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基于高通量试验原理82B连铸坯组织形貌特征

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钢铁 2021年第7期56卷 86-93,138页

作者：彭治强曹江海侯自兵重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 钒钛冶金及新材料重庆市重点实验室重庆400044

凝固组织形貌对铸坯宏观偏析的形成有非常重要的影响,并在一定程度上决定了铸坯后续的加工使用性能。基于高通量试验原理,引入分形维数和无量纲周长对82B帘线钢连铸坯凝固组织形貌特征展开分析。结果表明,对于连铸坯两侧中间区,窄宽度... 详细信息

凝固组织形貌对铸坯宏观偏析的形成有非常重要的影响,并在一定程度上决定了铸坯后续的加工使用性能。基于高通量试验原理,引入分形维数和无量纲周长对82B帘线钢连铸坯凝固组织形貌特征展开分析。结果表明,对于连铸坯两侧中间区,窄宽度长区域取样方法得到的凝固组织面积率可近似等效为固相率;同时凝固组织整体形貌的分形维数随着固相率的增加而增加,但其无量纲周长呈现相反的趋势,故两者对凝固组织渗透率大小存在相反的影响作用;计算表明,实际铸坯组织的渗透率最小值对应的固相率为0.667。提出了一种基于实际铸坯分析凝固组织形貌特征变化规律的新方法,同时能为连铸末端电磁搅拌与轻压下等偏析控制技术的最佳作用固相率提供参考。

关键词：凝固组织高通量渗透率偏析高碳钢连铸

基于大数据挖掘的连铸结晶器传热独立变化规律

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金属学报 2023年第10期59卷 1389-1400页

作者：彭治强柳前郭东伟曾子航曹江海侯自兵重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 重庆大学钒钛冶金及新材料重庆市重点实验室重庆400044

针对连铸板坯表面纵裂纹,基于连铸生产过程参数,利用大数据挖掘方法,提出了一种获取现场不同参数对结晶器传热单独影响的新方法,即生产参数独立影响(IPI)法。IPI方法包含数据预处理、交叉相关程度计算、主要相关参数检验、数据筛选和独... 详细信息

针对连铸板坯表面纵裂纹,基于连铸生产过程参数,利用大数据挖掘方法,提出了一种获取现场不同参数对结晶器传热单独影响的新方法,即生产参数独立影响(IPI)法。IPI方法包含数据预处理、交叉相关程度计算、主要相关参数检验、数据筛选和独立影响分析等5个环节,以实现从交互相关的连铸参数中找到参数的主要相关参数,从而分析各连铸参数对结晶器传热的独立影响规律。结果表明,除拉速、过热度、板坯宽度、结晶器锥度、结晶器总水流量等常规影响因素外,结晶器振动频率、结晶器液位、水口插入深度、塞棒位置以及不同位置吹Ar流量等均对结晶器热流有不同程度的影响。塞棒吹Ar流量、塞棒位置和水口插入深度均对结晶器传热有正向促进作用,而水口吹Ar流量、结晶器振动频率、结晶器总水流量主要表现为负向抑制作用。另外,对于水口吹Ar流量和结晶器总水流量而言,存在结晶器热流最大的拐点值,分别为3.5 L/min和8250~8750 L/min。

关键词：结晶器传热连铸纵裂纹低碳钢独立变化规律大数据挖掘

连铸方坯拉坯方向凝固行为与偏析控制研究进展

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钢铁 2024年第4期59卷 9-24页

作者：侯自兵郭东伟彭治强文光华重庆大学材料科学与工程学院重庆400044

连铸方坯是棒线类钢铁产品的主要母材,其宏观/半宏观偏析等缺陷,一定程度反映了铸坯成分分布和组织性能的不均匀,是影响高端钢材质量提升的重要因素。从二维横断面入手对铸坯内部低倍组织进行表征、分析与优化是目前铸坯内部偏析缺陷调... 详细信息

