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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
一种浮筒闸板控制截流管道流量的溢流井
本实用新型公开了一种采用浮筒控制闸板的启闭而控制截污流量的溢流井,包括:井壁、闸板、浮筒、合污管道、溢流管道、截流管道;通过浮筒的浮动控制闸板的开闭,进而有效控制溢流井内的截流流量和溢流流量。晴天和小雨时(或大雨的初期时),溢流井内污水流量小水位低,浮筒下落带动闸板开启,污水均从闸板下部与井底的间隙出流,截流井正常截流,污水全部流到污水处理厂。当流量增加,水位超过截流管道管顶,浮筒上浮带动闸板关闭,截流停止而溢流开始。闸板上若开孔,则在溢流时,截流管道仍可以维持设定的流量。本装置结构非常简单,成本低
安徽建筑大学 2021-01-12
一种电气控制柜及其主动式降温系统
本发明公开了一种电气控制柜及其主动式降温系统,包括柜体和箱盖,所述柜体两侧壁上开有第一安装槽,所述第一安装槽一侧还开有第一卡槽,所述柜体两侧壁还开设有第一滑槽,所述第一滑槽与第一卡槽相互贯通,所述第一卡槽内均设有第一挡板,所述第一挡板一端面通过第一连接块固定连接有第一手柄,所述第一连接块与第一滑槽相互配合;本发明通过温度传感器的设置和主动式降温系统的设置,使得本发明在温度超过预设值时,会自动打开风扇,拉动第一挡块开始进行散热;通过显示装置的设置,使得工作人员能够清楚的观察到电气控制柜内的温度信息和湿
安徽建筑大学 2021-01-12
一种基于WIFI的天燃气检测与控制系统
本实用新型公开一种基于WIFI的天燃气检测与控制系统,包括气体传感器、A/D转换模块、单片机、液晶显示模块、报警模块、执行机构、WiFi通信模块和控制终端;气体传感器通过A/D转换模块与单片机连接,单片机分别与液晶显示模块、报警模块、执行机构和WiFi通信模块连接,执行机构与燃气阀门相连接,所述单片机通过WiFi通信模块与控制终端连接。本实用新型可快速的检测燃气是否泄漏,一旦燃气泄漏将发生报警提醒,同时将报警信号通过WiFi通信传输至控制终端,控制终端远程对燃气管道上的阀门进行控制,可
安徽建筑大学 2021-01-12
反应与精馏强化过程的自动控制与性能优化技术
结合我国大宗化学品生产过程中存在“高能耗、高物耗和高污染”的现实问题,以绿色化工强化技术和可持续化工-生物融合转化技术为代表,广泛采用反应与精馏强化技术,有效地提高了资源/能源利用率,减少和预防污染,从源头上解决传统生产过程能源浪费与环境污染问题。反应与精馏强化过程,探索"间歇-连续"混合式生产过程物料转化与能量利用机制,通过稳态经济优化设计选取最佳的集成结构和操作参数,实现反应能力与分离能力的最佳匹配设计;研究基于两维(批次+时间)信息的批内过程优化操作与协同控制方法,同时针对废液批间循环利用引起
南京工业大学 2021-01-12
一种自适应太阳能充电控制器
本发明公开了一种自适应太阳能充电控制器,它是一种利用太阳能向蓄电池充电的控制器,包括蓄电池电压采样电路、温度检测电路、太阳能电池板电压采样电路、太阳能电池板对蓄电池充电的控制电路、负载控制和保护电路。充电由场效应管IRL3803S控制,它比一般的可控电子开关转换速度快,而且导通电阻很小。单片机采用PWM蓄电池充电模式,保证蓄电池工作在合理的状态,提高蓄电池的使用寿命,同时单片机输出的数字信号控制串接在输出回路的场效应管IRL3803的通与断。蓄电池接反时,不会烧坏保险及损坏控制器任何部件,负载电路具有过载和短路保护功能。