针对目前冷轧不锈钢带生产周期长、成材率低、成本高、0.4mm以下薄规格需要二次轧程、3.0mm厚以上规格难以生产、生产过程废酸处理难等问题，项目单位开发了轧退洗一体化柔性生产关键技术：开发了多品种多规格冷轧不锈钢带柔性生产模式，实现一条联合作业线可以自由切换生产NO.1、2E、2B、2D等不同表面等级、0.8-6.0mm厚度、200系和300系的冷轧不锈钢带。开发出可用于黑、白皮兼用的涡轮蜗杆型侧支撑的18辊轧机，使得黑皮卷压下率由45%提高到50%，白皮卷压下率由55%提高到60%。首次开发应用激光切割和偏角焊缝形式的激光焊接技术，确保厚规格(最大厚度8.0mm)焊缝可全压下轧制，使综合成材率提高、研发出从不锈钢废混酸中提取碳酸镍的技术，通过两次中和反应，在废混酸中高效率地提取镍、提取出的镍原料又能用低成本地制取镍铁合金，解决了废酸中镍资源利用的难题。

目前，我国的节能减排压力越来越大，而消费者对汽车安全性的要求却越来越高，提高汽车用钢强度成为提高汽车碰撞性能并实现节能减排的有效途径。减轻汽车自重引发了对高强钢开发的热潮，如今先进高强度钢板已形成不同强度级别的品种系列，主要包括双相钢（DP）、复相钢（CP）、相变诱导塑性钢（TRIP）和热冲压成形钢。双相钢由铁素体和马氏体组成，马氏体为强化相，具有低屈强比，高的初始加工硬化速率，铁素体为软化相，具有良好的塑性，细小的铁素体组织与弥散分布的马氏体组织具有良好的强度和延性的匹配，目前双相钢已经成为汽车用高强钢的重要组成部分。由于汽车车身耐锈蚀穿孔的要求越来越严格，同时汽车行业对汽车轻量化愈加重视，使得越来越多的汽车用高强钢板采用热镀锌高强钢板，以增强车体耐腐蚀性能，热镀锌双相钢在汽车上的应用具有极好的前景，良好的力学性能、安全性能和服役周期长等性能，使之成为新一代汽车用钢的主要材料。 本钢具有丰富的汽车板生产经验，已成功生产热镀锌 DP450、热镀锌 DP500、热镀锌 DP590、热镀锌 DP690、热镀锌 DP780 等不同强度级别的系列化高强度热镀锌产品，本钢的汽车用钢得到国内外共二十余家汽车生产厂的广泛应用和好评。 800MPa 级以下热镀锌双相钢产品由技术研究院自主开发，基于本钢三冷轧的设备特点，综合运用经典的材料学和热处理等知识，通过 Nb 微合金元素析出规律的有效控制，开发出低成本的 800MPa 级以下热镀锌双相钢产品，具有较高的市场竞争力。以此为蓝本，本钢技术研究院结合百年本钢的技术积累以及装备特点，对全工序进行全新优化，充分利用独有的有氧化装备优势，有效解决了热镀锌表面质量问题，并针对 1.8mm~2.5mm 厚度规格的热镀锌产品，制定了特有的预氧化工艺，解决了厚度规格产品表面控制困难的共性问题，实现了工业化批量稳定的生产，得到了市场的认可以及用户的好评。 本钢自 2016 年开始批量生产高强热镀锌双相钢系列化产品，2020 年累计销量 3.9 万吨，新增产值 2.5 亿元。项目研发和生产期间，共申报专利 6 项，授权专利 2 项，公开 4 项，申请国际专利公开 4 个国家。发表相关学术论文 10 篇，形成生产控制技术秘密 12 项，制定企业技术标准 2 项。

一、背景介绍 本钢冷轧具有国内最宽2150mm冷轧产品的生产供货能力，可为下游用户端的物料供应和降低加工成本提供强有力的支持。本钢急需研发超宽幅产品生产技术。 二、应用领域和技术原理 本项目属于钢铁材料及加工制造工艺领域。 本项目的创新点和总体思路： 1.建立通卷板型预控系统模型。建立轧制力预控模型；变规格期间头尾板型不良控制方法及润滑系统分配控制模型；形成超宽规格产品稳定轧制控制技术集成，实现对超宽规格板型目标为5I（最大10I）的自动控制技术。 2.创新研发了超宽幅产品连退机组炉内冷瓢曲的关键工艺控制技术；研究全厚度规格超宽幅产品退火炉内张力模型；建立热平衡模型实现动态控制炉辊热凸度；研究材料屈服强度对带钢冷瓢曲的影响，优化极限规格退火工艺。超宽幅产品在连退机组合格率达到90%。 3.通过超宽幅产品表面清洁性过程控制创新，建立连退清洗段刷辊保护及清洗液稳定控制程序，实现反射率92%以上；建立带钢表面粗糙度衰减模型，实现宽幅产品粗糙度和表面均匀。 4.实现了桶料生产方法创新，采用窄规格桶料倍尺高效生产模式，形成超宽幅产品轧机各架AGC控制模型和升降速过程中的乳化液喷洒控制模型，确保桶料厚度高精度目标控制。 5.从超宽幅产品全流程生产过程控制难度攻关，解决超宽幅产品对炼钢、热轧和冷轧工序的生产难点，形成超宽幅产品表面质量和性能均匀性控制技术诀窍。 三、国内外同类技术指标对比 1.本钢生产的超宽幅冷轧板的合格率达到行业领先，且2050-2150mm宽度产品属于国内外空白，达到国际先进水平。 2.本钢生产的超宽幅冷轧板的力学性能和表面质量达到行业同类产品水平，达到国际先进水平。 3.本钢生产以超宽幅产品为牵引，倍尺生产桶料，提高生产效率，降低工序成本，市场占有率达到40%以上，并持续增长，达到国际先进水平。 四、知识产权 该项目形成独立知识产权，授权专利13项（其中发明专利7项）,发表论文8篇，企业技术秘密17项。 五、作用意义 项目创新成果2016-2020年在本钢应用期间，累计生产高品质汽车板15.21万吨，剖分桶料27.75万吨，填补国内2050mm以上产品生产空白，创经济效益14942.6万元。实现了部分汽车激光拼焊替代；剖分桶料对钢铁企业节能减排、绿色发展有重要意义，市场占有率达到40%以上。

