轧钢脉冲式加热炉自动化控制系统的应用研究

为解决随机因素干扰导致加热炉燃烧过程温度控制难度大、精度低的问题,提出脉冲式自动控制系统。通过对脉冲燃烧控制原理和结构组成进行理论分析,提出某大型钢铁企业2号生产线的自动化控制策略,制定脉冲式燃烧程序;通过自动化控制系统动态优化轧钢脉冲式加热炉运行状态,并进行试验验证,评价自动化控制系统应用效果。结果表明:炉膛温度响应速度快,板坯温度均匀,脉冲燃烧控制精准;为制定不同钢种的最优升温曲线,采用优化后的温度控制模型自动控制板坯温度。此研究提出的自动化控制技术可改善钢板坯加热效果,节约能耗,对轧钢脉冲式加热炉技术改造有指导意义。

电动汽车动力电池低温脉冲加热技术研究

电池在低温环境中面临衰减和安全问题。在低温充电条件下,活化阻抗的增加导致了负极表面电位的下降,同时伴随着析锂副反应发生。此外,电解液的锂离子电导率也会下降,这意味着在活性材料中锂离子的扩散速率也会减缓。因此,为实现电池低温充电速度提升,本文提出电动汽车动力电池低温脉冲加热技术研究,开发电池系统低温快速加热方法,实现低温环境下电池的安全快速充电。

脉冲式加热炉水梁结瘤的分析和预防

为了进一步降低加热炉的燃耗和烧损,加热炉的燃烧控制模式从蓄热式改进为脉冲式。此项改进后,步进梁上开始出现结瘤,板坯在炉内走斜,并导致板坯变形,使轧机无法进行轧制。为解决脉冲式加热炉水梁结瘤的问题,通过分析结瘤成分、探究结瘤产生机理,并采取了相应的预防措施,成功解决了结瘤问题。

脉冲加热惰气熔融-热导法测定微氮合金中氮含量

选用锡囊+镍篮作为助熔剂,通过优化氧氮分析仪的工作条件,建立了脉冲加热惰气熔融-热导法测定微氮合金中氮含量的检测方法。采用与试样基体含量相近的氮化锰铁和氮化硅铁标准样品绘制氮的校准曲线,氮元素校准曲线的线性相关系数为0.9992。试验方法用于微氮合金实际样品的测定,氮元素测定结果的相对标准偏差(RSD,n=10)在0.53%~0.97%,平均回收率在98.7%-101.5%之间。试验结果表明该方法具有较好的精密度和准确度,能够满足常规生产检验的分析要求。

脉冲加热惰性气体熔融热导法测定电解金属锰中氮含量

采用脉冲加热惰性气体熔融热导法,使用氧氮氢分析仪测定电解金属锰中氮的含量。将电解金属锰样品置于石墨套坩埚中,在分析功率4.0 kW条件下,通过选择最佳的分析条件,用钢铁标准样品建立校准曲线,确立了电解金属锰中氮的测定方法。氮的释放完全且结果稳定性较好,实现了对电解金属锰中氮含量的快速准确测定,满足日常分析工作的要求。

基于能量−峰值温度控制的脉冲加热电源的设计

为改善焊锡焊接过程中脉冲加热电源输出峰值温度不可控、升温速度慢、加热能量控制精度低的问题,提高加热过程温度控制的稳定性,实现升温曲线的平滑过渡,设计了一种基于能量-峰值温度控制的精密脉冲加热电源。分析了电源负载特性、热电偶动态响应特性对电源电气特性的要求。基于逆变变流技术设计了电源系统主电路及控制电路。基于高性能STM32控制器设计了数字化控制系统。提出了基于能量-峰值温度控制的控制算法,对设计的电源进行了输出温度-电特性测试,与传统PID控制进行了比较。对焊头端面加热温度分布特性进行了测试,以微型贴片电感验证电源的工艺适应性。试验结果表明,电源实现了加热脉冲能量的精密控制,输出温度、时间控制精度高,可实现快速升温条件下峰值温度的精确控制,有效抑制温度过冲,焊头温度分布均匀性得到改善,能满足电子器件微型化对焊接工艺参数精密控制的要求。

电动汽车锂离子电池脉冲加热技术研究进展

低温环境下,电动汽车锂离子电池存在可用容量降低、充电困难和循环寿命衰减等问题,严重制约了锂离子电池的应用,因此,确保锂离子电池在合适的温度范围内运行至关重要。电池脉冲加热技术具有加热速率快、温度均匀性好和系统结构简单等优势,是解决锂离子电池低温应用难题的有效手段。本文中从脉冲加热方案、脉冲控制参数和脉冲加热策略3个方面对脉冲加热技术的研究进展进行了综述。首先,介绍现有脉冲加热方案优劣势,其次,总结不同脉冲控制参数下锂离子电池的温升和容量衰减特性,最后,对比不同脉冲加热策略对锂离子电池低温性能的影响,指出脉冲加热技术未来发展的方向。

