基于深度学习的连铸坯表面缺陷检测

采用提取图像的纹理、几何特征并利用支持向量机(support vector machine, SVM)进行检测和识别的方法,对宝山钢铁现有的连铸坯表面裂纹、凹陷、夹杂物、气孔、划痕等缺陷进行分析,缺陷检测准确率为83%.提出一种基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的方法进行缺陷检测.该方法对裂纹缺陷的检测准确率为93%,对其他缺陷(由于凹陷、夹杂物、气孔、划痕等缺陷数据较少,这些缺陷归为一类)的检测准确率为88%.实验结果表明,采用深度学习的方法能够有效检测、识别出具有缺陷的连铸坯,检测准确率较高.     

CSP热轧板卷边部裂纹成因

用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和能谱分析等方法研究了涟钢CSP热轧板卷边部裂纹的成因.结果表明:连铸坯表面的深振痕是热轧板卷边部裂纹的起源,连铸坯角部过冷导致奥氏体晶界AlN的细小析出,加剧了连铸坯对裂纹的敏感性.连铸坯经过精轧机组的轧制后,连铸坯表面的横裂纹扩展成为热轧板卷的锯齿状裂纹,严重时会造成烂边或掉块.     

连铸圆坯凝固传热行为与铸坯质量的控制

在连铸生产过程中,二次冷却在很大程度上影响着铸坯的传热状态,从而在铸坯凝固组织的形成过程中有着决定性的作用.连铸坯裂纹是制约其生产产量和质量的主要缺陷之一.通过对圆坯凝固传热的分析,探索影响铸坯裂纹发生的因素.从而从理论上避免裂纹的发生,保证连铸生产无缺陷铸坯.     

37Mn5连铸圆坯凝固过程数学模拟

为控制油井管用连铸圆坯质量,基于薄片移动法建立了连铸圆坯凝固传热数学模型,并应用ProCAST软件对37Mn5钢Φ150mm连铸圆坯凝固过程进行了数学模拟,铸坯表面温度模型预测结果与工业试验测温结果相一致.模拟结果表明,在过热度为(20±5)℃,拉速为2.5m.min-1条件下,可以控制结晶器出口坯壳厚度、铸坯液芯长度和铸坯表面温度在合适的范围内,有利于防止铸坯表面裂纹和内部裂纹等缺陷的产生和保证浇铸安全,并实现较高的生产率.     

基于蚁群算法的连铸二冷优化

连铸二次冷却水量是影响铸坯质量的关键因素之一.为使二冷区内各冷却段间的铸坯表面温度冷却速率和温度回升速率更加趋于合理,减少诱发铸坯产生内部裂纹和表面裂纹的应力因素,根据冶金准则对目标表面温度、矫直点温度、表面最大冷却速率和表面温度回升速率、液芯长度、铸坯的鼓肚等的要求及设备约束条件建立连铸二冷优化模型,并利用蚁群算法对连铸二次冷却水量进行优化,达到提高连铸坯产品质量的目的.     

连铸坯表面网状裂纹

对连铸坯和热轧厚板表面网状裂纹附近的化学成分及其组织进行了分析,发现裂纹附近存在Cu和Cr元素,裂纹沿着晶界延伸.可见裂纹形成的原因为:结晶器镀铬层磨损导致铜板与连铸坯粘结,液态铜通过奥氏体晶界向铁基体内渗透.富集在奥氏体晶界的铜极大地恶化了钢的塑性是导致裂纹形成的主要原因.在此基础上提出了控制连铸坯和热轧厚板表面网状裂纹的措施.     

高级别管线钢冶炼关键技术分析

根据本课题组在国内多家钢厂高级别管线钢方面的系统取样研究和工艺调研,综合分析了管线钢中硫、磷、氮、氧、氢、夹杂物、窄成分冶炼以及铸坯质量控制的关键技术.管线钢生产中铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸等炼钢过程的系统优化,以及结合高级别管线钢各元素控制的特点和要求的针对性技术系统集成是管线钢杂质元素和夹杂物控制的两个重要方面;采用新的夹杂物改性标准对高级别管线钢钙处理进行控制和加强非稳态浇铸期连铸工艺技术的改进是控制夹杂对管线钢性能危害的关键;连铸工序的工艺优化和完善的设备管理,以及精炼工艺的配合实现无缺陷铸坯生产是高级别管线钢质量稳定的重要保障.     

