

利用第一比较结果和第二比较结果修正热轧模拟仿真模型。

具体实施过程中，利用实物试验得到的数据取修正热轧模拟仿真模型，可以使得热轧模拟仿真模型的仿真结果更加精准，精准的热轧模拟仿真模型对于后续生产之前提前获知板坯缺陷的演变结果具有重要的指导意义。

热轧模拟仿真模型是对仿真钢坯在轧制过程中的三维变形进行模拟仿真的模型，其建立过程具体如下：

第一、建立热轧粗轧有限元模型，根据生产设备几何尺寸1:1建立仿真模型，包含定宽机、粗轧R1轧机、立辊E2轧机、粗轧R2轧机；

第二、构建连铸坯材料的本构模型。

第三、建立轧制工艺规程，以生产现场获取的该连铸坯的生产轧制工艺作为模型中的工艺参数，根据实际生产工艺设定模型中各工序每道次的压下量(或侧压量)、转速，钢坯的运行速度等工艺参数

经过上述三个步骤，完成热轧模拟仿真模型的建立。

本实施例在实施过程中，首先输入第一待追踪缺陷的第一尺寸信息及第一位置信息，利用热轧模拟仿真模型进行计算求解，得到第一仿真尺寸信息及第一仿真位置信息，并根据实物试验得到的第一待追踪缺陷对应的第一表面缺陷的第三尺寸信息及第三位置信息与模拟计算得到的第一仿真尺寸信息及第一仿真位置信息进行比较，调整热轧模拟仿真模型中单元网格密度、单元类型、网格形状、网格控制，反复计算对比修正，直至模拟计算结果与实际测量结果相符，建立了与实际相符的数值模拟模型。

需要说明的是，实际应用中，热轧模拟仿真模型的建立不限于通过有限元法进行建立。

作为一种可选的实施例，第二缺陷信息还包括第二待追踪缺陷的第二尺寸信息，第四缺陷信息还包括第二表面缺陷的第四尺寸信息；

在基于N个第二位置信息、N个第四位置信息，确定N个第二表面缺陷与N个第二待追踪缺陷的一一对应关系之后，还包括：

基于N个第二表面缺陷与N个第二待追踪缺陷的一一对应关系，将第二待追踪缺陷的第二尺寸信息及第二位置信息输入到热轧模拟仿真模型中，以模拟第二待追踪缺陷，并将第二待追踪缺陷对应的第二表面缺陷的第四尺寸信息及第四位置信息输入到热轧模拟仿真模型中，热轧模拟仿真模型用于对仿真钢坯在轧制过程中的三维变形进行模拟仿真；

控制热轧模拟仿真模型计算，以对仿真钢坯的轧制过程进行模拟仿真，得到仿真热轧板；

获取仿真热轧板上第二表面缺陷的第二仿真缺陷信息，第二仿真缺陷信息包括第二仿真尺寸信息及第二仿真位置信息；

将第二仿真尺寸信息与第四尺寸信息进行比较，得到第三比较结果，并将第二仿真位置信息与第四位置信息进行比较，得到第四比较结果；

利用第三比较结果和第四比较结果修正热轧模拟仿真模型。

此处的修正过程同前一实施例，此处不再赘述。

作为一种可选的实施例，异性材料为不锈钢焊条。

下面通过具体的例子对上述实施例进一步说明。

实验一：

如图2所示，图2展示了在试验板坯为直角连铸坯1上进行实验的情况，1为准备了棱角带有缺陷的直角连铸坯，2为不锈钢等材料的焊丝堆焊处，3为打孔处。

为了考察直角连铸坯1对热轧板边部黑线的影响，对直角连铸坯1的直角2处堆焊不锈钢焊条，为了考察直角连铸坯1上表面裂纹在热轧后的定位，在直角连铸坯1上表面3处进行了打孔实验。进行了边部堆焊不锈钢焊条和打孔实验后的直角连铸坯1，正常送入加热炉加热，温度达到轧制温度后，该直角连铸坯1经过粗轧机粗轧和精轧机精轧轧制为热轧板，热轧板如图3所示。经过现场表面检查，发现热轧板边部第一条线状缺陷4，对应了图1中不锈钢焊条堆焊处2，同时发现板面存在线状缺陷5，对应了图1中打孔处3。

