一、 项目背景及总体思路
（一） 背景
薄规格热处理钢板是重大装备、重大工程和国防建设的重要原材料，被广泛应用于大型起重机、矿用自卸车、坦克装甲等制造，热处理工艺是实现钢板性能提升和保障的重要环节，直接决定着钢板最终的性能。
长期以来，由于我国尚未掌握关键热处理技术与装备，致使系列产品不得不大量进口，随着装备向着大型化和轻量化发展，使用钢板的强度从传统的最高700MPa提升至2500MPa，钢板规格最薄2mm、最大宽度超过2000mm，钢板的内应力敏感性极高，钢板轧制和热处理后极易产生变形，对关键装备技术提出了更高的挑战。薄规格热处理钢板关键装备技术的突破，一直是困扰行业的世界性难题！
2010年以前，薄规格钢板热处理高端钢板制造技术被瑞典SSAB垄断，关键装备和技术对我国不出口，而引进的德国LOI、美国Drever淬火装备则与热处理炉捆绑出售，且不能处理薄规格钢板，高端薄规格热处理钢板售价昂贵，供货周期长，随时有断供和卡脖子风险。
（二） 总体思路
在上述背景下，项目团队经过十余年的产学研攻关，突破了宽薄规格钢板淬火板形控制、高压磨料水射流冷态除鳞和热处理钢板高表面检测及控制三大关键技术；研发成功极限薄规格淬火装备(h=2mm, 不平度≤2mm/m)、高精度低温回火装备（T=150℃, ±3℃）、高表面除锈防护装备（180d, 不生锈）和5G+AI全流程表面缺陷检测技术与装备(缺陷平均检出率>98%)4大核心装备。开发出四大系列50余个牌号的高端产品，实现了在工程机械、矿山机械、建筑机械和国防军工等上的应用。
（三） 总体研发历程
项目2011-2012年，涟钢在国际上率先建立起第一条薄规格钢板横切热处理生产线，突破了4mm薄规格钢板热处理技术，成为除SSAB外第二家可生产薄规格热处理钢板的企业；2015-2017，团队建设成功国际首套基于烟气热风循环的高精度回火装备，突破了最低150℃回火的温度极限，回火温度精度±3℃，实现了对高级别产品的低应力回火；2017-2019年，团队建设成功国际首套钢板受约束辊压式淬火装备和无酸洗表面处理装备；突破2mm钢板生产技术，达到全球最薄，钢板表面不生锈天数由常规的30天提升至180天；2019-2023年，团队首次集成5G+AI的检测-判定-集控全流程表面缺陷检测技术与装备，表面缺陷平均检出率>98%，大幅度提升钢板的表面质量；2017年-至今，研发成功多个全球首发的产品，获中国工业大奖、新产品市场开拓奖等多项奖励。
二、 主要科技创新
（一） 创新点1：薄规格超高强钢板热处理装备技术
项目首次采用受约束辊压式淬火的新方案，研发成功“多机架高刚度伺服控制+多重连续射流+强力约束淬火”装备，开发出逐级差速拉伸淬火等新技术，实现2~8mm 板带钢高平直淬火处理。
薄规格淬火板形的关键控制难点在于冷却均匀性。由于钢板是在辊道上运动的过程中同时冷却，钢板的头尾存在冷速差；且大量的冷却水接触高温钢板后会汽化，在钢板表面形成膜沸腾效应，影响钢板后续的换热，对钢板的冷却均匀性极为不利；且薄规格钢板自身的抗变形能力差，一旦出现冷却不均匀的现象，就会发生不均匀的相变，从而导致淬火板形不受控。因此，我们通过装备改进创新实现了高均匀性射流喷嘴、辊压式带张力拉矫和高效排水等技术的突破，显著提升了冷却均匀性，解决了极薄规格钢板淬火平直度控制的世界性难题，2mm淬火板的成品平直度达到2mm/m。
