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基于深度迁移学习的冶金锯片缺陷检测系统

钢铁 2024年

作者：孟丽丽崔溪刘然刘伟民郑直刘金祥彭垚华北理工大学机械工程学院华北理工大学冶金与能源学院华北理工大学碳中和学院

在智能制造的背景下，企业中传统冶金锯片的缺陷检测存在实时性不足、漏检误检率高和精度低等问题，难以满足现代工业的需求。提出了一种改进深度迁移学习的冶金锯片缺陷检测方法。首先，通过提取目标域的特征信息，以余弦相似性作为评... 详细信息

在智能制造的背景下，企业中传统冶金锯片的缺陷检测存在实时性不足、漏检误检率高和精度低等问题，难以满足现代工业的需求。提出了一种改进深度迁移学习的冶金锯片缺陷检测方法。首先，通过提取目标域的特征信息，以余弦相似性作为评价指标，从源域中选择与缺陷数据集相关性高的源域样本作为训练对象，对其进行预训练；然后，在YOLOv7算法中引入条件参数化卷积（CondConv）模块，显著提升了推理效率；同时提出了一种高效层聚合网络（ELAN-CA），优化了特征之间的空间信息融合，从而增强了网络性能；其次，通过引入全新的特征模块（AFPN），有效整合了不同尺寸的缺陷信息；最后，基于改进深度迁移检测算法与Mysql数据库相融合开发了在线冶金锯片表面缺陷检测系统，能够实时进行多种方式缺陷检测，并对检测信息进行存储与分析，便于实时统计锯片缺陷信息，提升了检测的灵活性和适应性。所改进算法将冶金锯片缺陷的检测精度提升至93%，相较于基础网络，参数量降低了约46%，准确率和平均精度均值A均提高了5.2%，能够满足冶金生产现场对缺陷实时检测的要求，显著提高了质量控制的快速反应能力，减少了人工检测的误差和劳动力成本。为产线质量检测的全自动化和智能化提供了重要的技术支持。

关键词：表面缺陷迁移学习目标检测改进YOLOv7算法机器视觉注意力机制

基于5 kW太阳能模拟器的热化学反应器热性能研究

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可再生能源 2024年第3期42卷 317-322页

作者：黄兴高方林李珍珍姚鑫华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

文章基于5 kW非共轴聚光型模拟器自行设计了太阳能热化学反应器,并建立了聚集辐照下反应器热性能数学模型。采用该模型计算并探究了太阳能模拟器功率、反应器内壁材料发射率、工作压力和进气速度对反应器内温度分布的影响规律。结果表明... 详细信息

文章基于5 kW非共轴聚光型模拟器自行设计了太阳能热化学反应器,并建立了聚集辐照下反应器热性能数学模型。采用该模型计算并探究了太阳能模拟器功率、反应器内壁材料发射率、工作压力和进气速度对反应器内温度分布的影响规律。结果表明:增加太阳能模拟器功率以及反应器内壁面发射率将导致沿反应器中心线分布的温度升高;在同一进气速度下,随着工作压力的增加,沿反应器中心线分布的温度会升高;在同一工作压力下,随着进气速度的增加,沿反应器中心线分布的温度也会升高。该研究结果对反应器参数优化及其热应力分析具有一定的参考意义。

关键词：太阳能热化学反应器太阳能模拟器数值模拟温度分布

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高炉渣余热回收数值模拟研究进展

钢铁 2024年第5期59卷 12-21页

作者：李晨晓姚鑫林岩黄兴王书桓华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

高炉渣是高炉炼铁过程中典型的副产物,排放温度高达1 450~1 550℃,具有大量的高品位热能,占钢铁工业总能耗的近30%。高效回收高炉渣余热为钢铁工业绿色高质发展提供保障。目前干法粒化技术作为高效处理高炉熔渣的方式,学者对熔态渣向颗... 详细信息

