项目承担单位自2005年起，开展转底炉处理含铁、锌尘泥资源循环利用关键技术及示范项目研究，并于2018年与韶关钢铁签订了25万吨/年转底炉处理钢铁含铁锌固废生产线；2019年与永钢签订了25万吨/年转底炉处理钢铁含铁锌固废生产线；2020年在湛江转底炉公司建成了转底炉协同处置钢铁厂含铬废液新工艺生产装置；同年，上海宝钢两条25万吨/年转底炉处理钢铁含铁锌固废生产线投产，在国内唯一全量处置多源固废：出铁场灰、高炉二次灰、瓦斯泥、电炉灰、LT灰、OG泥、含锌冷轧污泥的生产线，不仅实现了含铁、锌尘泥资源的循环回收利用，同时协同处理了钢铁厂固危废，为我国钢铁行业含铁、锌尘泥资源化利用，保障固废不出厂起到示范及引领作用。

近几年，随着我国智能制造的快速发展，作为流程制造业的钢铁工业急需在智能化领域进行更深入的探索与实践；其中，多工序运行协同控制是智能制造的重要环节。在面对多品种、小批量、多规格、高质量、快节奏的生产要求时，因对生产工艺考虑不足，传统生产调度模型/系统很难达到令人满意的应用效果，故而钢铁企业对炼钢-连铸过程的多工序运行协同控制水平提出了更高的要求。 本项目针对多品种、小批量、多规格、高质量、快节奏等生产约束下生产计划与调度难的问题，首先对莱芜钢铁集团银山型钢有限公司炼钢厂物质流运行的时间参数进行系统解析，包括不同工况下炉次在各工序之间的作业时间和传搁时间等，在明晰物质流运行规律的基础上，充分考虑工艺、设备等多种约束因素，归纳总结适用于不同工况的生产调度规则库，优化生产运行模式；其次，应用生产调度规则库来指导调度模型的构建与求解，提高模型的可用性；再次，采用系统仿真的方法来探究车间平面布置、天车运行、钢包运转等因素对于物质流在多工序之间运行的作用机制，为调度模型及其求解算法的进一步完善提供指导；最后通过系统研究与流程运行相关的生产因素，提出多工序协同运行量化评价模型及评价参数，实现对炼钢厂多工序协同运行水平准确评价。 通过该项目的实施，莱钢银山型钢炼钢厂炼钢-连铸区段的生产运行节奏与有序性得到显著提高。项目获得授权发明专利2件、实用新型专利2件，登记计算机软件著作权1件，制定企业标准2项和形成企业技术秘密5项，发表国内外学术论文13篇。项目自2019年成功实施以来，共计创造经济效益14083.3万元。

首钢秘鲁铁矿（简称秘铁）是我国首个在南美投资铁矿资源最早、最成功的典型，同时秘鲁也是我国在南美洲推行“一带一路”建设的主要国家。随着秘铁矿山开采范围的扩展，高硫、高锌难选磁铁矿石已进入实质性开发阶段，由于缺少铁精矿高效降杂技术，导致铁精矿中锌硫等杂质含量高，产品积压滞销，严重影响企业经济效益。针对这一问题，2015年以来，长沙矿冶研究院与首钢秘铁密切合作，从基础理论、关键技术、工程化应用方面开展系统研究，在铁精矿深度除杂、海水体系下复杂共伴生铜铅锌多金属高效富集与分离、高浊度选矿废水高效澄清回用等关键技术取得了重大突破，以研究成果为支撑建成了现代化大型节能选矿厂。本项目主要特点如下： （1）基于化学清洗与定向氧化协同作用原理，重构矿物表面，开发了多活化功能耦合协同的广谱活化剂CYA-29，开发了极细粒锌、硫载体矿物多矿相同步活化技术，解决了铁精矿深度除杂技术难题。首钢秘铁新区选矿厂2019年1月至2020年底累计生产品位TFe70.8%、Zn0.018%、S0.08%、SiO20.5%的高纯铁精矿1205万吨。 （2）基于铜铅锌复杂硫化矿界面亲水/疏水精确调控，研发出耐盐型抑制剂CYZ-10，开发了海水体系下铜铅锌同步浮选、异步失活-选择性抑制浮选技术，工业应用获得铜精矿品位Cu 20%、Cu回收率68%，锌精矿品位Zn 40%、Zn回收率67%的技术指标，实现了伴生铜铅锌多金属的综合利用。 （3）基于有机聚合物混凝剂在固体悬浮物表面的电性吸附及絮凝剂分子对聚团的“桥联”效应，开发了高浊度选矿废水快速澄清净化技术，实现了选矿废水100%回用，对选矿技术指标无不良影响，回水成本为0.5美元/吨精矿。 （4）超细碎-高效预选短流程、铁精矿深度除杂、智能控制等节能绿色高效技术的集成创新，建成了年产1000万吨高纯铁精矿的大型现代化选矿厂。 本项目通过实施上述成套关键技术，盘活了首钢秘鲁铁矿14#矿体（1.3亿吨）高硫高锌难选磁铁矿资源，生产出高纯铁精矿，综合利用了伴生铜铅锌资源。在用技术优势和产品质量优势助力“一带一路”国家战略、提升国际形象等方面起到了重要作用，为国内外高硫、高锌复杂难选铁矿石高值化利用提供了示范，具有很好的推广应用价值。

