本项目通过系统分析影响冶金全流程工序界面稳定协调的因素，利用物联网、移动互联等先进信息技术，研究实施钢铁流程工序界面一体化融合技术，实现生产过程中工序间柔性衔接、合理匹配，促进生产流程整体运行的稳定协调和连续化、高效化，从而提高钢铁生产流程的资源效率、能源效率。

本项目首次利用大数据及人工智能技术，突破了传统IT信息化系统框架结构、技术水平、适用领域等局限性，研发了一套适用钢铁企业全流程、全工序、全产品的质量分析管控平台，并应用于钢铁生产最为复杂的炼钢和轧钢工序，以现代质量管理方法为基础、以信息化系统为手段、以智能制造为主导，实现生产可管控、异常可预警、过程可追溯、缺陷可诊断、能力可评价、质量可预测、研发可推理。运用全面质量管理工具，辅助技术人员确保产品质量的稳定性，持续提升产品质量，不断提高顾客满意度和企业竞争力。 总体技术路线是利用大数据技术抽取及存储生产现场的所有生产信息、控制信息、工艺过程数据、能源介质数据、设备运行数据以及各种计质量装置等检测数据，形成完整统一的基础数据平台，然后以数据为基础，完成全流程、全工序的生产过程质量数据监控与告警、过程质量追溯、质量分析与建模、过程质量评价、工艺标准库管理、质量报告及统计分析报表，系统分析组件，系统配置管理等功能。

全流程综合板形控制技术包含热轧板形控制系统、工作辊和支撑辊辊形技术、质量分析技术及轧后板形分析等内容，全流程板形质量控制主要分为工序间工艺数据窗口的建立和单工序质量控制，其核心为工艺数据窗口的建立。合理的工艺数据窗口可以更好的协调各个工序之间的质量衔接，单工序质量控制主要是为满足工序间质量窗口需求服务。所以各个工序质量控制精度需要丰富的控制手段以满足下游质量工序的需求最终达到工序间的质量协调。 该项技术具有完全自主知识产权，已成功应用于国内多家大型钢铁企业，涉及常规热连轧、薄板坯连铸连轧、铝热连轧、不锈钢热连轧及炉卷轧机等，取得了良好的经济效益，获得了多项国家级及省部级奖项。

质量管控系统以工艺需求为导向，以信息化技术为手段，通过工业互联网平台的建设和全流程应用层功能的开发，实现了钢铁生产过程质量一贯制管理。质量管控系统通过工业互联平台建设，实现以物料为中心的高通量、多元异构、多维度数据采集，并完成数据的时空变换、匹配、判异等。以数据平台为基础，通过质量设计、过程判定、过程监控、数据追溯、质量分析、质量预测等功能设计和集成机器学习算法。同时，质量管控系统还提供定制化功能，该模块可以快速开发则验证质量管控系统的平台效应，为钢铁行业各类质量改进提供了有效工具和方法。该系统在国内多家大型钢厂均有成熟业绩，该系统的上线提升效率、降低成本、提高质量，同时，实施过程中，培养企业工艺技术人员的相关技术能力，提升了质量管理人员的管理水平。

该项技术适用于板卷、棒线、轨梁、高线、有色等大中型冶金企业，基于工业互联网及大数据平台，可实现从数据感知到数据转换，再到信息提取和认知，最终实现智慧决策和资源的优化配置，进而解决多类工业设备接入、多源工业数据集成、数据管理与处理、数据建模分析、应用创新与集成、知识积累迭代实现等一系列问题，该系统解决全流程协调运作、数据信息及时传递、数据与生产紧密结合、用户需求与生产承接的问题，有利于生产管理综合平衡职能的发挥。经过了多代的技术革新，已经实现15套以上大中型冶金企业全流程业绩，数据接入覆盖完整流程主流设备和电气厂商的通讯协议，伴随着项目的实施，形成了工业互联网及大数据平台相关的软件著作群，具有完全的自主知识产权。

