海上兆瓦级风电机组风轮吊具研究

风轮吊具是风电机组吊装风轮的重要装置,由于风轮吊具连接面受限于轮毂结构,通常风轮吊具连接螺栓安全系数在交变载荷的吊装工况下较难满足设计要求,需优化吊具结构和增大吊具连接螺栓安全系数。以某兆瓦级风电机组风轮吊具为例,通过三维软件对吊具进行参数化建模,利用有限元法对风轮吊具抬吊和对接工况进行数值分析。提出了基于梁体的吊具连接螺栓计算方法,通过研究吊具主板厚度、筋板位置、螺栓规格和螺栓拉伸力参数,计算风轮吊具和螺栓强度,并对吊具结构进行对比优化。结果显示:风轮吊具在对接工况下的吊具等效应力约为抬吊工况的1.2倍,而吊具变形则为抬吊工况的一半。各试验工况,风轮吊具的最大等效应力和最大变形均出现在吊具吊耳孔连接处。各试验条件,吊具连接螺栓等效应力波动较大。经优化,螺栓最大等效应力减少了20%。结果表明:对于相同吊装工况,风轮吊具的等效应力和变形波动较小。仅计算吊具等效应力和变形时,可忽略连接螺栓对吊具等效应力的影响。采用上筋板、增大主板厚度和螺栓规格、适当增大轮毂小端侧螺栓拉伸力的方式能一定程度上降低吊具螺栓等效应力。经现场实际验证,优化结果可行,对后续机组的吊具设计优化提供了借鉴和参考。

万吨级张力拉伸机螺栓组预紧顺序工艺分析

为改善万吨级张力拉伸机力学性能,提高整机的可靠性,利用Ansys分析了7种不同的预紧顺序对拉伸机螺栓组连接性能的影响,并通过螺栓剩余预紧力、横梁的变形和螺栓结合面平均压应力3个指标对不同预紧顺序进行评价。结果表明对于螺栓剩余预紧力,最佳序列为序列3,其次为序列5;对于横梁的变形,最佳序列为序列1,其余序列的标准差和极差基本一致;对于螺栓结合面平均压应力,最佳序列为序列3,其次为序列1。对三个指标进行加权平均分析,得出预紧序列3的加权平均分为9.958分,为最佳序列,并且两边向中间预紧明显优于中间向两边预紧的次序。此结论对拉伸机的装配具有重要的工程价值。

特厚板连铸七辊大压下扇形段辊缝控制模型

针对某特厚板连铸的七辊大压下扇形段,根据其结构特点及机架上框架、扇形段内外弧辊与夹紧油缸之间的关系,并通过数学公式推导,建立了辊缝调整的控制模型。该模型通过控制大压下扇形段的每个夹紧缸的位移量,实现扇形段入口、出口辊缝值的精确控制。利用该模型对三种不同工况的铸坯进行重压下实验,按照预先设定好的压下量及压下速率精确控制每个扇形段的动作过程,结果表明,铸坯中心疏松及缩孔明显减少,大大改善了铸坯质量。

板坯宽度方向非均匀冷却条件下凝固模拟

利用多物理场仿真软件COMSOL模拟板坯连铸宽度方向非均匀冷却状态下的凝固过程的数值模拟。通过将各冷却区设定的铸坯表面目标温度作为约束条件代入傅里叶传热微分方程,反向推算板坯内弧表面中线上各冷却区的换热系数。在此基础上,根据二冷区喷嘴的布置及喷嘴喷雾分布试验数据将该换热边界条件沿铸坯宽度方向进行拓展,计算出板坯从MD弯月面开始到最末扇形段出口的整个铸流区间的3D温度场。通过该方法可模拟出相同冷却条件下不同铸坯宽度在厚度中性层剖面两相区区间范围的区别,并且也可以清晰地反映出喷嘴的布置对铸坯表面温度及凝固终点的影响,从而为生产中的凝固末端压下策略和喷嘴布置的设计提供有力的数据支撑。

