钢铁工业产品线中热连轧、中厚板、连铸坯、棒材、冷轧板带等生产线具有复杂性、多变性等特点，其产品的质量好坏直接影响到生产 效率和企业效益。针对这种高温、高速、人工检测效率极低、工人强度大安全性难移保证等众多关键问题，我们开发钢铁工业非接触的、高速、高精度在线质量检测关键技术具有非常重要的现实意义。 该技术给出了基于机器视觉的高温高速成像，复杂背景缺陷库及模型建立，并行计算系统等关键技术的成套钢铁工业视觉检测方案，通过工业摄像机获取到的大量钢板图像数据，经过并行计算机系统综合计算、分析，使用深度学习卷积神经网络方法建立缺陷数据识别模型，这样在生产过程中若再次出现同类缺陷类型时实现将同类缺陷抓拍并检测识别出来，从而实现质量自动分析及缺陷报警。 应用该技术可以对钢铁工业板带钢生产减少废品率，减少开卷次数，减少翻板次数，降低工人劳动强度，改善工人质检作业环境，实现在线质量检测的同时可整体提高产线生产效率。从实际应用上看，可大幅度减少由于批量质量问题产生的损失，该技术已推广到多个热连轧、中厚板、连铸坯、棒材、退火酸洗等生产线应用，据有些客户热轧、中厚板钢厂使用该技术后实际数据对比可知，每年整体产生1000万以上的价值。

针对以CSP流程为代表的薄板坯连铸连轧产线存在的外方系统黑匣子、品规扩展精度低、系统老化故障多、局部改造风险大等共性难题，通过全面系统调研、大量离线测试、高精模型研发、先进算法应用、智能功能开发等途径，从高精度轧制过程控制模型、兼顾全幅宽和多目标的板形综合控制技术、新一代过程控制系统集成技术等方面开展了系统的理论和应用研究。项目成果成功应用于马钢CSP产线，是自主研发的成套过程控制系统首次应用于薄板坯连铸连轧产线，首次替代原外方的系统，首次提出网关+双系统并行的零停机时间的在线替换模式，首次敢于同时保证C40、C25双凸度控制精度，综合指标优于同期采用国外技术的同类产线，标志着我国具备了自主完成薄板坯连铸连轧过程控制系统研发和改造国外过程控制系统的能力，打破了国外公司在此领域的长期垄断，为企业提升产品质量、拓展品种规格、降低制造成本及实现智能化升级提供了更多选择和便利。相关技术成果也推广应用于日钢1580、柳钢2032等常规热连轧生产线，均取得了很好的应用实绩，推动了宽带钢热连轧关键共性技术的持续进步。

该成套技术采用热备系统或容错服务器以及多层高速网络结构的硬件方案，并安装具有自主知识产权的稳定高效的过程自动化系统开发平台，应用程序采用标准化的、可自由组合和单独升级的模块设计，为将来的扩展和升级提供极大的方便和空间；系统采用先进的解析算法模型，自主开发了多种质量控制技术。最新开发的大数据平台、质量管控、生产状态分析、能源介质监控、能耗预测、性能预报、设备生命周期管理等功能模块，则提升了系统的智能化水平。

表面镀锌是提高钢铁材料使用寿命的最常用技术，其中90%以上采用热浸镀锌。然而，酸洗作为传统热镀锌板生产流程中的高污染环节，增本降效的同时带来一系列质量问题：一方面酸洗工序本身增加成本，同时酸液挥发和废酸排放还严重地污染环境；另一方面酸洗还会造成酸洗板的表面质量缺陷和氢脆等产品缺陷。而在含Si、Mn等合金元素的高强热镀锌板的生产工艺中，由于合金元素的选择性氧化容易出现露镀缺陷，为了解决这一问题，通常需要额外的预氧化、预镀等工序，这无疑将增加生产工序，降低生产效率，提高成本。热镀锌板工艺也面临着节能减排、降本增效的压力，需要进行短流程优化改进。如果可以利用热轧过程中产生的氧化铁皮，在还原性气氛中将氧化铁皮还原为纯铁，利用纯铁的良好润湿性进行在线连续热镀锌，即可消除酸洗的不足，也可解决由Si、Mn等合金元素选择性氧化造成的露镀问题。热轧带钢免酸洗直接还原退火热镀锌技术（以下简称免酸洗热镀锌技术）省去酸洗工序，按照吨钢减少废酸排放20 kg，环保效果明显，并且节约酸洗成本150元/吨。对于先进高强钢、超高强钢，由于取消了退火前的预氧化工序，吨钢成本可节约30~50元/吨，同时由于取消酸洗工艺和连续退火前预氧化工序，可使整个生产线生产效率提高10%～20％。 国外研究单位对于免酸洗还原热镀锌技术的研究已经开展了多年，Danieli已经建立了免酸洗工艺产线，POSCO也初步研发了免酸洗涂镀工艺原型技术。目前国内钢铁企业在该方面的研究主要集中在无酸除鳞技术方面，对于热镀锌板的短流程工艺研究较少。完成热轧带钢免酸洗还原热镀锌技术的开发，不仅可大大降低热镀锌板生产成本，提高产品竞争力，为企业创造巨大的经济效益，同时降低能耗、减少对于环境的污染。热轧带钢免酸洗还原热镀锌工艺的开发，将填补我国在该技术方面的空白，促进我国热镀锌短流程工艺的革新。

