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%。

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。

钢铁企业电网存在智能化运维水平不高、电网运行控制自动化程度低下、企业电网信息化集成性不足、自发电量倒送外部电网从而无法充分利用、运维管理信息化水平低、管理不规范、事故分析缓慢不准确等问题。 本项目研究目的就是将信息化系统和企业电网深度融合，保证电网安全运行，实现源网荷自动潮流快速控制、供配电设备全生命周期管理和电网故障的精确定位、实时分析及提前预警，全面解决钢铁厂内部电网建设、管理、运维中的各种问题。 在整个项目的研发过程中，形成了如下的创新成果： 1、针对钢铁企业电网智能化水平不高的难题，首次创建了面向千万吨级钢铁企业电网的CPS信息物理系统，突破了企业电网统一信息建模、统一网络设计、统一通讯协议、信息安全分区分流的关键技术，打造了世界首套企业级电网智能管控平台，每年对千万吨级钢铁企业节约费用3亿元以上，减少企业电网运维人员90%以上。 2、针对自发电率高的钢铁企业冶炼及轧钢负荷频繁波动，导致企业电网自发电量无法充分利用的行业难题，首创多目标协同企业电网关口潮流控制算法及自备发电机组协调控制策略，实现了对企业关口潮流的精准控制，使自发电量利用率提升7%以上，每年为企业节约3.3亿度电。 3、首次开发了基于改进型DFS算法的快速动态拓扑识别技术，解决了潮流控制系统对源网荷拓扑关系需要进行快速动态识别的难题，突破了多级设备、多层网络造成数据传输速度慢的瓶颈，在企业电网内首次实现了70ms内完成电网潮流的快速精准控制。 4、开发了实时化、可变步长、支持实时网络的交互式企业电网半实物仿真技术，首次针对钢铁行业搭建企业电网半实物仿真平台，实现了1ms内完成4000字节数据的交换，相对于国内外现有仿真系统数据交换量提高了40倍。 首次构建的电网智能管控平台实现了电网运行安全化、电网调度智能化、潮流控制自动化、数据采集全景化、设备运维规范化、事故处理智慧化的核心功能，大幅提升了企业电网智能化管理水平。 项目成果已申请专利9项、登记软件著作权12项、注册商标1项，其中多项技术均为国内外企业级电网智能管控领域的首创应用。形成企业标准1项，目前正在申请行业标准。 本平台已在新华冶金、石横特钢、临沂钢铁等环保搬迁项目中得到了成功推广和应用，近六年累计实现新签合同额7.5585亿元，新增销售额4.7亿元，新增利润4974.96万元，新增税收2650.81万元。

钢铁行业面临着日益严峻的资源、市场、环保、竞争等重大挑战，迫切需要加快实施转型升级和提质增效。行业普遍面临的重大考验包括：（1）钢铁需求减少，钢铁总体产能过剩；（2）环保压力日益增大；（3）企业间同质化竞争日趋激烈。装备大型化、流程高效化日益成为钢铁工业的发展趋势。 除日韩等少数先进企业采用高效生产外，采用“转炉-RH精炼-板坯连铸”工艺生产低碳、超低碳钢的大部分钢铁企业普遍存在如下问题：（1）连铸拉速普遍较低；（2）转炉和精炼工艺效率不高；（3）转炉出钢温度高；（4）浇铸过程水口易堵塞制约连浇炉数提高。首钢京唐公司致力于建设高效、优质板材生产基地。在项目开展前，也面临着国内外板材生产企业的行业难题：超低碳钢连铸拉速低于1.7m/min；转炉和RH冶炼周期分别为43min和50min，转炉出钢温度1687℃，浇铸超低碳钢4炉更换一次SEN，浇铸后期水口堵塞严重。 从2012年开始，首钢与北京科技大学合作，自主研发了"炼钢全流程高效生产技术"系列项目，创新点如下： （1）创新集成了板坯高拉速连铸技术，开发了结晶器强冷却、无锂高拉速保护渣与高拉速结晶器流场控制技术，解决了高速连铸拉漏和结晶器卷渣两大技术难题，建成了智能浇注平台，常规厚度板坯最大连铸拉速达到2.5 m/min，突破铸机设计最高拉速。 （2）开发了大型转炉强供氧技术、RH高效耦合脱碳技术，300吨转炉冶炼周期从43 min大幅度降至35 min、超低碳钢RH真空处理时间大幅度降低至20 min。超低碳钢转炉出毕至开浇时间降至70 min之内，结合全流程温度管控技术，转炉出钢温度降至1647℃，年产能从900万吨提高至1100万吨。 （3）开发快节奏条件下浸入式水口无粘附技术：通过转炉终点氧含量精准控制、全流程钢-渣反应控制、夹杂物快速去除、中包吹氩密封及浸入式水口防堵技术的开发，超低碳钢中间包钢水平均全氧含量达0.0015%，300t钢包连浇7炉不更换浸入式水口，浇铸结束后水口无堵塞率达90%以上。 （4）从生产组织、过程管理、精细管理三个方面集成了全流程智能化管控系统，解决了复杂品种、规格条件下的组织排产，提高了钢包周转效率，周期缩短22min，每台铸机钢包数量降至4个，实现铁钢界面、钢轧界面和生产过程信息全面感知、智能决策、精准执行，稳定支撑了炼钢全流程高效专线化生产。