连铸方坯是棒线类钢铁产品的主要母材,其宏观/半宏观偏析等缺陷,一定程度反映了铸坯成分分布和组织性能的不均匀,是影响高端钢材质量提升的重要因素。从二维横断面入手对铸坯内部低倍组织进行表征、分析与优化是目前铸坯内部偏析缺陷调控的主要手段;然而,铸坯内部凝固枝晶和中心偏析均具有三维空间形貌和分布特征,导致仅通过二维横断面进行研究可能会存在一定误差;同时,连铸拉坯方向(垂直于横断面)上凝固枝晶与偏析的波动特征能够更直观地反映连铸坯内部组织性能和质量沿长度方向的波动,这也是影响高品质钢连铸坯及后续产品质量稳定性的关键之一。从凝固行为特点、组织波动变化规律、中心偏析控制等3个方面总结讨论近年来连铸方坯拉坯方向的凝固行为与偏析控制研究进展。CET转变是铸坯凝固组织调控的重点,其判定依据及其与偏析相关性的研究表明,拉坯方向上CET位置存在波动性且与中心偏析形貌特征相关。液相穴内非对称流场及温度变化会造成拉坯方向凝固枝晶的波动特征以及凝固终点的周期性波动;同时,实际铸坯以及相关定性定量模型也表明了拉坯方向偏析元素的分布具有波动特征,并可以利用时间序列技术等方法展开解析。中心偏析控制技术的发展明显提升了连铸坯内部质量的均匀性;同时,也可以基于偏析表征方法及遗传行为模型从拉坯方向减少偏析的发生。将来在连铸拉坯方向,可能会对三维凝固机理、各类连铸坯波动特征、表面质量、组织表征、高拉速、智能分析预测与精细化控制等方面开展越来越多的分析。

关键词：连铸方坯凝固组织偏析拉坯方向遗传行为

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连铸坯热酸蚀检验反应机理及过程优化

钢铁 2022年第11期57卷 87-98页

作者：郭坤辉侯自兵曾子航郭东伟彭治强重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 重庆大学钒钛冶金及新材料重庆市重点实验室重庆400044

热酸蚀法是连铸坯质量检验的一种常用方法,但目前使用效果不稳定,检验过程中容易出现过腐蚀或腐蚀不够的现象,其反应机理也存在争议。以高碳钢为例,探索一种热酸蚀检验反应机理的研究方法,旨在确定热酸蚀检验的具体反应机理,并对热酸蚀... 详细信息

热酸蚀法是连铸坯质量检验的一种常用方法,但目前使用效果不稳定,检验过程中容易出现过腐蚀或腐蚀不够的现象,其反应机理也存在争议。以高碳钢为例,探索一种热酸蚀检验反应机理的研究方法,旨在确定热酸蚀检验的具体反应机理,并对热酸蚀检验的过程优化提供理论指导。首先原位分析组织形貌在酸蚀过程中的变化规律,然后对酸蚀前后物相变化和酸蚀过程中不同物相对应的腐蚀行为观察分析,结合对酸蚀过程进行的数值模拟、极化曲线测量及电化学理论,共同分析热酸蚀过程的反应机理,并由此展开过程优化。结果表明,热酸蚀检验机理可以用不同物相间的微电池反应解释,即铸坯中的Fe_(3)C相可以与周围基体发生微电池反应,碳浓度高的偏析区域Fe_(3)C较多,微电池分布密度大,在热酸蚀过程中腐蚀速率较快,铸坯中腐蚀速率的差异导致不同区域腐蚀形貌的不同,最终显示出铸坯的低倍组织及缺陷情况。并根据反应机理得出酸蚀效果随酸蚀时间的增长存在拐点,且所研究钢种最佳反应时间为300 s,同时发现适当提高温度可以增大铸坯中不同区域在酸蚀过程中腐蚀速率的差异,有利于改善酸蚀效果。这对连铸坯质量优化及高品质钢质量稳定性的提升具有重要意义,同时所提出的研究方法对类似检验的过程优化也具有参考价值。

关键词：低倍组织偏析热酸蚀微电池腐蚀连铸高碳钢

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基于大数据挖掘的低碳钢连铸工艺参数优化

钢铁研究学报 2022年第9期34卷 952-962页

作者：侯自兵柳前江少奇彭治强郭东伟文光华重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 重庆大学钒钛冶金及新材料重庆市重点实验室重庆400044