冷轧控制过程是典型多工序、多变量、多层级的大型复杂工业流程。针对尺寸质量精度差、薄硬规格轧制易振动、生产效率低下等关键共性技术难题，以材料加工过程自动化、信息化、智能化、绿色化等为出发点，开发具有自主知识产权的冷轧智能化质量精准控制系统具有非常重要的现实意义。 本技术将给出冷轧自动化系统的硬件配置与软件功能总体方案，建立冷轧多层次完整的控制体系架构，开发基于控制器性能综合最优评价的多机架协调板厚控制模型、基于板形调控功效系数的多变量板形前馈和反馈控制模型、以超差长度最小为指标的最优动态变规格控制模型、基于成本函数的冷连轧负荷分配模型、融合工艺机理和大数据的轧制过程数学模型等智能化质量精准控制模型，为酸洗冷连轧或单机架冷轧机提供完整的控制系统方案。 应用智能化的冷轧质量精准控制系统可使冷轧带钢尺寸质量控制精度全面达到PREMETAL、ABB等国际先进水平，厚度指标±2.5μm ，变规格头尾超差长度小于10米，板形控制指标小于6I。该项技术填补国内空白，打破了国外封锁和技术垄断。相比传统冷轧控制系统，可大幅度提高头尾成材率和带钢本体厚度及板形等尺寸质量、大大减少工人劳动强度，已推广应用至某1450mm酸洗冷连轧等20余条生产线，至少创造80亿元的经济效益。

热连轧控制过程是典型多工序、多变量、多层级的大型复杂工业流程。针对尺寸质量精度差、产品性能控制稳定性差、生产效率低下等关键共性技术难题，以材料加工过程自动化、信息化、智能化、绿色化等为出发点，开发具有自主知识产权的热连轧质量精准控制系统具有非常重要的现实意义。 本技术将给出带钢连轧自动化系统的硬件配置与软件功能总体方案，建立热连轧全工序多层次完整的控制体系架构，开发热连轧活套高度-张力多变量解耦控制模型、基于硬度前馈的多机架前馈AGC控制模型、基于SMITH预估补偿的监控AGC控制模型、板凸度前馈和反馈控制模型、强宽工艺微张力协调控制模型、融合工艺机理和大数据的轧制过程数学模型等一系列智能化质量精准控制模型，可为热连轧生产线提供完整的控制系统方案。 应用智能化的热连轧质量精准控制系统使带钢尺寸质量控制精度全面达到PREMETAL等国际先进水平，厚度指标±20μm ，宽度指标0-2mm，凸度指标±30μm。该项技术填补国内空白，打破了国外封锁和技术垄断。相比传统热连轧控制系统，可大幅度节能降耗、提高成材率和带钢质量、减少工人劳动强度，已推广应用至某1100mm全连续热连轧等30余条生产线，至少创造300亿元的经济效益。

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。

冷轧机板形控制核心技术具有典型的多变量、多控制回路、非线性、强耦合、时变性强的特征，是冶金领域高科技产品的代表之一。现代化的主流板形控制冷轧机通常具备多种板形控制的调节机构，如轧辊倾斜控制、工作辊/中间辊弯辊控制、工作辊/中间辊窜辊和工作辊分段冷却控制，众多的调节机构是实现高精度板形控制的保证，但也为实际的控制带来了很大的难题。深入研究冷轧板形控制系统的核心模型，制定合理有效的板形控制策略，开发适用于实际冷轧带钢生产的板形控制系统，对提高我国冷轧板形控制水平具有重要的意义。 在带材平直度控制方面，开发出独具特色的整体镶块式板形测量辊。实际应用测量精度高、工作稳定可靠。开发出基于数字信号处理技术DSP的无线板形信号处理系统。信号传输抗干扰能力强、使用周期长、调试维护方便。开发出基于模型自适应与板形控制影响效率函数相结合的多变量板形闭环控制系统，实现冷轧带钢板形质量的高精度控制。提出并建成基于最小磨损与轴向力板形控制优化设计的4/6辊混合配置冷连轧机组，形成冷连轧板形技术的鞍钢模式。采用非对称板形综合控制技术，解决实际生产过程中板形与轧制工艺控制难题。 在边部减薄控制方面，开发具有自主知识产权的短行程工作辊窜辊单端锥度控制功能的UCMW六辊冷连轧机。制定了边部减薄控制用短行程工作辊窜辊式六辊冷轧机的技术方案，设计了独特的工作辊辊形，开发了工作插入量、窜辊速度、弯辊力等工艺参数的数学模型，形成带钢边部减薄高效控制工艺技术。开发了窜辊预设定和再设定相结合的边部减薄控制动态高精度设定模型；基于功效系数多特征点优化的反馈控制模型；动态变规格窜动、非对称窜动和窜辊速度动态设定等控制功能，提高边部减薄控制稳定性，减少轧辊磨损和轴向力，延长轧辊的使用寿命；冷轧硅钢平直度与边部减薄协调控制系统，实现带钢边部减薄的高精度控制。

