中高碳鋼帶強韌性好、耐疲勞、綜合性能優越，是國防軍工、航空航天、汽車裝備、高端制造等各個領域的關鍵基礎材料。其中，工具鋼與彈簧鋼更是分別被冠以工業的牙齒工業的彈性材料等美譽。自十四五”規劃以來，我國制造產業開始高端化轉型，推動中高碳鋼帶市場年需求量增長至450萬噸（高端牌號占比超過60%）。然而，國內中高碳鋼帶制造產業多以小型設備為主，長期面臨鋼水成分控制能力差、全長組織性能調控難、缺少有效板形板厚控制手段等技術難題，在規格、質量、產量等方面均存在供給短板，難以滿足市場需求。尤其是，以SK2D6AX3280CrV2為代表的高端牌號大尺寸產品嚴重依賴進口，存在卡脖子問題，迫切需要進行技術攻關，實現系統性提升。

針對傳統中高碳普遍采用中寬窄帶的小型裝備生產存在的效率低、質量不穩定等問題。依托大型鋼鐵企業已有大型裝備，圍繞產品研發和全流程質量控制痛點，形成了寬幅大斷面中高碳鋼組織缺陷控制關鍵技術、寬幅高強中高碳鋼帶高精度與高效軋制技術、寬幅高品質中高碳鋼帶數智化柔性制造技術三大關鍵技術創新成果，取得關鍵突破，解決了寬幅中高碳鋼帶生產過程存在的鑄坯易偏析裂紋、易脫碳、軋制不穩定、生產組織管控復雜等難題。開發出以寬幅SK2X32D6A為代表的系列高端產品，實現了高端中高碳產品的全國產化替代。

技術創新一：寬幅大斷面中高碳鋼組織缺陷控制關鍵技術

大寬幅與高成材的最終產品特點需依賴于鑄坯的寬幅大斷面，要求嚴格管控鑄坯偏析與裂紋缺陷。為此，研發了大斷面中高碳鑄坯中心偏析控制方法，開發高拉速下寬幅中高碳連鑄工藝模型成套技術，解決了高拉速下高含碳量寬幅大斷面鑄坯偏析、裂紋缺陷影響產品性能和生產穩順的難題。實現高含碳量、大斷面鑄坯，低倍中心偏析類不大于 1.0 級，裂紋發生率＜0.32%

考慮組織性能與生產穩定性要求，提出了不同厚度規格中高碳鋼帶差異化熱軋卷取工藝控制技術，開發了基于焊前預熱焊后退火工藝優化的焊縫質量提升工藝及裝備，解決了寬幅中高碳帶鋼冷軋韌性差，極易斷帶的生產難題。實現帶鋼退火球化率達到95%以上，焊縫斷帶率由55%降低至1%，保障含碳量超過0.85%0.4mm極限規格產品的連軋批量生產。

針對板坯加熱過程與罩式退火過程的脫碳現象，研發了考慮脫碳層計算的鋼坯溫度預報模型，建立了面向燃燒過程的專家知識庫和APC先進控制模型，開發全氫罩式退火脫碳綜合控制工藝，解決了高品質中高碳鋼生產易脫碳難題。實現鋼坯在爐時間平均減少6%，成品脫碳層控制在厚度的0.7%以內。

寬幅大斷面中高碳鋼組織缺陷控制關鍵技術

技術創新二：寬幅高強中高碳鋼帶高精度與高效軋制技術

針對熱軋中間產品凸度大、斷面質量不良的問題，設計了熱連軋下游ATRSVTPlus等高效率輥形，開發寬幅軋件斷面精準控制策略及自學習方法，提出小凸度最優化工藝求解策略，解決了多品規中高碳鋼帶的小凸度穩定控制難題實現熱軋邊降(C40)≤15μm的命中率達到96%以上，延長軋制公里數15%以上

寬幅高強中高碳鋼帶熱軋高精度控制技術

針對冷連軋中間產品同板差板形難協調、難控制的問題，開發了考慮曲面變形抗力模型的冷連軋全機架動態仿真模型，提出面向高階板形缺陷的彎竄輥及輥形綜合控制策略，解決了連軋同板差和平直度控制存在的強耦合問題實現寬幅中高碳鋼帶冷連軋目標厚度0.15%的超低同板差，5.5IU以內的超高平直度

