黨的十八大以來，東北大學堅持立德樹人根本任務，堅持服務國家戰略需求，服務行業創新驅動和區域經濟社會發展，奮力建設軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室（RAL）這一我國軋制技術領域唯一的國家重點實驗室。實驗室面向鋼鐵材料發展進程的關鍵共性技術問題，結合鋼鐵流程工業特點，更加注重多學科交叉、全流程一體化解決行業共性問題，強化產學研用融通和協同創新，堅持把論文寫在鋼鐵生產線上，推動我國鋼鐵領域實現“基礎研究、技術創新、成果轉化、產業應用”四位一體創新突破；相繼承擔行業及企業重大科研項目400余項，總經費約33億元，解決了大量行業和企業急需的關鍵共性技術難題和前沿技術問題；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，為我國鋼鐵行業的創新發展與技術進步做出了突出貢獻。
服務重大需求 構建創新體系
——系統布局鋼鐵材料領域科技創新平臺，構建“冶金工業流程”學科群，加強通過頂層設計形成有組織科研創新模式，在技術創新、轉移和產學研合作方面成效特色更為凸顯。
2012年起，東北大學RAL實驗室基于國家及行業重大需求，系統布局鋼鐵材料科技創新平臺；2014年，牽頭建設“2011計劃”鋼鐵共性技術協同創新中心工藝與裝備平臺；2019年，依托材料科學與工程、冶金工程等國家一級重點學科，構建“冶金工業流程”學科群。
為進一步推動科研成果快速轉化，東北大學RAL實驗室深化產教融合，聚焦產業技術難點、痛點問題，持續推動產業關鍵技術協同創新攻關，實驗室學術帶頭人王國棟院士提出“理論—工藝—裝備—產品—應用”一體化的“R&DES”創新新機制，采用“四維匯聚”（在學科交叉、產學研深度融合、行業協同、R&DES四個維度有機結合），構建產學研深度融合的技術創新體系，堅持全流程一體化創新，為鋼鐵領域的原始理論創新與關鍵共性技術突破奠定了堅實基礎。
聚焦前沿問題 取得技術突破
——圍繞鋼鐵材料高質化、工藝綠色化和全流程數字化重大需求的關鍵科學問題和共性技術難題開展研究，相繼在核心工藝、流程再造、材料研發和智能制造等領域取得理論突破與關鍵技術創新。
先進鋼鐵材料組織性能
調控基礎理論與前沿技術
·現代軋制技術、裝備和產品研發創新平臺
東北大學RAL實驗室長期致力于鋼鐵中試實驗技術和裝備的研發工作，解決了實驗與大生產的工藝條件相似性、大生產工藝的實驗室再現等關鍵技術問題；開發出涵蓋鋼鐵生產全流程的熔煉、熱軋、冷—溫軋、退火、熱模擬等系列化中試實驗裝備，形成了功能完備、高效準確的中試實驗設備技術。
圖為鋼鐵生產流程工藝模擬平臺
相關技術已應用到寶武、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，為鋼鐵領域原型工藝與材料技術開發提供研發手段。
·連鑄凝固末端重壓下基礎理論與工藝技術
研究團隊通過系統揭示重壓下過程連鑄坯變形規律及兩相區內溶質傳輸行為規律，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鍵因素，開發出準確、高效、穩定壓下的連鑄凝固末端重壓下技術，突破了常規連鑄機無法穩定實施大變形壓下的裝備瓶頸，顯著改善連鑄坯中心偏析缺陷所導致的帶狀組織等質量問題。該成果已用于河鋼、鞍鋼等企業，并輸出至韓國現代鋼鐵。
·新一代控軋控冷（TMCP）理論與技術
熱軋鋼材產品占我國鋼材總量90%以上，是品種規格最多的軋制鋼材產品，但熱軋工序資源能源消耗大、產品成形及組織性能調控能力亟待提升。為此，東北大學RAL實驗室提出新一代TMCP理論與技術，成功研制了首臺套熱軋板、帶、管、型、棒、線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公認技術難題，實現了以“資源節約、節能減排”為特征的熱軋鋼鐵材料綠色制造技術新突破。
