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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
一种联合最佳接纳控制和剔除控制的流量控制方法
本发明涉及认知无线电网络中的服务质量保证和性能优化,提出了一种联合最佳接纳控制和剔除控制的 QoS 保证机制,包括系统的初始化、计算出最佳接纳概率和剔除概率以及认知用户的各个性能指标。本发明基于动态接纳概率和剔除概率的 QoS 保证机制,可以在使得系统吞吐率最大化的情况下,同时严格地保证认知用户的 QoS 要求;所述方法可以在集中式网络中得以实现。
华中科技大学 2021-04-11
一种提高荧光粉热稳定性的方法
最近以来,LED照明以其节能环保等优点,获得了大规模的应用。在实际应用过程中,荧光粉会由于热量的产生,而发生发光强度的衰减,引起发光器件色坐标的偏移。 例如,BaMgAl10Ol7:Eu2+ (BAM)因在紫外、真空紫外光激发下具有优良的发光效率而广泛应用于等离子体显示(Plasma Display Panel,简称PDP)中。但BAM粉在涂屏过程及工作过程中会发生亮度衰减现象而使PDP的性能受到影响。因为在涂屏PDP过程中,经丝网印刷后,需600℃高温焙烧,以除去有机溶剂。这样会使作为发光中心的Eu2+被部分氧化成Eu3+。而工作过程中则会发生真空紫外激励的辐照造成衰减和气体放电离子溅射造成衰减。因为高能粒子的溅射会造成荧光粉表面缺陷使晶体的表面破坏从而导致发光亮度的降低。所以,如何解决蓝色荧光粉的热衰减与真空紫外辐照造成的衰减是目前亟待解决的课题。对荧光粉进行表面修饰——包覆是提高其抗衰减性能的一个有效途径,因为通过包覆不仅可以解决由于电性能和表面化学活性不稳定造成的荧光粉性能下降。如中国专利CN1667081A公开了一种氧化铝包覆荧光粉的方法;中国专利CN1664051A公开了一种氧化镁包覆荧光粉的方法。这些方法均一定程度上解决了目前蓝色荧光粉的衰减问题。但由于这些方法都是采用液相法,对溶液的酸碱性要求高,工艺较复杂,最终产品性能重复性差。 本专利通过一种新型包覆方法,在粉体表面沉积原子层的惰性层,通过精确控制碳的沉积厚度在1nm左右,如下图,可保持表面包覆层在紫外至红外波段的透明度,有效消除荧光粉表面缺陷而不影响光的入射和出射,从而有效地提高荧光粉的发光效率。 该方法适用于氧化物和氮化物荧光粉,普适性好,可提高荧光粉的热稳定20%以上,具有成本低,工艺简单,重复性好等优点,易于大规模生产。
电子科技大学 2021-04-10
一种提高荧光粉热稳定性的方法
最近以来,LED照明以其节能环保等优点,获得了大规模的应用。在实际应用过程中,荧光粉会由于热量的产生,而发生发光强度的衰减,引起发光器件色坐标的偏移。 例如,BaMgAl10Ol7:Eu2+ (BAM)因在紫外、真空紫外光激发下具有优良的发光效率而广泛应用于等离子体显示(Plasma Display Panel,简称PDP)中。但BAM粉在涂屏过程及工作过程中会发生亮度衰减现象而使PDP的性能受到影响。因为在涂屏PDP过程中,经丝网印刷后,需600℃高温焙烧,以除去有机溶剂。这样会使作为发光中心的Eu2+被部分氧化成Eu3+。而工作过程中则会发生真空紫外激励的辐照造成衰减和气体放电离子溅射造成衰减。因为高能粒子的溅射会造成荧光粉表面缺陷使晶体的表面破坏从而导致发光亮度的降低。所以,如何解决蓝色荧光粉的热衰减与真空紫外辐照造成的衰减是目前亟待解决的课题。对荧光粉进行表面修饰——包覆是提高其抗衰减性能的一个有效途径,因为通过包覆不仅可以解决由于电性能和表面化学活性不稳定造成的荧光粉性能下降。如中国专利CN1667081A公开了一种氧化铝包覆荧光粉的方法;中国专利CN1664051A公开了一
