本项目属于钢铁冶金学科中的炼钢、连铸技术领域。 按照国家可持续发展的战略要求及集团的整体布局，将承德建龙打造成全球能源用钢的引领者，成立《高品质连铸大圆坯生产关键技术及高端产品研发》项目组，通过不断的技术创新，产品综合质量水平大幅提升，客户档次不断升级，品种结构大幅改善，在相关细分高端用钢领域成为主要的供应商。已为维斯塔斯、西门子、斯伦贝谢、瓦卢瑞克、南高齿、天津钢管等国际国内一流公司稳定供货并形成战略合作。近三年共生产连铸圆坯358万吨，其中φ350~600mm的高品质级别钢材大圆坯产品产量167万吨，圆坯市场占有率连续多年全国第一，取得了明显的经济及社会效益，吨钢盈利能力位居国内前列。 为了充分利用钒钛资源的综合效益优势，必须要攻克高磷、硫钒钛磁铁矿冶炼高洁净钢的技术难点，同时解决连铸大圆坯纯净度、偏析和中心裂纹等问题，满足高端客户对质量的需求，项目主要内容及特点如下： （1）采用“钒渣低钙提钒”、“半钢水KR脱硫”、“半钢补热”等关键技术，达到脱硫后半钢水硫含量≤0.005%，转炉终点磷含量≤0.003%；同时开发了提钒转炉长寿命技术、转炉氧氮气体混吹提钒技术，实现了钒、铬资源的高效利用。 （2）开发了不同品种的专用精炼渣系、钢中低Ti、低Ca控制技术、钢包水口控制吹氩+中包气氛保护+整体水口浇注的连铸保护浇注系统集成技术，结合多孔水口创新设计，实现风电偏航变桨轴承钢、石油阀体钢非金属夹杂物D类、Ds类≤1.0级，耐腐蚀抗硫管线钢非金属夹杂物A类≤0.5级、B类≤1.0级。 （3）开发了“结晶器、末端电磁搅拌+连铸坯超缓冷处理”集成技术，实现了风电轴承、石油阀体等中碳铬钼钢连铸坯横截面碳极差≤0.045%。 （4）开发了高纯净、抗硫化氢腐蚀管线钢；国内首家生产出满足API新标准（API SPECIFICATION 6A-2018, 21st EDITION）的高端石油阀体用连铸圆坯，实现稳定供货，替代了传统钢锭和电渣锭；实现了风电法兰S355NL钢屈服强度≥345MPa（锻件厚度≥150mm），-50℃冲击韧性≥120J；风电轴承达到了使用寿命≥30年所需的国际先进质量指标。 近三年新增产值621455万元，利税246014万元。获批专利16件，其中发明专利9件，发表论文16篇，参与制定石油阀体团体标准1项。

绿色高效超高强度桥梁缆索是悬索桥或斜拉索桥的关键材料，是高强先进结构材料，国家重点支持的产品。 本项目针对国家区域经济发展战略及“一带一路”倡议，开展了超高强度桥梁缆索核心材料关键技术研究及推广应用，研究了桥梁缆索钢及缆索制造工艺、成份优化设计、无损拉拔及抗延迟断裂等核心技术。 主要研究内容：1）研究了适于桥梁缆索钢的专用绿色环保EDC（Easydrawing-conveyerprocess）技术；2）研究了与EDC在线水浴韧化处理工艺匹配的超高强缆索钢成分优化设计；4）研究了高强钢抗延迟断裂敏感性与控制技术；5）研究了钢丝低损伤拉拔及无接触热镀技术；6）研究了低弯曲应力锚具结构设计及高强钢镦头工艺。 本项目基于基础研究与生产实践相结合、关键工艺技术研究与智能化控制相结合、以及产品研发与工程应用相结合的研发思路，形成了包含EDC水浴韧化技术、成分优化设计、无损拉拔等关键核心技术的桥梁缆索制造体系，其具有绿色环保、短流程、高效率、低成本等特点，年产能可≥20万吨，可保障国内外大型桥梁建设需求。 2000MPa缆索钢项目成功立项ASTM《桥梁缆索钢丝用热轧盘条》标准（WK58959），完成了YB/T 4264-2020 《桥梁缆索钢丝用热轧盘条》标准升级修订，强度上限由1860MPa提升至2000MPa。项目合作单位江苏法尔胜缆索有限公司完成了T/CHTS 20007-2019 《公路桥梁缆索用锌-铝合金镀层钢丝》的制定工作，以上工作突破标准，为桥梁缆索的设计、生产、应用奠定了坚实的基础，为我国桥梁建设“走出去”起到积极的促进作用，具有十分重要意义。 本项目成功开发了高强、高韧新一代桥梁缆索关键材料，形成了产业化能力，产品应用于国内沪苏通长江大桥建设和深中通道项目，并达到该领域最高强度级别。通过本项目的实施，引领未来桥梁钢的发展。提升了我国桥梁建设行业的国际竞争力和影响力，同时引领了国内外制钢企业技术进步及国际标准的提高与应用，为建设钢铁强国作出了贡献。

