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本項目成果是由北京科技大學與石家莊鋼鐵有限責任公司（以下簡稱石鋼）于2005年9月合作開展“煉鋼－軋鋼過程重點合同物流優化研究”課題的基礎上、在2007年教育部“新世紀優秀人才支持計劃”項目—汽車用特殊鋼制造流程的集成優化與協調控制研究（NCET-07-0067）項目的支持下，運用冶金流程工程學基礎理論，結合煉鋼廠運行優化控制技術從鋼鐵制造工藝、技術、管理、控制等多角度對石鋼煉鋼－連鑄－軋鋼復雜制造流程的運行、優化與控制開展系統性的研究工作，對實際生產排程過程進行抽象與描述，并生成排產規則庫，優化特殊鋼生產排程，形成特殊鋼廠煉鋼－連鑄－軋鋼系統運行控制與優化技術： 1）煉鋼－軋鋼過程系統的運行原則與調控策略；2）煉鋼－軋鋼過程系統的時間、溫度解析與優化；3）工序生產能力的確定；4）生產模式的優化；5）流程溫度制度的優化；6）生產過程組織與生產控制；7）鋼包轉運的解析與優化；8）中間包轉運的解析與優化；9）生產排程與中間坯庫的庫存管控系統。 根據“爐機對應”、“鑄軋對應”、“能耗最小”、“拉速決定流量”、“連鑄連軋”等原則，在對特殊鋼廠煉鋼—軋鋼工序作業時間、溫度、工序間流量等環節的調控策略的基礎上，從時間、溫度及物質量3個基本參數出發，對特殊鋼廠煉鋼－連鑄－軋鋼流程的運行過程進行研究，掌握特殊鋼廠煉鋼－軋鋼過程系統的物質流運行規律，通過進行煉鋼－連鑄－軋鋼工序關系的協調優化，實現轉爐、連鑄機與軋機的協同運行。通過對鋼包運行、鑄坯運轉進行解析，確定合理的鋼包個數和連鑄坯熱送熱裝的管控策略。 針對特殊鋼廠多品種、小批量的生產特點，對石鋼現有生產流程進行規則抽象和描述，指出了現有生產計劃中存在的問題，并提出了解決辦法。建立了棒線材產線適用的煉鋼爐次計劃模型、連鑄澆次計劃（包括異鋼種混澆）模型、軋制生產計劃模型和半成品庫的管控模型，對石鋼生產排程系統進行了總體設計和總體業務流描述，對生產排程系統進行了技術架構并用Microsoft Visual Studio 2005 + SQL Server 2000進行了實現，為煉鋼－連鑄－軋鋼的優化排程及庫存優化管理提出系統解決方案。根據以上研究內容形成的教育部科技成果（鑒字[教 CW2009]第 022 號）具有我國完全自主知識產權，在棒線材產線鋼、鑄、軋生產優化排程方面達到國內領先水平，在冶金流程工程學理論、方法與生產計劃優化技術結合領域具有國際先進水平。

項目成果/簡介:心血管疾病是威脅人類健康的重要殺手。我國心血管病患者已達到 2.9 億人，心血管病 死亡占城鄉居民總死亡原因的首位。中國已步入老齡化社會，2050 年，老齡化水平將達到 30%以上。老年人群體作為心血管疾病的多發群體，面向老年人的心血管病管理和治療已成為不可回避的一個重要社會問題。實現老年人群體等重點人群心血管健康的長時程監護，從而早預防、早發現、早治療，已經成為醫療服務的重點。

針對我國高品質粉末冶金鐵基材料制備技術較薄弱的問題，在高品質鐵基粉末和高性能鐵基制品制備技術方面取得了突破。以 LAP100.29 水霧化鐵粉作為高密度低合金粉末基粉，添加母合金粉末、增塑劑經塑化處理后，再添加專用潤滑劑和石墨進行混合。首先將水霧化鐵粉及合金粉末進行粒度搭配，提高堆積密度；然后通過粉末結化處理，提高混合粉末的流動性、合金成分均勻性；接著通過粉末塑化處理，改善鐵粉顆粒整體塑性，從而獲得了具有高壓縮性的專用高密度成形粉末（圖 7）。合批粉末的松比為 3.2～3.4g/cm3，流動性≤30s/50g，壓縮性≥7.6g/cm3，粉末顯微組織如圖 2 所示。在混粉階段，設計制作了 5 噸/h 專用連續式混合裝置（如圖 6 所示），通過軟化處理的復合粉末及粘結劑、石墨等的定量供給和高效混合，合批制成高密度專用粉末，從而實現粘結化粉末的連續、穩定的批量化生產。

