基于改进多目标遗传算法的连铸二冷过程优化

采用一种改进的多目标遗传算法对二冷工艺进行优化.改进的多目标遗传算法应用概率法选取选择算子，根据适应度值来动态计算交叉和变异概率，能够得到更好的全局最优解，提高算法精度和整体性能.在基于凝固传热模型的二冷优化过程中，采用变间距差分法离散求解传热方程，对比粒子群算法、多目标遗传算法，改进的多目标遗传算法搜索效率高，得到的价值函数最小.在实际生产中，采用优化后的二冷工艺，使得总用水量减少约10%，提高了铸坯质量，达到了节能降耗的要求.     

双辊薄带连铸低碳微合金钢的铸态组织

采用双辊薄带连铸技术制备了低碳微合金钢薄带，利用OM，SEM和TEM对铸态凝固组织、室温组织、析出及位错进行观察和分析.结果表明:低碳微合金钢铸带的凝固组织中二次枝晶间距约为12~15μm，相对于传统厚板坯和薄板坯连铸，铸带组织得到了明显细化.铸带的原奥氏体晶粒尺寸比较粗大，约为250~410μm，其组织由魏氏铁素体、珠光体和不规则铁素体组成.铸带组织中存在纳米级TiC析出和短棒状的渗碳体.TiC析出没有被薄带连铸的凝固过程及二次冷却过程明显抑制.铸带组织由于铸轧力及二次冷却速率不均匀导致大量位错的产生.     

马钢大圆坯连铸结晶器内钢水流动与凝固过程的数学模拟

建立了大圆坯连铸过程中结晶器内钢水流动、传热及凝固过程的数学模型,对马钢车轮轮箍钢连铸过程中钢水宏观凝固过程进行数值模拟分析,数值模拟的结果与射钉试验和铸坯表面温度测定的结果很相近,说明该模型具有很高的可靠性与准确性,对连铸工艺有很大的指导作用.     

热致相分离法制备丙烯腈-丙烯酸甲酯/纳米TiO_2复合膜及膜性能研究

以自制的可熔融丙烯腈(AN)-丙烯酸甲酯(MA)共聚物为基体,以碳酸乙烯酯(EC)与柠檬酸三乙酯(TEC)为复配稀释剂,采用热致相分离法(TIPS)制备丙烯腈-丙烯酸甲酯(AN-MA)/纳米二氧化钛(TiO2)复合膜。借助场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X-射线衍射仪(XRD)和万能试验机,从微孔膜的力学性能、水通量、孔隙率、晶型等方面对膜的结构与性能进行表征。结果表明,添加TiO2纳米粒子可以显著提高AN-MA微孔膜的机械强度和水通量。随着TiO2含量的增加,微孔膜的机械强度先增加后降低,TiO2质量分数为0.1%时,断裂强度最高可达8.0 MPa,比未添加TiO2的样品高36%。纳米TiO2的加入一定程度上抑制了大孔的产生,微孔膜结构更加均一。随着凝固浴温度的升高,微孔膜的力学性能逐渐提高,通量出现下降趋势。     

亚快速凝固下磷对铁素体体积分数与形态的影响

通过金相组织观察,分析了不同磷含量双辊连铸薄带中的铁素体.实验结果表明,与同样磷含量的铸锭相比,铸带中的铁素体体积分数明显增大;对于同一个铸带,表层内铁素体体积分数小于中心区域,且磷含量越低表层内铁素体体积分数越小;随着磷含量的升高,铸带中的铁素体形态逐渐由针状向表面圆滑的块状转变.通过理论分析得出,快速冷却有利于钢中铁素体的稳定;表面圆滑的块状铁素体是由钢液中直接析出的,而针状铁素体是由固态奥氏体中析出的.     

