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。

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。

本项目是大型钢铁企业、科研院所、检测机构等急需的产品。为了实现钢铁材料的高质量发展，通过对钢材尺寸、表面缺陷等进行在线检测识别，可以提高生产效率、降低废品率并降低劳动强度。本项目研究基于机器视觉的钢材尺寸、表面缺陷等在线检测识别技术与装备，包含以下四项技术：金属材料尺寸和外形在线综合检测仪；基于机器视觉技术的热轧高速线材表面质量在线检测仪；基于机器视觉技术的铁磁性金属表面微小裂纹在线检测和标识仪；热轧板带边部无定向边部链式毛刺检测技术

近年来，数家钢企均采用本技术工业试制了普碳钢、低合金钢、耐候钢Q235、Q355、09CuPCrNi等低成本稀土耐蚀钢。低成本稀土微合金化技术生产稳工艺定，稀土收得率高（≥80%），钢材耐蚀性能翻番。本技术经济效益明显，吨钢成本提高不大于50元，较常用铜铬镍耐候钢的合金成本大幅度降低。从社会效益来看，低成本稀土微合金化技术不仅能够解决稀土开采中镧铈钇的富余问题，还可以低成本地大幅度提升钢铁材料性能，显著减少钢材消耗量，有利于环境保护与资源合理化应用。稀土微合金化耐蚀钢的团标也正在制定中。本技术可以有力推动中国钢铁行业的发展出创新技术，为世界钢铁发展做出应有的钢铁大国贡献，如同历史上的英国（十九世界中叶）与美国（二十世纪上半叶）一样。

本项目所属学科为钢铁材料加工制造工艺领域，涉及材料、冶金、材料加工学科。 双相不锈钢具有高铬、高钼、含氮的成分特点和双相组织特点，赋予其较高的屈服强度和优良的耐腐蚀性能，是我国国家战略新兴产业的不可或缺的重要钢类，但其制造难度较大，高端产品长期依赖进口。 油气输送、海洋工程及船舶、石油炼化、环保工程等高端装备对双相不锈钢无缝管耐腐蚀性能和低温冲击韧性等关系到材料及装备安全和寿命的重要指标提出较高要求，与此同时，项目初期国内不能制备φ≥450mm大口径双相不锈钢无缝管，成为严重制约我国高端装备发展和制造的瓶颈。 申报团队依托国家转型升级强基工程项目，历经十二年，实现了高端装备用双相不锈钢“两相平衡设计-高纯净度冶炼及浇注-热穿孔-冷轧-均温快冷热处理组织控制”全链条关键技术突破，并实现了装备自主集成创新。主要创新点如下： （1）开发了高纯净、高致密双相不锈钢管坯制备技术，实现了系列钢种的相比例和耐蚀性平衡设计、全氧含量≤25ppm的低氧控制、φ≥247mm铸锭中心缩孔消除、窄温度区间锻造工艺控制。 （2）发现了双相不锈钢热穿孔温度敏感特性，推荐了兼顾耐点蚀性能和热穿孔性能的氮含量控制范围，开发了热穿孔温度-转速协同控制技术，利用自主集成的φ55mm～φ720mm组距热穿孔装备，制备了φ610mm双相不锈钢荒管。 （3）开发了基于窄区间保温-均匀加热-快速冷却的双相不锈钢组织控制技术，利用独有的φ≥200mm管材固溶、冷却装备，实现了全系列双相不锈钢无缝管的点腐蚀率稳定≤3.5mdd（指标≤10mdd）、-46℃Akv稳定≥100J（指标≥45J）。 项目开发的系列双相不锈钢无缝管，已应用于国内外油气输送、海洋工程及船舶、石油炼化、环保工程等高端装备领域的167个项目，产品实物性能达到或优于国外同类产品。近三年累计销售额7.32亿元，新增利税1.68亿元，经济和社会效益显著。项目授权专利34项（发明12项）、软件著作权4项，制修订国家标准4项，发表论文13篇。 经与国外先进企业实物性能和生产能力对比，项目形成的成果总体达到国际先进水平，其中，项目开发的大口径、抗低温冲击、耐点腐蚀冷轧双相不锈钢无缝管达到国际领先水平。项目的研制成功，为我国高端装备自主化和“走出去”战略提供了材料保障，带动了我国高精尖、高附加值不锈钢无缝管整体技术水平和制造能力的提升。

