本项目“基于双机架MINI轧机的高品质特殊钢线材TMCP技术创新与开发应用”，围绕“10+2”流程创新、TMCP工艺创新、产品创新为核心，开展自主创新研究、开发及应用工作。通过产学研合作，基于“10+2”工艺流程，创新开发汽车用合金弹簧钢50CrVA、高性能手工具钢S2、免退火冷镦钢SWRCH35K、滚动体轴承钢GCr15、帘线钢LX82A等典型特殊钢线材品种的TMCP成套工艺技术，实现了高品质特殊钢线材的工业化生产，提升了产品的组织性能。产品实物质量达到国内领先、国际先进。实现下游加工工序减化、节约能源、减少排放、绿色环保、提升品质、降低成本等成效，取得良好的经济和社会效益。

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%。

广州华滤环保有限公司开发的滤筒采用了折叠结构，相同时的数量可以实现更多的过滤面积，除尘器的过滤风速和阻力大幅下降，可以不改造除尘器实现粉尘排放浓度小于10mg/m3。目前，国内钢铁企业大多存在过滤风速高，过滤面积不够，同时改造难度大，改造周期短的问题。因此可以不改造除尘器实现超低排放的技术可以大大给企业提供便利，也可以更快更好的实现对政策要求的相应。同时由于过滤面积的提高，除尘器的运行阻力也可以大大降低，给企业绿色发展，节能减排提供新的技术方案。 除了改造方案外，在新建除尘器方面，该滤筒也有非常大的优势，更小的占地面积，更短的建设周期，给企业快速实现超低排放提供了更大的便利。

钢铁行业是我国节能减排重点关注的领域，其冶炼过程中排放大量的低热值燃气，其中高炉煤气量最大。因低热值燃气热值低、压力与成分波动性大、燃烧性差以及煤气发电机组单机容量小等特点，冶金低热值燃气利用存在利用效率低，制约了我国钢铁工业的绿色发展。 中冶南方都市环保自成立以来一直致力于低热值燃气的清洁高效利用，历经近10年产学研合作研究，研发了冶金低热值燃气高效清洁智能发电技术，实现了超高压/亚临界参数应用于低热值燃气发电工程中，并形成了相关技术规范。 项目成果已实现系列化应用，在日照钢铁集团有限公司、印尼青山钢铁等海内外40余家钢铁厂的79个机组中得到了大范围推广，共装机容量6190MW，合同额超100亿元，国内低热值燃气发电市场占有率超50%。项目成果每年节约1486万吨标准煤，当量减排SO2 28.5万吨、CO2 4950万吨、NOx 26万吨；在项目成果引领下，我国钢铁工业的低热值燃气利用效率大幅提升，减少了吨钢能耗，促进钢铁行业高质量发展。 项目成功研发后彻底改变了低热值煤气利用格局，因该技术性价比极高，该技术的实施基本取代了低热值煤气燃气联合循环发电技术，引领了低热值燃气利用领域的技术发展，对本行业的发展意义重大。本技术的开发迅速在150MW容量以下其他行业小型发电机组中取得应用，有效提升化工、印染、冶金等行业的能源利用效率，并在光热发电中取得了应用，全面提升了我国小型发电机组的能源利用效率，意义深远。

