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数字化高炉炼铁技术研发与应用研究进展
1
作者 储满生 王国栋 +1 位作者 唐珏 石泉 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第7期113-130,共18页
在数字信息时代的推动下,高炉数字化转型拉开序幕.钢铁企业(简称钢企)应用智能闭环控制、数字孪生和AI预测模型,构建智慧操炉、炉况评价与质量优化等智能系统.数字化高炉研究成果主要集中在变量预测、状态诊断、炉况优化,这些领域由传... 在数字信息时代的推动下,高炉数字化转型拉开序幕.钢铁企业(简称钢企)应用智能闭环控制、数字孪生和AI预测模型,构建智慧操炉、炉况评价与质量优化等智能系统.数字化高炉研究成果主要集中在变量预测、状态诊断、炉况优化,这些领域由传统方式分别向复杂优化建模、多维综合评价和多目标协同优化方向发展.但目前预测模型需强化在线自更新与数据机理融合,评价体系需注重多维度精细化诊断,炉况优化需以低风险、低成本、多目标耦合为核心突破单指标局限.以高炉现场需求为出发点,开发高炉信息物理系统,将数据、机理和经验合理匹配调用,形成数据治理-规则挖掘-智能预测-综合评价-多目标优化-决策反馈一体化技术是数字化高炉炼铁的未来发展重点之一. 展开更多
关键词 高炉 数字化技术 智能预测 状态诊断 炉况优化
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半导体制程设备铝合金涂层腐蚀失效行为研究进展 被引量：1
2
作者 赵阳 王宇航 +1 位作者 张涛 王福会 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期28-45,共18页
在半导体制程设备中,在高温、真空、强腐蚀气体及其等离子体耦合作用下,铝合金涂层极易发生失效.在氯基等离子体中,阳极氧化涂层极易被刻蚀去除,Y_(2)O_(3)涂层的刻蚀速率约为阳极氧化涂层的1/50;在氟基等离子体中,阳极氧化涂层和Y_(2)O... 在半导体制程设备中,在高温、真空、强腐蚀气体及其等离子体耦合作用下,铝合金涂层极易发生失效.在氯基等离子体中,阳极氧化涂层极易被刻蚀去除,Y_(2)O_(3)涂层的刻蚀速率约为阳极氧化涂层的1/50;在氟基等离子体中,阳极氧化涂层和Y_(2)O_(3)涂层均存在氟化物层剥落导致的颗粒问题.通过调节电解液的成分/温度、制备纯铝层可提高阳极氧化涂层的耐蚀性能,提高Y_(2)O_(3)涂层的致密性同样可降低涂层的刻蚀速率,结合远程等离子体清洗技术,避免带电粒子轰击腔室材料,可显著减少反应腔室中颗粒的产生.在刻蚀和薄膜沉积过程中,腔室表面成分发生变化,进而改变等离子体状态,将引发多种工艺缺陷. 展开更多
关键词 半导体制程设备 阳极氧化涂层 Y_(2)O_(3)涂层 腐蚀失效行为 卤素气体 等离子体
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多道次变形条件下V-N微合金钢的流变应力模型
3
作者 周晓光 赵金帆 +1 位作者 姜珊 曹光明 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期35-41,共7页
为建立多道次变形条件下V-N微合金钢的流变应力模型,采用DIL805热膨胀相变仪对实验钢进行了多道次压缩实验,并绘制了应力-应变曲线.Hensel-Spittel模型高精度地模拟了实验钢在单道次变形条件下的流变应力.当变形温度和应变速率不变时,... 为建立多道次变形条件下V-N微合金钢的流变应力模型,采用DIL805热膨胀相变仪对实验钢进行了多道次压缩实验,并绘制了应力-应变曲线.Hensel-Spittel模型高精度地模拟了实验钢在单道次变形条件下的流变应力.当变形温度和应变速率不变时,采用遗传算法优化了多道次变形条件下Hensel-Spittel模型参数.基于支持向量机(support vector machine,SVM)算法建立了变形前静态再结晶体积分数、变形前奥氏体晶粒尺寸、位错密度、变形温度和应变速率与模型参数的对应关系.结果表明,多道次变形条件下流变应力预测值与实测值吻合良好.研究结果为精准描述多道次变形条件下V-N微合金钢的流变应力提供了有力的支持. 展开更多
