热连轧自动化控制系统是一种大型复杂控制系统，它很大程度上决定了生产线最终的市场竞争力。目前国内在宽带钢热连轧自动化控制系统新建或改造上多采用以下两种形式：一是硬件和软件系统全部由国外供货并调试；二是采用进口硬件系统，部分软件由国内完成，但其中的核心软件如L2数学模型系统、板形系统、质量控制系统（AGC、AWC、AJC等）从国外引进并由国外人员完成现场调试。两种形式都存在着核心技术掌握在外方手中，不利于系统的后期升级和维护，不能满足钢厂再发展的需要。因此有必要开发全套具有自主知识产权的宽带钢热连轧自动化控制系统，硬件系统可以采用当前国际上流行的最新控制器，而系统集成、控制模型和软件的开发和现场调试全部由国内自主完成，并承担全部的考核指标。如此可以不受国外公司的制约，同时节约大量外汇，减少工程投资。在此背景下，本项目以山东日照钢铁有限公司新建的1580mm热连轧生产线为依托，设计并完成全部软件和调试，取得了本科技成果。本科技成果的应用领域为轧钢领域的宽带钢热连轧生产线，实现热连轧带钢的全自动化生产。自动化控制系统由三级组成，其中L0设备控制级包括交直流主辅传动系统、现场机械液压设备、控制执行机构、各种检测仪表；L1基础自动化级由HMI监控系统和多台高性能控制器构成；L2过程控制级由三台高性能PC服务器和多台工业控制计算机构成；L3生产管理级（MES）由数据库服务器、应用服务器和客户端组成。该控制系统的基本原理就是通过三级系统之间互相配合，把整个生产线的多达数千个的控制点和数百个控制对象，分别按照不同的区域划分到数百个控制功能当中在控制系统中完成，满足工艺、设备、液压及电气要求，实现全线的自动化生产，达到设计的产品精度（厚度、凸度、板形、温度等）指标，同时，整个系统具有高效性、可靠性、先进性、安全性和低维护性，以及很强的报警、诊断、故障分析能力。

我国是世界第一铜消费大国，但75%的铜资源依赖进口。开发高性能铜铝复合材料，替代广泛应用于信号传输、输变电、仪器仪表等领域的纯铜导体，对于推进以铝节铜、缓解铜资源短缺具有重大意义。本成果发明了高性能铜包铝材料的连铸直接复合及加工成形短流程技术，研制了连铸成形关键装备，突破了双金属连铸直接复合界面控制、双金属复合材料加工协调变形等关键技术，开发出高性能铜包铝电力扁排、铜包铝扁线和圆线等产品。本成果技术具有生产效率高、环境负荷低和成本低，可生产大断面和异型断面铜包铝复合材料等特点。获授权国家发明专利10项，已转让两家企业实施，已建成年产千吨、三千吨、五千吨级铜包铝复合材料生产线3条，可节铜70%以上，取得了显著的经济和社会效益。本成果专家鉴定意见认为：“…具有鲜明的独创性和完全自主知识产权，整体处于国际领先水平，…”。获2010年度教育部技术发明一等奖。

东北大学自主研发的薄带连铸技术，形成了具有我国自主知识产权的薄带连铸高品质钢材成套工艺与装备技术，在国际上薄带连铸钢材的工业化生产具有领先地位。高品质钢材薄带连铸产业化系列关键技术取消了传统带钢生产中的连铸（铸锭）、粗轧、热连轧及相关的加热、切头等工序，将凝固与成形，铸造和轧制工序合二为一，大幅度缩短了钢铁材料的生产工艺流程。与常规厚板坯连铸技术相比，薄带连铸的生产能耗可降低80%，CO2、N0x、SOx的排放可分别降低86%、93%和70%。同时，薄带连铸也可实现高品质钢材织构、组织和析出的综合控制，具有短流程、绿色环保、产品性能优异等优点，特别适于常规流程生产不好或者生产不了的特种合金带材产品。

