當(dāng)前，我國鋼鐵工業(yè)面臨著資源、環(huán)境的制約，鐵礦石和微合金主要依賴進(jìn)口，在鋼材品種質(zhì)量方面又存在著產(chǎn)品檔次低、同質(zhì)化、無特色且嚴(yán)重供大于求的問題。鋼鐵企業(yè)今后將面臨更加嚴(yán)峻的形勢，而改善的對策之一，就是以熱軋過程為切入點(diǎn)實(shí)現(xiàn)綠色化軋制，通過軋制過程的合理設(shè)計(jì)，達(dá)到節(jié)省資源和能源，減少排放，開發(fā)低成本、高性能鋼鐵產(chǎn)品的目的。同時(shí)，對于板帶材組織性能和內(nèi)部缺陷的在線檢測技術(shù)和質(zhì)量模型與板帶的控制問題也在綠色制造中起到重要的作用。

　　為此，由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會組織，東北大學(xué)牽頭并聯(lián)合北京科技大學(xué)共同承擔(dān)了“十二五”國家科技支撐計(jì)劃課題———鋼鐵行業(yè)綠色制造關(guān)鍵技術(shù)集成應(yīng)用示范，目前已取得了階段性的進(jìn)展。

　　兩大課題助力高性能板帶綠色制造

　　該支撐計(jì)劃課題共包含熱軋板帶鋼新一代TMCP裝備及工藝技術(shù)以及高性能板帶產(chǎn)品在線質(zhì)量測控裝備和關(guān)鍵技術(shù)這兩個(gè)子課題。

　　高性能板帶產(chǎn)品在線質(zhì)量測控裝備和關(guān)鍵技術(shù)。即圍繞高性能板帶產(chǎn)品在線質(zhì)量測控裝備和關(guān)鍵技術(shù)，開展技術(shù)原理、實(shí)驗(yàn)方案和設(shè)備集成研究開發(fā)。其目標(biāo)是研究開發(fā)基于X射線衍射技術(shù)和激光超聲技術(shù)的金屬板帶組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和內(nèi)部缺陷的在線檢測技術(shù)和裝備，應(yīng)用于國家板帶中心實(shí)驗(yàn)基地，形成產(chǎn)業(yè)化集成示范平臺。此項(xiàng)目的研究內(nèi)容包括：

　　第一，激光超聲技術(shù)在線檢測板帶內(nèi)部缺陷和力學(xué)性能。激光超聲技術(shù)在線檢測的范圍包括內(nèi)部裂紋、夾渣、皮下氣泡和結(jié)疤等。由于傳統(tǒng)的激光超聲檢測技術(shù)存在離線檢測、檢測效率低、檢測結(jié)果滯后等問題，該項(xiàng)目針對這種情況研究的項(xiàng)目關(guān)鍵點(diǎn)是：激光超聲檢測能夠在高溫、振動等復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)特征提取、多點(diǎn)數(shù)據(jù)融合，并開發(fā)新的模式識別方法等。

　　第二，X射線衍射技術(shù)在線檢測板帶組織性能。傳統(tǒng)板帶組織性能的檢測方法是靜態(tài)、離線的，而且是破壞式的拉伸、沖壓檢測。新型的X射線衍射技術(shù)在線檢測的優(yōu)點(diǎn)在于在線、全程、實(shí)時(shí)的無損檢測。該項(xiàng)目的重點(diǎn)是采集多衍射數(shù)據(jù)、二維圖像處理、二維衍射花樣詮釋技術(shù)和織構(gòu)計(jì)算等。

　　第三，產(chǎn)品質(zhì)量非線性統(tǒng)計(jì)建模、優(yōu)化與控制技術(shù)。現(xiàn)場的數(shù)據(jù)檢測不是單變量的線性函數(shù)，而是多變量的數(shù)據(jù)和非線性函數(shù)的耦合。因此，該項(xiàng)目主要通過非線性統(tǒng)計(jì)、核函數(shù)耦合等方法研究鋼材的質(zhì)量建模、質(zhì)量預(yù)測、質(zhì)量的監(jiān)控與診斷和產(chǎn)品質(zhì)量控制。熱軋板帶鋼新一代TMCP裝備及工藝技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用。其總體目標(biāo)是：開發(fā)出具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的大型熱連軋機(jī)生產(chǎn)線新一代TMCP（ThermoMechanicalControlProcess，熱機(jī)械控制工藝）關(guān)鍵裝備與技術(shù)———軋后超快速冷卻系統(tǒng)成套技術(shù)裝備，并針對熱軋板帶鋼典型產(chǎn)品如普碳、高強(qiáng)、管線等品種，研究開發(fā)并實(shí)際應(yīng)用以超快速冷卻為核心的新一代TMCP工藝技術(shù)。此項(xiàng)目的研究內(nèi)容包括：

　　第一，新一代TMCP超快速冷卻裝備開發(fā)：研究板帶鋼的新型高強(qiáng)度均勻化冷卻機(jī)理，熱軋板帶鋼超快速冷卻大型噴嘴結(jié)構(gòu)開發(fā)及合理配置，開發(fā)出滿足大型熱軋帶鋼生產(chǎn)線板帶鋼新一代TMCP所需的軋后超快速冷卻技術(shù)及裝備。

