通过对国内近百条中厚板生产线的工艺技术装备现状研究发现，产线普遍在关键工艺质量参数感知、多工序协调优化方面，长期面临如下突出问题： 1、生产过程中轧制、剪切等工序的自动化达到较高水平，但是各工序控制系统相对孤立，尚未形成联动，部分工序缺失关键质量参数，不能基于反馈进行动态优化控制，机理模型的预测和控制精度低，严重影响产品质量、生产效率和成材率的提升； 2、缺少钢板轮廓识别和板形检测关键大型仪表，导致轧后钢板头尾形貌、轮廓和板形等关键质量参数难以在线精准识别，仍以人工方式线下测量，无法与轧制过程形成在线反馈控制，难以通过在线工艺优化来保证最终产品质量； 3、依靠人工经验的传统组板系统订单匹配度低、精准剪切控制能力偏低，无法根据钢板实时轮廓信息优化组板策略导致组板余材过多，影响生产效率和成材率。剪切工序也无法根据实时轮廓形状优化剪切策略。此外，剪切工序与轧制过程、组坯过程除基础的产品信息交互之外，无其它过程质量数据交互，迫切需要将轧后钢板实际轮廓形状与订单合同进行实时动态匹配，急需开发面向多目标约束的优化剪切和动态组板策略，以实现减少切损的同时提高订单的匹配度。 针对宽厚板制造领域内过程精准控制科学问题和相关技术瓶颈，2010年由山钢与东北大学等单位组建联合研发团队，在国家十三五重点研发计划《基于CPS架构的多工序协调优化与质量精准控制及应用示范》（2017YFB0304103）项目和山东省《宽厚板智能轧制数字化车间是的试点示范》项目的支撑下，依托山东省山钢王国栋院士工作站科研平台，深入推进开展产学研合作和协同创新，发挥高校基础研究理论创新优势与企业产工程技术优势，联合开展本项目关键共性技术的科研攻关工作。

项目提出了基于多元素耦合提高易切削性能的技术思想，采用一种可入药的环保元素替代铅元素作为辅助切削助剂的无铅成分设计思路，解决传统圆珠笔头用不锈钢不环保的问题，先期采用中间实验室，小型试验轧机等加工设备进行初步摸索基本数据。进行基础工作的研究，找准各项关键的冶炼、轧制指标水平，为规模化生产线提供重要依据。 在研究结果推向工业化生产过程中，创新的采用纯净铁水、纯净合金为原料，避免采用废钢原料和常规低品位合金冶炼可能带入外来有害物质造成的质量负面影响，该技术方案确保了成分的环保性。纯净原料经过千吨级产能的大容量转炉吹炼，再经过特殊的精炼手段获得需要的钢水，浇铸成坯，冶炼工艺示意图如图3所示。坯料再经过多重表面处理和多重冷热加工确保高表面质量和优异的组织性能，获得高质量的圆珠笔头用不锈钢产品。

随着中国汽车行业的快速发展，对高表面质量汽车钢板的需求量日益增加，高表面质量汽车板钢质缺陷控制能力代表了钢铁公司炼钢连铸制造能力和质量控制水平。立项前2013年宝钢高表面质量汽车板钢质缺陷率对标国际先进钢企存在很大差距，为了提高连铸工序稳定制造和品质保证综合技术能力，迫切需要从缺陷机理、关键工艺、关键装备、关键辅材等方面开展了系统研究，提升汽车板产品的的核心竞争力。