1、斜道支柱新型耐火材料研发与砖型开发。自主开发了新型红柱石斜道支柱砖材料，具有高强度、高耐磨、高热震稳定性等特点，填补了斜道区用耐火材料空白；完善和改进斜道支柱双砖咬合结构，大幅提高斜道支柱结构的稳定性；研发了结合强度高、低膨胀性的耐磨涂抹料。配套技术有效地解决了斜道区制约炉体寿命的瓶颈。 2、炉口砌体及新型水封装置开发。采用嵌入式砖槽的发明设计，使不锈钢水封槽安置其内，避免与高温直接接触；设计新型浇筑预制水封槽装置并创新性地采用运行中喷补结合维护方法等，有效延长炉口砌体的使用寿命。 3、环形气道砌体结构技术进步与及膨胀约束工装开发。环形气道砌体采用新型咬合设计，嵌合性好、连接牢固，有效抵抗预存室储焦张力和低料位时装焦热冲击能力；环形气道膨胀采用约束工装技术，有效限制环形气道内环向外膨胀变形。 4、冷却室新型耐磨材料技术开发与应用。针对冷却室磨损严重的难题，自主开发了复合相抗剥落耐磨型新材料，并成功应用。 5、高温烟气通道新型耐火砌体设计。设计干熄炉与锅炉之间高温烟气通道耐火砌体组合砖结构，解决浇注料的脱落问题。 6、炉体多段立体式吊顶维修技术开发与应用。独创性的开发了多段立体式吊顶维修技术，炉体检修工期由39天缩短到25天。 成果特点： 在深入研究干熄炉砌体损坏机理的基础上，从结构优化、新材料研发、施工改进等系统创新，形成较为完整的高效修复技术。成果包括基础研究、应用开发及实践改进等环节，并得到较好的工程验证。 应用推广情况： 成果经过近10年的实践与探索，解决了干熄炉砌体一些共性问题，为国内同行做出了示范样板。年修周期由设计1-1.5年延长至3-4年、中修周期由4年延长至6年以上。先后有数十家企业参观学习，获得10件发明与实用新型专利，另有2个专利已受理公示。

提高喷煤比是高炉炼铁节能减耗和改善操作指标的重要措施之一，但未燃煤粉对炉况和高炉冶炼过程的影响较大。多年的高炉炼铁生产实践表明，高炉上部压差变化不大，未燃煤粉主要集中在高炉下部，制约高炉配煤比的因素主要有：1）未燃煤粉在高炉下部的过量堆积，会使高炉透气性下降，气流分布异常，压差增大，严重时导致高炉操作不稳定；2）为了控制一定的燃料比，煤粉提高的同时必然需要焦比降低，有限的焦炭在高炉内由于气化溶损反应的作用，使得高炉软熔带及以下部位的焦炭强度变差，限制了焦炭在软熔带发展“焦窗”功能的作用。 由于以上两个原因的共同影响，限制了高炉煤比的进一步提高，且未燃煤粉的分布无法得到有效控制，焦炭强度在高炉内无法得到有效保护、高炉透气性难以改善以及炉身热效率难以进一步的提高。因此，上述两个原因是长期以来限制高炉冶炼提煤降焦的技术瓶颈之一。基于此，以东北大学为代表的研究团队自1996年起，针对该问题展开了详细深入的理论研究、技术开发、设备制造和工业化应用等方面的工作。历经20余年的不懈努力与研究，以改善未燃煤粉在高炉内的分布、避免局部过量堆积为出发点，以保护焦炭强度为重要应用效果，以改善高炉透气性、提煤降焦、强化高炉冶炼，提升高炉炉身热效率为最终目标展开一系列的技术攻关，最终本项目的研究成果成功地实现了工业化的稳定应用。 本项目主要得到如下创新性的研究成果： （1）基于未燃煤粉在高炉内的分布状态及其对高炉冶炼的影响，建立了“原始创新”的炉身喷吹与风口喷吹并行的“两段式煤粉喷吹理论”，揭示了炉身喷吹煤粉的走向及其影响因素，为控制未燃煤粉的分布、改善高炉料柱透气性和有效保护高炉操作环境下的焦炭强度等目标提供理论基础。 （2）开发了两段式煤粉喷吹工艺，即在传统风口喷吹的同时在炉身下部软熔带上方设置炉身喷吹口，该工艺具有保护焦炭强度、改善料柱透气性和提高高炉热效率等特点。采用该技术可实现喷吹煤粉在高炉内的高效利用，针对未燃煤粉特性，达到了“扬长避短”的使用效果。 （3）基于本项目提出的高炉两段式煤粉喷吹理论及工艺，设计了两段式煤粉喷吹技术的关键设备和操作系统，包括水平式特质喷枪及适合于炉身喷吹的硬件系统和自控控制系统以及二次补气技术和配套操作系统。这些关键设备和操作系统运行稳定可靠，实现了两段式煤粉喷吹工艺的长期稳定运行。

