厚板焊接作为我国核电、船舶、石化等领域重大装备的关键制造技术，对低热输入、高效率、高质量的新型焊接方法升级需求极其迫切。窄间隙焊接技术因采用窄且深的坡口，在厚板焊接时具有效率高、填充量少、热输入小、变形小等优势，在提高焊接效率和焊接质量等方面具有重要应用前景。目前，该类技术在国外核电、船舶等行业广泛应用，技术较为成熟。而我国窄间隙焊接技术研究起步较晚，在大厚板核心焊接设备、工艺及材料均受制于人，尤其针对我国国防重点企业，存在“卡脖子”风险。高端焊接装备依赖于进口，价格高昂。国外主要生产厂家包括法国宝利苏迪、日本日立公司、美国电弧机器等，国内生产厂家华恒、唐山开元等依赖于国外企业的专利授权。 国际和国内现有技术一般采用钨极摆动、陶瓷片约束、横向交变磁场等控制电弧周期性地在两侧壁之间燃烧，存在装置复杂、母材被磁化或间隙较大等缺点。为解决窄间隙焊接侧壁熔合的难题，课题组另辟蹊径，创新性地提出了一种具有完全自主知识产权的“厚板超窄间隙旋转电弧焊接技术及成套装备”新技术。该技术突破了现有窄间隙钨极氩弧焊接（NG-GTAW，narrow-gap gas tungsten arc welding）工艺的局限性，已实现壁厚50 mm超窄间隙焊接，能够更为可靠、简便地解决侧壁未熔合缺陷问题。相对于国内外的现有技术，该技术形成的旋转电弧能够有效改善电弧热量及压力的均匀性，在保证熔敷金属质量均匀的同时避免熔深过大，具备高质量、高效率的突出优势，达到国际先进水平，已在国防、核电、QT等工业领域推广应用。同时，研究团队自主设计研发了面向核电、石化、船舶等装备的大厚板非轴对称旋转钨极超窄间隙GTAW成套装备（图1），可实现板厚超过150 mm、窄间隙5 mm——9 mm的厚壁材料高质量自动化焊接。 图1 大厚板非轴对称旋转钨极超窄间隙GTAW成套装备 该设备特别适用于厚壁不锈钢焊接、钛合金、980高强钢、9Ni钢等特种材料，在核电、军工、石化等领域具有广泛的应用前景。目前处于国际先进水平的宝利苏迪公司生产的单套设备售价高达380万元，国产设备售价也达到150——200万元水平。而自主设计研发的设备单套成本仅约30万元，能够产生巨大的经济效益。

该装置属专利技术，适用于电力系统、高压绝缘领域。 电力系统架空输电线路布设在户外。雷击线路常导致绝缘子串表面发生闪络，而后持续的工频续流电弧沿绝缘子表面燃烧，可能导致绝缘子瓷瓶碎裂以及其附属的固定金具损坏从而发展成线路故障，跳闸断电。故障后查找故障点、更换损坏的元件造成较长时间停电，降低了供电可靠性和增大了运行成本。 技术内容： 为了克服现有绝缘子技术结构在这方面不足，研制了这种绝缘子串电弧泄放装置。 主要采用的技术是：包括并联电弧泄放气隙电极、绝缘子串、金具，绝缘子串两端装有金具，金具上固定装有并联电弧泄放气隙电极。放电气隙间距长度略小于绝缘子串的串长长度，绝缘子串两端金具，一端和输电线路连接；另一端和杆塔固定绝缘子的金具相接。本装置可以在35kV、l 10KV、220kV线路上安装。 优点：在绝缘子串的两端加设并联的电弧泄放气隙，使雷电引发的电弧在远离绝缘子表面的电弧泄放气隙里燃烧，从而保护了绝缘子以及附属的固定金具。

目前国内由于电费、废钢昂贵，电炉一般需要添加铁水才能保证其经济性，添加铁水量受到铁水供应的影响，较难保证铁水兑入比例的稳定性。采用全废钢冶炼时，各个钢厂都有固定的供氧、供电、造渣制度，冶炼节奏稳定。但添加铁水，尤其是铁水兑入比例不稳定，导致冶炼工艺不容易掌握，电炉炉长对工艺的理解不够，全凭经验操作，冶炼指标受到极大影响。主要体现在：冶炼周期长、电耗高，石灰、氧气、天然气等辅料消耗高。以某厂 110t 超高功率电炉为例：在工艺优化前，电炉兑入铁水比例在 40%

成果简介在三相交流电弧炉自动控制系统中， 三相电极的升降控制是核心部分， 其作用是快速调节电极位置， 保持恒定的电极电弧长度， 以减少电弧电流的波动， 维持电弧电压和电流的比例恒定， 使输入功率稳定； 本项目利用神经网络智能控制技术对炉电极控制系统， 采用神经网络逆辨识与逆控制策略， 结合 PD 控制， 构成复合控制器， 通过 SIEMENS 的 WinAC 自动化软件， 在工控网和 Profibus 上实现了三相电极电流的实时在线解耦与控制。 并在冶炼过程中， 建立被控对象的神经网络

