追求卓越 敬業(yè)勤奮 團(tuán)結(jié)合作 求實創(chuàng)新——軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室

追求卓越 敬業(yè)勤奮 團(tuán)結(jié)合作 求實創(chuàng)新
——軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室

RAL外景

坐落于沈水之濱、東北大學(xué)美麗校園的軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室(簡稱RAL)，前身是于1954年建設(shè)的東北工學(xué)院軋鋼實驗室。1989年金屬壓力加工聯(lián)合工業(yè)自動化、計算機(jī)應(yīng)用、控制理論及應(yīng)用4個博士點學(xué)科共同申報國家重點實驗室建設(shè)項目獲得成功。1995年通過國家驗收，正式開放運(yùn)行，成為我國軋制技術(shù)及其自動化領(lǐng)域惟一的國家重點實驗室。2008年第2次通過了國家評估。

RAL現(xiàn)有科研、辦會、實驗用房7 000 m2。實驗室第5屆學(xué)術(shù)委員會成員由材料成形、冶金工程、自動化、材料物理、冶金設(shè)備等領(lǐng)域的著名專家共計15人組成，其中院士9人。王國棟院士擔(dān)任實驗室學(xué)術(shù)帶頭人，吳迪教授擔(dān)任實驗室主任。

1 研究方向

金屬材料高質(zhì)量、低成本軋制過程研究 低成本、高效能軋制工藝;理論與技術(shù)、軋制過程數(shù)學(xué)模擬;物理模擬與過程優(yōu)化、高精度數(shù)學(xué)模型建模方法與在線應(yīng)用;軋制過程模擬實驗研究設(shè)備研制;滿足多用途要求的低成本、高質(zhì)量軋制產(chǎn)品研發(fā)等。

加工過程材料組織性能演變的模擬、預(yù)測與控制研究 加工過程對材料組織、性能的影響規(guī)律;成形過程中材料組織與結(jié)構(gòu)演變的定量描述;建模與模擬、金屬材料成分、組織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系;成形過程中材料組織性能預(yù)測與在線優(yōu)化控制;控軋控冷機(jī)理研究與工藝開發(fā)等。

材料成形過程綜合自動化研究 現(xiàn)代控制理論與智能控制方法在材料成形中的應(yīng)用;多變量、快響應(yīng)、深度非線性控制系統(tǒng)的辨識與建模;材料成形過程監(jiān)測、故障診斷與質(zhì)量控制，材料成形過程管理與控制綜合自動化系統(tǒng)等。

材料的先進(jìn)制備技術(shù)及高性能材料研究 高強(qiáng)度、長壽命、耐腐蝕的新一代鋼鐵材料設(shè)計與研發(fā);復(fù)合材料、難加工材料、特殊性能材料的制備理論與方法;短流程、近終成形新理論、新工藝、新設(shè)備及其關(guān)鍵技術(shù);節(jié)能、環(huán)保、減量化新成形工藝與新產(chǎn)品開發(fā)等。

2 研究成果

近年來RAL獲國家科技進(jìn)步獎6項，國家技術(shù)發(fā)明獎1項，省部級科學(xué)技術(shù)獎36項，發(fā)表研究論文900多篇，出版論著30余部。

表1 國家級獲獎成果(2005～2011年)

超級鋼開發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化 通過對熱軋過程中組織性能演變和強(qiáng)化機(jī)理的研究、熱模擬實驗、實驗室熱軋實驗和現(xiàn)場工業(yè)實驗，開發(fā)出400～500 MPa級超級鋼，實現(xiàn)普碳鋼強(qiáng)度翻番。獲國家科技進(jìn)步獎一等獎等多項獎勵。到2005年已在我國推廣超級鋼400多萬t。本研究得到國家“973”計劃和“863”計劃的支持。

中厚板軋機(jī)核心軋制技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備研制 以首鋼3 500中厚板軋機(jī)工程為背景，開發(fā)和集成了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了中厚板軋制技術(shù)和重大裝備的集成基礎(chǔ)創(chuàng)新，獲國家科技進(jìn)步獎二等獎等多項獎勵，研究成果已經(jīng)在國內(nèi)外10多家中厚板廠得到推廣應(yīng)用。