齿轮钢材料是重大装备制造和国家重点工程建设所需的关键材料，是钢铁材料中的高技术含量产品，本项目提高材料纯净度、晶粒度稳定性和探伤可靠性，通过电炉冶炼+炉外精炼+真空脱气+惰性气体保护浇注生产方式，有效控制钢中氧、磷、硫含量和其他有害元素含量，从源头上确保材料的高纯净度，同时对锻造与热处理工艺进行创新和改进。 1、纯净度控制：通过控制精炼过程渣系组分，控制夹杂物性质，从而控制材料夹杂物的数量、大小。通过对浇注系统的工艺优化，使钢水浇注速度趋向恒定，避免因为浇注速度不稳定而引起的不均匀分布。采用全密闭氩气保护浇注，避免二次氧化形成的夹杂物，进一步降低钢水中夹杂物。通过提升浇注系统材料及结构设计，避免耐火材料掉入而引起的探伤级别增加。 2、晶粒度控制：晶粒度是齿轮钢的关键技术指标，通过对化学成分的优化设计，匹配不同的晶粒细化元素及含量，控制齿轮钢晶粒度；通过对各种锻后热处理工艺，确保晶粒度稳定。 技术指标如下：氧含量≤10ppm、探伤水平φ0.8mm、EVA≤200、晶粒度950度保温80h级别8-9级。夹杂物水平A类粗≤0.5、细≤0.5；B类粗≤0.5、细≤1.0；C类粗=0、细=0；D类粗≤0.5、细≤1.0；DS≤1.5。

钢的均质化问题已成为质量提升的技术瓶颈，控制凝固过程是实现均质化的最重要环节。细化金属凝固组织是实现凝固均质化的最有效手段，许多有色金属可以通过化学法（变质处理、添加形核剂等）获得理想的凝固组织，但是钢铁材料一直缺乏便捷有效的细晶技术。 PMO-EMS组合调控高均质化矩形坯连铸技术根据脉冲磁致振荡（PMO）和电磁搅拌（EMS）技术特点，创新性提出综合利用PMO促进形核并形成结晶雨和EMS的搅拌作用，将PMO形成的结晶雨均匀分布于铸坯心部，从而大幅提高铸坯均质化效果及其稳定性。PMO-EMS组合调控高均质化矩形坯连铸技术处理的220×260矩形坯均质化水平显著优于未处理铸坯，GCr15轴承钢、20CrMnTi齿轮钢和ZTM-S2高碳工具钢等轴晶率均明显增加，铸坯中心碳偏析指数不高于1.04。PMO-EMS组合调控高均质化矩形坯连铸技术可应用于矩形坯、方坯和圆坯连铸，特别适用于品种多、批量小，且对质量要求高的特殊钢连铸坯的生产。对连铸坯凝固组织及宏观偏析有显著且稳定的改善效果，优于末端电磁搅拌和轻压下技术。该技术推广应用将极大地提高钢铁产品品质和竞争力，具有巨大价值。

我国在吉帕级（抗拉强度≥1000 MPa）汽车用钢方面，仍存在产品种类少、质量稳定性差和成材率较低等问题。针对吉帕级钢板存在的系列难题，项目采用产学研用全面协作研发方式，充分利用钢铁企业、高校、汽车用户的体系技术创新力量，重点聚焦材料设计、制造技术和使用技术，实现吉帕级汽车用钢系列产品的开发、制造和大规模市场化应用，打破国外技术垄断，为汽车行业提供有竞争力的轻量化钢铁材料。该项目制定国际用户标准1项、国家标准2项、汽车工业行业标准4项，已获得授权专利46件，发表科技论文106篇。宝钢吉帕级钢近三年供货量超过89万吨，产值50.3亿元，效益13.4亿元，国内市场占有量60%以上，经济和社会效益显著，为提升中国汽车轻量化水平和钢铁产业结构调整、产品升级做出了突出贡献。

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。