工程科學學報

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月刊，1955年創刊

ISSN 2095-9389

CN 10-1297/TF

主管單位：教育部

主辦單位：北京科技大學

編　　輯：《工程科學學報》編輯部

出　　版：科學出版社

主任委員：楊仁樹

副主任委員(主編)：吳愛祥

地　　址：北京市海淀區學院路30號

電　　話：(010)62333436

傳　　真：(010)62333436

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2011年第33卷第1期

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載荷巖石材料在加載-卸荷擾動作用下聲發射特性

紀洪廣, 侯昭飛, 張磊, 孔凡標

2011, 33(1): 1-5. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.001

[摘要](247)

[PDF 260KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
通過在不同應力水平下對巖石試樣的加載-卸荷實驗,對巖石試件在不同應力狀態下受到"加載-卸荷"擾動時的聲發射特征進行了試驗研究.結果表明:在較低的應力水平下,巖體在受到加載作用時,會產生少量離散的聲發射,而在卸載過程中幾乎不產生聲發射;而在較高的應力水平下,在受到加載擾動作用時,聲發射活動相對活躍,而且在卸載時也有明顯聲發射信號出現.因此,在不同應力水平和應力狀態下的聲發射信號所反映的是材料不同的本構特征,在進行地下工程原位巖體的穩定性檢測與評價時,必須考慮這種特性.

基于RS-GP模型的邊坡安全系數預測

翟淑花, 吳愛祥, 高謙, 張梅花, 董璐

2011, 33(1): 6-10. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.019

[摘要](121)

[PDF 260KB](8) [施引文獻] ()

摘要:
鑒于邊坡系統影響因素之間的高度非線性和不確定性,融合RS-GP模型的優勢,提出了依據邊坡穩定性影響因素類比計算邊坡安全系數的方法.該方法通過學習樣本的數據特征分析、計算屬性的重要性及約簡規則,降低了遺傳規劃預測模型的結構規模.人工神經網絡(ANN)模型與RS-GP模型計算結果比較表明:該方法具有計算速度快、容錯能力強及精度高等特點.

大扁錠凝固過程模擬及縮孔優化

謝朝陽, 張炯明, 胡波, 吳蘇州, 羅衍昭, 肖超平, 楊錦

2011, 33(1): 11-16. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.002

[摘要](191)

[PDF 785KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
對某鋼廠28.7t鋼錠凝固過程進行測溫,并用有限元方法模擬該鋼錠凝固過程溫度場和凝固場分布.結果表明:溫度模擬值與現場測量值吻合很好,證明模擬具有較高的準確性和可靠性;凝固初期,鋼錠底部和保溫冒與鋼錠模連接處凝固較快;52min時,絕熱板與鋼錠間已形成一定氣隙;前3h,鋼錠側面凝固順序由模壁向鋼錠中心平行推進;凝固后期較凝固前期凝固速度快;熱電偶測得,保溫冒中心凝固時間為428min,鋼錠本體中心頂部凝固時間為365min,冒部全凝時間大于本體全凝時間的15%,有利于控制一次縮孔只存在于冒部.通過模擬將澆注溫度由1543℃降低到1533℃,不但不影響保溫帽鋼液對本體的補縮作用,還可以使縮孔減小6mm,有利于提高鋼錠質量.

末端電磁攪拌位置確定及對SWRH82B鋼中心偏析的影響

丁寧, 包燕平, 孫奇松, 王立峰

2011, 33(1): 17-21. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.003

[摘要](222)

[PDF 302KB](7) [施引文獻] ()

摘要:
結合方坯連鑄機二冷各段的實際情況,采用有限元軟件ANSYS建立了傳熱數學模型,并利用射釘結果修正數學模型中各段的傳熱系數,提高數學模型的準確性.結果表明,利用修正過的數學模型可以模擬整個鑄機的傳熱凝固過程.根據射釘和數值模擬結果,確定電磁攪拌位置.采用電磁攪拌后,鑄坯中心碳偏析和縮孔下降.