本项目属于钢铁冶金学科中的炼钢、连铸技术领域。 按照国家可持续发展的战略要求及集团的整体布局，将承德建龙打造成全球能源用钢的引领者，成立《高品质连铸大圆坯生产关键技术及高端产品研发》项目组，通过不断的技术创新，产品综合质量水平大幅提升，客户档次不断升级，品种结构大幅改善，在相关细分高端用钢领域成为主要的供应商。已为维斯塔斯、西门子、斯伦贝谢、瓦卢瑞克、南高齿、天津钢管等国际国内一流公司稳定供货并形成战略合作。近三年共生产连铸圆坯358万吨，其中φ350~600mm的高品质级别钢材大圆坯产品产量167万吨，圆坯市场占有率连续多年全国第一，取得了明显的经济及社会效益，吨钢盈利能力位居国内前列。 为了充分利用钒钛资源的综合效益优势，必须要攻克高磷、硫钒钛磁铁矿冶炼高洁净钢的技术难点，同时解决连铸大圆坯纯净度、偏析和中心裂纹等问题，满足高端客户对质量的需求，项目主要内容及特点如下： （1）采用“钒渣低钙提钒”、“半钢水KR脱硫”、“半钢补热”等关键技术，达到脱硫后半钢水硫含量≤0.005%，转炉终点磷含量≤0.003%；同时开发了提钒转炉长寿命技术、转炉氧氮气体混吹提钒技术，实现了钒、铬资源的高效利用。 （2）开发了不同品种的专用精炼渣系、钢中低Ti、低Ca控制技术、钢包水口控制吹氩+中包气氛保护+整体水口浇注的连铸保护浇注系统集成技术，结合多孔水口创新设计，实现风电偏航变桨轴承钢、石油阀体钢非金属夹杂物D类、Ds类≤1.0级，耐腐蚀抗硫管线钢非金属夹杂物A类≤0.5级、B类≤1.0级。 （3）开发了“结晶器、末端电磁搅拌+连铸坯超缓冷处理”集成技术，实现了风电轴承、石油阀体等中碳铬钼钢连铸坯横截面碳极差≤0.045%。 （4）开发了高纯净、抗硫化氢腐蚀管线钢；国内首家生产出满足API新标准（API SPECIFICATION 6A-2018, 21st EDITION）的高端石油阀体用连铸圆坯，实现稳定供货，替代了传统钢锭和电渣锭；实现了风电法兰S355NL钢屈服强度≥345MPa（锻件厚度≥150mm），-50℃冲击韧性≥120J；风电轴承达到了使用寿命≥30年所需的国际先进质量指标。 近三年新增产值621455万元，利税246014万元。获批专利16件，其中发明专利9件，发表论文16篇，参与制定石油阀体团体标准1项。