目前，世界各国均采用焦炭反应性CRI及反应后强度CSR作为焦炭热性能指标，来判定高炉内焦炭溶损劣化程度及其对料柱透气性和透液性的影响。为了保证焦炭具有低CRI和高CSR指标，炼焦配煤必须大比例配入稀缺的优质主焦煤。为了给包钢多用区域炼焦煤的低成本炼焦-炼铁技术提供支持，必须在焦炭热性能及其配煤质量评价等方面创新，构建新的焦炭热性能和煤质评价方法，满足包钢不同容积高炉对于焦炭质量的真实需求，指导配煤炼焦和高炉操作。 项目通过包钢不同容积高炉用不同CRI及CSR焦炭冶炼实践及其炼铁原理解析、包钢不同容积高炉用焦炭CRI及CSR和综合热性能的评价等确定了满足包钢不同容积高炉冶炼合理需求的焦炭CRI及CSR指标，建立了焦炭综合热性能与CRI及CSR的关系，用于焦炭热性能评价。通过包钢炼焦用煤的基本性质和炭化关联性质评价、焦炭质量指标与炼焦用煤和配合煤的基本性质和炭化关联性质指标的相关性分析，建立了用炭化关联性指数表征煤炼焦性能的焦炭质量预测模型。 项目成果的创新性在于：（1）首次将包钢不同容积高炉冶炼实践、炼铁原理分析和矿焦耦合实验结合，阐明用焦炭CRI及CSR指标预测高炉内焦炭溶损劣化对高炉冶炼影响的不足。（2）首次采用焦炭综合热性能CRR25-T和CSR25-T指标作为焦炭热性能CRI及CSR指标的补充，评定包钢不同容积高炉用焦炭合理需求的质量，保证了包钢不同容积高炉使用较低CSR指标焦炭的炼铁技术实施。（3）首次采用煤炭化关联性实验方法评价煤的炼焦性质，揭示了胶质层的膨胀和塑性黏特性，提出了表征煤炭化关联性的透气性指数和形变指数。（4）首次建立了用煤炭化关联性指数作为煤炼焦性能指标的焦炭质量预测模型，预测M40、M10、CRI的合格率均分别达到100%，CSR为91.7%，并能用于焦炭的综合热性能。 通过项目研究，以2020年包钢股份1月采购价格为不变价格计算每月用煤成本，包钢股份2020年1-6月利用项目研究成果，通过优化配煤结构，合理配煤，在保证焦炭质量的前提下，降低了用煤成本10418.4万元。该项目形成的新焦炭评价方法，解决了炼焦-高炉炼铁全流程的资源配置及高效利用问题。在国内外首次采用炭化关联性相关系数构建了焦炭质量预测模型，提高了模型的准确性和实现了模型的通用性，项目成果也为焦化及炼铁工作者对炼焦煤和焦炭提供了的新认识、新思路和新方法。

