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[发明专利]一种连铸坯凝固传热模型的优化方法-CN202310827559.0在审
发明人：张凯伦;郭庆涛;潘栋;肖玉宝;李宇婷;仲红刚 -专利权人：鞍钢集团北京研究院有限公司
申请日： 2023-07-06 - 公布日： 2023-10-24 - 主分类号： G06F30/23 文献下载
摘要：本发明涉及一种铸坯凝固传热模型的优化方法，建立物理模拟实验装置，以表面冷却曲线为校验条件，以心部冷却曲线及凝固位移曲线作为连接数值模拟与物理模拟之间的条件，依据数值模拟与物理模拟温度场的完全等效关系，不断调整数值模拟的修正系数实现凝固传热模型温度场的优化及凝固速度的精确量化，优化后的凝固传热模型能够更加准确的反应铸坯凝固过程中的温度变化以及预测坯壳凝固速度，为后续组织模拟、偏析模拟、应力应变场耦合、电磁场耦合提供数据支撑，节约大量现场作业时间并降低对正常生产的损害，成本低，具有可重复性。
一种连铸坯凝固传热模型优化方法

[发明专利]一种基于多维度仿真模拟的连铸坯质量预测方法-CN202310825096.4在审
发明人：潘栋;郭庆涛;张凯伦;于赋志;李宇婷;肖玉宝;仲红刚 -专利权人：鞍钢集团北京研究院有限公司
申请日： 2023-07-06 - 公布日： 2023-10-20 - 主分类号： G06F30/20 文献下载
摘要：本发明涉及一种基于多维度仿真模拟的连铸坯质量预测方法，针对连铸过程进行多物理场耦合数值仿真，得到连铸坯从结晶器弯月面到凝固末端的铸坯中心的温度变化曲线以及连铸坯从表面到芯部的固相率变化曲线；将得到的曲线拟合为“温‑凝模型”；对凝固单元进行凝固组织和溶质元素偏析的实验表征；筛选得到具有最高芯部等轴晶率或者最低溶质元素偏析程度的连铸条件作为最优的连铸工艺。本发明基于多维度、多方式的仿真方式，相互配合，互相验证，最终得到精准的铸坯芯部温度变化及铸坯表面到芯部的凝固曲线，再通过该模型进行相应的仿真模拟即可实现对某一连铸条件下铸坯质量的精准预测，提高铸坯质量预测精度及生产效率。
一种基于多维仿真模拟连铸坯质量预测方法

[发明专利]一种改善铸坯质量的方法及装置-CN202210782845.5有效
发明人：刘海宁;陈湘茹;徐智帅;李仁兴;仲红刚;李莉娟;翟启杰 -专利权人：上海大学
申请日： 2022-07-05 - 公布日： 2023-06-02 - 主分类号： B22D1/00 文献下载
摘要：本发明公开了一种改善铸坯质量的方法和装置，所述方法包括以下步骤：S1、设定距离阈值，钢液面距离包口的距离小于或等于距离阈值时，周期性测量钢液面处的钢水的温度TA，并根据TA控制设置包口钢水温升装置对包口附近的钢水进行加热；S2、同时周期性测量出钢口处钢水的温度TB，根据TB控制钢水温度缓降装置对钢包下部钢水进行冷却；S3、通过电磁冲击装置对出钢口进行冲击，同时获取滑动水口的开口度U，根据U调整电磁冲击装置输出的瞬时冲击电流和冲击频率。本发明的改善铸坯质量的方法及装置通过其形成钢包内钢水轴向温度梯度，促进了钢水内夹杂物上浮，降低钢包出钢口钢水过热度，消除了高熔点化合物附着在钢包出钢口，最终改善铸坯综合质量。
一种改善质量方法装置

[发明专利]一种模铸浇注金属凝固组织的变质处理系统及变质处理方法-CN202210515430.1有效
发明人：刘海宁;徐智帅;陈湘茹;仲红刚;李莉娟;翟启杰 -专利权人：上海大学
申请日： 2022-05-12 - 公布日： 2023-02-21 - 主分类号： B22D27/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种模铸浇注金属凝固组织的变质处理方法，包括开启电源激发系统向模铸电磁感应线圈提供电能，预热钢锭模；将液态钢水注入所述钢锭模中，当金属液面上升至距离所述钢锭模上缘一定距离时，停止浇注，撒入覆盖剂，开始变质处理；开启坯壳在线测量器，捕获固态坯壳和液态金属液不同的反射率，坯壳在线测量器将存在反射率差异位置标定为铸锭固液界面，固液界面至坯壳边部距离即为铸锭坯壳厚度，以此完成坯壳在线测量，坯壳在线测量器采集的坯壳厚度信息代入参数调整匹配关系式进行输出电流匹配，电源激发系统根据匹配电流值进行电流激发；坯壳在线测量器测得坯壳厚度超过铸坯截面总面积80％，关闭电源激发系统，模铸组织变质处理结束。
一种浇注金属凝固组织变质处理系统方法

