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场景法优化的舱式熏蒸机迭代设计研究

包装工程 2023年第4期44卷 188-194,218页

作者：付晓莉黄震杨树峰中原工学院郑州451191

目的在医疗器械智能化、人性化发展的时代背景下,舱式熏蒸产品款式老旧、用户满意度低的问题日益凸显,为提升用户体验,对舱式熏蒸产品进行迭代设计。方法基于场景法梳理现有舱式熏蒸机的作业流程,建立医师、患者、患者陪同人员三者的典... 详细信息

目的在医疗器械智能化、人性化发展的时代背景下,舱式熏蒸产品款式老旧、用户满意度低的问题日益凸显,为提升用户体验,对舱式熏蒸产品进行迭代设计。方法基于场景法梳理现有舱式熏蒸机的作业流程,建立医师、患者、患者陪同人员三者的典型场景;采用交互设计方法深度挖掘交互摩擦点、整理用户需求,重构具备良好交互性能的目标场景;运用全局人机界面原件(HIEs)解析方法解构舱式熏蒸机,建立功能部件与功能性元器件的映射关系,结合目标场景获得舱式熏蒸机的功能需求;以黑箱原理创建功能模型,提出舱式熏蒸机各功能部件的设计目标。结论得出满足用户需求的舱式熏蒸机方案,验证了使用场景法进行产品迭代设计的可行性,为提升同类产品可用性与用户满意度提供了设计方向和思路。

关键词：舱式熏蒸机场景法功能重构黑箱原理迭代设计

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基于Mask-RCNN的转炉炉口形貌检测

钢铁 2023年第3期58卷 73-78页

作者：戴张杰黄成永刘威夏建超杨树峰李京社北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 上海梅山钢铁股份有限公司设备部江苏南京210039 上海梅山钢铁股份有限公司炼钢厂江苏南京210039

随着炼钢工序自动化要求的进一步提高,实现过程自动化加料具有重要意义。由于转炉冶炼过程时常伴随溢渣现象,炉口处易形成结瘤,致使内径减小,从而影响下一炉次加料工序进行。目前现场主要通过人工对炉口形貌进行观测以判断是否需要进行... 详细信息

随着炼钢工序自动化要求的进一步提高,实现过程自动化加料具有重要意义。由于转炉冶炼过程时常伴随溢渣现象,炉口处易形成结瘤,致使内径减小,从而影响下一炉次加料工序进行。目前现场主要通过人工对炉口形貌进行观测以判断是否需要进行修补炉口操作,这种传统人工检测效率低,并且由于炉内光强以及技术人员的主观判断等因素,致使检测结果不稳定。随着人工智能领域中深度学习方法的快速发展及并在各行业中发挥重大作用,提出了一种基于Mask-RCNN的转炉炉口形貌检测方法。该方法基于网络模型的输出结果,通过图像处理对炉口轮廓的周长与面积进行测算,并结合最小二乘圆拟合法(LSCM),通过圆度指标对形貌进行更加合理定量的表征。试验表明,随着冶炼的连续进行,炉口面积与周长都将持续减小,对应圆度误差值持续增加,这说明过程中炉口形貌由于黏渣现象发生而持续改变。自动检测方法能够针对加料或出渣时不同转动倾角的炉口进行实时稳定检测,其识别率高达99%,具有较高的检测性能,相较于人工检测具有稳定、准确、高效的优势,大幅度提升了工艺稳定性。

关键词：转炉炉口形貌 Mask-RCNN 深度学习图像处理智能炼钢

碲处理对15-5PH钢中硫化物夹杂改性的作用

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钢铁 2022年第3期57卷 36-43页

作者：车智超刘威杨树峰李京社刘超袁昊北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

15-5PH沉淀硬化不锈钢具有优良的机械加工性能,而钢中夹杂物可以对其性能造成显著影响。在加工时,长条状的硫化物夹杂往往会导致含硫钢的横向性能下降,呈现出明显的各向异性,进而导致材料因断裂而失效。为了研究碲处理对钢中硫化物形貌... 详细信息

15-5PH沉淀硬化不锈钢具有优良的机械加工性能,而钢中夹杂物可以对其性能造成显著影响。在加工时,长条状的硫化物夹杂往往会导致含硫钢的横向性能下降,呈现出明显的各向异性,进而导致材料因断裂而失效。为了研究碲处理对钢中硫化物形貌的影响,利用高温试验、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)及统计方法,研究了碲处理对15-5PH钢中的硫化物形貌、尺寸、长宽比的影响,同时探讨了碲对硫化锰夹杂物形貌控制的机理。试验结果表明,碲处理使钢中的长条、链状的Ⅱ类硫化物改性为球状的MnS-MnTe和(Al-Si-O)-MnS-MnTe复合夹杂物。钢中加碲后硫化物夹杂的形貌和分布大幅度改变,钢中夹杂物的长宽比由1.83降至1.49,夹杂物的球化率显著提高,改性效果较为明显。当碲硫比为1.42时,夹杂物的长宽比较低,且夹杂物的尺寸较小,改性效果最佳。当碲硫比为2.32时,发现钢中出现了单独存在的高碲相和硫化物镶嵌在碲化物中的大型夹杂,夹杂物的平均尺寸有所上升,改性效果有所下降。试验研究表明,碲处理钢中的夹杂物,存在一个最佳的加入量,继续增加碲硫比并不能使硫化物的球化效果进一步提高。加入适量的碲,可以显著球化钢中的硫化物夹杂,降低夹杂物的长宽比,提高钢的横向性能,改善钢的切削性能。试验研究能够为钢中硫化物改性提供更多的应用场景与可能,为现场工艺制定提供一定的参考。

