北京科技大学科技成果——高精度液压冷拔钢管新技术
北京科技大学科技成果——带钢热连轧计算机控制系统
北京科技大学科技成果——带钢热连轧计算机控制系统成果简介带钢热连轧计算机控制是冶金企业计算机应用最早、最成熟和效益最好的。
经过近半个世纪的发展，热连轧生产线已经实现了从加热炉、粗轧区、精轧区到卷取区的全线计算机控制，形成了包括传动控制与检测级、基础自动化级、过程控制级和生产控制与管理级的多级分布式计算机控制系统组成模式。
控制功能则从最初的以轧制规程设定计算和操作自动化为主，发展到以减少能源消耗、增加经济效益、扩大产品规格和品种、全面提高产品质量（包括带钢的几何尺寸精度、板形、组织性能、表面质量等）为主要特征的新阶段。
先进控制理论和智能控制理论、高性能计算机控制系统、网络通讯与信息技术、大功率交流传动系统与液压伺服系统、检测与传感技术等高新技术在该领域的应用日新月异，保证了带钢热连轧计算机控制处于持续发展的态势，取得了巨大的经济效益。
北京科技大学信息工程学院自动控制研究所是以轧钢自动化为主要特色的科研机构。
从上世纪八十年代以来，在我国轧钢自动化领域著名专家、我国带钢热连轧计算机控制开拓者之一孙一康教授的领导下，承担与参加了一系列国家和省部级带钢热连轧控制工程，取得了丰硕的成果，获得了多项国家和省部级重大奖励，在我国轧钢自动化领域占有重要地位和广泛影响。
近年来与鞍山钢铁集团公司、武汉钢铁集团公司、高效轧制国家工程研究中心、北京麦思科自动化系统工程公司等单位密切合作，在新型控制功能的研制开发、多级分布式计算机控制系统的软硬件集成、热连轧三电工程（计算机、电气传动、仪表）总承包等方面业绩突出，形成了各类轧制自动化控制系统的设计与集成、应用软件开发与调试、人员培训、投产与生产服务的综合实力，具备了与国外大公司进行平等合作和参与国内外市场竞争的能力。
主要业绩和获奖情况1、1988-1994年，武钢1700热连轧计算机控制系统更新改造，获国家科技进步一等奖，冶金部科技进步特等奖。
2、1992-1995年，太钢1549热连轧三电系统工程，获国家科技进步二等奖，冶金部科技进步一等奖。
北京科技大学科技成果——铝箔(带)高速高精轧制控制技术
北京科技大学科技成果——铝箔（带）高速高精轧制控制技术成果简介“高速高精轧制控制技术攻关”属国家“八五”技术攻关课题,解决某铝加工厂1350mm中、精两铝箔轧制机组存在的影响高速高精轧制的控制技术问题。
该项目于1996年通过技术鉴定，1997年获中国有色金属工业总公司科技进步二等奖。
技术创新点一是采用了新型全密封张力传感器，实现张力直接闭环，提高了张力控制稳定性和精度，克服了原德国产传感器结构不合理、使用寿命低（仅半年）、必须在线标定的缺点，不仅寿命长使用方便，而且价格仅为同类进口传感器的1/10。
精度误差小于1/1000，能有效保证高速轧制时张力稳定，板形良好，防止断带，提高厚度精度。
二是采用了两级计算机控制系统结构，改进控制策略，加强控制功能，提高了控制精度。
系统特点采用模糊控制技术进行张力AGC控制。
采用智能化非线性变系数法，解决了直接张力控制投入时系统稳定性问题。
采用模糊卷径记忆法，提高了卷径计算精度。
采用最优控制技术，实现了质量最优、面积最优和重量最优。
采用压下和张力协调控制，提高了厚控系统的稳定性和控制精度。
采用“双重化改造作业法”，基本做到不停产改造调试，对生产的影响减至最小，提高经济效益。
采用“基于专家经验的工艺参数预设定和二次优化设定”模型，提高了设定精度。
