宝钢数值模拟技术助力新产品开发

据宝钢官方网站消息，从新产品开发到大生产试制，如何提高效率，保证产品试制一次命中？在工况复杂，难以在线实验的情况下，如何帮助用户迅速达到生产目标……这些业界普遍存在的难题，10年来，宝钢集团中央研究院通过数值模拟技术的应用，较好地回答了上述问题，有力地支撑了宝钢产品研发、工艺技术开发，满足用户需求。

钢铁生产涉及的物理、化学等现象错综复杂，理论解析和物理模拟不能解决在线生产的所有问题。于是，数值模拟技术逐渐成为诸多冶金领域材料设计、工艺研究和工程决策的依据。相比于物理模拟，其投入少、研究周期短、效率更高，越来越受到业界的关注。

早在10年前，研究院就已开展数值模拟技术应用。2009年，宝钢研究院正式将数值模拟与理化分析、中试试验并列为研究院三大实验能力。同时，根据研究院数值模拟开展的实际情况和研发技术特征，组建了由54人组成的材料设计、流动与传热、轧制模拟、结构分析和板成形等五个跨部门数值模拟技术研发团队。研发团队分布在各研发领域，直接服务于各领域的生产、建设、研发和用户服务。各团队既承接相关数值模拟任务，服务快速响应，又通过跨领域的专业团队，开展交流研讨，促进各团队能力提升。

变化莫测的市场形势，各种原材料价格的快速变化，各种用材的快速变化，要求研发人员拿起数值模拟技术，进行更快、更新的研发设计，以满足用户和市场的需求。

经济型双相不锈钢产品性能的不稳定，制约着产品应用。研发人员就运用数值模拟观察其生产中的变化，通过成分设计和优化，在极短时间里开发出满足用户要求的产品，替代了线材用304不锈钢。由于采用新路径，效率更高，研发成本降低，数值模拟技术越来越受到现场新产品研发人员的赏识，大大加快了宝钢新产品研发步伐。许多科研人员称：数值模拟技术，是新产品开发的“加速器”。

2010年上半年，宝钢铁素体不锈钢（SUS410S）边裂问题发生率明显上升，严重影响产品质量和成材率，制造单元希望研发人员能有更好的措施将其“降伏”。研发团队不负众望，通过对产品进行分析，发现影响边裂的最重要原因，通过工艺及成分优化，最终使边裂问题得到有效控制。

热轧钢板冷却涉及辊道空冷、除鳞等，工艺复杂，要求极高。常规过程冷却控制主要依靠物理测量，即接触式测温+非接触式测温来实现，由于测量精度难以保证，其冷却效果不理想。研究人员在对厚板调质过程中运用数值模拟技术，大大提高其温度控制精度，冷却效果明显。实践表明，数值试验的精度大大超出物理测量，对热轧冷却过程是一种高效可行的研究手段。

轧制高强度、高精度带材的冷轧森吉米尔轧机，由于轧制过程复杂，现场轧辊辊形或工艺优化改进无法在轧机上一一试验。为提高产品质量，研发人员开发森吉米尔轧机轧件一体化计算模型，通过模型计算结果，给现场轧制过程改进优化提供理论计算基础，该模型既能指导现场解决实际问题，又能用于改进现场轧制控制。热轧、冷轧金苹果团队负责人将此称为“数值试验机”。

近年来，宝钢数值模拟技术研发团队还将数值模拟技术应用于高强钢成形技术研发、先进成形技术零件、模具成套设计研发、汽车板选材及其冲压模具工艺优化等方面，为用户新品开发提供了很好的支撑。目前，仅为汽车用户每年提供服务的板成形数值模拟项目数不下百个。

近3年来，研究院数值模拟技术研发团队围绕冶金全流程、关键工序及装备，从材料设计到用户服务，逐渐积累了大量宝贵的计算案例，并广泛应用于生产现场攻关、产品开发、工程建设以及用户服务等领域。数值实验已成为快速、便捷、高精度的研究手段。

宝钢数值模拟技术研发团队还加强与新南威尔士大学、中科院过程所、清华大学等国际一流冶金数值模拟学术机构以及FLUENT等国际知名软件开发商的交流与研讨，促进了自身研发工作。经过3年推进，宝钢数值模拟技术不仅在材料研发、新品开发、在线产品质量改善上大力研究和应用，而且积极探索和实践数字化制造并取得成效。、