高炉渣是高炉炼铁过程中典型的副产物,排放温度高达1 450~1 550℃,具有大量的高品位热能,占钢铁工业总能耗的近30%。高效回收高炉渣余热为钢铁工业绿色高质发展提供保障。目前干法粒化技术作为高效处理高炉熔渣的方式,学者对熔态渣向颗粒渣转化过程、颗粒渣流动过程余热回收技术展开相关研究,取得一定成果。通过数值模拟可以降低成本,系统总结出余热回收过程中的关键环节,为实际操作提供理论指导。在此基础上,系统阐述了高炉渣余热回收物理法处理现状及高炉渣模拟常用数值方法,详尽介绍了高炉渣在离心造粒过程和换热器内的多相流动特性和传热特性的研究现状。在离心造粒过程,学者们利用不同的模型对熔渣凝固过程进行数值模拟研究,探索了颗粒物性及工况对余热回收的影响,优化了操作参数。在换热器冷却过程中,学者们利用DEM-CFD仿真模拟深入研究了高炉渣在流化床、固定床和移动床中多相流动和传热特性。通过数值模拟为优化余热回收工艺提供了方向,但大部分研究是针对高炉渣的多相流动特性,对传热方面以及带化学反应的研究较少,同时对渣粒的建模有一定条件性,并未考虑渣粒变形及团聚情况。因此,寻找合适的数学模型以及加强对传热特性和带化学反应的研究来优化炉渣余热回收工艺,提高回收效率成为未来的发展方向。

关键词：高炉渣数值模拟 DEM-CFD 离心造粒余热回收

基于SSA优化的XGBoost-BP融合模型的高炉压差预测

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钢铁研究学报 2024年第8期36卷 1019-1033页

作者：施有恒张淑会刘小杰张玉洁李欣吕庆华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

高炉压差对高炉的正常运行和冶炼效率有着重要的影响。压差过高会导致悬料,破坏高炉顺行;压差过低会引发炉内气流过吹甚至管道气流现象。因此,将高炉压差维持在一定范围内是保证高炉炉况稳定的前提,对高炉压差提前预测可以帮助操作人员... 详细信息

高炉压差对高炉的正常运行和冶炼效率有着重要的影响。压差过高会导致悬料,破坏高炉顺行;压差过低会引发炉内气流过吹甚至管道气流现象。因此,将高炉压差维持在一定范围内是保证高炉炉况稳定的前提,对高炉压差提前预测可以帮助操作人员了解高炉的工作状态,及时调整操作参数,进而保证炉况稳定。为了提高高炉压差预测精度,首先,以国内某钢铁企业监测的高炉冶炼数据为基础,建立了基于麻雀搜索算法(Sparrow Search Algorithm,SSA)优化的梯度提升决策树(e Xtreme Gradient Boosting,XGBoost)和BP神经网络(Back Propagation Neural Network,BPNN)融合预测模型。该模型以SSA算法对单一模型的优化为核心,并通过误差倒数法加权预测值来降低模型的预测误差。结果表明,基于SSA优化的XGBoost-BP融合模型预测效果明显高于其他模型,该模型拟合优度达到0.842,具有较高的拟合能力,对比结果显示,融合模型较SSA-BP、SSA-XGBoost模型预测误差更小,收敛速度更快,并且在±0.025×10^(5)Pa的误差范围下,其预测准确率达到了96.13%。最后,基于所提的融合模型建立高炉压差预测系统,该系统不仅起到了指导高炉生产的作用,而且对炼铁工业的转型升级具有一定的现实意义。

关键词：高炉压差 SSA XGBoost BP神经网络预测模型

冷轧压下率对Fe-10Mn-6Al-0.4C钢微观组织及力学性能的影响

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钢铁 2024年第4期59卷 159-167页

作者：李博宇柳昆冯运莉李涛王书桓苏宏东华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

Fe-Mn-Al-C系中锰钢凭借低密度、高强度及高塑性的优点,具有广阔的应用前景。试验以Fe-10Mn-6Al-0.4C为研究对象,热轧后经700℃退火60 min空冷至室温。随后分别以40%、60%和70%的压下率进行冷轧,经冷轧后在750℃退火30 min空冷至室温。... 详细信息

