钢材氧化在热轧过程中贯穿始终，并受到合金元素及诸多工艺参数的交互影响，国际先进企业虽积累一定经验诀窍，但也未很好解决，实现结构、厚度、均匀性的精准控制是一项世界性难题，而我国在此方面更是缺少理论研究、技术落后，产品因此常被高端用户拒绝，已成为我国制造业转型升级的原材料瓶颈。综上所述，构建钢材热轧氧化控制理论体系，形成具我国有自主知识产权的成套技术，实现热轧氧化调控由经验试错向数字化、智能化控制的转型，是全面提升钢材表面质量，保证我国钢材产品走向高端，保障下游制造业转型升级的必由之路。

以连续加料电弧炉为背景，基于废钢预热、留钢操作、全程泡沫渣埋弧、高强度喷碳供氧等新工艺，通过对加料、供电、吹氧、喷碳等系统运行的协调优化，实现安全、经济、全自动化的短流程冶炼生产。主要内容包括：(1)基于碳氧比的吹氧、喷碳速率控制，实现冶炼过程中的吹氧量与喷碳量的平衡，保证炉内碳氧反应充分，提高钢铁料收得率。(2)基于实时吨钢电耗的加料速度控制，实现能量输入速度与废钢加入速度的平衡，稳定熔池温度，有效的消除融化后期剧烈升温造成的熔池大沸腾现象。 (3)采用基于电极位移的钢水液面检测技术，实现伸缩式超音速氧枪与钢液面的随动，提供良好的氧化反应条件和钢水搅拌效果。(4)基于炉况信息的智能预报技术，实现连续加料电弧炉关炉门炼钢操作，改善埋弧效果，减少电能消耗、减少冶炼过程对环境的污染。(5)基于信息化与冶炼工艺自动化的融合，一键式操作规范化了冶炼生成过程。有利于提高产品质量、降低消耗。 相对转炉，我国电弧炉自动化水平比较落后。国外相关的技术产品价格高、且不适应国内的生产情况。连续加料电弧炉冶炼过程智能控制技术的经济效益和社会效益主要体现在以下几个方面： 1. 关炉门、强用氧可以降低电耗，吨钢电耗降低到320 kWh。降低了企业的生产成本。 2. 冶炼过程的规范化降低了对操作工的冶炼技术要求和数量要求。与当前冶炼生产情况相比，可减少1-2名操作人员。 3. 冶炼过程的自动化、规范化，有利于稳定生产，提升企业的冶炼工艺水平。

本技术包含高炉热风炉节能优化、热轧加热炉节能优化、燃气锅炉节能优化等三个课题，主要通过分析不同的炉窑特点，通过CAE仿真、优化模型、智能控制、自动寻优等技术实现炉窑的自动化运行和节能优化的目的。

本项目创新性提出干熄炉结构改进及砖型改进技术；优化干熄焦配套及智能控制系统；开发出具有完全自主知识产权干熄焦操作技术。 该项目成功解决了困扰焦化行业干熄焦长寿的技术难题推进了焦化行业技术进步，推动了焦化行业的节能、环保、提质。创造了干熄焦2、6、12（2年一小修、6年一中修、12年一大修）的长周期稳定运行的行业最好水平；为鞍钢大高炉的稳定运行提供了优质焦炭及安全保障，具有重要现实意义。项目实施后，年减少红焦蒸发掉水150万吨、酚400多吨、硫化氢200多吨、氨4 00多吨，减少30万吨CO2温室气体排放，具有重要的环保及社会意义。 项目累计创效1.67亿元；形成专利17项，获全国发明展览会奖1项、中国设备管理创新成果奖1项。

⑴项目基于数字化虚拟制造的全轧制过程孔型系统智能设计技术研究。如何突破型材轧制孔型系统设计长期依赖经验试错、效率低、成本高的难题，实现钢轨及异型材孔型系统智能设计、智能化配辊以及轧辊加工NC代码自动输出，大幅度提高新产品研发效率并降低研制成本。 ⑵全轧程热力耦合三维模拟精准预测及生产过程质量稳定性控制技术研究。 结合建立完整的生产工艺与质量数据库,实现系列钢轨及异型材轧制全过程工艺优化和质量稳定性控制，显著提高产品内在质量稳定性和一致性,并使钢轨残余应力显著降低。 ⑶基于大数据及在线控制的钢轨轧制金属流动预测-补偿模型和全长尺寸精度智能控制技术研究。解决高铁轨,重轨全长尺寸在线高精度控制问题。 ⑷钢轨局部润滑轧制及表面质量控制技术研究。努力搞清高温高压轧制条件下金属流动、轧辊氧化皮粘结及局部磨损机理和规律，消除钢轨表面轧疤及通长“人”字轧痕等表面质量缺陷,并轧辊寿命延长。

