在高炉冶炼进程中，炉前作业是一个重要的环节，其主要任务是连续不断地将高炉内生成的渣铁从铁口排出，在主沟内渣铁分离后，高炉渣经渣沟进入渣处理系统，铁水流经铁沟和摆动溜槽进入鱼雷罐车运输至下道工序，保证高炉生产正常进行。炉前作业的主要场所为高炉出铁场，是除高炉本体之外最重要的高温区域，由出铁场平台、出铁口、主沟和渣铁沟、残铁沟、摆动溜槽和炉前除尘系统组成。宝钢高炉设有4个铁口分布在2个对称的矩形出铁场。出铁场由多种耐火材料组成，耐火材料性能决定了高炉的安全生产和正常运行。 目前具有近40年大型高炉操作经验、拥有9座4000m3以上大型高炉、大型高炉铁水年产能超过3300万吨的宝钢股份，经过多年技术研发及应用改进，出铁场耐火材料应用消耗水平总体保持在国内领先水平，但是还存在着很多薄弱环节，影响了出铁场耐材整体应用水平，给现场生产与环保造成了不少困难与安全隐患。 针对特大型高炉出铁场在出铁口和沟系统应用中存在主沟接头易钻渣渗铁、沟料施工烘烤时间长、采用沥青结合的出铁场耐材使用过程中产生可视环境污染、铁口区煤气火治理效果不佳影响铁口永久砖保护砖结构稳定、泥套损坏过快等技术难点，从现状问题着手，进行了损坏机理研究，产生改进方向，并试验出配套施工工艺，深入开展基础研究，提出解决方案后，以工业试验应用的方式验证、优化，取得显著的效果后，固化技术成果，形成大型高炉出铁场高效、环保耐材技术开发与应用技术，降低了劳动强度，消除了主沟接头处钻渣渗铁等事故，改善炉前作业环境和作业人员劳动强度。

在高炉出铁场耐材优化改进方面，国内外各钢铁企业在提高沟系统耐材性能，降低沟料耐材成本方面取得长足的进步，但在出铁口和沟系统应用中仍长期存在主沟接头易钻渣渗铁发生漏铁事故、沟料施工烘烤时间长影响铁口作业安排、采用沥青结合的出铁场耐材使用过程中产生可视环境污染释放有毒气体、铁口区煤气火治理效果不佳影响铁口永久砖保护砖结构稳定、泥套损坏过快等问题影响高炉安全、高效、绿色生产，成为出铁场炉前作业的痛点、难点问题，本项目针对大型高炉出铁场的以上问题点在2014年至2020年间展开研究。

高炉炉前智能化作业控制系统正是基于此生产现状下衍生而来的炉前智能化生产解决方案。通过对现场开口机、泥炮等设备的一些必要性改造，同时增加电磁液压阀站、编码器、视觉等控制及检测设备，辅以宝信炉前生产数据控制系统，实现炉前智能化开堵口作业；通过工业六轴机械手为主体，辅以AGV小车库料管理系统（或炮泥分离机构）实现炉前泥炮自动一键加泥；通过RGV运行小车及钎库管理系统实现炉前开口机自动一键换钎。实现炉前现场、操业集控、一键自动、分步等多元化的操作模式，极大的简化了炉前生产的操作模式、规范操作流程、降低作业强度、提高作业效率、改善作业环境。