应用范围该项目的有关技术可以单项或多项技术形式在进口铝箔轧机、国产铝箔轧机和其它箔、带轧机上推广应用。
经济效益该技术的实施可使轧机速度提高约20%-50%，最高轧速达900-1000米/分。
产品厚度误差在±3%以内，成品率达80%以上，达到国际先进水平。
铝箔产量质量的提高，可实现用国内产品代替进口产品，并提高产品在国际市场上的竞争力。
以成品率为例，若每提高1%成品率可以降低成本300元/吨，年产1000吨铝箔，成品率从60%提高到80%，则年经济效益为6百万元。
北京科技大学科技成果——大口径方管滚模成形新技术
北京科技大学科技成果——大口径方管滚模成形新技术成果简介方矩形钢管是用途极广和最常见的异型钢管，也是一种经济端面管材，与其相同截面积的其他非圆钢管相比，具有重量轻，强度高，抗弯截面模量大，节省金属，易于安装等优点，主要用于建筑、医疗器械、高档家具、汽车、飞机、地铁、造船等行业。
冷弯方矩形管的主要成型工艺有“圆变方”和“方变方”两种，前者生产效率高，是将高频圆形焊管经过冷拔整形成为最后形状。
随着市场和技术发展的需求，北京科技大学机械学院在成功开发了“高精度冷拔精密钢管”工艺与设备基础上，又先后开发出滚模冷拔锥管、葫芦形管、大口径方管等复杂断面管材以及多通管液压胀形等新工艺。
我们利用大型仿真软件对大口径方管的冷拔过程进行了各种工艺参数下的模拟。
开发成功650X650以下，最大壁厚25mm的方矩形管成形新工艺与设备。
冷弯型钢在国外建筑业中用途非常广泛，被用作屋架、檩条、桁架、刚架、墙架、龙骨、屋面板、墙板、楼板、门窗乃至容器、管道、围堰、钢板桩、防波堤等。
近年来，冷弯型钢组合而成的网壳、货架、单层和多层房屋也得到了很快的发展。
在发达国家，建筑业是冷弯型钢的第一大用户，冷弯型钢占钢材总量的5%，建筑业用冷弯型钢占冷弯型钢总量70%以上，冷弯型钢产品应用于建筑业的主要是结构用冷弯方矩形管和建筑用结构冷弯型钢。
从结构力学和经济角度，冷弯型钢和H型钢结合应用于建筑业是最佳组合，可以实现工业厂房和民用住宅建设工厂化。
在日本，1980年以前日本仅生产200mmX200mm以下的方矩形管及少量的开口冷弯型钢，日本钢结构住宅中立柱均采用H型钢。
日本1984年以后通过修改建筑法，规定日本的钢结构住宅立柱必须采用方矩形管。
在美国，据有关调查资料显示，冷弯方矩形管和热轧H型钢在建筑业中的用量约为1:1的关系，在20世纪90年代，建筑钢结构所用冷弯型钢的比例甚至超过热轧H型钢的用量。
其中，冷弯结构焊管（含方矩形管和原管）约占建筑钢结构用钢量的25%，各种开口冷弯型钢在建筑钢结构用钢量中的比例也在20%以上。
北京科技大学科技成果——四辊精密冷轧机
北京科技大学科技成果——四辊精密冷轧机
成果简介
由北京科技大学机械和信息两学院与上海冶金设备总厂联合开发的四辊精密冷轧机已经在生产上成功应用多年。
对厚度0.1mm的带钢，厚差在±4μm以内。
主传动稳速精度<1%。
经上海市科委鉴定，达国际先进水平，获上海冶金科技一等奖。
技术特点
采用支承辊传动，工作辊直径小；
采用整体式机架，增大轧机刚度；
采用快速换辊装置，提高工作效率；
采用全液压推上AGC装置，位置分辨精度<1μm，频宽11.87Hz；
备有辊缝仪直接测量辊缝系统，当量刚度提高2.8-12倍；
计算机控制采用实时多任务系统，具有监控AGC，予控AGC，张力AGC，恒张力复合控制，加减速补偿，支承辊偏心补偿，操作自动化等系统功能。
应用范围
可用于一般带钢、薄带钢和有色金属带材生产。
