【世界金属导报】2011钢铁共性技术协同创新中心工艺与装备开发平台中期研发工作进展

        2011“钢铁共性技术协同创新中心”自获批认定以来，在教育部、财政部以及各协同体单位的大力支持下，围绕钢铁工业“绿色制造”、“制造绿色”两个主题，针对凝练出的“绿色化工艺与装备研发”、“重大工程高性能绿色化产品开发”两项重大协同创新任务，扎实推进各项工作，各项重大任务逐步得到落实。工艺与装备研发平台围绕钢铁工业“绿色制造”主题，加快落实各项关键共性技术依托的产线、企业，进一步汇聚协同创新要素，在人才汇聚、中心发展、运行机制等方面取得了显著进展，各项工作做到时间过半，任务完成过半，有效实现了科研、学科、人才“三位一体”全面发展。

工艺与装备研发平台发展与建设进展

拓展研究方向，新增研究团队，形成钢铁行业全流程技术体系研发队伍。

钢铁共性技术协同创新中心工艺与装备研发平台聚焦常规板坯钢铁生产流程、薄板坯连铸连轧生产流程以及薄带连铸短流程生产线，组建了“先进冶炼、连铸工艺与装备技术”、“先进常规流程热轧工艺与装备技术”、“先进短流程热轧工艺与装备技术”、“先进冷轧、热处理和涂镀工艺与装备技术”等4个研究团队。在此基础上，中心坚持有所为有所不为，面向行业对复杂难选铁矿、超级铁精矿等开发绿色新技术的迫切需求，2015年3月，报请东北大学“2011计划”工作领导小组讨论，同意中心工艺与装备研发平台主任王国栋院士聘任韩跃新教授为首席专家，新增组建铁矿资源绿色开发利用方向研究团队。至此，中心工艺与装备研发平台形成了涵盖铁矿资源绿色开发利用、炼铁、炼钢、连铸、热轧、短流程以及冷轧工艺在内的钢铁生产全流程工艺与装备技术研发团队。

汇聚行业优秀人才，动态调整研发团队，协同行业创新要素和资源，有效推进重大任务及课题落实和技术研发突破。

运行过程中，工艺与装备开发平台根据重大任务需求动态补充和调整研究团队人员，汇聚钢铁行业优秀人才，同时，通过扩大开放，注重建设一个全球化的协同创新网络。至2016年12月，平台研究团队新增研究人员11名，研究人员总计达104名。同时，围绕铁矿资源绿色利用、炼铁、炼钢、连铸、热轧、短流程以及冷轧工艺技术领域，相继聘任鞍钢、宝钢、武钢、首钢、南钢、沙钢、钢研集团、上海大学、武汉科大等协同单位相关专家39名。外聘专家与平台研究团队成员优势互补，根据重大任务及课题需求，在关键技术研发、工程实践、人才培养等方面与平台五个研究团队有机互补，有效推动和促进了

中心系列重大任务的落实与开展

聚焦国家行业重大需求，统筹学科发展规划，加强平台创新及研发基地建设。

为提升中心人才培养和创新能力，东北大学“2011计划”工作领导小组大力支持中心推进学科及研发基地建设。在聚焦国家重大需求、统筹加工学科发展、规划研发平台建设的基础上，通过基地建设凝聚材料加工学科的力量，开发源于并超越现有工艺的系列钢铁和有色金属加工创新技术，促进加工学科的整体协同发展，领跑金属材料加工行业的科技创新。针对钢铁材料冶炼、连铸、热轧、冷轧、短流程工艺关键技术研发需求，有计划地持续填平补齐相关实验研究设备，如薄带连铸实验机组，增建连续退火与热浸镀机组，研究开发冷轧连退热处理及涂镀先进工艺技术，形成先进的退火－涂镀生产工艺、先进电工钢产品制备原型技术；增建型材、管材加工新型工艺实验装置，覆盖板、管、型等热轧钢材门类研究手段。针对有色金属部分，聚焦国家对高性能铝、镁等合金材料的强烈需求，面向航空、航天、高铁、乘用车等行业，研究高强韧有色合金材料成分设计、析出控制、半连续铸造、固溶和时效以及有害杂质的无害化处理等关键制造技术，为开发高强、高韧有色合金材料提供理论和中试研究支撑，加快推进材料加工学科在国际轻金属加工领域占据领跑地位。

