三十载破壁突围 中国冶金核心装备走向自主可控——记高效轧制与智能制造国家工程研究中心成立三十年

2026-10-22 16:42:59
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问财摘要

1、1996年,我国钢铁工业步入快速增长期,成套热连轧自动化系统、核心数学模型、板形控制综合技术、质量在线检测装备等仍长期依赖进口,部分核心技术还受到封锁。正是在这一年,依托北京科技大学,高效轧制国家工程研究中心成立;2021年优化整合后,更名为高效轧制与智能制造国家工程研究中心。三十年间,通过机制体制创新,一批成果走出实验室、走进生产线、走向海外:板带热连轧自动化系统在国内60余条热轧产线运行,板形控制技术覆盖100多条产线,2D/3D表面检测装备累计应用300多套,多项技术与成套方案进入韩国、印尼等市场。从引进学习到自主研发,再到输出中国方案,三十年探索映射出中国冶金工业技术能力的持续跃升。
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1996年,我国钢铁(850106)工业步入快速增长期,成套热连轧自动化系统、核心数学模型、板形控制综合技术、质量在线检测装备等仍长期依赖进口,部分核心技术还受到封锁。正是在这一年,依托北京科技大学,高效轧制国家工程研究中心成立;2021年优化整合后,更名为高效轧制与智能制造国家工程研究中心。三十年间,通过机制体制创新,一批成果走出实验室、走进生产线、走向海外:板带热连轧自动化系统在国内60余条热轧产线运行,板形控制技术覆盖100多条产线,2D/3D表面检测装备累计应用300多套,多项技术与成套方案进入韩国、印尼等市场。从引进学习到自主研发,再到输出中国方案,三十年探索映照出中国冶金工业技术能力的持续跃升。

产学研用协同,让成果在现场落地

实验室里的突破,只是迈向工业应用的第一步。依托北京科技大学冶金、材料、机械、自动化、仪器等学科优势,工程中心把企业真实需求作为课题,组织多学科联合攻关,再回到生产现场反复验证。在首钢,双方共建汽车用钢联合研发中心,推动汽车板材供货从零起步、跻身国内第一方阵;在马钢,团队接连攻克管线钢质量控制、CSP(CSPI)二级模型国产化、热轧智能工厂等一批共性难题。

一道工业难题,往往同时牵涉材料、装备、控制和信息。工程中心把不同专业的力量汇聚到同一个目标下,在“研发—应用—迭代”的循环中把成果打磨成熟。以板带控轧控冷技术为例,围绕冷却效率、温度均匀性、控温精度和不同钢种的组织转变规律,团队从流场、装备、模型到自动控制持续攻关,形成板带密集快速冷却成套技术与装备,在宝武、鞍钢、首钢、河钢、南钢、柳钢等企业推广应用。冶金全流程质量管控技术同样如此:以物料身份为主线贯通各道工序,建立从原料到成品的质量管控体系,已在宝武、鞍钢、中信特钢(000708)等40余家企业落地80余个数字化项目,覆盖板、卷、棒、线、管、轮轴等产品,并拓展到铝、铜等有色加工领域。

许多决定技术能否落地的细节,教材里没有现成答案,只能在一次次现场实践中摸索。三十年来,一批批青年教师、工程师和研究生通过中心平台走进企业,工程中心也持续为钢铁(850106)行业输送既懂理论又懂现场、既能开展研究又能实施工程的复合型技术人才。

科教融合与产教融合的机制体制创新

与首钢总公司共建汽车用钢联合研发中心

自主攻坚,筑牢核心技术底座

板带热连轧自动化控制系统,是工程中心较早集中攻关的方向。经过多年积累,中心逐步形成覆盖L0—L3的板带热连轧自动化控制技术体系,打通基础自动化、过程控制与生产管理的系统集成。相关技术已在鞍钢、邯钢、沙钢等60余条热轧生产线应用,覆盖半连轧、3/4连轧、全连轧、炉卷等机型,并推广至中国台湾地区及印尼等市场,先后获国家科技进步奖1项、省部级奖励3项。

轧线控制实现自主化后,高端产品对板形又提出了更高要求。工程中心围绕辊系—轧件变形理论、变接触轧制技术和全流程板形控制持续深耕,形成多尺度一体化模型、多功能辊形以及面向硅钢、高强钢的专有控制技术,应用于100多条热轧生产线,覆盖常规热连轧、炉卷及CSP(CSPI)、ESP等工艺,其中包括2680毫米超宽不锈钢热轧生产线,并输出至韩国、印尼等海外市场。