针对商用车轻量化厢梁结构用高Ti复合微合金化热连轧铁素体基板带超高强度化、超轻量化、性能波动大、大梁断裂率高等关键难题开展攻关，突破了MC纳米析出大沉淀强化、性能一致性控制、提升使用性能的成形加工、多材集成应用的超轻量化等关键技术，实现了热连轧高强钢系列产品性能提升和规模化应用。 本项目共授权专利16项，其中国家发明专利11项，实用新型专利5项，发表学术论文36篇，形成企业技术秘密4项。项目开发的厢梁结构用高强钢系列产品被广泛应用于中国重汽、三一重工、中集华骏、东莞中集、河南骏通、新宏昌重工、成都大运、山东华泰、驰田汽车、南方迪马、中集陕汽、重汽绵专、重庆望江、重汽华威等国内重要商用车生产企业的厢板、底板、纵梁、横梁、边梁、大撑及立柱等关键部件制造。其中，大沉淀强化LG850XT、LG900FD全球首发并应用，AG700L产品获评中国钢铁工业协会金杯特优产品（2019年1月-2021年12月），AG700BL（2020年1月-2022年12月）和LG700L（2020年12月-2022年12月）产品获评中国钢铁工业协会金杯优质产品，多次荣获三一重工、中集华骏、新宏昌重工等用户的优质供应商称号。近三年，项目累计生产厢梁结构用高强钢产品202.8万吨，新增产值13.4亿元，新增利税6.0亿元。

首钢从资源、环境、技术和经济多方面综合衡量，将炼铁工艺流程配置创新升级为“3座5500m3高炉+3台504m2带式焙烧机+2台500m2烧结机”（简称“3+3+2”），传统三元炉料结构调整为“熔剂性球团矿+酸性球团矿+高碱度烧结矿+块矿”四元炉料结构，是一项可填补国内空白兼具行业特色示范性工程，被列为国家“十三五”钢铁流程绿色化关键技术中的重大突破性技术之一。 该项目创新点有： 创新点一： 从低碳清洁和经济性出发，创新配置了“3座5500m3高炉+3台504m2带焙机+2台500m2烧结机”（简称“3+3+2”）的炼铁工艺流程，通过球团矿质量和综合炉料冶金性能的融合研究，确定了“35%碱性球+20%酸性球+40%烧结矿+5%块矿”的差异化炉料结构，填补了国内行业的空白。 创新点二： 研究了不同炉料及装料顺序对炉料分布和透气性、膨胀性能的影响，提出并设计了适用于高比例球团冶炼的并罐布料装置、炉身角度及合适的高径比，有效解决高比例球团冶炼时布料偏析、炉料膨胀影响等难题，为超大型高炉高比例球团稳定冶炼创造了有利条件。 创新点三： 提出了与高比例球团冶炼相匹配的煤气控制技术，形成了以压差为目标、以炉腹煤气指数为纽带、以高富氧高顶压高风温鼓风加湿为路径的超大型高炉高比例球团冶炼技术体系，实现了低碳高效稳定运行。 创新点四： 开发了原料工序通过单拱全球最大跨度的料场封闭技术、高炉炉顶煤气全量回收系统、烧结烟气循环工艺，烧结球团工序实施半干法+SCR脱硫脱硝技术，实现了京唐铁前工序的清洁生产，CO2排放降低10%，SO2、NOx等污染物排放降低15%以上。 项目共取得专利9项、论文4篇。 自2019年6月全面实施50%以上高球团比例的冶炼，实现了3座5500m3高炉50%球团比例的高效稳定运行，平均利用系数达到2.3t/（m3•d）以上，月均日产量最高达到39000t，其中3高炉连续五个月平均日产12820t，平均渣比降低到213kg/THM，平均燃料比达到468kg/THM。最高月均日产量达到13198t，最低月均燃料比463kg/t、最低月均渣比206kg/t。工序能耗最低实现了440kgce，较基准期降低了20 kgce/t以上，取得了良好的效果。项目经济效益约1.5亿元。CO2减排10% ；颗粒物、SO2和NOx污染物减排24%，CO减排33%；高炉渣减排30%。

