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針對中厚板坯連鑄生產(chǎn)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(chǔ)研究與工藝研究，形成了較為系統(tǒng)的板坯連鑄精細(xì)凝固冷卻控制技術(shù)。該成果經(jīng)河北省科技成果鑒定（冀科成轉(zhuǎn)鑒字 [2012] 第9-189號），本技術(shù)具有完全的自主知識產(chǎn)權(quán)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。該技術(shù)主要內(nèi)容如下。1.基礎(chǔ)研究（1）熱物性參數(shù)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(jié)鋼的熱物性參數(shù)計算方法，建立熱物性參數(shù)數(shù)據(jù)庫，包含多組經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的不同鋼種的高溫?zé)崴苄浴⒁?固相線溫度、導(dǎo)熱系數(shù)等熱物性參數(shù)數(shù)據(jù)。建立針對鋼種特點(diǎn)的"定制"凝固傳熱模型，研發(fā)澆鑄斷面、冷卻段長度等鑄機(jī)參數(shù)可自主設(shè)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(xué)及材料力學(xué)，分析連鑄坯在凝固傳熱過程中溫度及其所受應(yīng)力的變化，結(jié)合鋼種高溫?zé)崃W(xué)性能，從本質(zhì)上研究鑄坯裂紋產(chǎn)生機(jī)理。運(yùn)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(tǒng)分析二冷優(yōu)化效果。2.工藝研究（1）連鑄坯"縱橫"均勻冷卻技術(shù)研究 綜合鑄坯凝固過程溫度-應(yīng)力-應(yīng)變，回歸、確定出合理二冷水量分布，實(shí)現(xiàn)鑄坯縱向均勻冷卻。通過二冷噴嘴冷態(tài)性能測試，優(yōu)化噴嘴布置高度及方式，實(shí)現(xiàn)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(nèi)外典型二冷控制方法，如：綜合參數(shù)控制法、有效拉速法、目標(biāo)表面溫度動態(tài)控制法等基礎(chǔ)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(yīng)用本模型的方法進(jìn)行二冷動態(tài)控制，解決了拉速、過熱度等工藝參數(shù)在工況不穩(wěn)定情況下對鑄坯質(zhì)量產(chǎn)生的不利影響，有效降低了非穩(wěn)態(tài)澆鑄時板坯的溫度波動。 本技術(shù)形成的優(yōu)化方案應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)后，含Nb鋼板坯角部橫裂基本消失，鑄坯中心等軸晶區(qū)域?qū)挾扔?5mm擴(kuò)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(shù)的研究與應(yīng)用，解決了制約企業(yè)產(chǎn)品升級的制約環(huán)節(jié)，為邯鋼的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和升級發(fā)揮了重要作用，品種鋼比例得到較大提高，為邯鋼增創(chuàng)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展使得用戶對板帶鋼的板形質(zhì)量提出越來越苛刻的要求，板形控制技術(shù)已經(jīng)成為標(biāo)志現(xiàn)代化板帶熱軋機(jī)、冷軋機(jī)和中厚板軋機(jī)的技術(shù)裝備和自動化水平的代表性技術(shù)。北京科技大學(xué)陳先霖教授領(lǐng)導(dǎo)的項(xiàng)目組從“六五”至今一直在板帶軋制工藝研究、板形控制技術(shù)的消化和自主創(chuàng)新領(lǐng)域進(jìn)行了不懈的努力，取得了多項(xiàng)重要成果并投入實(shí)際應(yīng)用。包括：  能夠提供變接觸VCL/VCR支持輥技術(shù)，自動消除輥間有害接觸區(qū)，顯著改善了軋機(jī)的板形控制性能，增加了彎輥調(diào)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(shù)，克服CVC工作輥技術(shù)在軋制窄帶鋼時表現(xiàn)板形調(diào)節(jié)能力不足的缺陷，實(shí)現(xiàn)板形調(diào)節(jié)與帶鋼寬度和竄輥量均成線性關(guān)系，顯著增加軋機(jī)的板形調(diào)節(jié)能力，解放彎輥力，為L1的板形實(shí)時控制預(yù)留空間。 