开展了冷轧低碳钢带鳞爆研究，冷轧低碳钢的抗鳞爆性能并不高，其固氢能力主要依赖于弥散分布于铁素体组织中游离渗碳体实现，搪烧后，游离渗碳体出现铁素体晶界偏聚，本身抗鳞爆性能急剧下降；冷轧低碳钢焊接处易出现鳞爆缺陷，主要由于焊接过程中空气或材料本身附着水蒸气在电弧区发生分解，水分解产生的氢会增加焊缝的含氢量,而冷轧低碳钢材质本身较低的抗鳞爆性能，导致焊缝区更易发生鳞爆。

精整生产是板带从钢厂走向用户的最后一个环节，在钢铁工业生产中起着举足轻重的作用。目前精整生产设备依然以国外进口为主，高品质带钢边部质量、板形和表面质量控制与国际水平仍存在很大差距。面对我国精整装备与工艺的现状，项目组立足精整生产线核心装备与关键技术国内自主设计与开发，取得了以下主要技术创新： 1、高品质剖分拉矫重卷检查机组设计及工艺开发 自主研发出一套集重卷、拉矫、切边、中剖、检查、涂油、分卷于一体的高品质剖分拉矫重卷检查机组，解决了中剖带钢单卷取工艺、机组运行参数设计、机组高速运行振动、拉矫参数预设定及延伸率闭环控制、滚筒飞剪传动设计及控制方法、带卷自动开头工艺装置及方法、废边自动卷取装置及方法等关键技术，实现了精整生产核心装备及工艺国产化。 2、高品质带钢精整过程边部质量综合控制技术 设计了圆盘剪重叠量高精度调整机构与侧向间隙高精度调整机构，给出了相应的重叠量与侧向间隙调整方法；制定了一套实用有效的边部质量评价标准，建立了基于专家系统与大数据支撑的剪切工艺数据库，解决了圆盘剪重叠量与侧向间隙没有通用控制模型与方法的难题；并设计了精整机组边部修磨装置，从根本上消除了剪切后板带边部的毛刺缺陷。 3、高品质带钢精整过程板形与表面质量综合控制技术 提出了平整过程基于工作辊水平挠曲的压扁系数计算方法，开发了相应的板形预报与控制技术；建立了平整过程工作辊表面粗糙度衰减模型，开发了以表面质量控制为目标的工艺参数优化技术；以边浪与中浪治理为目标，开发了拉矫工艺优化设定技术，形成了一套高品质带钢精整过程板形与表面质量综合控制技术，攻克了成品板形与表面质量难控的问题。 以该项目相关技术为核心，申请发明专利23项，已被授权18项，发表学术论文13篇，被授权软件著作权10项。上述技术创新成果已成功推广应用到宝武、河钢、鞍钢、首钢等大型骨干企业，近十年精整生产线市场占比份额超过了60%，成功替代进口。近三年累计实现销售额244.75亿元、利润20.75亿元。该项目的成功研发摆脱了日本、德国等工业先进国家在精整装备与技术方面的控制，积极推进了国内装备制造、电气传动、自动化控制等产业的快速发展，提升了国内冷轧精整装备的控制水平，实现了产品高端化并努力进军国际市场，应用前景广阔。

