Abstract
Driven by the dual imperatives of advancing global carbon neutrality goals and the new wave of technological revolution, China's steel industry faces unprecedented pressure for transformation alongside significant development opportunities. During the "15th Five-Year Plan" period (2026-2030), the industry must focus its innovation efforts on four key technological fronts: firstly, leveraging China's unique scrap steel resources by researching and implementing classification management and circular utilization throughout the steel material lifecycle, driving technological innovation, industrial restructuring, and business model transformation to achieve a scientifically sound transition from the current low scrap ratio era towards high scrap ratios and ultimately a fully scrap-based steelmaking era. Secondly, building upon historical big data from core production processes, the industry should advance "knowledge-guided + data-driven" methodologies to develop complex black-box predictive models integrating computational intelligence, multimodal perception intelligence, and human-machine hybrid cognitive intelligence, enabling autonomous, unmanned control of metallurgical and processing equipment. Thirdly, accelerating rapid material innovation iteration through AI is crucial, targeting the upgrade of large-volume, widely used traditional materials, innovating the shift towards small-batch, multi-variety production models, and achieving engineering breakthroughs in next-generation smelting, casting, and processing technologies for high-alloy materials. Fourthly, strengthening coordinated management and optimized operation across the entire industrial chain under 5G Industrial Internet management is essential, utilizing real-time big data and machine learning vertically to guide resource allocation and optimization, while horizontally achieving interconnected information flow, synergistic integration, mutual prosperity, shared benefits, and high-quality development throughout the entire process chain.
中國(guo)工程院院士 王國(guo)棟
在推進實(shi)現全(quan)球碳(tan)中和目(mu)標與新(xin)(xin)一輪科技(ji)革命的雙(shuang)重驅動(dong)下，中國(guo)鋼(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)行(xing)業正面(mian)臨前所(suo)未有的轉型壓力與發(fa)展機遇。“十五五”期間(jian)，我(wo)(wo)國(guo)鋼(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)工(gong)(gong)業應瞄(miao)準以下四大(da)(da)技(ji)術(shu)創(chuang)(chuang)新(xin)(xin)主(zhu)(zhu)線發(fa)力。第(di)一，針對(dui)我(wo)(wo)國(guo)廢(fei)鋼(gang)資(zi)源(yuan)的特色(se)，研究探(tan)討鋼(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)材(cai)料全(quan)生命周期廢(fei)鋼(gang)資(zi)源(yuan)的分(fen)類管理(li)(li)、循(xun)環利用，進行(xing)技(ji)術(shu)創(chuang)(chuang)新(xin)(xin)、產業重構(gou)、經營模(mo)式創(chuang)(chuang)新(xin)(xin)，實(shi)現由(you)目(mu)前的低廢(fei)鋼(gang)比時代(dai)向(xiang)高廢(fei)鋼(gang)比時代(dai)、全(quan)廢(fei)鋼(gang)時代(dai)的科學合(he)理(li)(li)過(guo)渡。第(di)二，以鋼(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)主(zhu)(zhu)流程實(shi)測歷史大(da)(da)數據(ju)(ju)為基礎(chu)，推進鋼(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)流程“知識引導+數據(ju)(ju)驅動(dong)”，攻克大(da)(da)數據(ju)(ju)計算智(zhi)(zhi)能(neng)、多模(mo)態感知智(zhi)(zhi)能(neng)、人機混(hun)合(he)認知智(zhi)(zhi)能(neng)構(gou)成的黑箱預測模(mo)型難關，實(shi)現冶金(jin)、加(jia)工(gong)(gong)設備的自主(zhu)(zhu)無人控(kong)制。