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高锰钢研究进展:成分、组织和性能调控

钢铁 2024年第3期59卷 1-18,78页

作者：张福成陈晨刘帅张朋杨志南华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210 燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室河北秦皇岛066004 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

自从1882年Hadfield高锰钢问世以来,吸引了国内外众多科研人员在高锰钢成分设计、组织调控、生产工艺及应用开发等方面做了大量研究工作,使这个具有百年历史钢种的应用领域从最初的耐磨钢领域,逐渐拓展到无磁钢、汽车钢、腐蚀及低温环... 详细信息

自从1882年Hadfield高锰钢问世以来,吸引了国内外众多科研人员在高锰钢成分设计、组织调控、生产工艺及应用开发等方面做了大量研究工作,使这个具有百年历史钢种的应用领域从最初的耐磨钢领域,逐渐拓展到无磁钢、汽车钢、腐蚀及低温环境用钢,甚至功能材料领域,形成了多个关键钢铁材料品种,成为特种钢领域最典型、应用领域最广的钢种系列,极大地丰富了钢铁材料世界。这些高锰钢品种的研发、制造及应用,对推动钢铁制造技术创新及下游行业发展起到了极其重要的作用。介绍了高锰钢的起源和发展,重点梳理了典型应用领域中使用的高锰耐磨钢、高锰汽车钢、高锰低温钢、高锰无磁钢以及高锰阻尼合金的化学成分、微观组织及性能研究进展,并对这几类高锰钢微观组织和性能的调控方法及效果进行了较为详细的总结和举例说明。虽然高锰含量保证了高锰钢获得特殊的微观组织、力学和物理特性,但同时也导致了其在生产制造中面临连铸漏钢、焊接接头性能不稳定、扩孔性能不足等系列共性技术难题,这在一定程度上限制了高锰钢的推广和应用。通过统计当前不同类型高锰钢的碳-锰含量和微观组织特征,指明了新型高锰钢的化学成分设计思路,并探讨了未来高锰钢在理论研究和应用领域的主要发展方向。

关键词：高锰钢化学成分微观组织性能研究进展

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采用差分星座图的SDR设备射频指纹识别

电讯技术 2024年第3期64卷 442-450页

作者：安永丽申俊峰纪占林华北理工大学人工智能学院河北唐山063000 河北省工业智能感知重点实验室河北唐山063000

差分星座图(Differential Constellation Trace Figure,DCTF)在射频指纹(Radio Frequency Fingerprint,RFF)识别中具有良好的性能,但在低信噪比情况下会产生严重的模糊。为了提高DCTF的识别精度,设计了注意力残差卷积神经网络模型,即DCT... 详细信息

差分星座图(Differential Constellation Trace Figure,DCTF)在射频指纹(Radio Frequency Fingerprint,RFF)识别中具有良好的性能,但在低信噪比情况下会产生严重的模糊。为了提高DCTF的识别精度,设计了注意力残差卷积神经网络模型,即DCTF-Res2Net模型。该模型在网络提取特征时加入注意力模块来提高DCTF的识别精度,并将标签平滑损失函数与网络模型结合,有效缓解了DCTF中的离群点对网络模型的干扰。在实验中,根据不同的传输方式和传输场景构建了完备的DCTF的数据集,并用DCTF-Res2Net模型对其进行分类。实验结果表明,在信噪比为5 dB的情况下,与传统的残差网络相比,所提出的DCTF-Res2Net模型可以达到更高的识别精度。

关键词：射频指纹识别物理层安全差分星座图(DCTF) 注意力残差网络

基于CEEMD的露天深孔爆破振动信号降噪光滑模型

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爆破 2024年第2期41卷 143-150,159页

作者：田婕张云鹏闫鹏孙文诚杨曦华北理工大学矿业工程学院唐山063210 河北省矿业开发与安全技术重点实验室唐山063210 承德广兴矿业有限责任公司承德067103

由于爆破区域地形地质条件的复杂、监测仪器的误差、振动传播介质的反射以及磁场的干扰等原因,采集的原始爆破振动信号常常会掺杂大量的噪声,针对此问题提出了基于互补集合经验模态分解(CEEMD)的信号降噪光滑模型。此模型将爆破振动信... 详细信息

