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“鋼鐵俠”們的“突圍”戰

單位(作者):田瑞穎 | 來源:中國科學報 | 更新時間:2021-02-24 | 點擊數:


疫情期間投產的揚州恒潤1780毫米熱連軋現場。北科工研院供圖

■本報見習記者 田瑞穎

引進、落后、再引進、再落后。由于缺乏關鍵核心技術,這一尷尬的循環長期制約著我國鋼鐵工業的發展。受制、被動、昂貴、運維困難……隨著我國鋼鐵廠商對國產鋼鐵設備的呼聲日益高漲,刻苦攻關的“鋼鐵俠”們逐漸意識到靠“單打獨斗”的技術研發是行不通的,必須“集團化作戰”。

北京科技大學工程技術研究院(以下簡稱北科工研院)擁有高效軋制國家工程研究中心和國家板帶生產先進裝備工程技術研究中心,“集團化作戰”讓更多擁有自主知識產權的先進裝備走向市場的“突圍”戰有了保障。

“國家級科技創新平臺主要從事前期研發工作,科研成果交由北京科技大學設計研究院有限公司推廣轉化?!北笨乒ぱ性焊痹洪L張勇軍在接受《中國科學報》采訪時說,“這是一個無縫銜接的成果轉化過程?!?/span>

大團隊啃“硬骨頭”

“兩個國家工程中心的加入,為北科工研院組建了健全的科技成果深度開發隊伍,形成了涵蓋冶金、材料、機械、控制、物流、計算機等方向的多學科方陣。這種學科交叉與融合更利于科研成果的協同創新和應用集成?!睆堄萝姼嬖V記者。

在他看來,與傳統高??蒲腥藛T不同,北科工研院的隊伍實行團隊化管理,“這不僅能避免單兵作戰的不足,有效保證項目實施的時間及質量,還有利于開展國家或行業重大需求課題的研發,以及實施大型工業企業的工程項目”。

熱連軋計算機控制系統就是在這種大團隊作戰下取得的突破性成果?!坝嬎銠C控制系統好比是鋼鐵生產線的‘大腦’,但長期以來,它的核心技術都被外國公司‘攥’在手中,引進國外系統不僅價格高昂,后續運維和升級還需要請國外工程師來完成,這會帶來很大的時間和資金成本?!?strong>北京科技大學設計研究院有限公司總經理郭強告訴《中國科學報》,“不僅如此,沒有自主研發的系統,也嚴重影響我們的國際話語權?!?/span>

為徹底扭轉沒有核心技術和受制于人的局面,高效軋制國家工程研究中心從成立之初就決心自主研發計算機控制系統。然而,“革命”并非易事。

“這不同于在現有的高樓上改造,而是另建地基蓋大樓,一路上可謂是摸著石頭過河?!惫鶑娬f,“我們要解決軟件平臺、編程、數學模型、控制邏輯、硬件平臺、網絡通信系統、傳感器和執行器等一系列技術難題,每一個細節都很關鍵?!?/span>

如何將生產情況顯示在計算機屏幕上?在現在看來很容易實現的人機交互技術,當初團隊花了近3個月的時間,才打通計算機與控制器之間的數據交互。

“經過多年的技術迭代和系統升級,自主研發的最新一代控制系統具有調試時間更短、維護更方便、運行更加穩定可靠、控制精度更高、更加智能化的特點?!惫鶑娬f,“我國有了自己的熱連軋計算機控制系統,也倒逼國外系統的價格大幅下降?!?/span>

對于常規熱連軋來講,生產1.0mm和1.1mm的超薄規格帶鋼是一項很困難的工作。熱連軋計算機控制系統先后于2016年11月在日照鋼鐵公司1580mm生產線上成功生產出1.1mm的花紋卷,2020年6月在福建三寶特鋼有限公司又實現了1.0mm熱軋帶卷的突破。

化解鋼鐵企業的煩惱

由于國外鋼鐵工業起步早,我國要想追趕、超越,需要不斷地突破和創新。記者從北科工研院獲悉,表面缺陷是影響熱軋帶鋼產品質量的重要因素,幾乎60%以上的質量問題由它引起,這也使我國高端金屬板帶產品的索賠及降級損失每年超50億元,而當時的在線檢測系統嚴重依賴進口。

2000年,北科工研院決定自主研發在線檢測系統?!霸诰€檢測系統涉及光學、計算機、機械電子等交叉學科,最初我們開展了國際合作,也得到了國外高校的很多支持?!备咝к堉茋夜こ萄芯恐行母敝魅涡炜铺寡?。

“當時,市面上的在線檢測設備大多存在缺陷檢出率與識別率不高等問題。這意味著,如果將檢測門檻值調低,則會出現大量缺陷誤報事件,但調高門檻值,則會放過很多輕微缺陷,這讓鋼鐵企業十分煩惱?!?徐科告訴記者。

解決這一問題的關鍵就是引入新的算法。2012年,徐科又開始帶領團隊涉足深度學習這一陌生的領域。

經過近十年的鉆研,團隊終于研發出具有自主知識產權的基于深度學習的熱軋帶鋼表面在線檢測與質量評級系統?!斑@種新的算法使在線檢測的準確率提高到90%以上,也成為我們與眾多產品抗衡的一大優勢?!毙炜普f。

中國金屬學會組織的成果評價認為:“項目成果總體達到國際先進水平,其中基于分類優先網絡與多尺度感受野的熱軋帶鋼表面缺陷檢測算法處于國際領先水平?!?/span>

近五年,該系統被應用于國內外15條熱軋帶鋼生產線,僅2017年2月至2019年11月,就在太原鋼鐵公司、馬鞍山鋼鐵公司、酒泉鋼鐵公司等3條熱軋生產線上新增產值13.66億元、利潤2.05億元。

從“深閨”走入“市井”

性價比高的系統一定有市場嗎?“雖然自主設計集成的熱連軋計算機控制系統不僅有良好性能,價格也遠低于進口系統,但很多鋼鐵廠用慣了國外的系統,改變他們的傳統觀念、贏得信任在初期是非常艱難的?!惫鶑娬f。

隨著系統在萊蕪鋼鐵集團的熱連軋生產線上取得重大的業績突破,越來越多的企業開始關注并信任北科工研院的系統。郭強介紹,目前已有數十條生產線采用了團隊的控制系統。

贏得市場信任的背后,還有科研團隊的勇敢擔當。2020年3月,在新冠疫情的影響下,為了幫助廣西梧州市鑫峰特鋼公司新建的生產線盡快投產,北科工研院協調了多名員工抵達現場。由于氣候原因,其中幾名員工剛到現場就出現了感冒發燒的癥狀?!半m然后來經過檢測排除了新冠風險,但大家的心都提到了嗓子眼兒?!惫鶑娀貞浀?。

長期以來,讓科研成果從“深閨”走入“市井”是擺在眾多高校面前的“老大難”問題。

張勇軍認為,科研成果接軌市場難,一方面是眾多科研成果的技術成熟度較低,工程化開發和技術集成力度不夠,另一方面是成果相對市場需求滯后,且缺少開放性窗口和聯絡渠道。

為了更好地推動科研成果的產業化,北京科技大學設計研究院有限公司依托北科工研院進一步建設,對相關科研成果進行集成創新和應用技術開發,工程化、產業化推廣。有了自家的“紅娘”牽線,與企業的“聯姻”也變得更為順暢。

原文鏈接:《中國科學報》 (2021-02-24 第3版 轉移轉化)

(責編:孟婍、陳麗萍)


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