关键词 流变应力 遗传算法 静态再结晶 位错密度 支持向量机算法
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热轧宽带钢边部感应加热过程中轧件应力分布规律研究
4
作者 李嘉霖 李弋戈 +6 位作者 宋速萍 谭新 娄旭伟 张驰 彭文 孙杰 张殿华 《塑性工程学报》 北大核心 2025年第10期52-62,共11页
为准确获取边部感应加热过程中的应力分布,通过COMSOL建立边部感应加热过程的电磁-热-力多物理场耦合有限元模型,对加热过程中各参数对轧件宽度方向上轧向应力分布的影响规律进行了研究。结果表明,轧件边部的轧向应力的变化与电流频率... 为准确获取边部感应加热过程中的应力分布,通过COMSOL建立边部感应加热过程的电磁-热-力多物理场耦合有限元模型,对加热过程中各参数对轧件宽度方向上轧向应力分布的影响规律进行了研究。结果表明,轧件边部的轧向应力的变化与电流频率、电流大小成反比,与轧件厚度、运行速度以及空气间隙成正比。在重叠量变化时边部温度变化仅为3.4%,边部所受压应力从11.2 MPa变为12.4 MPa时,应力仅增大1.2 MPa。在此基础上,进一步建立了边部感应加热过程断面应力预测模型,与仿真数据进行验证,结果表明不同位置的仿真值与预测值偏差满足正态分布,所有的预测结果应力偏差绝对值均小于2 MPa,标准差为0.76 MPa,模型预测精度高。 展开更多
关键词 热连轧 边部感应加热 电磁场 温度场 应力场
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搅拌摩擦加工对高硅铝合金组织演变及性能的优化
5
作者 孙永辉 姜涛 +4 位作者 徐振 于巍 李勇 赵红阳 王昭东 《有色金属(中英文)》 北大核心 2025年第9期1483-1489,共7页
采用搅拌摩擦加工优化了Al-50Si合金的微观结构与性能。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)及硬度测试等手段,系统地研究了加工道次对合金的组织演变及力学性能的影响。结果表明,经搅拌摩擦加工后,合金中的Si相由... 采用搅拌摩擦加工优化了Al-50Si合金的微观结构与性能。通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)及硬度测试等手段,系统地研究了加工道次对合金的组织演变及力学性能的影响。结果表明,经搅拌摩擦加工后,合金中的Si相由初始的板条状转变为均匀分布的球状,其平均尺寸由16.1μm降低至1.1μm,细化程度达93.2%。得益于剧烈塑性变形过程中细晶强化与位错强化的协同作用,合金的平均硬度由初始的190.73 HV提升至213.48 HV,提高了11.9%,表明搅拌摩擦加工能够有效改善高硅铝合金的微观组织和力学性能,同时该技术也为高性能电子封装材料的开发奠定了理论与实践基础。 展开更多
关键词 高硅铝合金 搅拌摩擦加工 微观组织 力学性能
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一种中碳中硅含镍超高强韧弹簧钢的设计与组织性能
6
作者 袁长波 侯世耀 +3 位作者 王帅 张阳 赵阳 陈礼清 《材料与冶金学报》 北大核心 2025年第4期379-386,共8页
