产品型号：RZ产品应用：非开挖工程所属分类：正面刮刀

高速棒线材轧制产品质量控制的关键是采用合理的轧制及轧后冷却工艺，决定棒线材使用性能的主要因素是轧制过程奥氏体的晶粒度变化规律及轧后冷却过程的组织演化规律（如铁素体、珠光体等在冷却过程的组织演化行为）。高速棒线材轧制过程中存在的主要问题是由于轧制及冷却工艺不合理导致的产品性能不稳定或不合格。本项目根据物理模拟及定量组织分析，建立弹簧钢控轧控过程的组织演化动力学模型，结合刚塑性有限元法及人工神经网络算法，建立了智能化弹簧钢控轧控冷过程组织性能预测系统。该系统对实际生产中工艺优化具有重要指导意义。

1. 痛点问题 城轨交通是城市最大耗电行业之一，截止2020年底全国有45个城市开通了城轨交通线路244条，线路总长度7969.7公里,年耗电量172.4亿千瓦时，其中牵引能耗占比高，达到84亿千瓦时。为了实现城轨交通行业碳达峰、碳中和的目标，必须从现有的城轨牵引供电系统给出解决方案，以应对城轨交通面临的行车密度大、节能减碳任务重、供电可靠性要求高等诸多挑战。 城轨牵引供电系统的核心装备是连接城市交流配电网与城轨直流牵引网的“交流-直流”电力电子变流器及其运行控制系统。目前国内外仍主要采用基于二极管整流机组变流器和以运行状态静态监视为主的电力监控。这种传统技术方案因缺乏管控能力对城市配电网依赖性强，存在外电源布点密集和选址困难问题，而外电源建设导致一次性投资剧增（7000~10000万元/个），并且会占用大量城市用地和空间；因为列车频繁启停冲击导致配电网和牵引系统设备利用率低，存在依靠高成本的过度裕量来换取系统安全可靠运行问题；因为缺少对系统能效的主动调度控制、牵引供电电压波动剧烈、牵引网能量粗放式分布，导致列车再生制动能量无法在牵引系统内部高比例利用、大规模光伏接入和消纳困难，存在牵引供电系统内部降耗减碳困难问题。 2. 解决方案 基于全控型双向变流器和智能协同控制的柔性直流新一代牵引供电技术，具有灵活调控牵引供电系统能量、主动响应城市配电网需求的能力，从根本上改变牵引供电系统运行机制，为系统性解决牵引供电系统痼疾、牵引供电系统和城市配电网互联互动提供了基础和平台。

针对可再生能源发电系统中面临的峰谷负荷差大，弃风弃水严重的问题，提出了循环氧空位储氢技术，以该技术为核心单元，耦合了电解水制氢和燃料电池发电两项技术，有效的实现了氢-电两种能量载体的相互转换，实现了常压条件下基于廉价铁基材料的高效储氢，解决了电能难以大规模安全廉价存储的问题。经第三方检测认定：材料储氢密度可达4wt%以上，系统储能效率大于40%，储氢材料制备成本约15万元/吨。

针对可再生能源发电系统中面临的峰谷负荷差大，弃风弃水严重的问题，提出了循环氧空位储氢技术，以该技术为核心单元，耦合了电解水制氢和燃料电池发电两项技术，有效的实现了氢-电两种能量载体的相互转换，实现了常压条件下基于廉价铁基材料的高效储氢，解决了电能难以大规模安全廉价存储的问题。经第三方检测认定：材料储氢密度可达4wt[[[[%]]]]以上，系统储能效率大于40[[[[%]]]]，储氢材料制备成本约15万元/吨。 针对可再生能源发电系统中面临的峰谷负荷差大，弃风弃水严重的问题，提出了循环氧空位储氢技术，以该技术为核心单元，耦合了电解水制氢和燃料电池发电两项技术，有效的实现了氢-电两种能量载体的相互转换，实现了常压条件下基于廉价铁基材料的高效储氢，解决了电能难以大规模安全廉价存储的问题。经第三方检测认定：材料储氢密度可达4wt[[[[%]]]]以上，系统储能效率大于40[[[[%]]]]，储氢材料制备成本约15万元/吨。 针对可再生能源发电系统中面临的峰谷负荷差大，弃风弃水严重的问题，提出了循环氧空位储氢技术，以该技术为核心单元，耦合了电解水制氢和燃料电池发电两项技术，有效的实现了氢-电两种能量载体的相互转换，实现了常压条件下基于廉价铁基材料的高效储氢，解决了电能难以大规模安全廉价存储的问题。经第三方检测认定：材料储氢密度可达4wt[[[[%]]]]以上，系统储能效率大于40[[[[%]]]]，储氢材料制备成本约15万元/吨。 针对可再生能源发电系统中面临的峰谷负荷差大，弃风弃水严重的问题，提出了循环氧空位储氢技术，以该技术为核心单元，耦合了电解水制氢和燃料电池发电两项技术，有效的实现了氢-电两种能量载体的相互转换，实现了常压条件下基于廉价铁基材料的高效储氢，解决了电能难以大规模安全廉价存储的问题。经第三方检测认定：材料储氢密度可达4wt[[[[%]]]]以上，系统储能效率大于40[[[[%]]]]，储氢材料制备成本约15万元/吨。