该控制器高效率、电路简单、能够避免太阳能电池板阵列结温过高。 本控制器使用专用CPU芯片和软件实现了充电过程的智能化控制,主要特点包括: 1. 控制器兼容各种充电策略,对于不同种类的蓄电池(如密封铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂电池等)无需更改系统硬件,只需载入不同软件即可实现不同的充电算法,从而满足不同电池的充电要求,使充电过程更加高效可靠。 2. 具有完善的软硬件保护功能,如过充保护、过放保护、短路过流保护、过载保护等,保证了控制器的可靠性。 3. 为实现充电过程控制和保护功能,提供光电池和蓄电池电流电压的高精度测量功能,蓄电池和环境温度的检测功能。 4. 具有蓄电池放电控制功能。蓄电池放电过程与光电池充电相匹配,按照要求可以实现多种充放电模式。 5. 使用PWM(脉冲宽度调制)方式充电过程,保证了较高的充电效率,增加了充电控制的灵活性。 6. 硬件系统全部采用工业级芯片,能够在高温、寒冷、潮湿等恶劣环境下工作。 7. 控制器空闲时工作于低功耗状态,进一步降低系统功耗,提高了充电效率。 主要技术指标: 系统电压24/12V;过充电压26.4/13.2V;过放电压22.2/11.1V;温度补偿-5mV/℃;充电回路压降≤0.26V;放电回路压降≤0.15V;额定充电电流5A;额定负载电流5A;空载损耗≤6mA;工作温度-35℃至55℃。 应用范围: 太阳能的利用对解决能源和环境问题具有重要意义,而能量的存储和释放是利用太阳能的关键技术,太阳能充电控制器可广泛应用于太阳能利用的领域。太阳能充电控制器可以用于太阳能路灯、太阳能广告灯、太阳能草坪灯等的蓄电池充电控制中,其应用范围和前景广泛。
北京交通大学 2021-04-13
一种液化天然气渔船智能化控制装置
本成果针对液化天然气渔船的特殊使用条件,基于经济角度考虑,智能、高效的利用液化天然气冷能,通过内置的LNG压力/温度控制模块、发动机燃料供应监测模块、发动机检测与安全保护模块和渔船导航模块之间相互电信息通信连接并共同组成检测控制导航系统,LNG储罐、-100℃冰鲜库、-60℃冰鲜库、-18℃冰鲜库和冷海水制备库之间相互电信息通信连接并共同组成LNG冷能利用系统,计算机、打印机、控制导航系统、LNG-柴油双燃料发动机、柴油油箱、LNG冷能利用系统之间相互电气信息相连接并共同组成LNG渔船智能化控制装置,实现利用能量的自动化控制。本成果实现液化天然气冷能智能梯次利用的有效控制,保证液化天然气渔船的经济和社会效益,其结构简单,操作界面友好,性能安全稳定,易于推广应用。随着海洋、江河湖泊环境问题的日益凸显,我国渔船使用液化天然气清洁能源已经大势所趋.本成果通过检测控制导航系统、LNG冷能利用系统、LNG渔船智能化控制装置等实现了液化天然气冷能智能梯次利用的有效控制,不但有效提高了液化天然气渔船的经济收益,而且大大降低了液化天然气渔船的运营成本,其结构简单,操作界面友好,性能安全稳定,易于推广应用。
青岛大学 2021-04-13
煤矿主井装卸载安全提升智能监测与控制装置
煤矿提升机箕斗卸煤不净的原因有:水煤、黏矸造成箕斗内滞卸载不完全;冬季严寒天气,箕斗内的水媒冻结造成滞煤,当箕斗定量装载在箕斗滞煤情况下再次装载后,其实际载荷超过额定负荷,远超过电机额定能力,会造成无法正常提升,若不及时排除,则易造成提升安全事故的发生。本成果设计了测量余煤卸载情况的监测系统,该系统将利用无线张力检测装置,实时检测提升机钢丝绳的张力,并通过无线发送装置发送到地面,之后,通过标度变换并计算出钢丝绳张力和载重量最终显示在液晶显示器上,当过有余煤未卸尽时,则报警,提醒及时清理箕斗余煤。该成果的发明,极大提高了矿井提升机的安全提升水平,促进了煤矿的安全高效生产。
