针对中厚板坯连铸生产中铸坯裂纹及中心偏析等钢厂遇到的共性问题，通过开展基础研究与工艺研究，形成了较为系统的板坯连铸精细凝固冷却控制技术。该成果经河北省科技成果鉴定（冀科成转鉴字 [2012] 第9-189号），本技术具有完全的自主知识产权，达到国际先进水平。该技术主要内容如下。1.基础研究（1）热物性参数研究与通用中厚板坯连铸凝固冷却控制模拟软件 归纳、总结钢的热物性参数计算方法，建立热物性参数数据库，包含多组经过实验验证的不同钢种的高温热塑性、液/固相线温度、导热系数等热物性参数数据。建立针对钢种特点的"定制"凝固传热模型，研发浇铸断面、冷却段长度等铸机参数可自主设置的通用中厚板坯连铸凝固冷却控制软件。（2）板坯连铸三维热-力耦合模型建立 综合传热学及材料力学，分析连铸坯在凝固传热过程中温度及其所受应力的变化，结合钢种高温热力学性能，从本质上研究铸坯裂纹产生机理。运用Ansys有限元软件建立了含Nb钢板坯连铸三维热-力耦合模型，综合研究连铸坯凝固过程，系统分析二冷优化效果。2.工艺研究（1）连铸坯"纵横"均匀冷却技术研究 综合铸坯凝固过程温度-应力-应变，回归、确定出合理二冷水量分布，实现铸坯纵向均匀冷却。通过二冷喷嘴冷态性能测试，优化喷嘴布置高度及方式，实现铸坯横向均匀冷却。（2）连铸二冷控制方法研究 在剖析了国内外典型二冷控制方法，如：综合参数控制法、有效拉速法、目标表面温度动态控制法等基础上，提出"基于有效拉速和有效过热度的连铸二冷控制模型"。应用本模型的方法进行二冷动态控制，解决了拉速、过热度等工艺参数在工况不稳定情况下对铸坯质量产生的不利影响，有效降低了非稳态浇铸时板坯的温度波动。 本技术形成的优化方案应用于实际生产后，含Nb钢板坯角部横裂基本消失，铸坯中心等轴晶区域宽度由35mm扩大至44mm，中心等轴晶比率提高了4.1%，铸坯的中心偏析从B类1.0改善为C类1.5，含铌钢成品率提高1%。通过该技术的研究与应用，解决了制约企业产品升级的制约环节，为邯钢的产品结构调整和升级发挥了重要作用，品种钢比例得到较大提高，为邯钢增创了显著的经济效益。

现代工业的发展使得用户对板带钢的板形质量提出越来越苛刻的要求，板形控制技术已经成为标志现代化板带热轧机、冷轧机和中厚板轧机的技术装备和自动化水平的代表性技术。北京科技大学陈先霖教授领导的项目组从“六五”至今一直在板带轧制工艺研究、板形控制技术的消化和自主创新领域进行了不懈的努力，取得了多项重要成果并投入实际应用。包括：  能够提供变接触VCL/VCR支持辊技术，自动消除辊间有害接触区，显著改善了轧机的板形控制性能，增加了弯辊调控效果，降低了轧辊消耗，延长了换辊周期。 能够提供高效变凸度HVC/LVC工作辊技术，克服CVC工作辊技术在轧制窄带钢时表现板形调节能力不足的缺陷，实现板形调节与带钢宽度和窜辊量均成线性关系，显著增加轧机的板形调节能力，解放弯辊力，为L1的板形实时控制预留空间。 能够提供非对称ASR/ATR工作辊技术，解决热连轧机组中下游机架不能兼顾板形控制和工作辊磨损控制的难题，在获取好的板形质量的同时实现自由规程轧制。同时，该技术可实现对边部板形要求较高的专用钢的稳定生产。 能够提供均压型PPT中间辊技术，消除了HC轧机辊间接触压力尖峰，解决了轧辊严重剥落损伤问题，提高了板形质量和成材率。 能够提供成套板形控制模型，包括过程控制级（L2）的板形设定控制模型和基础自动化级（L1）的弯辊力前馈控制模型、凸度反馈控制模型、平坦度反馈控制模型、板形板厚解耦控制模型和轧后冷却补偿模型等，实现连续生产过程中高精度的板形自动控制。      以上研究成果在武钢1700冷连轧、宝钢2030冷连轧、武钢1700热连轧、鞍钢1700热连轧、鞍钢2150热连轧、济钢1700热连轧、莱钢1500热连轧、日钢1580热连轧、武钢2800中板等生产线取得了长期稳定应用。 本项目适用于所有的新建和欲改造的板带轧机包括热轧机、冷轧机和中厚板轧机。同时，通过技术集成和转移，可为轧钢技术装备国产化作出较大贡献。 ◆经济效益及市场分析 经济效益主要体现在改善产品的板形质量、提高轧机的生产率和成材率、降低生产成本等方面，同时，由于价格优势，可为企业降低投资成本，节省外汇。市场竞争的压力对新建的和已有的板带轧机的板形控制能力均提出了很高的要求，板形控制技术将成为这些轧机的必备技术。