10CrNiMo高強鋼的低周疲勞特性

張亞軍

2011, 33(1): 22-27. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.004

[摘要](221)

[PDF 989KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
采用圓形橫截面光滑試樣,通過軸向不同應變幅控制的低周疲勞試驗,研究了10CrNiMo高強鋼的低周疲勞特性,包括循環應力-應變行為、應變-壽命特點、循環應力響應及其力學滯后現象,給出了相應的疲勞參數、循環軟硬化特性及應變滯后規律.對裂紋擴展方向及試樣疲勞斷口的觀察表明:裂紋擴展面與軸向力呈現多角度關系,裂紋萌生于試樣表面,沿斷口周邊分布,且具有多源性;疲勞裂紋主要以銳化——鈍化機制擴展.

噴射沉積H13鋼的組織和硬度

黃進峰, 蔡玉麗, 于一鵬, 崔華, 張濟山

2011, 33(1): 28-32. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.005

[摘要](214)

[PDF 1093KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
用傳統鑄造和噴射成形工藝制備了H13鋼,然后再進行鍛造加工,利用光學金相顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射分析(XRD)等分析方法及硬度測試對不同工藝制備的H13鋼的顯微組織和硬度進行分析.研究結果表明,噴射成形及其鍛造加工的H13鋼的組織及硬度明顯的優于傳統工藝制備的H13鋼.

油輪艙CO₂-O₂-H₂S-SO₂濕氣環境中低合金鋼的腐蝕行為

柳偉, 樊學華, 李少飛, 尚成嘉, 王學敏, 路民旭

2011, 33(1): 33-39. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.006

[摘要](262)

[PDF 1064KB](2) [施引文獻] ()

摘要:
利用自制的油輪艙CO₂-O₂-H₂S-SO₂濕氣環境腐蝕模擬裝置,對Ni和Cu含量不同的三種低合金鋼進行了油輪艙濕氣腐蝕模擬實驗,比較和分析了三種不同成分的低合金鋼在模擬原油艙濕氣環境中的腐蝕速率、腐蝕形態和腐蝕產物,探討了油輪艙CO₂-O₂-H₂S-SO₂濕氣環境中鋼的腐蝕機理.結果表明:三種不同成分低合金鋼的腐蝕形態均為全面腐蝕,伴隨著腐蝕產物的形成和脫離,鋼的腐蝕速率隨實驗時間的延長出現了波動變化;鋼中Ni和Cu元素可明顯提高鋼的耐油輪艙濕氣腐蝕性能;在油輪艙濕氣環境下,同時存在四種腐蝕性氣體CO₂-O₂-H₂S-SO₂的析氫和吸氧腐蝕,同時也存在鋼表面薄液膜中H₂S被O₂氧化形成的元素S引起的濕S腐蝕;CO₂-O₂-H₂S-SO₂濕氣腐蝕減薄量DL_t與時間t之間較好地滿足指數關系DL_t=At^B,并得到合金元素含量不同的三種鋼的系數A和指數B的數值.

均勻設計法研究環境因素對X120管線鋼點蝕敏感性交互影響

余璐, 黃峰, 劉靜, 范麗霞, 李曉剛

2011, 33(1): 40-46. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.007

[摘要](210)

[PDF 625KB](2) [施引文獻] ()

摘要:
以Cl^-濃度、pH值和溫度為三因素,通過均勻設計試驗方法,采用動電位掃描技術研究了這三個環境因素對X120管線鋼在HCO₃^-+Cl^-介質中點蝕電化學行為的交互影響.結果表明:Cl^-濃度、pH值和溫度三因素對X120管線鋼在HCO₃^-+Cl^-溶液中的腐蝕和鈍化行為影響都較大,對其點蝕敏感性影響依次為Cl^-濃度>pH值>溫度,且Cl^-濃度與溫度間存在交互作用,該交互作用對X120管線鋼點蝕敏感性的影響程度介于Cl^-濃度和pH值之間;在Cl^-濃度為0mol·L^-1、pH8.5、溫度0℃的HCO₃^-+Cl^-溶液中,X120管線鋼的點蝕敏感性最小.

