黨的十八大以來(lái)，東北大學(xué)堅(jiān)持立德樹(shù)人根本任務(wù)，堅(jiān)持服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略需求，服務(wù)行業(yè)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)和區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，奮力建設(shè)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（RAL）這一我國(guó)軋制技術(shù)領(lǐng)域唯一的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室面向鋼鐵材料發(fā)展進(jìn)程的關(guān)鍵共性技術(shù)問(wèn)題，結(jié)合鋼鐵流程工業(yè)特點(diǎn)，更加注重多學(xué)科交叉、全流程一體化解決行業(yè)共性問(wèn)題，強(qiáng)化產(chǎn)學(xué)研用融通和協(xié)同創(chuàng)新，堅(jiān)持把論文寫(xiě)在鋼鐵生產(chǎn)線上，推動(dòng)我國(guó)鋼鐵領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)“基礎(chǔ)研究、技術(shù)創(chuàng)新、成果轉(zhuǎn)化、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用”四位一體創(chuàng)新突破；相繼承擔(dān)行業(yè)及企業(yè)重大科研項(xiàng)目400余項(xiàng)，總經(jīng)費(fèi)約33億元，解決了大量行業(yè)和企業(yè)急需的關(guān)鍵共性技術(shù)難題和前沿技術(shù)問(wèn)題；其研究成果相繼獲得國(guó)家級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)8項(xiàng)，省部級(jí)科技獎(jiǎng)勵(lì)112項(xiàng)，為我國(guó)鋼鐵行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步做出了突出貢獻(xiàn)。

　　——系統(tǒng)布局鋼鐵材料領(lǐng)域科技創(chuàng)新平臺(tái)，構(gòu)建“冶金工業(yè)流程”學(xué)科群，加強(qiáng)通過(guò)頂層設(shè)計(jì)形成有組織科研創(chuàng)新模式，在技術(shù)創(chuàng)新、轉(zhuǎn)移和產(chǎn)學(xué)研合作方面成效特色更為凸顯。

　　2012年起，東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室基于國(guó)家及行業(yè)重大需求，系統(tǒng)布局鋼鐵材料科技創(chuàng)新平臺(tái)；2014年，牽頭建設(shè)“2011計(jì)劃”鋼鐵共性技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心工藝與裝備平臺(tái)；2019年，依托材料科學(xué)與工程、冶金工程等國(guó)家一級(jí)重點(diǎn)學(xué)科，構(gòu)建“冶金工業(yè)流程”學(xué)科群。

　　為進(jìn)一步推動(dòng)科研成果快速轉(zhuǎn)化，東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室深化產(chǎn)教融合，聚焦產(chǎn)業(yè)技術(shù)難點(diǎn)、痛點(diǎn)問(wèn)題，持續(xù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新攻關(guān)，實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人王國(guó)棟院士提出“理論—工藝—裝備—產(chǎn)品—應(yīng)用”一體化的“R&DES”創(chuàng)新新機(jī)制，采用“四維匯聚”（在學(xué)科交叉、產(chǎn)學(xué)研深度融合、行業(yè)協(xié)同、R&DES四個(gè)維度有機(jī)結(jié)合），構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系，堅(jiān)持全流程一體化創(chuàng)新，為鋼鐵領(lǐng)域的原始理論創(chuàng)新與關(guān)鍵共性技術(shù)突破奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　——圍繞鋼鐵材料高質(zhì)化、工藝綠色化和全流程數(shù)字化重大需求的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和共性技術(shù)難題開(kāi)展研究，相繼在核心工藝、流程再造、材料研發(fā)和智能制造等領(lǐng)域取得理論突破與關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新。

　　東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期致力于鋼鐵中試實(shí)驗(yàn)技術(shù)和裝備的研發(fā)工作，解決了實(shí)驗(yàn)與大生產(chǎn)的工藝條件相似性、大生產(chǎn)工藝的實(shí)驗(yàn)室再現(xiàn)等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題；開(kāi)發(fā)出涵蓋鋼鐵生產(chǎn)全流程的熔煉、熱軋、冷—溫軋、退火、熱模擬等系列化中試實(shí)驗(yàn)裝備，形成了功能完備、高效準(zhǔn)確的中試實(shí)驗(yàn)設(shè)備技術(shù)。

圖為鋼鐵生產(chǎn)流程工藝模擬平臺(tái)

　　相關(guān)技術(shù)已應(yīng)用到寶武、河鋼、鞍鋼、首鋼、中國(guó)臺(tái)灣中鋼和日本冶金等近30家大型中外鋼鐵企業(yè)，為鋼鐵領(lǐng)域原型工藝與材料技術(shù)開(kāi)發(fā)提供研發(fā)手段。

　　·連鑄凝固末端重壓下基礎(chǔ)理論與工藝技術(shù)