连铸保护渣热阻的数值模拟与实验研究

量化保护渣热阻对于提高连铸工艺水平和铸坯质量具有重要意义。本文采用数值模拟和传热实验两种方法对典型连铸结晶器保护渣的热阻进行了研究。首先使用ANSYS数值模拟软件建立铸坯通过渣道向结晶器的导热和辐射耦合传热模型,得到渣道两侧交界面温度分布;随后构建保护渣热阻计算模型,用模拟的传热结果评估固态保护渣和液态保护渣的厚度、导热热阻和辐射热阻;同时构建连铸保护渣稳态传热实验,通过水冷铜探头实验测量保护渣两侧的温度分布,进而得到不同厚度渣道的综合热阻。数值模拟结果表明,当铸坯表面温度从1415℃降为1345℃时,液态保护渣在结晶器上部迅速由1.7 mm减薄为1.04mm,模拟总热阻沿拉坯方向由0.67×10^(-3)m^(2)·K/W增加到1.46×10^(-3)m^(2)·K/W。热阻传热实验结果表明,实验获得的综合热阻较数值模拟偏小,渣道的综合热阻随厚度增加而升高,典型热阻值为(2.28~7.89)×10^(-4)m^(2)·K/W。

RH精炼钢包智能顶升模型及精度的研究

智能化RH精炼技术已成为钢铁生产行业的研究热点,钢包智能顶升技术是实现RH高效、稳定生产的关键。基于RH精炼过程的钢包顶升原理建立了钢包智能顶升模型,并分析了在线测距仪测量精度的影响因素。研究结果表明:阻尼系数为1.5 Ns/m,钢包车经过在线测距仪时运行速度为10 m/min,钢包中心经过在线测距仪正下方的-1000 mm至1000 mm,在线测距仪数值与净空计算模型的精准度较高,钢包智能顶升模型计算的自动顶升高度与实际顶升误差<5%,可用于RH精炼工艺的钢包智能顶升过程。

反向铜挤压机模具智能修整方法

针对目前反向铜挤压机实现修模自动化的难点是修模装置无法自适应不同的模具,提出了一种自适应智能修模系统。该系统由模具旋转定位装置和自适应修模器组成,模具经旋转定位后,自适应修模器的磨刷在电机带动下旋转并伸入模孔进行打磨,没有模孔位置的磨刷杆在模具端面被弹回,从而实现对不同模孔数模具的自适应修整。同时,为更好的自动化、智能化模具修整,基于机器人自学习修模工艺及机器人示教技术,构建自适应修模器的数字化平台,机器人通过读取主机录入数据或利用视觉识别技术获取模具数据,根据机身姿态、夹具更换/夹持状态、模具状态等,设定工艺及算法进行修模,实现对不同规格模具修整的自适应。该系统已成功应用于2台设备上判别挤压筒和模具的清理及润滑效果,实施效果良好。

物料转运设备闭式泵控多马达行走液压系统

某生产线超大超重物料在生产转运过程中工况要求非常高,特别是要求行走驱动系统稳定可靠且能耗低装机功率小。通过对比分析传统常用的比例阀控马达同步行走液压系统和闭式泵控多马达行走液压系统原理和技术特点,最终以闭式泵控多马达行走液压系统作为生产线试验台实验对象,对其加载和停止过程中马达进出油口压力进行了试验研究,为未来闭式泵控多马达行走液压系统在重载转运设备的批量生产使用提供指导。

2304节约型双相不锈钢的高温拉伸塑性研究

采用Gleeble-3500型热模拟试验机在加热温度为750~1150℃下,对2304节约型双相不锈钢进行高温拉伸研究。采用扫描电镜和EBSD分析检测手段对断口进行分析。并借助Thermo-calc软件对2304平衡相图进行计算。结果表明,在750~1150℃的温度范围,随着温度升高断面收缩率依次增大,峰值应力依次减小,应力主要分布在奥氏体相中。2304双相不锈钢在950~1150℃的温度范围具有较好的高温热塑性,断口处主要以韧窝为主,为典型的韧性断裂。温度升高和奥氏体含量减少这两个因素导致热塑性良好。

基于无监督学习的连铸铸坯缺陷检测方法

铸坯在连铸过程中受温度分布不均、流动速度不稳等多种因素的影响,容易出现各种表面和内部缺陷,如疏松、偏析、缩孔、裂纹、气泡、夹杂等。这些缺陷不仅影响产品的外观和性能,还可能对工程结构的安全性产生潜在威胁。针对这一问题,提出了一种基于无监督学习的连铸铸坯缺陷检测方法,该方法利用图像频域处理技术和深度学习算法学习连铸铸坯正常样本的图像特征,通过图像重建方式自动检测铸坯图像中的缺陷。首先,通过频率解耦模块对铸坯图像进行图像频率分离,得到铸坯的低频图像与高频图像。然后,采用带有自监督预测卷积注意模块的生成器网络集合,分别重建低频图像和高频图像。最后,通过判别器网络对铸坯的原始图像与重建图像进行判定,以确定铸坯图像中是否包含缺陷。实验结果表明,该方法能够有效检测连铸铸坯的缺陷,具有较高的准确性和可靠性,可为提高连铸产品质量和生产效率提供有力支持。