由于爆破区域地形地质条件的复杂、监测仪器的误差、振动传播介质的反射以及磁场的干扰等原因,采集的原始爆破振动信号常常会掺杂大量的噪声,针对此问题提出了基于互补集合经验模态分解(CEEMD)的信号降噪光滑模型。此模型将爆破振动信号进行CEEMD,基于分解所得到的IMF分量建立低通滤波算法。根据滤波算法的相似度与光滑度,构造目标函数并计算最优解,其对应的滤波算法模型即为爆破振动信号的最优降噪光滑模型。通过构造仿真信号验证了降噪光滑模型算法的可行性,并将模型应用了实际露天深孔爆破振动信号的研究。采用信噪比和均方根误差两种指标对比经验模态分解(EMD)方法、小波阈值法、CEEMD-小波阈值法与滤波算法模型BP3的降噪效果,验证了降噪光滑模型在对露天矿山爆破振动信号降噪方面的有效性,并通过频谱分析进一步验证了降噪光滑模型较CEEMD-小波阈值法的优越性。结果表明:基于CEEMD的露天深孔爆破振动信号降噪光滑模型具有良好的降噪能力,能够在保留原始爆破振动信号真实特征信息的前提下对信号进行降噪,且降噪效果优于EMD方法、小波阈值法和CEEMD-小波阈值法。

关键词：露天深孔爆破振动信号 CEEMD 低通滤波降噪光滑模型

赤泥提铝制备γ-AlOOH吸附剂及其对刚果红的吸附性能研究

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湿法冶金 2024年

作者：尚柯成李中林邹婷李文权张伟光李义兵桂林理工大学材料科学与工程学院桂林理工大学有色金属与材料加工新技术教育部重点实验室

研究了以赤泥酸浸所得铝酸钠溶液为原料，通过水热法制备一种具有层状结构的类绣球花状γ-AlOOH吸附剂并用于吸附刚果红。考察了溶液初始pH、刚果红初始质量浓度对吸附的影响，探究了γ-AlOOH对刚果红的吸附机制。结果表明：适宜条件下... 详细信息

研究了以赤泥酸浸所得铝酸钠溶液为原料，通过水热法制备一种具有层状结构的类绣球花状γ-AlOOH吸附剂并用于吸附刚果红。考察了溶液初始pH、刚果红初始质量浓度对吸附的影响，探究了γ-AlOOH对刚果红的吸附机制。结果表明：适宜条件下，刚果红饱和吸附量达1 748.15 mg/g；用准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型描述吸附过程更合适，吸附行为主要以单层吸附为主；吸附过程是自发、吸热且混乱度增大的。该工艺可为解决水体刚果红污染和赤泥堆积提供一种有效的解决方案，符合“以废治废、变废为宝”绿色发展理念，具有一定推广应用价值。

关键词：赤泥铝 γ-AlOOH 吸附剂制备刚果红吸附

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高氮奥氏体不锈钢的研究进展及展望

特殊钢 2024年

作者：焦晓飞李群王栋甲王书桓倪国龙华北理工大学冶金与能源学院唐山市特种冶金及材料制备重点实验室

高氮奥氏体不锈钢强韧性高，耐磨耐蚀性强，同时，具有非铁磁性及良好的生物相容性。在海洋工程、能源化工、国防航空、生物医疗等诸多领域获得了广泛的关注。然而，其在制备过程中仍面临增氮水平控制不精确、高氮钢液凝固过程氮气易析... 详细信息

高氮奥氏体不锈钢强韧性高，耐磨耐蚀性强，同时，具有非铁磁性及良好的生物相容性。在海洋工程、能源化工、国防航空、生物医疗等诸多领域获得了广泛的关注。然而，其在制备过程中仍面临增氮水平控制不精确、高氮钢液凝固过程氮气易析出形成气孔，以及热加工过程中粗大氮化物析出等一系列问题与技术挑战，在一定程度上限制了其大规模发展与应用。本文系统性地阐述了高氮奥氏体不锈钢的发展现状、制备工艺及强化机理。首先，综述了高氮奥氏体不锈钢的国内外发展历史和研究现状；其次，对高氮奥氏体不锈钢的生产制备工艺进行了总结，概括了熔铸法制备工艺，如大熔池法、加压感应熔炼、加压钢包吹洗、加压电渣重熔以及加压等离子弧熔炼，并对其优缺点进行对比分析；此外，针对高氮奥氏体不锈钢粉末冶金制备工艺进行概述，包括机械合金化法、氮气雾化法、等离子旋转电极雾化法以及固态粉末渗氮法，并围绕粉末热等静压、放电等离子烧结、注射成型、热压烧结、冷压成型以及增材制造等成型工艺进行了总结。最后，探讨了氮在奥氏体不锈钢固溶强化、细晶强化、应变硬化、沉淀强化等强化机制方面的作用机理，并针对当前高氮奥氏体不锈钢在发展过程中存在的主要问题进行了探讨及展望。