锥管、葫芦形管拔制、螺旋管（杆）高效拔制、方矩管顶推成型等新工艺与设备。锥管拔机采用全液压驱动，具有国内外创新结构，它的设计完成及应用必将带来良好的经济效益和应用前景。 锥管、葫芦形管（纵向变径管）被广泛地用作各种形式的散热器管、灯杆、旗杆及装饰杆件，纵向变厚度管用于管端加工内外螺纹等方面。仅以灯杆为例，随着我国城市公路、立交桥、高速路网的发展，特别是国家开发西部战略的实施，灯杆用锥管的需求市场巨大。

（1）研发了系列新型高强高韧铸造轻合金材料，支撑了复杂铸件性能提升。 1）研发出一种新型高强韧铝硅合金。开发出一种新型高强韧铝硅合金及其制备方法；提出一种混合稀土和Sr元素的复合变质方法，缩小枝晶间距并细化共晶硅；研究出合适的热处理制度；阐明了变质剂组成与含量对变质效果的影响规律，基于此显著提高了铝硅合金的综合力学性能。有效解决了现有铝合金铸件易发生的裂纹、伸长率低、屈服强度不达标等缺陷和问题。 2）研发出一种低成本高强耐热稀土镁合金。开发出一种添加低成本混合稀土的新型多元稀土镁合金材料；揭示了混合稀土对镁合金相变规律的影响机制；研究出准晶增强稀土镁合金的高温固溶T6热处理工艺；开发出兼具优良的室温与高温力学性能的低成本稀土镁合金；解决了现有镁合金铸件易产生冷隔、强度低、韧性差等问题。 3）研发出一种新型高强韧钛合金。开发出一种α+β型双相高强高韧钛合金，揭示了合金在凝固-热等静压-热处理过程中微观组织的演变规律；研究出调控相组成及相形态的双级固溶时效热处理制度，形成了以等轴和篮网为主要特征的基体组织，使合金的强度和韧性同步提升。解决了现有铸造钛合金强度和韧性偏低、铸造成形性差等问题。 （2）研发了铸造全流程模拟仿真系统，提出了高效的单件化铸造数值模拟方法，实现了高性能复杂铸件的数字化工艺设计。 1）提出了一种铸造原辅材料热物性参数高精度求解方法。提出了基于实验测温与数值模拟反求的热物性参数求解方法，实现了面向数值模拟的热物性参数高精度求解；建立了反热传导法求解铸件/铸型界面换热系数的数学模型,降低了界面关键参数求解误差；研发了高精高效的热物性参数反求平台-华铸PIS，创建了铸造原辅材料高精度热物性参数数据库。 2）研发了铸造合金熔炼-复杂铸件充型凝固-热处理的铸造多物理场全流程高效模拟平台。建立了电磁、速度、压强、浓度、温度的多物理场耦合数学模型，自主研发了从铸造合金熔炼到复杂铸件充型凝固到热处理的铸造全流程模拟仿真平台，为铸造工艺优化提供了工具；提出一种数据内存动态自适应划分技术，解决了SOLA流动场求解数据耦合干扰难题，实现了大规模铸造流动场模拟问题的并行高效求解。 3）提出缩孔缩松缺陷定量预测与单件化模拟工艺优化方法。提出双高分配原则缩孔缩松预测模型，解决了复杂铸件缩孔缩松高精度预测难题；提出了针对高性能复杂铸件不同批次的单个铸件模拟方法，建立关键工艺参数波动对典型缺陷的多元回归关系模型，实现了基于单件化模拟仿真的高性能复杂铸件缺陷控制与工艺优化。 （3）建立了铸件生产全生命周期的单件化柔性化质量管理模型，实现了高性能复杂铸件质量问题的单件化、全过程、全要素溯源。 1）创建了基于PLM理论和TQM理论的铸件单件化管理模型。基于产品全生命周期PLM理念以及多智能体技术，构建了铸造串并联多工位单件化的缺陷溯源模型；建立铸件单件及作业过程信息模型和组批、混批、拆批模式下单件自动生成、感知、标记、进度跟踪的控制机制，实现高性能复杂铸件单件化缺陷溯源。 2）创建了支持业务即时重构的参数配置式多维度铸造柔性化管理模型。创建了支持铸造数字化管理系统业务即时重构的参数配置式多维度铸造柔性化管理模型，解决了刚性管理系统可重用性低、应变能力弱和实施周期长的难题，支撑不同领域不同类型铸造企业随环境变化、自身发展等柔性进行的组织变革、流程变更和管理改善，实现了企业按需柔性化管理。 3）创建了基于TLBO\GA\BSA元启发式算法优化理论的铸造智能化管理模型。创建基于改进性教与学算法（TLBO）、遗传算法（GA）、回溯搜索算法（BSA）等元启发式算法优化理论的铸造智能化管理模型和技术，解决了铸件异步热工序组炉复杂条件下工序生产调度IPPS组合优化难题，实现了系统智能决策管理以及多品种大容量铸件高效生产。