一种冲击式悬臂梁压电俘能器的设计与实验

为提高悬臂梁压电俘能器的俘能效率,提出了一种冲击式悬臂梁压电俘能器。该俘能器包括多个悬臂梁压电振子,可在风力、人体动力能及环境振动能等多种外载荷作用下产生电能。俘能器的核心部件是悬臂梁压电振子,通过冲击实验发现悬臂梁压电振子在周期性冲击载荷作用下拓宽了共振频率,同时提高了输出功率。测试结果显示在频率约为21Hz的方波冲击信号下,外接电阻为50kΩ时,单个悬臂压电俘能器最大输出功率可达0.28mW;当频率分别为5Hz、8.5Hz时,还可分别输出0.07mW和0.17mW的功率,俘能器出现多个峰值电功率。研究表明所设计的冲击式压电俘能器可有效提高俘能效率。     

用于钢包烘烤的引射器扩压室优化研究

通过建立三维引射器模型,采用Fluent模拟软件对引射器进行数值模拟研究,分析引射器扩压室结构对引射器性能的影响。研究结果表明:当引射器扩压室长度为0.19m、扩张角度为8°时,引射性能最佳,引射系数为1.62;当引射器扩压室的长度保持不变时,一定范围内引射性能随扩张角度的增大呈下降趋势;当扩压室扩张角度保持不变时,一定范围内随着扩压室长度的减小,引射性能逐渐增强。     

基于物料模型的GMDH神经网络LF终点温度预测

针对LF冶炼终点温度影响因素的复杂性,提出以自组织数据挖掘原理为核心的GMDH神经网络对钢水终点温度进行预测,±5℃内误差的命中率为78.31％,±7.5℃内误差的命中率为92.77％;建立物料的热效应模型,通过不同物料加入钢水中的热效应计算,将LF精炼过程中加入的物料折算为一个输入因素,改进的GMDH神经网络对钢水温度预测,±5℃内误差的命中率为88.72％,±7.5℃内误差的命中率为98.44％,基于物料模型的GMDH神经网络不仅在命中率上有显著提高,而且对冶炼多钢种导致的物料结构改变有更好的适应能力.     

AOD炉的高效化冶炼模型

 以往的AOD炉高效化冶炼研究往往通过提高供氧强度,优化转炉的炉容比,提高终点命中率等技术缩短冶炼周期,需要充分利用现有的设备,优化炉料结构和供氧制度,对生产工艺参数进行优化,充分利用这些物理热和化学热,实现AOD炉的高效化冶炼。开发了AOD炉高效化冶炼模型,在AOD炉物料平衡和能量平衡的基础上,结合AOD炉冶炼的工艺特征,建立AOD炉耗氧量和冶炼周期模型,分析了AOD炉冶炼周期随着铁水比和废钢比的变化趋势,得出冶炼周期最短时的炉料结构。结果表明：电炉不锈钢母液加铁水冶炼时,冶炼周期随着铁水比的增加而增加。电炉不锈钢母液加废钢冶炼时,冶炼周期随着废钢比的增加而增加。铁水加废钢冶炼时,冶炼周期随着废钢比的增加而延长。以硅铁为发热剂比以碳粉为发热剂冶炼周期短。     

多功能铁水包加盖保温效果分析

 为了减小运输过程中铁水温降以及降低钢铁生产成本,对铁水包加盖的综合保温效果进行了定量分析。通过建立相应数学模型和数值计算,分别对加盖和不加盖的230 t铁水包进行5 h的空包运输过程模拟,以及加盖和不加盖的满包铁水包1 h模拟。模拟结果显示,在5 h空包运输阶段加盖,能有效改善接铁前的空包热状态,减少下次接铁时铁包耐材所需的蓄热量,且铁包上部包沿处温度提高最大为194 K,上下部温差减小140 K,降低热应力所导致的耐材损坏;在1 h满包运输阶段,全程周转增设保温盖能减小铁水温降约13 K。最后,将模拟试验结果与现场实测数据结果进行分析比较,相对误差值小于5%,验证了模型的准确性。     

应用改进遗传算法求解炼钢连铸生产调度问题

炼钢连铸制造流程是一个复杂的多阶段、多产品生产过程,其生产调度问题可建模为车间调度问题.提出一个改进遗传算法求解炼钢连铸生产调度问题.改进包括三个方面:基于排序的适应度分配、基于排序的工件过滤交叉算子和基于指数关系的变异率曲线.经24个benchmark的比较测试表明,改进遗传算法比传统遗传算法的寻优能力更强.通过16个生产计划和6个处理工序的炼钢连铸生产调度实例计算结果表明,改进遗传算法是有效的.     

基于案例推理的钢水温度在线管控模型

钢水温度的精确管控有利于提高铸坯质量和降低生产成本。针对目前炼钢—连铸区段钢水温度在线管控方面存在的不足,在分析钢水温度影响因素的基础上,建立了基于案例推理的炼钢—连铸区段钢水温度在线管控模型。同时通过调整案例推理算法的相似度计算方法、权重计算方法、重用案例个数等参数提高模型的精度。结果表明:转炉出钢温度预定模型平均降低转炉出钢温度6℃,精炼结束温度预定模型提高连铸开浇温度命中率2.33%。精炼开始温度,精炼结束温度和连铸开浇温度预报模型误差小于10℃的命中率分别达到75.33%、98.33%和95.67%,且均高于神经网络模型。     

蓄热式钢包烘烤的数值模拟

 为研究高温空气燃烧技术在钢包烘烤过程中的应用效果,优化某钢厂的钢包烘烤制度,利用商业软件FLUENT,采用有限差分方法和速度-压力耦合算法SIMPLE,对钢包烘烤过程的流动、燃烧、传热现象进行数值模拟与优化研究,定量分析了空气预热温度对钢包内温度分布的影响。结果表明,对钢包烘烤器进行技术改造,提高空气预热温度是优化钢包烘烤,节约能源的有效措施,这将对指导现场生产有重要的意义,模拟计算结果与现场工况实测结果基本吻合。     

应用多因素耦合数值计算210 t钢包热状态分级

为精确管控周转钢包造成的钢水温降,以降低转炉出钢温度并减少能耗,使用有限元软件Ansys14和Para Mesh2.3网格随移技术建立钢包的传热计算模型,分析新包烘烤时间、空包时间、在线烘烤、离线烘烤时间和包衬侵蚀对钢包热状态及钢水温降的耦合影响;使用红外法实测温度,对比验证了模型的准确性.根据计算的钢水温度补偿值,建立包含包况信息编码的钢包热状态分级表.结果表明:受烘烤时间影响,第一包龄钢水温降变化范围是32.0~39.6 K;空包3 h无在线烘烤情况下,钢水温降约为47 K;有在线烘烤的情况下,前10 min的在线烘烤能够使钢水温降减少3.1~6.2 K;钢包侵蚀对包衬温度影响较大,但对钢水温降影响不大,最高不超过1 K.分级表应用于现场,为转炉出钢温度的设定和配包提供了依据,使M钢厂主要钢种出钢温度降低2.3~13.2 K.