Fe-Mn-Al-C系中锰钢凭借低密度、高强度及高塑性的优点,具有广阔的应用前景。试验以Fe-10Mn-6Al-0.4C为研究对象,热轧后经700℃退火60 min空冷至室温。随后分别以40%、60%和70%的压下率进行冷轧,经冷轧后在750℃退火30 min空冷至室温。采用SEM和EBSD检测冷轧退火后的微观组织演变,使用万能拉伸试验机测量其力学性能。结果表明,冷轧板显微组织由条带状δ铁素体、马氏体(M)、奥氏体(A)和α铁素体组成。退火板显微组织由α铁素体、奥氏体和条带状δ铁素体组成。随着冷轧压下率的增加,退火板组织呈层状结构,且平均晶粒尺寸、细晶占比和奥氏体相成分占比均呈先降低后增加,而再结晶程度则由69%增加至83.5%,退火板GND密度降低。压下率为60%时,奥氏体中GND密度急剧下降,退火板由细小的等轴状奥氏体、α铁素体和条带状δ铁素体组成,铁素体晶粒尺寸呈双峰分布,屈服强度为818.7 MPa,抗拉强度为962.3 MPa,伸长率为34.3%,强塑积达33.01 GPa·%,获得强度和塑性优异组合。拉伸断口显示,压下率为60%的拉伸断口有着密集细小的韧窝,促进了退火板的伸长率,而压下率为40%和70%都有着不同程度的解理台阶,恶化了伸长率。控制压下率结合短时退火可降低工艺成本前提下形成层状结构,从而提高材料力学性能。

关键词：中锰钢压下率显微组织力学性能轻量化

AOD不锈钢渣中Ca高效浸出及其间接碳酸化

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钢铁 2024年第8期59卷 200-209页

作者：秦松李俊国王亚军张建宝彭丽杰高爱民华北理工大学冶金与能源学院河北唐山063210

钢渣中钙含量较高,利用钢渣替代天然矿石作为钙源进行碳酸化反应固存CO_(2)是一种前景广阔的固废利用与碳减排方法。采用间接湿法碳酸化,不仅能显著提高固碳效率,还可实现制备高纯度、高附加值的碳酸钙产品。以AOD不锈钢渣(AOD渣)为材料... 详细信息

钢渣中钙含量较高,利用钢渣替代天然矿石作为钙源进行碳酸化反应固存CO_(2)是一种前景广阔的固废利用与碳减排方法。采用间接湿法碳酸化,不仅能显著提高固碳效率,还可实现制备高纯度、高附加值的碳酸钙产品。以AOD不锈钢渣(AOD渣)为材料,首先对其进行化学分析和矿相分析,确定其具有较高的固碳潜力;然后基于间接湿法加速碳酸化过程,探究AOD渣中钙的高效浸出规律,采用正交试验和单因素试验探究浸出温度、盐酸物质的量浓度、液固比和搅拌转速对钙浸出效率的影响;最后进行碳酸化反应并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM-EDS)和热重分析仪(TG-DTG)研究钙离子转化率、碳酸钙纯度和微观形貌。试验结果表明,盐酸物质的量浓度和液固比是影响钢渣中钙浸出的主要因素;随着浸出反应进行,硅基团溶解生成的硅酸胶体会阻碍AOD渣内部元素进一步溶出;升温和提高酸浓度可有效消除硅酸胶体的影响,促进钙溶出。以1.5 mol/L盐酸为浸出剂,在85℃、液固比为50 m L/g、搅拌速度为600 r/min的浸出条件下,AOD渣中钙的浸出率可达90.51%,通过热重试验分析,经间接碳酸化后制备的CaCO_(3)产物纯度为96.04%,钙的转化率达到83.96%。研究结果可为利用钢渣钙碳酸化固碳并协同制备高附加值CaCO_(3)产物的冶金固废高效资源化利用提供试验和理论基础。

