铁矿石是我国钢铁工业的保障性资源，属国家的重大战略需求。钢铁工业是国民经济支柱产业，钢铁材料广泛应用于基建、装备制造、交通、能源、海洋工程及环保等领域，是人类经济建设和日常生活中用量最大的结构材料。我国“十四五”将开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年目标进军，现代化建设也是人类生产力迅速提高、社会财富不断积聚、大量消耗矿产资源的过程，同时“中国制造”、“一带一路”、基建开发等宏观经济持续利好，这必将驱动我国钢铁的高位消费量，对铁矿石的市场前景需求巨大。 我国铁矿石资源品位低、禀赋差、难利用，长期大量依赖进口，进口量连续多年超10亿吨，对外依存度超过85%，这不仅对我国钢铁工业造成严重影响，对国民经济的安全运行也构成了巨大威胁。因此研发创新技术实现我国难选铁矿资源的清洁高效利用，对降低我国铁矿石对外依存度，强化我国铁矿资源保障能力，推进我国钢铁工业持续、健康、协调发展，具有重要的战略意义。

冷轧控制过程是典型多工序、多变量、多层级的大型复杂工业流程。针对尺寸质量精度差、薄硬规格轧制易振动、生产效率低下等关键共性技术难题，以材料加工过程自动化、信息化、智能化、绿色化等为出发点，开发具有自主知识产权的冷轧智能化质量精准控制系统具有非常重要的现实意义。 本技术将给出冷轧自动化系统的硬件配置与软件功能总体方案，建立冷轧多层次完整的控制体系架构，开发基于控制器性能综合最优评价的多机架协调板厚控制模型、基于板形调控功效系数的多变量板形前馈和反馈控制模型、以超差长度最小为指标的最优动态变规格控制模型、基于成本函数的冷连轧负荷分配模型、融合工艺机理和大数据的轧制过程数学模型等智能化质量精准控制模型，为酸洗冷连轧或单机架冷轧机提供完整的控制系统方案。 应用智能化的冷轧质量精准控制系统可使冷轧带钢尺寸质量控制精度全面达到PREMETAL、ABB等国际先进水平，厚度指标±2.5μm ，变规格头尾超差长度小于10米，板形控制指标小于6I。该项技术填补国内空白，打破了国外封锁和技术垄断。相比传统冷轧控制系统，可大幅度提高头尾成材率和带钢本体厚度及板形等尺寸质量、大大减少工人劳动强度，已推广应用至某1450mm酸洗冷连轧等20余条生产线，至少创造80亿元的经济效益。

中厚板生产过程中，板坯的头尾部及侧面会由于一系列的因素而发生较为严重的塑性变形，使得轧制成品的平面形状偏离矩形形状，需要后续的精整以及剪切工序使其满足订单所需的规格。而现今钢板轮廓检测方法，大多苦于现场环境复杂，噪声污染严重，导致检测精度不高。因此，基于机器视觉的中厚板轮廓精准识别成为提高中厚板剪切效率、降低剪切损耗的有效手段和必选方案。 本系统将给出基于机器视觉的中厚板形状检测系统硬件配置与软件功能总体方案，建立中厚板图像轮廓采集系统的架构，开发大尺寸运动目标采集模型、结合中厚板厚度变化的相机动态标定及畸变矫正模型以及多尺度噪声融合情况下的中厚板轮廓识别模型等一系列高精度检测模型，可以精准检测到中厚板的轮廓特征，为后续剪切提供数据指导。 基于机器视觉中厚板轮廓检测系统具有很高的检测精度，宽度检测指标±3mm，长度检测指标±20mm（40m），可极大程度降低剪切后长度不足以及问题板的比例。该项技术不仅是中厚板企业和市场的需要，也是摆脱国外厂商在机器视觉检测技术方面垄断的需求。相比传统中厚板检测及剪切方案，可大幅度提高剪切智能化水平，有效降低劳动强度，为中厚板生产线降本提质增效奠定良好基础。现已推广应用至某4300mm宽厚板生产线，预计年度创效约380万元。

