黨的十八大以來(lái)，東北大學(xué)堅持立德樹(shù)人根本任務(wù)，堅持服務(wù)國家戰略需求，服務(wù)行業(yè)創(chuàng )新驅動(dòng)和區域經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展，奮力建設軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國家重點(diǎn)實(shí)驗室（RAL）這一我國軋制技術(shù)領(lǐng)域唯一的國家重點(diǎn)實(shí)驗室。實(shí)驗室面向鋼鐵材料發(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，強化產(chǎn)學(xué)研用融通和協(xié)同創(chuàng )新，堅持把論文寫(xiě)在鋼鐵生產(chǎn)線(xiàn)上，推動(dòng)我國鋼鐵領(lǐng)域實(shí)現“基礎研究、技術(shù)創(chuàng )新、成果轉化、產(chǎn)業(yè)應用”四位一體創(chuàng )新突破；相繼承擔行業(yè)及企業(yè)重大科研項目400余項，總經(jīng)費約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家級科技獎勵8項，省部級科技獎勵112項，為我國鋼鐵行業(yè)的創(chuàng )新發(fā)展與技術(shù)進(jìn)步做出了突出貢獻。

　　——系統布局鋼鐵材料領(lǐng)域科技創(chuàng )新平臺，構建“冶金工業(yè)流程”學(xué)科群，加強通過(guò)頂層設計形成有組織科研創(chuàng )新模式，在技術(shù)創(chuàng )新、轉移和產(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)驗室基于國家及行業(yè)重大需求，系統布局鋼鐵材料科技創(chuàng )新平臺；2014年，牽頭建設“2011計劃”鋼鐵共性技術(shù)協(xié)同創(chuàng )新中心工藝與裝備平臺；2019年，依托材料科學(xué)與工程、冶金工程等國家一級重點(diǎn)學(xué)科，構建“冶金工業(yè)流程”學(xué)科群。

　　為進(jìn)一步推動(dòng)科研成果快速轉化，東北大學(xué)RAL實(shí)驗室深化產(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)驗室學(xué)術(shù)帶頭人王國棟院士提出“理論—工藝—裝備—產(chǎn)品—應用”一體化的“R&DES”創(chuàng )新新機制，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)維度有機結合），構建產(chǎn)學(xué)研深度融合的技術(shù)創(chuàng )新體系，堅持全流程一體化創(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)突破奠定了堅實(shí)基礎。

　　——圍繞鋼鐵材料高質(zhì)化、工藝綠色化和全流程數字化重大需求的關(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)驗室長(cháng)期致力于鋼鐵中試實(shí)驗技術(shù)和裝備的研發(fā)工作，解決了實(shí)驗與大生產(chǎn)的工藝條件相似性、大生產(chǎn)工藝的實(shí)驗室再現等關(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)驗裝備，形成了功能完備、高效準確的中試實(shí)驗設備技術(shù)。

圖為鋼鐵生產(chǎn)流程工藝模擬平臺

　　相關(guān)技術(shù)已應用到寶武、河鋼、鞍鋼、首鋼、中國臺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理論與工藝技術(shù)

　　研究團隊通過(guò)系統揭示重壓下過(guò)程連鑄坯變形規律及兩相區內溶質(zhì)傳輸行為規律，明確了內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)出準確、高效、穩定壓下的連鑄凝固末端重壓下技術(shù)，突破了常規連鑄機無(wú)法穩定實(shí)施大變形壓下的裝備瓶頸，顯著(zhù)改善連鑄坯中心偏析缺陷所導致的帶狀組織等質(zhì)量問(wèn)題。該成果已用于河鋼、鞍鋼等企業(yè)，并輸出至韓國現代鋼鐵。

　　·新一代控軋控冷（TMCP）理論與技術(shù)

　　熱軋鋼材產(chǎn)品占我國鋼材總量90%以上，是品種規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控能力亟待提升。為此，東北大學(xué)RAL實(shí)驗室提出新一代TMCP理論與技術(shù)，成功研制了首臺套熱軋板、帶、管、型、棒、線(xiàn)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)公認技術(shù)難題，實(shí)現了以“資源節約、節能減排”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機制及開(kāi)發(fā)的我國首套TMCP工業(yè)化裝備