关键词： AOD渣钙浸出间接碳酸化碳酸钙

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基于多尺度特征融合的轻量化绝缘子缺陷检测

激光与光电子学进展 2024年

作者：孙铁强洪兆志宋超肖鹏程华北理工大学人工智能学院华北理工大学河北工业智能感知重点实验室华北理工大学冶金与能源学院

针对绝缘子缺陷检测时，存在模型参数量大、复杂背景干扰性强、小目标缺陷检测效果差等问题，提出一种基于改进YOLOv8n的绝缘子缺陷检测算法。首先，提出一种新的C2f-RE模块并应用于骨干网络，减少模型参数冗余并抑制复杂背景信息的干... 详细信息

针对绝缘子缺陷检测时，存在模型参数量大、复杂背景干扰性强、小目标缺陷检测效果差等问题，提出一种基于改进YOLOv8n的绝缘子缺陷检测算法。首先，提出一种新的C2f-RE模块并应用于骨干网络，减少模型参数冗余并抑制复杂背景信息的干扰，增强特征提取能力；其次，重新设计了颈部结构，提出聚焦扩散金字塔网络FDPN(Focusing Diffusion Pyramid Network)，通过融合高中低维的多尺度特征信息，增强对小目标特征的提取能力；然后，提出一种轻量级共享细节增强卷积检测头(LSDECD)，进行多尺度特征信息交互的同时降低模型参数量；最后，采用改进的Inner-WIoU作为损失函数，增强对小目标样本和普通质量标注样本的关注度。实验结果表明，改进后算法的m AP50达到了97.1%，相比原YOLOv8n算法，m AP50和召回率R分别提升了2.6%和4%，参数量和计算量分别降低了35.4%和23.5%，模型大小减小1.8M，同时兼顾了检测精度和轻量化，并且在面对复杂天气干扰时仍具有较强的鲁棒性。

关键词：绝缘子缺陷检测多尺度轻量化损失函数 YOLOv8

正念觉知在急性冠脉综合征患者知觉压力与社会功能缺陷间的中介效应

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军事护理 2024年第5期41卷 55-58页

作者：于瑶邢凤梅华北理工大学护理与康复学院河北唐山063210 华北理工大学临床学院河北唐山063003

目的探讨正念觉知在急性冠状动脉综合征患者知觉压力与社会功能缺陷间的中介效应。方法采用便利抽样法,于2021年9月至2022年6月选取在唐山市某三级甲等医院心内科门诊复诊的515例患者为研究对象,采用一般资料调查问卷、中文版知觉压力... 详细信息

目的探讨正念觉知在急性冠状动脉综合征患者知觉压力与社会功能缺陷间的中介效应。方法采用便利抽样法,于2021年9月至2022年6月选取在唐山市某三级甲等医院心内科门诊复诊的515例患者为研究对象,采用一般资料调查问卷、中文版知觉压力量表、正念注意觉知量表、社会功能缺陷量表对其进行调查。结果知觉压力与社会功能缺陷呈正相关(r=0.682,P<0.01)、与正念觉知呈负相关(r=-0.503,P<0.01),正念觉知和社会功能缺陷呈负相关(r=-0.781,P<0.01);正念觉知是知觉压力与社会功能缺陷间的中介变量,中介效应占总效应量的18.68%。结论正念觉知在患者知觉压力与社会功能缺陷间具有中介效应,医护人员应采取措施降低患者知觉压力,提高正念,改善社会功能。

关键词：急性冠脉综合征正念觉知知觉压力社会功能缺陷中介效应

百合乌药汤通过抑制mTOR增强肝脏自噬改善非酒精性脂肪性肝病

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中国实验方剂学杂志 2024年第7期30卷 66-77页

作者：王瑞班甜甜薛丽会冯欣怡郭纪元李佳琪蒋声赫韩小蕾胡宝丰张文丽吴乃君李爽齐亚娟华北理工大学药学院河北唐山063210 迁安中医医院河北唐山064400 华北理工大学综合测试和分析中心河北唐山063210 华北理工大学附属医院河北唐山063210 华北理工大学公共卫生学院河北唐山064400 华北理工大学基础医学院河北唐山063210 唐山市新药基础研究重点实验室河北唐山063210 河北省慢性疾病基础医学重点实验室河北唐山063210

