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。

热连轧控制过程是典型多工序、多变量、多层级的大型复杂工业流程。针对尺寸质量精度差、产品性能控制稳定性差、生产效率低下等关键共性技术难题，以材料加工过程自动化、信息化、智能化、绿色化等为出发点，开发具有自主知识产权的热连轧质量精准控制系统具有非常重要的现实意义。 本技术将给出带钢连轧自动化系统的硬件配置与软件功能总体方案，建立热连轧全工序多层次完整的控制体系架构，开发热连轧活套高度-张力多变量解耦控制模型、基于硬度前馈的多机架前馈AGC控制模型、基于SMITH预估补偿的监控AGC控制模型、板凸度前馈和反馈控制模型、强宽工艺微张力协调控制模型、融合工艺机理和大数据的轧制过程数学模型等一系列智能化质量精准控制模型，可为热连轧生产线提供完整的控制系统方案。 应用智能化的热连轧质量精准控制系统使带钢尺寸质量控制精度全面达到PREMETAL等国际先进水平，厚度指标±20μm ，宽度指标0-2mm，凸度指标±30μm。该项技术填补国内空白，打破了国外封锁和技术垄断。相比传统热连轧控制系统，可大幅度节能降耗、提高成材率和带钢质量、减少工人劳动强度，已推广应用至某1100mm全连续热连轧等30余条生产线，至少创造300亿元的经济效益。

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。

焦炉烟气处理难点在于烟气温度低，烟气中硫低硝高、尘少水多，处理过程中需保证焦炉安全稳定连续生产、烟囱热备、脱硫脱硝产物有明确去向等难点。 结合焦化生产特点和烟气处理难点，研发出焦炉烟气低温催化脱硫脱硝技术，即先对焦炉烟气低温催化脱硝，然后通过烟气换热器控制烟温梯度，利用脱硫前烟气升温氨法脱硫后的低温烟气，通过引风机输送烟气至焦炉烟囱排放，同时满足烟囱热备要求（＞130℃），在生产过程中，设置脱硫脱硝系统与焦炉排烟系统与加热液压交换系统的连锁，保证焦炉的安全稳定连续生产。

新型板带连续生产线激光焊机使用适应新一代高功率固体激光器的焊接工艺，解决了特殊冶金板带材料焊接存在的工艺及设备技术难题，实现了该材料领域激光焊机的国产化，打破了国外激光焊机公司的市场垄断地位，降低了焊机设备成本，进一步开拓了激光焊机在冶金板带材料领域的广泛应用，带来巨大的经济效益和社会效益。激光焊机主要技术指标达到国际领先水平，也有力提升了我国在板带连续生产线的综合技术实力和国际竞争力。

该技术可用于不锈钢连续退火酸洗机组，实现2~16mm厚的大跨度规格产品带钢的卷取；也可用于冷轧可逆轧机机组，实现0.5~10mm厚的大跨度规格产品带钢的卷取。

板坯自动火焰清理机的工作原理是利用氧气、天然气形成的燃烧火焰，预热板坯的局部区域，在其表面形成预热熔池，接着板坯以一定的速度从烧嘴喷出连续、纯净、干燥的氧气流下通过，由于高压氧气流与所接触的板坯成一定的锐角，氧气与表面金属氧化，并将其与所含的缺陷部分一起吹除至预定的深度，被清理表面层的氧化溶渣在高压水作用下粒化清除。板坯的清理厚度可以通过清理的速度选择来调节和控制，清理后的板坯平面平整、无缺陷，表面质量得到极大提高。