300 t转炉悬挂系统应力测试与分析

对于大型转炉,目前国内已可以自主设计和制造。托圈与炉壳之间的连接方式是设计时的关键,某钢铁厂300 t转炉经过综合评估后采用的是8点弹簧板式连接。设计过程中,虽然采用有限元法模拟分析了弹簧板的应力应变状态,计算预测了该连接结构在理论状态下的使用寿命及其安全性,但是实际生产过程中弹簧板应力状态会受到静不定、角部应力集中等因素扰动,需通过获取现场实测数据来对计算过程加以验证与修正。本文建立了该300 t转炉下悬挂系统应力测试模型,对空炉和满载两种工况进行了弹簧板应力测试,得到不同工况弹簧板各点的受载情况,分析了弹簧板应力分布状态,其结果可为转炉悬挂系统的设计提供参考和实践意义。

大型曲轴圆角滚压矫直工艺优化研究

长度为1.6~8 m的大型曲轴在制造加工过程中,由于热变形和冷却不均等原因会造成二次弯曲,需要通过圆角滚压矫直工艺进一步改善主轴颈和连杆颈中心的跳动量。为了解决大型曲轴跳动量超差现象并提高加工效率,旨在以16V型大型曲轴为研究对象,基于已有结论和建立优化数学模型,运用NSGA-Ⅲ算法和PlatEMO平台对圆角滚压矫直工艺实行了多目标优化,并结合TOPSIS决策方法计算了Pareto解集的贴近度指数,根据指数排序结果进一步选择每次滚压矫直的最佳方案,实现了工艺参数(滚压力、滚压角度范围)的优化。优化结果与有限元仿真结果具有较高的一致性,有效降低了16V型大型曲轴各主轴颈的矫后跳动量和减少了滚压矫直的次数,确保曲轴性能达到要求。

基于聚类和GBDT的镀锌钢卷力学性能预测

热镀锌钢卷力学性能影响因素之间关系复杂,限制了模型精度的提升。采用k-means算法利用化学成分属性对镀锌钢卷数据集进行聚类,将数据聚成三种模式簇实现样本的优选。利用梯度提升树算法,开展各模式数据集与不划分模式的全数据集下的力学性能建模研究,最后结合网格搜索与交叉验证方法进行模型参数优化。研究结果表明,分模式下模型MAE误差相比于全数据集建模平均减小0.85 MPa。参数优化后,各模式下MAE误差平均减少5.19 MPa,RMSE误差平均减少3.63 MPa,提高了预测模型精度。

基于板带厚度误差PI反馈的轧机辊缝调节方法

针对轧机刚度系数未知波动影响板带厚度控制精度的问题,提出了基于板带厚度误差PI反馈的轧机辊缝调节方法。首先,建立轧机弹跳方程、液压辊缝调节动态方程,以及从辊缝设定值到板带出口厚度的动态方程;其次通过测厚仪和测压计,获取轧机出口处的板带厚度,以及轧机施加的轧制压力;然后设计基于板带厚度误差量PI反馈的辊缝大小的设定值,同时引入比例反馈增益系数与积分反馈增益系数的单参数化设计;最后将辊缝大小的设定值输入轧机液压辊缝调节系统进行辊缝调节,最终形成一套完整的轧机辊缝调节方法。该方法提高了轧制参数的预设定精度,大大减小了轧机刚度系数波动对板带厚度控制精度的影响,从而提高了板带厚度精度。