项目属冶金科学连铸技术领域。项目为“十三五”国家重点研发计划“钢铁流程关键要素协同优化和集成应用”项目中的“钢铁流程铸-轧界面物质流与能量流协同优化及智能控制技术”课题的主要研究任务，以及企业间的横向技术合作。项目的研究时间为2015年9月-2021年12月。针对国内微合金化钢板带材生产中存在的能耗高、成材率低、生产效率低的实际情况，在实验室计算机仿真和模拟加热、轧制等实验研究的基础上，以邯钢、鞍钢、京唐、莱钢等大板坯连铸机-加热炉-轧机生产线为依托，重点开展了连铸坯表面无缺陷生产、边直裂控制和红送裂纹控制等关键工艺与装备技术的研发和工业生产验证工作。形成的关键技术成果与创新如下： （1）探明了边直裂的形成机理，创新性的提出：合理优化铸坯角部形状,可以提高铸坯温度的均匀性，同时有效改善铸坯轧制过程中的角部受力和变形状态，达到消除和避免轧制过程边直裂产生的核心思想。开发出独有的连铸坯角部形状二次倒角工艺与装备系统专利技术，在国际上率先实现工业化应用。大幅度减小板带材的裁边量，使成材率提高约1%。 （2）微合金化钢红送裂纹形成机理研究取得突破，开发出了独家的双工位铸坯红送裂纹在线控制工艺和装备专利技术，一方面使铸坯8～10mm表面层温度快速降低到铁素体相区，实现了微合金化钢由冷装或码垛温装向平均750℃以上快冷直装的跨越，另一方面满足了铸坯高拉速、高效率生产，彻底解决了铸坯表面残水蒸发给厂房及设备带来的污染。 （3）首次开发出基于热流监测的锥度动态控制技术和组合结构的侧面支撑足辊装备以及弧形曲面形状优化的新型倒角结晶器，使低碳钢和超低碳钢大倒角连铸坯正常工作拉速达到1.7m/min，最高拉速达到1.8m/min；同时有效避免了裂纹敏感性宽厚板铸坯的角部横裂纹缺陷发生，使铸坯表面无缺陷率达到99.6%以上。 （4）在世界范围内首次集成连铸坯表面无缺陷生产、边直裂控制和红送裂纹控制等关键技术，并辅助以多种优化工艺与控制模型软件，创建了低成本、高效化板带材绿色制造工业示范生产线。 项目开发实现了系统技术成果在国内大型钢铁企业的推广应用，优化了微合金化钢生产工艺，提高了钢的成材率、节约了能源、大幅度缩短了生产时间。有力的推动了行业技术进步。 项目共获得授权专利33件，其中国际发明专利4件、国际实用新型专利6件。为在国内和国际市场推广奠定良好的基础。

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。

本项目属于冶金材料及生产工艺开发领域，主要涉及高强度耐腐蚀钢筋、耐火抗震钢筋品种及生产工艺开发，以解决我国建筑钢筋品种单一，耐蚀性能及耐火性能等功能性钢筋匮乏的问题。本项目充分发挥Cu、Ni、Cr等合金元素抗腐蚀和提高强度的能力，通过成分优化设计，最大限度减少Mn、Nb、V、Ti等昂贵合金元素用量，开发出含铜系、含镍铬系以及含铜镍铬系耐腐蚀钢筋品种。同时，系统研究了炼钢、连铸、轧钢及控冷工艺对钢筋微观组织结构和性能指标的影响，建立了低成本生产耐蚀钢筋全流程工艺制度，生产出合格的400MPa、500Mpa、600MPa级别高强度耐腐蚀钢筋。 针对传统硅锰系钢筋不能满足高温强度这一缺陷，提出了开发耐火钢筋生产技术，对Mo、Cr、Nb、V、Ti等元素对耐火性能影响进行了研究，并通过成分优化提出其他元素与Mo元素合理匹配关系，节约了昂贵的Mo合金元素，在国内首次生产出合格的300MPa、400MPa、500MPa级别含钼系耐火钢筋，含镍铬钒钼系、含镍铬钒铌钼系耐腐蚀耐火钢筋产品。 基于海砂矿、低品质红土镍矿、铜渣难以单独利用且价格低廉的特性，提出海砂矿-低品质红土镍矿-铜渣配矿冶炼生产含Cu、Ni、Cr、V、Ti低合金铁水生产耐腐蚀钢筋工艺路线，结合炼钢环节的微合金化技术，大幅减少炼钢环节贵重合金的添加量，进一步降低高强度耐腐蚀钢筋的生产成本。此外，提出了海砂矿-低品质红土镍矿配矿冶炼生产含Ni、Cr、V、Ti低合金铁水及耐火抗震钢筋工艺路线，降低了耐火抗震钢筋生产成本。 在此基础上，成功开发出了一条配矿冶炼-炼钢-连铸-轧钢完整的低成本生产高强度耐腐蚀钢筋、耐火钢筋工艺路线。 本项目的特点如下： （1）充分利用了海砂矿、低品质红土镍矿、铜渣中的Cu、Ni、Cr、V、Ti等有价元素生产合金铁水，有效降低生产成本。 （2）建立了含铜磷系耐大气腐蚀钢筋、含镍铬系耐氯离子腐蚀钢筋、含铜镍铬系耐大气及氯离子腐蚀钢筋，含钼系耐火钢筋、含镍铬钒钼系及含镍铬钒铌钼系耐腐蚀耐火钢筋生产体系。 （3）构建了完整的耐腐蚀钢筋及耐火钢筋从原料-产品-标准的技术集成体系，填补了我国耐腐蚀钢筋和耐火钢筋产品和标准空白。 本技术已在盐城市联鑫钢铁、广西盛隆冶金和阳春新钢铁进行生产应用，耐腐蚀钢筋总产量130余万吨，耐火钢筋总产量33余万吨，新增利税8亿元。

