科创中国

项目的意义：我国年产各类断面型钢7000多万吨、尺寸规格上千种，随着轨道交通、建筑、桥梁及大型工程机械的发展，各种非对称复杂断面型钢、轻型薄壁型钢、轨梁型钢等新产品的需求不断涌现。作为型钢设计开发生产的核心技术－复杂孔型系统设计、轧辊配辊加工与工艺控制仍主要依靠传统经验技术，导致试制周期长、开发成本高、废品率高、产品尺寸形状精度难控制等问题。本项目针对高质量、高精度各类断面型钢在高效率、低成本设计开发及产品尺寸形状精度控制上存在的技术难题，突破传统的经验-试错方法，研究开发出全新高效的数字化、网络化+CAD-CAE-CAM一体化技术，以大大缩短型钢产品设计开发试制周期、显著降低开发成本及废品率、使产品尺寸形状精度得到有效控制，提高产品的附加值和竞争力。

技术适用的领域及条件：该技术适用于各种大、中、小型型钢生产线的型钢新产品孔型系统设计开发、工艺优化、数字化配辊及辊型加工等；适用条件：具备有限元数值模拟求解器软件、计算机工作站硬件及具有大学本科以上学历的相关技术人员。

合作形式：技术合作及转让。

1、 技术原理及关键技术：

（1）基于高级计算机语言的型钢孔型参数化设计系统和复杂断面型钢全轧程三维热力耦合数值模拟系统，实现准确、快捷地完成型钢多规格产品的孔型系统设计并高效获得轧制全流程轧件尺寸形状及物理场、力能参数等技术数据与规律；

（2）将型钢轧制孔型设计参数化系统与全轧程数值模拟系统集成一体，实现孔型参数化设计与有限元数值模拟的无缝衔接、孔型系统设计与工艺控制最优化的CAE分析与工程应用；

（3）开发出参数化配辊与轧辊机加工代码自动生成系统，实现各架轧机配辊图自动生成、数控机床NC代码自动输出及系列轧辊加工CAM，实现复杂断面型钢制造CAD-CAE-CAM数字化集成系统；

（4）开发出一整套复杂断面型钢轧制金属流动模型，解决了复杂断面型钢尺寸形状控制等技术难题。

2、 技术路线或工艺流程：

综合运用计算机技术、数值模拟、金属成形理论与数字化等先进技术，突破复杂孔型系统设计、系列轧辊配辊、加工及复杂断面型钢制造中的效率、质量及精度控制的关键技术瓶颈，开发出基于高级计算机语言的型钢孔型参数化设计CAD系统、型钢轧制三维数值模拟优化CAE系统及系列轧辊加工CAM系统，通过数字化、网络化技术将三者集成一体，实现数据直接传输的数字化型钢设计制造CAD-CAE-CAM集成系统，大幅度提高复杂断面型钢设计开发效率，并有效解决研发制造中难以解决的质量、精度问题。

 3、 技术经济指标与考核指标：

（1） 型钢孔型参数化设计CAD系统软件系统1套；

（2） 型钢轧制CAE集成系统及技术1套；

（3） 复杂断面型钢设计开发综合效率比现有传统方法提高5~10倍；

（4） 产品尺寸形状精度比传统方法提高30~50％；

（5） 根据企业及市场需求，开发新产品2种以上；

（6） 负责培训掌握该项技术的人员2~3名。

4、技术创新性（或特点）、成熟性及技术所处水平

  （1）基于高级计算机语言的型钢孔型参数化设计系统和复杂断面型钢全轧程三维热力耦合数值模拟系统，实现准确、快捷地完成型钢多规格产品的孔型系统设计并高效获得轧制全流程轧件尺寸形状及物理场、力能参数等技术数据与规律；

（2）将型钢轧制孔型设计参数化系统与全轧程数值模拟系统集成一体，实现孔型参数化设计与有限元数值模拟的无缝衔接、孔型系统设计与工艺控制最优化的CAE分析与工程应用；

（3）开发出参数化配辊与轧辊机加工代码自动生成系统，实现各架轧机配辊图自动生成、数控机床NC代码自动输出及系列轧辊加工CAM，实现复杂断面型钢制造CAD-CAE-CAM数字化集成系统；

（4）开发出一整套复杂断面型钢轧制金属流动模型，解决了复杂断面型钢尺寸形状控制等技术难题。

该项技术已经成熟，已在国内大型型钢生产企业的轨梁生产线、大型H型钢生产线及中小型型钢生产线等四条型钢生产线进行了成功应用，设计开发了新型轨梁、道岔轨、工程机械用门架钢等多种非对称复杂断面型钢新产品，使企业取得显著的经济社会效益。

该项技术成果获得2016年中国钢铁工业协会、中国金属学会冶金科学技术奖一等奖。