系列實驗設(shè)備的開發(fā)與研制 利用多學(xué)科交叉優(yōu)勢，自主開發(fā)研制了系列研究設(shè)備。包括熱模擬實驗機(jī)、熱軋實驗軋機(jī)、冷軋實驗軋機(jī)、控制冷卻設(shè)備、退火模擬實驗機(jī)等。已應(yīng)用于寶鋼、濟(jì)鋼、酒鋼等企業(yè)的技術(shù)研發(fā)中心。

智能軋制技術(shù)及應(yīng)用 結(jié)合寶鋼等大型骨干鋼鐵企業(yè)的現(xiàn)場需求，從改進(jìn)板帶鋼軋制過程軟件入手，以剛塑性有限元、組織性能預(yù)測和人工智能技術(shù)為支撐，建立我國自有的連軋過程數(shù)模開發(fā)工具和模型參數(shù)調(diào)優(yōu)工具，并形成獨(dú)具特色的軋制過程優(yōu)化與數(shù)模調(diào)優(yōu)理論體系和實用方法。該項目獲國家科技進(jìn)步獎二等獎等多項獎勵。

冷軋板形檢測與控制 實現(xiàn)了我國冷軋板形測量系統(tǒng)核心技術(shù)的突破，形成了板形檢測、控制系統(tǒng)核心技術(shù)體系，完成了國內(nèi)第一套工業(yè)應(yīng)用級的擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的冷軋帶鋼板形測量和控制系統(tǒng)，技術(shù)成果整體上達(dá)到國際領(lǐng)先水平，填補(bǔ)了國內(nèi)空白;打破了國外對冷軋板形控制系統(tǒng)的長期壟斷，是我國冶金領(lǐng)域核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重大進(jìn)步。該項目獲國家科技進(jìn)步獎二等獎等多項獎勵，相關(guān)成果已經(jīng)在鞍鋼等大型鋼鐵企業(yè)得到應(yīng)用。

新一代TMCP技術(shù)的開發(fā) 通過采用以超快冷為核心的可控?zé)o級調(diào)節(jié)鋼材冷卻技術(shù)，綜合利用固溶、細(xì)晶、析出、相變等綜合強(qiáng)化手段，在保持或提高材料塑韌性和使用性能的前提下，80%以上的熱軋板材(含熱帶、中厚板、棒線材、H型鋼、鋼管等)產(chǎn)品強(qiáng)度指標(biāo)提高50～200 MPa以上，或鋼材主要合金元素用量節(jié)省30%以上，實現(xiàn)了國內(nèi)熱軋鋼鐵材料的“資源節(jié)約型、節(jié)能減排型”等綠色制造工藝過程。該項研究得到國家科技支撐計劃(十一五、十二五)的資源。目前，基于超快冷的新一代TMCP技術(shù)已在中厚板、熱連軋、H型鋼、棒線材、鋼管等熱軋生產(chǎn)線取得了大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。

實驗室承擔(dān)的國家自然科學(xué)基金委員會和上海寶鋼集團(tuán)公司聯(lián)合資助的國家自然科學(xué)基金重點項目“基于雙輥薄帶連鑄的高品質(zhì)硅鋼織構(gòu)控制理論與工業(yè)化技術(shù)研究(批準(zhǔn)號:50734001)”，針對薄帶連鑄制造硅鋼流程的快速凝固、鑄后冷卻、熱軌等顯著區(qū)別于傳統(tǒng)厚板坯流程的本質(zhì)特點，圍繞在硅鋼制造中織構(gòu)控制與優(yōu)化這一核心問題開展研究，闡明了硅鋼(包括取向和無取向)薄帶坯連鑄、熱軋、冷軋和熱處理過程中再結(jié)晶組織及織構(gòu)形成、演變與遺傳規(guī)律，揭示了取向硅鋼抑制劑的析出、長大規(guī)律及其作用機(jī)理，據(jù)此建立了薄帶連鑄條件下硅鋼(包括取向和無取向)織構(gòu)及組織、取向硅鋼抑制劑行為的全流程控制與系統(tǒng)優(yōu)化理論，開發(fā)出基于雙輥薄帶連鑄的高品質(zhì)硅鋼短流程、高效率、低成本工業(yè)化制造技術(shù)原型。2012年3月8日通過了國家自然科學(xué)基金重點項目課題驗收。

