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高硫齿轮钢中非金属夹杂物控制关键技术
含硫齿轮钢中 S 含量通常为 0.015-0.02%,同时为了保证钢水可浇性,生产过程中采用钙处理。目前是先喂 Ca 线,软吹后再喂入 S 线,由于 CaS 的生成,导致 Ca 和 S 的损耗大,收得率不稳定。由以上可知,目前制约含硫齿轮钢生产过程中的主要因素之一是钢中非金属夹杂物,因此,很有必要对含硫齿轮钢生产过程中洁净度进行控制与提升。 (1)高硫齿轮钢中硫化物控制技术。开展硫化物生成热力学计算,确定不同钢液成分对钢中硫化物析出种类及析出温度的影响;进行硫化物析出及长大的相关动力学计算,确定硫化物析出尺寸及析出量随温度、反应物浓度的变化。同时研究了氧化物和硫化物的联合控制研究,研究总氧含量对硫化物夹杂含量及形貌的影响,研究不同类型氧化物与钢中析出的硫化物的大小、数量和分布的关系,确定有利于钢中 MnS 弥散分布的氧化物夹杂种类,实现高硫齿轮钢钢中氧化物和硫化物的联合控制,降低 A 类夹杂物评级。 (2)高硫齿轮钢精准钙处理改性夹杂物模型。高硫齿轮钢生产时采用 Al脱氧使得钢中生成大量的以 Al 2 O 3 为主的高熔点夹杂物,为了避免浇注过程水口结瘤以及减小高熔点 Al 2 O 3 夹杂物在后续轧制过程中对钢材质量的危害,生产过程中需要进行钙处理将钢中的高熔点夹杂物改性为低熔点的液态夹杂物。然而,钙的加入量存在一个合适的范围,过多的钙加入形成的大量的 CaS 同样会导致水口结瘤。本项目基于吉布斯自由能最小的原理,对“高硫齿轮钢-夹杂物”进行热力学平衡计算,并根据“高硫齿轮钢-夹杂物”反应平衡相图,得到“液态窗口”的加钙范围,实现了高硫齿轮钢生成过程中的精准钙处理控制。
北京科技大学 2021-04-13
奥氏体不锈钢中非金属夹杂物控制关键技术
随着我国国民经济的不断发展,对不锈钢表面质量提出了更高的要求。超洁净不锈钢被广泛地应用于高端电子产品 Logo、高端装饰行业、以及核电行业等对表面质量严格要求的领域。高等级光亮表面不锈钢板对成品表面质量几乎是零表面缺陷要求,此类钢产品时炼钢冶炼难度极高,主要是由于其钢中非金属夹杂物控制存在以下三个难题: (1)高熔点的夹杂物造成了冷轧板产品线鳞缺陷; (2)冷轧板表面抛光后不变形夹杂物引起的麻点类缺陷;(3)氮化钛夹杂物引起的冷轧板达到米级别的长条纹缺陷。此前,我国超洁净不锈钢产品完全依赖于国外进口。因此,开发超洁净不锈钢冶炼关键技术为打破此领域国外产品及技术垄断、实现国内自主生产做出了卓越贡献。 (1)不锈钢冶炼脱氧及原辅料成分设计技术。对于不锈钢冶炼原材料的控制方面,国内企业生产时更倾向于买价格低廉的铁合金等原材料,从而降低生产成本,但是对于铁合金及铁合金对不锈钢冶炼的影响研究几乎为空白。国外学者对于铁合金做过一些研究,但主要是集中于铁合金洁净度对碳钢的影响,关于铁合金对奥氏体不锈钢夹杂物的研究很少。同时,国外学者研究铁合金的种类主要集中在铝含量上,然而对铁合金中钙含量对不锈钢的影响却未见报道。本项目首先提出了使用低铝无钙铁合金,降低钢中的酸溶铝含量,同时降低钢中 Al2O3含量,从而提升夹杂物变形能力,但此类铁合金成本较高。在此基础上又提出了使用高铝高钙铁合金,此类铁合金只是在冶炼传统高铝无钙铁合金添加小部分的钙,成本增加极低,但是由于钙的添加,可以在最初夹杂物生成之时就显著提升夹杂物中的 CaO 含量,从而显著提升夹杂物变形能力。 (2)超洁净不锈钢精炼渣成分设计技术. 