项目背景：板带钢控制冷却技术是现代轧钢生产过程中节约能源、控制钢材组织性能、降低生产成本提高产品竞争能力的重要环节。在中厚板和热连轧带钢领域，随着钢材品种越来越多，规格范围越来越大，对于轧后控冷装置的冷却能力和冷却均匀性功能提出了更高的需求，传统的板带钢控冷装置主要采用 U 型集管形式，由于其固有的结构特点冷却效率较低，冷却能力受限，冷却精度差，钢板和热轧卷板冷却板形控制手段欠缺，对板带材而言，热轧板带钢产品质量的稳定性和进一步提升受到很大的限制。确保热轧板带钢在高速冷却条件下的平直度，是一个关键性、瓶颈性的问题，对新一代的板带钢控制冷却装置的需求越来越迫切。关键工艺技术：板带钢控冷装置的核心设备是板带钢上下表面的冷却器，高冷速、高冷却均匀性是关键性、核心性问题。北京科技大学基于对板带钢冷却过程的换热机理及内部组织演变机理的研究，通过实验室研究与工程实践成功开发出具有自主知识产权的超密集冷却器，20mm 带钢冷速可达 50℃/S，冷却能力可达到常规 U 型集 管的 2 倍以上、冷却均匀性可控制在 10℃以内，可实现板带钢长宽厚三个方向上高速、高均匀化的冷却，因而可以得到平直度与性能极佳的板带钢产品。

钢板在热轧工序中易出现表层氧化损耗导致钢板最终产生轧制裂纹、晶界缺陷，使产品报废或降等的问题，针对该问题，国际上先进的钢铁企业采用的解决方法有两种，一是采用无氧炉，该设备需要用到氢气，投资费用及使用成本较高，且存在安全隐患；二是在钢坯加热之前涂敷抗氧化涂料，钢坯加热过程中形成与钢材紧密结合的致密均匀的无机涂层，防止钢材的表面及深层次氧化。目前国内对抗氧化涂料技术进行了诸多的研究，但均没有突破性进展，所需涂料均需进口，价格达几十万元一吨。本项目成功开发出具有完全自主知识产权的高温抗氧化涂料，并通过特殊的工艺配方、工艺手段大大降低了涂料的生产成本。本项目产品已在宝钢集团特种钢公司的镍基合金钢和低磁钢热轧中进行了应用实验，结果表面钢板的表面氧化层由30～40丝下降到2～3丝，氧化损耗降低90%以上，钢板表面质量大幅提高。本项目的研发成功打破了国际垄断，填补了国内的空白。

本成果完全自主研发的铸造全流程工艺设计与生产管理工业软件包含“华铸CAE”，“华铸ERP”等系列软件及“1+N”数字化铸造软件平台，能够为铸造企业提供全流程工艺模拟仿真、生产质量管理等数字化技术，降低铸件产品的废品率，提高产品稳定性与品质。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 本成果完全自主研发的铸造全流程工艺设计与生产管理工业软件包含“华铸CAE”，“华铸ERP”等系列软件及“1+N”数字化铸造软件平台，能够为铸造企业提供全流程工艺模拟仿真、生产质量管理等数字化技术，降低铸件产品的废品率，提高产品稳定性与品质。 “华铸CAE”与德国的MAGMA和法国的ProCAST相比，系统总体性能指标达到国际先进水平，部分功能国际领先，如本成果首创的缩孔缩松定量预测与数值鼠标功能，能定量预测缩孔缩松等缺陷大小与位置等。“华铸ERP”在国内率先实现了由传统批次管理向单件化管理的转变，利用信息系统的智能化技术使信息化系统由传统机械式走向人性化。

