冶金轧机主传动使用的大功率高性能交直交中压变频系统由于技术门槛高、研制难度大，长期以来由外国进口产品垄断市场，在国家十二五科技支撑计划项目的支持下，按照产学研方式组建从功率器件、变流与控制装置、自动控制、系统集成到国产化推广等完整的团队，实现轧机主传动交直交变频系统装备研制及系统应用推广，目前已成功在钢铁、有色行业推广10余套系统，各项技术指标达到或超过同类型国际先进装备，在保证运行性能与可靠性的前提下，该装备可为企业新建或改造先进交直交变频轧机主传动装备节约1/2到1/3一次性投资。

本重点专项总体目标是：以提升大宗基础材料产业科技创新能力和整体竞争力为出发点，以国家重大工程和战略性新兴产业发展需求为牵引，从基础前沿、重大共性关键技术到应用示范进行全链条创新设，一体化组织实施，着力解决重点基础材料产业面临的产品同质化、低值化，环境负荷重、能源效率低、源瓶颈制约等重大共性问题，推进钢铁、有色、石化、轻工、纺织、建材等基础性原材料重点产业的结构调整与产业升级，通过基础材料的设计开发、制造流程及工艺优化等关键技术和国产化装备的重点突破，实现重点基础材料产品的高性能和高附加值、绿色高效低碳生产。 2020 年重点专项拟启动 8 个公开择优重点研究任务，拟安排国拨经费总概算 4000 万元。本专项指南部署的研究任务均为典型应用示范类项目，要充分发挥地方和市场作用，强化产学研用紧密结合，项目须自筹配套经费，配套经费总额与国拨经费总额比例不低于 1:1。项目执行期为两年。每个项目下设课题数原则上不超过 3 个，参与单位总数不超过 5 家。每个研究任务拟支持项目数均为 1~2 项。申报项目的研究内容须涵盖该重点任务指南所列的全部考核指标。

本重点专项设立基础前沿与关键技术、装备/系统与平台、集成技术与应用示范等 3 类任务以及基础支撑技术、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）。 2020 年，拟围绕制造业核心工业软件、智能工厂共性核心技术及解决方案、企业网络协同制造平台、区域产业集成技术和应用示范以及基础前沿理论等任务，按照基础研究类、共性关键技术类、应用示范类三个层次，启动不少于 66 个项目，拟安排国拨经费总概算约 7 亿元。应用示范类项目鼓励充分发挥行业/地方和市场作用，强化产学研用紧密结合，配套经费与国拨经费比例不低于 2:1。共性关键技术类项目，自筹经费与国拨经费比例应达到1:1 以上。

铁矿石是我国钢铁工业的保障性资源，属国家的重大战略需求。钢铁工业是国民经济支柱产业，钢铁材料广泛应用于基建、装备制造、交通、能源、海洋工程及环保等领域，是人类经济建设和日常生活中用量最大的结构材料。我国“十四五”将开启全面建设社会主义现代化国家新征程、向第二个百年目标进军，现代化建设也是人类生产力迅速提高、社会财富不断积聚、大量消耗矿产资源的过程，同时“中国制造”、“一带一路”、基建开发等宏观经济持续利好，这必将驱动我国钢铁的高位消费量，对铁矿石的市场前景需求巨大。 我国铁矿石资源品位低、禀赋差、难利用，长期大量依赖进口，进口量连续多年超10亿吨，对外依存度超过85%，这不仅对我国钢铁工业造成严重影响，对国民经济的安全运行也构成了巨大威胁。因此研发创新技术实现我国难选铁矿资源的清洁高效利用，对降低我国铁矿石对外依存度，强化我国铁矿资源保障能力，推进我国钢铁工业持续、健康、协调发展，具有重要的战略意义。