电子科技大学 2021-04-10
尾砂坝稳定性分析评价与综合治理
所分析研究的尾矿坝坝址区为一峡谷段,两岸山顶高程可达500m左右,土坝于1978年施工后并投入使用。坝底高程为425m,坝顶高程为455m,坝高30m,坝顶宽5m,坝顶长90m。分设三个马道,设计边坡比自上至下分别为1:2.0、1:2.5、1:3.0,下游坡的变坡处设马道宽2m,下游坡脚设排水棱体,排水棱体高7.5m,坝址堆石棱体坡比为1:1.5。相应设计总库容77万m3,有效库容62万m3,服务年限20年。坝体材料由人工填土、残积土组成。尾砂坝运行以来,随着尾砂的堆积和水位上升,整个坝体逐渐处于饱和状态,坝面多处有水渗出。1998年2月13日,当时水位距坝顶约2m,右坝坡约447m高程处渗漏产生流土而失稳破坏。 该研究项目分析了土坝塌溃的原因和影响土坝稳定性的机理;对重建后坝体的安全稳定性进行了分析计算,并针对相应影响因素提出了综合治理对策;对类似工程土坝的设计施工及运行管理提出了相应的注意事项和预防措施。有相应的分析软件。
武汉工程大学 2021-04-11
用于脊柱稳定性研究的坐姿突发加载姿势干扰装置
本实用新型公开了一种用于脊柱稳定性研究的坐姿突发加载姿势干扰装置,包括:一底座,用以支撑干扰装置的基体;一套可调整的坐靠抵装置,用于测试者在测试中的正确的坐靠抵姿势的实现;一信号发射装置,用于实现突然加载信号的发送控制;一与信号发射装置信号连接的磁力锁装置,用于实现对测试者进行突然加载;一牵拉装置,用于将测试者与磁力锁装置连接并实现突然加载控制的拉力装置。本实用新型干扰装置结构简单,操作方便,数据准确性高,而利于该装置进行测试的方法,采取半跪位作为起始姿势,以达到限制髋关节和下肢的代偿运动,从而为更好的研究躯干稳定肌在突发性加载下的表面肌电的影响提供准确的数据。
浙江大学 2021-04-13
一种好氧颗粒污泥稳定运行的反应器
本实用新型公开了一种好氧颗粒污泥稳定运行的反应器,属于环保设备领域。反应器本体的进水口设置于底部,并与浸于出水桶液面以下的潜水泵相连;反应器本体侧壁上设置有出水口,出水口通过蠕动泵连接出水桶;反应器本体内设置有连接空气泵的多孔曝气头,多孔曝气头上方覆盖有呈火山口状的阻隔板,阻隔板中心开口且边缘与反应器本体内壁之间存在空隙;阻隔板的开口上方设置有多孔布气板。本实用新型能够维持好氧颗粒污泥的性状稳定,同时保持较低的曝气功耗。
浙江大学 2021-04-13
新型高效稳定型壳聚糖衍生物络合碘杀菌材料
将功能性壳聚糖的改性产物(壳聚糖改性接枝共聚物,壳聚糖改性季铵盐衍生物等)与碘络合,制得新型高分子抗菌剂。该材料具有高效、安全的杀菌、抗病毒效果,成为新一代抗菌材料: ① 有效碘含量>60mg/g,远高于目前市场使用的碘制品; ② 碘结合稳定,60℃下加热6h,有效碘含量降低比率<3%,碘具有良好的缓释性; ③ 具有广谱的杀菌性能,对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌、粪肠球菌、肺炎克雷伯菌、白色念珠菌、淋球菌、单纯疱疹病毒及乙肝病毒有良好的杀灭效果,近期研
北京理工大学 2021-01-12
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