　　研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)系統(tǒng)揭示重壓下過(guò)程連鑄坯變形規(guī)律及兩相區(qū)內(nèi)溶質(zhì)傳輸行為規(guī)律，明確了內(nèi)外溫差是影響壓下量向鑄坯心部傳遞效率的最關(guān)鍵因素，開(kāi)發(fā)出準(zhǔn)確、高效、穩(wěn)定壓下的連鑄凝固末端重壓下技術(shù)，突破了常規(guī)連鑄機(jī)無(wú)法穩(wěn)定實(shí)施大變形壓下的裝備瓶頸，顯著改善連鑄坯中心偏析缺陷所導(dǎo)致的帶狀組織等質(zhì)量問(wèn)題。該成果已用于河鋼、鞍鋼等企業(yè)，并輸出至韓國(guó)現(xiàn)代鋼鐵。

　　·新一代控軋控冷（TMCP）理論與技術(shù)

　　熱軋鋼材產(chǎn)品占我國(guó)鋼材總量90%以上，是品種規(guī)格最多的軋制鋼材產(chǎn)品，但熱軋工序資源能源消耗大、產(chǎn)品成形及組織性能調(diào)控能力亟待提升。為此，東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室提出新一代TMCP理論與技術(shù)，成功研制了首臺(tái)套熱軋板、帶、管、型、棒、線材等超快速冷卻成套裝備，解決了熱軋鋼材高冷速條件下冷卻均勻性控制這一行業(yè)公認(rèn)技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了以“資源節(jié)約、節(jié)能減排”為特征的熱軋鋼鐵材料綠色制造技術(shù)新突破。

圖為新一代TMCP機(jī)制及開(kāi)發(fā)的我國(guó)首套TMCP工業(yè)化裝備

　　該項(xiàng)技術(shù)已應(yīng)用于寶武、鞍鋼、首鋼等大型鋼企50余條產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)節(jié)約型熱軋鋼材的大規(guī)模生產(chǎn)。

　　高等級(jí)中厚板是重大裝備重大工程建設(shè)所必需的關(guān)鍵基礎(chǔ)原材料，其開(kāi)發(fā)生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)—熱處理工藝及裝備是制約我國(guó)生產(chǎn)這類板材的關(guān)鍵。為此，東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室相繼攻克高端板帶鋼高強(qiáng)度高均勻性淬火機(jī)制和系列大型噴嘴、工藝模型等關(guān)鍵技術(shù)，高端高精鋁合金熱處理裝備核心部件和系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)完全自主化和國(guó)產(chǎn)化。

圖為自主研發(fā)的南鋼5000mm輥式淬火機(jī)設(shè)備

　　鋼鐵全流程綠色化

　　我國(guó)鐵礦石資源稟賦差、難利用，對(duì)外依存度持續(xù)超過(guò)80%。我國(guó)及權(quán)益鐵礦的貧雜鐵礦石儲(chǔ)量達(dá)300億噸以上，采用常規(guī)選礦技術(shù)無(wú)法有效利用，又造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。

　　東北大學(xué)RAL研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了“固—固罩蓋界面調(diào)控”浮選理論體系，闡明了氧化礦浮選藥劑極性基與礦物表面氫鍵吸附的重要作用；創(chuàng)造性地提出了鐵礦石浮選藥劑“氫鍵耦合多基團(tuán)協(xié)同”的分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新理論，破解了含碳酸鹽鐵礦石和極貧赤鐵礦石資源化高效利用技術(shù)難題，成果已應(yīng)用于鞍鋼、河鋼等企業(yè)，取得顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

　　東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室圍繞高能效低碳化高爐集成關(guān)鍵技術(shù)、高爐富氫還原等新工藝，與寶武、撫順新鋼鐵合作，研發(fā)頂煤氣循環(huán)—氧氣高爐前沿技術(shù)；開(kāi)展富氫還原低碳高爐理論的關(guān)鍵技術(shù)研究和工業(yè)化應(yīng)用，形成了以富氫氣體噴吹、系統(tǒng)安全與智能控制等為核心的富氫還原高爐煉鐵技術(shù)。

　　在鑄軋一體化短流程技術(shù)領(lǐng)域，東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室提出薄帶鑄軋高品質(zhì)電工鋼理論體系，開(kāi)發(fā)建設(shè)我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的首臺(tái)套電工鋼薄帶鑄軋產(chǎn)線。鑄軋短流程高質(zhì)化技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)重大冶金工藝流程自主創(chuàng)新具有重要的戰(zhàn)略意義。

圖為東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室自主開(kāi)發(fā)的薄帶連鑄產(chǎn)線