建龙北满特钢根据国家发展改革委、国务院振兴东北办2007年发布的《东北地区振兴规划》，为落实钢铁工业调整升级规划（2016-2020年），推进以先进制造业用高性能轴承钢为代表的关键基础钢铁材料的研发和产业化，基于在“四位一体”短流程特殊钢生产线，通过装备和工艺技术多年持续改进，实现轴承钢质量大幅度提升，成为国内首批获得国际轴承行业一流公司斯凯孚、舍弗勒和铁姆肯供货资质的企业，并连续稳定供货十余年。 建龙北满特钢的超洁净高均质轴承钢生产关键技术开发与应用主要研究内容为： 1、打破以全氧含量为核心研究轴承钢洁净度的传统思维，发现了Ds类夹杂物数量随钢中钙含量增加而单调增加的规律，明确了影响钙含量增加的主要因素，开发了以超低钙含量控制为核心的Ds类夹杂物的控制技术。 2、研究了冶炼过程中氧、钛和夹杂物的变化规律及钢中大颗粒夹杂物来源，开发了以“原辅料优化+流场优化+非稳态浇铸管控”相结合的高洁净轴承钢专用冶炼工艺与生产路线，实现了轴承钢全氧含量≤5ppm，Ti含量≤12ppm，Ca含量≤3ppm。 3、建立了连铸过程恒温、恒拉速工艺体系，精确控制凝固末端，固化压下位置及压下量，开发了独具特色的连铸大方坯静态轻压下技术，稳定实现了轴承钢中心偏析指数控制在1.05以下。 4、通过对轧件内部应力应变分布的数值模拟，实现轧制孔型优化，开发了以初轧大压下细化心部晶粒度与KOCKS轧机的控轧控冷相结合的网状碳化物控制技术，实现了轴承钢棒材（直径φ≤30mm）网状碳化物≤2.0级。 通过本项目的实施，轴承钢全氧含量T.O≤5ppm（平均4.7ppm）；Ti含量≤12ppm，Ds类夹杂物≤0.5级，网状碳化物（直径φ≤30mm棒材）≤2.0级，轴承钢产品获得中国钢铁工业协会“冶金产品实物质量金杯奖”、“特优质量奖”，荣获“中国名牌产品”、“黑龙江省用户满意产品”。项目实施期间获授权专利8件，发表论文31篇。 经过多年的持续质量改进、技术创新和推广应用，获授权专利8件，发表论文31篇，截止到2020年，建龙北满特钢为品牌汽车发动机轴承及轴承单元、医疗机械仪器轴承、工业轴承钢、精密轴承等领域提供优质原料近120万吨，成为国内重要的高档轴承钢的生产基地之一。近三年，轴承钢销量达40万吨，新增产值13.7亿元，新增利税2.7亿元，经济和社会效果显著。

提高喷煤比是高炉炼铁节能减耗和改善操作指标的重要措施之一，但未燃煤粉对炉况和高炉冶炼过程的影响较大。多年的高炉炼铁生产实践表明，高炉上部压差变化不大，未燃煤粉主要集中在高炉下部，制约高炉配煤比的因素主要有：1）未燃煤粉在高炉下部的过量堆积，会使高炉透气性下降，气流分布异常，压差增大，严重时导致高炉操作不稳定；2）为了控制一定的燃料比，煤粉提高的同时必然需要焦比降低，有限的焦炭在高炉内由于气化溶损反应的作用，使得高炉软熔带及以下部位的焦炭强度变差，限制了焦炭在软熔带发展“焦窗”功能的作用。 由于以上两个原因的共同影响，限制了高炉煤比的进一步提高，且未燃煤粉的分布无法得到有效控制，焦炭强度在高炉内无法得到有效保护、高炉透气性难以改善以及炉身热效率难以进一步的提高。因此，上述两个原因是长期以来限制高炉冶炼提煤降焦的技术瓶颈之一。基于此，以东北大学为代表的研究团队自1996年起，针对该问题展开了详细深入的理论研究、技术开发、设备制造和工业化应用等方面的工作。历经20余年的不懈努力与研究，以改善未燃煤粉在高炉内的分布、避免局部过量堆积为出发点，以保护焦炭强度为重要应用效果，以改善高炉透气性、提煤降焦、强化高炉冶炼，提升高炉炉身热效率为最终目标展开一系列的技术攻关，最终本项目的研究成果成功地实现了工业化的稳定应用。 本项目主要得到如下创新性的研究成果： （1）基于未燃煤粉在高炉内的分布状态及其对高炉冶炼的影响，建立了“原始创新”的炉身喷吹与风口喷吹并行的“两段式煤粉喷吹理论”，揭示了炉身喷吹煤粉的走向及其影响因素，为控制未燃煤粉的分布、改善高炉料柱透气性和有效保护高炉操作环境下的焦炭强度等目标提供理论基础。 （2）开发了两段式煤粉喷吹工艺，即在传统风口喷吹的同时在炉身下部软熔带上方设置炉身喷吹口，该工艺具有保护焦炭强度、改善料柱透气性和提高高炉热效率等特点。采用该技术可实现喷吹煤粉在高炉内的高效利用，针对未燃煤粉特性，达到了“扬长避短”的使用效果。 （3）基于本项目提出的高炉两段式煤粉喷吹理论及工艺，设计了两段式煤粉喷吹技术的关键设备和操作系统，包括水平式特质喷枪及适合于炉身喷吹的硬件系统和自控控制系统以及二次补气技术和配套操作系统。这些关键设备和操作系统运行稳定可靠，实现了两段式煤粉喷吹工艺的长期稳定运行。