3 研究團(tuán)隊

實驗室現(xiàn)有固定研究人員58人，其中教授14人(院士1人、博士生導(dǎo)師8人)、副教授10人、講師11人、助教11人、科學(xué)研究及實驗技術(shù)人員12人(其中副高級以上10人)。固定研究人員中45歲以下的有47人，占81%。是一支知識結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)合理、學(xué)術(shù)水平高的精干隊伍。

實驗室尤其注重學(xué)科交叉人才的引進(jìn)，注重在學(xué)科交叉點產(chǎn)生新的學(xué)術(shù)思想，形成新的學(xué)科增長點，強(qiáng)調(diào)樹立“團(tuán)隊精神”和“群體意識”，形成了各具特色的學(xué)術(shù)梯隊。

高質(zhì)量板帶軋制學(xué)術(shù)梯隊 由實驗室學(xué)術(shù)帶頭人王國棟教授引領(lǐng)。王國棟教授在連軋控制系統(tǒng)、有限元理論和應(yīng)用、板帶軋制自動化與智能化方面做出了創(chuàng)造性的研究成果。其中《板形控制和板形理論》被引用104篇次。該學(xué)術(shù)梯隊在板帶鋼軋制研究領(lǐng)域做了大量高水平的研究工作，在寶鋼、首鋼、鞍鋼等大型骨干企業(yè)都有突出的業(yè)績，與韓國POSCO，日本三菱等國際著名企業(yè)建立了合作關(guān)系，在國內(nèi)外同行業(yè)中有重要影響。

塑性加工理論與智能軋制技術(shù)學(xué)術(shù)梯隊 由實驗室學(xué)術(shù)帶頭人劉相華教授引領(lǐng)。劉相華教授在剛塑性有限元基本理論及其在軋制中的應(yīng)用方面取得了創(chuàng)造性成果，證明了剛塑性可壓縮材料的變分原理，解決了奇異點處理、速度場與溫度場耦合、FEM軟件程序開發(fā)等一系列難題。在智能化軋制技術(shù)、軋制過程的模擬與優(yōu)化、熱軋鋼材組織性能預(yù)報與控制、新一代鋼鐵材料開發(fā)、連軋機(jī)組數(shù)學(xué)模型開發(fā)工具等方面均有建樹。重視理論聯(lián)系實際，是本學(xué)術(shù)梯隊的特色，他們在利用現(xiàn)代塑性加工理論對軋制過程進(jìn)行模擬與優(yōu)化做出了突出的成果。

型材軋制理論與工藝技術(shù)學(xué)術(shù)梯隊 由實驗室學(xué)術(shù)帶頭人吳迪教授率領(lǐng)。吳迪教授擅長孔型設(shè)計、計算機(jī)模擬與仿真、輔助孔型設(shè)計等方面。曾從事H型鋼軋制理論與工藝;高速鐵路用重軌軋制研究;鋼鐵材料連鑄－熱軋過程組織性能預(yù)報;智能化信息處理系統(tǒng)的建立與應(yīng)用研究;鍍錫板退火及平整軋制工藝研究。

近終形成形過程學(xué)術(shù)梯隊 由實驗室學(xué)術(shù)帶頭人邸洪雙教授領(lǐng)導(dǎo)。邸洪雙教授為解決雙輥鑄軋薄帶鋼工藝過程的穩(wěn)定性、提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提出了復(fù)合電磁側(cè)封的新構(gòu)想，設(shè)計了兩種結(jié)構(gòu)的電磁側(cè)封裝置，并進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬研究和低熔點合金的實驗研究。所開發(fā)的雙輥鑄軋高速鋼薄帶新工藝達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