汽车用合金钢/中碳钢大方坯高温力学性能及断裂机理研究：(1)进行45、40Cr、40Mn2、42CrMo、20CrMnTi等5个钢种连铸坯的高温热延性及强度性能实验及分析；(2)对5个钢种连铸坯试样的断口形貌进行扫描电镜分析；(3)研究5个钢种连铸坯在不同温度区间的脆性断裂机理。 汽车用合金钢/中碳钢大方连铸坯凝固过程研究：(1)凝固过程数值模拟，(2)工艺参数对铸坯凝固过程的影响：①钢水过热度、拉坯速度、比水量等对铸坯凝固过程的影响。②过热度与拉坯速度的匹配关系、比水量与拉坯速度关系。③铸坯温度场与凝固坯壳厚度的变化规律。 汽车用合金钢/中碳钢大方坯连铸二冷系统优化研究，结合二冷配水优化计算结果与石钢连铸机的实际情况，按照均匀冷却原则，进行大方坯连铸二冷系统的优化设计。(1)建立二冷配水模型，得出5个钢种、2种坯型（300mm×220mm和220mm×180mm）10种工况的二冷区最佳水量分布与最佳拉速的关系。结合过热度变化对二冷水量影响，建立二冷配水模型：Qi=A×V2+B×V+C+D×(ΔT-25)；(2)优化二冷配水制度；(3)设计合理的二冷系统。 汽车用合金钢/中碳钢大方连铸坯冷却控制软件研制：(1)运用射钉法测定连铸坯凝固坯壳厚度，并结合现场测量铸坯表面温度，对所建模型进行了双重验证。实验表明，所开发模型具有良好的实用性和可靠性。(2)根据大方坯连铸凝固传热数学模型，应用Borland Delphi 7.0 编程软件开发大方坯连铸冷却控制计算机模拟软件。该软件既可以在冷却水量一定条件下计算铸坯的温度场分布，又可以在铸坯目标表面温度条件下计算所需冷却水量，为铸坯质量精确控制提供重要的依据。 项目实施后，铸坯等轴晶率达30％以上的炉次比提高了36％；钢材低倍合格率由90.07％提高到98.20%，铸坯外观合格率由99.7％提高至99.9％，3年的直接经济效益1954.73万元。 该项目获得2006年获得河北冶金科学技术一等奖。相关研究内容登记计算机软件：汽车用钢大方坯连铸二冷控制计算机模拟软件（软著登字第BJ7314）和大方坯结晶器温度场模拟计算软件（软著登字第BJ7373）。 本项目对于国内外钢厂生产连铸坯质量的改善，具有广泛的借鉴意义，已推广至石钢炼钢厂转炉车间的3台方坯铸机、莱钢特钢大方坯铸机、兴澄特钢大方坯铸机、邯钢三炼钢新板坯铸机和新余钢厂板坯连铸机上，应用前景广阔，社会效益显著。

小试阶段/n该发明涉及一种连铸中间包内旋型湍流控制器，其主要特点为湍流抑制器内部设置有朝向一致的旋流挡片，钢水注入到该湍流控制器后会在抑制器内形成一个旋流的速度场，从而产生离心力，并使钢液中夹杂物在该离心力作用下向旋转中心聚集，有效促进了夹杂物的碰撞，而碰撞长大后的夹杂物更有利于上浮去除，最终达到了净化钢液的目的。已进行水模型和数学模型研究，形成的钢水旋流转速可达25转每分钟，接近日本电磁中间包的转速（40转每分钟），中间包冲击区湍流强度下降90%，长水口周围渣眼消除，50微米以下夹杂物去除率提高2

本成果目前仍处于进一步研究阶段，已完成了第一套水平连铸机的设计，包括高速钢结晶器，研究了浇铸温度、连铸拉坯速度、拉坯曲线工艺、铸坯的冷却工艺、中间包烘烤、保护渣对连铸成功和连铸坯质量的影响；同时，还开展了稀土在高速钢中作用机理研究。/line2006年，江苏省成果转化计划批准对本项目进行资助，新增总投资22,000万元，其中研发投入2,800万元，产业化投入19,200万元。

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。