異步軋制對AZ31鎂合金靜態再結晶及晶粒細化的影響

孟強, 蔡慶伍, 江海濤, 胡水平, 李振

2011, 33(1): 47-52. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.022

[摘要](125)

[PDF 1265KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
研究了AZ31鎂合金薄板在異步軋制過程中,異速比、壓下率及退火工藝對其退火晶粒尺寸的影響.結果表明:適當提高軋制異速比和道次壓下率能夠顯著細化晶粒,但是異速比過高時,軋輥與軋件會產生相對滑動,細化晶粒效果降低,其中異速比為1.3時,細化晶粒效果最佳;剪切作用使鎂合金中孿晶數量及分布均勻程度提高,位錯纏結被"切碎",畸變能得以更均勻地分布于變形體內,是異步軋制具有良好晶粒細化效果的主要原因;此外,合理的異步軋制工藝還能縮短鎂合金板帶所需的中間退火和成品退火時間.

電鑄鎳藥型罩侵徹體的高速變形行為

李春華, 成生偉, 王雷, 楊峰, 田文懷

2011, 33(1): 53-58. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.018

[摘要](149)

[PDF 708KB](9) [施引文獻] ()

摘要:
利用直流電鑄法制備純鎳藥型罩,對其爆炸變形前后的微觀組織和織構進行對比觀察,探討電鑄鎳藥型罩爆炸變形后侵徹體的高速變形行為.結果表明,電鑄鎳藥型罩的晶粒形態由變形前的柱狀晶轉變為等軸晶,變形前存在的微觀織構消失.侵徹體在高速變形過程中經歷的是絕熱變形過程.侵徹體與靶體的相互作用促使射流發生融化,并與靶體熔融形成鐵鎳合金.熔融的鐵鎳合金與侵徹體后續跟進的杵體發生接觸,在杵體外部邊緣部位凝固,生成復合組織.杵體在整個變形過程中經歷了典型的動態回復和動態再結晶過程.

熱處理對鎳基合金涂層與基體結合界面的影響

王立生, 林濤, 侯婷, 邵惠萍, 郭志猛

2011, 33(1): 59-64. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.008

[摘要](228)

[PDF 672KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
通過熱浸鍍法在普碳鋼表面成功制備鎳基合金涂層.為了提高鎳基合金涂層與鋼基體之間的結合強度,對鍍有鎳基合金涂層的基體進行了熱處理.研究了熱處理前、后結合界面處的顯微組織和力學性能.結果表明,與熱處理前相比,熱處理后界面附近的涂層中析出物長大,界面處存在不連續塊狀鐵的硼化物,界面兩側鎳、鐵互擴散距離增加,靠近界面的過渡帶由5~8μm變為20μm.熱處理前、后涂層均由γ-(Fe,Ni)、CrB、Cr₂B和Cr₃C₂等相組成,過渡帶相組成為γ-(Fe,Ni)、微量CrB和Fe₂₃(C,B)₆.熱處理后,顯微硬度由界面向涂層內逐漸增加,界面結合強度由140MPa提高到200MPa.

高頻功率NiZn鐵氧體的高溫功耗

胡軍, 鐘立軍

2011, 33(1): 65-70. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.021

[摘要](142)

[PDF 543KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
采用傳統氧化物法制備了具有成分分子式為Ni_0.5-xZn_0.5Co_xFe₂O₄(x=0,0.01,0.02,0.03)的高頻功率NiZn鐵氧體,并主要研究了其磁性能在-40~200℃寬溫范圍內隨溫度的變化關系.同時,還研究了Co³⁺的添加量對樣品的高溫功耗的影響.結果表明,適量地添加Co³⁺有助于鐵氧體晶粒的均勻細化,高頻功率NiZn鐵氧體的起始磁導率和功率損耗的溫度特性也得到了改善,功耗谷底溫度隨Co³⁺含量的增加逐步向低溫方向移動.在-40~200℃寬溫范圍內,成分分子式為Ni_0.49Zn_0.5Co_0.01Fe₂O₄的樣品不但具有極低的高頻寬溫功耗,而且具有良好的溫度穩定性,其磁導率比溫度系數為3×10^-6℃^-1,同時其在高溫(100~200℃)下的功耗變化范圍僅為130~140kW·m^-3,最低僅為130kW·m^-3(1MHz,10mT).