　　·熱軋過(guò)程組織性能與表面氧化智能預(yù)測(cè)與工藝優(yōu)化

　　東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室提出熱軋鋼材組織性能與氧化行為預(yù)測(cè)與智能控制技術(shù)，開(kāi)發(fā)出自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的氧化行為控制技術(shù)并大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，解決了因表面缺陷引發(fā)的鋼材使用性能和服役性能降低等問(wèn)題。

　　“鋼鐵產(chǎn)品組織性能與表面氧化狀態(tài)智能預(yù)測(cè)及工藝協(xié)同優(yōu)化系統(tǒng)”已在鞍鋼、梅鋼、漣鋼等企業(yè)得到推廣應(yīng)用，解決了焊瓶鋼屈強(qiáng)比窄幅（0.735~0.785）控制這一世界性難題，并出口應(yīng)用于韓國(guó)現(xiàn)代鋼鐵熱連軋線。

　　高品質(zhì)特殊鋼制備理論

　　高品質(zhì)特殊鋼是保障國(guó)家工業(yè)化和國(guó)防安全不可缺少的重要基礎(chǔ)材料，電渣重熔是生產(chǎn)高端特殊鋼和合金不可或缺的冶金方法。東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)針對(duì)我國(guó)電渣重熔技術(shù)存在電耗高、污染重等問(wèn)題，形成了“CSP超高潔凈度控制”和“SCOM均質(zhì)化凝固理論”原創(chuàng)性理論，研發(fā)出高潔凈高均質(zhì)電渣重熔成套技術(shù)與裝備，實(shí)現(xiàn)我國(guó)電渣技術(shù)“從跟跑、并跑到領(lǐng)跑”的歷史性跨越，總體技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

圖為電渣重熔大型鋼錠及組織模擬仿真結(jié)果和電渣重熔大型鋼錠

　　研究成果推廣到寶武、河鋼、通裕重工等60多家企業(yè)，為我國(guó)重大工程和國(guó)防建設(shè)研制了系列關(guān)鍵核心材料，包括世界首套AP1000核電主管道用百噸級(jí)電渣鋼錠、烏東德和白鶴灘水電站等。

　　·節(jié)約型高性能LNG儲(chǔ)罐用鋼開(kāi)發(fā)

　　開(kāi)發(fā)低成本高性能液化天然氣（LNG）儲(chǔ)罐用低溫鋼對(duì)于我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化和升級(jí)意義重大，但我國(guó)節(jié)鎳型LNG儲(chǔ)罐用鋼尚屬空白。為此，東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出Cr-Mo合金化和低Si的高強(qiáng)韌性合金體系，開(kāi)發(fā)出“低溫控軋+超快冷+亞溫淬火+回火”一體化生產(chǎn)工藝，制備出屈服強(qiáng)度＞590MPa、拉伸強(qiáng)度＞680MPa、KV2（-196℃）在150~210J的國(guó)內(nèi)最低Ni含量（6.5%Ni）LNG原型鋼。這是國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)低鎳LNG儲(chǔ)罐用鋼生產(chǎn)認(rèn)證，其性能達(dá)到9Ni鋼國(guó)標(biāo)。

　　·2000MPa及Al-Si鍍層汽車(chē)鋼開(kāi)發(fā)

　　為提高碰撞安全性、進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)輕量化，東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室提出鋼中納米尺度析出物能夠提高強(qiáng)度、同時(shí)增加韌性的全新強(qiáng)韌化機(jī)制，提出鍍層和鋼基體界面間高碳致脆的理論和界面降碳韌化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)全球首發(fā)2000MPa級(jí)超高強(qiáng)韌汽車(chē)鋼及Al-Si鍍層韌化領(lǐng)域“從0到1”的引領(lǐng)性原創(chuàng)成果重大突破，解決了制約汽車(chē)輕量化技術(shù)發(fā)展中的重大科技問(wèn)題。

圖為2000MPa熱沖壓成型鋼在北汽LITE車(chē)型應(yīng)用

　　·高強(qiáng)度、大規(guī)格、易焊接海洋工程用鋼研發(fā)及應(yīng)用

　　針對(duì)高端海工鋼開(kāi)發(fā)需求，東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室提出了高端海工鋼高強(qiáng)度特厚板尺寸效應(yīng)形成與控制原理、大線能量焊接粗晶熱影響區(qū)韌化新機(jī)制，攻克了特厚板高強(qiáng)均勻淬火、一體化組織性能調(diào)控等高端海工鋼制備關(guān)鍵技術(shù)難題, 開(kāi)發(fā)出國(guó)內(nèi)最厚的FH790（180mm厚）和FH690（256mm厚）高強(qiáng)韌特厚齒條鋼產(chǎn)品。產(chǎn)品用于國(guó)產(chǎn)2500噸自升式海上風(fēng)電等海工裝備關(guān)鍵樁腿結(jié)構(gòu)，有力提升了國(guó)產(chǎn)化高端海工鋼技術(shù)水平。