目前，世界各国均采用焦炭反应性CRI及反应后强度CSR作为焦炭热性能指标，来判定高炉内焦炭溶损劣化程度及其对料柱透气性和透液性的影响。为了保证焦炭具有低CRI和高CSR指标，炼焦配煤必须大比例配入稀缺的优质主焦煤。为了给包钢多用区域炼焦煤的低成本炼焦-炼铁技术提供支持，必须在焦炭热性能及其配煤质量评价等方面创新，构建新的焦炭热性能和煤质评价方法，满足包钢不同容积高炉对于焦炭质量的真实需求，指导配煤炼焦和高炉操作。 项目通过包钢不同容积高炉用不同CRI及CSR焦炭冶炼实践及其炼铁原理解析、包钢不同容积高炉用焦炭CRI及CSR和综合热性能的评价等确定了满足包钢不同容积高炉冶炼合理需求的焦炭CRI及CSR指标，建立了焦炭综合热性能与CRI及CSR的关系，用于焦炭热性能评价。通过包钢炼焦用煤的基本性质和炭化关联性质评价、焦炭质量指标与炼焦用煤和配合煤的基本性质和炭化关联性质指标的相关性分析，建立了用炭化关联性指数表征煤炼焦性能的焦炭质量预测模型。 项目成果的创新性在于：（1）首次将包钢不同容积高炉冶炼实践、炼铁原理分析和矿焦耦合实验结合，阐明用焦炭CRI及CSR指标预测高炉内焦炭溶损劣化对高炉冶炼影响的不足。（2）首次采用焦炭综合热性能CRR25-T和CSR25-T指标作为焦炭热性能CRI及CSR指标的补充，评定包钢不同容积高炉用焦炭合理需求的质量，保证了包钢不同容积高炉使用较低CSR指标焦炭的炼铁技术实施。（3）首次采用煤炭化关联性实验方法评价煤的炼焦性质，揭示了胶质层的膨胀和塑性黏特性，提出了表征煤炭化关联性的透气性指数和形变指数。（4）首次建立了用煤炭化关联性指数作为煤炼焦性能指标的焦炭质量预测模型，预测M40、M10、CRI的合格率均分别达到100%，CSR为91.7%，并能用于焦炭的综合热性能。 通过项目研究，以2020年包钢股份1月采购价格为不变价格计算每月用煤成本，包钢股份2020年1-6月利用项目研究成果，通过优化配煤结构，合理配煤，在保证焦炭质量的前提下，降低了用煤成本10418.4万元。该项目形成的新焦炭评价方法，解决了炼焦-高炉炼铁全流程的资源配置及高效利用问题。在国内外首次采用炭化关联性相关系数构建了焦炭质量预测模型，提高了模型的准确性和实现了模型的通用性，项目成果也为焦化及炼铁工作者对炼焦煤和焦炭提供了的新认识、新思路和新方法。

优质球团特别是高赤铁矿熔剂性球团，对原料条件要求非常苛刻，需要低硅、低碱金属的优质球团精粉，以减少回转窑结圈、避免环冷机板结及降低球团还原膨胀指数。而市场上低硅、低碱金属的优质精粉资源非常匮乏，且其生产技术国内没有成熟经验可供借鉴，国外作为竞争对手，很难技术共享。 因此，从球团原料资源供应低成本宽口径、球团产品多元化、生产过程稳定和清洁化等多方面开展技术创新迫在眉睫，解决上述存在的卡脖子难题对宝武集团旗下两条世界最大型链篦机-回转窑球团生产线的生死存亡及未来可持续发展意义重大，研究成果也将对提升我国球团行业技术水平，改善钢铁冶炼环境具有重要的现实意义。

高温熔渣从冶炼设备由渣罐运输到渣处理车间，再由行车将渣罐内的高温熔渣倒入高温熔渣储存装置，粒化开始后高温熔渣由储存装置定量稳定地流入粒化与一次余热回收装置的粒化转盘上，通过转盘的高速旋转把渣制成细小的液滴，在离心力的作用下实现一次粒化，一次粒化液滴进而在惯性力的作用下与粒化水冷壁碰撞完成二次粒化，同时高温熔渣在两次粒化过程中与一次冷却风和水冷壁面进行强烈的热交换，使得高温熔渣由1500℃冷却到800℃，一次冷却风由常温加热到600℃，实现了高温熔渣的快速冷却和一次余热回收。