浅谈高校国家工程技术研究中心创新管理——基于“2011计划”思考

如何科学管理高校国家工程技术研究中心（以下简称“中心”）和提升其创新能力是一项重大复杂的系统工程，从这一角度出发，分析当前中心在创新管理中存在的问题，并提出相应建议。

六辊可逆冷轧机道次量综合优化技术的研究

在六辊单机架可逆轧机高速轧制过程中,轧制道次量的设定合理与否直接影响带钢的出口板形分布以及轧机轧制的稳定性,也对生产效率与机组能耗产生影响。高速轧制虽然速度快,但是高速轧制工况下,平均每个道次压下量受到限制,相对较小,要实现出口厚度一致要多出相应数量的道次。对于可逆轧机来说,道次的增加意味着整个机组能耗的较大增加。针对高速可逆轧制过程出现的板形和能耗较大问题,通过优化各道次的前后张力、轧制速度等参数,有效降低了后3道次的轧制压力和轧制功率。并建立了各道次的板形控制和功率控制目标函数,进行加权计算后,形成了一套以各道次轧制功率均匀为目标,同时兼顾板形控制、轧制稳定性以及表面缺陷防治等因素的轧制规程综合优化设定技术。将该优化技术应用到了国内某单机架可逆冷轧机组的带钢生产,带钢出口板形质量得到改善,滑伤率有效降低,生产效率得到提高。

冷轧带钢卷取工艺优化技术研究

针对酸轧机组卷取时出现钢卷松卷的问题,考虑到酸轧机组的设备和工艺特点,研究通过卷紧紧密函数、层间滑移和半径均匀度确定钢卷卷紧综合评价函数,对钢卷进行受力分析,提出卷取松卷的控制目标函数。在此基础上研究卷取张力对卷取质量的影响,进一步建立了卷取张力优化模型优化出最佳张力值。将此研究结果应用于现场生产可以预报出最佳卷取张力值,加强了现场对于钢卷内部应力场的了解,也为卷取质量的综合控制提供了参考,为企业经济效益的提高奠定了基础。

二次冷轧设备及工艺研究进展

在介绍了二次冷轧的基本定义、二次冷轧产品的主要用途与性能要求的基础上,首先综述了国内外二次冷轧设备的发展概况,比较了国内外典型二次冷轧机组主要特征参数;随后简单分析了二次冷轧的工艺特点,并从二次冷轧机组总压下率设定技术、张力优化设定技术、辊系板形参数设定技术、辊型参数设定技术、工艺润滑参数设定技术、高速稳定轧制与缺陷控制技术等方面入手,综述了国内外二次冷轧工艺发展情况;最后,简单分析了二次冷轧产品的市场前景,并根据二次冷轧产品的发展趋势与市场需求,结合现场实际经验,给出了二次冷轧设备与工艺的未来发展方向。

层状金属复合板带铸轧复合技术研究进展

介绍了层状金属复合板带铸轧复合技术的发展背景和意义,概述了近年来固-液铸轧复合工艺和液-液铸轧复合工艺开发现状及研究成果,对比分析了传统的固-固相、固-液相金属界面结合机理和铸轧复合机理的区别,并结合研究现状,从产品极限规格、产品种类、复合界面性能调控、全生命周期理论等方面对层状金属复合材料铸轧复合工艺发展进行了展望。

二次冷轧机组基于油膜形成机理的喷嘴距离设定技术研究

针对带钢二次冷轧机组轧制过程中的表面质量缺陷问题，充分结合二次冷轧机组的设备与工艺特征，在分析了带钢表面油膜形成机理、建立了带钢表面乳化液润滑油膜厚度计算模型的基础上，给出了二次冷轧过程中带钢表面所能形成的最大油膜厚度，考虑到油膜厚度形成所需时间和带钢运行速度的影响，开发出一套二次冷轧机组喷嘴距离设定技术，实现了乳化液直喷系统喷嘴距离的最优设定。相关技术被应用到现场之后，出口带钢的乳化液斑迹封闭率从优化前的平均14．936％下降到优化后的平均0．6745％，有效的改善了出口带钢的表面质量问题。