关键词：碲处理 MnS夹杂物 15-5PH钢硫化物沉淀硬化不锈钢

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高合金不锈轴承钢真空自耗熔炼数值模拟优化

中国冶金 2023年第9期33卷 35-42,62页

为得到成分更均匀、更洁净的高合金不锈轴承钢产品,借助数值模拟的方法对某厂高合金不锈轴承钢真空自耗熔炼工艺展开优化研究。利用仿真软件MeltFlow-VAR从熔炼速率、熔池温度、冷却水温度对夹杂物粒子的分布影响等方面对真空自耗熔炼... 详细信息

为得到成分更均匀、更洁净的高合金不锈轴承钢产品,借助数值模拟的方法对某厂高合金不锈轴承钢真空自耗熔炼工艺展开优化研究。利用仿真软件MeltFlow-VAR从熔炼速率、熔池温度、冷却水温度对夹杂物粒子的分布影响等方面对真空自耗熔炼过程进行数值计算。结果表明,随着熔炼速率的升高,最大熔池深度增加,熔炼速率应大于3.0 kg/min为宜,结合枝晶间距和晶粒结构等结果考虑,得出最佳熔炼速率为3.5 kg/min;随着熔池温度的增加,最大熔池深度先增加后减小,当熔池温度为1 600℃时,熔池深度达到最大,熔池弧度曲线呈现饱满的碗形。通过数值计算预测了不同冷却水温度下铸锭内部夹杂物粒子的分布规律,工业试验验证了数值计算结果的准确性,得出最佳冷却水温度为25℃。研究结果对高合金不锈轴承钢生产具有一定指导意义。

关键词：轴承钢数值模拟真空自耗熔炼夹杂物熔池形状

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基于可拓学的平衡训练仪感性设计研究

机械设计与研究 2022年第4期38卷 186-191页

作者：付晓莉聂丽梅杨树峰仝小冬中原工学院机电学院郑州451191

目前大多数康复设备设计仍以实用功能为主,未充分满足用户的感性诉求。为有效提升患者康复训练积极性,基于感性工学理论,遵循可拓学菱形思维模式,采用因子分析法对用户情感意象进行萃取,以形态分析法获取形态要素,建立可拓学物元模型分... 详细信息

目前大多数康复设备设计仍以实用功能为主,未充分满足用户的感性诉求。为有效提升患者康复训练积极性,基于感性工学理论,遵循可拓学菱形思维模式,采用因子分析法对用户情感意象进行萃取,以形态分析法获取形态要素,建立可拓学物元模型分别对情感要素与形态要素进行表征;依托模糊层次分析法(FAHP)获取各情感基元的相对重要程度,构建基于质量功能展开(QFD)的情感意象与形态要素的关系映射模型,明确各形态要素的感性贡献值。以平衡训练仪为例,通过该流程获取了与用户情感意象高度匹配的最佳形态组合,验证了可拓学、质量功能展开(QFD)与感性工学融合研究的可行性,为康复设备的感性设计提供了新的策略与思路。

关键词：感性工学可拓学质量功能展开(QFD) 模糊层次分析法(FAHP) 平衡训练仪

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初中数学大单元教学的意义、特点和策略

教师教育论坛 2023年第12期36卷 42-44页

作者：杨树峰章丘区实验中学济南250200

初中数学开展大单元教学是顺应新课改的必然要求,是提升数学教学质量的有效策略,是促进学生全面发展的重要路径。总体而言,初中数学大单元教学具有整体性、连贯性和层次性特点。初中数学开展大单元教学是一个系统性过程,涉及教学设计策... 详细信息

初中数学开展大单元教学是顺应新课改的必然要求,是提升数学教学质量的有效策略,是促进学生全面发展的重要路径。总体而言,初中数学大单元教学具有整体性、连贯性和层次性特点。初中数学开展大单元教学是一个系统性过程,涉及教学设计策略、教学资源整合策略、学生主体参与策略和多元评价策略等多方方面。教师应对各个相关因素进行整合,形成一个完成的教学过程,实现教学效果的最大化。

关键词：初中数学大单元教学特点实施策略

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高氮不锈轴承钢碳化物分布与高温断裂机制

钢铁 2022年第6期57卷 132-142页

作者：曹方杨卯生杨树峰李京社罗志强刘威北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083 钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院北京100081

