微细金属丝直线式拉丝工艺及拉丝装备设计研究

摘要:微细金属丝直线式拉丝机主要用于线径为0.1 mm以下金属丝的冷变形拉拔过程。介绍了微细金属丝直线式拉拔原理及相关金属丝拉伸变形的理论基础,基于此提出微细金属丝拉丝工艺要求及拉丝特点。采用新型非滑动直线式拉丝工艺,张力控制准确,提高了成品金属丝的质量。详细介绍了微细金属丝反张力入模原理,并设计出新型非滑动直线式微细金属丝拉丝机的整体机械结构及电气系统,进行了初步的实验验证。

冷轧带钢板形测控技术的发展状况和关键问题

摘要:冷轧带钢属于高端精品钢材,板形在线检测与控制是冷轧带钢的高端核心关键技术。自主创新研制板形测控系统是实现中国钢铁工业发展升级、建设钢铁强国的重大需求。目前,板形测控技术市场国外占据优势,国产系统正在代替进口,扩大应用规模,推进技术完善。研制先进的板形测控系统需要解决的关键技术有高精度高质量的板形仪、功能完备强大的控制手段和方法、高精度高速度的数学模型。板形仪主要有接触式和非接触式两大类,接触式板形仪通过测量带钢张力的横向分布反映板形,非接触式板形仪通过测量带钢浪形反映板形。接触式板形仪可靠耐用精度高,应用广泛,发展趋势为整辊式板形检测辊、无线式信号传输装置、板形数据的精确处理。板形控制数学模型的主要类型,按建模的原理和方法可分为机理模型和智能模型;按模型的性质和作用可分为分析模型和控制模型;按板形的表示方法可分为多点控制模型和分量控制模型。板形控制模型的发展趋势为机理与智能协同建模、动态模拟预报和动态解耦控制、多种手段和方法的协同优化。进一步提高板形测控技术水平需要突破3项关键问题,即整辊式板形仪通道耦合与解耦的机理模型、板形控制的动态模拟和动态解耦模型、板形控制的高精度智能建模方法。

冶金机理与贝叶斯优化XGBoost融合的VD炉精炼终点钢液温度预测

摘要:在炼钢生产过程中,真空脱气精炼(VD)炉是生产高品质钢的重要设备之一,其精炼终点温度对钢液质量、生产效率和连铸顺行具有重要影响。为了实现对VD炉精炼终点钢液温度的精准控制,本文采用冶金机理和贝叶斯优化极端梯度提升(metallurgical mechanism–Bayesian optimization–extreme gradient boosting, MM–BO–XGBoost)相结合的方法建立钢液温度预测模型。首先,基于VD炉冶金机理解析,确定影响精炼终点钢液温度的主要因素;其次,使用3σ原则对实际生产数据进行预处理,剔除异常值,并采用皮尔逊相关性分析剔除对钢液温度影响较小的因素,从而确定模型的输入变量;再次,将冶金机理与XGBoost模型进行融合,对输入变量的初始特征重要性进行部分放大;最后,针对XGBoost模型的超参数寻优问题,采用贝叶斯优化(BO)对其进行超参数寻优,由此构建了MM–BO–XGBoost模型。在模型仿真过程中,对本文模型同时使用网格搜索和随机搜索进行超参数寻优,旨在对比和验证BO寻优的效果;此外,使用本文提供的数据对已有的冶金机理模型、多元线性回归模型和反向传播神经网络模型进行仿真,并与MM–BO–XGBoost模型进行性能对比。结果表明:本文提出的MM–BO–XGBoost模型的超参数优化效果最好;本文模型的预测VD炉终点钢液温度在±10 ℃和±15 ℃误差范围内的命中率分别为87.81%和96.42%,均高于其他对比模型,综合性能最优。本文构建的VD炉钢液精炼终点温度预测模型,对实现钢液温度精准控制、降低生产成本和提高VD炉精炼效率具有重要的现实意义。

钢铁材料及有色合金构件的多段半固态成形工艺研究

摘要:目的 为了有效抑制半固态成形过程中的液相偏析,改善半固态成形构件微观组织和力学性能的均匀性。方法 提出了包括多段流变成形和多段触变成形在内的多段半固态成形工艺。多段半固态成形工艺均由半固态坯/浆料制备、预成形、控温冷却和终成形4 个阶段组成,分别在热模拟试验机和机械伺服压机上开展了SKD11 工具钢和6061 铝合金的半固态触变成形和半固态流变成形试验。结果 在初成形阶段,具有较高液相分数的半固态坯/浆料以较高的应变速率初步充填型腔,限制了液相外流的时间和空间;在控温冷却阶段,半固态坯/浆料的液相分数因部分凝固而降低;在终成形阶段,具有较低液相分数的半固态坯/浆料以较低的应变速率完成型腔的充填,由于固相晶粒在此阶段发生塑性变形而提高了成形构件的力学性能。结论 获得了组织均匀性较好的钢铁材料和有色合金构件,验证了多段半固态成形工艺的可行性。

