检索结果-内蒙古大学图书馆

冶金自动化 2023年第4期47卷 51-61页

作者：刘卓然郑又宁陈泓霖张鹤翔吴思炜东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室

基于工业数据的热轧带钢力学性能预测技术可以有效减少热轧过程中带钢性能检测取样频率、缩短交货周期、降低生产成本，然而针对小样本下的数据驱动建模始终是一个建模难题。本文聚焦小样本条件下的热轧带钢力学性能建模问题，基于工业... 详细信息

基于工业数据的热轧带钢力学性能预测技术可以有效减少热轧过程中带钢性能检测取样频率、缩短交货周期、降低生产成本，然而针对小样本下的数据驱动建模始终是一个建模难题。本文聚焦小样本条件下的热轧带钢力学性能建模问题，基于工业生产过程中产生的数据，采用安全弱监督学习(safe weakly supervised learning, SAFEW)算法为未标记数据添加伪标签，实现训练数据的扩展，采用随机森林算法建立热轧带钢成分、工艺、性能之间对应关系，并通过贝叶斯优化的方法确定随机森林超参数，实现小样本条件下热轧带钢力学性能预测。针对工业应用，本文在此基础上开发了热轧带钢力学性能预测软件，结果显示，融合半监督学习的随机森林算法较普通随机森林算法在小样本热轧带钢力学性能预测方面表现更为优异。经统计，屈服强度和抗拉强度预测值和实测值绝对误差在±30 MPa以内的命中率较普通随机森林模型分别提高了6.08%和2.60%,伸长率预测值和实测值绝对误差在±3%以内的命中率较随机森林模型提高了4.78%。

关键词：安全弱监督学习机器学习小样本热轧带钢力学性能预测

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海洋平台用中锰钢气保焊接头组织与性能分析

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钢铁研究学报 2025年第2期37卷 248-257页

作者：齐祥羽严玲王东旭杜林秀海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室辽宁鞍山114009 鞍钢集团钢铁研究院辽宁鞍山114009 鞍钢股份有限公司辽宁鞍山114042 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819

为研究海洋平台用低碳中锰高强钢的焊接性能,对试验钢板进行了对接焊实验,借助拉伸试验机和摆锤冲击试验机分别检测了焊接接头的室温拉伸性能和低温冲击韧性。结果表明:试验钢板焊接接头拉伸试样于母材处断裂,焊缝金属强度高于母材;焊... 详细信息

为研究海洋平台用低碳中锰高强钢的焊接性能,对试验钢板进行了对接焊实验,借助拉伸试验机和摆锤冲击试验机分别检测了焊接接头的室温拉伸性能和低温冲击韧性。结果表明:试验钢板焊接接头拉伸试样于母材处断裂,焊缝金属强度高于母材;焊缝金属、粗晶热影响区、细晶热影响区、临界热影响区和母材各个区域的维氏硬度平均值分别为324 HV、379 HV、402 HV、353 HV和278 HV。由于马氏体组织的强化作用,热影响区中各亚区与母材相比均为局部硬化区。焊缝中心、熔合线、熔合线外侧1 mm、熔合线外侧3 mm和熔合线外侧5 mm处的-40℃低温冲击吸收功分别为67、46、51、70和92 J。焊缝的显微组织由大量纵横交错、彼此咬合的针状铁素体和少量高密度大角晶界的多边形铁素体组成,提高了裂纹形成功和裂纹扩展功,因而焊缝具有较高的低温冲击韧性。熔合线处存在微观组织突变,显微组织是由板条马氏体、针状铁素体和少量粒状贝氏体组成的混合组织。粗晶热影响区的再结晶晶粒尺寸粗大,大角晶界密度较低,在一个马氏体板条块内部存在大量相互平行的粗大马氏体板条,降低了裂纹扩展阻力,从而恶化了低温韧性。

关键词： 690 MPa级中锰高强钢焊接低温韧性维氏硬度

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融合物理冶金学与机器学习的组织性能预测及热轧工艺优化

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冶金自动化 2023年第2期47卷 16-26页

作者：李鑫周晓光曹光明崔春圆吴思炜刘振宇东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室

传统的钢材组织性能预测和工艺优化技术(物理冶金模型和神经网络模型)无法兼顾钢材性能预测的高精度和物理冶金学基本规律，因此，对钢材生产的实际指导作用有限。基于对工业大数据的关联、清洗等处理，将数字孪生技术应用于钢铁材料组... 详细信息

