在工业互联网应用、数据模型研发和全流程质量控制上，国内外针对如上技术难点，鲜有全面成功技术解决方案，缺乏灵活动态质量设计能力，无法解决“一业多地”模式的跨公司质量设计以及设计的长流程动态调整，很少能够实现跨公司和工序一体化排产，缺少全流程的质量管控和全厂关键工艺实时预警，较少将各种关键指标KPI指标化和生产、质量一切问题数字化。 2014年10月，由唐山钢铁集团有限责任公司、唐山高强汽车板有限责任公司和唐山不锈钢有限责任公司合作开展基于工业互联网的数字化精益制造研发与应用的系统性设计、实施，通过对信息系统集成挖掘、各种模型的建立完善以及数字化建设，实现了在产销一体、管控衔接、三流同步的产销一体化平台基础上数据化的精益制造研发和应用，提升企业全局管控能力，为供给侧改革提供有力地支撑，向高效增长方式转变。

本项目由中天钢铁集团有限公司联合上海大学成立“产－学－研”团队，基于国产精轧机+摩根MINI轧机、摩根精轧机+RSM减定径机组的装备优势，借助模拟仿真和热模拟试验等手段，针对典型基础件用中高碳钢的在线组织调控技术难题进行攻关。根据不同钢种特性、二次加工及服役性能要求，形成创新的特钢线材在线组织调控技术集成。实现以下创新： 1.采用连铸小方坯开发出多种机理组合应用的高品质特钢线材在线组织调 控技术。通过数值模拟、装备及设施升级改造，形成含加热控制、“再结晶区、 未再结晶区、两相区”多段控轧和“雾冷+强风冷”、“超慢冷“、“等温”控制的 多元组合工艺方法； 2.形成亚共析钢在线“软化”技术。 a）弹簧钢 50CrVA 创新采用低温累积大变形诱导和强化铁素体相变、轧后 “超慢冷”并精确控制冷却路径工艺组合获得 100%F+P 组织，硬度≤290HB， 可直接深拉拔加工； b）紧固件用钢 ZT35K-M 实施形变诱导铁素体相变、离异共析和退化珠光 体相变机理研究与组合应用，指标达到球化组织 4.0 级、铁素体≥80%、硬度≤ 76HRB，可免退火冷镦成型； c）工具钢 S2（67SiCrNiMoV）利用低温轧制变形强化相变、快冷+“等温” 抑制先共析铁素体和马氏体相变的工艺组合，获得“单一”贝氏体组织，硬度≤ 45HRC，提升加工及疲劳性能； 3.攻克过共析钢的网状渗碳体、索氏体控制难题。 a）GCr15 创新采用高温防氧化加热、（γ+Fe3C）两相区累积大变形轧制 诱导渗碳体析出、轧后“强风冷+雾冷”抑制先共析渗碳体、“等温”相变的机理 及工艺组合，达到网状≤2.0 级，晶粒度 10.0 级以上，面缩≥31%的行业领先水平； b）LX86A 采用高温防氧化加热技术、再结晶区轧制提高奥氏体稳定性、轧 后“强风冷+雾冷”抑制先共析渗碳体+“等温”相变的机理及工艺组合，达到 网状≤1.0 级、索氏体化率≥92%和面缩≥40%的行业领先水平； 4.进一步研究阐述中高碳钢的脱碳机理并形成中高碳钢特钢线材的脱碳控 制技术方法，达到总脱碳层≤0.4%D、零全脱碳的领先控制水平。