　　該項技術(shù)已應用于寶武、鞍鋼、首鋼等大型鋼企50余條產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現了高品質(zhì)節約型熱軋鋼材的大規模生產(chǎn)。

　　高等級中厚板是重大裝備重大工程建設所必需的關(guān)鍵基礎原材料，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生產(chǎn)這類(lèi)板材的關(guān)鍵。為此，東北大學(xué)RAL實(shí)驗室相繼攻克高端板帶鋼高強度高均勻性淬火機制和系列大型噴嘴、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技術(shù)，實(shí)現完全自主化和國產(chǎn)化。

圖為自主研發(fā)的南鋼5000mm輥式淬火機設備

　　鋼鐵全流程綠色化

　　我國鐵礦石資源稟賦差、難利用，對外依存度持續超過(guò)80%。我國及權益鐵礦的貧雜鐵礦石儲量達300億噸以上，采用常規選礦技術(shù)無(wú)法有效利用，又造成嚴重的資源浪費和環(huán)境污染。

　　東北大學(xué)RAL研究團隊創(chuàng )建了“固—固罩蓋界面調控”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“氫鍵耦合多基團協(xié)同”的分子結構設計新理論，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，成果已應用于鞍鋼、河鋼等企業(yè)，取得顯著(zhù)的經(jīng)濟和社會(huì )效益。

　　東北大學(xué)RAL實(shí)驗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)化應用，形成了以富氫氣體噴吹、系統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)驗室提出薄帶鑄軋高品質(zhì)電工鋼理論體系，開(kāi)發(fā)建設我國自主知識產(chǎn)權的首臺套電工鋼薄帶鑄軋產(chǎn)線(xiàn)。鑄軋短流程高質(zhì)化技術(shù)創(chuàng )新，對實(shí)現我國重大冶金工藝流程自主創(chuàng )新具有重要的戰略意義。

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

　　·熱軋過(guò)程組織性能與表面氧化智能預測與工藝優(yōu)化

　　東北大學(xué)RAL實(shí)驗室提出熱軋鋼材組織性能與氧化行為預測與智能控制技術(shù)，開(kāi)發(fā)出自主知識產(chǎn)權的氧化行為控制技術(shù)并大規模工業(yè)應用，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)智能預測及工藝協(xié)同優(yōu)化系統”已在鞍鋼、梅鋼、漣鋼等企業(yè)得到推廣應用，解決了焊瓶鋼屈強比窄幅（0.735~0.785）控制這一世界性難題，并出口應用于韓國現代鋼鐵熱連軋線(xiàn)。

　　高品質(zhì)特殊鋼制備理論

　　高品質(zhì)特殊鋼是保障國家工業(yè)化和國防安全不可缺少的重要基礎材料，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)驗室團隊針對我國電渣重熔技術(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)現我國電渣技術(shù)“從跟跑、并跑到領(lǐng)跑”的歷史性跨越，總體技術(shù)經(jīng)濟指標處于國際領(lǐng)先水平。

圖為電渣重熔大型鋼錠及組織模擬仿真結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)，為我國重大工程和國防建設研制了系列關(guān)鍵核心材料，包括世界首套AP1000核電主管道用百?lài)嵓夒娫撳V、烏東德和白鶴灘水電站等。

　　·節約型高性能LNG儲罐用鋼開(kāi)發(fā)

　　開(kāi)發(fā)低成本高性能液化天然氣（LNG）儲罐用低溫鋼對于我國能源結構轉化和升級意義重大，但我國節鎳型LNG儲罐用鋼尚屬空白。為此，東北大學(xué)RAL實(shí)驗室團隊創(chuàng )新提出Cr-Mo合金化和低Si的高強韌性合金體系，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，制備出屈服強度＞590MPa、拉伸強度＞680MPa、KV2（-196℃）在150~210J的國內最低Ni含量（6.5%Ni）LNG原型鋼。這是國內首次實(shí)現低鎳LNG儲罐用鋼生產(chǎn)認證，其性能達到9Ni鋼國標。