通过高温拉伸试验研究高氮不锈轴承钢高温断裂行为,探究了170℃和470℃回火态钢中碳化物分布特征,分析了高温拉伸断裂及组织演变和碳化物分布规律。研究发现,回火温度从170℃升高至470℃,高氮钢中大于0.8μm的碳化物明显增加,高氮钢中M... 详细信息

通过高温拉伸试验研究高氮不锈轴承钢高温断裂行为,探究了170℃和470℃回火态钢中碳化物分布特征,分析了高温拉伸断裂及组织演变和碳化物分布规律。研究发现,回火温度从170℃升高至470℃,高氮钢中大于0.8μm的碳化物明显增加,高氮钢中M;C;强化增量提高了2.59 MPa,固溶强化增量下降了118.82 MPa,470℃回火态钢的室温抗拉强度降低、拉伸断口表现为准解理和少量撕裂韧窝;拉伸温度升高至300℃,试样断口表现为等轴型韧窝特征,170℃和470℃回火态试样起裂源断裂碳化物尺寸分别为2.8~3.6μm和5.5~6.7μm;450℃拉伸断口表现为塑孔韧窝特征,170℃和470℃回火态试样起裂源断裂碳化物尺寸分别为2.7~3.4μm和5.8~6.4μm。拉伸温度从300℃提高至450℃,钢的固溶强化和位错强化作用减弱,金属原子间结合能下降,碳化物与基体不连续应力分布加剧变形不协调性,碳化物承担较高应力而发生断裂。单纯热作用下钢中0.5~0.8μm尺寸碳化物数量比例增加;在热力耦合作用下,钢中应力所导致的位错增殖为碳元素扩散提供通道,钢中碳化物在晶界和位错线上形核析出0.2~0.8μm碳化物。裂纹沿着与拉伸方向45°角的最大剪力方向快速扩展而断裂,最终形成锯齿状的断口,小尺寸碳化物增多阻碍位错滑移导致塑性降低;钢中大尺寸碳化物不均匀分布在碳化物间形成大变形塑孔而增加钢的塑性。

关键词：高氮不锈轴承钢高温断裂塑性高温硬度碳化物

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Q345B宽厚板微观组织优化数值模拟

中南大学学报（自然科学版） 2015年第11期46卷 3991-3998页

作者：高向宙李京社杨树峰北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

为改善Q345B宽厚板中心偏析缺陷,采用CAFE法对连铸凝固末端的铸坯断面微观组织进行模拟计算,研究钢水过热度和铸坯拉速对凝固组织的影响规律。研究结果表明:适当减小过热度和降低拉速能够提高中心等轴晶率,增加晶粒数,减小晶粒平均半径... 详细信息

为改善Q345B宽厚板中心偏析缺陷,采用CAFE法对连铸凝固末端的铸坯断面微观组织进行模拟计算,研究钢水过热度和铸坯拉速对凝固组织的影响规律。研究结果表明:适当减小过热度和降低拉速能够提高中心等轴晶率,增加晶粒数,减小晶粒平均半径。当钢水过热度由34℃降低至25℃,拉速由0.68 m/min调整到0.56 m/min后,断面凝固组织中心等轴晶率增加15.1%,晶粒平均半径减小2 135μm,晶粒数增加367.4%,且模拟组织与试验铸坯得到的微观组织形貌基本一致,铸坯中心偏析缺陷也得到有效改善。

关键词：宽厚板中心偏析连铸工艺微观组织数值模拟

GH4742合金真空自耗重熔过程碳化物析出行为

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航空材料学报 2022年第4期42卷 57-64页

作者：周杨于萍杨树峰王安仁曲敬龙李京社秦鹤勇北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 北京钢研高纳科技股份有限公司变形高温合金事业部北京100081

真空自耗重熔高温合金铸锭内各区域传热条件不同,造成铸锭中碳化物的形态与尺寸分布存在显著差异。以工业真空自耗熔炼的GH4742合金为原料,采用扫描电镜显微分析和金相定量分析方法研究铸锭不同位置碳化物析出行为和微观组织分布情况,辅... 详细信息

真空自耗重熔高温合金铸锭内各区域传热条件不同,造成铸锭中碳化物的形态与尺寸分布存在显著差异。以工业真空自耗熔炼的GH4742合金为原料,采用扫描电镜显微分析和金相定量分析方法研究铸锭不同位置碳化物析出行为和微观组织分布情况,辅以MeltFlow-VAR模拟软件,分析重熔凝固过程不同冷却速率和局部凝固时间对碳化物的影响。结果表明:GH4742合金碳化物析出相中富集Nb、Ti元素,Nb元素偏析程度最大;析出相的面积由中心向边缘递减,形态由骨骼状、草书体状向互相连接的细小条状转变;冷却速率增大,枝晶更加细长紧密,枝晶间距减小;析出相面积与二次枝晶间距呈线性相关,增大冷却速率可以降低枝晶间距,从而有效缩小碳化物析出相的面积。

关键词：真空自耗重熔 GH4742 碳化物枝晶间距 MeltFlow-VAR