积极拓展校外企业产学研合作平台，部署相关领域特色化的产业技术研究院，构建1:1的科研工程实践平台。

提升团队建设，加强优秀人才培育，提升研究生科研创新及创业能力，是中心发展的重要任务。科研工程实践，是100%逼真的实验室，是创新研究的原点，也是培养教师、学生社会责任感和事业心的重要载体。注重在国民经济主战场上锻炼年轻一代科技工作者，在重大科研工程实践中培养和造就人才。积极拓展校外企业产学研合作平台建设，面向行业企业需求，面向市场需求，部署相关领域产业技术研究院建设，构建1:1的科研工程实践平台，为研究团队师生深入企业1:1的大平台上开展研究创造条件。2016年7月6日，河钢集团有限公司与东北大学联合共建的“河钢东大产业技术研究院”成立，河钢东大产业技术研究院将主要面向矿山技术、铁前技术、炼钢技术、轧钢技术、产品应用技术、新材料与新产品、智能监控与智能制造技术、创新平台建设及人才培养等八个领域，在“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念指导下，针对制约河钢及行业产业升级的关键问题，进一步聚集全球创新要素，不断解决制约河钢产品升级的关键性、根本性问题，并在引领和促进国家行业技术创新方面作出卓越贡献，使河钢和东大共同成为钢铁及相关技术融合创新的领跑者。

根据发展规划，工艺与装备研发平台将进一步部署和筹建相关领域特色化实质性的产业技术研究院，围绕行业企业及关键共性技术研发需求，持续推进多学科、多领域协同创新发展及科技成果转化。

机制改革及跨单位跨学科协同创新

树立求真务实、真抓实干、实事求是的科学精神，推进评价机制改革，服务国民经济主战场，推动行业技术进步。

科学研究既要以实事求是的精神追求真理，也要服务国民经济主战场，推动行业技术进步和发展。树立真抓实干的良好工作作风，改革评价机制及评价体系导向，“真正的论文要写在钢铁生产的创新实践上，真正的创新成果要体现在钢铁生产技术进步上”，务求实干实绩实效，突破钢铁关键共性技术，不断提高钢铁生产的质量和效益，实现钢铁生产的绿色制造。

推进创业机制创新，推动工艺与装备研发平台创新发展。

针对工艺与装备研发平台承担的重大任务特点，在创新创业机制上突出以四维汇聚为理念。四维，即产学研结合是一个维度，学科交叉是一个维度，行业结合是一个维度，工艺装备产品服务一体化的创新又是一个维度。这四个维度的结合，使得平台能够更好地发动各方面的力量，汇聚各方面的人才，进而实现创新发展。

强化日常过程管理，推进工艺与装备研发平台各项工作落实。

平台运行过程中，强化日常过程管理和工作推进，形成月度2次中心例会制度，即月中、月末召开由平台领导、各方向首席以及学校“2011计划”工作领导小组成员代表参加的工作例会，通报各方向承担的重大任务落实情况、与企业院所协同情况、学科基地建设以及科研进展情况，研讨制定研究生培养新机制、学生创新创业基地管理及激励模式等，督促和推进工作落实，部署近期工作目标计划情况。

注重阶段性和年度实绩实效考核，强化绩效考核导向。

中心自2014年10月获批认定以来，突出年度实绩实效绩效考核。2015年度考核过程中，历时1个月，严格部署，围绕钢铁共性技术协同创新中心承担的重大任务，突出实干、实绩、实效，以事实说话，做好年终考核。年度考核全面覆盖工艺与装备研发平台受聘员工、研究生。中心人员考核由自评、方向自评、优秀人员差额评优述职汇报、方向首席汇报、平台层面总体评价考核等5个环节组成。研究生考评将由学生自评、方向自评、优秀研究生平台层面汇报与差额评优、表奖等4个环节组成。

2015年度工艺与装备研发平台共有87名受聘人员、硕士研究生102名，博士研究生103名参加年度考评汇报。在层层考评的基础上，中心最终评选出优秀硕士生19名，优秀博士研究生20名，青年新秀7名，创新标兵10名。2015年12月27日，“钢铁共性技术协同创新中心”2015年度方向首席述职考评会在东北大学举行，中心五个研究方向首席专家分别代表本研究方向作述职考评汇报。考评会专家组由学校领导，行业学会、协会以及部分国有大型钢铁企业领导组成。考评过程由领导和专家现场提问、点评以及中心全体成员现场打分环节组成。根据考评要求，中心最终评选出年度优秀方向1个，优秀首席2名。考评坚持以质量和贡献为重点、激励与约束相结合，注重实绩、实效考评，树立求真务实、真抓实干、实事求是的科学精神，突出创新，突出质量，抓住两头（优、差），未达阶段考核目标者采取绩效扣减、降级、退出等方式进行处理，有力促进了平台运行的良性发展。