4343/3003/4343铝合金钎焊板固-液-固铸轧复合制备工艺研究

基于双辊铸轧复合技术,提出了4343/3003/4343铝合金钎焊板的固-液-固双辊铸轧复合工艺,并实现了3.65 mm厚铸轧复合板在实验室条件下的制备,随后将其冷轧至目标厚度0.5 mm,对铸轧复合板的微观组织进行了SEM和能谱分析(EDS)研究,对轧制成品复合带的包覆率与拉伸性能进行了测试。结果表明:铸轧复合铝板的界面平整,无空隙、杂质缺陷存在,芯材与覆层之间存在1.4μm的扩散层,两者的结合为冶金结合。复合带的包覆率为9.97%,偏差为±0.15%,抗拉强度为234.8MPa,伸长率为3.74%,满足国家标准要求。采用固-液-固固铸轧复合工艺能够快速实现芯材与覆层的冶金结合,同时铸轧出口厚度较小,轧制到成品所需道次少,具有生产效率高、能耗低、成本低等优势。

退火工艺下轧制差厚板非均匀温度场研究

轧制差厚钢板具有连续变化的厚度特性,因此在退火工艺下不同厚度区域的温度变化路径存在显著差异。这种差异改变了轧制差厚钢板的微观组织及力学性能,进而直接影响其后续成形及服役性能。为掌握退火工艺下轧制差厚钢板具有的性能差异化特性及产生内因,需要对轧制差厚钢板热处理过程中的温度分布及规律进行系统研究。研究所用轧制差厚钢板的几何特征为:薄区、过渡区及厚区纵向长度均为50 mm;薄区厚度1 mm,厚区为1.5 mm,差厚比1.5,过渡区厚度连续变化且无突变。建立了同步考虑轧制差厚钢板厚度连续变化特性及综合传热形式的温度场非稳态理论模型,并通过实验方法验证理论模型准确性。结果表明,在预设退火温度780℃的升温历程中,以薄区达到临界温度的时间(75 s)为测温终点,各厚区最高温度为779.3℃;最高温差135.1℃,整体呈现先增后减的趋势;最大升温速率为21.9℃/s,之后各区域升温速率逐步递减且在到达37 s时各厚区升温速率的高低顺序发生转变。研究通过分析轧制差厚钢板随时间变化的温度分布态势与其内在规律,以期为轧制差厚钢板热处理后的性能差异化预测提供理论基础及有效方法。

重大机械装备关键部件服役寿命管控技术研究

关键部件服役可靠性是制约重大机械装备发展的核心因素之一。实现重大机械装备关键部件复杂服役条件下疲劳寿命精确管控对经济发展和国防建设具有重要意义。本文针对轧机轧辊、先进航空发动机叶片以及高速列车转向架等重大机械装备关键部件的服役过程,从国内外研究和应用现状出发,总结了当下研究热点和关键结论,分析了当前几种典型部件关键性能的退化机制与失效机理以及寿命预测研究中存在的若干问题,对未来相关研究的发展趋势作出了展望。

冷轧铜带板形控制系统数字孪生研究

本文以冷轧铜带板形控制的物理系统为基础,采用机理分析与数据智能协同建模方法,应用在线传感、互联网、云服务、大数据、虚拟仿真、机器学习等技术,研发了一套冷轧铜带板形控制数字孪生系统,实现了与物理系统的实时互动,形成了面向板形控制的信息物理系统。该系统实现在600 mm四辊轧机和600 mm六辊轧机上的工业应用。结果表明:冷轧铜带板形控制数字孪生系统不仅可以实时监控和优化轧制过程,提高板形控制水平和质量,而且可以预警轧制故障,提高轧机运行的稳定性和安全性。该系统为研发新一代冷轧带材板形智能控制技术,提供新的思路方法和应用场景。