针对热轧卷表面缺陷,基于大数据挖掘技术中的神经网络预测模型,提出了一种优化连铸工艺参数的新方法(prediction model method,简称PMM)。PMM方法可以得到各连铸参数对表面缺陷发生可能性的多样本连续变化图,并以此得到对应影响规律、... 详细信息

针对热轧卷表面缺陷,基于大数据挖掘技术中的神经网络预测模型,提出了一种优化连铸工艺参数的新方法(prediction model method,简称PMM)。PMM方法可以得到各连铸参数对表面缺陷发生可能性的多样本连续变化图,并以此得到对应影响规律、关键工艺参数及临界值。结果表明,吹氩参数中,保护氩气流量对低碳钢热轧卷表面缺陷影响最为明显且呈负相关关系,塞棒与水口位置的最佳吹氩流量分别为3.0和1.8 L/min。结晶器热流参数中,内弧侧水流量影响最明显,各面水温差最佳范围为7~9℃,最佳进水温度在35℃附近。同时,表面缺陷发生可能性随拉速提高、板坯宽度、浇铸长度增加而增加明显,但随中间包钢水质量增加而逐渐降低。此外,对比发现浇铸速度、板坯宽度、保护氩气流量与结晶器冷却水流量等参数是影响热轧卷表面缺陷形成的关键连铸工艺参数,且缺陷发生可能性对结晶器冷却水总流量的波动最为灵敏,其临界下限值为8700 L/min。

关键词：低碳钢连铸板坯表面缺陷大数据挖掘

基于大区域碳浓度分布预测的连铸坯低倍组织精细化评级系统

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基于大区域碳浓度分布预测的连铸坯低倍组织精细化评级系统

第十四届中国钢铁年会

作者：侯自兵郭坤辉易凯彭治强郭中傲文光华重庆大学材料科学与工程学院重庆大学钒钛冶金及新材料重庆市重点实验室

针对目前连铸坯评级结果误差大且难以满足生产需求等问题,本文尝试构建连铸坯低倍组织精细化自动评判系统。首先,根据连铸坯酸洗后的低倍组织形貌与碳浓度分布的对应关系建立了基于图像灰度的大区域碳浓度分布预测模型;然后以中心偏析... 详细信息

针对目前连铸坯评级结果误差大且难以满足生产需求等问题,本文尝试构建连铸坯低倍组织精细化自动评判系统。首先,根据连铸坯酸洗后的低倍组织形貌与碳浓度分布的对应关系建立了基于图像灰度的大区域碳浓度分布预测模型;然后以中心偏析与疏松缺陷为例,定量化分析其评级标准,并得到定量化标准参考曲线;同时对实际连铸坯大区域碳元素浓度分布进行预测并参照定量化标准参考曲线确定实际铸坯中心偏析与中心疏松的浓度及面积阈值;最后根据阈值参数对连铸坯中心偏析与疏松识别并提取评级参数,参照国家标准定量化参考曲线构建精细化评级系统,且评级精度至少提高一个数量级。利用该评级方法举例应用分析过热度对中心偏析和中心疏松等级的影响,发现对于所研究铸坯而言,相比于低过热度(29℃),高过热度(34℃)时铸坯中心偏析等级较低(由1.62级变为0.83级),中心疏松等级较高(由0.78级变为1.77级);故针对钢种性能要求,基于精细化低倍组织量化评价从而获得合适的过热度至关重要。以上方法及举例对于其他类型缺陷精细化评判、提高现场工艺优化精度以及数字化智能化控制水平具有重要参考意义。

关键词：连铸偏析碳浓度分布疏松低倍组织精细化评级

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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基于机器视觉的串级PID板球系统

信息与电脑 2021年第15期33卷 54-57页

作者：许聪陈思遥杨梦雅彭治强韦朴南京工程学院信息与通信工程学院江苏南京211167

板球控制系统在控制算法设计和测试中具有重要的作用。本文根据工业控制的实际需求,研制了基于机器视觉的板球控制系统。系统采用机器视觉算法实时获取小球的坐标和速度,并作为反馈量用于控制小球。并建立了精确的系统模型,并设计了基... 详细信息