微观组织参数及工艺条件对430不锈钢凝固显微结构的影响

在多元合金CAFE模型的基础上,分析了微观组织参数(形核密度、高斯分解参数、Gibbs-Thomson系数等)与430不锈钢凝固过程中晶粒形貌的复杂关系,以及过热度与冷却强度等工艺参数对凝固组织的影响.研究发现,晶粒尺寸和柱状晶向等轴晶转变不仅与体最大形核过冷度有关,也受体形核密度的影响.高斯分解参数和Gibbs-Thomson系数增大时,一次枝晶间距减小,等轴晶范围增大;但当它们增加至一定范围后,其对显微结构的影响逐渐变得不明显.过热度或冷却强度增大时,等轴晶范围减小,但一次枝晶间距的变化不明显.     

合金元素及凝固模式对含氮不锈钢氮含量的影响

通过冶炼实验研究Mn、Cr和Ni对不锈钢凝固模式及铸锭氮含量的影响,探讨影响氮含量的关键因素,并分析合金元素对钢液与铸锭中氮含量影响的相互作用系数的区别.实验结果表明,影响氮含量的因素主要为钢液中氮的溶解度和不锈钢的凝固模式.增加钢液中氮的溶解度、改变凝固模式由F→FA→AF→A时,不锈钢的溶氮能力提高,氮气的溢出量减少,氮含量增加.随Mn含量增加,铸锭中氮含量线性增加,而随Cr和Ni含量增加,氮含量的变化均存在三个特征阶段.分析认为:Mn含量变化不改变凝固模式(FA),相互作用系数EMnN为-0.0286,与钢液中相近;而随Cr和Ni含量增加,凝固模式分别依次经历F→FA→AF→A和FA→AF→A模式,相互作用系数ECrN和ENiN非定值,分别为ECrN=-0.046和-0.011,ENiN=-0.011和0.033.     

低碳钢连铸板坯表层凝固钩的特征

对不同浇铸条件下的低碳钢连铸板坯进行了凝固钩(Hook)的特征研究,根据凝固钩的形貌概括了凝固钩的不同类型,统计了凝固钩周围气泡和夹杂物的分布,讨论了不同浇铸参数对铸坯凝固钩深度的影响,并通过Bikerman方程和弯月面凝固理论对凝固钩的不同特征进行了解释.结果表明:按形貌可将凝固钩分为完整叶状、双凝固钩、弯曲截断型和二次凝固型四种类型,其中二次凝固型的凝固钩出现的概率最高为46.8%,而完整叶状、弯曲截断型和二次凝固型的凝固钩出现概率分别为25.3%、7.6%和6.3%;研究发现,凝固钩周围的夹杂物数量明显多于其他区域的夹杂物数量,说明凝固钩能够捕获结晶器内上浮的夹杂物;对比不同浇铸参数发现,采用结晶器电磁制动装置(FC-Mold)、减小结晶器水口浸入深度、增大浇铸拉速均能够减小凝固钩的深度;Bikerman方程的计算结果和弯月面凝固理论能在机理上解释凝固钩的形貌特征.     

强迫层流环境下多晶粒生长的相场法模拟

将模拟流场所用的Lattice Boltzmann方法(简称LBM)和模拟枝晶生长的相场模型进行耦合,模拟Al-Cu合金等温凝固过程中多晶粒在纯扩散和存在对流情况下枝晶的生长状况.模拟结果显示:在枝晶的生长初期,无论是纯扩散还是存在对流,各晶粒间间距较大,无相互影响,独立生长;纯扩散条件下枝晶呈现明显的对称性,强迫层流作用下,由于对流的存在,上游侧枝晶比下游侧枝晶发达;随着枝晶慢慢长大,各晶粒相互影响,产生竞争生长,导致枝晶生长产生不对称性;流速的大小会影响枝晶的生长形貌,流速越大,枝晶生长越快,非对称性越严重,下游越易产生涡流.     

基于相转化法的成膜条件对聚砜膜结构的影响

采用相转化法制备聚砜超滤膜,分别以甲醛溶液、乙醇溶液、DMAC溶液、蒸馏水以及自来水作为凝固浴,含量均为5%.并在其他因素不变的条件下,控制聚砜膜空气中停留时间,并对聚砜超滤膜的断面结构以及表面结构进行了测试及表征.结果表明,使用水作为凝固浴组成时膜的选择性最好,断面结构分布均匀;空气中停留时间为15秒时选择性较好,指状孔结构分布均匀.