扎实的工作也取得良好的成效。“先进轧制技术与热处理创新团队”入选2015年度科技部国家创新人才推进计划重点领域创新团队；中心受聘人员相继获得全国冶金教育系统年度杰出人物奖、宝钢教育基金优秀教师奖等荣誉称号。同时，2015年度引进国家“四青人才”1人。中心合计发表论文 285 篇，其中SCI收录111篇，出版专著 2 部，译著1 部，教材 2 部，工具书 1 部，研究报告10 部，授权专利 51件，新申请专利 95 件。毕业研究生70人（其中博士生毕业5人，硕士生毕业65人），在读研究生372人（其中博士148人，硕士生224人）。其中，109名研究生获得各类命名奖学金、大赛奖励、优秀论文等奖励（18名研究生获得国家奖学金，8名研究生获得省级大赛或论文奖励）, 5名研究生牵头承担教育部等纵向项目。

工艺与装备研发平台重大任务进展

工艺与装备研发平台针对十项关键共性技术，协同创新，扎实推进，在科研工作上取得良好的进展，简要说明如下（每项关键技术的具体进展情况将在本报陆续刊出）。

先进冶炼、连铸工艺与装备研究方向 “新一代钢包底喷粉精炼工艺与装备技术”

研制出抗磨损和耐高温侵蚀喷粉元件，突破超细狭缝元件中粉剂输送关键工艺技术，研制出钢包底喷粉装置，完成2吨感应炉、45吨工业级钢包的底喷粉试验，检验了新工艺的安全性、可行性、可靠性和可应用性。“高品质连铸坯生产工艺与装备技术”研究提出微合金钢铸坯二相粒子凝固弥散析出控制理论和高塑性铸态组织控制机制，成功开发新型内凸型曲面结晶器技术和铸坯多相变晶粒超细化控冷工艺与装备，首创形成微合金钢连铸坯角部裂纹治本控制新技术，推广应用至宝钢（梅钢）、唐钢等6家企业，实现薄板坯至特厚板坯坯型全覆盖；开发了连铸坯凝固末端重压下工艺与装备技术，研究并突破了堆钢压下控制和渐变曲率凸型辊等关键技术，首条具备重压下功能的板坯和方坯连铸生产线分别在唐钢和攀钢投入应用。

先进热轧及热处理工艺与装备技术方向“热轧-冷却-热处理一体化组织性能控制技术”

进一步完善热轧钢铁材料新一代TMCP工艺技术体系，系统优化超快冷装备和控制系统，使之成为热轧钢材产线标准化流程，推广热轧中厚板、带钢、棒线材轧后冷却装置9套；开发出的热轧控温冷却技术及装备，在生产高品质特厚钢板和高止裂性能钢板方面作用显著，并快速推广至4条中（宽）厚板产线；开发的我国首台/套热轧无缝钢管控制冷却工业化装备技术成功投入产线大批量应用。 “极限规格热轧板带钢产品热处理工艺与装备”研究解决了制约我国极限规格特种钢板热处理生产技术及装备的难题，突破了进口同类装备生产钢板的厚度、宽度极限，形成在该领域的领先技术优势。成果推广至宝钢、鞍钢、南钢、涟钢等企业，实现了国内最薄（3mm）、最宽（4000mm）调质钢板批量化稳定生产；开发的高品质耐磨钢、超高强钢、低温压力容器钢、军工钢等极限规格热处理产品，满足了千吨级大型工程机械、LNG储罐及运输船、自卸车车厢等重大装备关键部件的制造需求，实现了批量出口，为推动我国钢铁及相关产业的发展，提升装备制造市场竞争力做出了贡献。

先进短流程生产工艺与装备技术研究方向“薄板坯连铸连轧与无酸洗热镀锌工艺技术及装备”

研究针对热轧氧化铁皮及其界面变形协调性精细化控制机制，明确了升温过程中氧化铁皮结构控制机理，完成了还原退火过程中氧化铁皮演变行为的研究及还原退火热镀锌工艺技术的开发。依托常规热镀锌生产线（邯钢1450热镀锌生产线）和窄带钢热镀锌生产线已成功实现了热轧带钢免酸洗还原热镀锌板的工业化试生产，热轧带钢免酸洗还原热镀锌板的镀层锌花均匀、表面质量良好，T弯实验结果表明镀锌层附着性良好。“薄带连铸流程制备高品质硅钢技术与关键装备” 研究针对硅钢薄带连铸工艺及成套装备技术开发，明确了亚快速凝固条件下的组织与织构的形成和演变原理，建立以组织和织构控制为核心的各关键生产工序的优化控制技术。在关键设备研发与工业化推进方面，形成了铸辊和侧封板、水口结构等核心技术，建设完成东北大学第二代薄带连铸+温轧实验平台为针对各类特殊钢种及合金的铸带轧全流程工艺控制提供实验平台。研究人员围绕工艺-装备共性问题集中攻关，通过基础理论研究与生产技术综合创新，解决从实验室到生产车间工艺装备升级扩容的共性问题，目前，武钢薄带连铸高硅钢示范线建设稳步推进，年产40万吨自主知识产权高品质钢薄带铸轧技术产业化项目顺利转化实施，生产线工程开工建设，项目各项工作稳步推进，具有自主知识产权的高品质特殊钢薄带连铸薄带技术的工业化进程全面起步。