热轧板带材力学性能是用户关注的核心要素，组织性能预报与集约化生产受到普遍重视。然而在整个热轧生产过程中，加热和热轧、冷轧过程中轧件内部组织演变情况处于“黑箱”状态，无法直接测量、观察。想要控制钢材内部的组织，调整、改变其组织和性能，需精确感知轧件内部的信息，需要系统具有模型感知的能力。在工业大数据的数字感知的基础上，基于物理冶金学研究，通过ＡＩ（人工智能）和机器学习等现代信息技术，进一步赋予系统以感知、记忆、思维、学习能力以及行为决策能力等能力。同时基于热轧板带生产过程复杂性和用户个性化定制需求，构建跨系统、跨工序的钢铁工艺质量大数据平台，充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，融合物理冶金学和生产数据实现热轧全流程组织-性能-表面演变的数字孪生。以生产全流程工艺机理为基础，实时分析生产过程工艺、设备参数与产品质量的关系，满足用户的定制化需求并进行质量在线综合评判和异常原因追溯。结合设备过程控制能力给出工艺参数和制备工序流程的优化方案，以数据为基础提高机理不明或复杂工况下的数学模型设定和质量控制精度，通过多工序协调匹配提高产品质量稳定性和生产效率。现阶段，浦项、普锐特开发了在线组织监测与优化系统，实现了一材多品种生产和在线工艺调优；东北大学项目团队则采用人工智能预测了材料组织性能演变，开发了力学性能高精度预测、氧化铁皮控制、工艺逆向优化和钢种归并技术，在产品质量的稳定性控制方面效果显著。

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%。

整车涂装作为汽车制造环节中最大的污染环节之一，汽车工业界提出，到2030年，将VOC排放量降低70%。 免中涂工艺完全取消了中涂线全部工序，能耗和制造成本大幅度降低。预计到2015年底，在中国建成的各种先进的紧凑型涂装工艺生产线达到20条。采用水性涂料的涂装线的数量达到50条以上，产能达到千万辆以上。 与传统涂装工艺相比，新的环保涂装工艺使漆膜厚度减薄，漆膜流动性增大，使得漆膜对钢板表面缺陷和表面波纹的遮盖力减弱，涂漆外观质量下降，在同等条件下，涂漆外观质量下降，表面鲜映性难以达到汽车外板要求。 项目的主要研究内容有： （1）研究了锌锅内部锌液的流动、炉鼻子内部锌液流动规律以及炉鼻子内部气体流动规律，提出了抑制锌锭附近低温旋涡、提高炉鼻子内部温度均匀以及改造炉鼻子锌灰泵结构的控制措施，抑制了炉鼻子内部锌液表面锌灰形成，使得百米锌渣数大幅度降低80%以上。 （2）研究了涂装后表面鲜映性指标与钢板表面轮廓参数的对应关系，提出了优化光整辊磨削工艺消除粗糙度与波纹度相关性的工艺路线，在不改变粗糙度的情况下降低镀锌外板表面波纹度，实现波纹度Wa1-5的平均值减少50%。 （3）研究了薄钢板成形过程中的表面波纹度轮廓演变过程，提出了薄板表层析出物梯度分布的控制措施，通过冶金、热处理和光整轧制工艺措施优化，实现成形后的表面波纹度指标显著降低； 项目的创新点主要有： （1）首次开发了提高汽车用钢板在免中涂工艺下涂装鲜映性的完整解决方案，形成了高鲜映性系列汽车用钢板及“零”缺陷热镀锌板表面质量控制设备，突破了免中涂工艺下高鲜映性汽车外板生产和应用瓶颈，成功应用于国内汽车主机厂的免中涂绿色涂装产线。 （2）首次揭示了成形过程中表面波纹度演变与表层晶粒取向的关系，形成了以表层织构控制为核心的全流程关键工艺成套控制技术，实现变形5%时的表面波纹度指标Wa1-5不超过0.35微米，免中涂涂装后鲜映性指标DOI达到88以上 （3）首次提出Wa1-5波纹度参数及其测量方法，通过均匀快速磨辊技术降低了表面粗糙度参数与波纹度参数的相关性，攻克了粗糙度与波纹度协同控制的矛盾，实现钢板表面Wa1-5平均值从0.50微米降低到0.25微米 ，同时保证粗糙度不低于1.0微米。 （4）首创了低加热功率锌锅分区热流控制设备，集成开发了锌灰锌渣抑制清除设备，突破了热镀锌汽车外板表面细微点状缺陷的控制瓶颈。

针对振动现象和机制，本项目从三个主要方面实施了抑制轧机振动的措施：一是减小连板坯振痕形貌对轧机振动的激励；二是消减液压压下（或压上）系统提供的轧机振动能量；三是消减主传动电机提供的轧机振动能量。现场实践表明上述主要措施的实施，使轧机振动得到了有效的抑制，取得了显著的效果，为轧制薄规格高强钢奠定了技术基础。