宽厚板作为钢铁材料的一个主要品种被广泛的应用于国民经济建设的各个领域，尤其是近年来，随着微合金化技术的应用，高强度微合金化宽厚板正逐渐替代传统用钢，起到提高钢材强度和寿命、节约资源等重要的效果。然而，在高强度微合金化宽厚板生产中，铸坯和板材表面缺陷一直是困扰国内各大钢厂的关键技术难题，据统计各类缺陷的发生率约50%以上，甚至国际一些世界先进水平的生产企业也不例外。传统的处理方式就是对铸坯进行冷态切角、对宽厚板进行裁边，由此造成大量的能源、资源消耗和成材率的降低。也有少数企业和研究工作者为了消除边直裂，在立辊轧制阶段通过对立辊的孔型进行改造以达到优化铸坯角部形状的目标，但由于轧制过程下表面是固定不动的，带孔型的立辊只能进行一道次的轧制，加上轧制前以及轧制过程中的角部冷却降温，因此立辊孔型无法达到预期的效果，该技术也只是停留在试验研究阶段。尽管近年来倒角结晶器技术的应用较好的解决了连铸坯角部横裂纹的问题，但是带倒角的连铸坯并没有解决红送裂纹的问题，甚至采用倒角结晶器有时还会造成边直裂会进一步延伸到距板材边部更远的内部，使得宽厚板裁边量的增加。 为解决制约钢铁行业实现低成本、高效化宽厚板坯绿色制造的技术难题，开发板带材边直裂控制技术、连铸坯红送裂纹控制技术以及连铸坯表面无缺陷生产技术，实现连铸坯热送直轧，便成为企业降低能源消耗和生产成本、提高钢的成材率和市场竞争力核心关键。 基于上述背景，2015年2月，河钢邯钢与钢铁研究总院以合作研发的形式立项，拟对宽厚板坯边直裂、发纹及铸坯红送裂纹等缺陷的形成机理进行深入研究，在此基础上，从连铸、铸坯精整和轧制工序出发，开发宽厚板坯边直裂控制新技术、红送裂纹控制技术及具有自主知识产权的关键装备，有效的控制或消除边直裂、红送裂纹缺陷的发生，同时大幅度提高毛边板合格率，为钢铁企业降低生产成本、提高产品表面质量和成材率提供重要技术保障。

高炉喷煤比不断增加，喷吹煤粉的种类也日益增多。在保证高炉高效稳定运行的前提下，如何将不同属性的煤粉合理搭配，应用于炼铁生产当中，降低喷吹成本，是目前炼铁生产需要解决的关键问题之一。在此背景下，北京科技大学与首钢京唐钢铁联合有限责任公司、中冶京诚工程技术有限公司、唐山钢铁有限责任公司、青岛钢铁有限公司等国内重点钢铁企业和设计院展开合作，进行高炉喷吹煤合理选择与搭配、实现铁水成本最低的科研项目研究。该科技成果来源于北京科技大学和钢铁企业合作科研项目研制过程中形成的技术创新内容。

钢铁企业连铸、轧钢浊环水只经过一次提升进入混合罐进行一次絮凝，然后带压进入承压一体化设备进行多次絮凝，并且经过多级高密度沉淀，将不同粒径等级的悬浮物和氧化铁皮分级沉淀并实现水质净化，净化后的出水带压上冷却塔进行冷却，污泥分级排放，大幅度降低了含水率，减轻了后续污泥脱水工序的负荷。该技术解决了传统工艺需要二次提升，混凝效果差出水水质不佳以及占地面积大，影响生产环境的问题。

2015年，中国提出了“中国制造2025”战略规划，着力推进制造强国建设。钢铁产业是国民经济的重要基础原材料产业，智能制造是制造业实现转型升级的关键所在，大力发展钢铁智能制造，建设钢铁强国，是落实制造强国战略的重要举措。中小钢铁企业是我国钢铁工业重要的组成部分，其在产能规模、产品类别、管理模式、两化融合基础等方面，具有较大的相似性，探索中小钢铁企业智能制造实施路径，打造中小钢铁企业智能制造试点，在行业内更具有可复制性和推广性，对推动钢铁企业的智能化改造，实现钢铁工业的转型升级具有重要意义。