先进冷轧、退火和涂镀工艺与装备技术方向“高精度冷轧板形和冷轧硅钢边部减薄控制与装备技术”

基于自主研发的多执行机构板形闭环控制核心应用技术，对板形调控功效系数的多变量优化控制模型等冷轧板形控制系统进行了系统调优，其带钢平直度综合控制精度小于7I。冷轧板形控制技术已成功推广应用8台/套；将鞍钢1500五机架硅钢UCM冷连轧机改造为具有单端锥度工作辊窜辊功能的UCMW冷轧机，开发出多规格带钢产品的边部减薄工艺控制模型和自适应高精度自动控制系统，边部减薄控制2σ值3.75μm，大幅提高了产品质量和成材率。2015年1月，“冷连轧带钢边部减薄控制核心技术研发与工业应用”项目通过了中国钢协组织的科技成果鉴定，鉴定认为该技术成果整体上达到国际领先水平，填补了国内空白，具有重要的推广应用价值。2016年10月“冷轧硅钢边部减薄控制核心技术开发与工业应用”项目获得冶金科学技术一等奖。“冷轧带钢连续退火和涂镀工艺与装备技术”与鞍钢协同，在热镀锌产品镀层质量控制核心技术方面取得突破性进展，成功开发镀层厚度控制系统，该系统稳定运行于鞍钢热镀锌线，稳态锌层厚度平均偏差降低1.5g/m2，非稳态锌层厚度平均偏差降低3.7g/ m²，单面镀层厚度精度提高8%以上。2015年11月，“热镀锌带钢镀层质量控制核心技术研发与工业应用”项目获得冶金科学技术二等奖。

铁矿资源绿色开发利用研究方向“复杂难选铁矿预富集-悬浮焙烧-磁选（PSRM）新技术”

研究在预氧化-蓄热还原-再氧化的分段式流态化磁化焙烧过程中成功地实现了难选弱磁性铁矿物向易选强磁性铁矿物的高效转变，形成了铁矿物多相转化精准调控、非均质铁矿石颗粒悬浮态保持、蓄热式高效低温还原、冷却过程铁矿物相控制同步回收潜热等系列关键技术点集成。目前已成功研发出复杂难选铁矿石悬浮磁化焙烧150kg/h新型半工业扩大试验系统，完成了鞍钢东部尾矿、眼前山排岩矿、东鞍山铁矿、西部尾矿及酒钢粉矿和总尾矿等多种难选铁矿的扩大连续试验，并对其经济性进行了综合评价，并通过了项目委托单位组织的成果验收。鞍钢2800万t/a尾矿及酒钢600万t/a粉矿预富集-悬浮焙烧-磁选工程化项目正在实施之中，将于2017年末至2018年陆续投产。“超级铁精矿与洁净钢基料短流程绿色制备技术”提出了基于杂质源头控制的“铁精矿深度提质-悬浮态选择性梯级还原-零污染熔炼”一体化技术，为生产高品质直接还原铁和洁净钢基料提供了新途径，新流程基于源头控制杂质含量，省却洁净钢基料传统生产工艺中的焦煤炼焦、高炉炼铁及铁水脱硫工序，新流程通过窄级别磨矿、复合力场分选新装备及新型常温浮选药剂等关键技术有机结合，已建成超级铁精矿10万t/a工业生产线，获得TFe品位72.32%、酸不溶物含量0.18%的超级铁精矿产品。以超级铁精矿为原料进行直接还原和电炉熔炼试验，成功获得TFe 99.915 %、C＜0.0010%、S<0.0066%、P<0.0020%的纯铁产品。

钢铁行业作为一个具有悠久历史的行业产业，尤其是近30年来随着国内外技术的快速发展以及日臻完善，关键技术的突破愈发困难。应该说，中心立项确定的十项关键共性工艺与装备技术，均有非常大的技术难度，技术突破实属不易，因此，每一项突破都将具有重大实用价值和非常重要的意义。可以预期，在目前工作进展基础上，在教育部、各协同体以及钢铁行业企业的大力支持下，钢铁共性技术协同创新中心工艺与装备开发平台必将取得更大的成绩，为我国钢铁行业绿色转型发展作出应有的贡献。

(信息来源：世界金属导报)