本标准第一版为“工艺设计规范”于2008年发布，修订后的第二版改为了“高炉炼铁工艺设计规范”于2015年发布。为建立本标准的理论基础和便于推广应用，专门编写了专著“高炉设计---炼铁工艺设计理论与实践”，随标准的发布也编写了两个版次，受到广大炼铁工作者的欢迎。2008年，全国生铁产量4.69亿吨，平均燃料比565kg/t；2015年，生铁产量6.96亿吨，平均燃料比533.5kg/t；2019年，生铁产量8.09亿吨，平均燃料比528.4kg/t。本标准作为高炉工程的设计规范促进了炼铁行业的可持续发展，对炼铁产量的提升和燃料比的降低发挥了重要的推动作用，为推动我国炼铁行业的可持续发展和节能减排，做出了巨大的贡献。 本标准规定了高炉工程设计的指导思想和技术方针，规定了包括原燃料的技术指标、总图运输、矿焦槽及上料系统、炉顶、炉体、风口平均及出铁场、热风炉、渣铁处理、煤粉制备及喷吹、高炉鼓风、高炉煤气净化及余压利用、电气及自动化、给排水、采暖通风、节能及介质管线、检化验、安全环保等高炉工程所涉及的全部工程范围的设计规范，从可持续发展、高效低耗、节能减排、循环经济、安全环保等角度，首次全面建立了高炉工程完整的设计规范，首次结合新理论体系和设计体系，为高炉工程提供了全方位规范设计和建设依据。

长期以来，国内钢铁企业无法批量生产热轧薄规格超高强钢板，特别是2-8mm的超高强钢。为占领薄规格超高强钢这一高附加值利基市场，打破国外企业垄断，本项目从用户需求出发，开发了具有高强度、高疲劳、高耐磨、高防护、高耐磨蚀和抗高温软化等一系列超高强钢产品。同时，开展了关键装备技术、工艺技术、以及用户使用技术等成套技术研究。 提出了热连轧TP钢概念及其组织设计原则，开发全球首发产品TP系列先进耐磨钢BW300TP和BW400TP，成功解决了易加工和耐磨性的矛盾，成为该行业标志性产品，引领了搅拌车行业的升级换代。开发热成形桥壳钢、耐磨蚀钢、超高强结构钢、耐磨钢、防护钢等五大类17个牌号产品。热轧产品的强度水平从700MPa提高至2000MPa，全面替代进口，与国际先进水平保持同步。开发的全球首发产品高强度热成形桥壳钢BQT800成为商用车热成型桥壳高强轻量化有效途径。开发了强度级别最高的耐磨蚀钢BMS1400，用于大国重器“天鲲号”和“天鲸号”配套海水输浆管。 自主集成了一套薄规格专业热处理线，并开发了关键工艺技术。首次开发了薄规格钢板多路径柔性淬火系统，包括淬火机新的设计以及淬火机模型创新等。首次开发了采用风机搅拌均匀化的低温加热炉技术；集成了一套在线平直度检测与智能判定装备，开发了具备自动反馈控制的矫直模型。开发了一整套薄规格超高强钢全流程板形控制成套技术，成功解决薄规格超高强钢的板形控制世界难题，极限不平度≤1mm/m。关键装备技术创新和工艺技术创新实现了薄规格超高强钢高效、稳定生产，最薄规格从3mm设计极限突破至2mm。 开发了以超高强钢选材、结构仿真设计、焊接和服役寿命评估为核心的6类关键用户服务技术，建立了热轧超高强钢的用户服务技术体系，提出并制定热轧超高强钢焊接接头性能评价标准，被工程机械行业用户广泛接受并应用。 本项目成果获得2019年中国宝武技术创新重大成果奖一等奖。开发成功宝钢全球首发产品3个，共11个牌号获得上海市高新技术成果认定。受理发明专利34项（5项国际专利），授权13项。授权实用新型专利5项。认定企业技术秘密18项，登记软件著作权1项，制定企业产品标准二项，发布论文33篇。 本项目总经济效益2.56亿元，其中装备创新效益3746万元，2017-2019年产品销售量28.5万吨，产品经济效益21807万元。

