本研究成果来源于湖南华菱湘潭钢铁有限公司与北京科技大学合作的横向课题“汽车用线材品种方坯裂纹研究”（合同号：K515001-514107421）和“汽车用弹簧钢的开发研究”（合同号：K518001-518112403）。 本项目针对汽车用特殊钢在冶金过程存在的共性计算技术难题，如弹簧钢、帘线钢中硫元素含量和夹杂物的控制效果不理想，轧制和拉拔过程中夹杂物的变形能力不佳，难以保证产品高疲劳寿命的稳定性的问题；汽车用特殊钢多含有合金元素，钢的裂纹敏感性大大增加，冷却不均匀性是连铸生产面临的共性难题；铸坯的中心偏析控制严重依赖生产经验，缺少相应的偏析预测模型，只能采用试错的方式对生产参数进行调整，对于偏析涉及的众多生产参数的调整与优化组合缺少相应的指导模型；湘钢产低碳冷镦钢C4C-Q、含硫钢42CrMoQ等高品质汽车用钢，在冶炼以及连铸生产中存在一系列的技术难题等等进行了研究，并取得了很好的效果。 具体内容见科技成果评价书及科技成果评价申请表。

搪瓷，广泛应用于轻工、家电、建筑、环保等行业。随着技术进步，一方面，以搪瓷特性的损失为代价，工艺和釉料更简单、绿色、低成本；另一方面，应用的拓展对制品的质量要求却越来越高。国内品种性能单一的搪瓷用钢，极大地制约了行业发展。开展搪瓷用钢的关键技术研究，开发满足要求的多样化产品，对于推动行业技术进步和简单、绿色、低成本、高品质发展，具有重要战略意义。 宝钢研发团队历经二十年研发，开发出多品种搪瓷用钢并量产，完成了从理论到生产，从产品到技术的全面创新，主要成果如下： 构建搪瓷鳞爆风险预测模型，填补理论空白。首次提出判定制品是否有鳞爆风险的理论依据，给出定量评价风险大小的参数、计算及整套实验方法，填补了国际国内理论空白。 创新搪瓷用钢涂搪特性评价方法，弥补评价体系缺失。首次实现欧标氢穿透实验方法的无毒化，解决了欧标实验在国内无法实施的问题；首创钢板表面特性快速评价方法并提出关键指标，填补了钢板特性评价方法缺失。 创新并应用多项关键生产技术，确保搪瓷用钢连续稳定和精细化生产。首次成功实现连铸技术在高氧钢上的突破，改变只能采用模铸生产该类非镇静钢的现状；首发RH大环流增氮技术，实现氮含量的高效清洁控制；开发搪瓷用钢高表面特征要求和高清洁度控制技术，借助传统的连退工艺经济高效获得搪瓷用钢高表面特性，通过系列技术首次精确控制成品碳含量2ppm。 开发多品种搪瓷用钢，最大程度对接用户需求。完成4个系列13个搪瓷用钢牌号的开发，做到种类最全；多个代表性钢种的关键涂搪特性、强度及深冲特性等显著优于国际先进产品，实现性能最优。 项目形成发明专利29项，获授权17项；国际发明专利4项，授权2项；发表科研论文25篇，学位论文7篇，形成技术秘密31项，形成上海高新技术成果转化项目5项，获宝武技术创新重大成果奖一等奖。 项目通过技术创新，取得多项重大技术突破，实现了搪瓷用钢的品种多样化、品质优良化；其中BTC4D-HD的成功研制及批量稳定供货，实现了对免预处理直接一次搪瓷极简工艺的完美匹配，标志着我们掌握了最高端搪瓷用钢的研发及技术，确保了在搪瓷用钢领域的全面持续国际领先。 项目近三年累计新增产值25.7亿元，新增利润4亿元，新增税收4.37亿元，创汇2102.0万美元。20年累计产品销售近200万吨，显著提升了产品质量，为我国搪瓷行业简单、绿色、低成本、高品质发展提供了坚实的材料基础。

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。

本项目聚焦目前钢铁企业在质量管控和分析方面面临的共性问题，利用大数据及人工智能技术，突破了传统IT信息化系统框架结构、技术水平、适用领域等局限性，研发了一套适用钢铁企业全流程、全工序的质量分析管控平台，并应用于钢铁生产最为复杂的炼钢和轧钢工序，以现代质量管理方法为基础、以信息化系统为手段、以智能制造为主导，实现生产可管控、异常可预警、过程可追溯、缺陷可诊断、能力可评价、质量可预测、研发可推理。运用全面质量管理工具，辅助技术人员确保产品质量的稳定性，持续提升产品质量，不断提高顾客满意度和企业竞争力。

