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針對中厚板坯連鑄生產中鑄坯裂紋及中心偏析等鋼廠遇到的共性問題，通過開展基礎研究與工藝研究，形成了較為系統的板坯連鑄精細凝固冷卻控制技術。該成果經河北省科技成果鑒定（冀科成轉鑒字 [2012] 第9-189號），本技術具有完全的自主知識產權，達到國際先進水平。該技術主要內容如下。1.基礎研究（1）熱物性參數研究與通用中厚板坯連鑄凝固冷卻控制模擬軟件 歸納、總結鋼的熱物性參數計算方法，建立熱物性參數數據庫，包含多組經過實驗驗證的不同鋼種的高溫熱塑性、液/固相線溫度、導熱系數等熱物性參數數據。建立針對鋼種特點的"定制"凝固傳熱模型，研發澆鑄斷面、冷卻段長度等鑄機參數可自主設置的通用中厚板坯連鑄凝固冷卻控制軟件。（2）板坯連鑄三維熱-力耦合模型建立 綜合傳熱學及材料力學，分析連鑄坯在凝固傳熱過程中溫度及其所受應力的變化，結合鋼種高溫熱力學性能，從本質上研究鑄坯裂紋產生機理。運用Ansys有限元軟件建立了含Nb鋼板坯連鑄三維熱-力耦合模型，綜合研究連鑄坯凝固過程，系統分析二冷優化效果。2.工藝研究（1）連鑄坯"縱橫"均勻冷卻技術研究 綜合鑄坯凝固過程溫度-應力-應變，回歸、確定出合理二冷水量分布，實現鑄坯縱向均勻冷卻。通過二冷噴嘴冷態性能測試，優化噴嘴布置高度及方式，實現鑄坯橫向均勻冷卻。（2）連鑄二冷控制方法研究 在剖析了國內外典型二冷控制方法，如：綜合參數控制法、有效拉速法、目標表面溫度動態控制法等基礎上，提出"基于有效拉速和有效過熱度的連鑄二冷控制模型"。應用本模型的方法進行二冷動態控制，解決了拉速、過熱度等工藝參數在工況不穩定情況下對鑄坯質量產生的不利影響，有效降低了非穩態澆鑄時板坯的溫度波動。 本技術形成的優化方案應用于實際生產后，含Nb鋼板坯角部橫裂基本消失，鑄坯中心等軸晶區域寬度由35mm擴大至44mm，中心等軸晶比率提高了4.1%，鑄坯的中心偏析從B類1.0改善為C類1.5，含鈮鋼成品率提高1%。通過該技術的研究與應用，解決了制約企業產品升級的制約環節，為邯鋼的產品結構調整和升級發揮了重要作用，品種鋼比例得到較大提高，為邯鋼增創了顯著的經濟效益。

現代工業的發展使得用戶對板帶鋼的板形質量提出越來越苛刻的要求，板形控制技術已經成為標志現代化板帶熱軋機、冷軋機和中厚板軋機的技術裝備和自動化水平的代表性技術。北京科技大學陳先霖教授領導的項目組從“六五”至今一直在板帶軋制工藝研究、板形控制技術的消化和自主創新領域進行了不懈的努力，取得了多項重要成果并投入實際應用。包括：  能夠提供變接觸VCL/VCR支持輥技術，自動消除輥間有害接觸區，顯著改善了軋機的板形控制性能，增加了彎輥調控效果，降低了軋輥消耗，延長了換輥周期。 能夠提供高效變凸度HVC/LVC工作輥技術，克服CVC工作輥技術在軋制窄帶鋼時表現板形調節能力不足的缺陷，實現板形調節與帶鋼寬度和竄輥量均成線性關系，顯著增加軋機的板形調節能力，解放彎輥力，為L1的板形實時控制預留空間。 能夠提供非對稱ASR/ATR工作輥技術，解決熱連軋機組中下游機架不能兼顧板形控制和工作輥磨損控制的難題，在獲取好的板形質量的同時實現自由規程軋制。同時，該技術可實現對邊部板形要求較高的專用鋼的穩定生產。 能夠提供均壓型PPT中間輥技術，消除了HC軋機輥間接觸壓力尖峰，解決了軋輥嚴重剝落損傷問題，提高了板形質量和成材率。 能夠提供成套板形控制模型，包括過程控制級（L2）的板形設定控制模型和基礎自動化級（L1）的彎輥力前饋控制模型、凸度反饋控制模型、平坦度反饋控制模型、板形板厚解耦控制模型和軋后冷卻補償模型等，實現連續生產過程中高精度的板形自動控制。      以上研究成果在武鋼1700冷連軋、寶鋼2030冷連軋、武鋼1700熱連軋、鞍鋼1700熱連軋、鞍鋼2150熱連軋、濟鋼1700熱連軋、萊鋼1500熱連軋、日鋼1580熱連軋、武鋼2800中板等生產線取得了長期穩定應用。 本項目適用于所有的新建和欲改造的板帶軋機包括熱軋機、冷軋機和中厚板軋機。同時，通過技術集成和轉移，可為軋鋼技術裝備國產化作出較大貢獻。 ◆經濟效益及市場分析 經濟效益主要體現在改善產品的板形質量、提高軋機的生產率和成材率、降低生產成本等方面，同時，由于價格優勢，可為企業降低投資成本，節省外匯。市場競爭的壓力對新建的和已有的板帶軋機的板形控制能力均提出了很高的要求，板形控制技術將成為這些軋機的必備技術。

