追求卓越 敬業(yè)勤奮 團(tuán)結(jié)合作 求實(shí)創(chuàng)新
——軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

RAL外景

坐落于沈水之濱、東北大學(xué)美麗校園的軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(簡(jiǎn)稱RAL)，前身是于1954年建設(shè)的東北工學(xué)院軋鋼實(shí)驗(yàn)室。1989年金屬壓力加工聯(lián)合工業(yè)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、控制理論及應(yīng)用4個(gè)博士點(diǎn)學(xué)科共同申報(bào)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)項(xiàng)目獲得成功。1995年通過(guò)國(guó)家驗(yàn)收，正式開放運(yùn)行，成為我國(guó)軋制技術(shù)及其自動(dòng)化領(lǐng)域惟一的國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。2008年第2次通過(guò)了國(guó)家評(píng)估。

RAL現(xiàn)有科研、辦會(huì)、實(shí)驗(yàn)用房7 000 m2。實(shí)驗(yàn)室第5屆學(xué)術(shù)委員會(huì)成員由材料成形、冶金工程、自動(dòng)化、材料物理、冶金設(shè)備等領(lǐng)域的著名專家共計(jì)15人組成，其中院士9人。王國(guó)棟院士擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人，吳迪教授擔(dān)任實(shí)驗(yàn)室主任。

1 研究方向

金屬材料高質(zhì)量、低成本軋制過(guò)程研究 低成本、高效能軋制工藝;理論與技術(shù)、軋制過(guò)程數(shù)學(xué)模擬;物理模擬與過(guò)程優(yōu)化、高精度數(shù)學(xué)模型建模方法與在線應(yīng)用;軋制過(guò)程模擬實(shí)驗(yàn)研究設(shè)備研制;滿足多用途要求的低成本、高質(zhì)量軋制產(chǎn)品研發(fā)等。

加工過(guò)程材料組織性能演變的模擬、預(yù)測(cè)與控制研究 加工過(guò)程對(duì)材料組織、性能的影響規(guī)律;成形過(guò)程中材料組織與結(jié)構(gòu)演變的定量描述;建模與模擬、金屬材料成分、組織結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系;成形過(guò)程中材料組織性能預(yù)測(cè)與在線優(yōu)化控制;控軋控冷機(jī)理研究與工藝開發(fā)等。

材料成形過(guò)程綜合自動(dòng)化研究 現(xiàn)代控制理論與智能控制方法在材料成形中的應(yīng)用;多變量、快響應(yīng)、深度非線性控制系統(tǒng)的辨識(shí)與建模;材料成形過(guò)程監(jiān)測(cè)、故障診斷與質(zhì)量控制，材料成形過(guò)程管理與控制綜合自動(dòng)化系統(tǒng)等。

材料的先進(jìn)制備技術(shù)及高性能材料研究 高強(qiáng)度、長(zhǎng)壽命、耐腐蝕的新一代鋼鐵材料設(shè)計(jì)與研發(fā);復(fù)合材料、難加工材料、特殊性能材料的制備理論與方法;短流程、近終成形新理論、新工藝、新設(shè)備及其關(guān)鍵技術(shù);節(jié)能、環(huán)保、減量化新成形工藝與新產(chǎn)品開發(fā)等。

2 研究成果

近年來(lái)RAL獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)6項(xiàng)，國(guó)家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)1項(xiàng)，省部級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)36項(xiàng)，發(fā)表研究論文900多篇，出版論著30余部。

表1 國(guó)家級(jí)獲獎(jiǎng)成果(2005～2011年)

超級(jí)鋼開發(fā)及其產(chǎn)業(yè)化 通過(guò)對(duì)熱軋過(guò)程中組織性能演變和強(qiáng)化機(jī)理的研究、熱模擬實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)室熱軋實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)實(shí)驗(yàn)，開發(fā)出400～500 MPa級(jí)超級(jí)鋼，實(shí)現(xiàn)普碳鋼強(qiáng)度翻番。獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。到2005年已在我國(guó)推廣超級(jí)鋼400多萬(wàn)t。本研究得到國(guó)家“973”計(jì)劃和“863”計(jì)劃的支持。

中厚板軋機(jī)核心軋制技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備研制 以首鋼3 500中厚板軋機(jī)工程為背景，開發(fā)和集成了一系列具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了中厚板軋制技術(shù)和重大裝備的集成基礎(chǔ)創(chuàng)新，獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)，研究成果已經(jīng)在國(guó)內(nèi)外10多家中厚板廠得到推廣應(yīng)用。