本项目重点针对基于商用车正向设计轻量化用钢的开发与应用技术进行系统研究、技术创新及攻关，主要性能指标包括：1）商用车整车钢材减重10%以上； 2）完成500-960MPa级高强、易焊接、抗疲劳系列用钢的开发；3）进行高强材料冲压回弹及剪切技术研究、零部件仿真模拟精确度控制技术及安全性评价技术研究。 该项目实施以来，累计销售商用车轻量化用钢36.2万吨，经济效益方面，新增产值10.0亿元，企业效益1.24亿元，为客户创造利润0.42亿元。社会效益方面，按2016年新增重载商用车73万辆计算，整车轻量化后，累计节约燃油0.08亿吨/年，减少碳排放0.22亿吨/年，每辆车节约燃油成本7.4万元/年，节能环保效果明显。另外，建立的“先进材料-优化设计-精密制造-安全评价”四位一体的正向开发理念对钢铁企业与下游行业共同解决关键应用难题具有重要示范作用，使整车零部件研发周期由原来的4-5年缩短到2年以内，最短零部件研发周期可缩短到半年以内。

为了应对气候变化、治理大气污染，钢铁企业的节能减排压力也越来越大。企业普遍面临如下问题和机遇： 1）能源管理较粗放，科学化、定量化过程管理能力不足 长期以来，钢铁企业形成了生产为主、能源为辅的管理理念。能源管理较为粗放，表现为：能效指标体系缺乏系统支撑，对节能潜力点挖掘不足，数据不真实掩盖了问题；节能管理搞运动、一阵风，缺乏信息系统的监督、科学评价，节能管理的成果难以持久；能源信息分散、共享程度不足，使得公司能源管理、分厂能源管理各行其道，未形成上下贯通、全员参与的局面；能源调度决策缺乏模型支持，调度人员难以进行预先的、精确的调整。 2）管理节能潜力巨大 钢铁企业设计时大马拉小车问题突出，能源供应超出实际需求，检修期间浪费更加严重，降低介质单耗潜力大；大工业用电按照峰平谷分时计价，峰电价一般为谷电价3 倍，避峰就谷生产的经济效益十分显著；蒸汽管网保温不合理、阻力损失大、跑冒滴漏等造成管损比例大；一边外购天然气，一边放散煤气，一边外购技术气体，一边开着低效的空压机组等等。 因此，钢铁企业如何有效利用大数据技术提升能源管理科学化水平，降低能耗和能源成本成为重要问题。

北京科技大学张立峰教授团队建立开发的数值模拟方法和仿真技术可以准确地计算并预测钢精炼和连铸过程的工作状况，有利于钢洁净度和铸坯质量的精准控制。建立的模型适用于不同钢铁企业、不同钢种、不同生产流程、不同冶金设备。内容包括：钢包吹氩精炼模拟仿真、RH真空精炼模拟仿真、连铸中间包模拟仿真、连铸结晶器模拟仿真、连铸一冷数值计算、连铸二冷数值计算等。自主开发或升级了相关模型，部分模型包括气泡浮选夹杂物模型、夹杂物碰撞聚合模型、夹杂物凝固捕捉模型、结晶器一冷模型等。

烧结、球团单元NOx排放量占钢铁厂排放总量的50－60%（不含自备电厂），浓度为250-700mg/Nm3，同时也是二噁英DXN排放的主要来源，该技术根据烧结烟气的特点和国内钢铁企业的资源特点研发了适合国内钢铁企业的烧结烟气脱硝脱二噁英技术，高效、经济解决烧结、球团单元的NOx和DXN等污染物的高浓度排放问题。

该装置主要应用于钢铁企业转炉煤气回收与储存系统，作为转炉煤气回收必备的设备，在煤气回收与储存系统中发挥着重要的作用。 本项目研制了一种低压单段式橡胶膜密封型储气装置，该储气装置包括柜体、活塞以及在二者间形成密封的密封膜，其中柜体包括立柱、侧板、柜顶板及柜底板，形成圆筒形外壳；柜体内部设置有能够自由升降的活塞，该橡胶密封膜设置于活塞外侧与柜体侧板之间，且橡胶密封膜的下缘与所述活塞下部连接，上缘固定于柜体侧板内壁，构成单段式密封型储气装置；柜体侧板、橡胶密封膜、活塞与柜体底板组成一个封闭筒体，活塞在柜体中带动橡胶密封膜上下运动，完成煤气的储存与释放。采用本储气装置后加压机运行平稳可靠，能够为用户提供压力更加平稳的煤气。

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。