电工钢冷轧装备现状及冷轧技术研究

摘要:介绍了国内外电工钢生产企业冷轧装备现状,并结合电工钢冷轧装备,对高牌号电工钢的冷轧技术进行了分析研究,给出了相关品种与设备选型的建议。

基于机器学习的耐蚀低合金钢跨尺度数据挖掘研究

摘要:利用机器学习方法,以户外积累的环境腐蚀大数据及实验室加速试验获取的微观组织结构的腐蚀数据作为数据源,通过训练学习,获取环境因素中引起低合金结构钢腐蚀的关键因素,并从合金成分出发,分析合金元素对耐蚀性影响的权重因子;同时,结合材料微观结构数据,分析材料微观组织结构差异对耐蚀性影响的原因。基于以上学习训练模型,建立合金成分及组织结构预测低合金钢腐蚀规律的试验方法。

可用于生锈基材的自修复防腐涂料

摘要:目的制备具有自修复功能、可用于海洋环境中腐蚀金属部件的涂料。方法采用原位聚合法制备了以桐油为囊芯、脲醛树脂为囊壁的微胶囊,并将其添加于带锈防锈涂料中,然后将涂料涂覆在生锈的马口铁上。利用扫描电镜、能量色散谱仪、傅里叶变换红外光谱、扫描开尔文探针、热重分析和电化学阻抗谱等测试手段,对微胶囊和涂层的形貌、自修复性能和防腐性能进行表征。结果桐油被脲醛树脂包裹,制备出的微胶囊形貌良好,微胶囊的平均粒径为(47.37±9.41) μm,微胶囊对桐油的包覆效果良好,囊芯(桐油)的质量分数高达81.57%。含有20%(质量分数)微胶囊的涂层具有良好的自修复性能和耐腐蚀性,被划伤的涂层能够在24 h 内完全自修复,通过对涂层的扫描电子观测和扫描开尔文探针可确认划痕区域是涂层自修复实现的,并且涂层能够长时间抵抗腐蚀。结论微胶囊可显著延长涂层的使用寿命,这种自修复技术有望在防腐涂料系统中得到应用,而且该涂料可直接应用于生锈的金属表面,降低了在复杂应用环境中涂覆金属部件的成本。

金属快速剪切连接工艺及成形力研究

摘要:剪切连接是无头轧制技术中的重要工艺,变形过程中存在剪切、挤压和镦粗。为掌握成形载荷的变化规律,基于上限法-基元矩形技术和多元回归分析建立了压下量为1倍板料厚度时的成形载荷预测模型,可进行任意刃口宽度和搭接量组合参数下的理论成形载荷求解。对剪切连接进行了工艺实验,分别得到了工艺参数对侧凸率、去头端厚度百分比和载荷值影响的主次顺序,及相对于各判定指标的最优方案。通过建立综合评价指标并进行极差分析得到了最优参数组合。将实验载荷与所建立的预测模型理论载荷进行了对比,两者数据相近,最大相对误差小于8%。该研究为中间坏高温固态剪切连接奠定了理论基础,对生产实践具有一定的指导作用。

高酸性腐蚀油气田用镍基合金油套管开发现状

摘要:高酸性油气田逐渐被发现和开采,开采环境中H2S、CO2、S、Cl -含量很高,常用的13Cr、22Cr、316等不锈钢管材已无法满足开采需求,因此镍基耐蚀合金逐渐应用于油套管中。介绍了国内外各大钢管厂镍基合金油套管开发现状,分析结果表明我国镍基合金油套管的开发与国外产品有明显差距。

电镀金刚线硅片切割废料杂质溯源及源头控制

摘要: 随着中国光伏产业快速发展,单晶硅片需求和产量逐年增加,金刚线硅片切割废料产量随之急剧增加,不仅导致高纯硅资源浪费,还造成严重生态环境问题。硅片切割过程中35%~40%的99.9999%的高纯硅(6N级)生成亚微米硅粉损失,且随着细线化、薄片化等金刚线硅片切割工艺的进步,废料杂质来源变得复杂和多样,增加提纯回收增值利用难度。为了降低回收难度,科学合理制定回收工艺路线、研发高效清洁回收技术以期获得易循环再生的高纯硅废料,进行杂质溯源研究明确其来源及渠道,以通过源头控制实现原料质量的稳定和提升对废料回收利用极为必要。结合单晶硅片切割工艺,基于典型原料分析结果,通过对切片过程相关辅料进行采样和分析,完成硅片切割废料中的杂质溯源研究,并提出了有效的源头控制措施,获得了高品质的原料。结果表明:Al杂质来源于有机添加剂和垫板,Fe和Ni杂质来源于金刚线,Ca杂质来源于工业用水和粘胶, Mg杂质来源于有机添加剂和工业用水,有机C来源于垫板和粘胶 源头控杂后得到的硅片切割废料中Al, Fe及Ca杂质含量大幅下降,分别为1.3×10-6,4.3×10-6和5.5×10-6。对硅片切割废料杂质源头控制提升原料品质和提高废料利用效率具有重要意义。