板球控制系统在控制算法设计和测试中具有重要的作用。本文根据工业控制的实际需求,研制了基于机器视觉的板球控制系统。系统采用机器视觉算法实时获取小球的坐标和速度,并作为反馈量用于控制小球。并建立了精确的系统模型,并设计了基于串级比例积分微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制算法,在此基础上,搭建实验系统。实验结果表明,串级PID相较于传统PID控制精度高、平衡时间短。

关键词：机器视觉串级PID 板球系统

单水口浇注Q420NQR1异型坯表面纵裂纹控制

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包钢科技 2023年第6期49卷 7-12页

作者：张凯彭治强卢雄慧赵宏志崔弘侯自兵唐萍内蒙古包钢钢联股份有限公司炼钢厂内蒙古包头014010 重庆大学材料科学与工程学院重庆400044

针对亚包晶钢Q420NQR1连铸坯及轧材的表面纵裂纹缺陷分析了纵裂纹成因并提出了控制措施。结果表明,轧材的纵裂纹缺陷源于铸坯表面纵裂纹,铸坯表面纵裂纹绝大部分位于异型坯远离水口位置的腹板。通过物理模拟对结晶器内部流场进行研究,... 详细信息

针对亚包晶钢Q420NQR1连铸坯及轧材的表面纵裂纹缺陷分析了纵裂纹成因并提出了控制措施。结果表明,轧材的纵裂纹缺陷源于铸坯表面纵裂纹,铸坯表面纵裂纹绝大部分位于异型坯远离水口位置的腹板。通过物理模拟对结晶器内部流场进行研究,发现结晶器内腹板位置存在单循环流,这直接导致远离水口位置的保护渣液渣层较薄,在该位置下难以实现有效控热。通过适当增加水口插入深度可以降低钢液表面流速并促进液渣均匀分布;同时结合保护渣非均匀布料方式可有效改善铸坯及轧材质量,铸坯及轧材纵裂纹率分别降低30%和34%。

关键词： Q420NQR1异型坯纵裂纹物理模拟插入深度非均匀布料

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基于连铸生产大数据的热轧卷质量预测模型

连铸 2022年第6期 29-37页

作者：侯自兵彭治强郭坤辉柳前曾子航郭东伟重庆大学材料科学与工程学院重庆400044 重庆大学钒钛冶金及新材料重庆市重点实验室重庆400044

板坯热送热装或连铸连轧技术逐渐被越来越多的钢厂采用,然而其进一步发展受到连铸坯质量的制约。故针对连铸坯缺陷的有效判断可避免存在质量问题的铸坯进入轧制环节,从而降低额外的能耗。基于对铸坯质量的在线检测困难这一问题,从生产... 详细信息

板坯热送热装或连铸连轧技术逐渐被越来越多的钢厂采用,然而其进一步发展受到连铸坯质量的制约。故针对连铸坯缺陷的有效判断可避免存在质量问题的铸坯进入轧制环节,从而降低额外的能耗。基于对铸坯质量的在线检测困难这一问题,从生产大数据的角度建立了板坯热轧卷的质量预测模型。首先根据正常与缺陷产品高度不平衡的数据特点,提出了相关性分析、不平衡数据随机分类与主成分数据降维三者相结合的数据预处理方法,随后选择GA-BP神经网络算法构建了针对低碳钢、包晶钢和中碳钢的热轧卷质量预测模型。预测模型具有较高的准确率,其中低碳钢模型总体预测准确率达到94.7%,缺陷预测准确率为82.8%;包晶钢模型总体预测准确率达到93.3%,缺陷预测准确率为87.5%;中碳钢模型总体预测准确率为85.4%,缺陷预测准确率为87.3%。最后,基于Python语言编写了热轧卷质量在线预测软件,可对热轧卷质量进行实时预测,方便快速地溯源缺陷发生原因。

关键词：连铸工艺参数热轧卷大数据质量预测