随着我国包装产业转型发展，国家提出了适度包装，用材节约的新要求。镀锡板作为主要的金属包装材料，占金属包装成本的60~80%。因此，镀锡板厚度与锡层减薄对于包装行业绿色发展具有重大意义。 为了实现镀锡板产品厚度和镀层减薄，本项目研究了超薄镀锡板冶炼、连铸、酸连轧、连退在线二次冷轧及超薄镀层电镀等关键工艺控制技术，攻克了镀锡板连铸高拉速、超薄带酸连轧高速卷取穿带、连退在线二次冷轧、超薄镀层耐蚀性等诸多难题，最终在首钢京唐公司实现了超薄厚度，超薄镀层镀锡板产品高效生产，取得良好的技术经济指标。 项目的创新点主要有： （1）研发出超薄镀锡板洁净钢冶炼及高效连铸技术，提出钢包渣改质、中包气幕、新型浸入式水口的新方法，降低结晶器液位波动，实现夹杂物尺寸显著降低，中包平均T.O含量≤11.7 ppm，连铸拉速1.7 m/min的国际领先指标； （2）开发出超薄镀锡板酸连轧高速稳定穿带及高精度板形控制技术，解决了超薄带高速卷取穿带及板形控制难题，实现酸连轧0.12 mm超薄带稳定、批量生产的国际领先指标，板形质量显著提高（2~4 IU）； （3）开发出连退在线二次冷轧高效稳定生产技术，解决了连退在线二次冷轧稳定性和炉区高速通板难题，实现DR材在线批量稳定生产，“连退+二次冷轧”生产周期大幅度降低至0.6 h； （4）发明了超薄镀层无铬钝化装备及电镀成套技术，阐明了传统助熔剂对超薄镀层均匀性的影响规律，解决了超薄镀层过合金化和耐蚀性难题，镀锡生产效率显著提高，最薄镀锡量降到0.5 g/m2（镀层厚约0.07 μm）。 该项目近三年累计实现镀锡板供货140余万吨，经济社会效益及环境效益显著，对降低金属包装材料消耗，实现绿色化、高效化发展起到了重要的示范作用。

一、背景介绍 本钢冷轧具有国内最宽2150mm冷轧产品的生产供货能力，可为下游用户端的物料供应和降低加工成本提供强有力的支持。本钢急需研发超宽幅产品生产技术。 二、应用领域和技术原理 本项目属于钢铁材料及加工制造工艺领域。 本项目的创新点和总体思路： 1.建立通卷板型预控系统模型。建立轧制力预控模型；变规格期间头尾板型不良控制方法及润滑系统分配控制模型；形成超宽规格产品稳定轧制控制技术集成，实现对超宽规格板型目标为5I（最大10I）的自动控制技术。 2.创新研发了超宽幅产品连退机组炉内冷瓢曲的关键工艺控制技术；研究全厚度规格超宽幅产品退火炉内张力模型；建立热平衡模型实现动态控制炉辊热凸度；研究材料屈服强度对带钢冷瓢曲的影响，优化极限规格退火工艺。超宽幅产品在连退机组合格率达到90%。 3.通过超宽幅产品表面清洁性过程控制创新，建立连退清洗段刷辊保护及清洗液稳定控制程序，实现反射率92%以上；建立带钢表面粗糙度衰减模型，实现宽幅产品粗糙度和表面均匀。 4.实现了桶料生产方法创新，采用窄规格桶料倍尺高效生产模式，形成超宽幅产品轧机各架AGC控制模型和升降速过程中的乳化液喷洒控制模型，确保桶料厚度高精度目标控制。 5.从超宽幅产品全流程生产过程控制难度攻关，解决超宽幅产品对炼钢、热轧和冷轧工序的生产难点，形成超宽幅产品表面质量和性能均匀性控制技术诀窍。 三、国内外同类技术指标对比 1.本钢生产的超宽幅冷轧板的合格率达到行业领先，且2050-2150mm宽度产品属于国内外空白，达到国际先进水平。 2.本钢生产的超宽幅冷轧板的力学性能和表面质量达到行业同类产品水平，达到国际先进水平。 3.本钢生产以超宽幅产品为牵引，倍尺生产桶料，提高生产效率，降低工序成本，市场占有率达到40%以上，并持续增长，达到国际先进水平。 四、知识产权 该项目形成独立知识产权，授权专利13项（其中发明专利7项）,发表论文8篇，企业技术秘密17项。 五、作用意义 项目创新成果2016-2020年在本钢应用期间，累计生产高品质汽车板15.21万吨，剖分桶料27.75万吨，填补国内2050mm以上产品生产空白，创经济效益14942.6万元。实现了部分汽车激光拼焊替代；剖分桶料对钢铁企业节能减排、绿色发展有重要意义，市场占有率达到40%以上。