圖為新一代TMCP機制及開發的我國首套TMCP工業化裝備
該項技術已應用于寶武、鞍鋼、首鋼等大型鋼企50余條產線，實現了高品質節約型熱軋鋼材的大規模生產。
·高端金屬材料成套核心熱處理工藝技術
高等級中厚板是重大裝備重大工程建設所必需的關鍵基礎原材料，其開發生產的關鍵技術—熱處理工藝及裝備是制約我國生產這類板材的關鍵。為此，東北大學RAL實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、工藝模型等關鍵技術，高端高精鋁合金熱處理裝備核心部件和系統技術，實現完全自主化和國產化。
圖為自主研發的南鋼5000mm輥式淬火機設備
鋼鐵全流程綠色化
冶金理論與工藝裝備
·貧雜鐵礦石資源化利用基礎理論與關鍵技術
我國鐵礦石資源稟賦差、難利用，對外依存度持續超過80%。我國及權益鐵礦的貧雜鐵礦石儲量達300億噸以上，采用常規選礦技術無法有效利用，又造成嚴重的資源浪費和環境污染。
東北大學RAL研究團隊創建了“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；創造性地提出了鐵礦石浮選藥劑“氫鍵耦合多基團協同”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難題，成果已應用于鞍鋼、河鋼等企業，取得顯著的經濟和社會效益。
·低碳鋼鐵基礎理論與前沿技術
東北大學RAL實驗室圍繞高能效低碳化高爐集成關鍵技術、高爐富氫還原等新工藝，與寶武、撫順新鋼鐵合作，研發頂煤氣循環—氧氣高爐前沿技術；開展富氫還原低碳高爐理論的關鍵技術研究和工業化應用，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。
在鑄軋一體化短流程技術領域，東北大學RAL實驗室提出薄帶鑄軋高品質電工鋼理論體系，開發建設我國自主知識產權的首臺套電工鋼薄帶鑄軋產線。鑄軋短流程高質化技術創新，對實現我國重大冶金工藝流程自主創新具有重要的戰略意義。
圖為東北大學RAL實驗室自主開發的薄帶連鑄產線
·熱軋過程組織性能與表面氧化智能預測與工藝優化
東北大學RAL實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，開發出自主知識產權的氧化行為控制技術并大規模工業應用，解決了因表面缺陷引發的鋼材使用性能和服役性能降低等問題。
“鋼鐵產品組織性能與表面氧化狀態智能預測及工藝協同優化系統”已在鞍鋼、梅鋼、漣鋼等企業得到推廣應用，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。
高品質特殊鋼制備理論
與關鍵技術
高品質特殊鋼是保障國家工業化和國防安全不可缺少的重要基礎材料，電渣重熔是生產高端特殊鋼和合金不可或缺的冶金方法。東北大學RAL實驗室團隊針對我國電渣重熔技術存在電耗高、污染重等問題，形成了“CSP超高潔凈度控制”和“SCOM均質化凝固理論”原創性理論，研發出高潔凈高均質電渣重熔成套技術與裝備，實現我國電渣技術“從跟跑、并跑到領跑”的歷史性跨越，總體技術經濟指標處于國際領先水平。
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，為我國重大工程和國防建設研制了系列關鍵核心材料，包括世界首套AP1000核電主管道用百噸級電渣鋼錠、烏東德和白鶴灘水電站等。
高性能鋼鐵材料基礎理論
與關鍵制備技術
·節約型高性能LNG儲罐用鋼開發
開發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RAL實驗室團隊創新提出Cr-Mo合金化和低Si的高強韌性合金體系，開發出“低溫控軋+超快冷+亞溫淬火+回火”一體化生產工藝，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。這是國內首次實現低鎳LNG儲罐用鋼生產認證，其性能達到9Ni鋼國標。