传统的铝脱氧不锈钢都是通过高碱度精炼渣提升钢材的洁净度,减少钢中夹杂物数量。但是本项目发现即使把钢中总氧降低到 10 ppm 以下也不能解决其高 Al 2 O 3 含量的夹杂物造成的线鳞缺陷。因此通过对硅脱氧不锈钢中精炼渣碱度由原来的 2.3 降低到了现在的 1.6,虽然夹杂物的总数量没有降低,但是成功的把钢中的夹杂物控制在低熔点区,显著地提升了夹杂物的变性能力,有效地改善了高表面质量奥氏体不锈钢产品的线鳞缺陷和表面抛光缺陷。此外,本项目对调整精炼渣成分的研究非常全面,国内学者研究的炉渣碱度对钢中夹杂物的影响,其中只研究碱度为 1.0 和 1.5 的个别情况,这样很难确定出最优精炼渣成分;本项目研究应用 FactSage 热力学计算软件建立了渣-钢-夹杂物平衡反应热力学模型,通过模型研究了不同精炼渣成分对钢液成分、脱硫、夹杂物成分、夹杂物熔点、耐火材料侵蚀等的影响。通过对 400 种不同精炼渣系进行设计优化,确定精炼渣成分;同时,在实验研究方面,本项目从碱度 1.0-2.3,连续考虑了 9 中不同的碱度对不锈钢中夹杂物的影响,此外还研究了4种不同渣中MgO含量和4种不同渣中Al 2 O 3 含量对不锈钢中夹杂物的影响,从而更系统准确地确定了有利于超洁净不锈钢夹杂物控制的最优精炼渣成分。 (3)不锈钢精准钙处理改性夹杂物模型。通过可用改性处理的方法将钢中的夹杂物改性为低熔点的液态夹杂物,增强其轧制过程的变形能力以减小其对钢材质量的危害,也可避免水口堵塞现象。然而,钙处理喂钙线量的多少对钢中夹杂物的变性效果影响很大。但是大多数钢铁企业只是知道需要钙处理,对于钙处理时最优喂钙线量并没有太多理论研究,因此,在实际生产过程中经常出现钙处理效果不好、甚至钙处理后产品质量更差的现象。本项目通过对超洁净不锈钢不同钢液成分条件下钙处理进行的计算,确定了超洁净不锈钢的不同成分条件下最优的喂钙线量,可实现在线对不锈钢中夹杂物的精确钙处理改性控制,与国外同类型模型相比,实现了了不锈钢生产过程在线应用,考虑的反应物和产物更全面,计算结果更直观。
北京科技大学 2021-04-13
反应与精馏强化过程的自动控制与性能优化技术
1.项目背景 化学反应器与精馏装置是石化生产过程中使用最为广泛的设备,也是最主要的耗能单元,反应器与精馏塔运行的好坏直接关系到石油化工企业的经济效益。反应与分离强化过程通常由多个单元耦合联接而成,其不仅涉及反应与分离能力的协同机制、多单元组合与系统整体运行效能的关系,而且强化过程具有强非线性、大滞后和多变量耦合特性,以及经济、环境与安全等不确定性因素的干扰,都对强化过程的平稳操作、协同调控与分级优化带来诸多的挑战。 采用反应与精馏强化技术,通过传质与传热的强化、物质流与能量流相互耦合,使强化过程具有大幅度提高反应转化率或选择性,降低生产能耗和污染物排放等优越性。然而这种集成优势只有在反应能力与分离能力动态协同作用条件下才能被充分发挥,而且强化过程具有多稳态、强非线性和多变量强耦合特性,这些都对强化过程的自动控制与优化理论提出了新的挑战。 采用传统控制模式,当系统受到干扰时,很容易引起反应与分离能力动态失调和工况发生大范围波动与偏移,造成产品质量不合格和能耗增加等控制难题。因此,在传统控制模式的基础上,探索反应与精馏强化过程的动态协同调控方法与动态优化理论,对解决集成装置的平稳操作与自动控制难题,切实提高系统运行品质,有效降低装置生产能耗和污染物排放方面具有重要意义 2.项目技术原理 南京工业大学绿色化工研究所,经过多年研究发明了不同工况反应与蒸馏集成技术,可根据不同体系的特殊要求,实现不同工况反应与精馏的最佳匹配,解决了反应与蒸馏操作条件必须一致等问题。