本项目应用于炼铁高炉长寿技术领域，是高炉长寿技术的集成和创新开发。针对高炉寿命短的现状，分析影响高炉长寿的因素，从高炉前期炉缸设计施工、高炉生产中设备维护及工艺操作和高炉炉役后期维护等方面开发创新一系列高炉长寿新技术、新工艺、新方法，延长高炉寿命，实现高炉长寿目标。 1、创新高炉炉缸设计长寿新技术，延长高炉寿命。通过优化高炉炉底、炉缸结构设计，加大死铁层深度，降低炉缸侧壁侵蚀速度。通过采用碳砖+陶瓷杯复合式炉底结构，减少铁水对炉底炭砖的侵蚀。通过选用优质抗铁水溶蚀和抗碱侵蚀、导热系数高等性能优良的耐材和泥浆，减少炉缸侵蚀速度。 2、创新高炉炉缸施工长寿新技术。创新铁口一体砌筑密封技术，开发和应用“一体式铁口框”，“铁口一体浇注技术”， “煤气导风管一体浇注技术”，防止铁口煤气喷溅。开发和应用热压小炭块与冷却壁的“顶砌技术”，降低陶瓷杯部位侵蚀的速度。开发和应用“热风导流烘炉技术” 延长耐材寿命。 3、创新高炉经济冶炼长寿生产操作新技术。稳定入炉料质量，分析小批量料种配矿难题，开发应用含铁矿粉预混匀技术，优化配矿降低ZnO和K2O有害元素循环富集；分析经济矿（高铝矿）冶炼难题，开发应用高铝矿高炉冶炼技术；优化装料制度，开发应用炉前新型喷吹装置，合理控制炉内气流分布。通过系列优化操作，稳定炉况，延缓炉缸侵蚀，进而确保高炉寿命有效延长。 4、创新炉役后期高炉长寿护炉新技术。针对炉役后期生产特点，建立炉缸侧壁残余厚度测算模型，掌握炉缸安全运行状态；开发应用堵风口局部强护炉技术，缩小进风面积，提高鼓风动能，保证炉缸均匀活跃；开发应用控制配吃钛化物护炉及休风凉炉技术。 5、创新高炉炉体冷却壁在线查漏、修复及更换技术。开发应用“高炉冷却壁定列查漏专利技术”，“冷却壁穿管修复专利技术”和“在线更换高炉铁口冷却壁专利技术”确保炉体的冷却强度，保证高炉的安全生产，提高高炉寿命。

铁水脱磷预处理是铁水进入炼钢炉前预处理的新工艺，是炼钢分步精炼工艺的新发展，是适应对低磷钢种的需求、改进炼钢工艺技术和利用中高磷铁矿资源而发展的。 采用铁水脱磷预处理工艺后，转炉采用低磷铁水冶炼可以由大渣量操作改为少渣操作，冶炼主要任务也变为脱碳升温。从而大大缩短转炉冶炼周期，提高转炉的冶炼效率和钢水的洁净度，产生了许多经济效益：

氧枪是氧气炼钢的关键设备之一，目前钢铁企业使用的氧枪多为直管氧枪（即标准氧枪）。随着钢铁企业冶炼技术的提高，普遍采用了溅渣护炉工艺技术，由于造渣工艺的改变，直管氧枪不能满足工艺要求，经常造成粘枪，有时粘枪非常严重，达到5～6米长，重达2～3吨，一个助手一个班别抠枪、割枪7～8次，面对高达700～800℃的高温，作业环境恶劣，劳动强度大，存在较大安全隐患。同时由于处理氧枪粘钢需要一定时间，每炉钢将会浪费5～10min，对生产顺行造成影响，极大地限制了产能。 转炉冶炼过程中粘枪是困扰炼钢厂多年的顽症，既缩短了枪龄，增加了喷头的消耗，更增加了炉前工人的劳动强度，是钢厂和氧枪制造厂家多年来未能解决的一大难题。中钢热能院历经多年的潜心研发，开发出拥有自主知识产权的氧枪更新换代产品——大锥度氧枪，该产品集吹氧、溅渣护炉、避免粘枪等功能于一体，有效地解决了氧枪粘枪和溅渣等问题，对提高转炉炼钢的效率，实现高效、快速炼钢具有重大的现实意义，同时极大地减轻了炉前工人的劳动强度。

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。

炼焦煤调湿是一项采用特殊工艺设施，利用焦炉烟道废气的余热将炼焦煤料在装炉前在煤调湿装置中除去部分水分，并稳定控制入炉煤水分的技术。该技术可大幅降低焦化工序能耗，减少废水排放量，同时能够提高焦炭产量和质量，从而促进钢铁企业实现节能减排目标。该技术为焦炉烟道废气余热高效回收利用开辟了一条新的途径，不仅有国家政策的支持而且其经济效益和社会效益十分可观，对国内焦化厂开展节能减排、清洁生产，具有重大意义。该技术适用于焦炉烟道废气余热温度大于230℃，炼焦入炉煤的正常水分在8～15%。