传统的钢材组织性能预测和工艺优化技术(物理冶金模型和神经网络模型)无法兼顾钢材性能预测的高精度和物理冶金学基本规律，因此，对钢材生产的实际指导作用有限。基于对工业大数据的关联、清洗等处理，将数字孪生技术应用于钢铁材料组织性能预测及热轧工艺优化中。通过对有效工业数据的机器学习，在保证物理冶金学数学模型规律的条件下，实现了力学性能的高精度预测。以轧制力预测为例，介绍了融合物理冶金学与机器学习的预测方法。利用人工智能算法，对生产工艺进行针对性设计，实现了智能化热轧，主要体现在热轧钢材的定制化生产、减量化合金设计、钢种归并、性能稳定性控制等。最后，对组织性能预测及热轧工艺优化领域的成果进行了介绍。

关键词：数字孪生机器学习数学模型组织性能预测热轧工艺优化

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高炉喷吹废轮胎热解气可行性的数值比较

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中南大学学报（自然科学版） 2022年第12期53卷 4855-4865页

作者：郭同来储满生柳政根黄伟军赵烁河北工程大学材料科学与工程学院河北邯郸056038 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 东北大学冶金学院辽宁沈阳110819

为了研究高炉喷吹废轮胎热解气可行性,首先,基于质量和焓平衡理论,建立了高炉风口喷吹还原气回旋区数学模型;其次,利用回旋区模型系统地比较了废轮胎热解气、天然气、焦炉煤气以及氢气4种还原气的喷吹量对理论燃烧温度、炉腹煤气量和成... 详细信息

为了研究高炉喷吹废轮胎热解气可行性,首先,基于质量和焓平衡理论,建立了高炉风口喷吹还原气回旋区数学模型;其次,利用回旋区模型系统地比较了废轮胎热解气、天然气、焦炉煤气以及氢气4种还原气的喷吹量对理论燃烧温度、炉腹煤气量和成分、焦炭的流量以及回旋区形状的影响;最后,提出了改善回旋区热制度和优化回旋区形状的补偿措施。研究结果表明:喷吹还原气后,理论燃烧温度下降,回旋区体积增加,需要热补偿(提高风温/加大富氧)和形状补偿(调整风口直径/风压);热补偿后,风量减少,炉腹煤气中氢气和还原气的总体积分数均增加,其中,变化幅度最大和最小的喷吹气体方案分别是废轮胎热解气和氢气;风温补偿后,焦炭的流量降低,而回旋区的体积则呈现不同的变化;富氧补偿后,回旋区的体积下降,而焦炭的流量除了喷吹废轮胎热解气之外均增加;形状补偿后,若回旋区面积与炉缸面积之比减小,则缩小风口直径或降低风压;废轮胎热解气的喷吹量每增加1 m^(3)/s,风温需提高135.14℃或者富氧率需增加3.18%;相应地,采取提高风温或者增加富氧率2种热补偿措施的风量分别降低124.98 m^(3)/min和199.58 m^(3)/min,炉腹煤气中氢气的体积分数分别增加2.66%和2.65%,焦炭的流量分别降低1.71 kg/s和0.16 kg/s。总体而言,废轮胎热解气用于高炉喷吹具有明显的优越性。

关键词：高炉回旋区废轮胎热解气天然气焦炉煤气氢气数值比较可行性

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基于数据驱动的Ti微合金钢力学性能预测模型开发及应用

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钢铁研究学报 2024年第12期36卷 1566-1576页

作者：何宇挺吴思炜曹光明罗登王厚昕刘振宇东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 湖南华菱湘潭钢铁有限公司湖南湘潭411101 中信金属股份有限公司北京100004

微合金钢由于其低成本和优异的性能引起了人们的广泛关注,大量应用于汽车、建筑等行业。热轧钢材性能预测是钢铁智能制造的主要方向之一,对提高产品性能稳定性意义重大。因此,研究微合金钢的力学性能预测对优化生产工艺、改善产品质量... 详细信息

微合金钢由于其低成本和优异的性能引起了人们的广泛关注,大量应用于汽车、建筑等行业。热轧钢材性能预测是钢铁智能制造的主要方向之一,对提高产品性能稳定性意义重大。因此,研究微合金钢的力学性能预测对优化生产工艺、改善产品质量、提高生产效率具有重要的意义。基于微合金钢工业大数据、轧制工艺理论和统计学原理开发了聚类、异常值剔除、线性归一化等数据预处理方法,结合析出热力学计算有效Ti含量,并采用基于前向选择的方法进行特征筛选。基于随机森林建立微合金钢力学性能预测模型并采用粒子群优化算法对随机森林的超参数进行优化,实现Ti微合金钢力学性能的高精度预测。结果表明:模型屈服强度和抗拉强度在相对误差±6%的范围内命中率为96.8%和98.9%;伸长率在绝对误差±4%的范围内命中率为97.9%。经验证,所建立模型符合物理冶金学规律,并在现场在线预测中取得了较好的模型精度。