经济效益及市场分析
一般为进口同类设备价格的三分之一或更低。
根据不同规格，年效益几百万至千万元以上。
北京科技大学科技成果——轧机液压AGC控制系统
北京科技大学科技成果——轧机液压AGC控制系统项目简介液压AGC具有响应速度快、控制精度高的优点，正在取代电动AGC成为当今新建轧机和欲改造轧机的首选技术。
北京科技大学高效轧制国家工程研究中心长期致力于液压AGC在大型工业轧机应用的研究，并在多条带钢连轧机组中取得成功应用，为轧钢技术国产化作出较大贡献。
AGC控制系统由L2过程控制系统和L1基础自动化控制体统组成。
L2级系统主要通过模型自学习完成对液压控制系统参数的缓慢变化造成的厚度偏差进行补偿；L1级系统则完成对实时参数变化造成的厚度偏差进行补偿，同时完成液压APC和液压AFC控制功能。
L2级完成的主要功能包括：轧制负荷分配及优化、辊缝位置基准计算和设定、轧制力预报、温度预报、模型自学习等。
涉及的计算模型包括：轧制力模型、变形抗力模型、残余应变模型、轧制弹跳模型（辊系弹性变形分析、轧机牌坊弹性变形）、板坯温度模型（辐射和对流、高压水、与轧辊接触产生的热传导、塑性功转变为热量引起的温升、摩擦热）、轧辊磨损模型、轧辊热膨胀模型、力矩模型、宽展模型、前滑模型、轧件尺寸计算模型、板形和板凸度模型、板厚控制与板形控制之间的关系、平面形状预测和控制模型等。
由L1级完成的液压AGC主要控制功能包括：液压缸位置控制（HAPC）、电动压下螺丝控制（EAPC）、自动厚度控制（HAGC，根据不同应用场合可以选择：压力AGC、硬度前馈AGC、测厚仪监控AGC、穿带自适应、快速监控AGC、流量AGC和张力AGC等的一种或几种）、补偿AGC（包括轧件宽度补偿、油膜轴承油膜厚度补偿、轧辊热膨胀与磨损补偿、尾部失张补偿、偏心滤波及补偿、伺服阀偏移补偿、穿带冲击补偿、卷取冲击补偿等）、轧辊平行控制（ALC）、自动纠偏、、轧机调零、轧机刚度测量、手动倾斜、事故锁定和卸荷等。
AGC工作方式包括相对AGC控制和绝对AGC控制两种。
该液压AGC系统和板形控制系统一起被评为“九五”国家重点科技攻关计划（重大技术装配）优秀科技成果，并已成功应用于多条轧线，取得了极高的控制精度。
北京科技大学科技成果——高速线材控冷段在线性能预报系统
北京科技大学科技成果——高速线材控冷段在线性能预报系统成果简介随着现代科学技术的进步，轧钢生产过程中质量控制已经不仅仅局限于产品外型和尺寸精度的控制，而是追求对产品内部微观组织和最终性能的更为精确的把握，并应用于实际生产中。
特别是在最近，急切需要在加工过程中提高产品的使用性能、降低成本、实现组织性能在线预测及控制。
计算机技术与塑性加工理论的结合使塑性加工从以经验和知识为基础，以“试错”为基本方法技艺阶段向以模型化、最优化和柔性化为特征的科学阶段过渡。
目前棒线材在我国的热轧产品中占50%以上。
国内对棒线材生产工艺的研究以实际生产摸索为主,这不仅浪费大量的资源，而且结果很难得到推广。
北京科技大学与重庆钢铁公司的科研项目《品种钢组织相变索氏体化》[2005-2007]在吸收了国内外研究成果的基础上，已开发成功在线性能预报模型，在重钢高线厂得到实际应用，该厂的一些钢种通过模型的优化，产品质量得到了显著的提高。
北京科技大学与江苏沙钢集团的科研项目《高速线材性能预报系统研发》[2006-2008]也引进了该模型，针对沙钢的沙景和润忠两条高线生产线进行开发，目前控冷段在线模型已进入生产调试阶段，正在进一步优化及完善。
