随着国内钢铁工业供给侧改革、产业结构调整、国标升级等政策的实施，线材行业向高品质、低能耗、绿色化发展的步伐不断加快。但长期以来受工艺技术及装备水平等影响，国内线材高速轧机装备技术在提高产品品质、降低轧制能耗及降低生产成本等方面进步缓慢，主要体现在：1）轧制能力小，不能适应低温轧制。2）轧机刚性差，产品尺寸波动大。3）受制于传统集中传动型式，工艺孔型设计及变形制度不灵活，轧机高速运行稳定性差，设备空载消耗及辊环消耗高。4）高速线材终轧机组速度高、结构复杂，对设计、制造和装配要求极高，创新开发难度极大，而进口装备费用高、供货周期长、备件及维护费用高，严重制约国内高速线材生产技术的进步与发展。 针对高速线材行业转型升级存在的核心问题，本项目以高品质、低能耗及绿色化线材高速轧机装备技术为目标，创新性的提出了独立传动的模块化高速轧机装备技术理念，开发了全新的线材绿色、低耗模块化高速轧机工艺、装备及控制技术，并实现了产业化应用，提高了线材生产的灵活性，提升了产品品质，降低了能耗及生产成本，实现了线材的绿色低耗生产。

随着智能化向冶金行业的不断深入，产线也加快了其各个工序的智能化脚步。加热作为其中间工序，智能化势在必行，而加热炉控制系统又是产线自动化水平较为薄弱的环节，主要体现在以下几个方面： （1）加热炉生产受上游连铸、板坯库库存、下游轧制节奏、生产计划等众多因素影响，装炉基本依靠人工进行调度、核对、定位直至最终入炉。出炉基本采用周期或手动出钢的方式，很难做到依据轧制的节奏，结合即将出炉板坯的温度，自动出钢。 （2）影响加热炉板坯加热质量的因素很多，且各因素互相耦合，是个多变量、非线性很强的系统，控制难度大。而炉内高温、粉尘的气氛环境，没有有效的检测手段来实时测量板坯的温度，使其成为名副其实的“黑箱”。 （3）多年来一直困扰加热炉生产调度、精准控制等的一系列难题，如板坯的加热过程缺乏规划和连续性、加热质量难以保障、随机性强等。换辊或轧机故障时，也不能有效地进行炉温智能控制，无法保证恢复轧制时板坯出钢温度达到要求的同时加热能耗达到最优。 （4）对加热炉能效及加热质量缺乏整体的评估，相关性参数也较为单一，仅仅依靠开轧或轧后温度作为评估的依据，时效性较差且难以满足目前复杂工况、炉况、多规格、高品质生产的需求。 因此，面对产线智能化的需求，针对加热炉的现状，解决控制系统的痛点问题，实现“会思考”的加热炉是目标。加热炉智能化过程控制技术的突破，对推进产线数字化、智能化革新具有重要意义。

钢铁行业是高能耗、重污染的行业，钢铁生产过程中的烟气排放主要集中在烧结工序，烧结厂烟气排放量占钢铁企业总排放量的一半以上，烧结烟气污染已成为制约我国钢铁行业持续协调发展的一个重要因素，其烟气排放量约占钢铁生产的 40%，为削减烧结机废气排放和控制污染，烧结烟气循环技术逐渐兴起。烧结烟气循环技术是将烧结过程排出的一部分载热气体返回烧结点火器以后的台车上再循环使用的一种烧结方法,其目的是减少烧结生产的外排烟气量，降低烟气净化设施的处理负荷，回收烧结烟气的余热，提高烧结的热利用效率，降低燃料消耗，提高烧结矿产量。 针对现有区域废气循环技术存在工艺复杂改造麻烦、固体燃耗低和烧结矿质量改善的作用弱、能源利用率差、烟气循环率小等问题，北京中冶设备研究设计总院有限公司开展整体工艺自主研发，对国内外相关工艺取长补短进行升级改进，解决了低氧烟气利用率低，改造困难大，工艺复杂，烧结率低等问题。

钢铁行业是我国国民经济发展的支柱行业，其能耗占我国工业总能耗的23%以上，但其能源的一次利用率仅在40%左右，在其生产过程中，产生了大量的余热余能，经过几十年的发展，绝大多数的余热余能得到了很好的利用，但高温液态熔渣的显热和低温余热资源至今未得到很好的回收利用，高温液态熔渣是钢铁生产过程中的副产物，其排出温度高达1500℃，蕴含大量高温余热，是目前钢铁行业中唯一未能回收的高温余热资源。2016年中国生铁产量为6.91亿吨，其中高炉渣总量为2.35亿吨，占总熔渣量57%，蕴含总热量约为1419万吨标煤。 北京中冶设备研究设计总院有限公司在高温熔渣干法粒化及余热回收技术取得新进展，完成了转盘法干法粒化与余热回收核心工艺技术、核心装备技术、核心工艺控制技术、工业试验与示范应用等四方面的研究。

近些年来，我国高度重视大气污染治理，烟气排放标准更加严苛，废气治理力度不断加大，脱硫脱硝等废气治理设施逐渐普及，使得全国二氧化硫和氮氧化物排放量逐年下降，但与此同时工业废气的排放量却在不断增加，废气排放量的快速增长抵消了废气治理的成果。因此，在关注污染物浓度减排的同时加强烟气排放量削减对改善大气环境减轻大气污染意义重大。对于钢铁企业，削减烧结工序烟气排放量将会对行业减排、改善大气环境产生重大意义。在烟气减排的同时将烧结工序余热最大化的利用，节约能源，降低能耗，为企业生产创造效益，同样产生重大意义。