首钢集团于1992年成功收购秘鲁铁矿股份有限公司（以下简称首钢秘铁），并拥有其所属670.7平方公里矿区的永久开采权、勘探权和经营权，是迄今为止我国海外铁矿投资最成功的案例。矿区探明铁矿资源储量达22.17亿t，还蕴藏有大量的铜、铅、锌等多种伴生有价金属矿产资源。2018年建成的首钢秘铁新区选矿厂是“一带一路”落地南美洲的首个项目，年产铁精矿1000万吨。 随着矿山开采范围的扩展，以14#矿体（储量1.3亿吨）为代表的高锌高硫难选磁铁矿矿体已进入实质性开发阶段，矿石中锌硫载体矿物种类多、嵌布粒度微细、共生关系复杂，导致铁精矿深度降锌降硫难度大，由于该类矿石缺少铁精矿高效除杂技术，生产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。如果这些高锌高硫原生磁铁矿矿体得不到技术支撑进行有效处理，将导致储量达1.3亿吨（价值95亿元人民币）铁矿资源的浪费。 为开发利用好秘铁复杂共伴生铜铅锌原生磁铁矿资源，长沙矿冶研究院与首钢秘鲁铁矿股份有限公司联合从铁精矿降锌脱硫和伴生铜铅锌金属综合回收两个方面开展科技攻关。

转炉煤气是钢铁行业长流程生产中副产的二次能源之一，和高炉煤气、焦炉煤气统称为“钢厂三气”，随着钢铁行业节能降耗的发展需求，对于二次能源的利用，特别是含碳的二次能源利用提出了更高的要求。1）钢铁生产是高耗能过程，需要大量的燃料进行烧结、球团、焦化、轧钢等工序的加热，“钢厂三气”具有可燃性和一定的热值，被广泛应用于多个生产环节，同时也会出现高热值燃气短缺，低热值燃气富余的现象。2）转炉煤气中的CO是价值组分，既是热值来源，又是化工行业需求的原料气体，转炉煤气的利用主要也是指煤气中CO的利用，使转炉煤气从“物有所用”转向“物尽其用”，需要寻找更优的技术方案。 N2在转炉煤气中占比10-20%，在转炉煤气利用过程中几乎不产生作用，反而会带走热量，如果能将转炉煤气中的N2脱除，对于转炉煤气热值提升和CO资源化利用具有很大意义，但是N2和CO的分离是世界性难题。1）二者分子量相同都是28，气体密度相同，很难通过通过重力方法分离；2）二者沸点接近，N2沸点-195.6 ℃，CO沸点-191.5 ℃，很难通过深冷方法分离；3）二者分子直径想近，N2分子直径0.364nm，CO分子直径0.376nm，很难通过膜方法分离。 在“十二五”期间，为了钢铁行业转炉煤气的深度利用，北大先锋走自主创新的战略，采用载铜分子筛，利用CO和一价铜离子络合原理，使用弱化学吸附的方法攻克了转炉煤气中N2和CO分离的难题，既保证了N2和CO的分离效率，又保存了CO完整的性质形态；在“十三五”期间，石横特钢为带动当地产业经济，收购并成立阿斯德公司计划生产甲酸产品，再充分考虑经济性、可靠性和环境的三重因素下，选择与北大先锋合作，开展了以转炉煤气为原料生产甲酸工艺流程的技术攻关，集成了关键技术。

中钢集团天澄环保科技股份有限公司提出的轧钢加热炉烟气脱硝脱硫除尘协同治理技术，采用“余热升温+中高温 SCR 脱硝+SDS 脱硫+袋式除尘”协同工艺，对加热炉排放烟气中的 NO X 、SO 2 、颗粒物进行净化。

钢铁工业是国民经济发展的重要基础，近几年随着持续快速发展，每年产生的钢渣超亿吨，主要用于 “粉、砂、砖、土”等建筑材料原料，其销售价格低、市场半径小，导致钢渣利用率严重受限、大量堆存给环境造成风险巨大。近年来，已有几家钢铁公司因违规堆存、弃置钢渣受到中央环保督察组的点名和国家生态环境部的重罚。因此，如何进一步拓展钢渣资源利用领域，尤其是攻克钢渣高值化利用行业难点与痛点，已成为钢铁行业践行新时代“绿水青山”国家战略的“卡脖子”问题之一。 本项目在深入研究钢渣及相关固废特性的基础上，提出将其与相关固废进行协同用于橡胶、涂料功能填充材料的跨行业高值化利用新途径，替代原有生产工艺繁杂，能源和资源消耗巨大的炭黑、氢氧化铝、硫酸钡、铁红粉等化工填料，实现了钢铁企业“以废增效”、橡胶与涂料企业“以废降本”的双赢。 历经多年与钢铁企业、环保高新技术企业共同攻关，其技术成果在橡胶、涂料行业龙头企业推广应用，将市场售价20-30元/吨的普通钢渣与相关固废经改性与功能重构后，生产出800-1200元/吨的钢渣基新填充材料，性能超过国家标准。该技术自2016年10月开始在上述5家应用，近三年合计新增销售额54750万元、新增利润16765万元，具有显著的社会效益和经济效益。

