发动机是汽车的“心脏”，不同的发动机类型决定了车的类型和最终性能。在发动 机设计中，在工艺和装备的设计、制造直至投产的整个周期中，工艺和装备的设计、制 造占有三分之二的时间成为发动机改型换代的制约因素。目前，我国发动机行业的工艺 整体布局和设计仍然依靠人工凭经验设计，其设计思想，设计手段仍停留在相当弱后的 水平上，致使发动机的关键零件生产线的规划设计不得不花费大量外汇，依靠国外来设 计规划，这与我国汽车工业的发展完全不相适应。尤其当我国加入 WTO 后，轿车工业将 面临生死存亡的严峻考验，没有“边生产，边设计，边规划，边创新”的灵活多变的高 科技的设计与制造技术，就只有被动挨打。发动机是一个复杂的体系，其零部件不仅数 量众多、结构复杂，而且结构上存在着制约关系，显而易见它的零部件的加工必然是复 杂的，并且技术要求也非常高和苛刻，这就给制订加工工艺的技术人员带来了巨大的困 难，并且不同的技术人员有不同的技术背景，当然所制订的加工工艺也就存在着很大的 随机性。为了能制造出高质、高效和低成本发动机，必然希望花费最少的人力和物力来 制订出发动机零件的加工工艺，现代计算机技术和软件技术的日新月异的发展为我们解 决这项难题提供了有利的工具和手段，开发的发动机关键零部件加工工艺系统，可以 自动生成发动机零部件的加工工艺，实现用最少的花费来解决发动机零件的加工工艺问 题，把可能发生巨额损失的可能性降到最低限度。

成果介绍根据待净化的污染物特性对纳米纤维膜进行针对性的功能化修饰处理，将功能化纳米纤维膜与基膜复合，设计新型过滤净化滤膜，达到良好的物理过滤性能和化学污染物的深度净化效果。技术创新点及参数本项目研制了一种新型喷头，制备效率较现有的单一喷针提高20倍以上，能与常规的静电纺丝装置匹配，不需要特殊的设备，喷头不易堵、容易清理；一种无喷头静电纺丝法量产纳米纤维的技术和装置（授权专利号： 201210532449.3），利用液态薄膜与电场相互作用自身产生的大量微小突起或波峰作为射流源，产量大幅提高。本项目提供的纳米纤维的量化制备技术，可制备多种材料纳米纤维，作为纳米纤维过滤介质产品，作为高端过滤产品应用广泛。市场前景能连续、稳定地大量制备纳米纤维，批间性能稳定、质量可控，同时水和有机溶剂兼容，消除制备材料的局限性；2、根据待净化的污染物特性对纳米纤维膜进行针对性的功能化修饰处理，将功能化纳米纤维膜与基膜复合，设计新型过滤净化滤膜，达到良好的物理过滤性能和化学污染物的深度净化效果；3、研制成功的功能化纳米纤维膜具有环境友好、性能稳定、对目标污染物吸附选择性高、容易再生的特点。

近净形高品质流变铸造系列技术是以非牛顿流变学和凝固理论为基础，以凝固行为和流变行为的有效控制为技术核心，以实现无缺陷、高可靠性、近净形、高性能、长寿命产品生产为目的绿色铸造新技术。它根据合金熔体具有的良好流变性能进行成形，使用永久型，彻底摆脱了“翻砂”，减小了环境负荷；在压力作用下充型、凝固和补缩，取消了传统铸造中的冒口，使工艺出品率显著提高；利用流变与凝固的耦合控制技术，实现细晶均质化铸造，产品性能与锻件相当；从熔炼到铸件成形的短流程机械化作业，使能耗和排放显著降低，绿色度高。 该系列技术吸纳了传统锻造技术的高品质优势和传统铸造技术的广泛适应性优势，可以解决锻造技术对设备吨位要求高和受零件结构复杂性限制的问题，还可以解决传统铸造技术所得产品质量均匀性、稳定性和安全可靠性低的问题。 该系列技术代表了材料成形技术的发展方向，国内外都已经获得工业应用。用于接触网零件生产，取代现有的精密铸造方法，不仅使材料利用率提高到75－85％以上，而且因组织细密，屈服强度提高一倍以上。用于煤矿支护设备液压阀体，使材料利用率由圆钢车制时的48％提高到82％以上，性能达到了与轧制圆钢车制相当的程度。用于车辆零件（轴箱体、钩舌、测速齿轮等）生产，有效解决了缩孔、缩松等难以解决的缺陷，使产品可靠性大幅度提高。用于高锰钢、高铬铸铁等抗磨材料成形生产，使产品抵抗异常破坏的能力大幅度提高，而成本与砂型铸造相当。    主要应用范围： 本项目技术是一种通用性很强的材料成形技术，在汽车零件、军工航天零件、机车车辆零件、抗磨零件、电力配件等各种重要零件生产领域具有广阔的市场化前景。 汽车和轨道交通领域的机车车辆零件正在向轻量化、绿色化方向发展。轻量化和绿色化的关键途径之一是提高材料性能水平。本项目提供的流变成形系列技术可以为此提供技术支撑。 军工产品和载运工具零件的高安全可靠性和高复杂性对材料成形技术提出了严峻挑战，现有传统铸锻技术难以满足要求，本项目技术可以发挥其优势，为军工、航天等重要领域提供高品质近净形零件。 抗磨材料及其产品的国内外需求都很大，目前的生产方法主要是铸造。而传统铸造产品组织性能的不均匀性和高缺陷率使抗磨产品经常出现早期异常破坏，造成严重的材料浪费。本项目技术的高致密、均质化特点可以使这一问题得到根本的解决，推广应用前景看好。 金属基复合材料以铸造成形成本最低，但因复合材料的铸造工艺性能不好，铸造生产难度较大，应用受到限制。采用本项目技术可以方便地生产各种金属基颗粒增强复合材料及其零件，使其应用范围大幅度扩展。