由北京科技大學機械和信息兩學院與太原鋼鐵公司聯合開發的常壓多功能無約束中厚板淬火控冷系統已在太鋼不銹熱軋廠一次投產成功，使原熱處理淬火線月產量增加一倍，生產穩定。據近8個月統計，已完成4萬噸的不銹鋼固溶處理，1Cr18Ni9Ti一次性合格率提高13.34%，0Cr18Ni9一次性合格率提高2.5%，16MnR一次性合格率提高29%，不銹鋼一次性能合格率穩定在98%以上。由于具備淬火和控冷兩種功能，擴大了熱軋廠的品種，填補了熱軋廠調質鋼生產的空白。該系統具有以下特點： 采用流射沸騰強化機理，冷卻速率高。目前使用的冷卻速率，對板厚20mm不銹鋼可達45℃/s以上，對板厚40mm不銹鋼可達22℃/s以上。， 與目前我國進口的壓力淬火機和輥式淬火機不同，該系統利用“流場、溫度場、應力場和組織場的耦合和解耦”、“計算機仿真”和“物理模擬”技術，實現無約束連續淬火板形平直度控制。淬火后板形不平直度符合或高于工藝要求，能順利通過后面的矯直機和拋丸機。 采用“強適應鋼板橫向冷卻曲線”，保證橫向板形平直。 采用“一對一模擬控制技術”，保證良好上下水比。 采用“阻尼反抑制”和“多級均勻阻尼技術”，保證每個噴嘴的下水均勻。 采用“多集管水源穩定技術”，保證每一時刻水流的穩定。 采用“全場變形控制技術”，保證鋼板縱向平直。 (3)用高低位水箱儲能、計算機在線跟蹤控制、干凈水直接溢流回收無泄漏和大型復雜系統水流動態控制集成技術，使瞬間供水量達到900m3/h水系統的5～6倍，滿足淬火控冷要求，大大節省投資（外國淬火機制造商認為必須建設4000m3/h的水系統才能滿足要求） (4)采用人工智能控制目標溫度預報和控冷模型優化技術。 (5)建成了用于工業生產兼具強、弱冷系統和淬火控冷兩種功能的常化線爐后常壓(0.1MPa)熱處理系統。 2001年12月17日經山西省科委組織鑒定，本系統為國內外首創，處國際領先水平。 應用范圍：可用于中厚鋼板常化線爐后淬火控冷，也可用于軋后加速冷卻和直接淬火上（即ACC+DQ）。

該項目是北京科技大學與舞陽鋼鐵有限責任公司合作完成的自選項目。是我國第一條自主設計和開發的寬厚板大型熱處理線（常化+控冷），填補了國內空白。 為了提高中厚鋼板連續熱處理線的裝備水平及制造能力，實現我國民用及軍用高品質、高強度、高韌性鋼板能夠自主生產的戰略目標，國家決定對原三板廠進行改造。該項目的研究開發和成功應用不僅適時結合國家改造的大需求，而且填補了國內空白，采用低碳微合金化國際先進技術，提高了產品性能的合格率、擴大了熱處理鋼板的厚度規格，解決了高強度結構鋼強度偏低的問題，降低了碳當量，大大改善了鋼材的焊接性能。主要技術亮點在于：   （1）通過技術集成，完成了寬厚板的常化+控冷生產線建設，其中常化+控冷技術屬國際首創。（2）自主開發的輥底式熱處理爐自動化控制系統（L0級,L1級,L2級）屬國內首創。控制技術達到寬厚板熱處理爐的國際先進水平，特別是L2級數學模型的應用完全打破了國外壟斷的地位，達到國際領先水平。（3）在設計上對國內外輥底式熱處理爐先進技術進行了集成優化，使爐溫控制精度在±10℃以內，產品合格率達到96%以上。（4）該生產線運行穩定，安全可靠。該項目具有顯著的經濟效益與社會效益，已成功開發了多個高強度、高韌性產品，其中Q460E/Z35特厚鋼板已應用于奧運場館"鳥巢"工程中。

