智能化、绿色化是钢铁行业的发展方向，而数字化是智能化的重要基础，在钢铁工程建设特别是新型钢厂建设过程中，如何实现全流程全方位的数字化和绿色化，还需要解决以下四个核心问题。 1.解决新一代信息技术与钢铁全流程深入融合的问题。一是解决信息感知与数据不全的问题；二是挖掘数据的深层次价值，解决大部分数据仍在沉睡的问题；三是提高数据孪生效率，解决产线各系统之间彼此孤立、信息孤岛，数据资产和价值有待进一步挖掘的问题。 2.解决绿色技术与工程设计的融合与协同问题。我国钢铁行业执行全球最严行业排放标准，河钢集团所在的河北省排放限值又高于国家标准。另外，钢铁行业存在工艺流程长、工序多、污染物种类多的特点，增加了污染物协同治理的难度。以产品为主导的传统钢厂设计模式，生产制造与绿色技术协同性不够，导致全流程绿色技术与总体设计融合难。 3.解决新一代流程钢厂各工序高效衔接的问题。依据冶金流程学理论，钢厂工序流转应遵循“流转时间最小化、空间路径最小化、过程排放最小化”的总体设计理念，但如何实现“最小化”，在实际操作时难以量化和及时调整。需要通过数字化手段，搭建流程优化和智能化运行总平台，实现各工序间的高效衔接。 4.解决钢铁工程项目管理手段不统一的问题。钢铁工程由于规模大、系统复杂，面临工程难以协同管理的问题，主要表现在工艺设计、设备管理、现场施工等资源集中管控平台缺失、技术体系无法共享、信息沟通效率低等方面，严重影响和制约了工程建设效率。

铁矿石供应能力严重不足成为钢铁原料供应链“脆弱”的关键，其保障程度关系到国民经济稳定发展和国家安全。金属矿山正面临着“由上至下，由浅至深、由易至难”的关键转型期，在生态环境和生产成本双重压力下，安全、绿色、高效开采是必然选择。作为金属矿山采掘难以替代的重要手段，爆破还面临着关键科学与技术难题亟待研究解决：炸药爆炸做功与岩体破碎耗能的耦合作用机理尚不清楚；炸药能量释放与爆炸裂纹扩展的有效控制原理还有待进一步研究；其表现技术方面的问题主要有：爆破落矿块度大、贫化率高；爆破掘进效率低、成型差；爆破设计水平低、精准性差。 针对以上关键科学和技术难题，北京科技大学杨仁树教授团队依托国家和省部级科研项目的支持，并以鞍钢弓长岭井下矿为工程背景开展科研攻关。通过爆炸能量释放精密控制原理的研究，实现了理论创新和爆破技术的突破，建立了金属矿山安全高效爆破工艺技术体系，将研究成果服务于工程应用并逐步推广使用，取得了良好的社会和经济效益，为提升我国金属矿山铁矿石产能提供了保障，2021年该成果荣获冶金科技进步一等奖。

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%。

薄规格超高强钢的板形问题是世界公认的技术难题。长期以来，国内钢铁企业无法批量生产热轧薄规格超高强钢板，特别是2-8mm的超高强钢。此外，薄规格超高强钢生产关键装备及工艺技术也为国外企业垄断，国内企业缺乏成熟的生产设备和工艺技术，必须进行技术攻关解决这一世界性难题。同时，国内下游用户也缺乏使用超高强钢的经验，急需结合行业特点，建立热轧超高强钢用户服务技术体系，提供解决方案，引导用户产品升级换代。

该技术致力于建立基于刚柔耦合特性的热连轧机系统动力学模型体系，揭示轧机稳定性和振动机理；开发轧机动态仿真和振动控制技术，提高轧机振动控制技术水平；设计高稳定性的新型四/六辊轧机关键结构，开发轧机动力学综合测试中试平台，推动科研成果的中试和转化；将中试平台和相关技术应用到工业生产，提升行业整体技术水平，为企业创造经济效益。