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。

“环保新时代，绿色新中国”。生态文明建设需要打好污染防治攻坚战，让天更蓝、水更清、环境更优美。 解决钢铁工业发展中的环境保护问题是钢铁企业绿色高质量发展的重要保障。钢铁企业长期存在冷轧废水难降解有机物和总氮等关键污染物控制的“卡脖子”难题，在国家大力推进污染防治行动计划和钢铁废水排放标准日趋严格的背景下，冷轧废水达标处理成为钢铁企业亟待解决的重大环保科技问题。 项目团队立足宝钢股份冷轧废水的现状，聚焦冷轧废水难降解有机物和总氮等关键污染物，从冷轧废水深度处理的系统性、整体性与全过程出发，突破了高浓度活性微生物精准控制脱碳除氮、炭基纳米载体臭氧催化、高效膜循环资源化回用和浓水三维电氧化等4项关键核心技术，并通过小试、中试和示范工程研究，构建了冷轧废水生化-物化强化处理新工艺，获得重大科技创新。 1）首创了高浓度活性微生物精准控制脱碳除氮技术。 2）率先开发了炭基纳米载体臭氧催化技术。 3）率先形成高效膜循环资源化回用技术。 4）首次开发浓水三维电氧化技术。在绿色创新发展理念指导下，项目团队积极开展技术攻关的同时，注重核心技术的知识产权布局，共申请发明专利42件，已授权13件，认定企业技术秘密17项，发表论文21篇。技术转化应用经济效益和社会效益显著，近三年累计直接科研效益12332.5万元。 项目成果应用于宝钢宝山基地冷轧2030废水系统、1420/1730废水系统、1800废水系统和硅钢4期废水系统、湛江东山基地冷轧1期和冷轧2期废水系统，每年处理冷轧废水超1500万吨，全系统废水回用率达到65%以上，有机物和总氮的排放量低于国内外同行。项目成果的大规模推广，实现了宝山基地和湛江基地冷轧废水处理工艺和装备的系统升级，全面提升了全流程污染物控制和去除能力，为建设“高于标准、优于城区”的城市钢厂奠定了坚实基础。

为提高首钢高牌号无取向硅钢同板差控制水平，北京首钢股份有限公司、首钢智新迁安电磁材料有限公司、北京科技大学及北京科技大学设计研究院有限公司建立联合研发团队，进行“高牌号无取向硅钢超低同板差控制技术”项目攻关，在硅钢热轧工序重点开展了热轧工序断面轮廓控制成套工艺装备开发、“凸度-平坦度-楔形”协同优化控制技术，突破传统的控制边降和磨损技术手段，实现良好断面轮廓与小凸度的热轧产品；在冷轧工序重点开展了多辊轧机高精度同板差协同控制技术、UCMW酸轧机组高精度边降控制技术。 通过上述技术攻关及应用，热轧工序高牌号无取向硅钢C25命中率控制精度由26%提升到90.2%，在此热轧工序C25提高基础之上，下游硅钢成品指标显著提升，部分高端产品如无人机等指标达到新日铁3μm以内的同等控制水平。项目的实施，极大提高了国有企业关键技术的自主创新能力、高端产品自主开发能力和市场竞争能力，同时为国家机电产业与能源发展战略深化改革及高质量发展提供了重要物质基础，同时带来直接经济效益达3.5262亿元。

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%。