[发明专利]用于大型高长径比钢锭的铸锭模及坯料成形方法-CN202210233938.2在审
发明人：翟启杰;仲红刚;杨宇乾;徐智帅;刘海宁;李莉娟;李仁兴;龚永勇 -专利权人：上海大学
申请日： 2022-03-10 - 公布日： 2022-07-15 - 主分类号： B22D7/10 文献下载
摘要：一种用于大型高长径比钢锭的铸锭模及坯料成形方法，所述铸锭模的冒口处设有电磁感应冒口，采用电磁感应冒口对处于凝固过程中的坯料进行处理，达到细化晶粒、提高组织均匀性和铸锭收得率的效果。本发明利用一种感应脉冲磁场来影响铸坯冒口的凝固过程，并且铸锭模可通过多层拼接手段来适应不同的坯料长度要求。本发明所述的成形方法对坯料的轴向元素偏析分布均匀性、材料收得率和组织性能都有明显的提升效果，而且有利于节约成本。
用于大型长径钢锭铸锭坯料成形方法

[发明专利]厚大件淬火过程不同部位冷却速率及组织影响的研究方法-CN202111521304.9在审
发明人：杨宇乾;刘海宁;徐智帅;仲红刚;陈湘茹;李莉娟;李仁兴;翟启杰 -专利权人：上海大学
申请日： 2021-12-13 - 公布日： 2022-04-01 - 主分类号： C21D1/18 文献下载
摘要：本发明提出了一种厚大件淬火过程不同部位冷却速率及组织影响的研究方法，属于金属淬火处理技术领域，试验设备：由汽缸、夹具、加热室、保温室、淬火区、温控系统、电阻加热系统、测温装置、水冷循环系统组成，所述汽缸固定于加热室上方同时与夹具相连接，所述加热室由控温系统控制电阻加热系统给样品加热，加热室下方为保温室，所述保温室下有开口通往淬火区；试验材料：厚大金属件。本发明通过实验来模拟厚大件在淬火过程中不同部位的冷却速率曲线和各冷却速率下的组织的晶粒尺寸、显微硬度等力学性能，进而能找到最合适的淬火处理参数得到所需要的组织性能，减少研究成本。
大件淬火过程不同部位冷却速率组织影响研究方法

[实用新型]一种圆台型冒口脉冲磁致振荡处理装置-CN202020920441.4有效
发明人： 仲红刚;徐智帅;刘海宁;李莉娟;李仁兴;龚永勇;翟启杰 -专利权人：上海大学
申请日： 2020-05-27 - 公布日： 2021-01-19 - 主分类号： B22D27/02 文献下载
摘要：本实用新型公开一种圆台型冒口脉冲磁致振荡处理装置，该装置由脉冲电源(1)、导体(2)、耐火材料(3)，铸锭(4)，圆台型线圈(5)、线圈成型固定支架(6)，铸型(7)组成。线圈成型固定支架(6)由较强硬度且耐高温的莫来石制成，圆台型线圈(5)绕制在线圈成型固定支架(6)上，再嵌入耐火材料(3)，整个圆台型线圈冒口放置于铸型(7)上，脉冲电源(1)通过导体(2)与圆台型线圈(5)连接。脉冲电源(1)产生的脉冲电流通过导体(2)进入圆台型线圈(5)激发出脉冲磁场作用在铸锭(4)上，达到铸锭凝固组织细化和均匀化的目的。
一种圆台冒口脉冲振荡处理装置

