1986回國後，在燕山大學任教。1991年晉升教授。1993被國務院學位委員會批準為博士生導師，從1993開始享受政府特殊津貼。1993-1999任燕山大學副校長。現任河北省科學院院長、石家莊理工職業學院院長。兼任中國金屬學會軋制技術委員會委員、河北省科學技術協會副主席、河北省冶金學會副理事長、河北省學位委員會委員、中國機械工程學會高級委員、重型礦山機械科學獎評審委員會委員、全國高校機電專業教學指導委員會委員、《機械工程學報》、《鋼鐵》、《軋鋼》編委等社會兼職。
主要研究方向為金屬成形過程的計算機模擬(包括軋制、連鑄、擠壓、拉拔、冷彎等。).采用的方法主要是三維大變形彈塑性有限元法和大變形彈塑性有限條法。通過數值模擬預測金屬流動規律、應力、應變分布、溫度場和組織演變，用計算機模擬代替昂貴的工業實驗，從而為優化工藝、控制產品質量、設計制造新設備提供依據。
先後承擔國家自然科學基金、國家教委博士點專項基金和優秀青年教師基金、河北省自然科學基金、河北省博士點專項基金、河北省科委科技攻關項目、機械部九五重點研究項目、科技發展基金等十余項國家級、部級、省級科研項目。同時與上海寶鋼集團公司、石鋼集團公司、大眾集團公司、寶鋼南京軋鋼廠、長春冷彎型鋼廠等合作完成了壹批科研項目並應用於生產。“工業成形過程計算機模擬”項目獲國家教委科技進步二等獎1992。“虛擬軋制理論及實驗研究”獲2003年國家科技進步提名獎，獲發明專利1項。
發表學術論文180余篇，大部分發表在國內外核心期刊上，如int.j. mech.sci .(國際機械科學雜誌)，int .媽媽。Enging(國際數值工程方法雜誌)，j.materials.proce，材料加工雜誌等。被國際雜誌論文引用60多次。出席了許多國際會議，並擔任94年金屬成形國際會議國際科學咨詢委員會的中國成員。
劉彩教授培養和指導研究生、博士生30余人，其中博士生18人，博士後2人，已畢業博士12人。