加热炉智能控制系统的主要任务是按生产工艺要求，对加热炉内的板坯进行跟踪、控制和合理的加热，准确控制钢坯的出炉温度和均匀度，降低钢坯的氧化烧损，在提高加热质量及产量的前提下节省能源，并负责协调加热炉和轧机的生产匹配。其中，加热炉数学模型是实现加热炉优化控制的基础。 为了有效解决目前加热炉燃烧过程普遍存在的能耗高、钢坯温度波动严重、温度控制精度差等问题，我们从加热炉燃烧过程自动控制、空燃比自动寻优，钢坯温度预测模型研制、温度优化设定、系统实现与工业应用等方面进行深入研究，提出了加热炉燃烧过程智能控制技术，将基理数学模型、模糊控制、专家系统、神经网络、粗糙集、属性关系积理论、排队论等智能化技术有效地应用到实际的工业过程中，提高加热炉的智能控制水平。

该项目以解决焦化行业超低排放、节能低耗、智能高效、炉体长寿为导向，借助先进的过程仿真软件平台和火焰分析模型及三维立体设计进行优化设计和材料选择，通过原始创新和集成技术创新的有机融合，利用流体力学原理集成燃烧传热理论、现代焦炉装备技术、人工智能控制理论，在新型大容积顶装焦炉高效控硝节能燃烧技术、炉体结构与耐火材料、炉体无泄漏密封技术、关键炉体结构与铁件设备、焦炉智能化控制及智能配煤技术等方面取得了创新性成果，研发的焦炉空气两段助燃+大废气循环量控硝燃烧技术、焦炉非对称式烟道、焦炉四段式保护板、焦炉智能控温、半球阀式单炭化室压力调节（SOPRECO）、机车无人操作、7.2m焦炉特大型上升管显热回收、焦炉炉内脱硝、智能配煤技术方面具有自主知识产权。研发的超大容积焦炉具有结构新颖、污染物排放明显减少、劳动生产率高、焦炭质量好、炼焦能耗低、适应我国炼焦生产超低排放、炼焦煤资源结构特征等优点。

收集烧结生产涉及的全部数据，其中包含来自于自动化系统的生产过程数据、来自于设备系统的设备状态数据、来自于化验系统的检验数据、来自于 ERP 系统或 MES 系统的生产标准数据、来自于销售系统或 ERP 系统的质量异议数据、来自于点检系统或人工的点检数据、来自于各个系统记录的操作数据等。设计并实现高吞吐、高可靠、高可用的数据传输通路，采用高效的分布式信息传输技术，完成海量数据的采集和汇总；汇总信息以数据流形式注入中央存储及分析系统，需设计并实现高效稳定的流数据处理系统。采用分布式高容错的大数据技术,对大量生产工艺数据进行实时性／准实时性的清理和整合。然后，运用Hadoop和Spark等大数据先进技术，对数据进行深度加工，进行数据格式标准化，异常数据清除，错误纠正，重复数据的清除等操作，并结合工艺专家，鉴别主要数据指标的准确性。

基于大数据技术的烧结终点预报模型2017年初在河钢承钢初步进行了调试运行，极大的方便了现场操作者对烧结终点状态的实施把控。在烧结矿质量指标得到稳定和改善的同时，烧结矿产量提高，工序能耗显著减低。

随着烧结机的大型化日益发展，对烧结生产过程控制，特别是全流程的过程控制需求越来越多。目前，国外发达工业国家的烧结生产基本上实现了全过程智能自动控制。国内应用烧结智能控制系统情况，总体看分为引进技术和自主研发两种。对引进技术普遍存在功能不能完全使用，连续投运率差，其主要原因是国外控制系统功能不尽适用国内生产实际，以及国内设备、环境、经营理念等因素所致。自主研发的同类型控制系统主要存在以下问题：传统的检测系统设计造成测量不准确，控制精度低，不稳定；未能有效克服烧结系统的大滞后特性，实时性差；手动控制多，需要大量人工干预。因此，国内需要一种适合我国国情的全流程的综合自动控制系统以满足烧结现代化生产的需求。 此项目中将烧结全流程综合自动控制系统分为6个一级模型和5个二级模型共11个模型，一级为基础自动化控制系统，唐钢南区360m2烧结机的控制系统由AB公司的Logix5000系列产品组成，在实现设备顺序控制和常用检测功能基础上进行改造，增加温度、水分率、流量、密度等检测仪表以及调节阀等调节执行设备，开发新的控制软件。新增二级烧结智能控制系统，二级系统采用客户端/服务器模式。由一台服务器和两台客户机、一台打印机组成并通过100M交换机组成以太网络，与一级系统的通讯通过PLC网关实现。 一级控制模型包括烧结混合料料量控制模型、返矿控制模型、混合料水分控制模型、燃料控制模型、烧结混合料布料控制模型、烧结混合料点火控制模型。二级模型包括基本配料模型、动态配料控制模型、烧透偏差控制模型、烧透位置控制模型、生产报表和趋势图数据管理。