针对产品减薄、轧制提速中的稳定生产难题,工程中心开发板带非对称测控技术,实现中间坯平面形状、翘曲和跑偏的在线感知与自动纠偏,已在宝武、首钢、鞍钢等30多家钢企应用。自主攻坚的脚步也由热轧延伸到冷轧与精炼:冷轧全流程数智化AI控制体系应用于40余条酸轧、连退和镀锌产线;RH深脱碳智能模型、动态数字孪生(885820)模型以及LF、RH智能体,在新余、迁钢等企业落地。

工程中心赋能东华1580mm热轧生产线,成功轧制1.0mm极薄带钢

国产替代,从“做得出来”到“用得起来”

研发出一套自主系统,并不等于完成了国产化替代。三十年来,工程中心从示范项目做起,在长期运行和跨产线推广中反复检验、不断完善。掌握源代码、过程模型和系统架构,让企业在开发、改造和扩展中逐步掌握主动权,而不是被绑在别人的技术路线上。

金属表面质量检测,是其中颇具代表性的方向。工程中心自2000年起自主研发,目前全系列2D/3D视觉检测与人工智能(885728)识别系统已在宝武、鞍钢、首钢等企业应用,并在部分高端热轧板场景实现进口装备替代。依托机器视觉(886002)定位、物流优化调度和行车智能控制,钢卷库、板坯库逐步走向无人化,相关技术已在百余家企业示范应用。

先进金属材料的品种研发与性能优化,也在与国内高端用户的合作中不断推进。工程中心开发覆盖1500—2200MPa级先进高强汽车钢,应用于首钢、宝武、鞍钢、河钢、山钢等企业;在粉末冶金钛基材料领域,建立“材料设计—粉体制备—近终成形—性能控制”自主体系,开发半固态球化钛粉制备技术及装备,成果进入航空航天、生物医疗、电子通信领域。

数智启新,从一块钢到一座工厂

2021年,“智能制造”写入工程中心名称,研究视野也从高效轧制延伸到更广阔的制造全过程。工程中心形成设备级、车间级、公司级数字孪生(885820)方案,已在宝武、鞍钢、建龙、印尼青山等20余家企业、百余条产线推广;轧制智能工厂方案在20余家企业的多类产线应用,构建起“物料有身份、设备有状态、过程可追溯”的数字基础。

人工智能(885728),为工业控制与研发装上了新引擎。加热炉智慧专家控制融合模型预测控制、高精度热工模型、专家知识与智能算法,可随炉况动态调整燃烧策略,已在首钢、南钢等十余家企业应用,智能化控制率达92%以上,节能3%—6%。在研发端,数字化方案把专家经验沉淀为可复用能力,已在南钢、抚顺特钢(600399)、敬业钢铁(850106)等企业应用,研发活动100%线上化,效率提升30%。大模型与工业智能体,正在打开新的探索空间。

承德建龙258无缝管智能管控中心

中国方案,沿“一带一路”走向世界

技术要在国内稳定运行,更要经受海外现场的检验。板带热连轧自动化与板形控制,是工程中心较早走出国门的技术。在国内规模化应用后,这些技术逐步推广至中国台湾地区以及韩国、印尼、中东等市场。随着“一带一路(885494)”建设推进,海外合作也从自动化系统、板形控制等单项技术输出,发展为智能集控、全流程质量管控、设备运维、表面检测、数字孪生(885820)的组合应用。

在印尼广青镍业、青山工业园区等项目中,工程中心的技术从轧制自动化延伸到智能集控、质量管控与数字孪生(885820);成套板形控制技术应用于浦项印尼PT.KP公司1850mm热连轧产线。交付内容也从一套软件、一台设备,拓展为服务一条产线乃至一座工厂的综合解决方案。

印尼广青德热轧厂第一卷带钢留念

回望1996年至2026年,一个朴素的坚持始终未变:科研成果要到工业现场接受检验。模型准不准、系统稳不稳、技术有没有价值,最终都由现场应用效果回答。三十年前,中国冶金工业在追赶中寻求突破;三十年后,一批自主技术走上生产主线、进入国际市场。站在新起点,工程中心将继续立足冶金工业主战场,以产业需求牵引创新,以工程推广加速转化,让更多关键技术掌握在自己手中,让更多中国技术走向世界。

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