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管线钢动态应力下的原位氢渗透测试实验方法

实验室研究与探索 2025年第1期44卷 64-68,90页

作者：邢云颖赵茜杨芝乐北京科技大学金属冶炼重大事故防控技术支撑基地北京100083 北京科技大学新材料技术研究院北京100083

管线钢在应力条件下的氢渗透行为研究能够为管线钢在复杂应力状态下的氢脆风险评估提供支撑。在常规氢渗透测试方法和原理的基础上,利用实验室现有力学加载设备,设计了“管线钢动态应力下的原位氢渗透”实验装置,研究了交变应力与氢的... 详细信息

管线钢在应力条件下的氢渗透行为研究能够为管线钢在复杂应力状态下的氢脆风险评估提供支撑。在常规氢渗透测试方法和原理的基础上,利用实验室现有力学加载设备,设计了“管线钢动态应力下的原位氢渗透”实验装置,研究了交变应力与氢的交互作用对氢渗透行为的影响。结果表明,交变应力条件下,氢渗透通量表现出与交变应力无相位差的波形特征;氢渗透通量的变化幅值随峰值应力的增加而增加,随交变频率的增加而降低;应力的变化在氢渗透曲线上可以实时得到反馈,应力状态改变导致的材料内部缺陷增加也能在氢渗透曲线上得到反馈。

关键词：管线钢动态应力原位氢渗透慢应变速率拉伸交变载荷

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连铸机拉速对钢水温降影响的数值模拟研究

冶金能源 2025年第1期44卷 9-14,38页

作者：王子奇贺东风袁飞刘旋张雪菲北京科技大学冶金与生态工程学院北京科技大学金属冶炼重大事故防控技术支撑基地北京科技大学土木与资源工程学院

在多流连铸生产中,各流钢水温度的一致性对生产稳定性和铸坯质量至关重要。文章通过跟踪测温及数值模拟,分析了调整拉坯速度引起的中间包水口流量变化对钢包至中间包过程的钢水温降和温度分布的影响。结果表明,随着总体积流量的减小、... 详细信息

在多流连铸生产中,各流钢水温度的一致性对生产稳定性和铸坯质量至关重要。文章通过跟踪测温及数值模拟,分析了调整拉坯速度引起的中间包水口流量变化对钢包至中间包过程的钢水温降和温度分布的影响。结果表明,随着总体积流量的减小、不同流体积流量梯度的增大、流量的变化程度的减小,钢水温降逐渐减小,中间包水口每一流钢液的温降逐渐稳定。

关键词：钢水温降数值模拟体积流量

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矿砂料仓均匀下料的优化模拟

材料与冶金学报 2025年第2期24卷 108-113,130页

作者：魏代春倪俊曾旺尹利潭宫平寇明银周恒北京科技大学金属冶炼重大事故防控技术支撑基地北京100083 北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室北京100083 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083

针对某多粒径分布的矿砂在实际卸料过程易出现料面流动均匀性变差的问题,以该矿砂均匀下料为目标,先采用离散单元法建立了三维料仓下料模型,模拟解析了现有料仓结构下多粒径矿砂的流动行为,并提出了利用高度偏差值指数定量评价下料均匀... 详细信息

针对某多粒径分布的矿砂在实际卸料过程易出现料面流动均匀性变差的问题,以该矿砂均匀下料为目标,先采用离散单元法建立了三维料仓下料模型,模拟解析了现有料仓结构下多粒径矿砂的流动行为,并提出了利用高度偏差值指数定量评价下料均匀性指数的方法,而后解析了不同导流体结构对矿砂下料均匀性的影响规律.结果表明:现有料仓结构下料过程为典型漏斗流,其流型依次为“一”型至“U”型及“V”型,下料不均匀,高度偏差的最大值达到653 mm;3种类型的导流体均改变了下料流型,使炉料下料均匀性得以改善;其中,叠锥型导流体改善效果最好,高度偏差可降低至300 mm以下,下料均匀性也最优,实际生产中可采用该种导流体结构改善料仓下料的均匀性.

关键词：矿砂离散单元法导流体均匀下料结构优化

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LF精炼工艺智能控制与决策模型研究进展

工程科学学报 2024年第10期46卷 1739-1752页

作者：王欢王敏刘庆邢立东包燕平北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室北京100083 北京科技大学金属冶炼重大事故防控技术支撑基地北京100083

LF精炼能有效控制钢水成分和温度,并且在炼钢–连铸之间起缓冲协调生产节奏的作用.在LF精炼中运用模型进行控制与决策,可以进一步规范精炼操作,提高钢水质量和稳定性,同时结合自动控制,将有力推动智能精炼的发展,实现炼钢流程的优化和... 详细信息