设计了一种含镍的中碳中硅弹簧钢,并研究了热处理工艺对其力学性能和微观组织的影响.结果表明:合适的淬火温度能够细化弹簧钢的晶粒和马氏体板条尺寸,但力学性能对淬火温度不敏感;在回火过程中,主要发生马氏体基体的回复和碳化物的析出... 设计了一种含镍的中碳中硅弹簧钢,并研究了热处理工艺对其力学性能和微观组织的影响.结果表明:合适的淬火温度能够细化弹簧钢的晶粒和马氏体板条尺寸,但力学性能对淬火温度不敏感;在回火过程中,主要发生马氏体基体的回复和碳化物的析出.当回火温度为350~380℃时,马氏体基体回复程度较低,同时基体中析出大量的碳化物,钢的强度略有降低.当回火温度为440℃时,马氏体基体发生过度回复,碳化物明显长大并粗化,钢的强度大幅度降低;由于碳化物在晶界和板条界上的析出、粗化,晶界强度显著降低,钢的冲击吸收功也逐渐降低.先在900℃保温1 h后油淬,随后在380℃保温2 h后水冷,此工艺下实验钢可以获得最佳的力学性能,抗拉强度为2040 MPa,屈服强度为1793 MPa,伸长率为9.3%,断面收缩率为50.2%,冲击吸收功为27.7 J. 展开更多
关键词 含镍弹簧钢 力学性能 微观组织 热处理工艺
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轧制及热处理工艺对3Cr2NiMo钢特厚板力学性能的影响
7
作者 孔令熠 骆宗安 +1 位作者 冯莹莹 邬早勤 《精密成形工程》 北大核心 2025年第7期52-61,共10页
目的制备3Cr2NiMo钢特厚板,解决3Cr2NiMo钢在轧制过程中焊缝易开裂、界面强韧性差、轧后硬度不均匀的问题。方法在对2块3Cr2NiMo钢预热后,采用真空电子束焊接在5×10^(-2)Pa的真空条件下对其进行组坯封边,再通过不同的轧制工艺将组... 目的制备3Cr2NiMo钢特厚板,解决3Cr2NiMo钢在轧制过程中焊缝易开裂、界面强韧性差、轧后硬度不均匀的问题。方法在对2块3Cr2NiMo钢预热后,采用真空电子束焊接在5×10^(-2)Pa的真空条件下对其进行组坯封边,再通过不同的轧制工艺将组合坯复合,后续对坯料进行回火热处理以解决硬度不均匀的问题。结果随着轧制压下率的增大,复合界面处氧化物的尺寸变小,在70%压下率下,界面已无明显氧化物,界面两侧基体组织均为下贝氏体。在630℃下回火3 h随炉冷却后,界面两侧组织较为均匀,复合界面氧化物尺寸有所减小,有助于界面强度的提高。回火后,50%与70%压下率的板坯沿厚度方向的硬度均为28HRC~32 HRC,满足模具行业的使用要求。回火后,70%压下率试样z向拉伸断裂位置未在界面处,出现了颈缩现象,且为韧性断裂,抗拉强度可达971MPa,延伸率达到22.5%,冶金结合质量较好。结论70%压下率的轧制工艺及630℃回火3 h后炉冷的冷却方式成功解决了3Cr2NiMo钢界面强韧性差、轧后硬度不均匀的问题。 展开更多
关键词 真空轧制复合 复合界面 热轧 压下率 微观组织
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连铸圆坯等轴晶区自动识别与智能分析
8
作者 孙美佳 孔维淼 +4 位作者 廉功豪 王晨充 刘晓明 王强 王国栋 《材料与冶金学报》 北大核心 2025年第5期517-528,共12页
本研究中构建了一套连铸坯等轴晶区的智能识别与分析系统.先通过图像预处理技术对连铸坯低倍组织图像进行标准化处理,并基于U-Net深度学习模型实现等轴晶区域的语义分割;继而采用OpenCV对分割结果进行红蓝像素统计分析,通过计算等轴晶... 本研究中构建了一套连铸坯等轴晶区的智能识别与分析系统.先通过图像预处理技术对连铸坯低倍组织图像进行标准化处理,并基于U-Net深度学习模型实现等轴晶区域的语义分割;继而采用OpenCV对分割结果进行红蓝像素统计分析,通过计算等轴晶区与背景区域的像素面积比来量化评估识别精度;最后运用Pearson相关系数解析连铸工艺参数对等轴晶率的影响机制,并建立以工艺参数为输入变量的机器学习预测模型,实现等轴晶率的智能化预测.结果表明:基于U-Net框架实现了连铸坯等轴晶区的精准分割,其中精细标注法识别率达83.5%,优于椭圆形标注法的82.5%,结合OpenCV数据增强处理后,模型的平均交并比(MIoU)提升2.5%;在等轴晶率预测中,Pearson相关性分析得出碳含量与等轴晶率的相关性最强(r=0.8),其中随机森林(RF)、极致梯度提升(XGB)模型表现最优. 展开更多