目的:考察百合乌药汤对非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的治疗作用,并探讨其作用机制。方法:将C57BL/6J小鼠随机分为6组,正常组、模型组、盐酸吡格列酮组(盐酸吡格列酮1.95×10^(-3) g·kg^(-1))、百合乌药汤低、中、高剂量组(1.3、2.5、5.1 ... 详细信息

目的:考察百合乌药汤对非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)的治疗作用,并探讨其作用机制。方法:将C57BL/6J小鼠随机分为6组,正常组、模型组、盐酸吡格列酮组(盐酸吡格列酮1.95×10^(-3) g·kg^(-1))、百合乌药汤低、中、高剂量组(1.3、2.5、5.1 g·kg^(-1)),每组8只。采用60%高脂饮食(HFD)饲喂12周后,进行百合乌药汤给药治疗。每日给药2次,连续6周,每周监测体质量。第5周进行葡萄糖耐量(GTT)与胰岛素耐受(ITT)实验;然后处死小鼠取肝脏和血清,同时称量肝脏、附睾脂肪(e WAT)和皮下脂肪(i WAT)质量。检测血清总甘油三酯(TG)、肝功能指标:丙氨酸氨基转移酶(ALT)和天冬氨酸氨基转移酶(AST)。分别用油红O染色、苏木素-伊红(HE)染色、马松(Masson)染色和透射电子显微镜观察小鼠肝脏脂质沉积、病理形态学及超微结构的变化。采用蛋白免疫印迹法(Western blot)和实时荧光定量聚合酶链式反应(Real-time PCR)检测胰岛素信号通路分子:胰岛素受体底物1/2/蛋白激酶B/叉头框蛋白O1(IRS1/2/Akt/Fox O1);糖原合成酶:磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(Pepck)和葡萄糖-6-磷酸酶(G6Pase);脂质代谢相关基因:硬脂酰辅酶A去饱和酶-1(SCD-1)和肉碱棕榈酰转移酶(CPT-1);纤维化相关分子:α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)、Ⅰ型胶原蛋白(CollagenⅠ)和纤维化传统信号通路:转化生长因子β_(1)/Smad蛋白2/3(TGF-β_(1)/p-Smad/Smad2/3);炎症因子:白细胞介素(IL)-6、IL-8、IL-11和IL-1β;细胞自噬标志物:微管相关蛋白轻链3B(LC3B)Ⅱ/Ⅰ、螯合体(p62/SQSTM1);及哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(m TOR)在基因水平或蛋白水平的表达。结果:与模型组比较,百合乌药汤降低NAFLD小鼠体质量和肝重(P<0.05,P<0.01),抑制肝脏脂质积累;减轻白色脂肪质量:降低e WAT和i WAT质量(P<0.05,P<0.01),降低血清TG含量(P<0.05,P<0.01);改善肝功能:降低ALT、AST含量(P<0.05,P<0.01);改善肝脏胰岛素抵抗(IR):上调IRS2、磷酸化(p)-Akt/Akt、p-Fox O1/Fox O1(P<0.05)的蛋白表达;改善糖脂代谢紊乱:降低空腹血糖和餐后血糖(P<0.05,P<0.01),改善GTT与ITT(P<0.05,P<0.01),降低Pepck、G6Pase、SCD-1(P<0.01),升高CPT-1(P<0.01)的基因表达;减轻肝脏纤维化:下调α-SMA、CollagenⅠ、TGF-β_(1)(P<0.05,P<0.01),降低p-Smad/Smad2/3(P<0.05)的蛋白表达;抑制炎症相关因子:降低IL-6、IL-8、IL-11和IL-1β(P<0.01)的基因表达;增强自噬功能:上调LC3BⅡ/Ⅰ(P<0.05),下调p62/SQSTM1、m TOR(P<0.05)的蛋白表达。结论:百合乌药汤通过改善IR和糖脂代谢紊乱、抗炎、抗纤维化等多种途径改善NAFLD,其机制还涉及抑制m TOR介导的信号通路而增强肝脏自噬。

关键词：百合乌药汤非酒精性脂肪性肝病肥胖胰岛素抵抗(IR) 自噬