系列實(shí)驗(yàn)設(shè)備的開發(fā)與研制 利用多學(xué)科交叉優(yōu)勢(shì)，自主開發(fā)研制了系列研究設(shè)備。包括熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)、熱軋實(shí)驗(yàn)軋機(jī)、冷軋實(shí)驗(yàn)軋機(jī)、控制冷卻設(shè)備、退火模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)等。已應(yīng)用于寶鋼、濟(jì)鋼、酒鋼等企業(yè)的技術(shù)研發(fā)中心。

智能軋制技術(shù)及應(yīng)用 結(jié)合寶鋼等大型骨干鋼鐵企業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)需求，從改進(jìn)板帶鋼軋制過(guò)程軟件入手，以剛塑性有限元、組織性能預(yù)測(cè)和人工智能技術(shù)為支撐，建立我國(guó)自有的連軋過(guò)程數(shù)模開發(fā)工具和模型參數(shù)調(diào)優(yōu)工具，并形成獨(dú)具特色的軋制過(guò)程優(yōu)化與數(shù)模調(diào)優(yōu)理論體系和實(shí)用方法。該項(xiàng)目獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。

冷軋板形檢測(cè)與控制 實(shí)現(xiàn)了我國(guó)冷軋板形測(cè)量系統(tǒng)核心技術(shù)的突破，形成了板形檢測(cè)、控制系統(tǒng)核心技術(shù)體系，完成了國(guó)內(nèi)第一套工業(yè)應(yīng)用級(jí)的擁有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的冷軋帶鋼板形測(cè)量和控制系統(tǒng)，技術(shù)成果整體上達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白;打破了國(guó)外對(duì)冷軋板形控制系統(tǒng)的長(zhǎng)期壟斷，是我國(guó)冶金領(lǐng)域核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重大進(jìn)步。該項(xiàng)目獲國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)，相關(guān)成果已經(jīng)在鞍鋼等大型鋼鐵企業(yè)得到應(yīng)用。

新一代TMCP技術(shù)的開發(fā) 通過(guò)采用以超快冷為核心的可控?zé)o級(jí)調(diào)節(jié)鋼材冷卻技術(shù)，綜合利用固溶、細(xì)晶、析出、相變等綜合強(qiáng)化手段，在保持或提高材料塑韌性和使用性能的前提下，80%以上的熱軋板材(含熱帶、中厚板、棒線材、H型鋼、鋼管等)產(chǎn)品強(qiáng)度指標(biāo)提高50～200 MPa以上，或鋼材主要合金元素用量節(jié)省30%以上，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)熱軋鋼鐵材料的“資源節(jié)約型、節(jié)能減排型”等綠色制造工藝過(guò)程。該項(xiàng)研究得到國(guó)家科技支撐計(jì)劃(十一五、十二五)的資源。目前，基于超快冷的新一代TMCP技術(shù)已在中厚板、熱連軋、H型鋼、棒線材、鋼管等熱軋生產(chǎn)線取得了大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用。

實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和上海寶鋼集團(tuán)公司聯(lián)合資助的國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“基于雙輥薄帶連鑄的高品質(zhì)硅鋼織構(gòu)控制理論與工業(yè)化技術(shù)研究(批準(zhǔn)號(hào):50734001)”，針對(duì)薄帶連鑄制造硅鋼流程的快速凝固、鑄后冷卻、熱軌等顯著區(qū)別于傳統(tǒng)厚板坯流程的本質(zhì)特點(diǎn)，圍繞在硅鋼制造中織構(gòu)控制與優(yōu)化這一核心問(wèn)題開展研究，闡明了硅鋼(包括取向和無(wú)取向)薄帶坯連鑄、熱軋、冷軋和熱處理過(guò)程中再結(jié)晶組織及織構(gòu)形成、演變與遺傳規(guī)律，揭示了取向硅鋼抑制劑的析出、長(zhǎng)大規(guī)律及其作用機(jī)理，據(jù)此建立了薄帶連鑄條件下硅鋼(包括取向和無(wú)取向)織構(gòu)及組織、取向硅鋼抑制劑行為的全流程控制與系統(tǒng)優(yōu)化理論，開發(fā)出基于雙輥薄帶連鑄的高品質(zhì)硅鋼短流程、高效率、低成本工業(yè)化制造技術(shù)原型。2012年3月8日通過(guò)了國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目課題驗(yàn)收。

3 研究團(tuán)隊(duì)