绿色高效超高强度桥梁缆索是悬索桥或斜拉索桥的关键材料，是高强先进结构材料，国家重点支持的产品。 本项目针对国家区域经济发展战略及“一带一路”倡议，开展了超高强度桥梁缆索核心材料关键技术研究及推广应用，研究了桥梁缆索钢及缆索制造工艺、成份优化设计、无损拉拔及抗延迟断裂等核心技术。 主要研究内容：1）研究了适于桥梁缆索钢的专用绿色环保EDC（Easydrawing-conveyerprocess）技术；2）研究了与EDC在线水浴韧化处理工艺匹配的超高强缆索钢成分优化设计；4）研究了高强钢抗延迟断裂敏感性与控制技术；5）研究了钢丝低损伤拉拔及无接触热镀技术；6）研究了低弯曲应力锚具结构设计及高强钢镦头工艺。 本项目基于基础研究与生产实践相结合、关键工艺技术研究与智能化控制相结合、以及产品研发与工程应用相结合的研发思路，形成了包含EDC水浴韧化技术、成分优化设计、无损拉拔等关键核心技术的桥梁缆索制造体系，其具有绿色环保、短流程、高效率、低成本等特点，年产能可≥20万吨，可保障国内外大型桥梁建设需求。 2000MPa缆索钢项目成功立项ASTM《桥梁缆索钢丝用热轧盘条》标准（WK58959），完成了YB/T 4264-2020 《桥梁缆索钢丝用热轧盘条》标准升级修订，强度上限由1860MPa提升至2000MPa。项目合作单位江苏法尔胜缆索有限公司完成了T/CHTS 20007-2019 《公路桥梁缆索用锌-铝合金镀层钢丝》的制定工作，以上工作突破标准，为桥梁缆索的设计、生产、应用奠定了坚实的基础，为我国桥梁建设“走出去”起到积极的促进作用，具有十分重要意义。 本项目成功开发了高强、高韧新一代桥梁缆索关键材料，形成了产业化能力，产品应用于国内沪苏通长江大桥建设和深中通道项目，并达到该领域最高强度级别。通过本项目的实施，引领未来桥梁钢的发展。提升了我国桥梁建设行业的国际竞争力和影响力，同时引领了国内外制钢企业技术进步及国际标准的提高与应用，为建设钢铁强国作出了贡献。

本项目属烧结技术领域。 新常态下我国钢铁工业逐渐向减量、均质、绿色智能发展，提高烧结矿质量，减少工序能耗和污染物排放，已成为行业追求的目标。提高烧结矿质量主要是生产均质烧结矿，其关键是形成一种理想的烧结混合料结构，能使空气的流动、热量的产生以及固体物料的熔化在料层任何一处都能均衡地进行，因此要求混合料透气性均匀、热量均匀和适当的液相反应。 然而随着烧结系统大型化和矿石资源品质劣化，完善均质烧结存在如下技术难题：1）传统的“依据铁矿石资源量、化学成分及成本”的一般配矿水平难以满足生产优质烧结矿的需要；2）烧结机大型化后料面加宽，台车料面宽度的点火、风量均匀性发展难以控制，烧结横向均匀性差；3）现有的点火装备难以实现低耗、高效的点火要求；4）通过有效的信息反馈对烧结过程复杂的固液相反应进行预判和靠前调整。 为解决以上难题，马钢遵循源头绿色生态设计的原则，以300-360㎡烧结机为载体，从配矿、料层结构、点火控制及烧结过程热量方面进行了立体调优提质技术研究，并突破了关键工艺技术，实现了生产应用。项目具有如下特点：1）提出并利用基于铁矿石液相生成能力的烧结配矿方法，指导铁矿石的使用和烧结优化配矿，有利于烧结矿质量的稳定；2）开发了基于差异布料、均质点火和风量均匀分配的横向均匀烧结调控技术，烧结横向均匀性连续数值化可评价；3）大空间分区域独立控制与全方位立体监控相结合，安全均匀稳定喷加焦炉煤气，烧结过程热量调优；4）提出并实施一种低耗节能和点火均匀性双提升的点火装备及工艺技术。 通过项目的实施，授权国家发明专利8项、实用新型2项，总体水平达到国内领先。应用后技术指标进步，节能效果明显。近三年，马钢应用该技术，烧结综合成品率由成果实施前三年平均值60.67%提高至68.8%，固体燃耗由62.71kg/t下降至52.86kg/t，烧结工序能耗明显低于国内先进(冠军)机。累计增收节支总额16237万元，年增收节支总额5412万元，分别降低CO2、SO2排放量2.9万t/年、86t/年。 基于绿色生态设计的大型烧结机立体调优提质技术改善了烧结立体均匀性，实现了烧结提质降耗，同时促进了关键点火工艺装备技术进步，减少了CO2、SO2等污染物的排放，改善环境。该技术在促进我国钢铁工业向“减量、均质、绿色智能”发展方面发挥了较好的典范引领作用，具有较为广阔的推广前景。