寬幅高強中高碳鋼帶冷連軋高精度控制技術

針對十八輥精密軋機輥系自穩定性差、同板差與板形質量不佳的問題，開發了兼顧同板差與平直度需求的十八輥軋機高效輥形技術，提出全長實物板形一致及軋后翹曲綜合控制方法，解決了十八輥軋機軋輥異常變形及輥系非自穩定難題實現寬幅中高碳鋼帶十八輥軋制目標厚度0.12%的超低同板差，4IU以內的超高平直度

寬幅高強中高碳鋼帶十八輥冷軋高精度控制技術

技術創新三：寬幅高品質中高碳鋼帶數智化柔性制造技術

基于中高碳鋼帶現行生產工藝方法進行流程再造，設計了涵蓋大型熱軋（熱連軋/CSP連鑄連軋）冷連軋單機架（小六輥十八輥）等大型裝備全流程柔性生產體系，解決了大工業生產與中高碳鋼多品規、小訂單的矛盾實現多品種規格、多種交貨狀態、全流程高效、低成本的寬幅中高碳鋼帶柔性生產。

寬幅中高碳鋼帶柔性生產工藝流程優化設計

考慮寬幅高品質中高碳鋼帶產供銷需求特點，研發了基于多工序協同柔性制造模型與算法的產銷自動推優機制，開發包含全流程數字跟蹤、訂單重組、全工序集成計劃與調度等功能的產供銷數智化輔助生產決策系統實現了寬幅中高碳帶產品高質量、高效率生產，訂單準期交貨率≥98.5%

針對寬幅高品質中高碳鋼帶形性全長控制問題，研發了涵蓋變形抗力、軋制工藝、尺寸形狀及力學性能的寬幅中高碳鋼帶質量分析預測關鍵模型技術，建立全流程質量綜合管控策略，解決了寬幅中高碳鋼帶質量評價困難和管控復雜的難題實現了各工序質量綜合成材率達到95%以上，產品性能預測命中率達到96.8%以上

寬幅中高碳鋼帶質量分析預測關鍵模型技術

2015年開始，北科大與新鋼和漣鋼等企業先后實施了近26項科研和工程項目，通過近年的快速突破，新鋼和漣鋼已經形成年產熱軋高品質中高碳鋼帶85萬噸，高牌號冷軋產品45萬噸，應用本研究相關技術生產的寬幅高品質中高碳帶比例達到50%以上，已經形成了浙、贛地區寬幅中高碳鋼帶原材料產業中心，相關技術在行業引起高度關注，在酒鋼、馬鋼、梅鋼、本鋼、永鋒等鋼鐵企業各類產線快速落地。通過以上技術實施，保障鑄坯中心偏析類可達到1.0級，薄板坯的鑄坯拉速可達到2.5~5.2m/min，常規熱連軋的鑄坯拉速可達到1.4~1.6m/min，將中高碳鋼帶從窄帶熱軋單機架冷軋的中小型裝備生產模式，轉變為寬幅熱連軋冷連軋單機架的大型裝備高效生產模式，全流程生產成本節省超過300噸，優于傳統流程，實現了包括高端工具鋼、高端彈簧鋼在內的最全品種，最全交貨狀態的供貨，可保障熱軋最寬到2050mm，最厚到21mm，冷軋最薄0.15mm的寬幅高品質中高碳鋼帶極限制造能力，綜合成材率提高2%以上。該技術推廣應用生產的寬幅高品質中高碳帶材已經達到行業的50%以上，實現了寬幅高品質中高碳鋼帶的全國產化替代，滿足超重型卡車離合器膜片、發動機閥片用鋼等保證下游制造業對高端材料的需求，重塑了傳統中高碳產品生產格局，推動全產業鏈向更高效、綠色方向發展。產品應用于福建艦、復興號高鐵、300噸國產重型礦山重卡等國家重大工程，得到航天科工等部門的表彰，提升高端鋼材原料自給能力，助力我國高端制造的自主高質量發展。

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