热连轧控制过程是典型多工序、多变量、多层级的大型复杂工业流程。针对尺寸质量精度差、产品性能控制稳定性差、生产效率低下等关键共性技术难题，以材料加工过程自动化、信息化、智能化、绿色化等为出发点，开发具有自主知识产权的热连轧质量精准控制系统具有非常重要的现实意义。 本技术将给出带钢连轧自动化系统的硬件配置与软件功能总体方案，建立热连轧全工序多层次完整的控制体系架构，开发热连轧活套高度-张力多变量解耦控制模型、基于硬度前馈的多机架前馈AGC控制模型、基于SMITH预估补偿的监控AGC控制模型、板凸度前馈和反馈控制模型、强宽工艺微张力协调控制模型、融合工艺机理和大数据的轧制过程数学模型等一系列智能化质量精准控制模型，可为热连轧生产线提供完整的控制系统方案。 应用智能化的热连轧质量精准控制系统使带钢尺寸质量控制精度全面达到PREMETAL等国际先进水平，厚度指标±20μm ，宽度指标0-2mm，凸度指标±30μm。该项技术填补国内空白，打破了国外封锁和技术垄断。相比传统热连轧控制系统，可大幅度节能降耗、提高成材率和带钢质量、减少工人劳动强度，已推广应用至某1100mm全连续热连轧等30余条生产线，至少创造300亿元的经济效益。

逐渐由传统“长流程”转向低碳绿色“短流程”发展是钢铁行业未来发展方向。随着制氢技术成熟，氢作为清洁能源将广泛应用于钢铁冶炼。因此，各国均在积极研发基于氢冶金的低碳钢铁冶炼短流程关键技术，以期形成21世纪绿色钢铁冶炼新流程。聚焦我国钢铁工业碳减排、能源结构和工艺流程优化以及高端装备制造业发展的需要，积极研发和应用基于氢冶金的钢铁冶炼短流程关键技术将是我国钢铁工业未来的主攻方向之一。 因此，本技术的适用范围广，其成功推广应用可有效解决我国钢铁行业碳减排高、环境负荷大的难题，促使我国钢铁产业向绿色化和高值化方向发展，实现提质增效和转型升级。

传统控轧控冷技术需要“添加大量微合金元素”和采用“低温大压下”，在钢铁行业产品升级转型发展的需求背景下，这一技术思路愈发体现出难以克服的局限性。以超快冷为核心的新一代控轧控冷技术，充分利用细晶、析出、相变等综合强化机制，已成为高品质热轧钢铁材料绿色化生产制造的有效途径。热连轧生产线带钢运行速度高、轧制节奏快、自动化程度高，技术开发难度很大。日本钢铁行业热衷于节约型先进制造技术的开发，其在该领域研究及应用处于国际前列，但作为核心机密不对外输出。本项目技术意义在于自主研发出我国首台套热连轧超快冷技术装备，开发出系列高品质、减量化热轧带钢产品，推广应用于我国十余条大中型热连轧产线。

冷轧机板形控制核心技术具有典型的多变量、多控制回路、非线性、强耦合、时变性强的特征，是冶金领域高科技产品的代表之一。现代化的主流板形控制冷轧机通常具备多种板形控制的调节机构，如轧辊倾斜控制、工作辊/中间辊弯辊控制、工作辊/中间辊窜辊和工作辊分段冷却控制，众多的调节机构是实现高精度板形控制的保证，但也为实际的控制带来了很大的难题。深入研究冷轧板形控制系统的核心模型，制定合理有效的板形控制策略，开发适用于实际冷轧带钢生产的板形控制系统，对提高我国冷轧板形控制水平具有重要的意义。 在带材平直度控制方面，开发出独具特色的整体镶块式板形测量辊。实际应用测量精度高、工作稳定可靠。开发出基于数字信号处理技术DSP的无线板形信号处理系统。信号传输抗干扰能力强、使用周期长、调试维护方便。开发出基于模型自适应与板形控制影响效率函数相结合的多变量板形闭环控制系统，实现冷轧带钢板形质量的高精度控制。提出并建成基于最小磨损与轴向力板形控制优化设计的4/6辊混合配置冷连轧机组，形成冷连轧板形技术的鞍钢模式。采用非对称板形综合控制技术，解决实际生产过程中板形与轧制工艺控制难题。 在边部减薄控制方面，开发具有自主知识产权的短行程工作辊窜辊单端锥度控制功能的UCMW六辊冷连轧机。制定了边部减薄控制用短行程工作辊窜辊式六辊冷轧机的技术方案，设计了独特的工作辊辊形，开发了工作插入量、窜辊速度、弯辊力等工艺参数的数学模型，形成带钢边部减薄高效控制工艺技术。开发了窜辊预设定和再设定相结合的边部减薄控制动态高精度设定模型；基于功效系数多特征点优化的反馈控制模型；动态变规格窜动、非对称窜动和窜辊速度动态设定等控制功能，提高边部减薄控制稳定性，减少轧辊磨损和轴向力，延长轧辊的使用寿命；冷轧硅钢平直度与边部减薄协调控制系统，实现带钢边部减薄的高精度控制。

