2.1阐明工业级宽熔池内液态金属流动与均匀凝固传热机制

东大与敬业铸轧联合团队在长期实践中发现，在大型工业熔池内，调控形成均匀、稳定的凝固坯壳，是保障铸带成形过程和质量的核心关键，解析工业级宽熔池内液态金属流动与凝固传热机制是最关键的机理要素条件。钢水在初始流动阶段后进入布流器时速度显著降低，经两级布流后可在熔池内实现均匀分布。钢水由侧出口与边缘出口进入熔池后呈现上下双向流动特征，在铸辊旋转作用下，上升流动的钢水于液面回流至熔池下部，形成稳定涡流结构。与此同时，凝固坯壳在熔池底部铸辊表面形成，并在Kiss点处结合。受钢水黏度增加及底部铸带阻碍影响，熔池底部进一步形成大尺度涡流。

凝固坯壳在液面以下约15mm处开始形成，并在Nip点以上约15mm处（即Kiss点）实现结合。在双辊薄带连铸过程中，沿铸辊圆周方向的坯壳演化可分为三个阶段（图1）：第一阶段（Stage A）为稳定生长阶段，坯壳形成并逐渐增厚，主要受铸造速度、温度及液位等参数控制；第二阶段（Stage B）为厚度波动阶段，位于铸带出口附近，受熔池底部涡流回流冲刷影响，坯壳厚度发生动态变化；第三阶段（Stage C）为快速生长阶段，温度降至固相线以下后，钢水回流促进坯壳迅速增厚。为实现坯壳稳定生长，需分步进行调控：第一步控制液位并抑制表面涡流，避免坯壳破坏及“死区”引发冷钢缺陷；第二步优化浸入式布流器位置，减弱涡流对坯壳的冲刷；第三步通过调节铸辊挤压参数实现稳定成形。与传统连铸相比，该过程前两阶段对应连铸功能区，后阶段对应轧制功能区，体现了凝固与轧制的耦合特征，为工艺优化提供依据。

2.2熔池/铸辊/冷却水耦合作用下铸辊温度与变形特性

结晶辊作为凝固传热和动量传输关键载体，其工业级多场耦合条件下温度演变与膨胀特征解析是控制铸带外形精度核心。为此，东大与敬业铸轧联合团队建立了以Kiss点为界的铸辊/熔池接触区界面热阻分布模型，揭示了不同液位下热阻变化规律（图2）：高于Kiss点时，靠近熔池表面热阻减小；低于Kiss点时，靠近Nip点热阻减小。在此基础上，系统分析了环形、阵列及弧形三种冷却水通道对铸辊温度场及热变形的影响。环形水道由40个直径24mm通道沿圆周均布；阵列式在通道数量不变条件下通过内外交替布置优化流动；弧形水道通过连通相邻通道增大流通截面。结果表明，铸辊与熔池接触区温度较高，宽度方向分布均匀，并沿出口方向逐渐降低。环形结构下表面最高温度为369.13℃，阵列式降至318.23℃（约降低14%），但周向温度波动显著，在330°-345°范围内由220.92℃降至199.17℃，易导致热膨胀不均及附加应力。综合比较，弧形水道平均热通量为13.46MW/m²，较环形提高约9%，且表面温度离散性最小，在传热效率与温度均匀性之间取得较优平衡，为熔池/铸辊均匀换热调控提供依据。

2.3结晶辊高温服役性能提升

为延长复杂浇铸条件下结晶辊使用寿命，东大与敬业铸轧联合团队研究了高温服役条件下结晶辊基体的摩擦磨损机理及工艺参数耦合效应。通过改变温度（25-400℃）、载荷（5-50N）、镀层厚度（58-135μm）及表面粗糙度（Rz=1.96-19.70μm），系统分析其对摩擦学行为的影响。结果表明，摩擦系数随时间呈规律演化，温度升高显著影响磨损形貌及主导机制：低温低载下以磨粒磨损为主，摩擦系数约0.97；随温度或载荷增加，逐步转变为黏着磨损，摩擦系数升至约1.43。表面损伤由脆性剥落向氧化层疲劳磨损演化。该研究揭示了温度、载荷与镀层、粗糙度等因素对摩擦磨损性能的协同作用，为结晶辊表面防护与寿命提升提供依据。

2.4生产流程下铸带轮廓预测及控制方法

针对双辊薄带连铸中铸带轮廓预测与控制问题，东大与敬业铸轧联合团队提出了机理模型与数据驱动融合的混合建模方法，实现铸带厚度高精度调控（图3）。铸带成形受浇铸速度、冷却水量、铸辊直径及表面纹理等多因素耦合作用，呈现多变量强非线性特征。基于铸辊热变形规律及目标板形要求，建立厚度预测机理模型，分析各工艺参数对轮廓的影响；进一步引入数据驱动方法开展特征重要性评估与模型优化，采用支持向量回归对生产数据进行训练与预测。结果表明，该融合模型克服了单一机理模型在复杂工况下的适应性不足，实现铸带厚度预测精度达±20μm。该方法为复杂条件下铸带轮廓控制提供了有效途径，有助于提升产品质量一致性。

2.5薄带铸轧产线现场调试与硅钢工业化试制

东大与敬业铸轧联合团队深入一线全面支撑薄带铸轧产线的现场工艺与自动化装备调试。通过突破高精度调控瓶颈，铸带厚度精度稳定达到±20μm。扎实的现场调试不仅保障了产线稳定顺行，更有力支撑了中高牌号无取向硅钢的工业化试制。在精准的凝固成形控制支撑下，试制产出的硅钢铸带及成品获得了理想的微观组织与织构。其成品磁感应强度高达1.809T，较常规流程提升了0.049T。该项调试工作顺利将成套薄带铸轧控制技术转化为量产实效，切实推动了多钢种稳定工业化生产与高附加值产品落地（图4）。

此外，本方向2025年新增湛江钢铁2250、燕山钢铁1780、八一钢铁1780超快冷、武钢2250中间坯冷却、迁钢1580/涟钢2250精密冷却、衡阳钢管630、林州凤宝830等纵向课题，合同额超过7000万元；承担发改委技术攻关专项1项、国家自然基金重点项目1项以及慧眼行动等项目10余项；拓展科研方向2-3个；申请专利等知识产权20余个，授权专利10个；发表论文30余篇，出版英文专著1部。