本项目在对强化过程机理模型、经济稳态优化和动态特性分析的前期研究基础上,研究反应能力与精馏能力的动态协同调控新方法和强化过程的分级优化理论,提出反应与精馏强化过程一体化设计思想,对传统多单元生产过程具有很好的借鉴作用。项目针对反应与精馏过程自动控制系统设计与性能优化调节方面主要开展以下技术: (1)反应与精馏强化过程多变量自动控制方案的设计与性能分析 在对反应与精馏过程机理建模、经济稳态优化设计和动态特性分析基础上,采用稳态增益矩阵和奇异值分析方法,合理选择过程被控变量和操作变量配对模式,运用传统控制策略设计反应精馏强化过程多变量自动控制方案,采用ASPEN PLUS流程模拟软件和ASPEN DYNAMIC模块进行控制方案的动态模拟测试,并根据实际工艺扰动情况,通过在动态流程模拟系统上分别加入不同幅度和方向的多种扰动和改变系统设定值,评价传统控制模式闭环系统性能,在此基础上,改进自动控制方案设计,确保设计的自动控制方案在实际应用中能够维持平稳有效运行。 (2)生产负荷自动调节和优化技术原理 反应与精馏过程的生产负荷经常随着市场需求的变化进行调整,负荷的变化将可能引起系统工况的波动,产品质量下降,能耗增加等问题,甚至造成系统不稳定而被迫停机。本项目采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制与传统控制相融合方法,实现反应与分离能力动态协同调控;本项目在多变量基础控制系统上,在关键控制回路增加设定值智能调节模块和多变量协调预测控制模块,分别采用设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制(Error tolerant DMC)与传统控制相融合方法,实现反应能力与分离能力动态协同调控,使系统获得了良好的跟踪性能和鲁棒性。解决传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调,导致产品质量不合格、能耗和污染物排放增加等控制问题。在多变量协调预测控制模块设计中,对于反应器出口成分和产品质量等不可在线测量的关键变量,采用机理模型和经验模型建立产品成分软测量模型,实现对产品成分、反应转化率等不可测被控变量的在线估计。 (3)反应与精馏强化过程的系统性能优化技术 在经济稳态优化设计前期研究基础上,开展多目标多约束动态优化与多变量跟踪控制相结合的分级优化理论研究。在上层多目标多约束的动态优化设计中,是以能耗和操作成本最小为优化目标,以质量、尾气/废液排放和过程动态模型等为约束条件,采用多目标优化算法对强化过程的关键操作参数进行动态优化计算,给出工况最优调节方案。根据多目标动态优化给出的关键参数设定值最优调节方案,采用设定值多步长滚动优化给出多变量预测控制的参考轨迹,通过多变量协调预测控制和基础控制回路的跟踪调节,使系统输出快速跟踪设定值的最佳操作值,实现工况优化与平滑调节,确保系统维持高品质运行特性,从源头降低工况大范围波动和事故发生的概率。 3.关键技术路线 项目针对反应与精馏过程,融合了化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术,采取理论研究、模拟实验和工业应用相结合的技术路线,如下图所示。项目分别开展反应精馏过程的多变量基础控制系统设计、反应与分离能力动态协同调控新方法、强化过程分级优化理论研究,并将项目成果融合,开展不同工况反应与精馏强化过程的一体化工程设计,研制一套流程模拟综合实验平台,进行模拟验证和工程应用研究。 