能夠提供非對稱ASR/ATR工作輥技術(shù)，解決熱連軋機(jī)組中下游機(jī)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(zhì)量的同時實(shí)現(xiàn)自由規(guī)程軋制。同時，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對邊部板形要求較高的專用鋼的穩(wěn)定生產(chǎn)。 能夠提供均壓型PPT中間輥技術(shù)，消除了HC軋機(jī)輥間接觸壓力尖峰，解決了軋輥嚴(yán)重剝落損傷問題，提高了板形質(zhì)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(shè)定控制模型和基礎(chǔ)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(bǔ)償模型等，實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)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(jì)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(chǎn)線取得了長期穩(wěn)定應(yīng)用。 本項(xiàng)目適用于所有的新建和欲改造的板帶軋機(jī)包括熱軋機(jī)、冷軋機(jī)和中厚板軋機(jī)。同時，通過技術(shù)集成和轉(zhuǎn)移，可為軋鋼技術(shù)裝備國產(chǎn)化作出較大貢獻(xiàn)。 ◆經(jīng)濟(jì)效益及市場分析 經(jīng)濟(jì)效益主要體現(xiàn)在改善產(chǎn)品的板形質(zhì)量、提高軋機(jī)的生產(chǎn)率和成材率、降低生產(chǎn)成本等方面，同時，由于價格優(yōu)勢，可為企業(yè)降低投資成本，節(jié)省外匯。市場競爭的壓力對新建的和已有的板帶軋機(jī)的板形控制能力均提出了很高的要求，板形控制技術(shù)將成為這些軋機(jī)的必備技術(shù)。

由北京科技大學(xué)機(jī)械和信息兩學(xué)院與太原鋼鐵公司聯(lián)合開發(fā)的常壓多功能無約束中厚板淬火控冷系統(tǒng)已在太鋼不銹熱軋廠一次投產(chǎn)成功，使原熱處理淬火線月產(chǎn)量增加一倍，生產(chǎn)穩(wěn)定。據(jù)近8個月統(tǒng)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(wěn)定在98%以上。由于具備淬火和控冷兩種功能，擴(kuò)大了熱軋廠的品種，填補(bǔ)了熱軋廠調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)的空白。該系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)： 采用流射沸騰強(qiáng)化機(jī)理，冷卻速率高。目前使用的冷卻速率，對板厚20mm不銹鋼可達(dá)45℃/s以上，對板厚40mm不銹鋼可達(dá)22℃/s以上。， 與目前我國進(jìn)口的壓力淬火機(jī)和輥式淬火機(jī)不同，該系統(tǒng)利用“流場、溫度場、應(yīng)力場和組織場的耦合和解耦”、“計算機(jī)仿真”和“物理模擬”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無約束連續(xù)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(jī)和拋丸機(jī)。 采用“強(qiáng)適應(yīng)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(shù)”，保證良好上下水比。 采用“阻尼反抑制”和“多級均勻阻尼技術(shù)”，保證每個噴嘴的下水均勻。 采用“多集管水源穩(wěn)定技術(shù)”，保證每一時刻水流的穩(wěn)定。 采用“全場變形控制技術(shù)”，保證鋼板縱向平直。 (3)用高低位水箱儲能、計算機(jī)在線跟蹤控制、干凈水直接溢流回收無泄漏和大型復(fù)雜系統(tǒng)水流動態(tài)控制集成技術(shù)，使瞬間供水量達(dá)到900m3/h水系統(tǒng)的5～6倍，滿足淬火控冷要求，大大節(jié)省投資（外國淬火機(jī)制造商認(rèn)為必須建設(shè)4000m3/h的水系統(tǒng)才能滿足要求） (4)采用人工智能控制目標(biāo)溫度預(yù)報和控冷模型優(yōu)化技術(shù)。 (5)建成了用于工業(yè)生產(chǎn)兼具強(qiáng)、弱冷系統(tǒng)和淬火控冷兩種功能的常化線爐后常壓(0.1MPa)熱處理系統(tǒng)。 2001年12月17日經(jīng)山西省科委組織鑒定，本系統(tǒng)為國內(nèi)外首創(chuàng)，處國際領(lǐng)先水平。 應(yīng)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(xiàng)目是北京科技大學(xué)與舞陽鋼鐵有限責(zé)任公司合作完成的自選項(xiàng)目。是我國第一條自主設(shè)計和開發(fā)的寬厚板大型熱處理線（常化+控冷），填補(bǔ)了國內(nèi)空白。 為了提高中厚鋼板連續(xù)熱處理線的裝備水平及制造能力，實(shí)現(xiàn)我國民用及軍用高品質(zhì)、高強(qiáng)度、高韌性鋼板能夠自主生產(chǎn)的戰(zhàn)略目標(biāo)，國家決定對原三板廠進(jìn)行改造。該項(xiàng)目的研究開發(fā)和成功應(yīng)用不僅適時結(jié)合國家改造的大需求，而且填補(bǔ)了國內(nèi)空白，采用低碳微合金化國際先進(jìn)技術(shù)，提高了產(chǎn)品性能的合格率、擴(kuò)大了熱處理鋼板的厚度規(guī)格，解決了高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼強(qiáng)度偏低的問題，降低了碳當(dāng)量，大大改善了鋼材的焊接性能。主要技術(shù)亮點(diǎn)在于：   （1）通過技術(shù)集成，完成了寬厚板的常化+控冷生產(chǎn)線建設(shè)，其中常化+控冷技術(shù)屬國際首創(chuàng)。（2）自主開發(fā)的輥底式熱處理爐自動化控制系統(tǒng)（L0級,L1級,L2級）屬國內(nèi)首創(chuàng)。控制技術(shù)達(dá)到寬厚板熱處理爐的國際先進(jìn)水平，特別是L2級數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用完全打破了國外壟斷的地位，達(dá)到國際領(lǐng)先水平。（3）在設(shè)計上對國內(nèi)外輥底式熱處理爐先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行了集成優(yōu)化，使?fàn)t溫控制精度在±10℃以內(nèi)，產(chǎn)品合格率達(dá)到96%以上。（4）該生產(chǎn)線運(yùn)行穩(wěn)定，安全可靠。該項(xiàng)目具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益，已成功開發(fā)了多個高強(qiáng)度、高韌性產(chǎn)品，其中Q460E/Z35特厚鋼板已應(yīng)用于奧運(yùn)場館"鳥巢"工程中。

（專利號：ZL 201310137403.6） 簡介：本發(fā)明公開一種彈性預(yù)加載下中厚板材熱態(tài)成形的方法和裝置，屬于金屬板材塑性成形技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明首先將中厚板材在預(yù)彎模具上進(jìn)行彈性預(yù)加載，使中厚板材發(fā)生彈性變形，然后根據(jù)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(qū)域施以150-400℃高壓熱態(tài)液體介質(zhì)進(jìn)行沖擊，使中厚板材發(fā)生塑性變形，直至獲得所需的形狀為止。本發(fā)明方法由于中厚板材首先被加載發(fā)生彈性變形，

鋼鐵是現(xiàn)代工業(yè)的基石，寬厚板廣泛應(yīng)用于石油、化工、國防等重點(diǎn)工程，支撐著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。寬厚板的平直度是評價寬厚板質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。 正在開發(fā)的“智能化高強(qiáng)寬厚板壓力矯正機(jī)”在保證壓平寬度、厚度的前提下，可實(shí)現(xiàn)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(qiáng)度、生產(chǎn)安全高效的優(yōu)點(diǎn)。目前，國內(nèi)外壓力矯正機(jī)均為人工墊板、憑經(jīng)驗(yàn)判斷所壓平物料的平直度。新開發(fā)的智能化高強(qiáng)寬厚板壓力矯正機(jī)處于技術(shù)領(lǐng)先地位。