晶硅太阳电池生产仿真实训让学员以车间技术人员的身份参与整条晶硅太阳电池产线的生产工作。学员可以按标准生产流程操作车间生产设备、检测生产样品以及对电池生产进行工艺仿真，从而深刻了解整个太阳电池生产流程以及关键工艺参数。 一.1.1. 场景设计 场景由制绒车间、扩散车间、后清洗车间、PECVD镀膜车间、丝网印刷车间和分选包装车间六大场景组成。场景素材从多个真实工厂采集而来，高保真还原车间设备与生产流程 场景模型主要包括：洁净车间、制绒机、自动上下料机、硅片、电子天平、分光光度计、电源柜、水冷机、空压机、化学液柜、电脑，键盘、鼠标、扩散炉、石英舟、插片房、传递窗、纯水箱、石英舟清洗槽、防毒面具、试验台、缓冲垫、防化服、源瓶、气柜、硅桨、方阻测试仪，万用表，石墨舟、PECVD镀膜机、舟车、烘箱、全自动丝网印刷机、网版、刮刀、搅拌机、桨料、夹具、接触电阻测试仪、烧结炉、IV分选仪、硅片盒、五格花蓝等... 一.1.2. 互动设计 第一人称视角控制主角场景漫游，学员可以在三维空间中自由活动和观察场景中的物体。 拾取物体操作采用3D空间实际抓取的方式，没有采用一般游戏中的背包栏方式，而当需要同时拾取多个物体时则提供3维工具用于装放，采取这种方式会更加接近现实，使学员更真实的体验实际工具的存放及使用的技巧。 各生产车间按照真实生产流程设计实训生产任务，完成当前任务后才能进入下一个任务，每个任务记录完成时间以及工艺仿真结果 缩略地图实时显示角色位置与任务点位置 第一人称视角与特写观察视角无缝平滑撤换 机器与设置仿真控制，通过机器控制面板设置工艺参数，控制启动生产，检测生产结果 表单填写与作业报告生成 使用仪器与设备检测生产样品 操作规程与关键知识点主动提示学习 原理动画演示

小试阶段/n项目已解决的关键技术问题和技术创新点。1．提出了CSP大梁钢的钢种分类优化方案，通过分析化学成分Si含量对变形抗力的影响，发现汽车系列用钢在增加Si含量后，对轧制状态影响产生了很大影响并造成了该系列钢种轧制困难，提出QSTE等钢种层别分类优化方案，同时优化其化学成分系数。。2．提出了适合涟钢CSP热轧生产线的相变变形抗力模型的结构设计及参数优化方案，从2015年9月底上线稳定运行至今，有效提高了CSP电工钢的轧制力模型预测精度，轧制力预报偏差12%以内从88.3%提高到96.7%。。3．

本项目成果是由北京科技大学与石家庄钢铁有限责任公司（以下简称石钢）于2005年9月合作开展“炼钢－轧钢过程重点合同物流优化研究”课题的基础上、在2007年教育部“新世纪优秀人才支持计划”项目—汽车用特殊钢制造流程的集成优化与协调控制研究（NCET-07-0067）项目的支持下，运用冶金流程工程学基础理论，结合炼钢厂运行优化控制技术从钢铁制造工艺、技术、管理、控制等多角度对石钢炼钢－连铸－轧钢复杂制造流程的运行、优化与控制开展系统性的研究工作，对实际生产排程过程进行抽象与描述，并生成排产规则库，优化特殊钢生产排程，形成特殊钢厂炼钢－连铸－轧钢系统运行控制与优化技术： 1）炼钢－轧钢过程系统的运行原则与调控策略；2）炼钢－轧钢过程系统的时间、温度解析与优化；3）工序生产能力的确定；4）生产模式的优化；5）流程温度制度的优化；6）生产过程组织与生产控制；7）钢包转运的解析与优化；8）中间包转运的解析与优化；9）生产排程与中间坯库的库存管控系统。 根据“炉机对应”、“铸轧对应”、“能耗最小”、“拉速决定流量”、“连铸连轧”等原则，在对特殊钢厂炼钢—轧钢工序作业时间、温度、工序间流量等环节的调控策略的基础上，从时间、温度及物质量3个基本参数出发，对特殊钢厂炼钢－连铸－轧钢流程的运行过程进行研究，掌握特殊钢厂炼钢－轧钢过程系统的物质流运行规律，通过进行炼钢－连铸－轧钢工序关系的协调优化，实现转炉、连铸机与轧机的协同运行。通过对钢包运行、铸坯运转进行解析，确定合理的钢包个数和连铸坯热送热装的管控策略。 针对特殊钢厂多品种、小批量的生产特点，对石钢现有生产流程进行规则抽象和描述，指出了现有生产计划中存在的问题，并提出了解决办法。建立了棒线材产线适用的炼钢炉次计划模型、连铸浇次计划（包括异钢种混浇）模型、轧制生产计划模型和半成品库的管控模型，对石钢生产排程系统进行了总体设计和总体业务流描述，对生产排程系统进行了技术架构并用Microsoft Visual Studio 2005 + SQL Server 2000进行了实现，为炼钢－连铸－轧钢的优化排程及库存优化管理提出系统解决方案。根据以上研究内容形成的教育部科技成果（鉴字[教 CW2009]第 022 号）具有我国完全自主知识产权，在棒线材产线钢、铸、轧生产优化排程方面达到国内领先水平，在冶金流程工程学理论、方法与生产计划优化技术结合领域具有国际先进水平。

