钢铁企业面临库存增加、产能过剩、盈利艰难等问题，迫切需要通过绿色化和智能化的发展来应对当前的严峻形势.基于钢铁企业制造流程特点，通过分析企业以铁素流为核心的物质流和相应能量流网络特征，针对企业现有信息化系统在物质流和能量流协同方面存在的问题，提出钢铁制造过程的物质流和能量流的协同方法，明确物质流和能量流的耦合应从钢铁制造的单元工位设备与整体流程网络两个层面进行规划、设计和实施，并且指出可从完善信息监控、进行计划协同和调度协同三个方面来实现协同优化.构想基于现有信息系统架构，通过增加相应企业资源计划系统、制造执行系统、能源管理系统等信息系统的功能，以及建立物质流和能量流协同优化信息子系统的方式，以钢铁制造过程的物质流和能量流相关信息的数字化及模型化为支撑，实现制造流程的物质流和能量流协同优化，达成生产优化、资源优化和能源优化的效果

新型聚合物石英压电传感器制备过程中，AT切型石英压电传感器基体的表面粗糙度及其基膜界面化学性质影响聚合物薄膜的生长，导致聚合物薄膜厚度不均匀、表面存在缺陷，使得传感器采集的频率信号不稳定.本文建立了新型聚合物石英压电传感器在考虑薄膜厚度不均、中心缺陷条件下的力学模型，利用ANSYS有限元软件对其进行模态分析，得到复杂条件下传感器振动特性.模态分析结果发现，传感器固有频率值随聚合物薄膜缺陷的半径值增大呈现出从稳定到发散的趋势、随薄膜的厚度值增大呈现出线性增大的趋势.研究结果表明，新型聚合物石英压电传感器的生产应确保薄膜厚度均匀且严格控制中心缺陷半径小于0.5 mm，该结果为制备稳定的新型聚合物石英压电传感器提供了重要依据

在存在多介质的高炉回旋区内,首先利用安装在风口直吹管窥视孔的电荷耦合器件(charged couple device,CCD)摄像机可以获得高炉回旋区内累积的二维温度辐射图像,然后将高炉回旋区均分成若干小块,利用数学模型近似模拟回旋区内的辐射传热过程并建立矩阵方程,通过求解方程获得高炉回旋区内的三维温度场.在模拟辐射传热过程中,本文提出了一种更有效也更符合实际生产的新方法——基于距离的高斯函数模型来模拟高炉内介质的辐射能量传播过程并获得了较好的三维温度场.由于存在波动误差以及电荷耦合器件摄像机测量误差等,所以我们通过在测量数据中添加随机误差来验证重构温度场的有效性以及稳定性.结果显示重构的三维温度场与真实温度场非常接近,误差在高炉工业允许的5%范围以内

通过对镍铁冶炼生产工艺中物质流和能量流平衡过程研究,获得了镍铁冶炼工艺中各个环节热量的利用率和损耗情况,以及红土矿、还原剂和熔剂在各部分中反应率,并分析了红土矿和镍铁合金中Ni含量对炉渣中镍铁成分的影响.构建针对镍铁冶炼工艺系统的总体物质流和能量流计算模型,在保证系统总体计算模型的前提下,又具有协同各子工艺系统的物质流和能量流计算模型的功能.依据各子工艺系统中物质流和能量流的关联性,计算烟气和炉气的利用率及热量损失,并利用VB软件对冶炼工艺流程计算软件进行开发

研究了采用EF+VOD+IC工艺流程生产TP347H不锈钢时由于精炼渣成分产生的二次氧化及其氧化夹杂物的变性处理过程.试验中VOD精炼过程中采用Al进行终脱氧,降低精炼渣中FeO、SiO2含量,精炼渣四元碱度控制在1.3以上,保证钢中全氧质量分数小于0.003%.脱氧后使用喂Ca-Si线及钢包软吹的精炼手段,可将硬质Al2O3及MgAl2O4转变为CaO-Al2O3夹杂,减少硬质MgAl2O4夹杂总量并使夹杂物熔点低于1500℃.此类夹杂在炼钢温度下呈液态且更易于聚集与上浮,而在后续轧制、锻造过程中低熔点夹杂随基体发生形变,减少钢材裂纹的产生