　　第二，基于超快冷的新一代TMCP控制冷卻自動化系統(tǒng)開發(fā)：熱軋帶鋼基于超快速冷卻的新型軋后冷卻控制模型建立，實(shí)現(xiàn)超快冷冷卻與原有層流冷卻設(shè)備、工藝以及板帶鋼冷卻過程中溫度控制的無縫銜接，開發(fā)基于超快冷冷卻工藝、面向升速軋制的新一代軋后冷卻控制系統(tǒng)。

　　第三，新一代TMCP條件下熱軋帶鋼典型產(chǎn)品資源節(jié)約型生產(chǎn)工藝技術(shù)開發(fā)：開發(fā)出普碳、高強(qiáng)、管線等熱軋帶鋼典型產(chǎn)品，以“節(jié)約型成分設(shè)計(jì)、減量化軋制工藝”為核心的品種工藝開發(fā)及研究，開發(fā)出滿足工業(yè)化大批量連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)要求的熱軋板帶鋼典型產(chǎn)品和相關(guān)軋制及冷卻工藝技術(shù)。

        關(guān)鍵目標(biāo)聚焦高精度、高強(qiáng)度和低消耗

　　鋼鐵行業(yè)綠色制造關(guān)鍵技術(shù)集成應(yīng)用示范課題主要考核目標(biāo)包括以下幾個(gè)方面。

　　裝備開發(fā)和示范裝置：開發(fā)新一代TMCP超快速冷卻裝備，熱軋帶鋼軋后冷卻速度達(dá)到300℃/s（厚度規(guī)格為3mm～4mm的帶鋼）；開發(fā)出我國新一代軋后冷卻自動控制系統(tǒng)，超快冷出口溫度控制精度為帶鋼目標(biāo)溫度的±20℃（控溫偏差），全長命中率達(dá)到90%以上，卷取溫度控制精度為帶鋼全長目標(biāo)溫度的±20℃（控溫偏差），命中率達(dá)到90%以上，控溫精度達(dá)到國際先進(jìn)水平；開發(fā)X射線衍射在線檢測工業(yè)示范裝置，織構(gòu)及塑性應(yīng)變比r值的在線檢測結(jié)果偏差小于±15%，檢測精度達(dá)到國際領(lǐng)先水平；開發(fā)激光超聲在線檢測試驗(yàn)裝置，完成普碳鋼、IF鋼等冷軋板帶表面和內(nèi)部裂紋、夾雜等缺陷的在線測量與定位，激光超聲檢測冷軋板帶內(nèi)部裂紋缺陷的精度達(dá)到500μm?！　∩a(chǎn)工藝技術(shù)開發(fā)：新一代TMCP條件下的典型產(chǎn)品如普碳鋼、高強(qiáng)鋼、管線鋼等熱軋板帶鋼的資源節(jié)約型生產(chǎn)工藝技術(shù)，在保持或提高板材材料塑韌性和使用性能的前提下，典型產(chǎn)品如普碳鋼、高強(qiáng)鋼、管線鋼等系列高性能熱軋板帶鋼產(chǎn)品強(qiáng)度指標(biāo)提高80MPa～100MPa，或鋼中主要合金元素節(jié)省用量20%～30%。

　　板帶生產(chǎn)測控?cái)?shù)據(jù)平臺集成示范：X射線衍射設(shè)備完成中試線的示范集成，確保在線檢測集成系統(tǒng)的有效性，在線測量結(jié)果與離線檢測結(jié)果的偏差小于±15%。

　　此外，該項(xiàng)目旨在形成和建立首鋼遷安2160mm熱軋板帶鋼以超快速冷卻為核心的新一代TMCP生產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)示范線。

　　課題研究取得階段性進(jìn)展

　　目前，課題研究已經(jīng)取得了階段性進(jìn)展：首先，超快冷裝備及自動化系統(tǒng)正式投產(chǎn)。2012年11月15日，2160mm熱軋帶鋼超快冷系統(tǒng)完成熱負(fù)荷試車工作，課題開發(fā)的超快冷裝備及自動化系統(tǒng)正式投入實(shí)際生產(chǎn)。

　　其次，X射線衍射板帶組織性能在線檢測技術(shù)取得進(jìn)展，完成了織構(gòu)在線檢測技術(shù)的設(shè)備選型和設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)了織構(gòu)在線檢測裝置。

　　再其次，激光超聲板帶內(nèi)部缺陷和力學(xué)性能的非接觸檢測獲得一定的成果，完成了缺陷檢測技術(shù)調(diào)研和分析，確定了激光超聲檢測的方案，完成了激光超聲非接觸檢測技術(shù)的設(shè)備選型和檢測方案設(shè)計(jì)。

　　此外，板帶生產(chǎn)過程測控?cái)?shù)據(jù)分析與平臺集成進(jìn)展順利，完成了數(shù)據(jù)平臺框架設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)倉庫的建立、熱軋帶鋼頭部拉窄原因分析及熱軋帶鋼自適應(yīng)聚類分析。