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弹簧钢等温加热过程脱碳行为的数值模拟

轧钢 2024年第3期41卷 69-77页

作者：袁伟陈银莉杨毅邱雷李辰宁北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083

弹簧钢表面脱碳是影响其疲劳寿命的主要原因,对此诸多学者提出了各种模型来模拟其脱碳行为。考虑脱碳过程中的氧化行为,提出了一种基于有限容积法的弹簧钢钢坯二维氧化-脱碳综合模型。对空气气氛下的55SiCr弹簧钢进行等温加热实验,在950... 详细信息

弹簧钢表面脱碳是影响其疲劳寿命的主要原因,对此诸多学者提出了各种模型来模拟其脱碳行为。考虑脱碳过程中的氧化行为,提出了一种基于有限容积法的弹簧钢钢坯二维氧化-脱碳综合模型。对空气气氛下的55SiCr弹簧钢进行等温加热实验,在950~1150℃等温30~150 min条件下,氧化层厚度随时间变化规律呈抛物线趋势,根据实验结果建立了55SiCr弹簧钢氧化层厚度计算模型;依据菲克第二定律,建立了55SiCr弹簧钢二维脱碳数学模型,将两个模型相结合,得到其钢坯二维氧化-脱碳综合模型。该模型可以定量描述加热温度和保温时间对弹簧钢表面脱碳的影响,并将脱碳模型的预测结果与实验结果进行对比,验证了该模型的有效性。

关键词：脱碳氧化数值模拟弹簧钢碳扩散

基于改进自编码器的转炉炼钢工艺模式提取方法

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工程科学学报 2024年第6期46卷 1108-1119页

作者：董倩倩胡帅杰黎敏于艳谷茂强北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083 宝山钢铁股份有限公司中央研究院上海201900

转炉炼钢吹炼过程的控制主要包括供氧、造渣和底吹等工艺操作,吹炼过程控制的稳定性直接影响着终点钢水的质量.传统的静态控制模型以物料平衡和热平衡为基础获得吹炼过程工艺操作模式,未考虑以原料为主的标量型数据和以工艺参数为主的... 详细信息

转炉炼钢吹炼过程的控制主要包括供氧、造渣和底吹等工艺操作,吹炼过程控制的稳定性直接影响着终点钢水的质量.传统的静态控制模型以物料平衡和热平衡为基础获得吹炼过程工艺操作模式,未考虑以原料为主的标量型数据和以工艺参数为主的时序型数据之间的强耦合关系,导致传统静态模型的可靠性不高,需要依靠人工经验来调整工艺参数.为解决上述问题,提出一种基于改进自编码器的转炉炼钢工艺模式提取方法,该方法以自编码器为基础结构,使用全连接模块、长短期记忆网络模块、一维卷积模块和批量K-Means模块建立聚类模型,并联合聚类损失函数和重构损失函数实现模型的训练,获得原始高维数据在低维特征空间所对应的隐藏向量;在此基础上,利用隐藏向量完成聚类;最后,在属于不同聚类类别的数据中,寻找离各个聚类中心最近的样本,将最近样本的供氧、造渣和底吹工艺操作作为该类样本的工艺操作模式.利用转炉炼钢生产过程实际数据验证了所提方法的有效性,使用标量型数据和提取的工艺模式数据预测终点碳温,终点碳的质量分数在±0.02%误差范围内的平均命中率为95.06%,终点温度在±20℃误差范围内的平均命中率为91.48%,在终点碳的质量分数±0.02%、温度±20℃误差范围内的平均双命中率为90.80%.

关键词：转炉炼钢多变量时间序列工艺模式提取长短期记忆网络一维卷积神经网络

Sn-8.8Zn-x Bi合金在烧结NdFeB上的润湿过程及界面反应行为

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有色金属（冶炼部分） 2024年第7期 109-115页

作者：周俊宏王容岳袁章福北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083

采用座滴法研究了在Ar-5%H_(2)气氛中Sn-8.8Zn-x Bi合金在NdFeB基体上的润湿性和润湿界面形貌。结果表明,Sn-8.8Zn-x Bi合金在NdFeB基板上润湿过程分为两个阶段:以范德华力和扩散力为驱动力的非反应性润湿阶段及由界面反应产物和反应产... 详细信息

采用座滴法研究了在Ar-5%H_(2)气氛中Sn-8.8Zn-x Bi合金在NdFeB基体上的润湿性和润湿界面形貌。结果表明,Sn-8.8Zn-x Bi合金在NdFeB基板上润湿过程分为两个阶段:以范德华力和扩散力为驱动力的非反应性润湿阶段及由界面反应产物和反应产物的吸附作用影响的反应性润湿阶段。Sn-8.8Zn-x Bi合金中随着Bi含量提高,合金的润湿性得到改善,相同加热条件下润湿时间缩短,其中Sn-8.8Zn-7Bi在NdFeB基板表面接触角为120.11°。Sn-8.8Zn-x Bi合金在NdFeB基板上的润湿类型为反应性润湿,反应产物为ζ-FeZn_(13)相。ζ-FeZn_(13)相提高了Sn-8.8Zn-x Bi合金在NdFeB表面的黏结强度,证明Sn-8.8Zn-x Bi合金可作为NdFeB表面焊料。