人工加速老化對聚脲涂料防護性能的影響

李全德, 孟惠民

2011, 33(1): 71-75. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.009

[摘要](264)

[PDF 771KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
針對聚脲涂料防腐涂層進行紫外加速老化實驗,采用光澤度計、掃描電子顯微鏡(SEM)以及傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR)分析并結合電化學阻抗譜(EIS)圖譜,研究涂層的老化行為.結果表明:涂層的老化分為前期、中期和后期三階段,涂層表面在老化中期變色較大.涂層的表面、斷面SEM及EIS測試顯示涂層中的微氣泡阻止了涂層的老化裂紋向基體發展,涂層仍保持較好的防護性能.

聚苯乙烯/聚吡咯復合微球催化劑性能

曹利靜, 楊穆, 王戈, 孫冬柏

2011, 33(1): 76-79. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.010

[摘要](132)

[PDF 263KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
采用種子乳液聚合制備了聚苯乙烯/聚吡咯(PS/PPY)復合微球,以其為載體負載鉬活性中心制備了PS/PPY復合微球負載鉬系催化劑,系統研究了載體性質對負載型催化劑催化環辛烯環氧化反應的催化活性.結果表明:親水性的負載型催化劑在以過氧化氫為氧源的催化體系中催化活性較高;聚合物的摻雜離子對催化劑的催化性能具有重要影響,以硝酸鐵為氧化劑制備的負載型催化劑的催化活性最高,催化環辛烯環氧化的轉化率可以達到90%.

太鋼4350m³高爐噴吹清徐煤特性

祁成林, 張建良, 賀鑫杰, 閆魁紅, 劉文文, 張華

2011, 33(1): 80-86. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.011

[摘要](132)

[PDF 314KB](3) [施引文獻] ()

摘要:
對太鋼現在使用的廉價清徐煤基礎性能進行系統研究,探討高爐噴吹清徐煤替代高平無煙煤及璐安貧瘦煤的可行性.通過對清徐煤的12種性能的檢測,得出清徐煤具有以下特點:燃燒性及反應性強,發熱值及灰熔融特性溫度、流動性好,無爆炸性;但含硫較高,洗煤含鋅低,未洗煤含鋅高.通過混煤完全可以達到高爐噴吹的標準.應用FactSage軟件解析配入過高的清徐煤容易風口結渣的原因,并提出相應的建議.實驗室研究及現場的結果認為,清徐煤可通過混煤的方式噴入高爐中,但不易配比過高,替代無煙煤貧瘦煤比例不易超過20%.

高爐密閉環境下雷達料面測量電磁特性仿真

陳先中, 尹怡欣, 侯慶文, 魯億方, 王培元, 李敏

2011, 33(1): 87-92. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.012

[摘要](161)

[PDF 522KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
研究了高爐密閉環境下,雷達測量料面和料層厚度的微波電磁特性.利用電磁計算學和CST仿真方法,研究了媒介層介電常數模型,高爐料面和料層模型的微波透射、反射和吸收特性,高爐布料層數、雷達波入射角度和雷達波頻段與爐料媒介層介電常數重構關系模型.利用雷達波反射和透射電磁特性,結合高爐雷達的分布式雷達傳感陣列,并利用焦礦媒介層存在介電常數差的特征,實現了高爐內料面形狀和三層焦礦厚度在線3D重構.

熱軋工作輥變行程竄輥策略

邵健, 何安瑞, 楊荃, 郭宏偉

2011, 33(1): 93-97. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.013

[摘要](145)

[PDF 236KB](6) [施引文獻] ()

摘要:
推導出工作輥磨損特征參數與竄輥策略參數的定量關系表達式,從理論上研究各種竄輥策略參數對工作輥磨損特征參數的影響,并分析工作輥不同磨損量時竄輥對承載輥縫的影響.在此基礎上,制定竄輥策略參數的選取原則,并提出了熱軋常規曲線工作輥變行程竄輥策略,此策略在國內多個熱連軋生產線上得到運用.