可见，本申请通过在试验板坯上模拟想要追踪的缺陷，并对其轧制，采用一次该方法即可获得钢坯的不同的缺陷的演变规律。

实验二：对连铸坯缺陷在热轧过程进行实验和仿真模拟跟踪，以实物数据验证本实施例经过修正的热轧模拟仿真模型的精度。

首先，针对管线钢X65MOS铸坯上表面传动侧边部“飞边”缺陷形貌，进行现场轧制，发现轧制后获得的热轧板上，距离上表面传动侧边部14-15mm的位置出现明显的氧化圆点，说明连铸坯存在的边部“飞边”缺陷直接造成了热轧板本次边部黑线。

接着，对上述连铸坯缺陷在热轧过程的演变进行仿真模拟跟踪，模拟过程如下：

1、通过仿真模型模拟上述带有“飞边”缺陷的铸坯，具体见图4，图4为带有“飞边”缺陷的连铸坯的数值模拟示意图；

2、接着仿真粗轧，图5为图4中的连铸坯在轧制粗轧出口(R2)的中间坯的数值模拟示意图，图中的标注点为原来图4中棱边上的“飞边”缺陷；

3、然后仿真精轧，图6为图4中的连铸坯在轧制精轧出口的热轧板的横断截面的数值模拟示意图，图中的标注点为原来图4中棱边上的“飞边”缺陷。

通过标尺对图6中的标注点进行测量，仿真模拟的热轧板上标注点与上表面传动侧边部位置越14.5mm，可见，仿真模拟的热轧板的缺陷与现场轧制后的黑线处于横断截面上的分布位置一致，说明经过修正的热轧模拟仿真模型精度较高。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本申请通过对试验板坯上需要追踪的M个第一位置堆焊M个异性材料，以在试验板坯上形成M个第一待追踪缺陷，和/或，对试验板坯上需要追踪的N个第二位置打孔，以在试验板坯上形成N个第二待追踪缺陷，并按照设定轧制工艺对试验板坯进行热轧，试验板坯热轧后，位于M个第一位置的M个异性材料及位于N个第二位置的N个孔将在试验热轧板上形成M+N个表面缺陷，通过对M+N个表面缺陷的M+N个缺陷信息以及M个第一待追踪缺陷的M个第一缺陷信息、N个第二待追踪缺陷的N个第二缺陷信息进行分析，就能够确定M+N个表面缺陷与M个第一待追踪缺陷、N个第二待追踪缺陷的对应关系，从而确定产生M+N个表面缺陷的原因。本申请通过在试验板坯上模拟想要追踪的缺陷，并对其轧制，采用一次该方法即可获得钢坯的不同的缺陷的演变规律，对于缺陷分析具有较高的理论价值和工艺指导价值，解决了现有技术中不能精确地追踪产生表面质量问题的原因，对于很多表面质量问题束手无策的技术问题。

实施例二

如图7所示，本实施例提供了一种钢坯表面金属在塑性变形中的追踪方法，包括：

步骤A2：对试验板坯上需要追踪的M个第一位置分别堆焊异性材料，以标记M个第一位置，并记录下试验板坯上M个异性材料对应的M个第一位置信息，M为正整数；

步骤B2：按照设定轧制工艺对试验板坯进行热轧，得到试验热轧板；

步骤C2：获取试验热轧板上M个异性材料对应的M个第二位置信息；

步骤D2：基于M个第一位置信息及M个第二位置信息，确定试验板坯上M个第一位置经过轧制后的变形规律。

具体的，第一位置信息可以为距离试验板坯端部的实际距离，第二位置信息可以为距离试验热轧板端部的实际距离，后续可以根据实际距离推导其位置次序，从而确定验板坯上M个第一位置经过轧制后的变形规律，用于研究连铸坯边部金属流动规律。