安徽理工大学 2021-04-13
高品质钢冶炼过程渣- 钢- 夹杂物成分智能控制模型
高品质钢的冶炼典型流程为“转炉→精炼→中间包→结晶器”,冶金反应器内存在着合金-钢、钢-渣、钢-夹杂物、钢-耐材、渣-耐材、钢-空气、钢液凝固和元素偏析等反应和过程,各个化学反应“耦合”发生、互相影响。因此,有必要建立智能模型有效地预测不同反应器内夹杂物成分的变化,准确地在线了解精炼和连铸过程的工作状况,使生产全流程始终处于最佳工作状态,从而确保夹杂物的精准控制,最终提高钢产品质量的稳定性和可靠性。同时,通过模型的优化计算,可以根据不同钢种的性能需求,对钢种的生产工艺进行定制化设计。(1)高品质钢炉精炼过程夹杂物预测研究:− 精炼过程宏观流动数学模拟:计算精炼过程钢液和精炼渣的流场和温度场、夹杂物的运动,同时计算吹氩强度、钢包尺寸等因素对钢包流场、夹杂物运动和去除的影响。− 精炼过程夹杂物成分动力学:研究吹氩强度、钢包尺寸等因素对多元反应速率的影响;耦合计算 LF 炉内“渣-钢-夹杂物-合金-耐材-空气”多元反应过程夹杂物成分变化。− LF 炉内夹杂物尺寸动力学:建立夹杂物生成、长大和去除的尺寸变化多尺度模型,确定不同条件下夹杂物的尺寸变化行为,预测钢中夹杂物的数量变化和尺寸分布规律。− LF 炉内夹杂物预测模型:将夹杂物成分和尺寸动力学计算和宏观流动模拟相耦合,建立 LF 炉精炼过程夹杂物成分、数量和尺寸预测模型。(2)高品质钢中间包连铸过程夹杂物预测研究− 中间包内宏观流动数学模拟研究:计算中间包内钢液和覆盖剂渣相的流场和温度场、夹杂物运动和去除。计算开浇和换包的非稳态浇注、中间包结构对中间包浇铸过程的影响。− 中间包内夹杂物动力学研究:耦合计算中间包中“渣-钢-夹杂物-耐材-空气”多元反应中夹杂物成分变化,确定中间包内各位置的反应速率。− 中间包内夹杂物预测模型的建立将渣-钢-夹杂物-耐材-空气反应和宏观流动模拟相耦合,建立中间包过程多元反应夹杂物成分、数量和尺寸预测模型。(2)高品质钢结晶器凝固过程夹杂物预测研究− 结晶器内钢液凝固冷却过程中夹杂物行为研究:通过实验室实验研究钢液凝固和冷却过程中温度变化对原有夹杂物与钢基体的反应的影响,以及不同成分的钢液在冷却和凝固过程中夹杂物新相析出,确定温度变化对夹杂物影响机理。− 结晶器内宏观凝固和流动数学模拟研究:研究结晶器过程钢液、渣相的运动,使用融化模型研究结晶器过程凝固坯壳的凝固和形成,计算夹杂物在钢-渣界面的去除行为。− 结晶器内钢液凝固过程夹杂物动力学研究:计算铸坯凝固过程钢液成分偏析,与保护渣-钢-夹杂物反应进行耦合计算,预测铸坯中夹杂物的成分。计算夹杂物被凝固前沿捕捉行为,预测铸坯中夹杂物的数量和尺寸分布。− 结晶器内钢液凝固夹杂物预测模型的建立:通过将元素偏析、保护渣-钢-夹杂物反应和宏观流动数学模拟相耦合,建立结晶器凝固过程多元反应预测模型,实现铸坯中夹杂物成分、数量和尺寸空间分布的精准预测。(4)高品质钢制造过程夹杂物智能预测模型在工业生产中的应用− 模型的验证和优化:高品质钢制造进行全流程取样调研,对建立 LF 炉、中间包和结晶器内夹杂物反应模型进行验证和优化。− 模型应用:将建立的高品质 LF 炉、中间包
北京科技大学 2021-04-13
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
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