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帘线钢中非金属夹杂物控制关键技术
钢帘线被誉为是线材中的顶级产品,被誉为“皇冠上的明珠”。它是伴随着子午线轮胎的发展而发展起来的。以钢帘线为骨架材料的子午线轮胎具有高速、高载、耐久等一系列优良特性。随着汽车工业的发展,用于制造子午线轮胎的钢帘线需求量不断增加,同时对钢帘线的品种、性能及质量提出新的要求。作为生产钢帘线的原材料,帘线钢质量很大程度上决定了帘线的品质。帘线钢的洁净度,元素偏析等级,尤其是钢中夹杂物的形态对后续产品有着极大的影响。非金属夹杂物易引起钢丝拉拔和合股过程中断丝的发生,因此要求帘线钢中夹杂物尺寸小,且在轧制和冷拔等加工过程中具有良好的变形性能。根据子午轮胎产品性能和太阳能级硅产业的发展要求,钢帘线和切割丝向着超高强度(4000 MPa 及以上)方向发展,开发高强度、超高强度帘线钢丝,对实现轮胎的轻量化、降低用燃料的费用、降低生产成本意义重大。目前国内依旧不能稳定、高效的生产高牌号的帘线钢,开发帘线钢冶炼关键技术对提升企业生产技术水平和质量控制水平,取代进口高端钢帘线产品意义重大。 (1)帘线钢冶炼过程原辅料成分设计技术。帘线钢生产过程中一般采用Si-Mn 复合脱氧,但由于合金和辅料中存在 Al 的来源,帘线钢主要的夹杂物为MnO-Al 2 O 3 -SiO 2 系和 CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 系两类。其中,MnO-Al 2 O 3 -SiO 2 为脱氧反应产物,CaO-Al 2 O 3 -SiO 2 为钢渣反应生成。不同工序氧化物复合夹杂类型会发生转变,大量研究表明转炉出钢、精炼过程随着钢液成分的变化,夹杂物的成分在不断变化中。实际生产中使用的各种物料,包括合金、脱氧剂及钢包内衬直接影响钢液成分,进而改变钢液中非金属夹杂物的成分。高端帘线钢中非金属夹杂物主要成分为 SiO 2 -MnO,几乎没有 Al 2 O 3 的存在,因此在实际的生产过程中杜绝任何含 Al的原料。国内企业在实际生产时更倾向于使用价格低廉的合金、脱氧剂等原料以降低生产成本,为此本项目不仅研究了合金、脱氧剂、耐材等物料中 Al 的含量,还研究了各物料对钢液成分以及非金属夹杂物成分的影响程度,以选择更高性价比的物料搭配。在使用不同物料后取样分析,发现合金对钢液中非金属夹杂物的影响最大,低铝硅铁和普通硅铁对钢液中非金属夹杂物的成分影响如图 1,可以看出合金的使用直接改变夹杂物的体系。实际生产过程中可根据产品等级和各物料对钢中非金属夹杂物的影响,针对性的使用物料控制生产成本。 (2)帘线钢精炼渣成分设计技术. 炉渣成分对钢液成分有着直接影响,帘线钢精炼一般采用 CaO-SiO 2 -Al 2 O 3 渣系,精炼渣的成分对钢中夹杂物的控制起重要作用。研究表明精炼渣中相同 Al 2 O 3 含量的条件下,钢液中[Al]s 含量随精炼渣碱度增高而增高;相同碱度的条件下,钢液中 Als 含量随精炼渣中 Al 2 O 3 含量增加而增加。当精炼渣的碱度为 1.0 时,钢液中[Al]s 随渣中 Al 2 O 3 含量增加亦呈增加趋势, [Al]s 增量有限。同时,夹杂物中 Al 2 O 3 和 MnO 含量取决于渣-钢间的氧势,如氧势高,则夹杂物中 MnO 含量高。反之,当系统氧势低时,渣中CaO 和 Al 2 O 3 会有少部分被还原进入钢液,夹杂物 CaO 和 Al 2 O 3 含量增加,MnO 含量减少。在实际的冶炼过程中,精炼渣进入钢液是不可能完全避免的,精炼渣进入钢液后将形成含大量 CaO、Al 2 O 3 的夹杂物。对此为控制钢中非金属夹杂物的成分将精炼渣的碱度控制在 CaO/SiO 2 ≤1,实际生产过程中,精炼渣的最佳成分还应根据精炼过程的渣钢比,所使用合金、脱氧剂、耐材等条件进行优化。 (3)帘线钢中夹杂物变形性能评估模型。许多研究认为低熔点夹杂物在轧制和加工过程中变形更好。如果轧制过程中夹杂物是液态的,那这毫无疑问是对的。 102 / 298然而,实际的轧制温度往往大部分都低于夹杂物的熔点。在轧制温度降到夹杂物固相线温度以前,虽然夹杂物不是液态,但是由于软化它们仍然具有一定的变形性。然而,当温度降低至固相线以下时,夹杂物将完全转变为固态。并且,钢的变形不仅包括轧制,还包括其他冷加工,譬如,帘线钢冷拔过程的温度基本为室温,显著低于夹杂物的固相线温度。因此,只用熔点来评估冷拔或冷轧过程中夹杂物的变形性能不太合理或者说不太全面。本项目提出使用低温下夹杂物的杨氏模量评估变形能力的模型,认为氧化物变形能力与杨氏模量大小成反比,并拟合了低温下的氧化物杨氏模量与平均原子体积关系:2.939811 E V ,对Al 2 O 3 -SiO 2 -CaO 系和 Al 2 O 3 -SiO 2 -CaO系氧化物的低温杨氏模量进行了计算,如图 2所示。由于冷拔过程氧化物变形能力与杨氏模量大小成反比,为了降低冷拔过程的断丝率,夹杂物需要控制到图中所示的深蓝色区域,即要求具有很高的 SiO 2含量和极低的 Al 2 O 3 含量。由图还可知,由于具有最大的杨氏模量,Al 2 O 3 对帘线钢中氧化物的变形性能最为有害,这也是为什么帘线钢生产过程中需要严格控制钢中 Al 含量。
北京科技大学 2021-04-13
汽车板钢中非金属夹杂物控制关键技术
汽车板要求优异的深冲性能,主要是 IF 钢,也称超低碳钢,在汽车工业中得到了广泛应用。对于 IF 钢,要获得成品钢材的高延展性、高塑性应变比以及优良的表面性能,要求钢中 C、N、O 含量尽可能低。由于铝具备强脱氧能力,IF钢生产过程采用Al 脱氧,在很短时间内钢中溶解氧即可以降低到 1×10-6 ~3×10 -6 ,同时生成 Al 2 O 3 夹杂。目前 IF 钢生产过程遇到的与夹杂物有关的问题主要包括:(1)钢水可浇性差,易发生浸入式水口堵塞;(2)由铸坯内大型夹杂物引起的冷轧薄板表面长条线状缺陷等。其中针对可浇性问题,主要是要尽可能地减少夹杂物的生成并促进夹杂物的去除,针对表面缺陷问题,主要是促进夹杂物在结晶器内的上浮去除,减少夹杂物被凝固坯壳捕捉。因此,开发了汽车板中非金属夹杂物控制关键技术,为提升国内钢铁企业汽车板的生产效率和产品质量做出了贡献。 (1)RH 精炼能力提升技术。RH 真空精炼是汽车板钢中非金属夹杂物去除的主要场所,RH 精炼能力的提升有利于增加夹杂物的去除效率。而 RH 循环流量的增加是提升其精炼能力的主要手段。以往的研究主要集中于增大提升气体流量或者增大真空度来增加 RH 循环流量,但能够实现的增幅有限。本项目创造性地设计了一种圆形上升管-椭圆下降管的 RH 新型真空槽装置,并应用于企业生产实践。将RH 反应器的下降管替换为椭圆形,在不必增加钢包内径的前提下增大了下降管的截面积,起到增大循环流量并延长钢包使用寿命的效果。该技术可解决 RH 精炼效率提升的瓶颈问题,能够大幅提升 RH 真空精炼的效率和能力。图 1 所示的工业试验结果显示了采用此技术时夹杂物最少。(2)超低碳钢铸坯表层凝固钩预测和控制技术。以往对汽车板钢浇铸过程凝固坯壳对夹杂物的捕获现象研究较少,而通过研究发现浇铸过程钢中夹杂物和气泡容易被铸坯表层凝固钩结构所捕获。凝固钩是在结晶器内弯月面凝固后形成的结构,该结构向结晶器内部延伸,很容易捕获结晶器内上浮的气泡和夹杂物,从而引起铸坯的表层缺陷。尤其是超低碳钢凝固过程中的糊状区较窄,更容易形成大尺寸的凝固钩结构,因此对超低碳钢铸坯表层的凝固钩结构的控制尤为重要。本项目通过对不同浇铸参数下的铸坯凝固钩进行对比,研究了不同浇铸参数对凝固钩深度的影响,并通过建立结晶器初始凝固模型,开发了超低碳钢铸坯表层凝固钩的预测和控制技术。