中科院沈阳金属所孙明月项目团队在长期从事大锻件材料与先进控形控性技术研究工作的基础上，借鉴建筑领域的“砌墙”原理，将传统的锻造与新兴的增材制造技术巧妙结合，在国际上率先提出了解决大尺寸材料偏析问题的构筑成形新思路：采用多块易于制备的小尺寸均质化的板坯作为基元，通过表面加工、清洁活化、堆垛组坯、真空封焊、高温锻造、多向变形等手段，获得大尺寸均质化材料。该技术兼具颠覆性、可操作性和经济性的特点，可有效解决大锻件制备过程中因铸锭凝固速度缓慢造成的“尺寸效应”问题，在显著提升大锻件冶金品质的同时，可提升材料利用率，吨钢制造成本降低30%以上。同时，还可实现压力容器等大锻件的一体化成形，减少容器焊缝数量约50%，显著提升结构的安全性、可靠性和装备建造进度。

本项目以钠冷快堆的高温环境和ITER计划极低温环境为代表的新一代核电技术对奥氏体不锈钢材料在性能及其制造工艺成熟稳定性、质量可靠性的高要求为目标，依靠自主创新，系统地解决了奥氏体不锈钢的高纯净度冶炼、性能和组织及其均匀性控制、高耐蚀高强韧性能协同等关键技术难题，开发出系列高品质不锈钢产品，满足了当今最为先进的压水堆、快堆、聚变堆等不同核电技术的不锈钢材料需求，实现我国核电用关键不锈钢材料从进口到自主、从堆外到堆内、从常规到尖端和从竞争到唯一的转变，保障我国核电工程的快速建设和安全运行，促进了我国核电技术和事业的健康发展，为我国能源结构调整和低碳减排夯实了基础。

本项目成果建立原子团簇与宏观性能跨尺度关联模型，发明了铁基纳米晶合金新成分、开发具有自主知识产权的宽幅超薄铁基纳米晶带材及连续化制造技术以及其应用技术，填补了宽幅超薄纳米晶带材及连续化制造技术的空白，建成了国际首条4000吨/年的生产线，生产效率显著提高，制造成本降低40%以上，纳米晶带材、铁芯及器件性能达到国际领先水平。

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。

极薄取向电工钢是我国现代化建设的关键性材料，极薄取向电工钢的厚度为：0.1mm、0.08mm、0.05mm、0.03mm，应用频率为400Hz以上，主要制作各种电抗器（阳极饱和电抗器、融冰电抗器）、中频变压器、各种电子变压器、快速加速器、脉冲电源等电子产品的铁芯。长期以来，该产品主要依赖进口，其生产关键技术一直受国外企业的技术封锁或严格保密，属于“卡脖子”产品。本项目通过联合北京市联研院电工新材料研究所共同攻关国家重点研发计划“大功率电力电子装备用中高频磁性元件”项目（项目研发周期为2017年3月-2020年6月），并对包头市威丰公司原有常规取向电工钢大生产所具备的原材料条件进行分析及技术论证。对极薄取向电工钢的关键技术，包括取向电工钢原料制备工艺技术，即无底层取向电工钢高温退火二次再结晶Goss织构控制技术；取向电工钢表面不形成硅酸镁玻璃膜底层技术；解决极薄带材脆性大的表面清洗技术；多道次精密超薄轧制技术及表面涂层技术进行联合攻关，重点开发0.08mm、0.05mm极薄取向电工钢取得了成功，实现了产业化批量生产。