紧密结合工业园区三废治理过程的新工艺及其过程装备综合自动化控制需求，及其对工业有机物排放三废处理升级改造项目需求，可承接化工企业自动化升级改造项目和新建生产线自动控制分包项目，确保过程装备在高效、安全运行。研发的TOP-VOC化工高浓度有机三废净化控制装置，采用催化燃烧法利用催化剂的深度催化氧化活性将有机组分在燃点以下的温度与氧化合生成无毒的CO2和H2O，达到净化目的。催化燃烧处理工艺操作简单且有机废气效率高，不产生二次污染，同时能够将热力燃烧不能处理的、浓度较

热轧过程自动化控制系统（L2）主要任务是对热轧全线的生产工序进行实时跟踪、数据采集和工艺参数优化，获得满意的产品尺寸精度和各项性能指标。 成功的热轧过程自动化控制系统应该达到三个要求：控制系统运行稳定、功能设置灵活实用、产品质量控制精确。 控制系统能否运行稳定主要取决于计算机硬件系统的合理配置以及中间件和应用软件的结构设计及编程质量。 功能设置的灵活实用主要体现在控制系统的功能和接口是否可以很好地适应热轧各种不同的生产工艺要求和关键参数控制，以方便工艺技术员实现产品和工艺开发。 产品质量要控制精确，关键在于设定计算所涉及的数学模型、控制策略、自适应算法等。 高效轧制国家工程研究中心在大型热轧自动过程控制系统进行了多年的研究和开发，承担并且完成了国内许多热轧工程项目，积累了丰富的现场经验和各种成熟的解决方案，能够完成从系统设计﹑软件设计、编程调试﹑现场服务﹑到开工投产的全过程。本项目的主要内容包括： 硬件和系统软件：所选用的基于PC服务器的过程控制软硬件系统已经在多家大型热轧工程项目中成功应用，系统稳定性经受了现场长时间的严格考验。 支持软件：中间件（Middle Ware）是过程自动化系统的核心支撑软件，即应用软件的开发平台和运行环境，本项目采用的中间件PCDP（Process Control Develop Platform）是由高效轧制国家工程研究中心自主研制开发的，具有完全知识产权。 应用软件：高效轧制国家工程研究中心提供的过程自动化应用软件涵盖了热轧的各项控制功能：初始数据管理、轧件跟踪、轧制节奏、设定计算（预计算、再计算、后计算、模型自适应）、通信管理、测量值处理、HMI画面管理、历史数据管理、报表管理、轧辊数据管理、模拟轧钢等。 数学模型：高效轧制国家工程研究中心能够提供如下数学模型： (1)自动燃烧控制模型，(2)轧制节奏控制模型，(3)轧制温度模型〔空冷温降、高压除鳞温降、形变热、轧件与轧辊接触时的传导温降等〕，(4) 轧件变形模型〔变形抗力、轧辊压扁、轧制力和轧制力矩等〕，(5)自动宽度控制模型，(6)板形设定和控制模型，(7)终轧温度控制模型，(8)卷取温度控制模型，(9)卷取设定模型，(10)平面形状控制模型，(11)控温轧制模型，(12)轧制规程优化模型 本项目适用于所有新建的、已有的热轧厂(常规的热轧厂，薄板坯连铸连轧厂, 中厚板厂)。

\（专利号：ZL 201010502446.6） 简介：本发明提供一种低碳热轧小H型钢快速冷却方法,属于金属压力加工技术领域。本发明方法主要是通过对轧后冷却装置的改造,采用高压气雾冷却方式,分六段控冷,每段由四个控冷模块组成,按上、下、两侧由电磁阀独立控制,单独调节,分区域控冷,对所冷却部位采用不同的冷却方法,使得翼缘部位、R部温降幅度较大,实现快速均匀冷却H型钢各处。通过对Q235和Q345应用本发明技术,使得H型钢产品组织晶粒细小、力

热轧带卷生产流程较冷轧带卷短，综合成本较低，被广泛地应用在汽车、船舶、桥梁、机械以及建筑等众多领域。热轧带卷产品，如管线钢、热轧双相钢、锯片钢、耐候钢板、集装箱板由于其各自独特的产品特性，相对于普通钢材具有较高的附加值。以管线钢为例，为满足石油、天然气等管道服役的强度、韧性和抗应力腐蚀需求以及加工中的焊接性要求，产品组织性能控制难度大。近年来国内企业和研究院所通过不断技术攻关，提高了高级别产品的国产化生产能力，也摆脱了国外对我国石化等关键行业的技术封锁。关键工艺技术：为实现热轧带卷产品高强度、高韧性、耐不同服役环境腐蚀的综合性能需求，通过基于材料基因特性的多尺度材料设计技术、无缺陷铸坯制造技术、新一代控轧控冷技术、全流程仿真技术等，实现了高品质热轧带卷产品的自主开发与稳定化生产。