軋制過程自動化學(xué)術(shù)梯隊 由實驗室學(xué)術(shù)帶頭人張殿華教授引領(lǐng)。在冷連軋機(jī)、熱連軋機(jī)以及中厚板軋機(jī)的計算機(jī)控制領(lǐng)域完成了多項重大科研項目，其中包括:東北大學(xué)國家重點實驗室三機(jī)架冷連軋機(jī)分布式計算機(jī)控制系、首鋼中厚板軋機(jī)AGC計算機(jī)控制系統(tǒng)、新余鋼鐵公司熱連軋計算機(jī)控制系統(tǒng)等。其中“首鋼中厚板軋機(jī)液壓AGC計算機(jī)控制系統(tǒng)”獲冶金部科技進(jìn)步二等獎和北京市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。

4 交流及合作

自2003年起，實驗室連續(xù)主辦4屆“先進(jìn)結(jié)構(gòu)鋼及軋制新技術(shù)國際研討會”，主辦全國性學(xué)術(shù)會議2次(2006年全國塑性加工理論與新技術(shù)學(xué)術(shù)會議和2007年全國塑性加工理論與新技術(shù))、地區(qū)性學(xué)術(shù)會議1次(第八屆東北三省塑性成形新技術(shù))。有6人次在國際會議上做特邀報告，20人次作為國際會議主席或分會場主席。

實驗室近年來與日本首都大學(xué)(東京)、德國阿亨大學(xué)、澳大利亞伍倫貢大學(xué)、墨爾本大學(xué)、莫納什大學(xué)等建立了學(xué)術(shù)交流關(guān)系。通過參觀、訪問、講學(xué)，在國內(nèi)外的影響逐漸擴(kuò)大，國際著名學(xué)者和同行來訪逐年增多。

國內(nèi)合作 實驗室與鋼鐵研究總院、中科院金屬研究所、北京科技大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、燕山大學(xué)、遼寧科技大學(xué)等單位開展了實質(zhì)性的科研合作，共同承擔(dān)了973計劃、863計劃、國家自然科學(xué)基金重大和重點項目、國家支撐計劃等項目。與鋼鐵研究總院、北京科技大學(xué)等單位共同承擔(dān)的973計劃“新一代鋼鐵材料的重大基礎(chǔ)研究”取得了標(biāo)志性的成果，其中“低碳鐵素體/珠光體鋼的超細(xì)晶強(qiáng)韌化與控制技術(shù)”2004年獲得國家科技進(jìn)步一等獎。同時，實驗室還與有關(guān)企業(yè)共同組建聯(lián)合研究室。聯(lián)合承擔(dān)企業(yè)的科研項目和技術(shù)改造項目，聯(lián)合承擔(dān)國家、地方和行業(yè)的重大、重點開發(fā)研究項目，為企業(yè)提供技術(shù)咨詢、技術(shù)論證和技術(shù)信息，為實驗室提供校外實驗和實踐基地，為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和人才培養(yǎng)，通過項目合作為實驗室發(fā)展提供資金支持。目前已經(jīng)建成的聯(lián)合研究室有上海寶山鋼鐵(集團(tuán))公司熱軋板帶聯(lián)合研究室、鞍山鋼鐵公司軋制新技術(shù)研究中心等9家。

國際合作 在廣泛開展國際學(xué)術(shù)交流的基礎(chǔ)上，與韓國POSCO公司、美國奎克等公司、日本住友金屬公司、澳大利亞伍倫貢大學(xué)、日本首都大學(xué)(東京)等進(jìn)行了實質(zhì)性國際科研合作，建設(shè)長期戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。

5 訪問學(xué)者制度

RAL實行“開放、流動、聯(lián)合、競爭”的運(yùn)行機(jī)制，通過設(shè)立開放課題、建立訪問學(xué)者制度、與國內(nèi)外知名公司及研究單位成立聯(lián)合研究室，從生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)問題，上升到理論高度開展研究，促進(jìn)研究成果盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

在實驗室訪問學(xué)者基金的資助下，實驗室在高層次創(chuàng)新人才凝聚和培養(yǎng)、高水平學(xué)術(shù)論文以及實驗室科研環(huán)境改善等方面均取得了突出的成果。極大地推動了學(xué)科交叉、促進(jìn)了學(xué)科發(fā)展。開辟了新的研究領(lǐng)域，進(jìn)一步密切了與國外已有的合作關(guān)系。