关键词：润湿性 NdFeB Sn-8.8Zn-x Bi合金界面行为

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异钢种连浇研究进展及发展方向

钢铁钒钛 2024年第3期45卷 131-140页

作者：宋思程孙彦辉吴华杰安航航北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083

针对高附加值钢种的需求量较小,一个浇次需要生产不只一个钢种的现状,梳理了国内企业进行的异钢种连浇工业试验,描述了水模型试验和数值模拟在异钢种连浇过程的应用,主要总结了中间包液位高度、非等温浇注、中间包内腔结构、结晶器流体... 详细信息

针对高附加值钢种的需求量较小,一个浇次需要生产不只一个钢种的现状,梳理了国内企业进行的异钢种连浇工业试验,描述了水模型试验和数值模拟在异钢种连浇过程的应用,主要总结了中间包液位高度、非等温浇注、中间包内腔结构、结晶器流体域结构、连铸机拉速和电磁制动等因素对交接坯长度的影响。评价了目前主流的四种交接坯判定模型,最终提出了制定异钢种连浇过程规范和研究异钢种连浇过程新模型的思路。结果表明,异钢种连浇实现了新钢种的高效生产,降低了企业生产成本,同时将人工智能学科与冶金学科结合了起来,为异钢种连浇过程提供了一个新的发展方向。

关键词：连铸异钢种连浇交接坯传输行为数学模型

基于有约束L_(1/2)范数稀疏正则化的声源识别方法

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振动与冲击 2024年第2期43卷 166-178页

作者：潘薇李远文冯道方黎敏北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083 北京科技大学流体与材料相互作用教育部重点实验室北京100083 北京科技大学机械工程学院北京100083

基于等效源法(equivalent source method,ESM)的近场声全息(near field acoustic holography,NAH)是一种有效的声源识别技术。然而,针对空间稀疏分布的声源识别问题,传统基于L_(2)范数以及基于L_(1)范数的ESM方法分别存在声源幅值被低... 详细信息

基于等效源法(equivalent source method,ESM)的近场声全息(near field acoustic holography,NAH)是一种有效的声源识别技术。然而,针对空间稀疏分布的声源识别问题,传统基于L_(2)范数以及基于L_(1)范数的ESM方法分别存在声源幅值被低估与算法稳定性差等问题。因此,提出了基于有约束L_(1/2)范数稀疏正则化的声源识别方法,该方法具有强稀疏性与强抗干扰的优势,可以解决传统方法的声源识别精度低的问题。通过数值模拟试验以及普通室内的实测实验,验证了方法的有效性。

关键词：声源识别等效源法(ESM) 有约束L_(1/2)范数稀疏正则化

Ni含量对高强度低合金钢淬透性影响的晶体学认识

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金属学报 2024年第6期60卷 789-801页

作者：苏帅韩鹏杨善武王华金耀辉尚成嘉北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083 鞍钢集团海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室鞍山114000

Ni作为可以同时提高强度和韧性的合金元素被广泛应用于高强度钢的生产中,但是当Ni的质量分数低于5%时,Ni元素的添加对于基体性能的改善不明显。然而对于低碳低合金钢而言,添加Ni会引起淬透性的变化,以及由此带来的协变相变产物的演变是... 详细信息

Ni作为可以同时提高强度和韧性的合金元素被广泛应用于高强度钢的生产中,但是当Ni的质量分数低于5%时,Ni元素的添加对于基体性能的改善不明显。然而对于低碳低合金钢而言,添加Ni会引起淬透性的变化,以及由此带来的协变相变产物的演变是不可忽略的。本工作设计了2种不同Ni含量的高强度低合金钢(0.92Ni钢和2.94Ni钢),通过末端淬火实验和热模拟实验研究了Ni含量对0.92Ni钢和2.94Ni钢淬透性及相变温度的影响,利用SEM和EBSD表征了0.92Ni钢和2.94Ni钢协变相变产物的显微组织和晶体学特征。结果表明,Ni含量的增加可以显著提高2.94Ni钢的淬透性,降低其相变温度。在0.5℃/s的低冷速下,2.94Ni钢的组织为板条贝氏体和少量呈薄膜状弥散分布的马氏体/奥氏体岛(M/A岛),形成以密排面分组(CP分组)为主导的相变模式,大角晶界密度、板条束(block)边界密度和V1/V2变体对含量较高,硬度也较高;而0.92Ni钢的组织为粒状贝氏体和呈粗大块状分布的M/A岛,形成以Bain分组为主导的相变模式,大角晶界密度、block边界密度和变体对含量较低,硬度较低。热力学和动力学分析表明,在0.5℃/s的低冷速下,Ni含量增加显著提高了2.94Ni钢的相变驱动力,转变速率更快;提高了未转变奥氏体中最大C含量的上限,促进了贝氏体的完全转变,减少M/A岛的含量。