针对电弧炉炼钢冶炼周期长、能量利用率低、生产成本高等问题，本项科技成果以高效、低耗、节能、优质生产为目标，研发了电弧炉炼钢复合吹炼技术，发明了电弧炉熔池内气-固喷吹脱磷、高效吸附脱氮、出钢在线连续喷粉脱氧等新方法，攻克了电弧炉高品质钢生产的世界难题。 1、以集束供氧、同步长寿底吹搅拌等技术为核心，开发了电弧炉复合吹炼技术（图 1），实现了电弧炉炼钢供电、供氧及底吹等单元的操作集成，满足多元炉料条件下的电弧炉炼钢复合吹炼的技术要求。 2、发明了电弧炉熔池内气-固喷吹冶炼新工艺（图 2），利用钢液面下的喷枪向熔池内部直接喷射 O 2 -CaO，依靠反应气体裹挟熔态渣粒直接反应实现快速深脱磷，颠覆了传统的渣-钢界面反应脱磷方式，冶炼终点磷含量降至 0.004%，实现了电弧炉炼钢低成本快速深脱磷。 3、研发了电弧炉多元介质混合喷吹脱氮工艺及装备（图 3），冶炼终点钢液氮含量由原来的 0.0060%以上稳定降低至 0.0045%以下，突破了电弧炉炼钢氮含量控制技术瓶颈，是炼钢洁净化技术的重大创新。 4、发明了电弧炉出钢过程在线连续喷粉脱氧技术（图 4），利用载气-脱氧粉剂高速射流直接冲击出钢钢流，碳质微粒与高温钢液快速接触，瞬态反应生成脱氧气泡实现无铝（硅）优先脱氧 150-200×10 -6 ，显著提高了合金收得率，钢中初始沉淀脱氧产物减少 40~50%，产品质量明显提升。

等离子体电弧加热器是采用电极放电产生电弧的方法将气体加热到高温状态（几千至上万度高温），可以用来模拟高速飞行器，如飞机、火箭、高超音速导弹、太空探测器等在飞行过程中所承受的高温、高压外部环境，对研究飞行器在特殊太空条件下所使用材料的耐烧蚀性、隔热性能等参数具有重要意义。为了使电弧加热器地面模拟更接近实际飞行器的再入环境，真实地考核再入飞行器防热材料的性能，以便做到精确的防热设计，从而降低飞行器的制造和发射成本，需要高性能的电弧加热器来满足各种地面模拟试验。   技术特点: 容量大、组合灵活，满足了目前国内的绝大部分材料耐热试验供电要求。 主要技术指标： 电源输出参数为直流3000A/21000V，或6000A/10500V。根据不同电路拓扑组合，方便适用于其他参数要求。   应用范围： 该电源为电弧加热器地面模拟试验系统提供直流电源，适用于管弧加热器、长分段加热器、碟片加热器等，满足了目前国内的绝大部分材料耐热试验供电要求。

广泛应用于汽车、锅炉及装备制造等行业的不锈钢焊管是我国钢铁行业重点发展的高端不锈钢精品深加工产品，其由钢带卷制成管而由钨极氩弧焊接（TIG）而成，但在高速焊接生产过程中会出现咬边和驼峰焊道成形缺陷，成为不锈钢管高效焊接生产的技术“瓶颈”和行业技术发展的堵点、难点。基于此，通过研究揭示不锈钢管TIG焊接生产提速后出现的咬边、驼峰焊道表面成形缺陷形成机理，提出利用辅助TIG电弧对熔池进行热力联合调控抑制高速TIG焊接过程中咬边和驼峰焊道的形成，发明了列置双TIG电弧（Tandem TIG）高效低能耗焊接工艺，将咬边和驼峰焊道缺陷防止在萌芽状态；与单TIG焊相比，焊接速度提高1倍以上，能耗降低20%以上，很好地解决了焊接高质量和高效率难平衡的问题；开发了钨极烧蚀在线监测系统和不锈钢管在线固溶热处理系统，实现了不锈钢管高效、低能耗、低成本焊接生产，提升了不锈钢焊管行业技术水平。在此基础上，基于相同热力调控理念开发了TIG电弧辅助MIG/MAG电弧高速焊接工艺，焊接速度提高75%。项目累计授权发明专利5件，制定团体标准2项，工信部认定节能技术1项，获中国专利优秀奖等科技奖励6项。项目成果推动和引领不锈钢焊管生产向高效、低能耗方向发展，具有显著的技术优势和应用前景。 （a）工艺原理 （b）列置双TIG电弧和熔池图像 图1 列置双TIG电弧高速焊接工艺原理 （c）铁素体不锈钢焊管 （d）奥氏体不锈钢焊管 图2 不锈钢管列置双TIG电弧高速焊接生产 图3 钨极烧损在线监测系统 图4 奥氏体不锈钢管高速焊接生产过程中在线固溶热处理工艺流程