實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有固定研究人員58人，其中教授14人(院士1人、博士生導(dǎo)師8人)、副教授10人、講師11人、助教11人、科學(xué)研究及實(shí)驗(yàn)技術(shù)人員12人(其中副高級(jí)以上10人)。固定研究人員中45歲以下的有47人，占81%。是一支知識(shí)結(jié)構(gòu)和年齡結(jié)構(gòu)合理、學(xué)術(shù)水平高的精干隊(duì)伍。

實(shí)驗(yàn)室尤其注重學(xué)科交叉人才的引進(jìn)，注重在學(xué)科交叉點(diǎn)產(chǎn)生新的學(xué)術(shù)思想，形成新的學(xué)科增長(zhǎng)點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)樹立“團(tuán)隊(duì)精神”和“群體意識(shí)”，形成了各具特色的學(xué)術(shù)梯隊(duì)。

高質(zhì)量板帶軋制學(xué)術(shù)梯隊(duì) 由實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人王國(guó)棟教授引領(lǐng)。王國(guó)棟教授在連軋控制系統(tǒng)、有限元理論和應(yīng)用、板帶軋制自動(dòng)化與智能化方面做出了創(chuàng)造性的研究成果。其中《板形控制和板形理論》被引用104篇次。該學(xué)術(shù)梯隊(duì)在板帶鋼軋制研究領(lǐng)域做了大量高水平的研究工作，在寶鋼、首鋼、鞍鋼等大型骨干企業(yè)都有突出的業(yè)績(jī)，與韓國(guó)POSCO，日本三菱等國(guó)際著名企業(yè)建立了合作關(guān)系，在國(guó)內(nèi)外同行業(yè)中有重要影響。

塑性加工理論與智能軋制技術(shù)學(xué)術(shù)梯隊(duì) 由實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人劉相華教授引領(lǐng)。劉相華教授在剛塑性有限元基本理論及其在軋制中的應(yīng)用方面取得了創(chuàng)造性成果，證明了剛塑性可壓縮材料的變分原理，解決了奇異點(diǎn)處理、速度場(chǎng)與溫度場(chǎng)耦合、FEM軟件程序開發(fā)等一系列難題。在智能化軋制技術(shù)、軋制過(guò)程的模擬與優(yōu)化、熱軋鋼材組織性能預(yù)報(bào)與控制、新一代鋼鐵材料開發(fā)、連軋機(jī)組數(shù)學(xué)模型開發(fā)工具等方面均有建樹。重視理論聯(lián)系實(shí)際，是本學(xué)術(shù)梯隊(duì)的特色，他們?cè)诶矛F(xiàn)代塑性加工理論對(duì)軋制過(guò)程進(jìn)行模擬與優(yōu)化做出了突出的成果。

型材軋制理論與工藝技術(shù)學(xué)術(shù)梯隊(duì) 由實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人吳迪教授率領(lǐng)。吳迪教授擅長(zhǎng)孔型設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)模擬與仿真、輔助孔型設(shè)計(jì)等方面。曾從事H型鋼軋制理論與工藝;高速鐵路用重軌軋制研究;鋼鐵材料連鑄－熱軋過(guò)程組織性能預(yù)報(bào);智能化信息處理系統(tǒng)的建立與應(yīng)用研究;鍍錫板退火及平整軋制工藝研究。

近終形成形過(guò)程學(xué)術(shù)梯隊(duì) 由實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人邸洪雙教授領(lǐng)導(dǎo)。邸洪雙教授為解決雙輥鑄軋薄帶鋼工藝過(guò)程的穩(wěn)定性、提高產(chǎn)品的質(zhì)量，提出了復(fù)合電磁側(cè)封的新構(gòu)想，設(shè)計(jì)了兩種結(jié)構(gòu)的電磁側(cè)封裝置，并進(jìn)行了有限元數(shù)值模擬研究和低熔點(diǎn)合金的實(shí)驗(yàn)研究。所開發(fā)的雙輥鑄軋高速鋼薄帶新工藝達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

軋制過(guò)程自動(dòng)化學(xué)術(shù)梯隊(duì) 由實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)帶頭人張殿華教授引領(lǐng)。在冷連軋機(jī)、熱連軋機(jī)以及中厚板軋機(jī)的計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域完成了多項(xiàng)重大科研項(xiàng)目，其中包括:東北大學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室三機(jī)架冷連軋機(jī)分布式計(jì)算機(jī)控制系、首鋼中厚板軋機(jī)AGC計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、新余鋼鐵公司熱連軋計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)等。其中“首鋼中厚板軋機(jī)液壓AGC計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)”獲冶金部科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)和北京市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