热基厚锌层产品，由于基材厚，耐腐蚀时间长，在建筑、能源、交通以及地下管网等领域的应用日益普遍。然而，热基厚镀层镀锌产品经常存在边部斜纹和横向贯穿性条纹等缺陷，严重影响表面质量和耐腐蚀性能。另外，目前国内热镀锌生产线，要么生产大锌花产品，要么生产小锌花或无锌花产品，大小锌花产品调整需要调整锌液成分，周期长，过渡材多，严重影响生产和成材率，是热镀锌生产线的一个共性问题。为了解决上述问题，开发出国内外首套热基材镀锌线小锌花控制装置和移动风冷装置，减轻或消除了厚基材、厚锌层边部斜纹、锌流纹、锌疤等镀锌缺陷，大小锌花产品无需改变锌液成分即可共线生产，极大提高了热镀锌线的产品质量和成材率。 我们开展理论和实验研究，发现边部斜纹或横向贯穿条纹缺陷产生的机理是带钢横向温度不均匀以及镀层冷却速率慢共同作用的结果。由于带钢横向温度存在边部低、中间高的分布，导致镀层边部率先形核长出锌花，同时由于厚基材厚锌层镀层冷却速率慢，导致镀层凝固前沿始终存在液相，为边部斜纹向中间区域的定向生长提供了条件，最终导致斜纹的产生，严重时斜纹生长到带钢中心，即形成贯穿性条纹缺陷。 在气刀上方增加气雾冷却装置，在一条线上生产大、小锌花产品，无需更换锌液成分，过渡材少，成本低，解决锌花大小不均及减少过度材消耗，满足用户对锌花大小及质量需求。喷雾冷却控制锌花大小与锌花质量技术，是利用气体（空气、氮气等）将水雾化，形成细小气雾液滴，对镀锌板表面强制形成对流和液体蒸发（汽化）换热，通过喷嘴位置组合、水量、气流及喷射角度调整，控制气雾液滴尺寸并均匀喷射到镀锌带钢表面进行锌花固化冷却，从而快速完成不同大小锌花冷却固化和均匀性控制。 开发出移动风冷装置，风箱的高度可以调节，克服了传统生产线风箱位置固定，难以及时冷却的缺陷，更好地适应不同带材厚度、不同锌层厚度产品加速冷却的要求，避免了二次中间横纹的产生。通过风箱高度调节和风量控制，配合镀锌工艺相关参数调节，减少或消除了厚基材厚锌层边部斜纹和锌流纹等缺陷，有效提高了厚锌层产品的表面质量。这一技术在国内外首次被应用到热基厚锌层镀锌生产线上，取得了良好的缺陷控制效果。

针对国内板带材生产中能耗高、成材率低、生产效率低的实际情况，以国内典型微合金化钢板带材流程为依托，开发了系统完整的关键工艺与装备技术，包括：1）以倒角结晶器技术为核心，开发了具有优化弧形曲面形状的倒角结晶器和不同结构组合的侧面支撑足辊，有效控制了裂纹敏感性钢种铸坯的角部横裂纹和纵裂纹，使微合金化钢连铸坯表面缺陷率降低到0.5%以下，实现了微合金化钢连铸坯生产由冷态下线切角清理到550℃热装的转变；2）突破微合金化钢铸坯红送裂纹形成机理，开发了连铸坯表面快冷工艺与装备技术，通过铸坯表面快冷，使铸坯表面温度迅速降低至600℃以下，表面层8-10mm厚度铸坯完全实现奥氏体向铁素体转变，有效避免热送过程中红送裂纹的发生，同时，又可保证铸坯芯部900-1000℃的高温，使铸坯断面平均温度达到750℃-800℃，实现了连铸坯由冷装到550℃温装、再到750℃以上高温直装轧制的两个飞跃；3）以连铸坯二次倒角及角部形状优化控制为核心，开发了板带材边直裂或翘皮控制装备和技术，使低碳、超低碳带钢边直裂及翘皮缺陷发生率降低90%以上，使宽厚板边直裂发生位置距离边部小于10mm的比例达到85%以上，提高宽厚板成材率1～2%；4）集成优化了倒角结晶器技术、板带材边直裂控制技术和铸坯表层快冷技术，形成了低成本、高效化板带材绿色制造成套技术，并实现工业化应用。 同时，为了进一步提高铸坯质量和铸机的生产效率，还配套开发了包括凝固末端轻压下技术、高拉速技术、连铸坯热态在线调宽技术、连铸坯质量专家系统、结晶器漏钢预报技术、二冷动态控制技术、中间包快换技术、保护渣系列技术等多种技术作为该集成技术的支撑。上述技术的集成应用，实现了从铸坯到轧材对产品各个环节的质量控制，提高了钢的成材率、节约了能源消耗、大幅缩短了生产时间，减少了钢厂的车间场地和资金占用，其生产线关键技术指标达到国际领先。