关键词：数据预处理随机森林有效Ti含量粒子群优化算法力学性能预测

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板带热轧过程工作辊磨损预测研究

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塑性工程学报 2023年第5期30卷 214-225页

作者：彭文孙佳楠李旭东龚殿尧孙翼洲孙杰张殿华东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 首钢集团有限公司技术研究院北京100043 东北大学低碳钢铁前沿技术研究院辽宁沈阳110819

为实现轧辊磨损的精准预测,建立了基于Archard公式和轧制基本理论的工作辊磨损预测模型,使用ABAQUS建立了轧制过程中轧辊-工件热力耦合模型,在此基础上,系统分析了压下率、轧制速度、轧件宽度及支撑辊对工作辊接触应力和磨损的影响规律... 详细信息

为实现轧辊磨损的精准预测,建立了基于Archard公式和轧制基本理论的工作辊磨损预测模型,使用ABAQUS建立了轧制过程中轧辊-工件热力耦合模型,在此基础上,系统分析了压下率、轧制速度、轧件宽度及支撑辊对工作辊接触应力和磨损的影响规律,并使用现场实测数据验证了模型的有效性。结果表明,随着压下率的增加,接触应力和磨损显著增大。轧制速度的增加基本不改变接触应力的分布情况,但会引起相对滑动速度增大,导致工作辊磨损增加。工件宽度影响磨损的轴向分布,随着轧件宽度的增加,接触应力和磨损减小。轧辊与轧件产生的磨损为辊间磨损的30倍以上。通过与某厂1580 mm产线实际数据对比,计算磨损值与实测数据吻合良好,模型平均预测误差为3.85%,实现了轧制过程工作辊磨损的高精度预测。

关键词：热轧工作辊磨损接触应力有限元分析 Archard模型

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异步冷轧少晶铜薄带局部变形的CP-FE模拟

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材料导报 2023年第14期37卷 214-223页

作者：陈守东卢日环孙建李杰铜陵学院机械工程学院安徽铜陵244061 东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈阳110819 铜陵学院工程液压机器人安徽普通高校重点实验室安徽铜陵244061 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004

采用具有拉拔-压缩-剪切功能的微型异步轧机,开展少晶铜薄带轧制试验。基于晶体塑性理论,建立复合成形条件下少晶铜薄带轧制变形的晶体塑性有限元模型(CPFEM),分析晶粒间相互作用对晶间-晶内局部变形和滑移的影响。采用考虑晶粒尺寸、... 详细信息

采用具有拉拔-压缩-剪切功能的微型异步轧机,开展少晶铜薄带轧制试验。基于晶体塑性理论,建立复合成形条件下少晶铜薄带轧制变形的晶体塑性有限元模型(CPFEM),分析晶粒间相互作用对晶间-晶内局部变形和滑移的影响。采用考虑晶粒尺寸、形貌和织构的晶粒组织生成算法和取向赋予算法,建立薄带厚度方向上分布1—5层晶粒和特定织构的轧制模型。模拟得到的轧制力结果与试验测得的结果吻合较好,验证了模型的准确性。模拟结果表明,晶体塑性有限元模型可以定量预测复合成形轧制变形时晶粒尺度的滑移系启停、滑移局部化以及晶粒间的滑移对比。厚度方向只分布1层或2层晶粒的轧制模型,滑移表现出显著的各向异性及局部化,形成与轧制方向呈45°的集中滑移和晶界-晶内的局部滑移,且对晶粒结构和取向依赖性强;厚度方向分布4层或5层晶粒时,则出现完全不同的滑移趋势。该模型可以准确获取晶粒尺寸和厚度相近时少晶组织滑移变形及其演化的机制。

关键词：复合成形轧制少晶晶间作用晶体塑性有限元分析

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钒微合金钢中α-Fe/V_(4)C_(3)界面结构与稳定性的第一性原理计算

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材料工程 2022年第5期50卷 172-177页

作者：唐帅刘佳敏李林鲜温希平彭庆刘振宇王国栋东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室沈阳110819 法赫德国王石油矿产大学物理系沙特阿拉伯达兰31261

为了探讨α-Fe/V_(4)C_(3)的界面稳定性,利用第一性原理平面波赝势方法优化(100)_(α-Fe)/(100)_(V_(4)C_(3))三种不同原子堆积序列(Fe-on-C,Fe-on-V和Bridge)的界面构型。通过界面分离功分析α-Fe/V_(4)C_(3)界面的结构稳定性,计算三... 详细信息