4.项目技术特色和创新性 (1)针对反应与精馏强化过程,在传统控制模式下扰动引起反应与分离动态失调和工况偏移,导致集成优势难以充分发挥工程问题,项目提出将设定值多步长滚动优化、偏差区域容忍动态矩阵控制、多目标多约束动态优化与传统基础控制相融合的动态协同调控新方法与分级优化理论,在反应与分离动态协同作用下实现工况的优化与平滑调节,确保系统维持高品质运行特性。 (2)项目沿着学科交叉与融合方向,将化学工程理论、自动控制理论、智能学习算法与计算机模拟技术相结合,提出不同工况反应与精馏强化过程流程模拟、控制系统设计与集成优化理论相结合的一体化工程设计思想,并在常压反应与减压精馏集成的甲苯氯化反应精馏工业装置上进行工程应用研究,解决装置自动控制与平稳操作等实际控制问题,发挥强化过程高转化率/高选择性、低能耗的集成优势。
南京工业大学 2021-01-12
信号源内置式球形偶极子天线
该天线所有电路和电池组均集成在由上、下两金属半球壳组成的球体内,可以在30MHz~2GHz频率范围内辐射出谱线间隔均匀的电磁波,克服了传统球形偶极子天线需依靠光纤从外部引入信号源所带来的不足。天线直径100mm,测量动态范围40dB~50dB,结构简单,轻小便携。该天线可用于机箱、机柜的电磁屏蔽效能测试,是GJB 5240 和IEC TS 61587-3 标准符合性测试装置,也可作为标准场源用于电磁辐射发射试验中测试通道的检查确认。
东南大学 2021-04-11
构建组学数据库助力肿瘤信号通路
建设消化系统肿瘤的大数据平台,通过整合肿瘤临床信息、影像数据、生物样本库数据、高通量生物多组学的数据,系统地构建消化系统肿瘤大数据,并结合人工智能平台进行大数据的挖掘与分析。该团队基于肿瘤大数据平台开展肿瘤临床诊疗的真实世界研究,探索肿瘤的精准诊断、预后预测和耐药分子机制 徐瑞华教授团队开始着手构建磷酸化定量数据库qPhos。通过收集已发表的定量磷酸化组数据,共整合了199071个磷酸化位点上的3537533个定量磷酸化信息,其中86%的数据来自肿瘤组织样本及相关细胞系。有关定量实验的详细信息,包括实验条件、实验所用的细胞系或样本等数据也纳入了数据库中。对每个磷酸化位点,都注释了实验验证的或潜在的上游激酶,以便理解其分子调控机制。同时,通过整合UniProt,ExPASy和DrugBank等数据库中的信息,对磷酸化位点所在蛋白质的生化特征、上游激酶的靶向药物情况进行了详细的注释,方便查询和使用。       此外,数据库中还开发了qKinAct分析模块,研究人员可以基于自己的定量磷酸化组数据分析得到相应的激酶活性相关磷酸化位点信息,进而分析异常的磷酸化信号通路。因此,qPhos是首个全面涵盖肿瘤和疾病相关重要磷酸化修饰动态水平的数据库,为研究蛋白磷酸化修饰及其动态调控提供了一站式服务。
中山大学 2021-04-13
便携式通用精细智能信号采集分析系统
便携式通用精细智能信号采集分析系统根据设备状态监测和故障诊断的要求采集并记录与设备工作过程相关的主要状态参数的状态信号,如振动、噪声、转速、电流等,然后对这些参数和信号进行快速处理和精密分析,提取反映设备运行状态的特征信息,快速准确地给出设备运行状态的性能评价,为设备管理、诊断及维修提供依据,从而保障设备长期安全可靠地运行。
西安交通大学 2021-01-12
便携式动态信号采集分析系统的研制
