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。

碳素钢表面熔覆技术的研究进展

摘要:熔覆技术因稀释率低、热影响区小和覆层强度高等特点,在工业中被大量应用。概述了冷金属过渡熔覆、激光熔覆与等离子熔覆三种常见的熔覆方法及研究现状,并从工艺参数、数值模拟、复合熔覆和外部辅助等方面对熔覆层表面成形和熔覆层质量控制进行了综述。最后,对表面熔覆技术的研究方向进行了展望。

我国棒线材生产流程短捷化的进步与展望

摘要:分析了近年来我国棒线材产量及产品结构的发展和变化;针对棒线材生产流程短捷化,以轧制工序为出发点,从缩短与前工序的界面、轧线本身短捷化、缩短与后工序的界面3个方面介绍了已取得的技术进步并提出了一些新思路,在此基础上探讨了我国棒线材生产流程短捷化方面面临的挑战和未来发展方向,指出对生产流程短捷化的创新是棒线材新一轮产品结构优化和技术装备升级发展的重中之重,也是整个产业链需要共同努力的主要技术方向。

轴承钢生产关键技术及发展浅析

摘要: 轴承钢是一类重要的钢铁材料品种,其冶金质量要求极为严格。总结了轴承钢产品的发展现状,介绍了我国轴承钢行业在产品质量控制和高端产品研发方面与国外存在的差距。围绕轴承钢生产过程中的关键技术,梳理分析了国内轴承钢行业在氧含量控制、夹杂物控制、连铸坯组织控制、碳化物控制、热处理工艺等方面的发展现状。氧含量控制要协调转炉高拉碳、脱氧工艺、钢渣精炼、钢包吹氩以及真空脱气精炼等方法。同时,冶炼过程中的钢渣精炼、夹杂物变性、中间包冶金以及电磁搅拌等工艺可有效控制夹杂物。在连铸坯组织控制方面,需协调运用低过热度、电磁搅拌以及凝固末端压下等技术。碳化物则主要通过合适的热处理与控轧控冷工艺进行控制。最后,探讨了国产轴承钢生产技术的一些未来发展趋势。

激光精密加工降低取向硅钢铁损的研究进展

摘要:取向硅钢的发展对电力系统具有至关重要的影响。在国家“双碳”战略的驱动下,通过激光精密加工来实现对取向硅钢的磁畴细化,成为当前降低能耗的主要方法。阐述了磁畴结构为取向硅钢变压器损耗的关键因素,激光精密加工通过高能激光束在硅钢表面形成热应力区来细化磁畴结构,从而降低铁心损耗(以下简称铁损),综述了非耐热型和耐热型两种激光精密加工细化磁畴技术的研究现状,分析了不同的激光功率、激光斑点形状、刻痕速度、刻痕间距及深度等参数加工硅钢表面与其铁损的关系。

冷拔小口径16MnNiV无缝钢管的显微组织与力学性能演变规律

摘要:16MnNiV钢由16Mn,16MnV钢发展而来,棒坯经热穿孔轧制成为管坯后,再进行冷轧、冷拔和热处理,用于制备高强度小口径的高压油管。通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)以及物理化学相分析法研究了在拉拔制管过程中小口径16MnNiV 无缝钢管显微组织与力学性能的演变,揭示了其微观组织以及第二相析出的变化规律,并计算了其强化增量,相关结果可以为高强度高压油管的材料研制和性能提升提供参考。结果表明,实验钢在拉拔制管过程中的主要组织为铁素体与珠光体,随着冷拔工艺的进行,实验钢的有效晶粒尺寸呈现减小趋势。从析出情况来看,一次拉拔后退火会增加其析出总量,二次拉拔后退火不改变其析出总量。通过EDS分析得知,析出的第二相粒子为VC。经过冷拔过程以及不同的热处理工艺,实验钢的抗拉强度和屈服强度均逐渐增加,伸长率逐渐降低。强化机理计算可知,由于冷拔过程变形量较大,实验钢屈服强度的提高主要来自于细晶强化的贡献。ϕ6.35mm×3mm 圆管经过热处理后的抗拉强度达到960MPa以上,屈服强度达到864MPa,伸长率达到15.5%,相比于其他16Mn系高压油管产品,力学性能得到较大提升,同时获得了良好的强塑性匹配。