基于Johnson-Mehl-Avrami相变动力学模型和Koistinen-Marburger方程,建立了硼钢22Mn B5车门防撞梁热冲压过程的热机械-相变耦合有限元模型,得到了车门防撞梁热冲压过程中板料温度、微观组织及维氏硬度的分布特征,研究了保压压力和保压时间对防撞梁热冲压零件的性能影响.仿真结果表明:车门防撞梁顶部冷却速度为137.3℃·s-1,侧壁冷却速度为69.8℃·s-1,冷却速度决定了防撞梁各个部位的微观组织和维氏硬度;随着保压压力的增大,获得95%以上马氏体的防撞梁的保压时间缩短,可加快生产节拍.进行了防撞梁热冲压试验,对微观组织及维氏显微硬度进行了检测.结果表明:车门防撞梁保压10 s后,顶部及侧壁均已转化为板条状马氏体组织,且顶部硬度为508 HV,侧壁硬度为474 HV

为获取浮选气泡在矿浆中的运动规律及三相流中浮选气泡的最佳尺寸,运用欧拉模型模拟不同初始直径的气泡在不同密度矿浆中的运动过程.结果表明：在给定的初始条件下,同一浓度的矿浆中,单个浮选气泡所能捕获的矿物量以直径4mm的气泡最多,气泡尺寸增大或减小后,其矿物捕获量都有所减少.当矿浆中固相质量分数在20%~40%之间变化时,矿物捕获量最多的气泡尺寸变化不大,并且随着矿浆中固相质量分数的增大,单个气泡的捕获量增大,矿物粒子回收率增加.在实际生产中,直径为3.5~4 mm的中等大小气泡在运动过程中变形程度小,气泡水平偏移及浮升速度适中,对矿物粒子的捕获率及运载能力和浮升能力较强,有利于提高浮选产量和质量

10Cr-15Co-Ni基高温合金以W、Mo、Al、Ti及微量Mg、B等进行强化,相当于苏联某牌号Ni基合金,使用温度为900～950℃。从苏联这种合金的实物叶片解剖情况来看,此合金的使用状态是晶内有大小两种γ'相,晶界为锯齿状,晶内与晶界强化得到了良好配合。但是,用苏联5·1797-73标准给出的此合金热处理工艺,处理后为平直晶界。因此,热处理工艺的研究,是这种合金涡轮叶片试制的重要课题之一。我们全面的研究了固溶处理后缓冷、γ'相回溶再析出、固溶处理后等温等热处理工艺对此合金组织和性能的影响。在确切掌握弯晶形成规律的基础上,得出固溶处理后在1070℃等温处理的效果最好,晶内与晶界状态相似于苏联的实物叶片,机械性能也达到了实物叶片的水平。这种合金的晶界碳化物以M6C为主,对弯曲晶界形成起主要作用。热处理过程中,使M6C以较慢速率在晶界形核,并以较快速度长成粗大颗粒,即可获得弯曲晶界。在晶内充分强化的基础上,使晶界锯齿化,可以有效地提高合金的高温持久强度和塑性。上述最佳等温工艺可以使晶内和晶界强化得到较好的配合,这一工艺经几个批次试验的效果稳定,在实际生产上切实可行

针对联合循环发电厂(combined cycle power plant,CCPP)煤气系统因工况变化频繁带来的模型与过程不匹配的问题,提出一种基于OS-ELM (online sequential extreme learning machine)的CCPP副产煤气燃料系统在线性能预测方法.首先通过分析副产煤气系统各主要组成部件的工作原理,利用流体力学、质量守恒以及能量守恒等关系,建立起以离心压缩机、煤水分离器、冷却器等为核心部件的副产煤气系统机理模型.利用OS-ELM算法和滑动窗口技术对机理模型的输出误差进行修正,实现副产煤气系统出口参数的精确预测和模型的快速在线更新.仿真实验证明,该方法能够准确地预测副产煤气系统的输出压比和温比,并能够跟踪煤气系统工况的变化和特性的漂移,满足实际工业生产的需求

针对冷轧带钢生产现场常见的板形翘曲缺陷，应用辛弹性力学方法对因材料纵向延伸在厚度方向上出现不均匀而导致带钢翘曲变形的现象及过程进行了解析研究，通过建立和求解带钢翘曲变形力学模型，推导获得带钢翘曲度大小和不均匀纵向延伸的关系.在选择通用有限元软件验证了基于辛弹性力学方法的带钢翘曲变形力学模型及计算结果的正确性的基础上，计算得到了各个影响因素对翘曲变形的影响规律.计算结果表明，带钢翘曲度大小随着带钢上下表面纵向延伸差和横向与纵向延伸差比值的增大而线性地增大，随着带钢厚度增大而减小，随着带钢宽度增大而呈二次关系增大.最后，应用辛弹性力学方法带钢翘曲变形模型，研究了C翘向L翘的转化现象，建立了C翘转化为L翘的力学模型，获得其转化关系公式，并通过现场实验验证了转化公式的准确性