一、研究背景與技術思路

先進高強鋼是我國重型機械、大型船舶、航空航天、軍工裝備等戰(zhàn)略領域關鍵用鋼。2022年，工信部、發(fā)改委、生態(tài)環(huán)境部三部門聯(lián)合發(fā)布《關于促進鋼鐵工業(yè)高質量發(fā)展的指導意見》，明確重點發(fā)展高品質特殊鋼，促進鋼材產品實物質量提升。矯平工藝是先進高強鋼消除內應力、控制彎曲和變形的關鍵性環(huán)節(jié)，直接決定下游用戶的加工成型與裝配精度和生產效率。先進高強鋼矯平裝備曾經被國外壟斷，近年來國內相關企業(yè)持續(xù)攻關，已實現(xiàn)部分進口替代。然而，當鋼板抗拉強度達到00MPa級別時，高強鋼塑性出現(xiàn)斷崖式下降，均勻延伸率低于7%，現(xiàn)有矯平裝備已無法滿足生產需求，亟需研發(fā)與之適配的輥系結構、傳動部件以及質量調控系統(tǒng)，并在國內大型鋼鐵企業(yè)推廣應用，實現(xiàn)國產重載低延伸率矯平技術及裝備的彎道超車。

本項目十年磨一劍，針對先進高強鋼精整矯平工藝中面臨的輥系結構參數(shù)設計依據(jù)欠缺關鍵傳動部件強度和剛度不足多規(guī)格產品適應性差三大行業(yè)卡脖子難題，在國家自然科學基金重大項目和湖北省重點研發(fā)計劃項目的支持下，開展理論機理突破裝備原型研發(fā)智能控制迭代的系統(tǒng)創(chuàng)新研究。

二、主要創(chuàng)新性成果

）先進高強鋼回彈微塑性漸進矯平輥系結構智能設計技術。提出了交變屈服軌跡和復雜曲率演化下多道次非線性回彈微塑性漸進矯平理論，建立了殘余曲率和殘余應力智能預測模型，開發(fā)了連拱幾何不變體系結構設計方法和多目標結構參數(shù)智能設計平臺，首次精確設計了2200MPa超高強鋼矯平輥系結構，突破了傳統(tǒng)設計極限，為超高強度、低延伸率材料矯平裝備的結構設計提供了開創(chuàng)性思路。

）先進高強鋼重載矯平裝備關鍵功能組元部件智能制造技術。首創(chuàng)了重載矯平裝備輥系、傳動關鍵部件載荷級聯(lián)分析方法與功能組元部件一體化制造技術，發(fā)明了關鍵部件表面激光微納增材智能強化技術，實現(xiàn)了17種類型、85種規(guī)格矯平裝備高負載、大扭矩輥系、傳統(tǒng)部件和成套裝備工業(yè)化生產，最大矯直力提高了9.38%，最大傳動扭矩提升了14.29%，過鋼量提高了85%，突破了抗拉強度2200MPa超高強鋼矯平難題。

）多規(guī)格先進高強鋼矯平工藝數(shù)字孿生智能調控技術。研發(fā)了表面缺陷及平直度可視化在線檢測技術，提出了多態(tài)時變3D同態(tài)映射與預測維護技術，開發(fā)了分布式多云環(huán)境下矯平工藝數(shù)字孿生智能調控平臺，延伸率控制誤差≤0.5‰，產品平直度低至1mm/m，成品率從96.5%提高到99.3%，生產效率提高了21%，生產成本降低了9.7%，實現(xiàn)了產線智能運行及安全生產。

三、應用情況與效果

本項目創(chuàng)新技術成果及形成的矯平系列重載關鍵部件、成套裝備及產線，已先后推廣應用于上海寶山鋼鐵股份有限公司、中冶南方工程技術有限公司、湖南華菱漣源鋼鐵有限公司、北京鋼研新冶工程設計有限公司、河北鋼研科技有限公司、襄陽博亞精工裝備股份有限公司等多家企業(yè)先進高強鋼矯平裝備研發(fā)和高強鋼板生產線，同時出口俄羅斯、印度、中東、東南亞地區(qū)，取得了良好的應用效果，與行業(yè)巨頭德國某企業(yè)相比，本項目矯直能力、矯直效果、控制精度等指標均優(yōu)于國外同類技術。

項目授權發(fā)明專利31項，制定團體標準項，發(fā)表論文31篇。項目整體達到國際先進水平，其中2200MPa超高強鋼矯平技術居國際領先水平。本項目的成功研發(fā)，使我國擁有了自主知識產權的先進高強鋼智能矯平關鍵技術與裝備，提高了裝備服役壽命、生產效率和成品率，響應了國家雙碳戰(zhàn)略和綠色高質量發(fā)展的號召項目成果已走出國門，為一帶一路中國制造走向海外市場做出了貢獻。同時，帶動了我國軍工、航空、汽車工業(yè)、海洋工程等行業(yè)的科技進步。

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