关键词：高氮奥氏体不锈钢增氮机制制备工艺强化机理展望

春季有限灌水对海河平原冬小麦根系生长及籽粒产量的影响

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华北农学报 2024年第4期39卷 119-132页

作者：王丽刘雪静张学成任建宏王彦东甄文超河北农业大学农学院华北作物改良与调控国家重点实验室农业农村部华北节水农业重点实验室河北保定071001 华北理工大学矿业工程学院河北唐山063210

旨为明确海河平原春季限水灌溉对冬小麦根系生长及籽粒产量的影响,对减少灌溉用水、提高水分利用效率具有重要的意义。以石麦22为供试材料,设置传统春季2次灌溉(W2)、春季1次灌溉(W1)和春季不灌溉(W0)3个灌水次数处理,其中W1基于春季3,4... 详细信息

旨为明确海河平原春季限水灌溉对冬小麦根系生长及籽粒产量的影响,对减少灌溉用水、提高水分利用效率具有重要的意义。以石麦22为供试材料,设置传统春季2次灌溉(W2)、春季1次灌溉(W1)和春季不灌溉(W0)3个灌水次数处理,其中W1基于春季3,4,5,6叶龄(3L、4L、5L、6L)设置4个单次灌溉时间处理。结果表明,与W2相比,W0和W1产量分别降低54.6%,24.4%,W1在4L灌溉产量最高,产量构成降低效应不显著。限水灌溉降低了冬小麦总根质量密度和根长密度,在开花期W1总根质量密度显著降低17.2%,W0总根质量密度、根长密度分别显著降低47.5%,35.1%。并且W1条件下,4L的根总根质量密度和根长密度最大。根系的垂直分布显示,减少灌溉次数增加了根系在40 cm以下土层的分布,但W1随着灌溉时间的推迟,深层土壤的根系分布减少,根系活力增加。其中,在开花期,4L在120~160 cm土层、160~200 cm土层、200~240 cm土层比6L分别显著高出28.8%,14.2%,36.5%。限水灌溉条件下根系特征和产量的相关性和通径分析表明,拔节-开花期总根质量密度和根长密度对产量有正效应,3L和4L处理开花期总根长密度对产量的直接贡献最大。总体来讲,4L处理在拔节-开花期的根系总量较高,并且增加了40~240 cm深层根系分布和根系活力,穗数和穗粒数较高,有利于缓解限水灌溉导致的冬小麦产量的降低,可作为海河平原冬小麦限水灌溉有效方式。

关键词：冬小麦限水灌溉根质量密度根长密度根系活力

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基于流程仿真的炼钢-连铸区段运行效率分析

钢铁 2024年

作者：杨建平高攀姚柳洁白雪峰孙亮王顺国赵晓东韩伟刚首钢股份公司迁安钢铁公司首钢集团有限公司技术研究院绿色可循环钢铁流程北京市重点实验室华北理工大学冶金与能源学院

炼钢-连铸区段是钢铁制造流程的核心区段，其运行效率对于流程整体运行的高效-稳定、协同-连续具有重要影响。如何进一步提升炼钢-连铸区段的运行效率，是“碳达峰”“碳中和”背景下钢铁行业面临的重要课题之一。以国内某转炉炼钢厂为... 详细信息

炼钢-连铸区段是钢铁制造流程的核心区段，其运行效率对于流程整体运行的高效-稳定、协同-连续具有重要影响。如何进一步提升炼钢-连铸区段的运行效率，是“碳达峰”“碳中和”背景下钢铁行业面临的重要课题之一。以国内某转炉炼钢厂为研究对象，基于实际生产数据的解析，采用Python工具构建炼钢-连铸区段运行仿真模型，并以钢包周转周期、在线周转钢包数量、出钢至开浇时间、周转过程总等待时间、最大完工时间作为评价指标，系统研究排程规则等生产因素对炼钢-连铸区段运行效率的影响。此外，基于低碳、低成本生产的迫切要求，初步探究转炉高废钢比冶炼和夜间LF精炼类钢种集中生产2类模式下炼钢-连铸区段的运行效率。研究结果表明，所研究生产因素对炼钢-连铸区段运行效率影响程度的排序为排程规则>工序作业周期匹配性>工序作业周期波动。相比于炉机一一对应和设备作业均衡排程规则，所研究炼钢厂目前采用的设备最早可用排程规则，更适用于复杂生产工况，在此基础上，通过缩小精炼周期波动范围可进一步提高炼钢-连铸区段运行效率。所研究炼钢厂“1座转炉高废钢比冶炼+2座转炉常规冶炼”的模式具有可行性，对于超低碳钢，高废钢比炉次的比例控制在15%为宜，同时，为保证运行效率，需满足前后工序生产节奏的匹配。夜间LF精炼类钢种集中生产模式能否有效实施的关键在于连浇炉数的控制，其中，典型低碳钢、包晶钢的合理连浇炉数范围分别为8～12炉和6～9炉。提出的流程仿真方法也可用于炼铁、轧钢等区段运行效率的研究，具有较高的普适性。