·2000MPa及Al-Si鍍層汽車鋼開發
為提高碰撞安全性、進一步實現輕量化，東北大學RAL實驗室提出鋼中納米尺度析出物能夠提高強度、同時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，實現全球首發2000MPa級超高強韌汽車鋼及Al-Si鍍層韌化領域“從0到1”的引領性原創成果重大突破，解決了制約汽車輕量化技術發展中的重大科技問題。
圖為2000MPa熱沖壓成型鋼在北汽LITE車型應用
·高強度、大規格、易焊接海洋工程用鋼研發及應用
針對高端海工鋼開發需求，東北大學RAL實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鍵技術難題, 開發出國內最厚的FH790（180mm厚）和FH690（256mm厚）高強韌特厚齒條鋼產品。產品用于國產2500噸自升式海上風電等海工裝備關鍵樁腿結構，有力提升了國產化高端海工鋼技術水平。
金屬材料高精度軋制理論
與智能優化技術
·軋制過程自動化控制與智能優化
東北大學RAL實驗室率先研發出具有全套自主知識產權的中厚板、熱連軋、冷連軋自動化控制系統，實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，產品質量及系統運行水平全面對標國際最好水平。該技術已推廣應用于寶武、鞍鋼、河鋼等50余家大中型鋼鐵企業，并實現了引進控制系統的國產化替代，引領了大型主力軋機國產化進程。
·鋼鐵全流程數字化關鍵技術
東北大學RAL實驗室從1988年起就開展數字化研究工作，分別圍繞物理冶金模型預測熱軋過程鋼材組織與性能的研究、工業大數據研究與應用，形成熱連軋過程數字孿生；利用大數據/AI對數學模型進行優化，建立高精度的動態數據孿生，形成CPS系統的核心；基于鋼鐵流程工業特點，CPS由熱軋過程推向煉鐵、煉鋼、連鑄、冷軋、熱處理等鋼鐵全流程；同時聯合寶武、華為、清華大學等各領域優勢力量，率先開發出金屬材料生產全流程的系列動態數字孿生模型，形成了多工序協調優化的信息物理系統，提出原位分析系統與鋼鐵材料數字化創新基礎設施。
圖為原位分析系統與鋼鐵材料數字化創新基礎設施
致力于我國鋼鐵技術領跑全球
——展望未來，實驗室將以國家戰略需求為導向，持續加強有組織科研，強化原始創新突破，學科交叉、產教融合、協同創新，推動我國鋼鐵領域高水平科技自立自強。
東北大學RAL實驗室科研工作將繼續圍繞“四個面向”（面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，不斷向科學技術廣度和深度進軍），以致力于使我國成為鋼鐵技術的全球領跑者為目標，聚焦鋼鐵行業“產業數字化、產品高質化、工藝綠色化”三大戰略，基于冶金工業全流程創新鏈，強化重大原始創新能力，支撐重大科技突破，加速科技成果轉化，解決一系列滿足國家重大戰略需求和支撐關鍵技術突破的重大科學問題，提升我國鋼鐵材料領域核心技術創新能力和研發能力。
同時，實驗室將面向鋼鐵材料高質化，致力于解決國家特種金屬材料“卡脖子”和高端鋼鐵材料質量不穩定難題，滿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、超低排放的技術難題，服務國家實現雙碳戰略目標；面向產業數字化，建成全流程數字化CPS工業軟件和系統平臺，全面實施數字鋼鐵。
實驗室還將大力推進產教融合，打造材料—工藝—裝備—服務自主創新的科學研究前沿陣地，增強我國鋼鐵材料領域優秀人才培養能力，建成支撐我國鋼鐵材料高質化、工藝綠色化和產業數字化發展的人才培養基地；繼續加強國際學術交流與合作，為實現我國引領國際先進鋼鐵材料與軋制加工領域的科技發展方向做出貢獻！
（東軋/圖文）
