氧化球团是现代大型高炉炼铁必不可少的炉料，2016-2018年我国球团占炼铁炉料结构比例约13%，但与美国、瑞典等发达国家（80-90%球团入炉）相比，我国因球团矿产量严重不足，入炉比偏低。中国球团品种长期以酸性球团为主，缺乏生产碱性球团技术。此外，因回转窑生产碱性球团对原料条件要求苛刻，市场上低硅、低碱金属的优质精粉资源非常匮乏，且磁铁精矿严重短缺、价格高。因此，以来源广泛、价格低、传统球团企业难利用的镜铁精矿、粗粒赤铁粉矿为原料，开发资源宽口径的多元化配矿技术就成为解决上述难题的必然选择。但镜铁精矿和赤铁粉矿存在粒度粗、成球性差、生球强度低、预热和焙烧温度高、能耗高等技术特点，同时存在生产过程控制难度大，回转窑易结圈，产品存在还原膨胀率偏高等技术难题。 本项目开发了资源宽口径配矿及矿石表面改性技术。制定了粗粒烧结粉和镜铁矿组合磨矿、高压辊磨表面改性的技术标准，开发了载体沉降及强化过滤技术，打破了粗粒烧结粉用于球团的“技术壁垒”。使镜铁精矿的磨矿能耗下降30%，强亲水性的细磨赤铁粉矿沉降速度提高24.4%，过滤脱水效率提高10.6%，解决了微细颗粒对水体污染问题。非传统球团用烧结粉矿和镜铁矿配比达到80-85%，实现了资源多元化，显著提高了资源利用率，大幅度降低了原料成本。开发了链篦机-回转窑多元化球团制备技术，在高赤铁矿配比(80%～90%)下，生产镁质熔剂性球团，突破了国外镁质球团以带式焙烧机为主的工艺限制，及国内以磁铁矿为主的原料类型限制，具备在线切换生产碱性、镁质、酸性球团能力。开发了窑体精确定位与红外连续三维测定技术，建立了回转窑内结圈物厚度及分布的数学模型，研制了窑内结圈物三维分布可视化系统，通过及时测量和预测、精准调控、预防回转窑结圈，停机时间降低95.4%，作业率提高5%。开发了低温烟气高效脱硫脱硝技术，球团烟气脱硫已运行四年，实现球团绿色清洁生产。 获授权发明专利4项，企业技术秘密6项，发表学术论文49篇。项目成果已成功应用于宝钢湛江、武钢、安钢3家国内钢铁企业，优质球团产品长期供宝钢、武钢、安钢、日本制铁、韩国浦项、台湾中钢等国内外企业大型高炉使用，经济效益和社会效益显著。

以数学模型为基础，通过大数据研究方法形成转炉冶炼过程控制系统的吹炼模型、加料模型和终点控制模型，形成一套转炉智能制造控制及仿真系统软件。控制系统通过流程输出端数据群能够自调整过程控制参数。控制及仿真系统利用过程监控数据具备自学习功能。 研究转炉智能制造技术的过程监控方法，通过炉气成分分析、音频化渣技术、副枪技术或倒炉取样以及下渣检测技术检验和修正模型。 在创新应用激光炉气分析技术的基础上，提高入炉原料供应标准，完善转炉基础数据信息在线检测技术，开发静态和动态智能控制模型、自动出钢技术，实现对转炉冶炼全过程的无干预智能化炼钢。

环保监管形势对企业的生产经营带来了更高的要求。未来钢铁企业不仅要注重生产流程优化和污染物生成的过程控制，更要提前对环境风险进行预测、评价、管控，快速应对环境问题引发社会问题，避免影响企业的正常生产和经营。 系统主要包含基础信息管理、全流程监控、环境监测、环境统计、综合管理、专业管理、业务管理等功能，实现了环保风险在线管控，通过一张“污控地图”，实时反映企业环保管理绩效。