结晶器内连铸坯凝固过程的有限元数值模拟

建立了结晶器内连铸坯凝固过程的有限元数学模型，在坯壳面表面边界条件中引入与气隙相关的传热模型修正平均热流量方程，研究了铸坯角部气隙对坯壳凝固行为的影响，模拟结果表明，铸坯角部形成的气隙流量显著地长低了坯壳表面的换热，使得铸坯偏角区成的为热节区，此热节区是铸坯凹陷，裂纹等缺陷乃至漏钢事故发生的诱因。     

基于Contourlet变换的连铸坯表面缺陷识别

根据连铸坯表面图像的特点,提出了一种基于Contourlet变换的连铸坯表面缺陷识别方法.通过Contourlet变换将样本图像分解成不同尺度和方向的子带,提取子带的Contourlet系数特征,并结合样本图像的纹理特征,得到一个高维的特征向量.利用监督核保局投影算法对高维特征向量进行降维,将降维后的低维特征向量输入支持向量机,对连铸坯表面图像进行分类识别.对现场采集到的裂纹、氧化铁皮、光照不均和渣痕四类样本图像进行实验,本文提出的识别方法对样本图像的识别率可达94.35%,优于基于Gabor小波的识别方法.     

CSP工艺Q235B热轧带钢边部裂纹成因分析

为减少采用CSP工艺生产的Q235B热轧带钢边部裂纹缺陷,分别在Q235B连铸坯和热轧带钢裂纹处进行取样,通过宏观形貌、金相组织、扫描电镜及能谱分析等方法,研究铸坯角部横裂纹与热轧带钢边部裂纹的演变规律和形态变化.结果表明,结晶器卷渣、冷却不均匀是产生连铸坯角部裂纹的主要原因;第2道次过渡带钢的金相组织中出现混晶现象,裂纹边上存在脱碳现象;热轧带钢边部裂纹主要源自于铸坯裂纹,并在轧制过程中得到扩展.根据连铸工艺参数,对边部裂纹缺陷率与液渣层厚度、保护渣消耗量、结晶器振动参数、中间包过热度、结晶器传热参数以及铸坯宽度的关系进行统计分析,并提出相应的边部裂纹控制工艺措施.     

铜板带水平连铸生产工艺及铸坯缺陷探究

随着国民经济的持续快速发展,国内对铜合金带材的需求量也在逐年增加。水平连铸是目前生产铜及铜合金带材的重要工艺。主要从国内外水平连铸技术的发展历史、水平连铸设备、水平连铸的生产工艺流程、结晶器的基本结构和水平连铸的优点等方面对铜板带的水平连铸进行了论述与介绍。并且重点分析了铜合金板带坯在凝固过程中产生表面凹坑、气孔、晶粒不均匀、边部裂纹、反偏析、缩松等缺陷的原因,并提出了相应的改善措施,有效预防了缺陷的产生,提高了带材的成品率,延长了结晶器的使用寿命。并对铜板带水平连铸未来的发展趋势进行了展望。     

铜扁线连续挤压气泡缺陷的研究

通过对铜扁线气泡缺陷的研究,找出了气泡缺陷产生的主要原因:上引无氧铜杆中的气泡、杆料表面被氧化或污染、腔体堵头发生轻微变形带入的空气、运转工作间隙不合理问题带入气体等.针对产生气泡原因,采用低温熔炼、扩展模、用防尘布包裹、更换挤压轮密封圈、按工艺规定调整工作间隙至规定值等具体解决措施应用于生产.     

板坯连铸结晶器异常预报方法研究

结晶器是钢水凝固成型的核心设备,其内部的传热和摩擦直接决定铸坯的表面裂纹和满钢等各类异常.是实现高效连铸的关键因素.基于功率法检测到的板坯结晶器摩擦力实测数据,对摩擦力的异常预报方法进行了研究.建立了以BP人工神经网络为基础的异常预报模型,并开发出相应软件.对应现场的异常记录,离线预报结果表明:软件能够对满钢、水口断裂及液位波动等各类异常进行预报,并具有一定的预报提前量.证明了方法的可行性,并显示出极大的应用潜力.     