我国高线生产的一个问题是产品性能不稳定，在线模型投入到实际生产将会大大提高产品质量及成材率，提高新产品的开发进度。
开发的高线控冷段在线性能预报系统是国内外首创，将对钢铁生产行业产生极大的影响。
经济效益与市场分析该在线性能预报系统可以达到以下经济效益：全方位的提高工厂的数字化管理水平，所有的生产操作都在模型的监控之下；提高新产品的开发进度，减少生产试制中的浪费；对生产的过程参数进行适时分析跟踪，当工艺不符合要求时模型会适时报警。
提高产品质量的稳定性。
我国目前有高速线材生产线100多条，该模型预计有广泛的应用前景。
北京科技大学科技成果——SHS离心法制备陶瓷复合钢管
北京科技大学科技成果——SHS离心法制备陶瓷复合钢管成果简介自蔓延高温合成（Self-propagating High-temperature Synthesis，缩写SHS），也称为燃烧合成，是利用化学反应放热合成材料的新技术，具有省时、节能、产品纯度高等特点。
SHS离心法制备陶瓷复合钢管利用Al和Fe2O3之间的自蔓燃反应2Al＋Fe2O3→2Fe＋Al2O3＋836kJ，反应放热使Fe和Al2O3均熔化，在离心力作用下Fe和Al2O3两相由于比重差异产生分离，Al2O3浮在表面，凝固后在钢管内形成陶瓷衬层。
SHS离心法制备陶瓷复合钢管，在863计划“八五”和“九五”的支持下，经过近十年的努力，开发了陶瓷复合钢管的工业化技术和装备，获国家发明专利ZL901077443。
已形成规模化生产的成熟技术，生产工艺主要由钢管加工、粉料的准备和复合管的合成等过程组成。
目前已能生产出各种规格（φ20-φ820mm）的陶瓷复合钢管、弯头、三通及四通等。
成果已通过部级鉴定，产品性能达90年代国际先进水平，并荣获国家技术发明四等奖、教育部科技进步二等奖。
SHS离心法制备陶瓷复合钢管被列为国家高技术863计划新材料领域的重点产业化项目，以北京科技大学为技术依托单位的“陶瓷内衬钢管”项目，被列为国家科委九五科技成果重点推广计划的206个工业项目之一（编号98040102A）。
陶瓷复合钢管具有优异的耐磨、耐蚀、耐热、抗热冲击和抗机械冲击综合性能，陶瓷硬度Hv1300，压溃强度300MPa，结合强度15MPa，耐蚀性（在HCl中）0.05g/m2h。
陶瓷复合钢管广泛应用于电力、矿山、冶金、煤炭、化工、建筑等行业，可用于煤粉、灰渣、矿粉、尾矿、回填料、焦炭、水泥的输送，以及铝液、腐蚀介质的输送。
用作耐磨管寿命是普通钢管的5-20倍，稀土耐磨钢的3-5倍，铸石管的3倍。
高炉煤粉喷枪的寿命提高4倍。
另外陶瓷复合钢管重量轻，并可采用焊接、法兰或柔性快速接头联接，能降低工程造价。
北京科技大学科技成果——螺杆、螺旋形管成型新工艺和设备
北京科技大学科技成果——螺杆、螺旋形管成型新工艺和设备成果简介近年来螺杆、螺旋形管在我国空压机、冷冻机、螺杆泵、塑料机械中应用越来越广泛。
但我国螺杆空气压缩机、冷冻压缩机、泵、塑料机械不但在设计技术上与国际先进水平有差距，在制造技术上更加落后，严重制约了我国这四大类机械产品在国际和国内市场上的竞争力。
为此应该对我国螺杆制造技术的现状和水平有一个清醒的认识，尽快追踪国际先进制造技术的发展趋势，使我国螺杆制造技术和产品质量早日达到国际上发达国家的水平。
为提高螺杆设计制造质量，应从扩展品种规格、扩大产量、降低成本和售价三方面狠下工夫。
提高制造技术的关键是采用新材料、新工艺、新设备。