研发阶段/n内容简介:在工程现场的动态信号测试中,目前所用的数据采集分析系统的硬件多依赖于台式机,即使是基于笔记本电脑的数据采集分析系统,也必须配合专用的扩展箱、接口箱等多种附件,由于仪器总体体积较大,给户外现场数据采集带来很大的不便。本课题正是从这一点出发,旨在开发一套基于笔记本电脑的小体积、高精度、适于野外现场测试用的便携式动态信号采集分析系统。其主要研究内容是基于并行口的小型A/D转换卡和小型电荷放大器等硬件的研制,以及基于Windows98/2000平台的软件系统。技术指标:仪器总重量:≤6
湖北工业大学 2021-01-12
一种信号处理板振动试验装置
本实用新型公开了一种信号处理板振动试验装置,包括:工作台,工作台上方设置有调节板,调节板为中空结构且内部对称设置有移动块,移动块底部对称设置有镶嵌块,调节板内开设有配合镶嵌块使用的镶嵌槽,两个移动块的对立面均设置有固定弹簧;调节板上对称设有固定块,固定块的底部与移动块连接,两个固定块的对立面开设有夹口,调节板中部活动连接有放置块;工作台底部设置有动力盒,动力盒内竖直设置有连接柱,连接柱的上端贯穿工作台且与调节板底面固定连接,连接柱下端连接有振动板,动力盒内还设置有电机。本实用新型对处理
安徽建筑大学 2021-01-12
Hippo信号通路对超级增强子的调控
 研究发现,Hippo信号通路的效应因子YAP能协同多能干细胞的核心转录因子Nanog,Sox2 和Oct4及其他超级增强子结合蛋白共同作用超级增强子,参与调控多能干细胞的关键基因表达。当Hippo信号通路的核心因子Mst1和Mst2敲除后,YAP在核内富集增加,其在基因组上也形成大量新的富集位点。更重要的是,在YAP富集增加的位点上,Nanog,Sox2 和Oct4的富集也相应增高,从而导致一些传统增强子转变为超级增强子而使其调控的基因表达大增。数据显示一些典型的促进神经细胞分化基因和抑制中内胚层分化基因的表达水平出现了基于超级增强子调控机制的剧烈变化,这也解释了为什么Mst1和Mst2 敲除多能干细胞出现倾向性分化。同时,研究也发现Mst1和Mst2敲除的多能干细胞中新形成的YAP-Nono-Tbx3调控轴会导致多能干细胞向中内胚层细胞的早期分化受抑制。这项研究工作深入揭示了Hippo-YAP信号通路在多能干细胞分化过程中的关键作用机制,将有助于指导多能干细胞向不同胚层细胞的分化,对于多能干细胞的临床应用有重要意义。
中山大学 2021-04-13
信号式功能性电刺激治疗仪
该治疗仪涉及主动参与结合电脉冲刺激治疗技术,用以治疗与恢复1级~2级微弱肌力。它应用语音(声音)和闪光灯(光信号)作为指导信号,无论是对于听力差,还是视力差的患者,甚至听力与视力均差的患者都能得到提醒与指导,然后将主动训练与电刺激相结合,引发肌肉的全收缩,带动关节完成关节的功能活动。该仪器操作方便,成本低廉,价格仅为进口生物反馈式治疗仪的1/10~1/20。 该仪器采用进口微处理器电脑芯片和先进的汉字液晶显示技术,通过声光指令指导患者主动收缩和放松患侧肌肉,加快受损的神经和肌肉再生过程及运动功能恢复。精心编制的控制程序可针对不同病理需要,从7种固定治疗处方参数或自由编程处方参数中选择合适的治疗处方,从而达到最佳的治疗效果。治疗过程中,可随时查看通过患者皮肤的实际功能性电流大小。仪器体积较小、携带方便、使用安全、造价低廉,性能价格比高。可以应用与不同等级的医疗单位,尤其是广大的社区卫生服务中心,或患者进行培训后家庭继续使用。因此,具有广阔的市场应用前景。
上海理工大学 2021-04-13
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