通过该技术的实施可以实现不同浇铸工艺条件下凝固钩深度和长度的预测,并采取针对性的措施对其进行控制。一方面有利于预测汽车板铸坯的扒皮深度,另一方面通过控制措施(较高拉速、较高浇铸温度和较低的结晶器一冷水流量、采用电磁制动等)的实施有效减小凝固钩的尺寸,如图 2 实施,减少其对大尺寸夹杂物和气泡的捕获,从而提升汽车板表面质量。(3)超低碳钢连铸一冷优化模型。结晶器是连铸机的心脏,具有极高的冷却效率。结晶器内的钢液流动和冷却速率对结晶器内的凝固坯壳生产和夹杂物的运动、去除和捕获具有重要影响,尤其是对超低碳钢铸坯表层凝固钩尺寸及其对夹杂物和气泡的捕获影响显著。本项目对超低碳钢连铸一冷优化模型进行了开发。首先建立结晶器内的流动及坯壳凝固模型,综合考虑了结晶器内钢液的流动、钢液及坯壳的传热、坯壳与铜板间的缝隙传热、铜板及冷却水的传热。模型首先通过Fluent 软件进行结晶器内的流场和温度场模拟,然后将得到的固相线处的热流密度导出,作为凝固模型的参数输入到凝固模型中进行计算。运用模型对结晶器的传热进行了计算,模拟了一系列结晶器宽度、拉速及浇铸过热度的结果,并将计算的结晶器水流量进行综合统计,得到了适合现场调水的临界水流量水表。在模型计算过程中,模型不但考虑了钢液流动、钢液及坯壳的传热、缝隙传热、铜板及冷却水传热,还对冷却水核沸等额外瞬间增大的热阻的现象进行了警示。图3 所示为模型计算得到的不同拉速、结晶器宽度下的临界水流量,能够为超低碳钢浇铸过程结晶器一冷水量优化提供指导,一冷水并不是越大越好,在保证安全的情况下适当地降低一冷水量能够有效减小凝固钩尺寸和铸坯表层夹杂物的数量。
北京科技大学 2021-04-13
城市面源污染控制及雨水资源化利用技术
根据城市面源污染的特征,以污染源控制、径流量削减和污染物空间拦截为基点,研究和攻克一批关键性单元技术,如:屋面径流分流集水器、人行道侧渗流带、合流制管网溢流雨水拦截分流控制装置等单元技术,建立了城市面源控制技术体系。选择和应用相关技术,合理组合,可从源系统——运移途径——汇系统三个层次上,分级控制城市面源,并实现城市降雨的资源化利用。 主要利用生态工程技术解决城市面源的污染问题,所采用的生态工程技术不仅可回收利用雨水,同时也具有景观效果。所述成果具有较好的环境效应和经济效应,同时具有景观价值。 成果完成时间:2015年2月
华中农业大学 2021-01-12
一种基于九开关管逆变器的多功能分布式电源并网装置
本发明公开了一种基于九开关管逆变器的多功能分布式电源并网装置,当电网正常运行时,将NSI的一个输出端口经由并网变压器接入配电网,将微源产生的电能逆变成符合并网条件的交流电,并维持变流器直流母线电压稳定;将NSI的另一个输出端口通过并联形式接入电网,在电流环中加入谐波电流补偿值,用于改善电网电能质量。当电网故障时,利用NSI所提供的两个输出端口之间的协调配合,实现分布式电源的低电压穿越。相比于背靠背型的逆变器结构,本发明不仅可以节省三个开关管,降低系统成本,还可以同时对配电网电能质量问题进行补偿,实现
东南大学 2021-04-14
大型燃煤电厂智能发电系统研发及应用
智能发电体系结构  提出并构建了智能发电体系结构,与 DCS+SIS+MIS 系统的结构相比,系统的网络安全分区与功能分区发展为 ICS+ISS 的两层结构,实现安全可靠性与应用功能的统一。  智能发电运行模式 基于能效分析、运行优化、控制优化、设备状态监测,建立了能效、环保、灵活性等性能指标的“大闭环”控制模式,故障预警、诊断、容错控制的“大闭环”运行模式。  智能发电软件及算法模块  开发了ICS成套算法和应用功能软件。包括52种智能控制算法模块,120种智能计算分析诊断算法模块,形成了智能检测、智能控制、智能诊断和智能优化等功能。  智能发电投运效果  国内外首次投运,系统运行稳定可靠;预警准确率大于90%;综合节煤2.25g/kwh;降低运行人员操作量60%。 截至2020年5月,研究成果已在14台机组得到推广应用;新增合同额1.81亿元,直接经济效益4997万元。 智能发电鉴定及获奖情况 2019年10月,中国电机工程学会组织的技术鉴定认为:该系统设计思想先进、功能齐全、智能化程度高,具有良好的经济社会效益和推广前景,该系统整体技术达到国际领先水平。 项目获得2020年中国电力科学技术进步一等奖。 