在降低矿料库存的条件下，采取固化配料结构，研究并改进配料烧结过程控制新技术，逐步使烧结生产在成本较低的条件下稳定高效，产质量满足高炉的需求。 （1）研究与应用抽风燃烧过程控制新技术，提前预测烧结终点技术，研究并应用“一种烧结系统及其烧结终点控制方法，提高烧结主抽风机与脱硫增压风机协同度，借鉴并应用新型环保筛； （2）研究与应用烧结混合料水分智能控制技术，借鉴应用微波在线测水装置，实施除尘灰外运改造，改进白灰供料系统，增设返矿温度在线监测，实施混合机防粘料改造，研究并应用新型皮带防护装置； （3）研究与应用原燃料供应过程控制新技术，研究应用一种电子皮带秤校核方法、料仓防喷料装置，高褐铁矿配比烧结生产技术，建立烧结矿料有害元素控制模型，低库存条件下配料生产控制技术等。

针对以CSP流程为代表的薄板坯连铸连轧产线存在的外方系统黑匣子、品规扩展精度低、系统老化故障多、局部改造风险大等共性难题，通过全面系统调研、大量离线测试、高精模型研发、先进算法应用、智能功能开发等途径，从高精度轧制过程控制模型、兼顾全幅宽和多目标的板形综合控制技术、新一代过程控制系统集成技术等方面开展了系统的理论和应用研究。项目成果成功应用于马钢CSP产线，是自主研发的成套过程控制系统首次应用于薄板坯连铸连轧产线，首次替代原外方的系统，首次提出网关+双系统并行的零停机时间的在线替换模式，首次敢于同时保证C40、C25双凸度控制精度，综合指标优于同期采用国外技术的同类产线，标志着我国具备了自主完成薄板坯连铸连轧过程控制系统研发和改造国外过程控制系统的能力，打破了国外公司在此领域的长期垄断，为企业提升产品质量、拓展品种规格、降低制造成本及实现智能化升级提供了更多选择和便利。相关技术成果也推广应用于日钢1580、柳钢2032等常规热连轧生产线，均取得了很好的应用实绩，推动了宽带钢热连轧关键共性技术的持续进步。

热轧板带材力学性能是用户关注的核心要素，组织性能预报与集约化生产受到普遍重视。然而在整个热轧生产过程中，加热和热轧、冷轧过程中轧件内部组织演变情况处于“黑箱”状态，无法直接测量、观察。想要控制钢材内部的组织，调整、改变其组织和性能，需精确感知轧件内部的信息，需要系统具有模型感知的能力。在工业大数据的数字感知的基础上，基于物理冶金学研究，通过ＡＩ（人工智能）和机器学习等现代信息技术，进一步赋予系统以感知、记忆、思维、学习能力以及行为决策能力等能力。同时基于热轧板带生产过程复杂性和用户个性化定制需求，构建跨系统、跨工序的钢铁工艺质量大数据平台，充分利用物理模型、传感器更新、运行历史等数据，融合物理冶金学和生产数据实现热轧全流程组织-性能-表面演变的数字孪生。以生产全流程工艺机理为基础，实时分析生产过程工艺、设备参数与产品质量的关系，满足用户的定制化需求并进行质量在线综合评判和异常原因追溯。结合设备过程控制能力给出工艺参数和制备工序流程的优化方案，以数据为基础提高机理不明或复杂工况下的数学模型设定和质量控制精度，通过多工序协调匹配提高产品质量稳定性和生产效率。现阶段，浦项、普锐特开发了在线组织监测与优化系统，实现了一材多品种生产和在线工艺调优；东北大学项目团队则采用人工智能预测了材料组织性能演变，开发了力学性能高精度预测、氧化铁皮控制、工艺逆向优化和钢种归并技术，在产品质量的稳定性控制方面效果显著。