整车涂装作为汽车制造环节中最大的污染环节之一，汽车工业界提出，到2030年，将VOC排放量降低70%。 免中涂工艺完全取消了中涂线全部工序，能耗和制造成本大幅度降低。预计到2015年底，在中国建成的各种先进的紧凑型涂装工艺生产线达到20条。采用水性涂料的涂装线的数量达到50条以上，产能达到千万辆以上。 与传统涂装工艺相比，新的环保涂装工艺使漆膜厚度减薄，漆膜流动性增大，使得漆膜对钢板表面缺陷和表面波纹的遮盖力减弱，涂漆外观质量下降，在同等条件下，涂漆外观质量下降，表面鲜映性难以达到汽车外板要求。 项目的主要研究内容有： （1）研究了锌锅内部锌液的流动、炉鼻子内部锌液流动规律以及炉鼻子内部气体流动规律，提出了抑制锌锭附近低温旋涡、提高炉鼻子内部温度均匀以及改造炉鼻子锌灰泵结构的控制措施，抑制了炉鼻子内部锌液表面锌灰形成，使得百米锌渣数大幅度降低80%以上。 （2）研究了涂装后表面鲜映性指标与钢板表面轮廓参数的对应关系，提出了优化光整辊磨削工艺消除粗糙度与波纹度相关性的工艺路线，在不改变粗糙度的情况下降低镀锌外板表面波纹度，实现波纹度Wa1-5的平均值减少50%。 （3）研究了薄钢板成形过程中的表面波纹度轮廓演变过程，提出了薄板表层析出物梯度分布的控制措施，通过冶金、热处理和光整轧制工艺措施优化，实现成形后的表面波纹度指标显著降低； 项目的创新点主要有： （1）首次开发了提高汽车用钢板在免中涂工艺下涂装鲜映性的完整解决方案，形成了高鲜映性系列汽车用钢板及“零”缺陷热镀锌板表面质量控制设备，突破了免中涂工艺下高鲜映性汽车外板生产和应用瓶颈，成功应用于国内汽车主机厂的免中涂绿色涂装产线。 （2）首次揭示了成形过程中表面波纹度演变与表层晶粒取向的关系，形成了以表层织构控制为核心的全流程关键工艺成套控制技术，实现变形5%时的表面波纹度指标Wa1-5不超过0.35微米，免中涂涂装后鲜映性指标DOI达到88以上 （3）首次提出Wa1-5波纹度参数及其测量方法，通过均匀快速磨辊技术降低了表面粗糙度参数与波纹度参数的相关性，攻克了粗糙度与波纹度协同控制的矛盾，实现钢板表面Wa1-5平均值从0.50微米降低到0.25微米 ，同时保证粗糙度不低于1.0微米。 （4）首创了低加热功率锌锅分区热流控制设备，集成开发了锌灰锌渣抑制清除设备，突破了热镀锌汽车外板表面细微点状缺陷的控制瓶颈。

球团工序的能耗和污染物排放是烧结工序的55%左右，在节能减排新形势下，发展球团，提高球团矿在高炉炼铁中的使用比例是钢铁企业绿色化发展方向。 为了推动钢铁工业绿色化发展，首钢京唐二期工程未建烧结系统，建设了2条400万吨球团矿生产线，与一期工程融合后，3座5500m3高炉的球团矿比例将从28%提高至55%。而开发出低硅碱性球团矿是高炉实现高比例球团冶炼和获得良好技术经济指标的先决条件。 为了开发出高铁低硅碱性球团矿，本项目研究了生产低硅碱性球团矿的适宜熔剂及熔剂制备技术和质量需求，低硅碱性球团矿的焙烧固结机理及还原膨胀率控制措施等关键技术，提出了用消石灰替代传统石灰石粉生产高铁低硅碱性球团矿的工艺路线，攻克了球团膨润土配比高影响硅含量，低硅球团矿还原膨胀率严重，碱性球团矿焙烧温度范围窄等诸多难题，最终在京唐504m2大型带式焙烧机上成功生产出了铁品位66.2%以上，SiO2含量2.2%以下，碱度1.1~1.2，抗压强度3000N/P以上，还原膨胀率18%以下，还原度86%以上的优质高铁低硅碱性球团矿，球团矿综合指标超过了巴西Vale公司的优质碱性球团矿。使用低硅碱性球团矿后，京唐公司3座5500m3高炉实现了55%以上球团矿稳定冶炼，高炉渣量降低至215kg/t，燃料比到483kg/t。 项目的创新点主要有： （1）提出了以消石灰替代传统石灰石粉生产高铁低硅碱性球团矿的工艺路线，生产出了铁品位66.2%，SiO2含量2.2%，碱度1.1~1.2的高铁低硅碱性球团矿，为高炉降低渣比至215kg/t提供了主要条件，并制定了球团生产用消石灰质量指标； （2）克服了碱性球团矿生产过程中熔剂配料不稳定，生球易爆裂，碱金属析出多等难题，通过改进配料装置、电除尘和布风板，打通了影响碱性球生产的主要环节，单台设备日产量达到12900吨，超过了设计值； （3）研究了低硅碱性球团矿的还原膨胀机理，通过合理调整碱度，焙烧制度及形成有利物相等措施，攻克了低硅碱性球团矿还原膨胀率高的难题，使球团矿SiO2含量降低至2.2%的同时，还原膨胀率降到了17.5%，满足了大型高炉使用要求。 本项目的实施对高炉高比例球团冶炼，降低渣量和燃料消耗，实现节能减排，绿色化发展起到了重要的示范作用。