为了探讨α-Fe/V_(4)C_(3)的界面稳定性,利用第一性原理平面波赝势方法优化(100)_(α-Fe)/(100)_(V_(4)C_(3))三种不同原子堆积序列(Fe-on-C,Fe-on-V和Bridge)的界面构型。通过界面分离功分析α-Fe/V_(4)C_(3)界面的结构稳定性,计算三种构型的界面分离功分别为4.29,1.43,2.70 eV,分离功越大表明界面稳定性越强,在α-Fe中析出的V_(4)C_(3)主要以Fe-on-C构型存在,其界面稳定性最强。通过态密度,差分电荷密度和电子局域化函数研究α-Fe/V_(4)C_(3)的电子结构性质。结果表明:在Fe-on-C构型中,界面处Fe原子存在电荷贫化区,丢失的电荷转移到界面处,由于C原子具有强电负性,在界面处形成较强的混合离子/共价键,并且Fe和C原子的键合作用明显强于Fe和V原子。通过总态密度和分波态密度发现,Fe-d轨道与C-p轨道在-4.5~-2.5 eV的区域内发生电子轨道杂化,形成Fe—C共价键。

关键词：高强度低合金钢 α-Fe/V_(4)C_(3)界面界面分离功电子结构

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冷轧板形控制技术的研究现状及展望

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中国冶金 2024年第7期34卷 21-30页

作者：李旭金树仁王鹏飞李晓华曹雷陈方升张殿华东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 燕山大学国家冷轧板带装备及工艺工程技术研究中心河北秦皇岛066004

冷轧板形控制是一个复杂的系统工程,涉及轧制工艺、控制理论、应用数学、计算机通信及人工智能等多个学科领域。冷轧板形控制技术是钢铁工业的核心技术之一,是实现精品板带钢稳定生产的关键技术环节,代表一个国家在钢铁技术领域的最高水... 详细信息

冷轧板形控制是一个复杂的系统工程,涉及轧制工艺、控制理论、应用数学、计算机通信及人工智能等多个学科领域。冷轧板形控制技术是钢铁工业的核心技术之一,是实现精品板带钢稳定生产的关键技术环节,代表一个国家在钢铁技术领域的最高水平,其相关技术一直是冷轧领域技术研究的难点和热点。分别对板形表征及检测技术、板形预设定控制技术、板形前馈控制技术、板形闭环反馈控制技术以及核心板形控制模型等方面的研究进展进行了概述,分析了各种控制技术的现状及特点。在此基础上,结合作者团队在冷轧板形控制领域多年耕耘积累的研究成果,提出了以数字孪生及信息物理系统(CPS)为技术架构的研究路线和发展方向。通过持续聚焦冷轧板形控制领域的关键技术问题,结合数据处理技术及人工智能等学科前沿知识,融合轧制机理及优化控制理论,提出冷轧板形控制技术的数字化研究方法,以提升薄带材冷轧生产的技术水平和产品质量,推动轧制行业从工艺技术到产品质量获得全面提升,促进钢铁行业向高精产品方向发展。

关键词：冷轧板带板形控制控制策略控制模型智能优化

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冷轧及退火工艺对Ni36因瓦合金热膨胀性能的影响

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特殊钢 2025年

作者：贺仰强贾涛窦晓尧王闯东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室浙江龙盛薄板有限公司

研究了Ni36因瓦合金冷轧及退火工艺对微观组织与热膨胀性能的影响。结果表明，30%～75%压下率的冷轧处理使得热膨胀系数（CTE）大幅降低，随着冷轧压下率的增加，平均热膨胀系数α25～200℃和α25～300℃均呈现出先减小后增加的趋势，在... 详细信息

研究了Ni36因瓦合金冷轧及退火工艺对微观组织与热膨胀性能的影响。结果表明，30%～75%压下率的冷轧处理使得热膨胀系数（CTE）大幅降低，随着冷轧压下率的增加，平均热膨胀系数α25～200℃和α25～300℃均呈现出先减小后增加的趋势，在60%压下率时α25～200℃达到最低，即1.43×10-6K-1，相比原料降低了49.8%；当退火温度由700℃升高到900℃时，α25～200℃由2.59×10-6K-1逐渐升高到2.70×10-6K-1，而后在1 000℃时下降至2.47-×10-6-K-1；在700℃退火不同时间内，热膨胀系数随着退火时间的增加而持续增加，α25～200℃由退火0.5 h的2.46×106K1增加至退火6 h的2.74×10-6K-1。对热膨胀系数随冷轧压下率、退火工艺变化的现象，从冷轧织构、位错与空位密度、冷轧组织的回复与再结晶和晶粒长大的不同角度进行了深入讨论与分析。

关键词： Ni36因瓦合金冷轧退火温度和时间热膨胀系数

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