本项目属于冶金节能减排领域。 我国钢铁产量大，污染物排放高，颗粒物、SO2、NOX分别占工业的30.1%、13.7%、15.7%。现有排放标准已无法满足“打赢蓝天保卫战”要求。2017年政府工作报告提出：推动钢铁行业超低排放改造。结合目前钢铁行业环保水平，钢铁行业实现超低排放还存在以下难点：（1）无组织排放点位多、排放量大，排放底数不清，缺乏治理有效路径；（2）高炉煤气用户SO2排放末端治理难度大、缺乏源头控制技术；（3）转炉一次除尘、高炉料罐均压煤气等重点工序颗粒物治理技术不完善；（4）球团烧结稳定达标排放难度大。（5）污染物一体化管控难度大。针对上述难点，首钢股份公司开展了无组织排放管控治一体化技术研究，有组织达标排放成套技术研究。项目取得了以下创新成果： （1）首次建立了迁钢钢铁生产全流程超低排放技术体系，研究了钢铁生产全流程污染物排放特征及规律，开发了有组织排放稳定达标的成套技术，搭建了全流程污染物管控治一体化智慧环保平台，使首钢股份公司吨钢颗粒物、SO2、NOx排放绩效指标分别达到了0.17kg、0.21kg、0.4kg。 （2）开发了有组织排放长期稳定达标的成套技术，在综合分析高炉煤气有害成分的基础上，首创了高炉煤气喷碱控硫技术；在系统研究了煤气防爆技术和污水处理技术后，首次将湿式电除尘器技术与转炉煤气OG除尘有机结合；对料罐煤气放散特征系统分析技术上，首创了全量回收料罐均压煤气技术；在系统性地研究了球团烟气特点后，创造性地将SCR脱硝技术引入到球团烟气治理领域；通过上述技术的应用使迁钢公司有组织排放远低于超低排放要求。 （3）建立了无组织排放综合除尘控制技术体系，首次研究了无组织排放产尘机理和扩散规律，开发了卸料行为图像智能识别技术、超细雾炮抑尘技术、双流体干雾抑尘技术、生物纳膜抑尘技术、Y型双层密闭导料装置等，实现对无组织排放污染物管控与治理。 （4）首次建立钢铁企业超低排放智能管控平台，开发了以网格化综合管控模块为核心，以大数据技术及机器学习自适应算法为驱动，以机器管理代替人员管理，实现污染源点精准化、治理技术智能化、治理过程信息化、决策反馈一体化、污染应对数据化、操控管理无人化的“黑灯工厂”。 项目环境效益显著：2019年比2017年颗粒物减排3122吨，SO2减排1531吨，NOX减排2344吨，减排比分别达69%、47%、42%。

项目首次提出极低损耗取向硅钢广义复合抑制剂理论，创建了极低损耗取向硅钢制造核心工艺技术体系，自主设计集成专用功能装备及全套高效产线，确立了复杂工况下特高压输变电变压器选型设计原则。项目开发技术成功应用于宝钢取向硅钢三期、四期工程，推广应用于一期、二期产线升级改造；项目研制的10个极低损耗高磁感取向硅钢产品全球首发，8个极低损耗新产品填补国内空白。其中，B30R090、B27R080、B23R070、B20R060、B18R060为所有常规厚度规格世界最高等级产品；除0.23mm规格外，其余规格均领先日、韩等国际一流企业同规格产品一个牌号以上，实物质量达到国际领先水平。在大型特高压电力变压器上，自2014年成功应用于灵绍±800KV直流特高压工程以来，已累计制造1000kV交流、±800KV等特高压工程变压器560台套，国内市场占有率71.7%，性能指标全面优于进口同类产品的实绩水平；2018年，B23R075率先成功制造出1100kV直流换流变，并在世界首条、全球最高电压等级的1100kV特高压直流输电（昌吉-古泉）工程示范应用。在高能效配电变压器上，薄规格极低损耗取向硅钢制造S15型配电变压器800多台套，空载损耗较目前国家一级能效降低约30%，节能降耗示范效益显著。2013年以来，累计制造极低损耗取向硅钢新产品近百万吨，新增产值120多亿元；其中，2017-2019年，制造新产品40.29万吨，新增产值49.15亿元，新增利润10.18亿元，新增税收7.46亿元。极低损耗取向硅钢新产品出口欧、美、日、韩高端市场，近三年出口总量17.16万吨，2018年出口占比30%，创汇3.01亿美元。

根据《国务院关于改进加强中央财政科研项目和资金管理的若干意见》（国发〔2014〕11号）、《国务院关于深化中央财政科技计划（专项、基金等）管理改革方案的通知》（国发〔2014〕64号）、《国家重点研发计划管理暂行办法》（国科发资〔2017〕152号）等文件要求，现将“变革性技术关键科学问题”重点专项2020年度项目申报指南公开征求意见（其中指南方向28~49为指向性指南方向）。征求意见时间为2019年10月11日至2019年10月25日。 国家重点研发计划相关重点专项的凝练布局和任务部署已经战略咨询与综合评审特邀委员会咨询评议，国家科技计划管理部际联席会议研究审议，并报国务院批准实施。本次征求意见重点针对各专项指南方向提出的目标指标和相关内容的合理性、科学性、先进性等方面听取各方意见。科技部将会同有关部门、专业机构和专家，根据征求意见情况，修改完善项目申报指南。征集到的意见将不再反馈和回复。相关意见建议请于10月25日24点之前发至电子邮箱：jcs_zdxmc@most.cn。 科技部基础研究司 2019年10月11日