本项目涉及钢铁企业盐酸酸洗废液的处理。该废液含盐酸及其金属化合物，是钢铁企业最重大污染物之一，也是可资源化回收利用的可再生资源，我国是钢铁生产大国和消费大国，2005年底我国冷轧薄板产能3000万吨/年，产量2828万吨/年。每年钢铁企业盐酸酸洗废液产生量达到100万吨/年，其中含有可再生的盐酸量50万吨/年（折合33%浓度），金属总量约为10万吨/年。 本项目研究工艺路线，采用较为成熟的喷雾焙烧法工艺，采用高温热水解技术对废酸进行再生，金属氯化物水解再生为金属氧化物和氯化氢，氯化氢通过冷却吸收回收，通过的废酸进行净化处理和焙烧工艺参数优化，使得再生装置可以生产满足软磁材料生产用的高品质氧化铁粉，提高企业经济效益。

转炉烟气超低排放是实施钢铁企业超低排放全面达标的要求。转炉一次除尘超低排放新工艺（BP-AWDA工艺）为钢铁企业转炉烟气超低排放改造提供了一种新的技术路线，该工艺具有多种除尘技术耦合布置方式，布置紧凑 ，不额外占地，设备可以利旧。具体布置方式可以根据企业现有的除尘系统工艺特点和占地情况进行灵活选择。该工艺运行稳定，可大大减少热停工时间，为炼钢生产的顺行保驾护航，为钢厂创造可观的经济效益。 采用该工艺改造，每座湿法除尘的转炉（以100t转炉为例）烟气除尘改造费用至少可以节省400万元，100座转炉改造就可以节省4亿元。同时，该工艺可以实现超低排放的要求，吨钢可减少粉尘排放量4~5g，具有非常重要的环保意义。并且该工艺还可以推广到其他行业，更是将取得不可估量的社会效益。

转炉一次除尘超低排放新工艺首次将声波团聚除尘技术引入到钢铁行业，利用高强声波辐射处理，使烟气中的超细颗粒物之间发生快速团聚，改善了后续脱水除尘效率。该技术创新之处在于： 首次研发并成功应用了基于声波团聚增效的转炉一次除尘超低排放新工艺。该工艺将声波团聚技术引入钢铁行业转炉一次除尘系统，利用高强声波辐射处理，使烟气中的超细颗粒物之间发生快速团聚，使粉尘和液滴的粒径大幅增加，显著改善了后续脱水除尘效率。经过前期工程项目验证，该技术能够使企业在保留现有湿法除尘系统的前提下，实现颗粒物排放浓度小于10mg/m3。

自2013年开始，该项目在安徽省科技攻关计划的支持下，通过产学研用全链条联合，历经多年艰苦攻关，攻克了“转炉能量高效利用与低排放工艺技术”等转炉炼钢流程的关键技术难题，降低了转炉固体废弃物与气体排放，为促进我国转炉炼钢企业实现资源节约、环境友好型炼钢作出了重要贡献，并取得了以下创新成果： （1）首次提出了转炉内炉渣分阶段控制工艺，即在脱磷阶段采用复合相炉渣脱磷方法，利用2CaO•SiO2-3CaO•P2O5固溶体颗粒脱磷，实现了低碱度炉渣脱磷（炉渣减低于2.5）；在溅渣护炉阶段通过加入白云石进行钢渣改质，提高炉渣碱度，使得炉渣满足溅渣护炉要求，并将高碱度炉渣循环至下一炉使用，通过炉渣分阶段工艺大幅降低了渣量和气体排放，提高了转炉能量利用率； （2）自主研发了转炉内铁矿石熔融还原技术，首次发现了影响铁矿石熔融还原率的关键因素，实现了转炉不同冶炼阶段铁矿石的熔融还原控制方法，使得一部分铁矿石不需要采用烧结、炼铁流程，而被直接还原为铁，降低气体排放；另一部分铁矿石存在于炉渣中，有效降低了铁氧化造成的铁损； （3）开发了转炉智能化炼钢控制模型，通过对转炉内物料平衡、能量平衡以及反应均衡的解析，解决了转炉内物料合理供给、能量经济利用、铁矿石熔化还原、高效脱磷、平稳吹炼、终点命中、炉体维护以及钢渣循环利用等一系列关键技术问题，实现了科学炼钢。