研发成功大空燃比+炉外热风循环双加热系统，开发出炉外热风循环低温回火温度控制技术，采用精确控温的热风喷吹加热钢板，确保低温回火时获得钢板高加热速率和温度均匀性。实现双供热系统可根据回火工艺的不同，自动匹配；150℃-750℃范围内，获得优异的控温精度±3℃。采用精确控温的热风喷吹加热钢板，获得较高加热速率和温度均匀性。采用循环加热、数字脉冲脉冲供风的方式，最低限度降低能源消耗，烟气余热用于干燥预热钢板等，系统排烟温度低至150℃左右。预热钢板温度最高170℃，缩短在炉时间3-6%，提高生产效率。
实现150℃低温回火时炉温控制精度±3 ℃ 的高精度低温回火控制，加热速率提高2-3 倍；开发了待入炉钢板干燥预热装置，实现回火炉烟气余热梯级利用，钢板入炉预热温度最高达170 ℃ ，缩短在炉时间3-6% ，降低单位能耗9-12% 。
（二） 创新点2：高压磨料水射流冷态除鳞装备技术
突破了热处理钢板高压磨料水射流喷丸冷态除磷装备技术，通过高压水射流驱动、丸料筛分和水力输送系统和7种运行模式在线切换智能系统，多系统检测、智能分析调整，解决了酸洗和抛丸带来的废酸、含酸废水废气和粉尘污染的问题，实现了绿色环保的钢板生态除鳞和设备智能控制。
钢板表面抗生锈能力由传统不足30天提升至180天以上，显著提升热处理钢板表面质量和抗腐蚀能力。
（三） 创新点3：5G+AI多元网络融合钢板表面缺陷检测系统
各分厂产线部署的 18 套节点表检系统的质量数据，通过 5G 基站构建的一个高速、稳定且低延迟的工业物联网接入数据中心的智能“检测+判定”模型，质检管理人员通过集控中心高效开展多产线、全流程的表面质量管控。核心思路：“单节点检测模型升级为跨域的”1+N”多节点智能“检测+判定”模型，具备多产线、全流程的质量分析、追溯等管控能力，满足薄规格高强钢板表面质量控制要求。”技术优势：检测模型效能提升：中心模型汇聚多条产线的缺陷样本，提高了学习效率；中心模型形成最佳模型后可实时共享下发给各节点模型，迅速提升所有产线的检测能力。+智能判级能力，质量结果汇总到数据中心，实现全流程的质量分析、追溯等管控能力。+灵活扩展能力：5G+AI智能表检系统具备了高度的灵活性和可扩展性，能够轻松适应不同规模、不同布局的生产场景。
“1+N”多节点智能检测模型由一个中心模型和多个端侧节点模型分层实现，均采用多种智能模型检测算法，包括CycleGAN小样本跨域生成模型，传统异常点分析的注意力提升网络技术以及多态纹理背景融合的半监督泛化策略模型等等。不同钢种、不同规格在不同工序的各个端侧节点的主要表面质量缺陷是不同的，“1+N”多节点智能检测模型可以针对其主要缺陷的特征选择最合适的智能检测算法，从而显著提升各个端侧节点的表面缺陷检出率。实现效果：关键缺陷召回率≥99%，平均缺陷检出率＞98%，平均缺陷识别率＞92%。
智能化表面质量管理系统，通过5G+互联技术，集中的统一质量标准下发给各产线节点表检系统，实现智能判级，判级结果汇总到数据中心，可实现全流程的质量分析和追溯。技术优势：智能判定：通过建立标准化产品质量评估体系，使得各节点按照统一质量标准进行自动的质量判定；综合判级一致率超过80%，有效控制了问题产品的外流风险，为企业显著减少了损失。全流程可追溯：按照产品ID或工序查询、分析所有分厂产品表面质量，缺陷的追溯能力提升了50%以上。人员效率：通过设立集控中心监控18 个节点生产质量数据，为企业的生产管理和质量控制带来了革命性的变革，使得人员配置得