北京科技大学机械学院“管材深加工科研小组”开发的螺旋管（杆）高效成形新技术即属于螺杆、螺旋形管制造技术的关键新工艺与设备。
下面先简单介绍螺杆泵的主要应用领域、工作原理、特性和结构特点。
螺杆泵的主要应用领域食品业：用于酒厂输送酒、废渣及制酒流程中的投配料的输送。
纺织业：用于输送合成纤维液、粘胶液、染料、油墨、尼龙粉液。
造纸业：用于纸浆黑液的输送。
石油业：用于输送各种油类；油脂产品的地面集输泵。
化工业：用于输送各种悬浮液、乳胶液、酸、碱、盐业。
造船业：用于输送渣油、扫舱和污水、海水等。
建筑业：输送灰浆、灰膏。
核工业：输送带颗粒的放射性液体。
冶金与矿山业：用于输送氧化物和废水、矿井排水和液体炸药的输送。
单螺杆泵的工作原理单螺杆泵是一种内啮合的密闭式螺杆泵，属转子式容积泵。
主要工作部件同具有双头螺杆空腔的定子（图a）和在定子孔内与其啮合的单头螺旋螺杆——转子（图b）组成。
当输入轴通过万向节驱动转子绕定子作行星回转时，定子－转子付就连续地啮合形成密闭腔，这些密闭腔窖不变地作匀速轴向运动，把输送介质从吸入端经过定子－转子付输送至压出端，可以输送含有坚硬磨损性杂质及固体颗粒的介质和粘稠的液体。
a-定子b-转子螺杆泵浦特性和泵结构螺杆泵浦本身具有自吸能力，在清水20℃的情况下，可达7公尺，即使在低转速亦可。
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北京科技大学科技成果——高精度液压冷拔钢管新技术
成果简介
“高精度冷拔钢管”是将热轧无缝钢管或直缝焊管通过液压拔机和独特的变形工艺（模具）生产的一种无切屑、冷加工的精密管材。
该精密管材可直接或微量珩磨后用作液压、气动缸筒管。
这项冷拔技术可取代传统的用热轧无缝钢管切削加工液压缸筒的生产方法。
到目前为止，已在全国七个省市推广应用，取得巨大的经济效益和社会效益。
“高精度冷拔钢管新技术”被国家科技部列入了“国家科技成果重点推广计划”。
与传统的切削加工液压缸筒方法相比，新技术具有以下优点：
（1）金属利用率由45-60％提高到95％以上；
（2）成品率接近100％；
（3）材料强度提高40-60％；
（4）生产效率一般提高几十倍以上。
技术水平
国内首创，产品达到国际标准。
专利号：CN87216006。
1995年获得冶金部科学技术进步奖（三等），1996年获得北京市科学技术进步奖（二等）。
经济效益及市场分析
精密钢管广泛地被用作机械工业用管（主要是液压与气动缸体管、液压输油管、汽车传动轴管和半轴套管、轴承钢管、皮带传送托辊管、
印染辊管等）、石油地质工业用管（油泵管、钻探管、油管、套管、钻杆等）、化工用管（石油裂化管、化肥用高压管、化工设备及管道用管）、电站锅炉和热交换器管等等。
随着我国经济建设的不断发展和技术的不断进步、精密钢管的应用范围会不断扩大、需求量也会越来越大，特别是进入WTO以后将具有极好出口创汇前景（2美圆/公斤）。
国内无缝钢管价格在4200-5200元/吨，直缝焊管价格在2900-3600元/吨。
高精度冷拔主要产品：液压、气动缸体管，DOM 管，汽车、拖拉机、摩托车用小口径精密钢管，煤炭井下支柱管，石油地质用管，根据品种规格；价格在9000-13000元/吨。
按毛坯管5000元/吨、成品管售价平均按9500元/吨计算。
以建造一台拔机、生产纲领为2000吨冷拔精密管能力的生产线概算，主要设备投资额约240万元人民币。
达产后年产2000吨冷拔精密管，销售收入1900万元，实现利润200万元，投资回收期为2.5年（从投资年份计算）。