长期以来，国内钢铁企业无法批量生产热轧薄规格超高强钢板，特别是2-8mm的超高强钢。为占领薄规格超高强钢这一高附加值利基市场，打破国外企业垄断，本项目从用户需求出发，开发了具有高强度、高疲劳、高耐磨、高防护、高耐磨蚀和抗高温软化等一系列超高强钢产品。同时，开展了关键装备技术、工艺技术、以及用户使用技术等成套技术研究。 提出了热连轧TP钢概念及其组织设计原则，开发全球首发产品TP系列先进耐磨钢BW300TP和BW400TP，成功解决了易加工和耐磨性的矛盾，成为该行业标志性产品，引领了搅拌车行业的升级换代。开发热成形桥壳钢、耐磨蚀钢、超高强结构钢、耐磨钢、防护钢等五大类17个牌号产品。热轧产品的强度水平从700MPa提高至2000MPa，全面替代进口，与国际先进水平保持同步。开发的全球首发产品高强度热成形桥壳钢BQT800成为商用车热成型桥壳高强轻量化有效途径。开发了强度级别最高的耐磨蚀钢BMS1400，用于大国重器“天鲲号”和“天鲸号”配套海水输浆管。 自主集成了一套薄规格专业热处理线，并开发了关键工艺技术。首次开发了薄规格钢板多路径柔性淬火系统，包括淬火机新的设计以及淬火机模型创新等。首次开发了采用风机搅拌均匀化的低温加热炉技术；集成了一套在线平直度检测与智能判定装备，开发了具备自动反馈控制的矫直模型。开发了一整套薄规格超高强钢全流程板形控制成套技术，成功解决薄规格超高强钢的板形控制世界难题，极限不平度≤1mm/m。关键装备技术创新和工艺技术创新实现了薄规格超高强钢高效、稳定生产，最薄规格从3mm设计极限突破至2mm。 开发了以超高强钢选材、结构仿真设计、焊接和服役寿命评估为核心的6类关键用户服务技术，建立了热轧超高强钢的用户服务技术体系，提出并制定热轧超高强钢焊接接头性能评价标准，被工程机械行业用户广泛接受并应用。 本项目成果获得2019年中国宝武技术创新重大成果奖一等奖。开发成功宝钢全球首发产品3个，共11个牌号获得上海市高新技术成果认定。受理发明专利34项（5项国际专利），授权13项。授权实用新型专利5项。认定企业技术秘密18项，登记软件著作权1项，制定企业产品标准二项，发布论文33篇。 本项目总经济效益2.56亿元，其中装备创新效益3746万元，2017-2019年产品销售量28.5万吨，产品经济效益21807万元。

本项目属于冶金节能减排领域。 我国钢铁产量大，污染物排放高，颗粒物、SO2、NOX分别占工业的30.1%、13.7%、15.7%。现有排放标准已无法满足“打赢蓝天保卫战”要求。2017年政府工作报告提出：推动钢铁行业超低排放改造。结合目前钢铁行业环保水平，钢铁行业实现超低排放还存在以下难点：（1）无组织排放点位多、排放量大，排放底数不清，缺乏治理有效路径；（2）高炉煤气用户SO2排放末端治理难度大、缺乏源头控制技术；（3）转炉一次除尘、高炉料罐均压煤气等重点工序颗粒物治理技术不完善；（4）球团烧结稳定达标排放难度大。（5）污染物一体化管控难度大。针对上述难点，首钢股份公司开展了无组织排放管控治一体化技术研究，有组织达标排放成套技术研究。项目取得了以下创新成果： （1）首次建立了迁钢钢铁生产全流程超低排放技术体系，研究了钢铁生产全流程污染物排放特征及规律，开发了有组织排放稳定达标的成套技术，搭建了全流程污染物管控治一体化智慧环保平台，使首钢股份公司吨钢颗粒物、SO2、NOx排放绩效指标分别达到了0.17kg、0.21kg、0.4kg。 （2）开发了有组织排放长期稳定达标的成套技术，在综合分析高炉煤气有害成分的基础上，首创了高炉煤气喷碱控硫技术；在系统研究了煤气防爆技术和污水处理技术后，首次将湿式电除尘器技术与转炉煤气OG除尘有机结合；对料罐煤气放散特征系统分析技术上，首创了全量回收料罐均压煤气技术；在系统性地研究了球团烟气特点后，创造性地将SCR脱硝技术引入到球团烟气治理领域；通过上述技术的应用使迁钢公司有组织排放远低于超低排放要求。 （3）建立了无组织排放综合除尘控制技术体系，首次研究了无组织排放产尘机理和扩散规律，开发了卸料行为图像智能识别技术、超细雾炮抑尘技术、双流体干雾抑尘技术、生物纳膜抑尘技术、Y型双层密闭导料装置等，实现对无组织排放污染物管控与治理。 （4）首次建立钢铁企业超低排放智能管控平台，开发了以网格化综合管控模块为核心，以大数据技术及机器学习自适应算法为驱动，以机器管理代替人员管理，实现污染源点精准化、治理技术智能化、治理过程信息化、决策反馈一体化、污染应对数据化、操控管理无人化的“黑灯工厂”。 项目环境效益显著：2019年比2017年颗粒物减排3122吨，SO2减排1531吨，NOX减排2344吨，减排比分别达69%、47%、42%。