通过开发CSP过程控制系统在线改造关键技术，实现了多品规轧制和产品厚度、板形、温度、性能等指标的高精度控制，并成功进行示范应用，主要研究内容和创新性如下： （1）基于工况动态感知的辊底式隧道加热炉智能燃烧系统。通过建立考虑氧化铁皮及上下表面换热差异的多维快速板坯温度场在线预报模型、基于工况动态感知技术和改进精英策略的遗传算法板坯最佳升温曲线模型、板坯加热质量及隧道炉能效评估智能决策模型，集成了CSP隧道炉智能燃烧系统，实现了加热质量、能耗等指标的整体优化，大幅提升了板坯温度的FET、模型、同板差、同炉坯间差、交叉坯间差命中率，自动烧钢率由0%提高到90%以上，能耗下降19%以上。 （2）适应CSP流程的高精度轧制过程控制模型。通过建立基于相变动力学和位错密度理论的两相区轧制统一变形抗力模型、基于自学习参数动态分区拟合算法和自学习速度在线优化算法的多种自学习策略模型、基于物理冶金和工业数据混合驱动的组织性能在线预报及工艺优化模型，满足了多品规、双流交叉、品规快速过渡的高精度轧制需求，厚度、FDT、CT的命中率分别由97.57%、93.83%、87.34%提高至99.60%、98.10%、97.87%，碳钢产品实现了“免取样”。 （3）兼顾全幅宽和多目标的板形综合控制技术。在开发边部变凸度工作辊辊形及其控制技术、考虑温度-相变-应力多场耦合的全幅宽机架间板形传递模型的基础上，集成上下游机架多辊形灵活配置策略及下游机架变参数异步窜辊策略的、兼顾多目标的板形成套控制系统，实现了全幅宽板形与轧制稳定性的协同控制，凸度C40、平坦度命中率分别由98.46%、96.64%提高到99.08%、99.80%，且凸度C25命中率能达95.97%，薄规格生产能力由2.00mm扩展至1.20mm。 （4）基于数据网关的过程控制系统在线升级改造技术。通过开发基于数据网关的新老系统并行调试技术、基于通信中间件的高性能电文实时解析与分发技术、功能模块级别的系统无缝双向一键软切换技术和采用自主研发的中间件平台和模块化设计方法，搭建了具有开放、可配置、免维护等特点的、稳定可靠的过程控制系统，实现了低风险的、无需专门停机时间的过程控制系统在线改造。

构建印染、造纸、皮革、食品加工、钢铁、石化、制药和有色等行业的典型过程水污染全过程综合控制策略，形成指导应用的技术指南，引领行业水污染全过程控制技术与装备的智能化和现代化发展；构建钢铁行业多尺度水污染全过程控制成套技术，推动示范园区耗水、污染物排放、废水排放及综合生产成本的降低；构建大型综合石化工业聚集园生产链的废水全过程控制技术，推动石化行业水污染控制从末端治理向全流程控制转变；构建典型原料药制造行业大宗原料药全流程污染控制的整体方案，支撑典型重化工行业的可持续发展；上述典型行业全过程污染控制成套技术在大型企业得到工程实证或综合工程示范。同时，开展水环境治理与应急处理关键设备标准化及产业化，研究开发整装成套化的应急检测和应急处理的方法、技术装备和综合管理系统，为环境保护部门提供应对典型突发性水污染事件的技术支持

由中冶长天国际工程有限责任公司、宝山钢铁股份有限公司、中南大学和内蒙古包钢稀土钢板材有限责任公司完成的“高效节能环保烧结技术及装备的研发与应用”，围绕烧结系统基础理论研究与应用、全流程能源高效利用、烟气多污染物协同治理，通过产学研合作研究，攻克了高效节能环保烧结工艺及核心装备等一系列技术难题，形成了先进的大型高效低耗和集过程控制与末端治理相耦合、降低物耗和能耗相协同的绿色烧结技术体系及装备系统。

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。