LF精炼能有效控制钢水成分和温度,并且在炼钢–连铸之间起缓冲协调生产节奏的作用.在LF精炼中运用模型进行控制与决策,可以进一步规范精炼操作,提高钢水质量和稳定性,同时结合自动控制,将有力推动智能精炼的发展,实现炼钢流程的优化和效率提升.在钢铁行业智能制造的背景下,LF精炼工艺模型不再局限于单功能模型的建立和部署,开始朝着集成化、自动化和智能化的方向发展,同时其功能也由单一的预测和推荐转变为整体的智能控制和决策.因此,建立集成化模型,规范现场工艺,改善数据质量,同时结合自动化控制和闭环反馈,进一步来实现智能控制模型成为LF控制模型未来研究和应用的重要方向.本文总结了LF精炼控制与决策模型中关于合金化模型、造渣模型、温度模型、吹氩控制模型、钙处理模型等单功能模型以及智能精炼技术的发展与研究现状.系统梳理了不同模型的建模原理和实现功能,展望了未来LF工艺智能控制与决策模型的发展方向,为后续LF智能精炼技术的开发和应用提供参考.

关键词： LF精炼控制与决策自动化集成化模型智能精炼

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转炉吹炼过程喷溅机理及预报模型研究进展

工程科学学报 2023年第10期45卷 1716-1728页

作者：辛同泽王敏包燕平北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学钢铁冶金新技术国家重点实验室北京100083 北京科技大学金属冶炼重大事故防控技术支撑基地北京100083

转炉作为一个高温高压、多元多相的反应容器,容易发生喷溅或溢渣事故.良好的熔池搅拌可以增大渣–金反应面积,提高炼钢效率;异常的熔池搅拌则会造成金属损失,毁坏炉体及其附属设备,甚至威胁到炉前工作人员的人身安全.本文总结了前人对... 详细信息

转炉作为一个高温高压、多元多相的反应容器,容易发生喷溅或溢渣事故.良好的熔池搅拌可以增大渣–金反应面积,提高炼钢效率;异常的熔池搅拌则会造成金属损失,毁坏炉体及其附属设备,甚至威胁到炉前工作人员的人身安全.本文总结了前人对喷溅机理及影响因素的研究结果,转炉喷溅按产生的原因可以分为爆发性喷溅、泡沫性喷溅、金属性喷溅和其他喷溅,其中爆发性喷溅的危害最大,泡沫性喷溅的发生频率最高.喷溅事故的产生总体可以归结为炉内激烈化学反应产生气泡驱动的高温熔体喷溅和顶底复吹为熔池提供的流动能量所产生的喷溅,且一次喷溅事故的发生常常是多种因素耦合引发,从单方面分析喷溅事故原因过于片面,研究出一套适用于转炉喷溅的安全评价模型是当务之急.并对现有的喷溅预报模型进行了综述,总结了炉气分析法、音频分析法、图像分析法的预测原理及部分应用结果,指出现有预测模型没有得到广泛应用的原因,未来喷溅预测模型会朝着更加智能化、精细化的方向发展.

关键词：转炉喷溅溢渣喷溅机理影响因素预测模型

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基于一维空洞卷积神经网络的故障电弧检测方法

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清华大学学报（自然科学版） 2024年第3期64卷 492-501页

作者：蒋慧灵白嘎力周郑邓青滕杰张越周亮周正青北京科技大学金属冶炼重大事故防控技术支撑基地北京100083 北京科技大学大安全科学研究院北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 呼和浩特市烟草公司呼和浩特010020

串联故障电弧因多样性、相似性和隐蔽性而难以被检测,容易引发故障电弧保护装置误报和漏报。采用一维空洞卷积神经网络(one-dimensional dilated convolutional neural network,1D-DCNN)提取以高采样率采集的故障电弧电流特征,引入扩展... 详细信息

串联故障电弧因多样性、相似性和隐蔽性而难以被检测,容易引发故障电弧保护装置误报和漏报。采用一维空洞卷积神经网络(one-dimensional dilated convolutional neural network,1D-DCNN)提取以高采样率采集的故障电弧电流特征,引入扩展型指数线性单元(scaled exponential linear unit, SeLU)激活函数和残差连接解决梯度消失和网络退化问题,并结合平均集成学习和Softmax多分类器建立故障电弧检测模型。实验结果表明:所提方法对单负载和混合负载故障电弧的检测准确率达99.67%,相应负载识别准确率达99.95%,总体预测结果准确率达99.62%,优于传统卷积神经网络(convolutional neural network, CNN),满足故障电弧检测要求,有助于串联故障电弧检测和负载识别。

关键词：一维空洞卷积串联故障电弧支路故障电弧故障电弧检测负载分类

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转炉炼钢出钢过程的数值模拟

中国冶金 2022年第9期32卷 8-15页

作者：庞传彬袁飞徐安军贺东风刘旋北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 金属冶炼重大事故防控技术支撑基地北京100083

不同直径的出钢口决定转炉出钢流场的分布,从而影响出钢过程的钢水温降,而钢水温降直接影响转炉出钢温度以及炼钢生产节奏。为掌握出钢过程中的温降规律以及设计合理的出钢口参数,利用Ansys软件包建立三维转炉及钢包模型,借助数值模拟方... 详细信息