　　金屬材料高精度軋制理論

　　東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室率先研發(fā)出具有全套自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中厚板、熱連軋、冷連軋自動(dòng)化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)中厚板綜合成材率提高1%~2%，0.17mm極薄帶材厚度精度小于±2.5μm，板形標(biāo)準(zhǔn)差小于7I，產(chǎn)品質(zhì)量及系統(tǒng)運(yùn)行水平全面對(duì)標(biāo)國(guó)際最好水平。該技術(shù)已推廣應(yīng)用于寶武、鞍鋼、河鋼等50余家大中型鋼鐵企業(yè)，并實(shí)現(xiàn)了引進(jìn)控制系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化替代，引領(lǐng)了大型主力軋機(jī)國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程。

　　·鋼鐵全流程數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)

　　東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室從1988年起就開(kāi)展數(shù)字化研究工作，分別圍繞物理冶金模型預(yù)測(cè)熱軋過(guò)程鋼材組織與性能的研究、工業(yè)大數(shù)據(jù)研究與應(yīng)用，形成熱連軋過(guò)程數(shù)字孿生；利用大數(shù)據(jù)/AI對(duì)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化，建立高精度的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)孿生，形成CPS系統(tǒng)的核心；基于鋼鐵流程工業(yè)特點(diǎn)，CPS由熱軋過(guò)程推向煉鐵、煉鋼、連鑄、冷軋、熱處理等鋼鐵全流程；同時(shí)聯(lián)合寶武、華為、清華大學(xué)等各領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)力量，率先開(kāi)發(fā)出金屬材料生產(chǎn)全流程的系列動(dòng)態(tài)數(shù)字孿生模型，形成了多工序協(xié)調(diào)優(yōu)化的信息物理系統(tǒng)，提出原位分析系統(tǒng)與鋼鐵材料數(shù)字化創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施。

圖為原位分析系統(tǒng)與鋼鐵材料數(shù)字化創(chuàng)新基礎(chǔ)設(shè)施

　　——展望未來(lái)，實(shí)驗(yàn)室將以國(guó)家戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，持續(xù)加強(qiáng)有組織科研，強(qiáng)化原始創(chuàng)新突破，學(xué)科交叉、產(chǎn)教融合、協(xié)同創(chuàng)新，推動(dòng)我國(guó)鋼鐵領(lǐng)域高水平科技自立自強(qiáng)。

　　東北大學(xué)RAL實(shí)驗(yàn)室科研工作將繼續(xù)圍繞“四個(gè)面向”（面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場(chǎng)、面向國(guó)家重大需求、面向人民生命健康，不斷向科學(xué)技術(shù)廣度和深度進(jìn)軍），以致力于使我國(guó)成為鋼鐵技術(shù)的全球領(lǐng)跑者為目標(biāo)，聚焦鋼鐵行業(yè)“產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、產(chǎn)品高質(zhì)化、工藝綠色化”三大戰(zhàn)略，基于冶金工業(yè)全流程創(chuàng)新鏈，強(qiáng)化重大原始創(chuàng)新能力，支撐重大科技突破，加速科技成果轉(zhuǎn)化，解決一系列滿足國(guó)家重大戰(zhàn)略需求和支撐關(guān)鍵技術(shù)突破的重大科學(xué)問(wèn)題，提升我國(guó)鋼鐵材料領(lǐng)域核心技術(shù)創(chuàng)新能力和研發(fā)能力。

　　同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室將面向鋼鐵材料高質(zhì)化，致力于解決國(guó)家特種金屬材料“卡脖子”和高端鋼鐵材料質(zhì)量不穩(wěn)定難題，滿足重大工程建設(shè)的需求；面向工藝綠色化，致力于解決清潔生產(chǎn)、超低排放的技術(shù)難題，服務(wù)國(guó)家實(shí)現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略目標(biāo)；面向產(chǎn)業(yè)數(shù)字化，建成全流程數(shù)字化CPS工業(yè)軟件和系統(tǒng)平臺(tái)，全面實(shí)施數(shù)字鋼鐵。

　　實(shí)驗(yàn)室還將大力推進(jìn)產(chǎn)教融合，打造材料—工藝—裝備—服務(wù)自主創(chuàng)新的科學(xué)研究前沿陣地，增強(qiáng)我國(guó)鋼鐵材料領(lǐng)域優(yōu)秀人才培養(yǎng)能力，建成支撐我國(guó)鋼鐵材料高質(zhì)化、工藝綠色化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化發(fā)展的人才培養(yǎng)基地；繼續(xù)加強(qiáng)國(guó)際學(xué)術(shù)交流與合作，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)引領(lǐng)國(guó)際先進(jìn)鋼鐵材料與軋制加工領(lǐng)域的科技發(fā)展方向做出貢獻(xiàn)！

（東軋/圖文）