到优化，从原先每个检测点位需配备2人转变为集控中心仅需2人即可监控18个节点，人员效率提升了75%以上。
三、 国内外同类技术对比
项目在极限规格超高强钢板生产能力、低温回火装备温度及均匀性、板材高压水射流喷丸除鳞表面控制技术与装备、5G+AI的集成“检测-判定-集控”表面缺陷检测技术、钢材的最高级别、薄规格产品国内市场占有率和薄规格热处理生产能力等方面实现了对瑞典SSAB同类技术的超越。
四、 应用推广情况
项目建成全球最大的薄规格钢板热处理生产基地，达到生产120万吨/年的能力。
项目成果薄规格淬火装备推广至盛隆、宝华等企业，回火和表面检测装备推广应用至普阳、盛隆等企业。
项目突破了薄规格钢板内应力全流程控制技术：因地制宜结合热处理产线装备能力，采用差速拉伸淬火技术+非对称淬火技术+头尾板形控制技术等成套极薄钢板辊压式淬火技术，降低淬火内应力；采用高强循环热风射流高精度加热和高均匀性传热控制技术，协同柔性矫直工艺，降低钢板内应力；实现整板≤3mm/2m的板形控制技术，下料旁弯≤5mm/10m，成型一致性≥99.3%。
项目突破了薄规格钢板高表面质量控制技术：增加负压吸尘装置，减少开平辊粘附氧化粉尘概率；采取惰性气体保护气氛，减少热处理工序氧化产物生成；采取高压水+丸粒除磷工序，改善热处理成品表面质量。提高了热处理产品表面质量，实现了表面凹坑厚度≤0.1mm的实物质量，缺陷平均检出率>98%。
项目系列产品应用推广，开发了四大系列，共计五十余个牌号的高端热处理产品；在最薄规格（2mm）、最高强度（2500MPa）、极限成型（1000MPa实现r=2.5a）、低温韧性（-96℃，180J）等方面达到了国际领先水平；具有高表面、易加工、易焊接、易涂装、高装配精度的特点。
项目产品已广泛应用于工程机械、装卸机械、矿山机械、水泥化工等领域，产品级别、极限薄规格和种类方面均据世界第一，市场占有率＞70%，并且实现出口，国内的进口薄规格热处理产品市场占有率＜10%。为我国重大装备制造和高品质钢材国产化等建设提供了有力支撑。
项目牵头单位华菱涟钢连续多年成为三一重工、中联重科、徐工等单位的优秀供应商，为我国重大装备的制造和高品质钢材国产化等建设提供了有力支撑，如4000吨级全球最大轮式起重机86m最长主臂主要应用涟钢产品制造，最高级别结构钢板LG1300QT率先在国内应用，2mmLG960QT产品首次应用于高空作业车等，为设计和建造大国工程装备提高关键原材料支撑。
五、 知识产权及第三方评价
项目授权国家发明专利27项，发表学术论文59篇；修制订国家标准3项；中国钢铁工业协会同行专家评价：一致认为：该成果整体技术达到国际领先水平；徐工、三一、中联、中国中集、中国重汽等均对项目成果做出积极评价；项目产品荣获中国钢铁行业2项“工业产品开发市场开拓奖”和 2项“中国工业大奖表彰奖”，5项产品均获得中国钢铁工业协会“金杯特优产品”；并荣获湖南国企“十大创新工程”和湖南省重大创新产品等十余个荣誉称号。
六、 经济社会效益
近三年，项目成果新增产值93.91亿元，新增利润9.55亿元；项目突破了薄规格钢板热处理关键装备技术瓶颈，自主研发成功国际首台套极限薄规格辊压式淬火装备、热风循环高精度低温回火装备、高压磨料水射流喷丸冷态除磷装备和5G+AI多元网络融合钢板表面缺陷检测装备，建成全球最大的薄规格热处理产品生产基地，实现了行业引领，应用于大国重器关键部件，满足了高端装备制造业用钢材急需，提升了高端装备自主保障能力。