热基厚锌层产品，由于基材厚，耐腐蚀时间长，在建筑、能源、交通以及地下管网等领域的应用日益普遍。然而，热基厚镀层镀锌产品经常存在边部斜纹和横向贯穿性条纹等缺陷，严重影响表面质量和耐腐蚀性能。另外，目前国内热镀锌生产线，要么生产大锌花产品，要么生产小锌花或无锌花产品，大小锌花产品调整需要调整锌液成分，周期长，过渡材多，严重影响生产和成材率，是热镀锌生产线的一个共性问题。为了解决上述问题，开发出国内外首套热基材镀锌线小锌花控制装置和移动风冷装置，减轻或消除了厚基材、厚锌层边部斜纹、锌流纹、锌疤等镀锌缺陷，大小锌花产品无需改变锌液成分即可共线生产，极大提高了热镀锌线的产品质量和成材率。 我们开展理论和实验研究，发现边部斜纹或横向贯穿条纹缺陷产生的机理是带钢横向温度不均匀以及镀层冷却速率慢共同作用的结果。由于带钢横向温度存在边部低、中间高的分布，导致镀层边部率先形核长出锌花，同时由于厚基材厚锌层镀层冷却速率慢，导致镀层凝固前沿始终存在液相，为边部斜纹向中间区域的定向生长提供了条件，最终导致斜纹的产生，严重时斜纹生长到带钢中心，即形成贯穿性条纹缺陷。 在气刀上方增加气雾冷却装置，在一条线上生产大、小锌花产品，无需更换锌液成分，过渡材少，成本低，解决锌花大小不均及减少过度材消耗，满足用户对锌花大小及质量需求。喷雾冷却控制锌花大小与锌花质量技术，是利用气体（空气、氮气等）将水雾化，形成细小气雾液滴，对镀锌板表面强制形成对流和液体蒸发（汽化）换热，通过喷嘴位置组合、水量、气流及喷射角度调整，控制气雾液滴尺寸并均匀喷射到镀锌带钢表面进行锌花固化冷却，从而快速完成不同大小锌花冷却固化和均匀性控制。 开发出移动风冷装置，风箱的高度可以调节，克服了传统生产线风箱位置固定，难以及时冷却的缺陷，更好地适应不同带材厚度、不同锌层厚度产品加速冷却的要求，避免了二次中间横纹的产生。通过风箱高度调节和风量控制，配合镀锌工艺相关参数调节，减少或消除了厚基材厚锌层边部斜纹和锌流纹等缺陷，有效提高了厚锌层产品的表面质量。这一技术在国内外首次被应用到热基厚锌层镀锌生产线上，取得了良好的缺陷控制效果。

HIsmelt是一种直接熔融还原的冶金工艺，是典型的一步法熔融还原工艺。该工艺可直接熔炼经预热处理的铁矿粉和其他适合的含铁原料，并喷吹煤粉作为系统的还原剂及热量来源。相对传统的高炉冶金工艺，HIsmelt熔融还原冶金工艺省去了烧结及焦化两个环节，在同样产能下节省了大量的投资及运行成本，且这种工艺在生产过程中产生的大量蒸汽及富余煤气均可以用于发电，使其生产系统的能源利用效率很高，应用前景广阔。HIsmelt工艺设施包括矿粉预热及喷吹系统、煤粉制备及喷吹系统、熔融还原炉（SRV炉）、余热余气综合利用系统、出铁场、渣处理及除尘等系统，除矿粉预热、热矿喷吹系统与SRV炉体部分同传统高炉不同外，其他部分类似于传统高炉，

研发了一种新的煤调湿技术，入炉煤经均质布料装置进入锤式干燥破碎机，入炉煤在破碎的同时被干燥。大部分入炉煤在破碎机下部收集，少部分经旋风和布袋收粉器收集，所有入炉煤经混合机混合后送往焦炉。 通过选用一种均质布料装置，使装炉煤在破碎机内分布均匀，无破碎死角；设计一种专门的破碎机进口装置，使装炉煤与烟道气进入破碎机后能充分接触；创新设计一种具有干燥功能的破碎机，使装炉煤在破碎的同时被干燥。 在国内外首次采用干燥破碎一体化煤调湿工艺及设备，不仅稳定了炼焦煤的水分，而且改善了粒度分布，有效的提高了焦炭质量。干燥热源最少七成以上来自焦炉烟道废气，少量不足热源由烟气炉提供。流程紧凑，投资少，能耗小运行维护简单，占地面积小，满足炼焦节能降耗的要求。 本技术对原煤水分适应性高，调湿能力弹性较大，调湿后装炉煤水分含量可以根据炼焦要求进行调整，非常适合现有焦化厂改造。在莱钢7#、8#焦炉上进行了工程化应用，将原煤年平均含水量从10.6%调湿后降低到8.5%，调湿效果明显。工艺设备运行稳定可靠，实现了科技成果向现实生产力的转化。