成果简介高压电网关闭和切断时， 由于电网电压过高会产生强烈的电弧。 高压电弧破坏作用非常大， 轻者减少断路器使用寿命， 重者甚至会烧毁仪器和伤害操作人员。所以在高压断路器中， 灭弧设备是必要的。 纵观现在的灭弧设备， 大多是被动灭弧。 灭弧装置复杂、 成本高， 且效果差异很大。 现在国家电网建设发展速度很快，电压等级越来越高， 需要一个能根本解决电弧的开关； 同时在开关大型电机时由于自感作用电弧也非常大， 同样需要这样一个能根本灭弧的开关。本项目是依据交流电中的特点进行开关动作， 依据

本发明公开了一种电弧增材和铣削加工装置，属于电弧增材技术领域。其包括电弧增材单元和铣削加工单元，所述铣削加工单元包 括铣削加工头，所述铣削加工单元和所述电弧增材单元相连接，电弧 增材单元包括焊枪、支撑板、滑块、固定槽、固定板、步进电机以及 丝杠，焊枪一端与滑块固定，焊枪另一端穿过支撑板的通孔，支撑板 与步进电机相固定，固定板也与步进电机相固定，固定槽与固定板相 固定，步进电机的输出轴连接有丝杠，丝杠穿过滑块上开设的螺纹通 孔。本发明装置能一次性进行增材制造和切削加工，使工件的加工精 确满足使用要求。

该装置属专利技术，是一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法及装置，利用两电极间的放电电弧对研磨后光纤表面进行抛光处理，以便去除光纤研磨过程中产生的微裂损伤，提高研磨光纤的质量的新型光纤抛光设备。属于光纤通信系统技术领域，特别属于利用光纤包层场的变化来制作高精度光器件的技术领域。 光纤属于硬脆玻璃材料，在光纤研磨过程中，研磨砂将不可避免地会在其表面产生大量的凹坑和微裂损伤，表面粗糙度较高，从而引起光信号的散射和吸收损耗较大，虽然采用颗粒尺寸很小的微粉对光纤的研磨表面进行机械抛光，可在一定程度上降低表面的粗糙度，但机械微粉抛光法并不能消除研磨光纤表面那些不可见的微裂损耗，如果不进行处理，当空气中的水汽进入这些微裂纹时，将导致所制作的光纤器件的性能很快恶化，对提高器件的稳定性极为不利的。而且由于光纤的直径仅为125微米，为提高其研磨表面的光滑行对机械微粉的材料、尺寸和纯净性要求极高，在实际加工中并不适用。因此，为进一步提高光纤研磨后表面的光滑性，避免微裂损伤造成的器件性能恶化，迫切需要一种价格便宜、使用方便、并且能对研磨光纤表面的微裂纹进行消除的新型抛光设备。 技术内容： 利用两电极间的放电电弧对研磨后光纤表面进行高精度抛光的方法及装置， 解决其技术问题所采用的技术方案是： 一种电弧放电光纤研磨截面高精度抛光方法，其特征在于，利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，将研磨光纤的表面进行熔化，消除研磨光纤表面的微裂纹；通过定位传感器，是放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，调节光纤抛光的长度；利用电机速度控制器控制电极的移动速度。 技术特点： 1、利用在电压控制下，两电极放电电弧所产生的高温效应，经研磨光纤表面进行熔化，消除研磨光纤表面的微裂纹； 2、利用电压控制PZT，调节放电电极与研磨后待抛光光纤间的距离，调节精度为0.01微米； 3、通过精密导向机构和定位传感器控制抛光电极的移动范围，调节光纤抛光的长度，长度为0-140mm； 4、利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。 利用电压控制压电陶瓷PZT，从而调节放电电极与研磨后待抛光光纤间的距离；并通过定位传感器来控制抛光电极的移动范围，实现光纤抛光的长度的调节。其发明的主要内容如下： 该抛光装置，由PZT高度调节器，电机速度控制器、精度导向传送带，定位传感器、V型刻槽光纤放置用微晶玻璃和电极组成。主要优点：（1）采用火焰抛光的方法，通过PZT调节研磨抛光后的光纤与电极的相对位置，利用电极打火所产生的高温将研磨光纤的表面进行熔化，从而有效消除研磨光纤表面的粗糙度，抑制微裂纹或凹坑造成的较大损耗；（2）通过精密导向机构的定位传感器，是放电电极沿着研磨后待抛光光纤的轴向移动，从而实现对光纤抛光的长度进行任意调节；（3）利用电机速度控制器对电极的移动速度进行控制。