表面镀锌是提高钢铁材料使用寿命的最常用技术，其中90%以上采用热浸镀锌。然而，酸洗作为传统热镀锌板生产流程中的高污染环节，增本降效的同时带来一系列质量问题：一方面酸洗工序本身增加成本，同时酸液挥发和废酸排放还严重地污染环境；另一方面酸洗还会造成酸洗板的表面质量缺陷和氢脆等产品缺陷。而在含Si、Mn等合金元素的高强热镀锌板的生产工艺中，由于合金元素的选择性氧化容易出现露镀缺陷，为了解决这一问题，通常需要额外的预氧化、预镀等工序，这无疑将增加生产工序，降低生产效率，提高成本。热镀锌板工艺也面临着节能减排、降本增效的压力，需要进行短流程优化改进。如果可以利用热轧过程中产生的氧化铁皮，在还原性气氛中将氧化铁皮还原为纯铁，利用纯铁的良好润湿性进行在线连续热镀锌，即可消除酸洗的不足，也可解决由Si、Mn等合金元素选择性氧化造成的露镀问题。热轧带钢免酸洗直接还原退火热镀锌技术（以下简称免酸洗热镀锌技术）省去酸洗工序，按照吨钢减少废酸排放20 kg，环保效果明显，并且节约酸洗成本150元/吨。对于先进高强钢、超高强钢，由于取消了退火前的预氧化工序，吨钢成本可节约30~50元/吨，同时由于取消酸洗工艺和连续退火前预氧化工序，可使整个生产线生产效率提高10%～20％。 国外研究单位对于免酸洗还原热镀锌技术的研究已经开展了多年，Danieli已经建立了免酸洗工艺产线，POSCO也初步研发了免酸洗涂镀工艺原型技术。目前国内钢铁企业在该方面的研究主要集中在无酸除鳞技术方面，对于热镀锌板的短流程工艺研究较少。完成热轧带钢免酸洗还原热镀锌技术的开发，不仅可大大降低热镀锌板生产成本，提高产品竞争力，为企业创造巨大的经济效益，同时降低能耗、减少对于环境的污染。热轧带钢免酸洗还原热镀锌工艺的开发，将填补我国在该技术方面的空白，促进我国热镀锌短流程工艺的革新。

控制轧制的核心思想是对奥氏体硬化状态的控制，即通过变形在奥氏体中积累大量的能量，力图在轧制过程中获得处于硬化状态的奥氏体，为后续的相变过程中实现晶粒细化做准备。控制轧制的基本手段是“低温大压下”和添加微合金元素。所谓“低温”是在接近相变点的温度进行变形，通常采用750~850℃。由于变形温度低，可以抑制奥氏体的再结晶，保持其硬化状态。“大压下”是指施加超出常规的大压下量，这样可以增加奥氏体内部储存的变形能，提高硬化奥氏体程度。增加铌微合金元素提高奥氏体的再结晶温度，使奥氏体在比较高的温度即处于未再结晶区，因而可以增大奥氏体在未再结晶区的变形量，实现奥氏体的硬化。为了进一步强化钢材的性能，在控制轧制的基础上又开发了控制冷却技术。控制冷却的核心思想，是对处于硬化状态奥氏体相变过程进行控制，以进一步细化铁素体晶粒，甚至通过相变强化得到贝氏体等强化相，进一步改善材料的性能。 采用低温大压下为特征的控制轧制工艺，与长久以来形成的“趁热打铁”的传统观念背道而驰，其改变了传统的高温连续轧制路线，不论对轧制装备能力还是在生产节奏的控制上都提出了更高要求。低温轧制必然受到设备能力等条件的限制，操作方面的问题也不容回避。为了实现低温大压下，钢铁行业长期以来致力于大幅提升轧制设备能力，为此投入了大量人力和物力资源。即便如此，对于一些特殊用途厚板产品，现有轧机仍无法很好的满足操作要求，对工艺方案的制定及实施均带来极大挑战。另一方面，钢板经过高温加热和在高温阶段粗轧后，需要经历较长时间的待温，以实现低温轧制，由此将对轧制节奏和生产效率造成不利影响。 在上述背景下，开发出热轧厚钢板本质细晶化高效轧制技术，通过化学成分和冶炼工艺的优化设计，使钢材本身具备晶粒细化能力，在大幅提高低温轧制温度甚至取消低温控轧的条件下，仍获得晶粒细化的显微组织以及良好的力学性能，显著提高轧制节奏和生产效率，对于高端厚板产品的开发以及钢铁企业生产能力和技术水平的提升具有重要意义。

连铸在钢铁制造流程中具有中心地位，目前我国超过98%的铸坯母材均采用连铸生产。然而，实际生产过程，微合金钢铸坯频发表面裂纹缺陷、大断面铸坯中心偏析与疏松控制不理想，已成为钢铁行业的共性技术难题，制约了高端钢材的高质、高效与绿色化生产。针对该共性技术难题，立足于连铸坯表面组织高塑化控制和高温连铸坯断面逆向温度场分布特性，开发了曲面结晶器及二冷控冷的铸坯表面裂纹控制技术和凝固末端重压下的铸坯高致密均质化技术，从根本上改善/消除铸坯凝固缺陷，实现连铸高效与绿色化生产的关键。 针对微合金钢连铸坯表面裂纹频发难题，立足于微合金钢表层组织析出与组织生长行为，研发形成了基于连铸结晶器角部快冷以弥散化析出碳氮化物和连铸二冷高温区循环相变以超细化晶粒实现凝固组织高塑化的裂纹控制新工艺，并研制出了角部高效传热曲面结晶器和结晶器窄面足辊横向3喷嘴超强控冷装备与工艺技术。 针对大断面连铸坯的中心偏析、疏松等凝固缺陷难题，从理论、工艺、装备等方面入手，研发了适用于我国“一线多产”特点的连续、动态重压下关键工艺与装备技术，形成了以基于溶质非均匀分布“软测量”与压力压下量实时反馈“真检测”的凝固末端位置形貌高精度在线标定、同步控制中心偏析与疏松的两阶段连续重压下工艺、精准控制驱动扭矩提升铸坯心部变形的高效挤压工艺、避免压下裂纹与滞坯风险的实施保障措施等为代表的“准确、高效、稳定”压下的连铸凝固末端重压下集成技术，并开发了宽厚板连铸用增强型紧凑扇形段与大方坯连铸用渐变曲率凸型辊，突破了常规连铸机无法稳定实施大变形压下的装备瓶颈。