基于COMSOL仿真的脉冲电流激励下电动汽车动力电池热特性研究

随着电动汽车的快速发展,锂离子电池作为电动汽车主要动力来源,其综合性能受到越来越多的关注。而在低温环境下动力电池性能衰减严重,影响电动汽车在北方寒冷地区的发展和普及。低温预热技术作为电池热管理系统的核心技术之一,可以有效缓解动力电池在低温环境下的性能衰减。文章通过试验得到电池的基本参数,基于COMSOL仿真软件搭建了电池脉冲加热模型,探究电池在加热过程中温升速率的变化以及模组温度分布情况。研究结果表明:在低温环境下,脉冲加热可以有效提高电池的温度。在加热过程中,电池模组内温度分布均匀,平均温差为0.55℃,整体呈现出温度向电池模组中心聚集的趋势。此外,还将脉冲电流加热与电加热膜加热的加热效果作了对比,验证了脉冲加热的加热效果和温度一致性都优于电加热膜加热法。

惰气熔融-脉冲加热法同时测定NdFeB合金中氧和氮

通过实验对样品处理方法、样品称样量、样品称样量与镍助熔剂量的比例、分析功率的选择以及氧和氮校准曲线的制作等进行讨论,以惰气熔融-脉冲加热法同时测定NdFeB合金中氧和氮的含量。对NdFeB合金样品中氧和氮进行了7次测定,其测定结果的相对标准偏差分别小于1.2%和2.5%,其氧和氮的测定值与使用不同的氧和氮标样建立的校准曲线所得的测定值相一致,且氮的测定值与化学分析法的测定值相吻合。方法已用于监测NdFeB合金生产过程中氧和氮的含量。

自激振荡流热管脉冲加热强化传热实验研究

自激振荡流热管也称为脉动热管,是一种新型高效的传热元件。本文提出了采用脉冲加热代替常规连续热源加热强化自激振荡流热管传热的方法,并对其进行了实验研究。实验结果显示,脉冲加热时热管冷、热端壁面温度的振荡频率明显大于连续加热热管的壁面温度振荡频率。在相同的加热功率下,当脉冲宽度在200-1000 ms时,脉冲加热热管的传输热流量与当量导热系数均大于连续加热热管的传输功率和当量导热系数．这表明脉冲加热强化自激振荡流热管传热的方法是可行的．

再加热双脉冲激光诱导等离子体的时空演变特性研究

为了研究再加热双脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)对信号的增强机制,分别采用单脉冲LIBS和再加热双脉冲LIBS两种方式烧蚀合金钢样品产生等离子体,利用高分辨率的中阶梯光栅光谱仪采集等离子体发射光谱信号,同时用快速成像ICCD相机观测等离子体形态的变化,研究了两种烧蚀方式下等离子体的时空演变特性。通过比较两种烧蚀方式下等离子体产生初期光谱信号和图像的时间演变规律,发现再加热双脉冲LIBS提高了等离子体温度,且当信号采集延时等于再加热双脉冲的脉冲间隔时,等离子体温度的衰减速率发生变化;再加热双脉冲LIBS使等离子体图像强度增加,等离子体的中心区域高度和宽度分别增大了23.5%和15.1%。空间分布的研究结果表明,与单脉冲LIBS相比,当到样品表面的距离大于0.6mm时,等离子体中的FeⅡ和NⅠ谱线强度有较明显的增强,而FeⅠ谱线在空间不同位置处的增强程度都较小,局部区域有减小的现象;再加热双脉冲LIBS使等离子体温度增加了约2 000K,等离子体中产生了一个较大的高温区域。综合时空演变的实验结果说明再加热双脉冲对光谱信号增强的机制主要是由于第二束激光对第一束激光烧蚀样品产生的等离子体再次激发,使等离子体温度增加,进而引起等离子体辐射强度增加。

脉冲加热对振荡流热管传热性能的影响

本文采用脉冲热源替代常规连续热源,通过实验观察加热功率、脉冲宽度及脉冲间隔对振荡流热管传热性能的影响,并对热管壁面温度信号进行了分析。实验结果表明,在绝大多数情况下,脉冲加热振荡流热管的传输热流量均大于连续加热时。振荡流热管的传热性能受脉冲宽度与脉冲间隔的影响,脉冲加热振荡流热管运行存在一最佳的脉冲加热参数。

材料热物性脉冲加热测量技术

脉冲加热技术的关键在于试样真实温度的测量。在综述了国内外利用脉冲加热技术测量试样真实温度几种方法 ,即黑体法、积分球反射计法、激光偏振法的基础上 。

脉冲加热下微加热器在Al2O3纳米流体中的沸腾换热

以Al2O3-H2O纳米流体中的微加热器为研究对象,通过实验方法对脉冲加热条件下微加热器的温度响应曲线和气泡动力学行为进行了详细的研究。比较了在纯水及浓度为0.1%和0.2%的Al2O3-H2O纳米流体中微加热器的温度变化和气泡动力学行为。发现在脉冲加热条件下,微加热器在不同浓度的纳米流体中将出现不同的温度响应曲线,加热膜表面的气泡动力学行为也不相同。实验表明,在脉冲加热条件下,微加热器在Al2O3-H2O纳米流体中的换热效果要明显高于纯水,纳米粒子的浓度对于加热膜表面的气泡动力学行为有明显影响,对微加热器换热的影响也很大。最后根据实验结果以及纳米粒子对气液固三相线的影响,对实验中Al2O3纳米流体的换热情况进行了合理的解释。