热轧钢板典型压入式氧化铁皮的分类及其形成机理

热轧钢板表面形成的典型压入式氧化铁皮可分为浅层压入式和嵌入式两种,分别对两种类型的压入式缺陷进行了分析和研究.结果表明,在钢坯再加热过程中,粘附在钢坯表面的保护渣与炉生氧化铁皮粘合在一起;粗除鳞后,残留的相互粘合的保护渣与炉生氧化铁皮在粗轧过程中被压入到钢板较深的位置,形成嵌入式的氧化铁皮;若连铸坯表面粘附保护渣颗粒,经粗除鳞未除完全后,残留的保护渣与新生的一次氧化铁皮包覆到一起,在粗轧过程中被压入到钢板较浅的位置,形成浅层压入式的氧化铁皮.     

铸轧不锈钢薄带表面质量与显微组织分析

为了提高铸轧不锈钢薄带的成材率 ,研究了铸轧不锈钢薄带的表面皱纹、重皮、裂纹、夹杂等缺陷和显微组织特征 ,分析了造成表面质量缺陷和不良显微组织可能形成的原因 ,并提出了防止这些质量缺陷的技术措施     

基于时滞BP神经网络的铸坯表面温度预报研究

为了快速准确地计算连铸方坯表面温度,提出了基于时滞BP神经网络的温度预报模型.由于传统的基于机理的模型需要直接求解偏微分方程,导致模型的求解消耗时间过长.为了满足连铸动态控制与优化的需求,研究了连铸方坯的传热机理,根据连铸过程热传导的特点,建立了基于时滞BP神经网络的温度预报模型,以历史时刻的表面温度和当前时刻水量作为神经网络的输入,以下一个时刻表面温度作为神经网络的输出.该模型可以快速预报连铸方坯表面温度的动态变化情况.并且依据某工厂的真实数据进行实验,表面温度的预报最大相对误差小于0.1%,取得了较好的实验结果.该方法可以准确地预报连铸坯的表面温度.     

连铸坯中心缩孔研究与控制

阐述了连铸坯中心缩孔的形成机理,研究了过热度、拉坯速度、二冷条件、电磁搅拌、轻压下、末端强冷等对缩孔的影响,并归纳总结了部分厂家改善中心缩孔采取的措施,为优化连铸工艺提高铸坯质量提供技术依据。     

热型连铸工艺参数对铸锭表面质量的影响

热型连铸是一项近净成型（ｎｅａｒｎｅｔｓｈａｐｅ）技术,它将定向凝固技术和连铸技术相结合,用于生产表面呈镜面的无限长的线材．本研究利用自制的水平热型连铸设备,制备了表面呈镜面的纯铝线材,试验了各工艺参数（震动、坩埚内液面高度、铸型表面条件、铸型出口温度、连铸速度、冷却条件）对连铸线材表面质量的影响,分析后提出了优化工艺参数的范围．     

Microstructure and mechanical properties of BFe10 cupronickel alloy tubes fabricated by a horizontal continuous casting with heating-cooling combined mold technology

A new horizontal continuous casting method with heating-cooling combined mold (HCCM) technology was explored for fabricating high-quality thin-wall cupronickel alloy tubes used for heat exchange pipes. The microstructure and mechanical properties of BFe10 cupronickel alloy tubes fabricated by HCCM and traditional continuous casting (cooling mold casting) were comparatively investigated. The results show that the tube fabricated by HCCM has smooth internal and external surfaces without any defects, and its internal and external surface roughnesses are 0.64 μm and 0.85 μm, respectively. The tube could be used for subsequent cold processing without other treatments such as surface planning, milling and acid-washing. This indicates that HCCM can effectively reduce the process flow and improve the production efficiency of a BFe10 cupronickel alloy tube. The tube has columnar grains along its axial direction with a major casting texture of {012} <621>. Compared with cooling mold casting (δ=36.5%), HCCM can improve elongation (δ=46.3%) by 10% with a slight loss of strength, which indicates that HCCM remarkably improves the cold extension performance of a BFe10 cupronickel alloy tube.     

连铸坯凝固末端位置控制研究

针对影响连铸坯内部质量的中心缩松、缩孔现象，综合运用数值模拟、实验研究、数理统计等方法，深入分析了连铸过程的主要工艺因素对铸坯凝固及其凝固末端位置的影响，建立了描述各工艺因素与凝固末端位置关系的数学模型。应用该模型可以合理地控制铸坯的凝固末端位置，为实施电磁搅拌技术提供指导。