关键词：高强度低合金钢淬透性贝氏体变体 M/A岛

喷射成形工艺对M3高速钢碳化物特征及力学性能的影响

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金属学报 2024年

作者：刘继浩迟宏宵武会宾马党参周健谷金波钢铁研究总院特殊钢研究所北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心

喷射成形是一种先进的材料制备工艺，具有成本低、流程短、绿色化等技术优势。我国虽已基本实现喷射成形工模具钢的规模化生产，但对喷射成形高速钢组织和性能特征的掌握仍不够深入。本工作以喷射成形、电渣重熔和粉末冶金3种制备技术... 详细信息

喷射成形是一种先进的材料制备工艺，具有成本低、流程短、绿色化等技术优势。我国虽已基本实现喷射成形工模具钢的规模化生产，但对喷射成形高速钢组织和性能特征的掌握仍不够深入。本工作以喷射成形、电渣重熔和粉末冶金3种制备技术生产的M3高速钢为研究对象，系统对比、研究了制备工艺对M3高速钢组织特征和力学性能的影响。结果表明，在退火组织方面，喷射成形和粉末冶金高速钢横、纵截面中的碳化物均呈弥散的颗粒状分布，但喷射成形高速钢的碳化物尺寸较大；电渣重熔高速钢横截面碳化物呈网状分布，纵截面碳化物呈带状分布。在力学性能方面，粉末冶金高速钢优于电渣重熔高速钢优于喷射成形高速钢，钢中碳化物分布越均匀、尺寸越细小，相应的硬度、抗弯强度和冲击韧性越高。在耐磨性能方面，喷射成形高速钢最优，钢中大尺寸的MC型碳化物不仅具有优异的抗磨效果，而且能够改变氧化层的形成方式，减少裂纹在基体中的扩展，提高耐磨性能。基于喷射成形M3高速钢的微观组织特征，分析了M3高速钢在喷射成形过程中的碳化物析出行为。

关键词：喷射成形 M3高速钢碳化物力学性能

EH500特厚海洋工程用钢多相组织调控及对性能的影响

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工程科学学报 2024年第11期46卷 2017-2025页

作者：高擎李骞白丽琴肖大恒周文浩于青谢振家尚成嘉华菱湘潭钢铁有限公司湘潭411100 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083

特厚钢板心部轧制压缩比低和中心偏析的存在,导致其心部低温韧性差,这大大限制了高强度特厚钢板的应用.针对具有严重中心偏析的100 mm厚EH500海洋工程用钢,系统研究了两步临界热处理对多相组织调控及性能的影响.结果表明,实验钢经过740... 详细信息

特厚钢板心部轧制压缩比低和中心偏析的存在,导致其心部低温韧性差,这大大限制了高强度特厚钢板的应用.针对具有严重中心偏析的100 mm厚EH500海洋工程用钢,系统研究了两步临界热处理对多相组织调控及性能的影响.结果表明,实验钢经过740℃两相区临界退火,其屈服强度和抗拉强度分别为540 MPa和869 MPa,其延伸率和-40℃低温韧性很低,分别仅为5.1%和14 J.再经过600、660和680℃回火后,实验钢强度相差不大,屈服强度介于528~551 MPa,抗拉强度介于687 MPa~730 MPa.而实验钢的延伸率和低温韧性随着回火温度的升高先提高后下降,660℃回火时塑韧性最佳,延伸率达30.6%,-40℃夏比冲击功为163 J.显微组织表征结果表明,实验钢740℃两相区退火后显微组织为临界铁素体和马氏体组织,再经过600℃回火获得了临界铁素体、回火马氏体和细小碳化物的多相组织.回火温度为660℃时,实验钢为临界铁素体、回火马氏体以及细小残余奥氏体,且中心偏析区残余奥氏体含量明显高于非偏析区,进而显著改善了实验钢的塑韧性.而回火温度进一步升高到680℃时,实验钢在中心偏析区获得了临界铁素体、回火马氏体/贝氏体、少量残余奥氏体和大量马奥岛组织,马奥岛的存在使实验钢的塑韧性明显恶化.

关键词：特厚钢板临界热处理残余奥氏体中心偏析低温韧性

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增材制造钢中氧化物形成及其控制的研究进展

粉末冶金技术 2024年第3期42卷 264-274,296页

作者：李依阳张瑞杰张聪姜雪王永伟刘赓苏杰北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心北京100083 北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083 钢铁研究总院特殊钢研究所北京100081

简述了增材制造高性能钢中氧化物的研究概况,包括氧化物的特征和形成,氧化物对熔池的影响,氧化物的破坏和重构机制以及氧化物在熔池中的运动情况,阐述了实现氧化物无害化的设计思路,以期对未来金属增材制造过程中氧化物无害化的研究提... 详细信息

简述了增材制造高性能钢中氧化物的研究概况,包括氧化物的特征和形成,氧化物对熔池的影响,氧化物的破坏和重构机制以及氧化物在熔池中的运动情况,阐述了实现氧化物无害化的设计思路,以期对未来金属增材制造过程中氧化物无害化的研究提供参考。

关键词：增材制造氧化物氧化物冶金控制优化