作为一种可选的实施例，在基于M个第一位置信息及M个第二位置信息，确定试验板坯上M个第一位置经过轧制后的变形规律之后，还包括：

将第一位置信息输入到热轧模拟仿真模型中，以标记仿真钢坯上的M个第一位置，形成M个标识，并将第二位置信息输入到热轧模拟仿真模型中，热轧模拟仿真模型用于对仿真钢坯在轧制过程中的三维变形进行模拟仿真；

控制热轧模拟仿真模型计算，以对仿真钢坯的轧制过程进行模拟仿真，得到仿真热轧板；

获取仿真热轧板上M个标识对应的M个仿真位置信息；

将M个仿真尺寸信息与第二位置信息进行比较，得到比较结果；

利用比较结果修正热轧模拟仿真模型。

利用实物实验得到的数据对热轧模拟仿真模型进行修正，使得热轧模拟仿真模型的仿真结果更加精准，尤其是针对连铸坯边部变形复杂，现有模型仅能进行常规的变形和性能参数分析的情况，能够更加准确地反应规律特别是复杂变形的边部工况。

下面通过具体的例子对上述实施例进一步说明。

实验三：

首先，对管线钢X70正常的(棱角无缺陷)直角坯进行热轧过程追踪实验，在连铸生产的直角坯冷却后，在直角处堆焊不锈钢，经过轧制后热轧板对应的不锈钢位置位于边部10-12mm。

然后，通过经修正的热轧模拟仿真模型模拟上述管线钢X70正常的(棱角无缺陷)直角坯的轧制过程，并对直角进行标注，通过对获得的热轧成品板横断截面图的标注点进行测量，发现模拟的热轧成品板横断截面图上的标注点与边部位置的距离在10-12mm之间，与现场轧制后处于横断截面上的分布位置一致。

实验四：

首先，对管线钢X70正常的钝角坯(棱角无缺陷)进行热轧过程追踪实验。在连铸生产的钝角坯冷却后，在转角处堆焊不锈钢，经过轧制后热轧板对应的不锈钢位置位于边部20-22mm。

然后，通过经修正的热轧模拟仿真模型模拟上述管线钢X70正常的(棱角无缺陷)钝角坯的轧制过程，并对转角进行标注，通过对获得的热轧成品板横断截面图的标注点进行测量，发现模拟的热轧成品板横断截面图上的标注点与边部位置的距离在20-22mm之间，与现场轧制后处于横断截面上的分布位置一致。

通过上述两次实验，说明采用在连铸坯堆焊不锈钢焊条可以用于铸坯在热轧变形后的定位，可以用于研究连铸坯边部金属流动规律。同时，利用实验数据修正后的热轧模拟仿真模型，在模拟仿真铸坯塑性变形和缺陷定位都有较高准确性。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本申请通过对试验板坯上需要追踪的M个第一位置堆焊M个异性材料，以标记M个第一位置，并按照设定轧制工艺对试验板坯进行热轧，试验板坯热轧后，位于M个第一位置的M个异性材料将在试验热轧板上形成M个表面缺陷，通过对M个异性材料轧制前后的M个第一位置信息及M个第二位置信息进行分析，就能够确定M个第一位置的变形规律，本申请通过标记想要追踪的位置，并对其轧制，采用一次该方法即可获得钢坯表面金属不同位置的变形规律，对于目前复杂的边部变形演变规律具有较高的理论价值和工艺指导价值。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种钢坯表面金属在塑性变形中的追踪方法，其特征在于，包括：

步骤A1：对试验板坯上需要追踪的M个第一位置分别堆焊异性材料，以在所述试验板坯上形成M个第一待追踪缺陷，并记录下所述M个第一待追踪缺陷对应的M个第一缺陷信息，M为正整数，和/或，

