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。

对于转炉炼钢领域的过程控制，目前国内大型转炉基本已近实现了基于副枪或烟气分析技术的智能化吹炼，转炉终点命中率得到了革命性的改善，炼钢智能化水平跨上新台阶。 然而作为炼钢关键控制环节的出钢工艺，仍然沿用着依赖操作经验的人工控制模式。出钢时需要操作员时刻关注转炉、钢流及钢包状态，存在着高温、灼烫风险，同时也承受着噪声、粉尘危害，作业环境相对较差，与工业 4.0 时代发展要求显得不相适应。人工操作失误甚至会造成安全生产、质量管控、设备稳定方面的不利影响。 为实现炼钢全过程的智能化控制，降低操作岗位劳动强度，提高炼钢过程控制的稳定性，首钢迁钢公司开发转炉自动出钢控制技术。

长期以来，国内转炉技术更多借鉴国内外经验做应用优化，对转炉冶炼规律缺乏系统、针对性的研究，导致单工位单体技术和流程衔接技术开发不完善。更多的是单体工艺的优化或实验，被迫采用保守的冶炼工艺。尤其是大型转炉，其冶炼效率、洁净度水平直接影响了冶炼流程的低成本、高效率、洁净度、产品质量稳定性及节能环保状况，被迫采用较低复吹强度：顶吹强度 3.5Nm3 /t.min 以内，底吹强度0.06Nm3 /t.min 以内，冶炼时间长，冶炼终点氧含量高，炉渣氧化性和渣量大，有效复吹寿命小于 4000 炉，不能实现高洁净钢的稳定高效生产，已经成为我国钢铁行业转型升级时期炼钢水平和绿色化智能化进一步发展的限制性环节。

长期以来，国内转炉技术更多借鉴国内外经验做应用优化，对转炉冶炼规律缺乏系统、针对性的研究，导致单工位单体技术和流程衔接技术开发不完善。更多的是单体工艺的优化或实验，被迫采用保守的冶炼工艺。尤其是大型转炉，其冶炼效率、洁净度水平直接影响了冶炼流程的低成本、高效率、洁净度、产品质量稳定性及节能环保状况，被迫采用较低复吹强度：顶吹强度3.5Nm3/t.min以内，底吹强度0.06Nm3/t.min以内，冶炼时间长，冶炼终点氧含量高，炉渣氧化性和渣量大，有效复吹寿命小于4000炉，不能实现高洁净钢的稳定高效生产，已经成为我国钢铁行业转型升级时期炼钢水平和绿色化智能化进一步发展的限制性环节。 本技术解决了高洁净钢冶炼过程效率低、耗散大、不稳定、转炉有效复吹寿命低等世界难题，建立了转炉洁净钢高效、绿色、低成本、长寿、稳定生产的多目标高效协同体系。

转炉炉气（烟气）分析动态控制系统是一种低成本过程动态控制自动化炼钢技术。采用炉前在线烟气分析设备和模型，可连续获得转炉吹炼过程炉内反应信息，提高转炉加料和氧枪操作水平，可减少转炉喷溅程度。对于无副枪的中小型转炉，较准确确定吹炼终点的碳含量以及进行温度预报。对于低碳钢可实现不倒炉出钢，对于中碳钢可减少倒炉次数，实现标准化科学化炼钢。对于有副枪的中大型转炉，可减少定碳定氧探头的使用量，大大降低操作成本。