采用基于机器视觉的测量方案，能够实现镰刀弯、翘扣头等非对称特征量的实时检测，效率高，安装简单，能够适用于各种安装环境，此外具有自主知识产权的玻璃折射成像模型、标定技术使得在热轧环境下具有更高的检测精度，满足现场检测需求。基于金属三维流动特性的板坯变形模型为基础，结合模糊预测模型、神经网络模型，使得镰刀弯、翘扣头缺陷的控制具有更高的精度，并具备自适应能力，满足各种工况条件下的镰刀弯、翘扣头缺陷控制。相关技术申请发明专利6项，具有自主知识产权，并成果应用于国内大型钢铁企业。

大型工业加热炉智能燃烧控制系统在板坯全自动精确跟踪基础上，通过板坯温度、尺寸、重要参数的自动测量、坯号智能识别等技术手段实现生产计划自动核对，板坯实物、计划、工艺的准确对应。此外，基于板坯加热温度实时精准预测模型，建立智能化燃烧控制策略系统，实现复杂工况和炉况的动态感知与自适应，减少人工干预以及对操作经验的依赖。综合运用各类大数据分析工具，对板坯温度、位置、工况、设备等海量的同时空大数据分析加热质量与升温曲线、设备以及工况的关系，建立板坯加热质量和加热炉能耗评估体系，实现真正会“思考”的加热炉。

加热炉智能控制系统的主要任务是按生产工艺要求，对加热炉内的板坯进行跟踪、控制和合理的加热，准确控制钢坯的出炉温度和均匀度，降低钢坯的氧化烧损，在提高加热质量及产量的前提下节省能源，并负责协调加热炉和轧机的生产匹配。其中，加热炉数学模型是实现加热炉优化控制的基础。 为了有效解决目前加热炉燃烧过程普遍存在的能耗高、钢坯温度波动严重、温度控制精度差等问题，我们从加热炉燃烧过程自动控制、空燃比自动寻优，钢坯温度预测模型研制、温度优化设定、系统实现与工业应用等方面进行深入研究，提出了加热炉燃烧过程智能控制技术，将基理数学模型、模糊控制、专家系统、神经网络、粗糙集、属性关系积理论、排队论等智能化技术有效地应用到实际的工业过程中，提高加热炉的智能控制水平。

本项目重点针对国内外大型水电站用特厚高强钢在野外恶劣施工环境下的应用技术和服役安全性难题进行系统研究、技术创新及技术攻关，主要内容包括：1）低预热/不预热、适应大热输入易焊接特厚高强水电钢开发；2）120～150mm高韧性特厚板开发和配套高效焊接技术；3）适应大热输入800MPa级焊材开发；4）满足多制约因素条件下，钢板的成分、组织、性能、焊接性能的预测模型及快速设计方法建立。

以压水堆核电站关键结构材料和焊接部件的主要失效形式为重点，研究现役和在建核电站国产材料在模拟核电高温高压水环境中微纳米尺度缺陷的损伤演化规律，并与国外材料对比。重点研究环境/力学/材料成分与微观结构对高温电化学的热力学、动力学的影响规律；研究材料微纳米尺度缺陷的腐蚀到应力腐蚀裂纹萌生的演化规律；研究裂尖纳米尺度的化学/结构/力学特征及其扩展机制；通过第一原理计算研究合金元素和残余应力对辐照导致元素团簇形成的影响，用辐照结合小试样试验研究析出原子团簇的交互作用及其与脆性转变温度的关系；研究材料/温度/水化学/载荷/位移/频率等多因素交互作用下的微动磨损行为；研究依据电化学方法的监检测系统，实现电化学探头长期可靠性和微纳级上的早期/无损/在线腐蚀损伤监检测；研究依据损伤机理的寿命预测模型和安全评估方法。在环境因素与材料交互作用的非线性耦合理论、材料在环境中损伤演化的微细观理论、材料环境行为的模型与寿命预测理论三个关键科学问题上有所突破。形成与基础理论紧密联系的若干关键技术基础和两项示范性技术—监检测与寿命评估，为材料国产化和科学使用、建立材料安全使用的评价准则和寿命预测提供基础数据和判据。