对所述试验板坯上需要追踪的N个第二位置打孔，以在所述试验板坯上形成N个第二待追踪缺陷，并记录下所述N个第二待追踪缺陷对应的N个第二缺陷信息，N为正整数；

步骤B1：按照设定轧制工艺对所述试验板坯进行热轧，得到包含M+N个表面缺陷的试验热轧板，所述M+N个表面缺陷由所述M个第一待追踪缺陷及所述N个第二待追踪缺陷形成；

步骤C1：获取所述M+N个表面缺陷对应的M+N个缺陷信息；

步骤D1：基于所述M个第一缺陷信息、所述N个第二缺陷信息及所述M+N个缺陷信息，确定所述M+N个表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷、所述N个第二待追踪缺陷的对应关系，以确定产生所述M+N个表面缺陷的原因。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述获取所述M+N个表面缺陷对应的M+N个缺陷信息，包括：

获取所述M个第一待追踪缺陷在所述试验热轧板上形成的M个第一表面缺陷，并记录所述M个第一表面缺陷对应的M个第三缺陷信息；

获取所述N个第二待追踪缺陷在所述试验热轧板上形成的N个第二表面缺陷，并记录所述N个第二表面缺陷对应的N个第四缺陷信息；

所述基于所述M个第一缺陷信息、所述N个第二缺陷信息及所述M+N个缺陷信息，确定所述M+N个表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷、所述N个第二待追踪缺陷的对应关系，以确定产生所述M+N个表面缺陷的原因，包括：

基于所述M个第一缺陷信息及所述M个第三缺陷信息，确定所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生所述M个第一表面缺陷的原因；

基于所述N个第二缺陷信息及所述N个第四缺陷信息，确定所述N个第二表面缺陷与所述N个第二待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生所述N个第二表面缺陷的原因。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对试验板坯上需要追踪的M个第一位置堆焊异性材料，包括：

所述对试验板坯上需要追踪的M个第一位置堆焊M个互异的便于区分的异性材料；

所述第一缺陷信息包括所述第一待追踪缺陷对应的第一材料信息，所述第三缺陷信息包括所述第一表面缺陷对应的第二材料信息，所述第一材料信息与所述第二材料信息一一对应；

所述基于所述M个第一缺陷信息及所述M个第三缺陷信息，确定所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生所述M个第一表面缺陷的原因，包括：

基于M个所述第一材料信息、M个所述第二材料信息，确定所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一缺陷信息包括所述第一待追踪缺陷对应的第一位置信息，所述第二缺陷信息包括所述第二待追踪缺陷对应的第二位置信息，所述第三缺陷信息包括所述第一表面缺陷对应的第三位置信息，所述第四缺陷信息包括所述第二表面缺陷对应的第四位置信息；

所述基于所述M个第一缺陷信息及所述M个第三缺陷信息，确定所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生所述M个第一表面缺陷的原因，包括：

基于所述M个第一位置信息、所述M个第三位置信息，确定所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系；

所述基于所述N个第二缺陷信息及所述N个第四缺陷信息，确定所述N个第二表面缺陷与所述N个第二待追踪缺陷的一一对应关系，以确定产生所述N个第二表面缺陷的原因，包括：

基于所述N个第二位置信息、所述N个第四位置信息，确定所述N个第二表面缺陷与所述N个第二待追踪缺陷的一一对应关系。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一缺陷信息还包括所述第一待追踪缺陷的第一尺寸信息，所述第三缺陷信息还包括所述第一表面缺陷的第三尺寸信息；

在所述基于所述M个第一位置信息、所述M个第三位置信息，确定所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系之后，还包括：

基于所述M个第一表面缺陷与所述M个第一待追踪缺陷的一一对应关系，将所述第一待追踪缺陷的所述第一尺寸信息及所述第一位置信息输入到热轧模拟仿真模型中，以模拟所述第一待追踪缺陷，并将所述第一待追踪缺陷对应的所述第一表面缺陷的所述第三尺寸信息及所述第三位置信息输入到所述热轧模拟仿真模型中，所述热轧模拟仿真模型用于对仿真钢坯在轧制过程中的三维变形进行模拟仿真；