（專利號：ZL 201310137403.6） 簡介：本發明公開一種彈性預加載下中厚板材熱態成形的方法和裝置，屬于金屬板材塑性成形技術領域。本發明首先將中厚板材在預彎模具上進行彈性預加載，使中厚板材發生彈性變形，然后根據中厚板材物理性能將待成形的中厚板材加熱至150-920℃，再向中厚板材受拉表面區域施以150-400℃高壓熱態液體介質進行沖擊，使中厚板材發生塑性變形，直至獲得所需的形狀為止。本發明方法由于中厚板材首先被加載發生彈性變形，

鋼鐵是現代工業的基石，寬厚板廣泛應用于石油、化工、國防等重點工程，支撐著國民經濟的快速發展。寬厚板的平直度是評價寬厚板質量的重要指標之一。 正在開發的“智能化高強寬厚板壓力矯正機”在保證壓平寬度、厚度的前提下，可實現壓平前、后彎曲度自動識別和自動放置墊板功能，具有自動化程度高、可有效降低工人勞動強度、生產安全高效的優點。目前，國內外壓力矯正機均為人工墊板、憑經驗判斷所壓平物料的平直度。新開發的智能化高強寬厚板壓力矯正機處于技術領先地位。

本發明公開了一種曲面板坯自動鉆孔機，它由電機、框架結構、多軸箱、鉆件機構、支撐導向機構和雙萬向聯軸器等零部件組成。以框架結構為基礎，電機通過聯軸器聯結多軸箱，多軸箱主軸通過雙萬向聯軸器聯結鉆件機構，曲面板坯通過支撐導向機構進行升降、定位，通過鉆件機構完成對曲面板坯的鉆件動作。本發明的曲面板坯自動鉆孔機能夠通過雙萬向聯軸器調整鉆頭空間位置和角度，從而實現對曲面板坯進行多孔鉆削加工，并且可以加工不同類型板坯。

（專利號：ZL 201210459481.3） 簡介：本發明公開了一種去除板坯毛刺的系統，屬于鋼鐵冶金行業中的板坯火焰切割后加工領域。該系統由數控等離子弧切割裝置、板坯定位裝置以及西門子PLC控制系統總成三部分組成，其中，數控等離子弧切割裝置由兩套相同的部件構成，包括等離子電源、控制柜、第一伺服電機、等離子槍體及其行走機構；板坯定位裝置由前后機架的行走機構、板坯的行進機構以及板坯的升降控制系統組成；西門子PLC控制系統總成包括西門子S7-