基于轧制规程优化的冷轧机轴向力治理方法

针对国内某冷连轧机组中间辊推力轴承频繁损坏的问题,通过分析机组设备磨损和安装精度等影响因素,确定由于衬板磨损使中间辊轴线偏移进一步造成轴向力过大,导致轴承工作过程中偏载和发热严重,并且最终损坏。为此,基于中间辊轴线偏移即轧辊交叉导致中间辊与其他轧辊产生相对位移的几何分析,结合两粗糙弹性零件接触的预位移原理,并应用金属塑性变形模型和轧辊弹性变形模型,分别建立轧辊接触区内黏滞区和滑动区的单位轴向力计算方法,最终实现中间辊总轴向力的预报。在此基础上,考虑中间辊与工作辊及中间辊与支撑辊的辊间力分布对轴向力的影响,确定了以降低边部辊间力为基础优化轧制规程的治理思路。提出了辊间力分布的评价指标,并进一步确定了中间辊轴向力治理的目标函数,以出口板形、轴向力、辊间力分布评价指标为约束条件,建立了中间辊轴向力的治理技术。将轴向力预报模型应用到冷连轧机组并对比实测值和预报值,以典型钢种S350GD+AZ为例,结果表明预报模型在各机架的计算偏差均小于8%。将轴向力治理技术应用到冷连轧机组,并对比治理前后的各工艺参数,表明在保证出口板形的前提下大幅度降低了各机架中间辊轴向力,有效避免了中间辊轴向力过大导致的轴承损坏问题,保证了机组的稳定生产。

连铸结晶器自适应PID同步控制策略研究

在工业生产中,由于长期的使用,出现结晶器两侧的系统参数不一致以及其它不确定的因素,导致结晶器两个子系统之间出现同步输出误差,影响铸坯质量。为减少结晶器两个子系统同步输出误差,提高铸坯质量的同时降低人力成本。本文针对PID控制的液压伺服驱动的连铸结晶器提出了连铸结晶器自适应PID同步控制策略。对液压伺服系统驱动的连铸结晶器数学模型进行推导,通过仿真系统对连铸结晶器进行模型搭建,来模拟出实际工业生产中的结晶器,并采用粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)和遗传算法(Genetic Algorithm,GA)调用构建的模型并对其进行PID参数寻优。通过仿真验证由智能算法优化得到的PID参数具有较小的同步误差,达到了自适应同步控制的效果,满足工业生产的指标。

基于深度置信网络和SVM的铣刀磨损状态识别

针对人工提取的磨损指标无法全面表达铣削磨损特征的问题,提出基于改进深度置信网络(IDBN)与支持向量机(SVM)的刀具磨损识别模型。首先对刀具切削力、振动和AE信号在时域、频域、时频域进行特征提取;其次采用IDBN对提取的特征降维;最后利用改进的海鸥算法优化支持向量机(ISOA-SVM)构建磨损识别模型。结果表明,经过100次随机分层抽样,IDBN-ISOA-SVM对刀具磨损的平均识别率达到99%以上。从降维手段、优化算法及分类模型三个方面与其他算法对比,该模型有较高的识别率和泛化性,能够准确识别铣刀磨损状态。

冶金装备智能化发展面临的问题和新技术

冶金装备智能化是冶金工业发展的重要方向,企业通过引入信息技术实现自动化、数字化和智能化生产,优化了生产流程,提高了效率和质量,降低了能耗和排放。然而,智能化过程中也面临自适应、学习修复、预判应急处理以及数据安全、隐私保护、设备维护更新和兼容性等挑战。为应对这些挑战,需加大技术研发和投入,强化数据管理和安全保护,优化设备维护管理,并推动设备间兼容性。未来,人工智能、云计算、大数据、物联网和虚拟现实等新技术将推动冶金装备智能化发展,进一步提升性能和效率,促进冶金工业的持续健康发展。

花键毂内花键轴向增量挤压成形特征

轴向增量挤压成形工艺为重卡用花键毂长内花键的高效、高性能成形制造提供一条可行途径。为了进一步优化控制内花键轴向增量挤压成形工艺,采用数值方法分析了采用三段挤压冲头的轴向增量挤压成形特征。根据内花键齿形成形情况、材料流动、应力应变分布,可将成形齿形区分为切入区、校形区、退出区和完全成形区,这些区域内的材料位移、等效应力、等效应变在不同成形阶段分布特征类似,只是部分区域轴向长度在不同成形阶段有所不同。成形过程中塑性变形主要发生在切入区,材料主要流动方向是径向和轴向;从切入区到完全成形区,应变逐渐增加至基本保持不变。

复杂重型装备营销链、供应链、服务链协同模式

针对复杂重型装备研制特点和现存问题,从营销链、供应链、服务链三链协同角度提出了一种系统性的解决方案。首先,分析了复杂重型装备的研制特点,探讨了三链构建过程和运行机制。在此基础上,提出了复杂重型装备网络化协同制造营销链、供应链、服务链的协同模式,并详细阐述了该模式下的协同流程。此外,还深入探讨了支持复杂重型装备智能营销链、供应链、服务链协同的共性关键技术,为复杂重型装备行业开展网络化协同制造提供了理论框架与参考。