热连轧过程机架间运动板带动特性研究

研究了热轧过程机架间运动板带动力学特征及其影响因素。基于热轧过程板带张力形成机理,考虑机架间板带张力建立了动态张力模型;同时,考虑热轧机活套辊对运动板带的支撑作用,基于Hamilton理论建立了运动板带等效运动梁模型,并基于四阶Galerkin截断法对偏微分方程进行离散化,得到系统四阶常微分方程组。仿真分析机架间板带张力、速度和活套辊支承刚度对运动板带动力学特性的影响,以及运动板带在辊系振动引发的速度摄动下振动特征和影响规律。结果表明:张力、板带速度和活套支撑辊刚度均影响板带动力学模态特征,且活套辊支撑作用可降低板带振动幅值;在热轧工艺范围内,调整板带张力和速度对运动板带的稳定性影响不大;辊系振动造成板带运动速度呈摄动特征,且摄动频率和幅值与板带振动强度关系密切。该研究对热轧过程机架间运动板带稳定性分析和活套控制设计提供参考。

冷轧带钢在线板形信号补偿技术及工业应用

综合考虑冷带钢轧机现场实际工况条件,根据板形仪在线板形检测原理、受力条件和几何关系,研究带钢横向温差、带钢卷形、边部覆盖,检测辊包角、挠度、安装几何误差和磨损量等因素对在线板形检测精度的影响,与生产实际相结合,建立一套满足工业应用的在线板形信号综合补偿模型。依托该模型开发的在线板形信号综合补偿技术,成功应用于鞍钢1 250 mm六辊冷带钢轧机上,使板形仪在线检测板形信号准确反映冷轧带钢真实板形状况,兼顾后续深加工工艺要求,根据不同轧制条件和产品规格制定动态板形标准曲线,为板形闭环控制提供可靠板形数据,显著提高冷轧带钢产品的板形指标和质量稳定性。总张力计算值与实测值误差在3%以内,板形闭环控制投入后,稳态时板形指标在6 I以内。

双辊薄带铸轧中心线偏析机理与实验研究

以薄带铸轧中心线偏析问题为研究对象,从宏观和微观角度分析铸轧薄带芯部偏析的成因与机理,建立完全耦合溶质场、流场、温度场的数学模型。通过数学模型对铸轧铝合金熔池中的Fe、Mn元素分布进行研究。结果表明:理论研究与实验结果基本吻合。熔池区凝固组织以柱状晶形式沿?001?方向迅速生长,同时溶质成分逐渐偏聚于熔池芯部区域,并在Kiss点区域达到最大值。其中Fe元素在Kiss点区域的含量明显高于其他区域的,完全凝固后易产生中心线偏析。随着铸轧速度的提高,辊缝宽度增大,中心线偏析趋势增强。

冷轧机组升降速过程轧制压力变化模型及其影响因素研究

针对冷轧机组升降速过程轧制压力波动较大的问题,充分考虑到冷轧机组的设备与工艺特点,在分析了冷轧机组轧制速度与轧制压力关系及其影响因素的基础上,提出一套冷轧机组升降速过程轧制压力变化模型,定量分析了不同轧制工艺和润滑工艺等条件下轧制压力随着轧制速度的变化,并给出轧制压力波动的控制策略,最后将相关理论应用到生产实践,开发出了一套《冷轧机组升降速过程轧制压力变化模型预报软件》,实现了现场对升降速过程轧制压力变化的预报。

板带轧机刚体柔体耦合振动系统的建模研究

板带连轧机组是由多个工作机座及其辅助设备组成的复杂工作系统,其中每个工作机座都是一个多变量、非线性动态系统,并通过板带与其相邻的工作机座相互作用。板带轧机系统可视为由机架、液压装置、辊系、运动板带等多个刚体和可变形体组成的柔性多体机械系统。轧制过程中,轧机辊系发生振动的同时还与其接触的轧件存在相对运动。因此在动力分析中,轧机辊系与机架间板带的弹性变形和刚性运动相互耦合作用。综合考虑辊系的垂直运动、轧辊的转动以及板带刚性运动和弹性变形,通过动力学分析,实现柔性多体机械系统中刚体和可变形体位移场的描述,进而确定由于系统构件刚性运动与弹性变形同时作用引起的强非线性惯性耦合与刚度耦合作用规律,建立板带连轧机柔性多体系统耦合振动机理模型,分析耦合作用下辊系的动态响应和轧机工作稳定性,为实现轧件厚度动态控制提供理论依据。