本發(fā)明公開了一種曲面板坯自動鉆孔機(jī)，它由電機(jī)、框架結(jié)構(gòu)、多軸箱、鉆件機(jī)構(gòu)、支撐導(dǎo)向機(jī)構(gòu)和雙萬向聯(lián)軸器等零部件組成。以框架結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，電機(jī)通過聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)多軸箱，多軸箱主軸通過雙萬向聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)鉆件機(jī)構(gòu)，曲面板坯通過支撐導(dǎo)向機(jī)構(gòu)進(jìn)行升降、定位，通過鉆件機(jī)構(gòu)完成對曲面板坯的鉆件動作。本發(fā)明的曲面板坯自動鉆孔機(jī)能夠通過雙萬向聯(lián)軸器調(diào)整鉆頭空間位置和角度，從而實(shí)現(xiàn)對曲面板坯進(jìn)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(fā)明公開了一種去除板坯毛刺的系統(tǒng)，屬于鋼鐵冶金行業(yè)中的板坯火焰切割后加工領(lǐng)域。該系統(tǒng)由數(shù)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(tǒng)總成三部分組成，其中，數(shù)控等離子弧切割裝置由兩套相同的部件構(gòu)成，包括等離子電源、控制柜、第一伺服電機(jī)、等離子槍體及其行走機(jī)構(gòu)；板坯定位裝置由前后機(jī)架的行走機(jī)構(gòu)、板坯的行進(jìn)機(jī)構(gòu)以及板坯的升降控制系統(tǒng)組成；西門子PLC控制系統(tǒng)總成包括西門子S7-

上世紀(jì) 80 年代以來，鋼鐵工業(yè)迅速發(fā)展，鋼鐵企業(yè)之間的競爭日趨激烈，為增強(qiáng)自身競爭力，生產(chǎn)的高效化、產(chǎn)品的高質(zhì)量成為鋼鐵企業(yè)追求的目標(biāo)。連鑄拉速的提高能夠增加鋼坯產(chǎn)量，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，成為高效連鑄的主要內(nèi)容。FC-Mold（Flow Control Mold）是由日本川崎鋼鐵公司和 ABB 公司合作開發(fā)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(jié)晶器下部鋼液的向下流速。因此，通過使用及優(yōu)化 FC-Mold 和其他工藝的改進(jìn)，開發(fā)了鑄坯高效生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，在保證鑄坯質(zhì)量前提下為增大拉速、提高生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益做出了重要貢獻(xiàn)。（1）FC-Mold 高拉速情況下精煉和連鑄的匹配技術(shù)。為了確保高拉速連鑄生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行，精煉工序時間要與生產(chǎn)節(jié)奏匹配，同時也要保證鋼水潔凈度和鋼水溫降達(dá)到生產(chǎn)要求。本項(xiàng)目首先通過調(diào)研馬口鐵、耐候鋼等不同拉速條件下對應(yīng)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(jìn)而通過相關(guān)試驗(yàn)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(jié)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(jié)晶器坯殼生長的均勻性受到的影響較小，出結(jié)晶器坯殼的厚度未發(fā)生鼓肚。距內(nèi)弧 2 mm 處大于 10 μm 夾雜物數(shù)密度和面積百分?jǐn)?shù)均隨著拉速的提高呈減小趨勢；當(dāng)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(shù)密度和面積百分?jǐn)?shù)均低于拉速為 1.3 m/min 時的測量值。（2）連鑄澆鑄參數(shù)優(yōu)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(jié)晶器內(nèi)流場、凝固坯殼和夾雜物的運(yùn)動去除未有系統(tǒng)的研究。因此本項(xiàng)目采用數(shù)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(shù)對流場、溫度場及坯殼分布影響的規(guī)律。