关键词：流程仿真炼钢-连铸运行效率 “界面”技术排程规则周期匹配周期波动高废钢比

炼焦煤结构性质分析及同类煤种替换对配煤焦炭质量影响研究

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煤炭转化 2024年

作者：王雷雷赵丹刘丹丹申岩峰王美君山西焦化股份有限公司太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室

炼焦煤是生产冶金焦的直接原料，配煤成本占炼焦总成本的85%以上。随着优质稀缺炼焦煤资源不断减少，合理利用不同种类煤炭资源，同时基于煤质特点将更多的煤种引入炼焦配煤，对实现降本增效及保证连续稳定生产具有重要意义。煤分子结... 详细信息

炼焦煤是生产冶金焦的直接原料，配煤成本占炼焦总成本的85%以上。随着优质稀缺炼焦煤资源不断减少，合理利用不同种类煤炭资源，同时基于煤质特点将更多的煤种引入炼焦配煤，对实现降本增效及保证连续稳定生产具有重要意义。煤分子结构决定了煤在成焦过程中所表现出的性质，最终影响焦炭质量，以焦化厂实际生产使用炼焦配煤为基础，引入四组同类煤，通过热重、Raman、13C NMR、基式流动度、固定床热解等深入分析煤种特性，利用40 kg焦炉进行同类煤替代的配煤炼焦实验，探讨了分别添加气煤、肥煤、焦煤和瘦煤等不同煤种炼焦煤对配煤成焦过程及焦炭质量的影响，进而为焦化厂基于煤质特性进行同类煤替代炼焦提供理论指导。结果表明：对于两种焦煤（JM1，JM2），JM1较小的芳香团簇支链（S.C.）可能是导致其流动度低和塑性温区窄的主要原因，且JM1的焦炭质量劣于JM2，JM2替代JM1后，方案1焦炭质量变好；两种肥煤（FM1，FM2）的粘结性能好，化学结构都有着相当一部分的缺陷结构(A（GR+VL+VR）/AD大)，有利于塑性体流动性的发展，FM2更好的粘结性使配煤焦炭冷态强度更高；两种气煤（QM1，QM2）的粘结性较差，QM2较小的S.C.限制其流动性的发展，流动度较低；所有煤种中贫煤（PM）的粘结性最差，PM的引入焦炭质量发生劣化。

关键词：炼焦煤煤质特性化学结构成焦特性焦炭质量

基于迭代多项式插值的雷达高精度距离估计方法

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传感器与微系统 2024年第7期43卷 149-152页

作者：黄晓红任钢黄天宇华北理工大学人工智能学院河北唐山063210 河北省工业智能感知重点实验室河北唐山063210

为解决由于受频谱间干扰影响而导致毫米波雷达对多目标场景下测距精度不足的问题,提出了一种迭代多项式插值的雷达高精度距离参数估计方法。首先,采用快速傅里叶变换(FFT)与单元平均恒虚警率(CA-CFAR)融合算法估计不同距离下的目标数目... 详细信息

为解决由于受频谱间干扰影响而导致毫米波雷达对多目标场景下测距精度不足的问题,提出了一种迭代多项式插值的雷达高精度距离参数估计方法。首先,采用快速傅里叶变换(FFT)与单元平均恒虚警率(CA-CFAR)融合算法估计不同距离下的目标数目和相应频谱位置;其次,对所求目标频谱位置的信息进行迭代处理,在每次处理过程中,降低多目标间的频谱干扰;最后,通过多项式插值求得真实频率的估计偏差,从而得到精度高的目标距离估计。仿真与实测结果表明:该方法在多目标场景与信噪比(SNR)小于20dB条件下,与汉明窗(Hamming-Window)算法相比,其距离估计精度提升到0.05m以内。

关键词：多目标场景多项式插值频谱干扰频率估计

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