“秸秆还田”是增加土地有机碳含量提高土地持续生产能力及节省人力物 力的有效方法。但是此法达到预期效果的时间周期长，而且容易造成耕地问题 保水性变差等一系列问题。据调查，我国仅因氮肥流失造成的损失每年在 400 亿元以上，且部分地区由于施肥不当已引起严重的环境污染。 数据显示：若将土壤有机质含量提高 1%的话，相当于土壤从空气中净吸收 了 306 亿吨 CO2。每增加 0.1 个百分点的土壤有机质含量就可释放 600-800 千克 /公顷的粮食生产潜力。如果将秸秆经过热解炭化转化为生物炭，并与化肥进行 调质处理后施用可实现两全其美。 

本项目研制了 20 余种高性能铝合金材料和大规格优质挤压用铸锭的制备技 术；研发了大型精密挤压模具优化设计方法与制造技术，试模次数≤5 次，模具 寿命≥35t/套；研发了挤压工艺控制与优化技术，以及型材后处理专用设备和技 术，使大规格复杂截面铝型材成品率提高到 62%以上。本技术获国家科技支撑 计划项目资助，获山东省科技进步一等奖。 利用本技术，已累计研制生产了生产高性能铝型材 68570 吨。为 300 余列 高速列车、280 列地铁轻轨列车研制提供了车体型材；在半挂载重汽车、船舶 中获得广泛应用，为西门子、阿尔斯通、庞巴迪、韩国 DU 等研制了系列高性 能大规格复杂铝型材。

本项目立足于我国丰富的钒资源，研制出了以高硬度、团球状且弥散分布的 I 型碳化钒为耐磨相的高钒高耐磨合金；通过控制基体组织，保证了其磨损稳定性；通过解决复合界面控制问题，开发了低成  本的高钒合金  / 低合金钢双金属复合技术，推动了耐磨材料和重型装备行业的技术进步。项目共发表论文 18 篇，授权专利 5 项，制订标准 3 项。

降低成本、提高效益已是目前国内各铁厂的主要目标。由于焦炭价格不断增高，使得焦炭和喷吹煤粉的差价显著增加。增加高炉喷煤量，不仅可以提高经济效益和环保水平，而且保持炼铁厂可持续发展。作为钢铁流程中能耗最大的高炉炼铁，采用高炉大喷煤和综合喷吹技术，降低焦比和综合燃料比是目前炼铁最为迫切的任务。 高炉喷吹的煤比提高到一定程度后，高炉尘中的碳含量会有较为明显地增加，特别是在二次灰中增加的速度较快。碳含量有很大一部分来自在炉内未被消耗的煤粉。随着喷煤比增加，高炉尘中碳含量增加得越快。高炉尘中含未消耗煤粉量越多，煤粉的利用率越低。大喷煤的同时应该保证煤粉有较高的置换比。    在国家自然科学基金的资助下，北京科技大学冶金学院与宝钢合作开发了确定高炉大喷煤条件下分析喷吹煤粉利用率的技术，并获得了国家发明专利(中国专利 ZL 02 1 31238.9)。通过对高炉炉尘中未消耗煤粉的分析，确定出不同条件下高炉喷吹煤粉的利用率，提出进一步提高高炉喷煤量需要采取的措施。

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。

冶金行业中通用的原料煅烧工序如石灰窑存在能耗高、热效率低、污染排放严重等问题，产物气大量浪费。煅烧窑内反应体系热量与颗粒间的传热存在加热不均，容易造成石灰颗粒的过烧等品质问题，因此降低石灰的活性度，使石灰产业的品质质量得不到提高。通过热载体循环高效煅烧窑及产物气资源化回收技术，可以有效地提升系统能量利用效率，降低烟尘以及 NOx 的排放浓度，提高产物活性。

工业中大部分高温固体散料是宽粒径分布（0.1-20mm）的混合物料，微细粉体填充在块料的空隙，冷却气体既吹不起散料，也穿不透散料，难以直接从散料取走热量；移动床内间接换热过程中管间距过大换热不充分，管间距过小颗粒易堵塞，热回收效率低；高温散料的粒度覆盖范围宽、产率及温变跨度大，余热回收难度大、效率低，技术不成熟。针对现有的余热回收工艺适用性差、回收效率低，对于含微细粉体且粒度分布宽、产率及温变跨度大的余热散料难以有效回收的现状，设计开发适应粒度、产率和温度宽范围变化的高温散料均匀布料装置和自均衡连续出料装置；研发以散料侧多频喘动及流体侧强化换热为特征的间壁式换热技术；提出适用于粒度、温度和产率宽阈度变化的热质自均衡蓄存技术与热量分级提取方法，形成组合式散料蓄存与余热分级提取工艺。