【技术前沿】英国曼彻斯特大学科研团队通过在线检测技术助力绿色钢铁

文摘   2024-08-13 08:01   英国  

随着我国钢铁业进入高质量发展新阶段,提出了规模化定制,提升产品品质,节能减排降碳等需求,跨工序全流程视角的智能化十分必要。钢铁生产由高温状态紧密关联的炼铁,炼钢,轧钢多工序组成,目前流程连续化程度不高,规模化定制生产模式实施难度大,在线检测技术可以实现原料品质,中间产物和最终产品品质在线快速检测,从而为各个环节的优化控制提供实时元素成分信息,进一步为多环节的一体化计划调度,跨工序动态协同,全流程有序运行提供技术支撑。通过提高产品质量、减少资源浪费和节能减排,显著促进了绿色钢铁的实现。



尹武良教授,英国曼彻斯特大学电气与电子工程学院教授,IEEE高级会员,IET FELLOW, 英国IEEE 仪器学会分会主席。研究方向为电磁无损检测技术及其在工业中的应用,新型电磁传感器的设计研发和电磁计算。在国内外刊物和会议上发表学术论文370余篇,其中SCI检索200余篇。获得美国专利2项,欧盟专利和加拿大专利各1项,中国国家发明专利20余项。2014, 2015连续两年获得了英国材料学会的WILLIAMS(威廉姆斯)奖, 2017获得IEEE仪器与测量学会最佳论文奖, 2019 获得IEEE 仪器与测量学会最佳应用奖,2018,2022, 2023, 2024 指导博士生四次获得 IEEE 研究奖。他的研究和工业紧密结合,领导开发了世界上第一套数字电磁层析成像系统,研制了学术界第一套阵列涡流仪。在电磁超声和微磁测量方面也进行了突破性的工作。

目前团队包括教授3人,研究员3人,博士生15人







  • 在线钢铁相变检测系统


高强钢和特殊合金钢(比如用于水下和汽车工业的TRIP steel)的生产依赖于精确的在线相变控制。在钢铁的生产过程中,钢铁的微结构会发生变化。材料中的奥氏体(austenite)会在热轧卷下随着冷却过程向铁素体(ferrite)和马氏体 (martensite)等转变。为了确保钢铁的工艺质量和机械性质,实时监测钢铁的相变过程十分重要。

尹教授团队开发的革命性电磁钢铁在线相变检测系统

  1. 首次建立了多频感应电磁传感器输出频率特性关键特征点和钢铁微结构的理论关系。发现传感器信号的两个关键特征点,即实部的过零频率和虚部的峰值频率和钢铁微结构紧密相关。

  2. 首次系统地给出了多频电磁传感器和导电板作用的简化解,并对其物理内涵进行了解释。

  3. 首次从理论上证明了多频感应电磁传感器的相位在不同提离距离(lift-off)变化情况下的恒定性,为其在实际工业应用奠定了基础。

  4. 首次设计实现了全数字的快速在线电磁信号采集和处理系统,可以以每秒250幅的速度对电磁传感器的响应进行多频分析,

  5. 首次设计实现了可在1000 摄氏度以上持续工作的电磁传感器。

目前该设备已经在TATA STEEL的IJmuiden 热轧带钢厂持续运行两年,监测超过900万吨热钢准确率达到100%。


  • 高端钢板纯净度及组织均匀性在线检测


高端汽车冷轧板属于高纯净度、高深冲性能板材,对夹杂物尺寸大小和分布及微观组织均匀性要求控制十分严格。

冷轧板良好的表面质量的获得包括:

高洁净度(非金属夹杂物控制)板形的严格控制轧制过程氧化铁皮去除辊印、划伤、灰尘落入“桔皮”等



尹教授团队采用电磁声学原理以非接触的方式产生局部共振的电磁局部声振检测,可以实时在线连续检测金属板,100%覆盖检测表面、近表面及内部缺陷,不仅可以检测金属板内的夹杂物,还可以检测板厚及残余应力,设备操作简单,快速便捷,是冷轧钢板在线检测的最佳选择。

技术优势包括

  1. 100%检测覆盖表面、近表面及内部缺陷;

  2. 超高检测灵敏度,可检测微米级别微小缺陷;

  3. 实时在线连续检测,速度最高可达12米/秒;

  4. 非接触式无损检测,适用于一切金属材料;

可检测缺陷包括:


                                板型不均匀

                                评估厚度偏差



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