炼钢连铸是钢铁企业的核心生产工序，其生产调度对确保钢铁企业生产的高效运行起着非常重要的作用。本软件系统能够针对多台转炉、多台精炼炉、多台连铸机的炼钢连铸生产过程制定优化作业排序方案，进行动态生产调度管理和全面的生产信息管理。本软件系统的主要功能如下： 优化调度引擎：通过求解炼钢连铸生产调度数学模型的优化算法，编制炼钢-精炼-连铸生产作业计划； 实时信息管理：以可视化的方式对炼钢-精炼-连铸生产进行实时物料跟踪； 实时生产调度：根据生产实绩数据，通过干特图等人机交互界面动态调整作业计划； 生产实绩管理：对生产实绩数据进行全面管理，生成生产报表、进行数据分析。

由北京科技大学机械和信息两学院与太原钢铁公司联合开发的常压多功能无约束中厚板淬火控冷系统已在太钢不锈热轧厂一次投产成功，使原热处理淬火线月产量增加一倍，生产稳定。据近8个月统计，已完成4万吨的不锈钢固溶处理，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%，不锈钢一次性能合格率稳定在98%以上。由于具备淬火和控冷两种功能，扩大了热轧厂的品种，填补了热轧厂调质钢生产的空白。该系统具有以下特点： 采用流射沸腾强化机理，冷却速率高。目前使用的冷却速率，对板厚20mm不锈钢可达45℃/s以上，对板厚40mm不锈钢可达22℃/s以上。， 与目前我国进口的压力淬火机和辊式淬火机不同，该系统利用“流场、温度场、应力场和组织场的耦合和解耦”、“计算机仿真”和“物理模拟”技术，实现无约束连续淬火板形平直度控制。淬火后板形不平直度符合或高于工艺要求，能顺利通过后面的矫直机和抛丸机。 采用“强适应钢板横向冷却曲线”，保证横向板形平直。 采用“一对一模拟控制技术”，保证良好上下水比。 采用“阻尼反抑制”和“多级均匀阻尼技术”，保证每个喷嘴的下水均匀。 采用“多集管水源稳定技术”，保证每一时刻水流的稳定。 采用“全场变形控制技术”，保证钢板纵向平直。 (3)用高低位水箱储能、计算机在线跟踪控制、干净水直接溢流回收无泄漏和大型复杂系统水流动态控制集成技术，使瞬间供水量达到900m3/h水系统的5～6倍，满足淬火控冷要求，大大节省投资（外国淬火机制造商认为必须建设4000m3/h的水系统才能满足要求） (4)采用人工智能控制目标温度预报和控冷模型优化技术。 (5)建成了用于工业生产兼具强、弱冷系统和淬火控冷两种功能的常化线炉后常压(0.1MPa)热处理系统。 2001年12月17日经山西省科委组织鉴定，本系统为国内外首创，处国际领先水平。 应用范围：可用于中厚钢板常化线炉后淬火控冷，也可用于轧后加速冷却和直接淬火上（即ACC+DQ）。

高强度PC钢绞线用小方坯连铸连轧盘条研究成果建立在江苏省“十五首批科技攻关”项目完成的基础上，以“1860MPa级PC钢绞线用小方坯连铸连轧盘条的规模化生产”为主要目标，开展设备改造和工艺研究，在取得相关研究结果的基础上，进而实现该产品的规模化生产并使产品系列化，同时，延伸转化生产更高档次的镀锌钢丝及钢绞线用SWRS82B，替代进口。/line历时两年，通过生产线现场跟踪、用户使用情况现场跟踪和实验室内热模拟试验研究，针对性采取改进措施对生产线上进行改造，添置控制设备和分析设施。成功实现了“小方坯连铸连轧生产高强度PC钢绞线用热轧盘条”从润忠短流程生产线向沙景短流程生产线的技术移植，在此基础上开发出多个规格的新产品，使高强度PC钢绞线用热轧盘条形成系列化（φ11、12.5、13mmSWRH82B和SWRS82B盘条）的专有成套技术。