不同直径的出钢口决定转炉出钢流场的分布,从而影响出钢过程的钢水温降,而钢水温降直接影响转炉出钢温度以及炼钢生产节奏。为掌握出钢过程中的温降规律以及设计合理的出钢口参数,利用Ansys软件包建立三维转炉及钢包模型,借助数值模拟方法,研究得到200 t转炉在不同尺寸出钢口下的出钢流场数据,进而针对出钢过程中的钢水注流,研究出钢口尺寸及钢包内壁温度对注流温降的影响规律。研究发现,钢水注流的温降与注流比表面积成正比;另外在出钢早期,内壁温度每提升100 K,注流温降平均减小0.4~0.7 K。后续将继续开展出钢过程中钢包及合金辅料对钢水温降影响规律的研究,以期为转炉出钢工艺提供数据支撑。

关键词：转炉出钢口钢水温降数值模拟钢包温度

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煤岩电磁辐射理论与技术新进展

煤炭科学技术 2023年第1期51卷 168-190页

作者：何学秋韦梦菡宋大钊李振雷邱黎明何生全 MAJID Khan 王安虎北京科技大学大安全科学研究院北京100083 北京科技大学金属矿山教育部重点实验室北京100083 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 北京科技大学金属冶炼重大事故防控技术支撑基地北京100083 中安安全工程研究院北京100083

煤炭作为我国重要的基础能源和工业原料,其安全开采是保障国家能源安全、支撑经济社会稳定发展的关键。随着浅部煤炭资源的逐渐枯竭,深部开采逐渐成为我国煤炭资源开发新常态,煤岩动力灾害风险随之攀升,严重制约煤炭安全高效开采,对我... 详细信息

煤炭作为我国重要的基础能源和工业原料,其安全开采是保障国家能源安全、支撑经济社会稳定发展的关键。随着浅部煤炭资源的逐渐枯竭,深部开采逐渐成为我国煤炭资源开发新常态,煤岩动力灾害风险随之攀升,严重制约煤炭安全高效开采,对我国煤炭工业可持续发展造成了恶劣的社会负面影响。准确可靠的监测手段是进行煤岩动力灾害防治的必要前提,地球物理监测预警方法通过感知煤岩变形破坏过程中释放的声、电、磁等物理信号来反演煤岩体的损伤破坏状态,已被广泛应用于煤岩动力灾害预警中。其中电磁辐射监测法具有非接触、无损、实时、前兆性强等优势,适用于矿山信息化智能化发展要求。因此,大力推动电磁辐射监测技术的发展,对于煤岩动力灾害防治具有重要意义,可为智慧矿山建设提供重要的技术支持。围绕试验现象、机理模型、技术方法3个方面对电磁辐射理论与技术研究成果进行综述,回顾了电磁辐射现象的发现过程,分析了电磁辐射信号特征、影响因素、力电耦合效应等煤岩电磁辐射特征规律,根据典型电磁辐射机理模型与应力作用、裂纹扩展过程的相关性进行了分类评述,并对现有煤岩电磁辐射监测预警装备及技术方法进行了简要介绍。在此基础上,详细阐述了近年来在煤岩电磁辐射矢量特性研究、煤岩电磁辐射机理微观尺度验证、煤岩电磁辐射定位技术方面取得的新进展。总结了当前煤岩电磁辐射机理未完全揭示和无法实现孕灾区域定位两大理论与技术研究瓶颈,为未来煤岩电磁辐射理论与技术的发展提出了新目标。

关键词：煤岩动力灾害电磁辐射煤岩破裂监测预警

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基于图像识别技术的被困人员智能探测定位系统

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消防科学与技术 2023年第10期42卷 1408-1412页

作者：张博蒋慧灵孙敬西安市消防救援支队陕西西安710000 北京科技大学金属冶炼重大事故防控技术支撑基地北京100083

对各类灾害事故现场被困人员位置的准确掌握,能为救援人员制定救援方案提供科学的决策支持,进一步提高救援效率。为了更加快速精准地获取灾害事故现场被困人员位置,本文在对已有方法分析和总结的基础上,探索建立被困人员智能探测定位系... 详细信息

对各类灾害事故现场被困人员位置的准确掌握,能为救援人员制定救援方案提供科学的决策支持,进一步提高救援效率。为了更加快速精准地获取灾害事故现场被困人员位置,本文在对已有方法分析和总结的基础上,探索建立被困人员智能探测定位系统。该系统基于图像识别技术开发,通过自动获取并分析疏散通道上的视频监控画面,判断该监控对应区域下是否有人员作出特定的求救姿势或者处于被困状态,从而将被困位置和相关信息发送至救援人员,协助救援。经测试,系统在人员姿势测试集上的检测准确率为94%,在人员状态测试集上的探测准确度为90%。

关键词：被困人员人员定位求救姿势应急救援