逐渐由传统“长流程”转向低碳绿色“短流程”发展是钢铁行业未来发展方向。随着制氢技术成熟，氢作为清洁能源将广泛应用于钢铁冶炼。因此，各国均在积极研发基于氢冶金的低碳钢铁冶炼短流程关键技术，以期形成21世纪绿色钢铁冶炼新流程。聚焦我国钢铁工业碳减排、能源结构和工艺流程优化以及高端装备制造业发展的需要，积极研发和应用基于氢冶金的钢铁冶炼短流程关键技术将是我国钢铁工业未来的主攻方向之一。 因此，本技术的适用范围广，其成功推广应用可有效解决我国钢铁行业碳减排高、环境负荷大的难题，促使我国钢铁产业向绿色化和高值化方向发展，实现提质增效和转型升级。

传统控轧控冷技术需要“添加大量微合金元素”和采用“低温大压下”，在钢铁行业产品升级转型发展的需求背景下，这一技术思路愈发体现出难以克服的局限性。以超快冷为核心的新一代控轧控冷技术，充分利用细晶、析出、相变等综合强化机制，已成为高品质热轧钢铁材料绿色化生产制造的有效途径。热连轧生产线带钢运行速度高、轧制节奏快、自动化程度高，技术开发难度很大。日本钢铁行业热衷于节约型先进制造技术的开发，其在该领域研究及应用处于国际前列，但作为核心机密不对外输出。本项目技术意义在于自主研发出我国首台套热连轧超快冷技术装备，开发出系列高品质、减量化热轧带钢产品，推广应用于我国十余条大中型热连轧产线。

冷轧机板形控制核心技术具有典型的多变量、多控制回路、非线性、强耦合、时变性强的特征，是冶金领域高科技产品的代表之一。现代化的主流板形控制冷轧机通常具备多种板形控制的调节机构，如轧辊倾斜控制、工作辊/中间辊弯辊控制、工作辊/中间辊窜辊和工作辊分段冷却控制，众多的调节机构是实现高精度板形控制的保证，但也为实际的控制带来了很大的难题。深入研究冷轧板形控制系统的核心模型，制定合理有效的板形控制策略，开发适用于实际冷轧带钢生产的板形控制系统，对提高我国冷轧板形控制水平具有重要的意义。 在带材平直度控制方面，开发出独具特色的整体镶块式板形测量辊。实际应用测量精度高、工作稳定可靠。开发出基于数字信号处理技术DSP的无线板形信号处理系统。信号传输抗干扰能力强、使用周期长、调试维护方便。开发出基于模型自适应与板形控制影响效率函数相结合的多变量板形闭环控制系统，实现冷轧带钢板形质量的高精度控制。提出并建成基于最小磨损与轴向力板形控制优化设计的4/6辊混合配置冷连轧机组，形成冷连轧板形技术的鞍钢模式。采用非对称板形综合控制技术，解决实际生产过程中板形与轧制工艺控制难题。 在边部减薄控制方面，开发具有自主知识产权的短行程工作辊窜辊单端锥度控制功能的UCMW六辊冷连轧机。制定了边部减薄控制用短行程工作辊窜辊式六辊冷轧机的技术方案，设计了独特的工作辊辊形，开发了工作插入量、窜辊速度、弯辊力等工艺参数的数学模型，形成带钢边部减薄高效控制工艺技术。开发了窜辊预设定和再设定相结合的边部减薄控制动态高精度设定模型；基于功效系数多特征点优化的反馈控制模型；动态变规格窜动、非对称窜动和窜辊速度动态设定等控制功能，提高边部减薄控制稳定性，减少轧辊磨损和轴向力，延长轧辊的使用寿命；冷轧硅钢平直度与边部减薄协调控制系统，实现带钢边部减薄的高精度控制。