双辊铸轧薄带钢技术是将液态钢水直接注入由两个铸轧辊和侧封板构成的熔池内，并随铸轧辊的旋转轧出厚度为1-6mm薄带钢的一种工艺，其工艺的特点是液态金属在结晶凝固的同时承受压力加工和塑性变形，在极短的时间内完成从液态金属到固态薄带的全部过程。薄带钢铸轧工艺流程一直以来被定位于一种具有短流程优势，能获得同传统热轧板尺寸、板形、性能相当的替代产品并能节能降耗、减少生产成本的生产技术。大量研究表明，钢水的凝固速度要比常规板坯铸造中的高几个数量级，凝固组织得到明显细化，过饱和固溶度大大提高，成分偏析得到明显抑制，可以实现组织-织构-析出-性能的一体化控制。 双辊铸轧技术在生产难变形合金钢、耐大气腐蚀钢、高速钢、铁素体不锈钢、硅钢、高强高导铜合金等特殊性能材料上日益表现出某些常规生产工艺无法比拟的优势。双辊薄带连铸这一优势也决定了薄带铸轧技术产业化应该定位在生产高附加值、小批量、常规生产工艺无法驾驭的材料，高品质硅钢正是其中之一。因此，在产品开发上走出适合薄带连铸技术之路，是薄带铸轧技术走向产业化的基点。作为一种短流程、低能耗、投资省、成本低和绿色环保的新一代特殊钢生产工艺流程，投资降低80％，能耗降低7/8，CO2排放减少80％，吨钢成本减少40％。其亚快速凝固优势，可在开发具有高强度、长使用寿命钢材和功能材料（如硅钢、高强钢、高强高导铜合金等）中得到重要的应用。相关技术作为国家钢铁行业十二五规划、高品质特殊钢科技发展“十二五”专项规划、中国钢铁工业“十三五”重点技术发展方向等政府政策及行业规划文件中明确规定需要大力支持和突破的前沿和关键技术，符合我国钢铁产业科技发展的“节能、高效、绿色环保、循环经济发展”的总体战略目标，对先进钢铁材料的开发生产、突破传统硅钢生产流程弊端和我国钢铁企业的转型发展具有划时代的重要意义。

近年来高品质钢种开发和高效连铸技术的快速进步，对结晶器过程在线监控技术提出了更高的要求，在连铸坯质量控制、事故预报、工艺优化、设备运行维护和连铸机设化等方面有着广阔的应用前景。本团队开发出了具有特色的系列核心技术，包括结晶器传热与铸坯凝固进程实时计算、结晶器过程数值模拟并行计算方法、连铸坯-保护渣-结晶器多维可视化、连铸坯纵裂纹在线预报等。