关键词 机器学习 等轴晶 智能识别 预测分析
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低品位金属化球团熔分的热力学行为
9
作者 彭程 杨策 姜周华 《材料与冶金学报》 北大核心 2025年第4期362-369,共8页
以金属化率为60%的低品位金属化球团为研究对象,使用热力学软件FactSage 8.3分析了其熔分过程,熔渣的熔点和黏度,以及熔渣与耐火材料间的相互作用.结果表明:金属化球团熔分的温度应高于1 515℃;每加入1 t金属化球团进行熔分时,应额外添... 以金属化率为60%的低品位金属化球团为研究对象,使用热力学软件FactSage 8.3分析了其熔分过程,熔渣的熔点和黏度,以及熔渣与耐火材料间的相互作用.结果表明:金属化球团熔分的温度应高于1 515℃;每加入1 t金属化球团进行熔分时,应额外添加43.6 kg碳粉;随着留钢量的增大,金属化球团熔分后的铁收得率升高,但均低于80%,仍需配加碳粉以促进球团深度还原.根据CaO-SiO_(2)-Al_(2)O_(3)相图,确定了金属化球团熔渣调质的目标成分,即每熔分1 t金属化球团时,应添加6.31 kg Al_(2)O_(3),2.66 kg SiO_(2)和12.64 kg MgO,调质后熔渣的熔点为1 405℃;当熔炼温度为1 600℃时,调质后熔渣的黏度为0.164 Pa·s.以调质后的熔渣为基准,随着MgO添加量的增大,熔融热解炉炉衬受到的侵蚀减弱. 展开更多
关键词 金属化球团 热力学模拟 熔分 铁收得率 熔渣物性 炉衬侵蚀
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退火方式对超低温轧制奥氏体不锈钢组织及性能的影响
10
作者 艾峥嵘 张玉 +4 位作者 柏雪晴 李思源 包雪平 吴红艳 贾楠 《材料与冶金学报》 北大核心 2025年第5期564-570,共7页
为了探究退火工艺对超低温轧制304奥氏体不锈钢显微组织与力学性能的影响,先对亚稳态304奥氏体不锈钢进行固溶处理,经总压下量65%的超低温轧制变形后,分别在700℃和750℃下进行一次退火(保温5 min)和循环退火(每次保温1 min,重复循环5... 为了探究退火工艺对超低温轧制304奥氏体不锈钢显微组织与力学性能的影响,先对亚稳态304奥氏体不锈钢进行固溶处理,经总压下量65%的超低温轧制变形后,分别在700℃和750℃下进行一次退火(保温5 min)和循环退火(每次保温1 min,重复循环5次).结果表明:随着退火温度的升高,逆相变奥氏体体积分数增加,并且循环退火试样中逆相变奥氏体体积分数高于一次退火试样,750℃下循环退火处理后逆相变奥氏体体积分数为82.9%;循环退火可显著细化晶粒,循环退火试样的平均晶粒尺寸约为一次退火试样平均晶粒尺寸的1/2;在相同退火温度下,循环退火试样的硬度小于一次退火试样,750℃下循环退火试样与一次退火试样的强塑积分别为46.4 GPa·%和47.2 GPa·%.该研究结果可为不同应用场景下高性能奥氏体不锈钢的制备提供新思路. 展开更多
关键词 奥氏体不锈钢 超低温轧制 循环退火 晶粒细化 力学性能
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