[发明专利]一种变频感应加热及冷却装置-CN201910822276.0有效
发明人：刘艳洁;仲红刚;翟启杰;张程栋;王人杰;李曦皓 -专利权人：上海大学
申请日： 2019-09-02 - 公布日： 2020-11-24 - 主分类号： C21D1/42 文献下载
摘要：本发明公开了一种变频感应加热及冷却装置。该装置包括炉体、可切换式变频电源、炉门、气阀、热电偶、线圈、保温箱体、石墨电极、Al2O3坩埚、水冷夹头；炉体可提供高真空或惰性气体保护环境；可切换式变频电源与线圈连接，可提供工/中/高频电源及脉冲电源；高频电源使得石墨电极发热，从而加热金属试样至熔化，之后，可切换至工/中频或脉冲电源，对试样的凝固过程进行电磁处理。此外，在试样凝固的任一时刻，可打开气阀，自炉体底部快速充入低温惰性气体，对样品进行淬火，得到不同冷速下、不同磁场条件下、不同时刻的不同生长形态的金属试样。该发明能快速熔融金属并用于研究连铸坯、铸锭的凝固过程。
一种变频感应加热冷却装置

[发明专利]铌钒复合强化的耐磨铸钢及其制备方法-CN201910202442.7有效
发明人：陈湘茹;翟晨晨;赵龙;张云虎;徐智帅;仲红刚;翟启杰 -专利权人：上海大学
申请日： 2019-03-11 - 公布日： 2020-07-17 - 主分类号： C22C38/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种铌钒复合强化的耐磨铸钢及其制备方法，包括C 0.38‑0.42％、Si 0.60‑1.10％、Mn 0.80‑1.20％、Cr 1.60‑2.0％、Mo 0.35‑0.65％、V 0.06‑0.09％、Nb 0.02‑0.06％、Ni 0.30‑0.6％、La+Ce≤0.05％、P≤0.025％、S≤0.015％及余量Fe和不可避免杂质；制备时，将与所述耐磨铸钢具有相同成分的铸态产品依次退火、淬火和回火处理。本发明的耐磨铸钢不仅硬度高，且韧性优、耐磨性强；同时，其制备工艺相比于现有的，并未增加繁琐的工序，节约了成本，并使得工人能够迅速适应并生产。
复合强化耐磨铸钢及其制备方法

[实用新型]一种连铸坯均质化装置-CN201921082868.5有效
发明人：徐智帅;翟启杰;刘海宁;仲红刚;龚永勇;李仁兴;张云虎;李莉娟 -专利权人：上海大学
申请日： 2019-07-11 - 公布日： 2020-06-02 - 主分类号： B22D11/11 文献下载
摘要：本实用新型提出一种连铸坯均质化装置，该装置中分别将脉冲谐波磁场线圈置于连铸机结晶器下方位置，连续谐波磁场线圈置于连铸机末端；连铸生产过程中，连铸坯先通过脉冲谐波磁场线圈时，受到脉冲谐波磁场作用形成大量初生晶核，再通过连续谐波磁场线圈时，受到连续谐波磁场强烈搅拌作用，大量的晶核受到流场作用均匀分散在熔体内部，从而获得凝固组织均质化的连铸坯。本实用新型用于冶金工业中的半连铸及连铸生产，适合各种金属材料的凝固组织均质化。
一种连铸坯均质化装

[发明专利]一种原位加热的热裂纹测试装置-CN201810964742.4有效
发明人： 仲红刚;李曦皓;王彪;张申;张程栋;徐智帅;翟启杰 -专利权人：上海大学
申请日： 2018-08-23 - 公布日： 2020-03-06 - 主分类号： G01N3/02 文献下载
摘要：本发明公开了一种原位加热的热裂纹测试装置。该装置包括：炉体、拉伸装置、连接杆、应力传感器、试棒、热电偶、保温层、磁场线圈、发热环、Al2O3坩埚、基座、连接夹头、水冷夹头；基座在炉体外底部；拉伸装置下有拉伸装置导轨支架，应力传感器通过连接杆与拉伸装置相连；水冷夹头夹持在试棒右端，试棒置于Al2O3坩埚内且同轴；坩埚外侧依次套有发热环、磁场线圈和保温层；热电偶预埋在坩埚外壁上；试棒加热熔化后，拉伸装置启动，调节发热环的温度，选择水冷夹头的水流量或控制磁场线圈产生磁场，得到不同冷速下，不同枝晶生长方向或等轴晶形态下试棒热裂的临界条件。该发明能定量、精确地研究金属不同晶粒形态的热裂问题。
一种原位加热裂纹测试装置