近些年高强度冷成型钢研发进展迅速，冷成型用QP1180产品也可承担较复杂的变形，用于制备B柱等。因此，1500MPa级热冲压钢的竞争优势不再明显，如果能将热冲压钢的强度提高到2000MPa以上，将具有巨大的市场竞争力，但材料强度提高则韧性下降，2000MPa级别热冲压钢研究成为国际难题，研发产品均无法满足大批量商业使用要求，属于前瞻产品。 传统1500MPa热冲压钢应用也出现新动向。此前，白车身使用热冲压零件以1.4-2.0mm规格为主，但近些年，热冲压钢使用呈现两种变化。一方面，薄规格产品用量呈现增加趋势，由于汽车轻量化要求的提高，热冲压钢开始替代部分高强钢使用，因此，薄规格零件，如1.0-1.2mm产品开始大量使用，因热冲压工艺生产特点，薄规格产品，特别是在北方冬季生产，温降过快，冲压前发生铁素体相变，导致废品率显著增加，因此，针对薄规格产品急需开发“宽工艺窗口热冲压钢”以适应批量生产需求。 另一方面，随着热冲压技术的成熟，在汽车底盘结构件也开始尝试使用热冲压零件，厚度逐渐提高至3.5-6.0mm。传统热冲压钢为22MnB5，其临界冷却速率为27℃/s，部分3.5mm管状热处理零件，通过水淬方式生产可以满足要求。但厚规格热冲压底盘扭力梁零件，核心技术指标为疲劳控制问题，需要保障零件组织均匀一致，但传统热冲压钢淬透性不足问题突出，无法满足使用要求。

对于转炉炼钢领域的过程控制，目前国内大型转炉基本已近实现了基于副枪或烟气分析技术的智能化吹炼，转炉终点命中率得到了革命性的改善，炼钢智能化水平跨上新台阶。 然而作为炼钢关键控制环节的出钢工艺，仍然沿用着依赖操作经验的人工控制模式。出钢时需要操作员时刻关注转炉、钢流及钢包状态，存在着高温、灼烫风险，同时也承受着噪声、粉尘危害，作业环境相对较差，与工业 4.0 时代发展要求显得不相适应。人工操作失误甚至会造成安全生产、质量管控、设备稳定方面的不利影响。 为实现炼钢全过程的智能化控制，降低操作岗位劳动强度，提高炼钢过程控制的稳定性，首钢迁钢公司开发转炉自动出钢控制技术。

北京科技大学工程技术研究院（简称“北科工研”）开发的无人天车与智能库管系统，是由智能库管系统、无人天车控制系统、智能视觉识别系统、数据分析优化系统以及库区辅助工艺设备改造设计组成的智能化、信息化、自动化综合系统及工程服务。系统实施投运可以有效减少人工工作强度、提高物料信息与设备安全、改善钢材表面质量、降低运营成本，并通过实现生产信息与物流信息实时交互，贯通进料、上料、生产、下线、储存、发货等多环节信息流，全面提升生产效率。

针对隧道用轨、海洋气候用轨的迫切要求，钢铁研究总院工程用钢研究所杨忠民教授团队为主导，联合武钢开展耐蚀钢轨的研发工作，通过成分设计和工艺控制，率先研制成功高性价比和具有较高耐蚀性能新型钢轨 U68CuCr。该品种钢轨与现在铁路上普遍使用的 U75V 钢轨相比，在保证钢轨的强度、塑性指 标和接触疲劳性能的同时，腐蚀率降低了约 50%。另外，该钢轨在组织细化方面也具有新的突破，与传统的热处理钢只有表面一层细珠光体组织相比，U68CuCr在正常轧制条件下即能保证钢轨全截面超细珠光体，从而保证的钢轨的各项性能指标良好。

结构材料的硬化是通过引入大量不同尺度的缺陷来阻碍位错滑移实现的。然而，局部区域的位错缠结会造成应力集中,可引起裂纹萌生并最终导材料的突然断裂和提前失效。长期以来，材料科学家们致力于通过调控微观组织或合金成分来实现强度与韧性的平衡。多元高、中熵合金由于形变诱发的纳米孪晶机制在低温条件下具有良好的抗断裂能力。航空航天用马氏体时效钢是目前公认的拥有较好断裂韧性的超高强金属材料。然而,马氏体时效钢含有大量昂贵的合金元素，例如镍(17-19wt%)，钴(8-12 wt%)和钼(3-5wt%)。尽管合金化可有效提高结构材料的力学性能，但由于成本和环境问题，合金化并不适用于经济化的大规模生产。晶粒细化是一种可以同时提高强度和韧性的非合金化方法。然而，晶粒细化会极大的降低材料的塑性。上述研究均无法开发具有延展性，抗断裂性和低成本的超高强度钢。因此，发展超高强度同时兼备优良塑性与韧性的结构材料，一直是材料科学家及工程师过去几十年间希望解决的世界级科学难题。尤其是当屈服强度进入2GPa的超高范畴时，进一步改善材料韧性的难度成倍增加，香港大学机械工程系黄明欣教授团队在这方面取得新的进展。