上世紀 80 年代以來，鋼鐵工業迅速發展，鋼鐵企業之間的競爭日趨激烈，為增強自身競爭力，生產的高效化、產品的高質量成為鋼鐵企業追求的目標。連鑄拉速的提高能夠增加鋼坯產量，提高企業經濟效益，成為高效連鑄的主要內容。FC-Mold（Flow Control Mold）是由日本川崎鋼鐵公司和 ABB 公司合作開發的第三代的電磁制動裝置。一個磁場放置在彎月面處，另一個磁場施加在浸入式水口下方，可同時減小彎月面處的鋼液流速和結晶器下部鋼液的向下流速。因此，通過使用及優化 FC-Mold 和其他工藝的改進，開發了鑄坯高效生產關鍵技術，在保證鑄坯質量前提下為增大拉速、提高生產效率及經濟效益做出了重要貢獻。（1）FC-Mold 高拉速情況下精煉和連鑄的匹配技術。為了確保高拉速連鑄生產能夠順利進行，精煉工序時間要與生產節奏匹配，同時也要保證鋼水潔凈度和鋼水溫降達到生產要求。本項目首先通過調研馬口鐵、耐候鋼等不同拉速條件下對應的最佳精煉時間。找到拉速、精煉時間和鋼水潔凈度的最佳的匹配水平。進而通過相關試驗將初期馬口鐵包晶鋼系列拉坯速度從 1.3 m/min 依次提高到1.4 m/min 和 1.5 m/min。結晶器液面波動大于 3 mm 的波動比例均較小，低于0.4%，說明拉速提高后，結晶器坯殼生長的均勻性受到的影響較小，出結晶器坯殼的厚度未發生鼓肚。距內弧 2 mm 處大于 10 μm 夾雜物數密度和面積百分數均隨著拉速的提高呈減小趨勢；當拉速為 1.4 m/min 和 1.5 m/min，鑄坯厚度四分之一處大于 3 μm 的夾雜物數密度和面積百分數均低于拉速為 1.3 m/min 時的測量值。（2）連鑄澆鑄參數優化匹配模型。提高拉速會帶來液面波動加劇、流股對凝固前沿沖刷加劇、坯殼生長減弱等不利影響。此外 FC-Mold 上下線圈電流大小，上下磁場位置，上下電流配比等如何影響高拉速下結晶器內流場、凝固坯殼和夾雜物的運動去除未有系統的研究。因此本項目采用數值模擬的方法，建立耦合的流場、溫度場、凝固以及 MHD 模型研究不同連鑄參數對流場、溫度場及坯殼分布影響的規律。通過模型計算得到優化后的連鑄澆鑄參數下水口兩側的流場流速和液面輪廓對稱性顯著提高，引起卷渣的低頻波動能量降低約 25%，且液位波動大于3 mm 百分比從 7.78%降低到 3.45%，降低幅度約為 55.7%。（3）FC-Mold 對連鑄坯潔凈度及軋板缺陷控制技術。不同電磁制動參數對流場的影響效果是不一樣的，最終會影響到夾雜物在鑄坯內的分布，若夾雜物過多的分布在鑄坯表層，那么對后續軋板的表面質量不利。本項目通過建立數學模型和現場實驗研究不同參數下的 FC-Mold 對鑄坯潔凈度的影響，包括磁場施加與否和電磁制動電流變化對鑄坯中夾雜物數量、分布、大小和成分的影響。以及通過現場跟蹤調查和分析冷軋板缺陷類型、數量、分布特點等現狀，統計分析夾雜類缺陷的分布規律，板卷中的夾雜物水平以及結晶器卷渣類夾雜物的數量等明確熱軋板和冷軋板中的缺陷形成原因、來源以及與電磁制動的關系。

厚板焊接作為我國核電、船舶、石化等領域重大裝備的關鍵制造技術，對低熱輸入、高效率、高質量的新型焊接方法升級需求極其迫切。窄間隙焊接技術因采用窄且深的坡口，在厚板焊接時具有效率高、填充量少、熱輸入小、變形小等優勢，在提高焊接效率和焊接質量等方面具有重要應用前景。目前，該類技術在國外核電、船舶等行業廣泛應用，技術較為成熟。而我國窄間隙焊接技術研究起步較晚，在大厚板核心焊接設備、工藝及材料均受制于人，尤其針對我國國防重點企業，存在“卡脖子”風險。高端焊接裝備依賴于進口，價格高昂。國外主要生產廠家包括法國寶利蘇迪、日本日立公司、美國電弧機器等，國內生產廠家華恒、唐山開元等依賴于國外企業的專利授權。 國際和國內現有技術一般采用鎢極擺動、陶瓷片約束、橫向交變磁場等控制電弧周期性地在兩側壁之間燃燒，存在裝置復雜、母材被磁化或間隙較大等缺點。為解決窄間隙焊接側壁熔合的難題，課題組另辟蹊徑，創新性地提出了一種具有完全自主知識產權的“厚板超窄間隙旋轉電弧焊接技術及成套裝備”新技術。該技術突破了現有窄間隙鎢極氬弧焊接（NG-GTAW，narrow-gap gas tungsten arc welding）工藝的局限性，已實現壁厚50 mm超窄間隙焊接，能夠更為可靠、簡便地解決側壁未熔合缺陷問題。相對于國內外的現有技術，該技術形成的旋轉電弧能夠有效改善電弧熱量及壓力的均勻性，在保證熔敷金屬質量均勻的同時避免熔深過大，具備高質量、高效率的突出優勢，達到國際先進水平，已在國防、核電、QT等工業領域推廣應用。同時，研究團隊自主設計研發了面向核電、石化、船舶等裝備的大厚板非軸對稱旋轉鎢極超窄間隙GTAW成套裝備（圖1），可實現板厚超過150 mm、窄間隙5 mm——9 mm的厚壁材料高質量自動化焊接。 圖1 大厚板非軸對稱旋轉鎢極超窄間隙GTAW成套裝備 該設備特別適用于厚壁不銹鋼焊接、鈦合金、980高強鋼、9Ni鋼等特種材料，在核電、軍工、石化等領域具有廣泛的應用前景。目前處于國際先進水平的寶利蘇迪公司生產的單套設備售價高達380萬元，國產設備售價也達到150——200萬元水平。而自主設計研發的設備單套成本僅約30萬元，能夠產生巨大的經濟效益。