通過模型計算得到優(yōu)化后的連鑄澆鑄參數(shù)下水口兩側(cè)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(shù)。不同電磁制動參數(shù)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(nèi)的分布，若夾雜物過多的分布在鑄坯表層，那么對后續(xù)軋板的表面質(zhì)量不利。本項(xiàng)目通過建立數(shù)學(xué)模型和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)研究不同參數(shù)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(shù)量、分布、大小和成分的影響。以及通過現(xiàn)場跟蹤調(diào)查和分析冷軋板缺陷類型、數(shù)量、分布特點(diǎn)等現(xiàn)狀，統(tǒng)計分析夾雜類缺陷的分布規(guī)律，板卷中的夾雜物水平以及結(jié)晶器卷渣類夾雜物的數(shù)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(guān)系。

厚板焊接作為我國核電、船舶、石化等領(lǐng)域重大裝備的關(guān)鍵制造技術(shù)，對低熱輸入、高效率、高質(zhì)量的新型焊接方法升級需求極其迫切。窄間隙焊接技術(shù)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(yōu)勢，在提高焊接效率和焊接質(zhì)量等方面具有重要應(yīng)用前景。目前，該類技術(shù)在國外核電、船舶等行業(yè)廣泛應(yīng)用，技術(shù)較為成熟。而我國窄間隙焊接技術(shù)研究起步較晚，在大厚板核心焊接設(shè)備、工藝及材料均受制于人，尤其針對我國國防重點(diǎn)企業(yè)，存在“卡脖子”風(fēng)險。高端焊接裝備依賴于進(jìn)口，價格高昂。國外主要生產(chǎn)廠家包括法國寶利蘇迪、日本日立公司、美國電弧機(jī)器等，國內(nèi)生產(chǎn)廠家華恒、唐山開元等依賴于國外企業(yè)的專利授權(quán)。 國際和國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)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(cè)壁之間燃燒，存在裝置復(fù)雜、母材被磁化或間隙較大等缺點(diǎn)。為解決窄間隙焊接側(cè)壁熔合的難題，課題組另辟蹊徑，創(chuàng)新性地提出了一種具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的“厚板超窄間隙旋轉(zhuǎn)電弧焊接技術(shù)及成套裝備”新技術(shù)。該技術(shù)突破了現(xiàn)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(shí)現(xiàn)壁厚50 mm超窄間隙焊接，能夠更為可靠、簡便地解決側(cè)壁未熔合缺陷問題。相對于國內(nèi)外的現(xiàn)有技術(shù)，該技術(shù)形成的旋轉(zhuǎn)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(zhì)量均勻的同時避免熔深過大，具備高質(zhì)量、高效率的突出優(yōu)勢，達(dá)到國際先進(jìn)水平，已在國防、核電、QT等工業(yè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。同時，研究團(tuán)隊(duì)自主設(shè)計研發(fā)了面向核電、石化、船舶等裝備的大厚板非軸對稱旋轉(zhuǎn)鎢極超窄間隙GTAW成套裝備（圖1），可實(shí)現(xiàn)板厚超過150 mm、窄間隙5 mm——9 mm的厚壁材料高質(zhì)量自動化焊接。 圖1 大厚板非軸對稱旋轉(zhuǎn)鎢極超窄間隙GTAW成套裝備 該設(shè)備特別適用于厚壁不銹鋼焊接、鈦合金、980高強(qiáng)鋼、9Ni鋼等特種材料，在核電、軍工、石化等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。目前處于國際先進(jìn)水平的寶利蘇迪公司生產(chǎn)的單套設(shè)備售價高達(dá)380萬元，國產(chǎn)設(shè)備售價也達(dá)到150——200萬元水平。而自主設(shè)計研發(fā)的設(shè)備單套成本僅約30萬元，能夠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。