项目首次提出极低损耗取向硅钢广义复合抑制剂理论，创建了极低损耗取向硅钢制造核心工艺技术体系，自主设计集成专用功能装备及全套高效产线，确立了复杂工况下特高压输变电变压器选型设计原则。项目开发技术成功应用于宝钢取向硅钢三期、四期工程，推广应用于一期、二期产线升级改造；项目研制的10个极低损耗高磁感取向硅钢产品全球首发，8个极低损耗新产品填补国内空白。其中，B30R090、B27R080、B23R070、B20R060、B18R060为所有常规厚度规格世界最高等级产品；除0.23mm规格外，其余规格均领先日、韩等国际一流企业同规格产品一个牌号以上，实物质量达到国际领先水平。在大型特高压电力变压器上，自2014年成功应用于灵绍±800KV直流特高压工程以来，已累计制造1000kV交流、±800KV等特高压工程变压器560台套，国内市场占有率71.7%，性能指标全面优于进口同类产品的实绩水平；2018年，B23R075率先成功制造出1100kV直流换流变，并在世界首条、全球最高电压等级的1100kV特高压直流输电（昌吉-古泉）工程示范应用。在高能效配电变压器上，薄规格极低损耗取向硅钢制造S15型配电变压器800多台套，空载损耗较目前国家一级能效降低约30%，节能降耗示范效益显著。2013年以来，累计制造极低损耗取向硅钢新产品近百万吨，新增产值120多亿元；其中，2017-2019年，制造新产品40.29万吨，新增产值49.15亿元，新增利润10.18亿元，新增税收7.46亿元。极低损耗取向硅钢新产品出口欧、美、日、韩高端市场，近三年出口总量17.16万吨，2018年出口占比30%，创汇3.01亿美元。

本重点专项总体目标是：针对我国网络协同制造和智能工厂发展模式创新不足、技术能力尚未形成、融合新生态发展不足、核心技术/软件支撑能力薄弱等问题，基于“互联网+”思维，以实现制造业创新发展与转型升级为主题，以推进工业化与信息化、制造业与互联网、制造业与服务业融合发展为主线，“创模式、强能力、促生态、夯基础”以及重塑制造业技术体系、生产模式、产业形态和价值链为目标，坚持有所为、有所不为，推动科技创新与制度创新、管理创新、商业模式创新、业态创新相结合，探索引领智能制造发展的制造与服务新模式，突破网络协同制造和智能工厂的基础理论与关键技术，研发网络协同制造核心软件，建立技术标准，创建网络协同制造支撑平台，培育示范效应强的智慧企业。 本重点专项设立基础前沿理论、共性关键技术、应用示范等3 类任务以及基础前沿技术、研发设计技术、智能生产技术、制造服务技术、集成平台与系统等5 个方向。专项实施周期为5 年（2018—2022 年）。拟安排国拨经费总概算约6.8 亿元。

转炉烟气热回收作为转炉烟气回收和综合利用的重要环节，是国家产业政策的要求，也是节能降耗、降本增效以及实现转炉负能炼钢的需要。汽化冷却烟道是炼钢系统中转炉烟气热回收的核心设备，其使用寿命直接影响炼钢的生产效率。本项目针对国内外现有复合循环冷却方式的重大工艺缺陷，攻克系统节能与烟道长寿无法兼顾的核心技术难关。发明了转炉烟道汽化冷却优化用能关键工艺技术，创建了安全可靠的转炉烟道优化用能复合循环系统关键工艺技术体系，有效解决了系统耗能大、蒸汽产量低等共性技术难题，大幅度提升了转炉热回收系统的安全性与经济性。针对国内外活动烟罩结构的重大设备缺陷，攻克了圈梁易过热变形和氮气消耗量高的核心技术难关，发明了以随动密封和新型圈梁水冷结构为核心的长寿节能型活动烟罩结构，有效解决了活动烟罩密封效果差、氮气消耗量高、升降不畅等共性技术难题，大幅度提升了活动烟罩的安全性与经济性。