双相不锈钢是我国国家战略新兴产业不可或缺的重要钢类，油气输送、海洋工程及船舶、石油炼化、环保工程等高端装备对双相不锈钢无缝管耐腐蚀性能和低温冲击韧性等关系到材料及装备安全和寿命的重要指标提出高的要求。 双相不锈钢高铬、高钼、含氮成分和双相组织特点，在赋予其较高屈服强度和优良耐腐蚀性能的同时，也带来两相组织易失调、热加工成型困难、低温冲击韧性差等问题，以φ≥450mm规格无缝管为代表的高端大口径双相不锈钢管材长期依赖进口。 国内大口径双相不锈钢荒管和成品管材组织控制难、性能一致性差、热加工装备生产能力不足，以及双相不锈钢无缝管传统制备工艺流程长、成材率低是国内双相不锈钢无缝管生产面临的主要困难，成为严重制约我国高端装备用不锈钢发展的瓶颈。 钢铁研究总院、江苏武进不锈股份有限公司和山西太钢不锈钢股份有限公司组成的联合研发团队，依托国家转型升级强基工程项目，历经十二年，从系列双相不锈钢钢种设计和开发、冶炼、热穿孔荒管制备、成品管材轧制热处理等方面进行工艺和技术研发，针对高端装备用双相不锈钢无缝管所提出的更高耐点腐蚀性能、低温冲击韧性要求以及高性能大口径双相不锈钢冷轧管材国内无法生产的“瓶颈”问题，突破了高端装备用双相不锈钢“两相平衡设计-高纯净度冶炼及浇注-热穿孔-冷轧-均温快冷热处理”全流程组织控制技术，集成了大规格管坯、大口径荒管和成品管制造核心装备，并实现了高品质双相不锈钢系列无缝钢管的规模化生产及应用。

该项目从大宽厚比高品质薄板带冷轧生产中的板形控制、轧薄工艺、连退通板以及镀层质量等技术瓶颈入手，开发出一套适合于大宽厚比高品质薄板带的冷轧全流程生产技术

钢铁工业产品线中热连轧、中厚板、连铸坯、棒材、冷轧板带等生产线具有复杂性、多变性等特点，其产品的质量好坏直接影响到生产 效率和企业效益。针对这种高温、高速、人工检测效率极低、工人强度大安全性难移保证等众多关键问题，我们开发钢铁工业非接触的、高速、高精度在线质量检测关键技术具有非常重要的现实意义。 该技术给出了基于机器视觉的高温高速成像，复杂背景缺陷库及模型建立，并行计算系统等关键技术的成套钢铁工业视觉检测方案，通过工业摄像机获取到的大量钢板图像数据，经过并行计算机系统综合计算、分析，使用深度学习卷积神经网络方法建立缺陷数据识别模型，这样在生产过程中若再次出现同类缺陷类型时实现将同类缺陷抓拍并检测识别出来，从而实现质量自动分析及缺陷报警。 应用该技术可以对钢铁工业板带钢生产减少废品率，减少开卷次数，减少翻板次数，降低工人劳动强度，改善工人质检作业环境，实现在线质量检测的同时可整体提高产线生产效率。从实际应用上看，可大幅度减少由于批量质量问题产生的损失，该技术已推广到多个热连轧、中厚板、连铸坯、棒材、退火酸洗等生产线应用，据有些客户热轧、中厚板钢厂使用该技术后实际数据对比可知，每年整体产生1000万以上的价值。

冷轧产线智能工艺模型分析系统基于先进的系统架构、工艺机理及智能化算法，开发了轧制打滑及热划伤预测、轧制断带分析预测、轧辊全生命周期服役状态预测、活套及炉区跑偏分析预测、产品全长性能预报等模型，实现了生产过程稳定性预测、设备服役状态分析及产线故障诊断分析等功能，达到了降低生产成本及人员劳动强度、提高产品质量和效率的目标。该系统已在国内钢铁企业成功应用，系统的上线应用明显提高了冷轧产线的智能化水平，为企业创造了良好的经济效益和社会效益。

热轧板带材力学性能是用户关注的核心要素，组织性能预报与集约化生产受到普遍重视。然而在整个热轧生产过程中，加热和热轧、冷轧过程中轧件内部组织演变情况处于“黑箱”状态，无法直接测量、观察。想要控制钢材内部的组织，调整、改变其组织和性能，需精确感知轧件内部的信息，需要系统具有模型感知的能力。在工业大数据的数字感知的基础上，基于物理冶金学研究，通过ＡＩ（人工智能）和机器学习等现代信息技术，进一步赋予系统以感知、记忆、思维、学习能力以及行为决策能力等能力。同时基于热轧板带生产过程复杂性和用户个性化定制需求，构建跨系统、跨工序的钢铁工艺质量大数据平台，充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，融合物理冶金学和生产数据实现热轧全流程组织-性能-表面演变的数字孪生。以生产全流程工艺机理为基础，实时分析生产过程工艺、设备参数与产品质量的关系，满足用户的定制化需求并进行质量在线综合评判和异常原因追溯。结合设备过程控制能力给出工艺参数和制备工序流程的优化方案，以数据为基础提高机理不明或复杂工况下的数学模型设定和质量控制精度，通过多工序协调匹配提高产品质量稳定性和生产效率。现阶段，浦项、普锐特开发了在线组织监测与优化系统，实现了一材多品种生产和在线工艺调优；东北大学项目团队则采用人工智能预测了材料组织性能演变，开发了力学性能高精度预测、氧化铁皮控制、工艺逆向优化和钢种归并技术，在产品质量的稳定性控制方面效果显著。