軋機偏心補償控制信息相域濾波提取方法

牛滿科, 楊衛東, 張麗娟

2011, 33(1): 98-104. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.014

[摘要](152)

[PDF 496KB](2) [施引文獻] ()

摘要:
在深入分析機架偏心作用機制的基礎上,提出了軋機偏心補償控制信息相域濾波提取方法,它利用機架偏心軋制作用強度與軋制過程中軋輥的機械轉動相位密切相關的特點,將軋機的時域軋制數據轉換為以軋輥轉動相位為參變量的數據進行處理.在線性化相域空間中,與軋輥偏心作用相關的信號呈現出顯著的周期化特征,而其余的原時域周期信號在轉換過程中均被非周期化.在線性化相域空間中,將軋輥轉動軋制作用的往復周期作為指定的循環統計量統計周期.理論分析表明,基于統計方法能夠有效地消除噪聲的影響,同時抑制非指定線性化相域循環分量,實現機架偏心特性信息的有效獲取,其實質是線性化相域空間中的梳狀濾波器濾波.依據統計獲取的機架偏心特征信息可以為軋機偏心補償提供一定的數據參考.

電場增強鎳薄膜的氫氣吸附性能研究

李軒, 倪文, 黃建陽, 孫翔, 張箏

2011, 33(1): 105-109. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.015

[摘要](121)

[PDF 425KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
用自制的氣體吸附測試裝置進行了在電場作用下鎳薄膜吸附氮氣和氫氣的實驗.氮氣吸附實驗結果表明,充電吸附和放電解吸過程中的電信號可準確表征氣體的吸附情況.氫氣吸附實驗結果表明,電場可以有效提高鎳電極對氫氣分子的吸附作用,電場強度越大,氫氣吸附量越大.在電場強度不變時,提高氫氣壓力會對氫氣吸附量帶來較弱的提高.在電場作用下,氫氣分子會被極化,從而使氫氣分子更容易被吸附,并且有助于形成氫團簇.

煉鋼廠鋼包熱狀態跟蹤模型

賀東風, 徐安軍, 吳鵬飛, 田乃媛

2011, 33(1): 110-115. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.016

[摘要](142)

[PDF 292KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
針對煉鋼廠煉鋼至連鑄全流程,建立了鋼包熱循環過程鋼包熱狀態跟蹤模型,并將包襯溫度實測和數值模擬相結合,利用傳熱反問題修正模型,提高模型的準確度.利用鋼包熱狀態跟蹤模型分析了新砌鋼包烘烤預熱時間、空包時間、離線烘烤時間和包襯侵蝕等因素對鋼水溫度的影響規律.結果表明:新砌鋼包烘烤預熱時間從480min增加到780min,可使新包第一次熱循環中鋼水總溫降減少15.6℃;空包時間為540min時,鋼水溫降比正常周轉包增加14.6℃;空包時間越長,離線烘烤減少鋼水溫降的效果越明顯;當空包時間為540min時,進行240min離線烘烤,可使鋼水總溫降減少11.0℃;包襯侵蝕可使鋼水總溫降最大增加9.3℃.

鋁生產能源結構及流程優化分析

張欣欣, 史彧宏, 姜澤毅, 孟杰, 顧松青

2011, 33(1): 116-122. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.017

[摘要](111)

[PDF 578KB](5) [施引文獻] ()

摘要:
基于現有鋁工業的生產流程結構特征及能源利用情況,對比分析鋁、鋼鐵生產流程的冶金本質,劃分鋁生產流程工序區段,綜合分析鋁工業能源結構和能量耗散規律.參照鋼鐵節能技術的實踐,指出鋁工業在流程優化與改進、能源結構優化、廢棄物資源化利用及余能回收綜合利用等方面具有系統節能潛力,提出電解工序后高效、有序運行的生產流程結構模式.

考慮支架變形影響的大型脫硝反應器及煙道結構數值分析

宋波, 李春霞, 王利, 徐明磊

2011, 33(1): 123-130. doi: 10.13374/j.issn1001-053x.2011.01.020

[摘要](118)

[PDF 1498KB](4) [施引文獻] ()

摘要:
以某電廠的脫硝工程為背景,對煙道、反應器和支架這種大型復雜結構進行了整體分析,并以煙道出口和反應器作為研究對象,分析了支架變形對煙道出口和反應器的影響.結果表明,由于支架變形的影響,煙道和反應器的變形分布由對稱分布變為非對稱,平均變形值要比不考慮時的大,但是支架的變形對煙道和反應器的應力值及分布基本無影響.因此在以強度為控制因素的設計中,煙道和反應器進行單獨計算的設計方法是可行的.