随着钢铁行业的高速发展，国内外钢铁产量已经达到了饱和状态，提升钢产品的质量成了钢铁行业发展的重要目标。连铸坯的生产是钢材生产的关键，其连铸坯的质量对后续产品的生产及最终产品质量有重要影响，热轧板带表面缺陷大部分是连铸坯表面缺陷遗传而来。高质量铸坯的生产成了连铸生产企业和连铸工作者的主要目标。高温钢液在连铸过程中凝固成型，连铸坯的偏析、裂纹、疏松、夹杂物等质量问题基本上都产生于或源自连铸凝固过程。要实现高质量铸坯的连铸生产，必须减少甚至消除这些质量缺陷。（1）连铸坯凝固缺陷研究：针对连铸坯偏析、疏松、缩孔、裂纹开展相关调研，探究凝固缺陷产生机理，分析连铸工艺对连铸坯缺陷的影响规律。通过调整结晶器一冷强度、二次冷强度、电磁搅拌、机械压下等技术参数，改善连铸坯凝固缺陷。（2）中间包研究：模拟中间包内钢液流动过程，分析钢液流动的合理性；主要研究中间包内控流装置位置分布、高度设置、不同装置间的配合使用是否达到最优。具体工作：模拟中间包内钢液流动传热行为，分析钢液温度的变化情况；模拟钢液液面的波动，分析和了解渣-钢界面间的相互作用；模拟中间包内钢水的传质现象，分析钢水在中间包内的停留时间，中间包内的活塞流、全混流以及死区等等。模拟中间包内底吹气体的作用过程，分析和了解吹气对钢液流动特性的影响。（3）结晶器研究：1)结晶器内流场：确定结晶器类型，改变水口类型，水口浸入深度，拉速，结晶器锥度等工艺参数，研究不同工艺参数对结晶器内流场的影响规律，得到液面波动和表面流速量化结果，为工艺参数优化提供科学依据。2)结晶器卷渣和夹杂物去除的研究：改变水口结构参数（不同水口类型、水口侧孔数、水口倾角、水口底部结构和水口浸入深度等）以及浇铸工艺参数（拉速，浇铸断面，电磁等）会对结晶器内的流场产生影响，进而影响结晶器冷却制度、液面波动、水口开口度等参数。所以本部分内容通过水力学模拟和数值模拟相结合的方式研究不同水口结构参数和工艺参数对流场的影响，进而优化水口结构和浇铸工艺参数。（4）连铸一冷研究：对结晶器传热过程进行机理分析，并将结晶器铜板和凝固壳之间的保护渣的润滑和摩擦模型、传热模型相结合，开发出结晶器一冷传热计算软件。针对不同铸坯尺寸、拉速的操作条件下，为结晶器一冷提供合理的配水量水表。（5）连铸二冷研究：细化连铸传热边界条件，建立全面的连铸凝固传热模型，研究连铸坯宏观凝固凝固结构与铸坯质量的关系，提出相应的优化改善新方法，对连铸宏观凝固结构进行优化改善，从而提高连铸坯质量，提高连铸生产率。模拟研究连铸微观凝固结构，并讨论微观凝固结构与夹杂、裂纹之间的关系。为提高连铸坯质量提供理论依据。（6）连铸坯凝固组织研究：从现场采集相关所需数据，运用商业软件 Procast先对连铸过程温度场进行计算，以计算所得的温度场为基础，计算铸坯的凝固组织形貌，如柱状晶区、等轴晶区以及两者分别所占比例、晶粒尺寸等，并分析一次枝晶间距、二次枝晶间距。分析元素成分、连铸工艺条件如拉速、过热度、二冷强度等对上述研究对象的影响情况，优化成分、连铸工艺参数以获得较好的铸坯凝固组织，为现场生产提供理论依据。（7）连铸坯宏观偏析研究：根据连铸工艺参数，基于体积平均方法，建立连铸多相多尺度凝固凝固模型，研究热溶质浮力、晶粒沉淀、体积收缩作用下连铸坯凝固两相区液相流动与溶质传输行为。耦合电磁搅拌、机械压下模型，分析电磁搅拌强度、搅拌位置、机械压下区间、压下量、压下模式对连铸坯中心偏析的影响规律，优化结晶器与凝固末端电磁搅拌参数、机械压下参数，为连铸工业生产提供理论指导。（8）铸坯质量智能设计和判定:1）现场连铸数据采集及热塑性曲线测试:现场调研连铸工艺，记录现场工艺参数。采集不同钢种偏析、疏松、缩孔等质量要求，测试不同钢种的热塑性曲线。2）现场连铸数据采集及热塑性曲线测试:现场调研连铸工艺，记录现场工艺参数。采集不同钢种偏析、疏松、缩孔等质量要求，测试不同钢种的热塑性曲线。3）连铸智能判定和设计模型：建立连铸一冷、二冷动态优化模型，利用该模型对铸坯固相率、角部温度、铸坯偏析、中心疏松缩孔、冶金长度等进行预测，通过大量数值计算，建立钢水初始条件、连铸工艺参数与铸坯质量的数据库，指导现场生产。

该项目是北京科技大学与舞阳钢铁有限责任公司合作完成的自选项目。是我国第一条自主设计和开发的宽厚板大型热处理线（常化+控冷），填补了国内空白。 为了提高中厚钢板连续热处理线的装备水平及制造能力，实现我国民用及军用高品质、高强度、高韧性钢板能够自主生产的战略目标，国家决定对原三板厂进行改造。该项目的研究开发和成功应用不仅适时结合国家改造的大需求，而且填补了国内空白，采用低碳微合金化国际先进技术，提高了产品性能的合格率、扩大了热处理钢板的厚度规格，解决了高强度结构钢强度偏低的问题，降低了碳当量，大大改善了钢材的焊接性能。主要技术亮点在于：   （1）通过技术集成，完成了宽厚板的常化+控冷生产线建设，其中常化+控冷技术属国际首创。（2）自主开发的辊底式热处理炉自动化控制系统（L0级,L1级,L2级）属国内首创。控制技术达到宽厚板热处理炉的国际先进水平，特别是L2级数学模型的应用完全打破了国外垄断的地位，达到国际领先水平。（3）在设计上对国内外辊底式热处理炉先进技术进行了集成优化，使炉温控制精度在±10℃以内，产品合格率达到96%以上。（4）该生产线运行稳定，安全可靠。该项目具有显著的经济效益与社会效益，已成功开发了多个高强度、高韧性产品，其中Q460E/Z35特厚钢板已应用于奥运场馆"鸟巢"工程中。

（专利号：ZL 201310137403.6） 简介：本发明公开一种弹性预加载下中厚板材热态成形的方法和装置，属于金属板材塑性成形技术领域。本发明首先将中厚板材在预弯模具上进行弹性预加载，使中厚板材发生弹性变形，然后根据中厚板材物理性能将待成形的中厚板材加热至150-920℃，再向中厚板材受拉表面区域施以150-400℃高压热态液体介质进行冲击，使中厚板材发生塑性变形，直至获得所需的形状为止。本发明方法由于中厚板材首先被加载发生弹性变形，