惰气熔融-脉冲加热法同时测定人造金刚石中氧和氮

在称样量为0.067～0.12 g,镍助熔剂为0.37 g,分析功率为5.5 kW的条件下,建立了用惰气熔融脉冲加热法同时测定人造金刚石中氧和氮含量的方法,并对氧和氮校准曲线的制作问题进行了讨论.对人造金刚石样品中氧和氮进行了9次测定,其测定结果的相对标准偏差分别小于3.0％和3.5％.按照方法,使用不同氧氮标样建立的两条校准曲线对人造金刚石样品中氧和氮进行测定,所得氧和氮的测定值一致,并且与惰气高温萃取脉冲加热法所得氧和氮的测定值一致.

再加热双脉冲激光诱导击穿光谱技术对黄连中Cu和Pb的定量分析

基于单脉冲激光诱导击穿光谱(single pulse laser-induced breakdown spectroscopy, SP-LIBS)实验装置,搭建了再加热双脉冲激光诱导击穿光谱(re-heating double pulse laser-induced breakdown spectroscopy, RDPLIBS)系统,实现了黄连中重金属元素Cu和Pb的检测.固定激光脉冲频率为4 Hz,两束激光的总能量为50 mJ,实验优化了增强电荷耦合器件探测延时、脉冲间隔和双激光脉冲能量组合等参数对Cu I (324.46 nm)和Pb I(405.78 nm)光谱强度的影响,得特征谱线Cu I (324.46 nm)的最佳激光能量组为(E1=15 mJ,E2=35 mJ),脉冲间隔和探测延时分别为1.4μs和1.5μs;Pb I (405.78 nm)的激光能量组也为(E1=15 mJ,E2=35 mJ),脉冲间隔和探测延时分别为1.6μs和1.7μs.为实现RDP-LIBS技术对中药材重金属元素检测性能的评估,在最佳实验参数下,分别对Cu和Pb进行SP-LIBS技术和RDP-LIBS技术定量分析,检测限分别为1.91 mg/kg和3.03 mg/kg,较SP-LIBS技术,检测限均有所降低,满足《药用植物进出口绿色行业标准》的要求,且RDPLIBS的线性曲线拟合度都优于SP-LIBS,说明RDP-LIBS技术在中药材检测中具有更佳的检测性能.

脉冲加热-红外吸收、热导法测定粉末高温合金中氧、氮

利用脉冲加热-红外吸收、热导法测定粉末态粉末高温合金中氧、氮含量。通过助熔剂试验,确定了用镍盒包裹试样来分析样品的方法。结果表明粉末高温合金试样中总氧量的测定相对标准偏差RSD为4.2%,总氮量的测定相对标准偏差RSD为20%。分析标钢中氧的回收率为91.7%～110.8%。氮的回收率为95.9%～108.2%。

脉冲加热-程序升温法研究金属中氦和氢的释放

在一次改造脉冲-热导氢测定仪的基础上,进行二次改造使其具备程序升温功能,应用两次改造后的不同组合,开展了金属中氦和氢热释放的研究。实验结果表明:金属中氦的热释放符合固溶态气体的释放特征,氦在样品熔点附近快速释放,未见高温分解的化合物峰;金属中氢提取未见缓慢热释放图谱,说明氢在固体中的扩散和迁移相对缓慢,固溶态的氢在样品熔点附近快速释放。两种仪器两次改造组合的分析发现脉冲热导法无法区分氦和氢,氦和氢同时释放构成同一个峰,因此,富氦样品必须应用脉冲红外等其他方法定氢,才能确保氢分析的准确性。由于日常普通样品贫氦,考察了7种普通金属中氦含量,探明其值均小于仪器检测限,不会影响到氢的定量分析结果。

微尺度热传导理论及金属薄膜的短脉冲激光加热

概述了微尺度热传导理论的几种模型及其求解方法。以金属薄膜的短脉冲激光加热为例,分析了固体材料在微尺度条件下的热响应特征,主要包括短脉冲激光加热条件下金属薄膜中的热平衡时间、薄膜中热传递的波动性特征和微尺度条件下热传递的尺寸效应;同时讨论了对流热损失对金属薄膜热行为的影响。

脉冲加热-红外法测定超细二硅化钼粉末中氧

本文建立了用TC-600氧氮分析仪测定超细二硅化钼粉末中氧的分析方法。针对二硅化钼超细粉末和高温难熔的特点，对加热功率、助熔剂和进样量等测试条件进行优化，选择最佳测定条件。本方法简便、快速，测定结果准确。氧的回收率为98．9％～102．0％，相对标准偏差为1．68％。