本课题立足河钢承钢现有产线，围绕影响直接轧制的主要因素，因地制宜，以解决影响直接轧制的关键问题为切入点，通过理论研究指导技术方案的制定和技术改造的实施，成功开发了棒线材直接轧制负能制造技术，建立了棒线材负能化直接轧制的理论体系，形成具有自主知识产权的专利技术，探索了智能化在直接轧制工艺中的应用，提高了生产效率，大幅降低了生产成本，实现了全流程负能制造。（1）通过研究铸坯拉速与表面温度的关系，建立了数据模型，开发了小半径（R7m）方坯连铸机高拉速生产集成技术，优化冷却模型，确保铸坯切后温度达到1050℃以上，奠定了直接轧制温度基础；（2）建立铸坯直接输送通道，自主开发了全程保温技术、铸坯快速输送技术，确保高温铸坯过程温降低于20℃/min，50s内快速输送至轧机，成功建成了示范产线，轧钢工序能耗降低至10.55kgce/t，降幅达78.6%；全流程工序能耗-13.49kgce/t，实现了全流程负能制造；（3）开发了铸坯头部温度补偿技术，通过智能补温缩小头尾温差，实现了钢材头尾性能差稳定控制在15MPa以内，稳定产品质量；（4）自主开发了智能化出坯直送控制系统、全流程自动跟踪系统，大幅提升棒材产线智能化水平，为新建棒材产线或行业内传统棒材产线的升级改造提供解决方案。项目授权实用新型专利1项；项目受理专利5项，其中发明专利3项、实用新型专利2项；授权软件著作权2项，发表学术论文7篇。 本项目投产至今，累计生产86.5万吨，创效3460万元。 直轧示范线炼钢工序能耗-24.24kgce/t（回收蒸汽和煤气与工序电耗的差值），轧钢工序能耗10.94kgce/t，炼钢-轧钢工序能耗-13.3kgce/t，炼钢-轧制全过程吨钢能耗小于零，实现负能制造。直轧改造前，轧线工序能耗≥41kgce/t，改造后轧钢系统工序能耗为≤10.94kgce/t，能耗降低值≥30kgce/t。累计节约能耗折合3万吨标准煤，按照每吨标准煤排放二氧化碳2.6t、排放二氧化硫8.5kg计算可减排二氧化碳7万吨以上，二氧化硫240吨以上。

该项目以韶钢智慧中心为依托，利用智能化大数据等新兴前沿科技，对技术、生产、管理及组织模式进行重大创新，改变钢铁旧有面貌，打造“不一样钢铁”、“精彩钢铁”、“人文钢铁”，实现自动化、物联网、大数据、人工智能等新技术在传统流程工业场景的集中化、规模化应用，在高效协同、智能决策、智能控制方面取得了巨大的进步和良好的效果，颠覆性转变钢铁生产模式，树立了钢铁智能制造的典范。

以数学模型为基础，通过大数据研究方法形成转炉冶炼过程控制系统的吹炼模型、加料模型和终点控制模型，形成一套转炉智能制造控制及仿真系统软件。控制系统通过流程输出端数据群能够自调整过程控制参数。控制及仿真系统利用过程监控数据具备自学习功能。 研究转炉智能制造技术的过程监控方法，通过炉气成分分析、音频化渣技术、副枪技术或倒炉取样以及下渣检测技术检验和修正模型。 在创新应用激光炉气分析技术的基础上，提高入炉原料供应标准，完善转炉基础数据信息在线检测技术，开发静态和动态智能控制模型、自动出钢技术，实现对转炉冶炼全过程的无干预智能化炼钢。

传统控轧控冷技术需要“添加大量微合金元素”和采用“低温大压下”，在钢铁行业产品升级转型发展的需求背景下，这一技术思路愈发体现出难以克服的局限性。以超快冷为核心的新一代控轧控冷技术，充分利用细晶、析出、相变等综合强化机制，已成为高品质热轧钢铁材料绿色化生产制造的有效途径。热连轧生产线带钢运行速度高、轧制节奏快、自动化程度高，技术开发难度很大。日本钢铁行业热衷于节约型先进制造技术的开发，其在该领域研究及应用处于国际前列，但作为核心机密不对外输出。本项目技术意义在于自主研发出我国首台套热连轧超快冷技术装备，开发出系列高品质、减量化热轧带钢产品，推广应用于我国十余条大中型热连轧产线。

主要技术包括冷轧不锈钢的连轧机、焊机、退火、酸洗、平整和拉矫的高度集成技术，实现一条高度集成的联合机组。开发出一种具有自主知识产权的18辊轧机装备，能满足不锈钢，高强及超高强钢、先进高强宽带钢的冷轧轧制需求。开发与之配套的退火炉、酸洗段成套工艺装备，实现冷轧不锈钢退火炉、酸洗段工艺及装备技术国产化。以及绿色节能环保型清洗技术、低能耗直燃退火炉、炉子智能数学模型等智能制造技术、中性盐电解+混酸酸洗技术、余热回收及利用解决方案、先进废气处理DENOX技术和高速通板解决方案。