　　·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)現輕量化，東北大學(xué)RAL實(shí)驗室提出鋼中納米尺度析出物能夠提高強度、同時(shí)增加韌性的全新強韌化機制，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)現全球首發(fā)2000MPa級超高強韌汽車(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)型應用

　　·高強度、大規格、易焊接海洋工程用鋼研發(fā)及應用

　　針對高端海工鋼開(kāi)發(fā)需求，東北大學(xué)RAL實(shí)驗室提出了高端海工鋼高強度特厚板尺寸效應形成與控制原理、大線(xiàn)能量焊接粗晶熱影響區韌化新機制，攻克了特厚板高強均勻淬火、一體化組織性能調控等高端海工鋼制備關(guān)鍵技術(shù)難題, 開(kāi)發(fā)出國內最厚的FH790（180mm厚）和FH690（256mm厚）高強韌特厚齒條鋼產(chǎn)品。產(chǎn)品用于國產(chǎn)2500噸自升式海上風(fēng)電等海工裝備關(guān)鍵樁腿結構，有力提升了國產(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)驗室率先研發(fā)出具有全套自主知識產(chǎn)權的中厚板、熱連軋、冷連軋自動(dòng)化控制系統，實(shí)現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，板形標準差小于7I，產(chǎn)品質(zhì)量及系統運行水平全面對標國際最好水平。該技術(shù)已推廣應用于寶武、鞍鋼、河鋼等50余家大中型鋼鐵企業(yè)，并實(shí)現了引進(jìn)控制系統的國產(chǎn)化替代，引領(lǐng)了大型主力軋機國產(chǎn)化進(jìn)程。

　　·鋼鐵全流程數字化關(guān)鍵技術(shù)

　　東北大學(xué)RAL實(shí)驗室從1988年起就開(kāi)展數字化研究工作，分別圍繞物理冶金模型預測熱軋過(guò)程鋼材組織與性能的研究、工業(yè)大數據研究與應用，形成熱連軋過(guò)程數字孿生；利用大數據/AI對數學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化，建立高精度的動(dòng)態(tài)數據孿生，形成CPS系統的核心；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)數字孿生模型，形成了多工序協(xié)調優(yōu)化的信息物理系統，提出原位分析系統與鋼鐵材料數字化創(chuàng )新基礎設施。

圖為原位分析系統與鋼鐵材料數字化創(chuàng )新基礎設施

　　——展望未來(lái)，實(shí)驗室將以國家戰略需求為導向，持續加強有組織科研，強化原始創(chuàng )新突破，學(xué)科交叉、產(chǎn)教融合、協(xié)同創(chuàng )新，推動(dòng)我國鋼鐵領(lǐng)域高水平科技自立自強。

　　東北大學(xué)RAL實(shí)驗室科研工作將繼續圍繞“四個(gè)面向”（面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰場(chǎng)、面向國家重大需求、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），以致力于使我國成為鋼鐵技術(shù)的全球領(lǐng)跑者為目標，聚焦鋼鐵行業(yè)“產(chǎn)業(yè)數字化、產(chǎn)品高質(zhì)化、工藝綠色化”三大戰略，基于冶金工業(yè)全流程創(chuàng )新鏈，強化重大原始創(chuàng )新能力，支撐重大科技突破，加速科技成果轉化，解決一系列滿(mǎn)足國家重大戰略需求和支撐關(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)驗室將面向鋼鐵材料高質(zhì)化，致力于解決國家特種金屬材料“卡脖子”和高端鋼鐵材料質(zhì)量不穩定難題，滿(mǎn)足重大工程建設的需求；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)國家實(shí)現雙碳戰略目標；面向產(chǎn)業(yè)數字化，建成全流程數字化CPS工業(yè)軟件和系統平臺，全面實(shí)施數字鋼鐵。

　　實(shí)驗室還將大力推進(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，增強我國鋼鐵材料領(lǐng)域優(yōu)秀人才培養能力，建成支撐我國鋼鐵材料高質(zhì)化、工藝綠色化和產(chǎn)業(yè)數字化發(fā)展的人才培養基地；繼續加強國際學(xué)術(shù)交流與合作，為實(shí)現我國引領(lǐng)國際先進(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！

（東軋/圖文）