控制所述热轧模拟仿真模型计算，以对所述仿真钢坯的轧制过程进行模拟仿真，得到仿真热轧板；

获取所述仿真热轧板上所述第一表面缺陷的第一仿真缺陷信息，所述第一仿真缺陷信息包括第一仿真尺寸信息及第一仿真位置信息；

将所述第一仿真尺寸信息与所述第三尺寸信息进行比较，得到第一比较结果，并将所述第一仿真位置信息与所述第三位置信息进行比较，得到第二比较结果；

利用所述第一比较结果和所述第二比较结果修正所述热轧模拟仿真模型。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二缺陷信息还包括所述第二待追踪缺陷的第二尺寸信息，所述第四缺陷信息还包括所述第二表面缺陷的第四尺寸信息；

在所述基于所述N个第二位置信息、所述N个第四位置信息，确定所述N个第二表面缺陷与所述N个第二待追踪缺陷的一一对应关系之后，还包括：

基于所述N个第二表面缺陷与所述N个第二待追踪缺陷的一一对应关系，将所述第二待追踪缺陷的所述第二尺寸信息及所述第二位置信息输入到热轧模拟仿真模型中，以模拟所述第二待追踪缺陷，并将所述第二待追踪缺陷对应的所述第二表面缺陷的所述第四尺寸信息及所述第四位置信息输入到所述热轧模拟仿真模型中，所述热轧模拟仿真模型用于对仿真钢坯在轧制过程中的三维变形进行模拟仿真；

控制所述热轧模拟仿真模型计算，以对所述仿真钢坯的轧制过程进行模拟仿真，得到仿真热轧板；

获取所述仿真热轧板上所述第二表面缺陷的第二仿真缺陷信息，所述第二仿真缺陷信息包括第二仿真尺寸信息及第二仿真位置信息；

将所述第二仿真尺寸信息与所述第四尺寸信息进行比较，得到第三比较结果，并将所述第二仿真位置信息与所述第四位置信息进行比较，得到第四比较结果；

利用所述第三比较结果和所述第四比较结果修正所述热轧模拟仿真模型。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对试验板坯上需要追踪的M个第一位置堆焊M个异性材料之前，还包括：

对所述试验板坯上需要追踪的所述M个第一位置进行除锈打磨，裸露出光洁表面，以清理出所述M个第一位置。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述异性材料为不锈钢焊条。

9.一种钢坯表面金属在塑性变形中的追踪方法，其特征在于，包括：

步骤A2：对试验板坯上需要追踪的M个第一位置分别堆焊异性材料，以标记所述M个第一位置，并记录下所述试验板坯上M个所述异性材料对应的M个第一位置信息，M为正整数；

步骤B2：按照设定轧制工艺对所述试验板坯进行热轧，得到试验热轧板；

步骤C2：获取所述试验热轧板上所述M个异性材料对应的M个第二位置信息；

步骤D2：基于所述M个第一位置信息及所述M个第二位置信息，确定所述试验板坯上所述M个第一位置经过轧制后的变形规律。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述基于所述M个第一位置信息及所述M个第二位置信息，确定所述试验板坯上所述M个第一位置经过轧制后的变形规律之后，还包括：

将所述第一位置信息输入到热轧模拟仿真模型中，以标记仿真钢坯上的所述M个第一位置，形成M个标识，并将所述第二位置信息输入到所述热轧模拟仿真模型中，所述热轧模拟仿真模型用于对仿真钢坯在轧制过程中的三维变形进行模拟仿真；

控制所述热轧模拟仿真模型计算，以对所述仿真钢坯的轧制过程进行模拟仿真，得到仿真热轧板；

获取所述仿真热轧板上所述M个标识对应的M个仿真位置信息；

将所述M个仿真尺寸信息与所述第二位置信息进行比较，得到比较结果；

利用所述比较结果修正所述热轧模拟仿真模型。

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