双偏心驱动结晶器非正弦振动波形及工艺参数研究

针对连铸结晶器构造了一种新型非正弦振动波形函数,给出了采用机械驱动实现此非正弦振动的方案;对此波形函数及实现方案的优越性进行了分析,给出了波形偏斜率的合理取值范围及负滑动时间、负滑动率、负滑动量、正滑动时间、最大相对速度差等多个工艺参数的计算方法,绘制了多工艺参数等值曲线,为拉速-频率同步控制模型的建立及实际生产应用提供参考。

汽轮机转子锻件高温扩散退火工艺的试验研究

基于试验方法,结合高中压汽轮机转子锻件实际生产工艺,研究了不同保温时间、锻造火次处理后晶粒尺寸、组织、力学性能的变化规律,揭示了高温扩散退火对30Cr1Mo1V钢的影响。试验结果表明:高温扩散退火可消除因枝晶偏析与锻造变形产生的条带组织;只在锻前进行高温扩散退火,试样晶粒尺寸较小,且扩散的均质化作用提高了30Cr1Mo1V钢的横向韧性;锻后长时间高温加热将导致晶粒过大、组织粗化,大大降低了韧性;高温扩散退火对30Cr1Mo1V钢塑性无显著影响。

冷轧带钢切边过程中缺陷形成机理及其影响因素研究

针对带钢剪切过程中产生的边部缺陷问题,充分考虑到带钢切边设备的结构和剪切工艺特点,在研究了带钢切边机理及力学变化的基础上,通过大量的现场调研以及带钢切边断面的微观形貌分析,揭示出了带钢剪切过程中边部缺陷形成机理,深入分析了边部缺陷影响因素,并根据不同缺陷的类型特点,提出从切边设备工艺优化入手的边部缺陷治理方案,减少了带钢切边缺陷,提高了切边质量控制水平,可以为企业带来较大的经济效益。

粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金的放电等离子烧结工艺数值模拟与实验研究

选用Ti-22Al-25Nb预合金粉末为实验初始原料,采用放电等离子烧结工艺(SPS)制备组织致密的粉末冶金Ti-22Al-25Nb合金。采用MSC.Marc有限元软件对SPS过程中粉末的致密化过程进行了数值模拟,分析了烧结温度、保温时间和烧结压力对粉末致密化过程的影响,揭示了粉末相对密度随烧结温度、保温时间和烧结压力的变化规律。根据模拟结果,在950~1 200℃温度区间、50 MPa烧结压力和10~20 min保温时间的条件下,完成系列SPS烧结实验,制备获得Ti-22Al-25Nb合金。系统分析了50 MPa/10 min烧结条件下温度对Ti-22Al-25Nb合金的相对密度、显微组织和力学性能的影响,揭示了烧结合金的断裂机制。实验结果表明烧结合金在950℃/50 MPa/10 min条件下具有最优的综合力学性能,延伸率和屈服强度分别达到8.14%和691.04 MPa。

基于工程教育的机械装备专业实践教学探索

工程教育认证对本科生的毕业能力提出了新要求,并在认证标准中明确提出了"解决复杂工程问题"的要求。机械装备专业以工程教育专业认证为契机,对本专业的实践教学改革提出了一种新做法,将以往分散的实践教学以一个综合实物项目的形式串联起来,给学生提供了一个综合运用所学知识与技能进行工程实践的应用平台,激发了学生的学习兴趣,深受学生好评,取得了良好教学效果。