隨著高爐冶煉強度的提高和優質煉焦煤資源的緊缺加劇，以熱性質為重點的焦炭質量優化制備技術得到冶金界越來越重視。從煉焦煤性質、配煤原理、配煤技術、焦炭分子和微晶結構、焦炭熱性質控制因素、焦炭爐外處理技術及降低焦炭制備成本等方面持續研究焦炭優化生產理論和技術，提出了焦炭微結構與熱性質的定向控制的集成技術。 利用現代分析儀器XRD/XPS/SEM/TEM/ROMAN/AFM等全面系統的研究焦炭的碳微晶結構、氣孔結構，以及礦物質的化學組成等，提出了表征焦炭碳微晶的微晶化度、表征氣孔性質的氣孔粗糙度、表征礦物質對焦炭化學反應催化作用的催化指數等參數，揭示了控制焦炭熱性質的本征因素是焦炭微晶化度－氣孔結構參數－催化指數。 將冶金焦炭作為多孔脆性材料，運用材料力學及其破碎斷裂有關理論，研究了焦炭在加熱過程中的形貌變化、高溫熱膨脹性能、高溫彈性模量、高溫抗拉抗折強度等，提出了焦炭熱性質的新概念。 在全面系統的研究了煉焦煤性質和配伍性、配煤煉焦過程機理及其與焦炭熱性質關系的基礎上，提出了“碳合金”配煤新概念和初步實現焦炭微晶結構定向控制，建立了基于碳合金配煤理論的焦炭冷熱強度預測模型，擴大了煉焦煤源，使大型高爐用焦炭配煤中不粘煤配比最高可達到20％，可產生巨大的經濟和社會效益。 針對優質煉焦煤源日益緊缺的狀況，提出了進一步提高焦炭熱性質的爐外處理技術設想，并在實驗室內詳細研究了基于化學催化理論的負催化技術、化學氣相熱解沉積理論的表面處理技術等對提高焦炭熱性質的作用，表明合適的爐外處理技術可以大幅度提高焦炭熱性質。

針對我國高品質粉末冶金鐵基材料制備技術較薄弱的問題，在高品質鐵基粉末和高性能鐵基制品制備技術方面取得了突破。以 LAP100.29 水霧化鐵粉作為高密度低合金粉末基粉，添加母合金粉末、增塑劑經塑化處理后，再添加專用潤滑劑和石墨進行混合。首先將水霧化鐵粉及合金粉末進行粒度搭配，提高堆積密度；然后通過粉末結化處理，提高混合粉末的流動性、合金成分均勻性；接著通過粉末塑化處理，改善鐵粉顆粒整體塑性，從而獲得了具有高壓縮性的專用高密度成形粉末（圖 7）。合批粉末的松比為 3.2～3.4g/cm3，流動性≤30s/50g，壓縮性≥7.6g/cm3，粉末顯微組織如圖 2 所示。在混粉階段，設計制作了 5 噸/h 專用連續式混合裝置（如圖 6 所示），通過軟化處理的復合粉末及粘結劑、石墨等的定量供給和高效混合，合批制成高密度專用粉末，從而實現粘結化粉末的連續、穩定的批量化生產。圖 1 連續式混粉裝置圖 2 水霧化鐵粉和預處理后粉末顯微組織基于粉體塑性特性和改性原理，通過優化粉體粒度組成、改善粉體塑性變形能力，再結合高密度成形技術制備出高密度鐵基制品。首先將水霧化鐵粉及合金粉末進行粒度搭配，提高堆積密度；然后通過粉末結化處理，提高混合粉末的流動性、合金成分均勻性；接著通過粉末塑化處理，改善鐵粉顆粒整體塑性，從而獲得了具有高壓縮性的專用高密度成形粉末。在混粉階段，設計制作了連續式混合裝置，通過軟化處理的復合粉末及粘結劑、石墨等的定量供給和高效混合，實現粉末的連續、穩定的批量化生產。壓制過程中，采用多模板多缸聯動和計算機自動精確控制技術，提高壓坯密度均勻性; 通過模壁潤滑，降低粉末顆粒與模壁之間的外摩擦力，提高了壓坯密度及其均勻性。采用高密度成形技術制備出密度為 7.5~7.55g/cm3 的高密度鐵基制品，其抗拉強度、延伸率和疲勞強度都比普通鐵基材料顯著提高，具有綜合力學性能優異，尺寸精度高，使用壽命長等優點，如圖 8 所示。開發的高密度粉末冶金同步器系列及鏈輪系列等產品，已經通過了吉利集團、湖州求精、德爾福等公司的供貨評審，目前已形成批量供貨，項目期內實現產值 860 萬元，利稅 120 萬元，如圖 2 所示。建立了年產 5000 噸高密度鐵基制品生產線，如圖 4 所示。圖 3 高密度鐵基制品的拉伸曲線和疲勞性能圖 4 典型的高密度鐵基制品利用 δ 相燒結制備出接近全致密(>99.9％)的鐵基軟磁零件。利用加 P 液相燒結，大幅度降低了燒結溫度，縮短燒結時間。在 1200?C 燒結 2 小時，Fe-0.8％P 的相對密度可以達到為 98.5％。制備的鐵基軟磁材料的燒結致密度≥96%；磁導率（μm）≥6000，飽和磁感應強度≥1.6T，矯頑力≤110A/m。圖 9 是燒結溫度對高密度樣品最大磁導率和矯頑力的影響規律。隨著燒結溫度的升高，高密度純鐵樣品的磁導率提高，同時矯頑力下降；當燒結溫度達到 1450°C 時，樣品的磁性能有顯著提高，如圖 10 所示。升高溫度可以進一步提高材料的致密度，并促經晶粒的長大完善，進而提高材料的磁性能，如圖 11 所示。采用 HIP 和后續熱處理工藝，制備出全致密的鐵基軟磁材料，能夠進一步提高材料的磁性能。