华北电力大学 2021-05-10
新型直驱式波浪发电系统
该成果获2018年度高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)技术发明类二等奖。本项目发明了直驱式波浪发电系统,即用直线电机与波浪能转换器结合,直接将波浪动能转化为电能,减少了中间环节,提高了波浪发电系统整体效率。1、圆筒直线电机新结构:项目组首先采用径向叠片技术,阻断电磁感应涡流回路,极大程度地降低了圆筒直线电机的损耗,突破了该电机的技术瓶颈。同时发明了该电机的等效迭压系数表达式,将径向叠片式圆筒直线电机的复杂结构化为二维问题,简化了仿真计算方法。圆筒直线电机的新结构解决了该电机世界性的技术难题,为其应用推广发挥了重大作用。2、直线电机优化理论:建立了直线电机的电磁场-电路-温度场联合模型,对直线电机的磁场、电机参数进行仿真及优化计算。突破了传统的电机基波磁场耦合理论,创造性地提高了电机功率密度数倍,减小电机体积、降低了发电成本。然后发明了齿槽边端定位力及电机波动的基本规律,有效地降低电机阻力,提高了波浪发电系统的发电量。3、直驱式波浪发电运行控制技术:建立流体动力学和直线发电机电磁耦合的数学模型,搭建了参数可调的波浪发电运行控制综合系统。
东南大学 2021-04-10
离子辐照改性摩擦纳米发电机材料
首次将载能离子束与摩擦纳米材料相结合,并成功地获得了超强正电性起电材料。在这项研究中,利用离子辐照技术,通过核能损和电子能损等能量传输来改变材料的分子结构。离子注入产生的弹性和非弹性碰撞会导致聚合物中大分子的能量达到化学键能垒,使相应化学键断裂,化学键断裂产生的大量自由基与断键再结合,重新排列形成新的化学键和新的官能团,从而大幅度提高材料的起电性能。
北京大学 2021-04-11
新型高性能永磁发电机组
北京工业大学 2021-04-14
一种自发电的多功能钱包
本发明公开了一种自发电的多功能钱包,包括贝壳状的包体,包体的两端通过纽扣连接,在包体内部沿折叠线连接插套,插套上设有内部照明灯、外部照明灯、光敏电阻和紫外线验钞灯,包体的一侧设有压电发电装置、电池和控制模块;光敏电阻、紫外线验钞灯、内部照明灯和外部照明灯分别与控制模块相连,光敏电阻、紫外线验钞灯、内部照明灯、外部照明灯和控制模块分别与电池连接,电池通过电源转换模块连接压电发电装置。本发明的钱包设有两个LED照明灯,一个能为钱包内部提供照明,方便使用者在光线较暗的环境中取放钱币;另一个可以当成应急光源使用,使用方便;在钱包内设有紫外线验钞灯,能够在取放钱币是鉴别钱币真伪,减少使用者的财产损失。
西南交通大学 2016-10-19
一种引水式漩涡水流发电系统
本发明提供一种引水式漩涡水流发电系统,包括相互连接的引流部和发电部,所述引流部主要由分 水锥、回水堰、引水渠依次连接构成;其中分水锥设于河流弯道处中部,用于将河流分为两股;回水堰 设于分水锥的下游,并与分水锥相连接,用于对水量进行二次调节;所述发电部包括造涡漏斗、机电设 备和尾水管,其中机电设备设于造涡漏斗上侧,尾水管设于造涡漏斗下侧;引水渠用于将河水引入造涡 漏斗产生漩涡,作用于机电设备进行发电
武汉大学 2021-04-14
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