利用微波选择性加热、体加热的特点开发出了基于微波热脱附技术的微波修复有机污染土壤技术及装备，使污染土壤中的有机污染物优先于土壤基质受热，从土壤中逸出进入烟气脱除，大大减少土壤基质升温耗热，从而大大减少了工艺系统能耗；同时由于微波具有穿透性加热特点，可以实现静态加热，大大减少了脱附过程的烟气量和粉尘量，工艺实现了降能耗、降污染、降成本。

本课题立足河钢承钢现有产线，围绕影响直接轧制的主要因素，因地制宜，以解决影响直接轧制的关键问题为切入点，通过理论研究指导技术方案的制定和技术改造的实施，成功开发了棒线材直接轧制负能制造技术，建立了棒线材负能化直接轧制的理论体系，形成具有自主知识产权的专利技术，探索了智能化在直接轧制工艺中的应用，提高了生产效率，大幅降低了生产成本，实现了全流程负能制造。（1）通过研究铸坯拉速与表面温度的关系，建立了数据模型，开发了小半径（R7m）方坯连铸机高拉速生产集成技术，优化冷却模型，确保铸坯切后温度达到1050℃以上，奠定了直接轧制温度基础；（2）建立铸坯直接输送通道，自主开发了全程保温技术、铸坯快速输送技术，确保高温铸坯过程温降低于20℃/min，50s内快速输送至轧机，成功建成了示范产线，轧钢工序能耗降低至10.55kgce/t，降幅达78.6%；全流程工序能耗-13.49kgce/t，实现了全流程负能制造；（3）开发了铸坯头部温度补偿技术，通过智能补温缩小头尾温差，实现了钢材头尾性能差稳定控制在15MPa以内，稳定产品质量；（4）自主开发了智能化出坯直送控制系统、全流程自动跟踪系统，大幅提升棒材产线智能化水平，为新建棒材产线或行业内传统棒材产线的升级改造提供解决方案。项目授权实用新型专利1项；项目受理专利5项，其中发明专利3项、实用新型专利2项；授权软件著作权2项，发表学术论文7篇。 本项目投产至今，累计生产86.5万吨，创效3460万元。 直轧示范线炼钢工序能耗-24.24kgce/t（回收蒸汽和煤气与工序电耗的差值），轧钢工序能耗10.94kgce/t，炼钢-轧钢工序能耗-13.3kgce/t，炼钢-轧制全过程吨钢能耗小于零，实现负能制造。直轧改造前，轧线工序能耗≥41kgce/t，改造后轧钢系统工序能耗为≤10.94kgce/t，能耗降低值≥30kgce/t。累计节约能耗折合3万吨标准煤，按照每吨标准煤排放二氧化碳2.6t、排放二氧化硫8.5kg计算可减排二氧化碳7万吨以上，二氧化硫240吨以上。

现阶段，针对有机污染土壤热脱附工程化修复技术有原位热脱附技术、回转窑热脱附技术等。现行的热脱附工艺主要应用于苯系物、多环芳烃、多氯联苯和二噁英等有机污染土壤的修复，虽然能够达到去除有机污染的目的，但是均存在高能耗、高污染、高成本的问题，究其原因是因为这些传统热脱附工艺无差别地使用外部热能通过传统传导、对流和辐射的加热方式来加热土壤，使土壤基质、土壤中的水分以及有机污染物同时加热升温，不仅使工艺的能耗高、烟气量大，还增加了工艺的处置压力和装备规模。 因此，需要开发一种可移动式、能源介质安全可靠、设备系统故障率低、低碳环保的新技术和装备，以满足外部市场的需求。

针对我国重要的含钒资源—含钒石煤中钒的品位低、赋存状态分散，传统浮选、重选等选矿技术无法实现钒的有效预富集。现有的钠化焙烧、钙化焙烧等石煤提钒工艺只能对原矿进行焙烧、浸出，这使得单位钒产量的矿石处理量巨大，导致能耗高、药耗大，提钒率低、成本高，且产生大量对环境有害的、难处理的浸出废液和尾渣。 申请人提出如下创新思路，开发了含钒石煤中钒的预富集分离的新方法。1）利用石煤的还原特性，添加少量Fe2O3作为钒的富集载体，通过还原焙烧，使石煤中的钒自还原重构富集为Fe3-xVxO4相。2）利用富钒相Fe3-xVxO4的磁性，通过磁选分离，获得高品位钒精矿。 利用获得的高品位含钒精矿作为下一步体钒的原理，会大幅度减少矿石的处理量，从而达到降低成本、减少能耗和排放的目的。

本项目针对高速线棒材行业转型升级存在的痛点问题，以高品质、低能耗及绿色化线材高速轧机装备技术为目标，颠覆传统的集中传动技术思维，创新性的提出了独立传动的模块化高速轧机装备技术理念，通过对高速独立传动关键技术的研究，开发了全新的线棒材绿色、低耗模块化高速轧机工艺、装备及控制技术，提高了线材生产的灵活性，提升了产品品质，降低了能耗及生产成本，实现并促进了线材行业的绿色低耗生产。