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本項目擬進一步技術升級轉化的核心技術科技成果“基于燃料電池增程器時滯特性的瞬時優化能量管理策略”來源于“十二五”863計劃《燃料電池轎車動力系統技術平臺研究與開發》（2011AA11A265）項目。圍繞該核心技術，項目申請人已申請發明專利7項，其中4項已授權，發表相關學術論文二十余篇，并與上海大眾汽車有限公司開展了初步的技術轉化合作。1 技術簡介  針對燃料電池電動汽車具有多個車載能量源這一特點，申請人從綜合考慮動力蓄電池和燃料電池增程器協調工作的角度出發，提出了一種源于ECMS策略（等效燃料最小策略）的基于損失功率最小算法(minimum loss power algorithm，MLPA)的瞬時優化能量管理策略。該策略算法思想為，基于試驗得到的各關鍵部件效率特性圖，構造動力蓄電池、燃料電池、DC/DC等關鍵部件在每一時間步長內的損失功率函數，這些部件損失功率函數在每一時間步長內的線性疊加構成了多能量源動力系統損失功率指標函數，通過使該指標函數在每一時間步長取值最?。ㄏ到y效率最高）來確定燃料電池增程器功率輸出。圖1為該控制策略導出的燃料電池實時功率輸出優化控制曲面。 通過仿真及實車轉轂試驗臺驗證發現該策略具有以下優點，如圖2-3所示：1）該MLPA瞬時優化能量策略對工況適應性強，多種常見工況下（NEDC，UDDS，HWFET，勻速工況）經濟性優于傳統能量策略。2）多種常見工況下，該MLPA瞬時優化能量管理策略均能夠控制燃料電池功率輸出變化平緩，實現了“淺充淺放”，有利于燃料電池以及蓄電池的壽命保護。

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成果簡介在鋼鐵企業規?？焖侔l展的同時， 大量備件的消耗給資源、 能源造成巨大浪費， 而市場競爭的日趨激烈又給降低生產成本帶來巨大壓力。 經驗證明， 應用表面技術在實現備件長壽化方面顯現出卓越的功效。 超音速噴涂產品涂層具有硬度高、 涂層孔隙率小、 涂層結合強度高、 涂層無分層現象以及涂層表面粗糙度低等優點， 代表著當前表面技術應用方面國際先進水平。 該項目的投建， 將可對冷軋生產線鍍鋅池內的沉沒輥和穩定輥， 連退爐中的高中低溫段爐輥， 張力輥、 糾偏輥、 轉向輥等各種工藝輥以及板坯連鑄

鐵基粉末冶金（P/M）零件溫壓工藝是90年代國際上出現的一個粉末冶金新技術。該技術通過對于適當的鋼鐵粉末及潤滑劑系統在一個不太高的溫度（100-150℃）下壓制，可使鐵基P/M零件生坯的密度增加0.1-0.3g/cm3。1994-1998年，瑞典、美國、瑞士、加拿大和臺灣保來得公司已先后建立了20多條溫壓生產線，已能生產30 余種密度在7.25-7.60 g/cm3的高密度鐵基P/M零件。 本項目根據我國的粉末冶金發展和設備水平，通過“九五”攻關“轎車用合金粉末和高強度溫壓技術研究”及國家863計劃項目的執行，獲得了一批重要的研究成果。用國產設備和研究的模具及潤滑系統，成功地實現了軟磁材料、高強度燒結鋼、復合材料零件的溫壓。本項目可提供經濟的溫壓系統設計、工藝參數的優化設定、溫壓零件提高疲勞強度的表面處理和新產品的開發。產品的綜合水平達到國際和國內先進水平。 該項目適用于溫壓產品主要應用于高強度汽車、轎車、電動及風動工具粉末冶金燒結鋼零件。如高壓油泵齒輪、鏈輪、密封環、活塞環、磁軛等。