[实用新型]基于高通量实验的大铸锭凝固组织的热模拟装置-CN201920613657.3有效
发明人：赵静;翟启杰;仲红刚 -专利权人：唐山学院;上海大学
申请日： 2019-04-30 - 公布日： 2020-02-28 - 主分类号： B22D27/04 文献下载
摘要：基于高通量实验的大铸锭凝固组织的热模拟装置，包括有外部炉体和盖在外部炉体顶部的炉盖，炉盖上设置有用于充气或放气的放气阀，外部炉体内通过保温槽设置有若干个独立的内部装有金属原料的熔炼室，外部炉体通过2个以上的支架固定设置在旋转盘上，旋转盘由电机驱动旋转，旋转盘通过位于底面中心的旋转轴连接固定底盘。本实用新型利用几十公斤小铸锭的凝固实验再现了几百吨铸锭的凝固过程，大大降低了研究成本。本实用新型可同时完成九个模拟单元的热模拟实验，大大提高了实验效率，为大铸件的均质化提供依据和参考。
基于通量实验铸锭凝固组织模拟装置

[实用新型]利用脉冲电磁场对大型铸锭进行冒口补缩的装置-CN201920422715.4有效
发明人：赵静;翟启杰;徐智帅;仲红刚 -专利权人：唐山学院;上海大学
申请日： 2019-03-31 - 公布日： 2020-01-31 - 主分类号： B22D27/02 文献下载
摘要：一种利用脉冲电磁场对大型铸锭进行冒口补缩的装置，包括有用于金属液成型铸锭的铸型和设置在所述铸型上的冒口，所述的冒口的侧壁外设置有用于对冒口进行加热，延长冒口内金属液凝固时间的线圈，所述的线圈连接外部的脉冲电流发生装置。本实用新型的利用脉冲电磁场对大型铸锭进行冒口补缩的装置，在提高冒口补缩能力的同时，还能起到细化冒口根部凝固组织的作用，从而提高铸锭的利用率。
冒口补缩脉冲电磁场大型铸锭铸型脉冲电流发生装置本实用新型成型铸锭冒口根部内金属液凝固组织线圈连接金属液侧壁细化铸锭加热凝固外部

[实用新型]一种脉冲磁致振荡结晶器装置-CN201920011174.6有效
发明人：徐智帅;翟启杰;龚永勇;李仁兴;仲红刚 -专利权人：上海大学
申请日： 2019-01-04 - 公布日： 2019-11-26 - 主分类号： B22D11/115 文献下载
摘要：本实用新型公开一种脉冲磁致振荡结晶器装置，该结晶器装置由脉冲电源(1)、导体(2)、结晶器总成，结晶器总成包括结晶器支撑架(3)，结晶器铜管或铜板(4)，密封绝缘层(5)、振荡线圈(6)、结晶器冷却通道(7)组成。振荡线圈(6)密封封装后整体浸泡在冷却液中，振荡线圈(6)绕制在结晶器铜管或铜板(4)外层。脉冲电源(1)产生的脉冲电流通过导体(2)进入振荡线圈(6)激发出脉冲磁场作用在连铸坯(8)上，达到均质化连铸坯凝固组织的目的。本实用新型充公开的装置分发挥了脉冲磁致振荡对金属凝固组织的控制作用并且体积小、操作简单、安全可靠，适用于工业连铸、半连铸生产。
振荡线圈脉冲磁致振荡本实用新型结晶器铜管结晶器装置结晶器总成导体脉冲电源结晶器连铸坯铜板脉冲磁场作用密封绝缘层金属凝固控制作用冷却通道脉冲电流密封封装凝固组织半连铸均质化冷却液体积小支撑架连铸绕制浸泡激发生产

[发明专利]一种连铸坯均质化装置及方法-CN201910625470.X在审
发明人：徐智帅;翟启杰;刘海宁;仲红刚;龚永勇;李仁兴;张云虎;李莉娟 -专利权人：上海大学
申请日： 2019-07-11 - 公布日： 2019-08-30 - 主分类号： B22D11/11 文献下载
摘要：本发明提出一种连铸坯均质化方法及装置，该方法分别将脉冲谐波磁场线圈置于连铸机结晶器下方位置，连续谐波磁场线圈置于连铸机末端；连铸生产过程中，连铸坯先通过脉冲谐波磁场线圈时，受到脉冲谐波磁场作用形成大量初生晶核，再通过连续谐波磁场线圈时，受到连续谐波磁场强烈搅拌作用，大量的晶核受到流场作用均匀分散在熔体内部，从而获得凝固组织均质化的连铸坯。本发明用于冶金工业中的半连铸及连铸生产，适合各种金属材料的凝固组织均质化。
连铸坯脉冲谐波谐波磁场均质化磁场线圈凝固组织晶核连铸机结晶器连铸生产过程均质化装置金属材料磁场作用连铸生产强烈搅拌下方位置冶金工业半连铸连铸机体内部流场

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