输氢管线钢中氢脆行为研究现状

摘要:氢能作为未来能源结构中的关键组成部分,其高效输运方式对能源转型至关重要。目前,管道运输因具安全性和经济性,成为氢气长距离输送的首选方式。然而,输氢管线钢的氢脆现象是影响运输安全的主要因素之一,其涉及氢原子行为、位错运动等多尺度机制,现有的表征技术难以全面揭示其机理。本文综述了输氢管线钢中几种常见的氢脆机理,主要介绍了氢增强脱聚、氢促进局部塑性变形、氢吸附诱导位错发射等理论及其之间的相互作用,从化学成分、微观组织、析出相、夹杂和偏析等角度探讨了氢脆的影响因素。同时,针对氢在输氢管线钢中的跨尺度行为,总结了从宏观力学测试到微观结构表征的多维度表征方法。随着能源转型的需要,提高输氢管线钢的抗氢脆性能已成为氢能规模化输送领域的关键和研究焦点,针对这一问题,介绍了机器学习和跨尺度研究在开发抗氢脆材料设计中的创新应用,这种逆向设计思路为开发高强韧抗氢脆输氢管线钢提供了解决方案。最后,结合输氢管线钢现阶段研究现状,对未来输氢管线钢研究的重点进行了总结和展望。

我国油气埋弧焊管技术与产品发展及展望

摘要:回顾了我国油气管道用埋弧焊管工艺装备发展历史,介绍了螺旋埋弧焊、直缝埋弧焊管生产工艺、装备发展进步情况。围绕油气管道代表性工程,介绍了近40年来我国油气输送埋弧焊管国产化及工程应用方面取得的技术进步,以及在新产品研发储备方面的工作。结合当前我国油气管道高质量发展需求、新能源及数智技术发展趋势,就油气输送埋弧焊管技术及产品发展趋势进行了探讨及展望。

炼钢用合金减量化技术进展

摘要:炼钢合金化过程中的合金减量化技术旨在减少合金元素的使用,降低生产成本,同时确保最终的钢材仍然具有所需的性能和特性。介绍了铁合金的理化特性,利用转鼓实验定量评价铁合金粉化性能。在使用过程中应根据合金粒度和密度进行梯级存放,确保其吸收率,且在存储、转运和使用过程中应尽量减少碰撞,避免入炉前的粉化损失。利用神经网络及大数据模型建立炼钢合金减量化智能控制系统,已应用于国内10 余家钢铁企业。基于现场操作数据及过程分析,给出定制化合金循环替代方案,降低钢铁企业铁合金使用成本。在冶炼特定钢种时应注意合金中有害元素含量,同时针对合金主成分变化做出精细化选择,减少因合金成分波动引起的成本增加。通过分析当前炼钢用合金减量化技术,提出了未来铁合金减量化方法的改进方向和趋势:一是注重铁合金品质的提升,减少不必要的合金元素使用,避免资源浪费;二是提升数字化和自动化技术水平,以监测和控制合金化过程,提高炼钢工艺的稳定性和可控性。

超高强度(fy>690MPa)钢材钢结构研究进展

摘要: 目前各国(地区)主要钢结构设计规范均未涵盖屈服强度超过690 MPa 的超高强度结构钢材钢结构的设计,限制了超高强度结构钢材钢结构的工程应用。从材料、截面残余应力分布、构件、连接与节点、结构体系等五个层面出发,总结了近年来国内外学者针对超高强度钢材钢结构的研究成果。主要包括:材料的静力拉伸力学性能、循环本构、韧性、抗火性能;截面残余应力分布;轴压构件、受弯构件和压弯构件的力学性能;焊接接头、螺栓接头、梁柱节点的力学性能;钢结构相关设计方法及结构力学性能等。对超高强钢结构的进一步研究工作进行了展望,为超高强钢材的计算方法、设计理论提供借鉴,推动其在工程领域的应用。