4 交流及合作

自2003年起，實(shí)驗(yàn)室連續(xù)主辦4屆“先進(jìn)結(jié)構(gòu)鋼及軋制新技術(shù)國(guó)際研討會(huì)”，主辦全國(guó)性學(xué)術(shù)會(huì)議2次(2006年全國(guó)塑性加工理論與新技術(shù)學(xué)術(shù)會(huì)議和2007年全國(guó)塑性加工理論與新技術(shù))、地區(qū)性學(xué)術(shù)會(huì)議1次(第八屆東北三省塑性成形新技術(shù))。有6人次在國(guó)際會(huì)議上做特邀報(bào)告，20人次作為國(guó)際會(huì)議主席或分會(huì)場(chǎng)主席。

實(shí)驗(yàn)室近年來(lái)與日本首都大學(xué)(東京)、德國(guó)阿亨大學(xué)、澳大利亞伍倫貢大學(xué)、墨爾本大學(xué)、莫納什大學(xué)等建立了學(xué)術(shù)交流關(guān)系。通過(guò)參觀、訪問(wèn)、講學(xué)，在國(guó)內(nèi)外的影響逐漸擴(kuò)大，國(guó)際著名學(xué)者和同行來(lái)訪逐年增多。

國(guó)內(nèi)合作 實(shí)驗(yàn)室與鋼鐵研究總院、中科院金屬研究所、北京科技大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)、燕山大學(xué)、遼寧科技大學(xué)等單位開展了實(shí)質(zhì)性的科研合作，共同承擔(dān)了973計(jì)劃、863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金重大和重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家支撐計(jì)劃等項(xiàng)目。與鋼鐵研究總院、北京科技大學(xué)等單位共同承擔(dān)的973計(jì)劃“新一代鋼鐵材料的重大基礎(chǔ)研究”取得了標(biāo)志性的成果，其中“低碳鐵素體/珠光體鋼的超細(xì)晶強(qiáng)韌化與控制技術(shù)”2004年獲得國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室還與有關(guān)企業(yè)共同組建聯(lián)合研究室。聯(lián)合承擔(dān)企業(yè)的科研項(xiàng)目和技術(shù)改造項(xiàng)目，聯(lián)合承擔(dān)國(guó)家、地方和行業(yè)的重大、重點(diǎn)開發(fā)研究項(xiàng)目，為企業(yè)提供技術(shù)咨詢、技術(shù)論證和技術(shù)信息，為實(shí)驗(yàn)室提供校外實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐基地，為企業(yè)進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)和人才培養(yǎng)，通過(guò)項(xiàng)目合作為實(shí)驗(yàn)室發(fā)展提供資金支持。目前已經(jīng)建成的聯(lián)合研究室有上海寶山鋼鐵(集團(tuán))公司熱軋板帶聯(lián)合研究室、鞍山鋼鐵公司軋制新技術(shù)研究中心等9家。

國(guó)際合作 在廣泛開展國(guó)際學(xué)術(shù)交流的基礎(chǔ)上，與韓國(guó)POSCO公司、美國(guó)奎克等公司、日本住友金屬公司、澳大利亞伍倫貢大學(xué)、日本首都大學(xué)(東京)等進(jìn)行了實(shí)質(zhì)性國(guó)際科研合作，建設(shè)長(zhǎng)期戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系。

5 訪問(wèn)學(xué)者制度

RAL實(shí)行“開放、流動(dòng)、聯(lián)合、競(jìng)爭(zhēng)”的運(yùn)行機(jī)制，通過(guò)設(shè)立開放課題、建立訪問(wèn)學(xué)者制度、與國(guó)內(nèi)外知名公司及研究單位成立聯(lián)合研究室，從生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，上升到理論高度開展研究，促進(jìn)研究成果盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。

在實(shí)驗(yàn)室訪問(wèn)學(xué)者基金的資助下，實(shí)驗(yàn)室在高層次創(chuàng)新人才凝聚和培養(yǎng)、高水平學(xué)術(shù)論文以及實(shí)驗(yàn)室科研環(huán)境改善等方面均取得了突出的成果。極大地推動(dòng)了學(xué)科交叉、促進(jìn)了學(xué)科發(fā)展。開辟了新的研究領(lǐng)域，進(jìn)一步密切了與國(guó)外已有的合作關(guān)系。