第(di)三，AI（人工(gong)(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)）驅動(dong)材(cai)料創(chuang)(chuang)新(xin)(xin)實(shi)現快速(su)迭代(dai)，聚(ju)焦(jiao)量(liang)大(da)(da)面(mian)廣(guang)傳統材(cai)料的升級換代(dai)、小批量(liang)—多品種生產模(mo)式轉換創(chuang)(chuang)新(xin)(xin)、高合(he)金(jin)材(cai)料新(xin)(xin)一代(dai)冶煉、鑄造、加(jia)工(gong)(gong)技(ji)術(shu)工(gong)(gong)程創(chuang)(chuang)新(xin)(xin)。第(di)四，鋼(gang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)行(xing)業必須加(jia)強5G工(gong)(gong)業互聯網管理(li)(li)下全(quan)產業鏈協調管理(li)(li)優(you)化運(yun)行(xing)。在垂直方(fang)向(xiang)上，實(shi)時大(da)(da)數據(ju)(ju)/機器學習(xi)指導資(zi)源(yuan)配置(zhi)與優(you)化；在流程方(fang)向(xiang)上，實(shi)現全(quan)產業鏈信(xin)息互聯互通、協同(tong)融(rong)合(he)、共(gong)榮(rong)共(gong)享、高質量(liang)發(fa)展。
綠色(se)化轉(zhuan)型加(jia)快低碳技術創新研(yan)發
01 廢鋼循(xun)環利用(yong)
廢(fei)鋼(gang)是最好(hao)的(de)(de)綠色鐵素資源。我(wo)國(guo)粗(cu)鋼(gang)產量(liang)(liang)(liang)多年(nian)(nian)維(wei)持在10億(yi)噸高位，已(yi)連續29年(nian)(nian)位居世界(jie)第一(yi)。隨著我(wo)國(guo)鋼(gang)鐵蓄積(ji)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)增(zeng)加(jia)，廢(fei)鋼(gang)儲存量(liang)(liang)(liang)必然隨之逐(zhu)年(nian)(nian)增(zeng)加(jia)，預計未來(lai)某個時(shi)間，對應于目前的(de)(de)產量(liang)(liang)(liang)高峰，將出現廢(fei)鋼(gang)產出高峰，屆時(shi)廢(fei)鋼(gang)供(gong)給量(liang)(liang)(liang)將超過逐(zhu)年(nian)(nian)下降的(de)(de)鋼(gang)鐵需求量(liang)(liang)(liang)，全廢(fei)鋼(gang)時(shi)代(dai)必將到來(lai)！這(zhe)是全世界(jie)獨此一(yi)家的(de)(de)“中國(guo)特(te)色”，是我(wo)們制定未來(lai)發(fa)展策(ce)略必須認真考慮的(de)(de)基本出發(fa)點。
但是目前尚(shang)缺(que)少(shao)全生命周期（鋼材生產廠(chang)、制造(zao)廠(chang)、用戶、廢鋼企業）、全產業鏈的廢鋼科學管理，廢鋼回收技術水平低(di)下，尚(shang)未實現(xian)嚴格分類(lei)回收。
廢(fei)鋼(gang)問(wen)(wen)題(ti)(ti)必須立即從(cong)現(xian)(xian)在抓起，開(kai)展深入研究(jiu)，建立起廢(fei)鋼(gang)資源分類，科(ke)學(xue)管(guan)理、循(xun)環(huan)(huan)利用的(de)(de)新(xin)體(ti)制、新(xin)機制。以EPR（生(sheng)(sheng)產者責任延伸）文件為指(zhi)針(zhen)，為了(le)實(shi)現(xian)(xian)廢(fei)鋼(gang)科(ke)學(xue)有效利用，必須研究(jiu)探討如何(he)以鋼(gang)鐵(tie)材(cai)料(liao)全(quan)生(sheng)(sheng)命周期、全(quan)生(sheng)(sheng)產流程(cheng)、全(quan)產業(ye)(ye)鏈(lian)協同(tong)，實(shi)現(xian)(xian)廢(fei)鋼(gang)資源的(de)(de)分類管(guan)理、循(xun)環(huan)(huan)和(he)利用，進行產業(ye)(ye)重構和(he)經營模式創新(xin)，解(jie)決(jue)我國鋼(gang)鐵(tie)行業(ye)(ye)與制造業(ye)(ye)共同(tong)面臨的(de)(de)資源、能(neng)源、環(huan)(huan)境等重大(da)問(wen)(wen)題(ti)(ti)。管(guan)理問(wen)(wen)題(ti)(ti)的(de)(de)核心點(dian)是實(shi)施貫穿產品(pin)全(quan)生(sheng)(sheng)命周期的(de)(de)標(biao)(biao)識解(jie)析(xi)(xi)系統(tong)。因此需要研究(jiu)如何(he)從(cong)孤(gu)立的(de)(de)企業(ye)(ye)非標(biao)(biao)準化(hua)(hua)標(biao)(biao)識管(guan)理系統(tong)，過渡到互聯的(de)(de)標(biao)(biao)準化(hua)(hua)工業(ye)(ye)互聯網標(biao)(biao)識解(jie)析(xi)(xi)系統(tong)，從(cong)而實(shi)現(xian)(xian)報廢(fei)鋼(gang)鐵(tie)材(cai)料(liao)拆(chai)解(jie)的(de)(de)自(zi)動化(hua)(hua)、數字化(hua)(hua)、標(biao)(biao)識化(hua)(hua)、機器(qi)人(ren)化(hua)(hua)。要實(shi)現(xian)(xian)機器(qi)人(ren)化(hua)(hua)裝配—拆(chai)解(jie)，設計—生(sheng)(sheng)產—使用—回收等全(quan)程(cheng)標(biao)(biao)識追蹤，確保廢(fei)鋼(gang)高質量循(xun)環(huan)(huan)，讓(rang)廢(fei)鋼(gang)變成(cheng)最優(you)綠色鐵(tie)素資源。
廢鋼(gang)(gang)(gang)資(zi)源(yuan)(yuan)是綠色、低碳的鐵(tie)(tie)(tie)素(su)資(zi)源(yuan)(yuan)。在(zai)全廢鋼(gang)(gang)(gang)時代，廢鋼(gang)(gang)(gang)產出量大于需求(qiu)量，已經沒有(you)必要再(zai)使用鐵(tie)(tie)(tie)礦石煉(lian)鐵(tie)(tie)(tie)了。屆(jie)時，除了釩鈦磁鐵(tie)(tie)(tie)礦等特殊礦產資(zi)源(yuan)(yuan)可能需要使用豎(shu)爐氫(qing)基熔分外，豎(shu)爐需求(qiu)已經不大。因此，發展豎(shu)爐冶煉(lian)須(xu)謹慎(shen)。
近年，美(mei)國、歐洲正在開(kai)發使用以鐵礦石為(wei)原料的(de)零碳(tan)煉(lian)鐵工藝，如熔(rong)融氧(yang)化物電(dian)解工藝MOE、低溫煉(lian)鐵工藝ODE、歐盟低溫電(dian)解工藝ULCOTWIN，以及我國有的(de)團(tuan)隊也在開(kai)發的(de)零碳(tan)排放閃速(su)煉(lian)鐵工藝。不少企業(ye)已(yi)經對這些技(ji)術(shu)表現出(chu)(chu)極(ji)大的(de)興趣，躍躍欲試(shi)。但是，考(kao)慮到我國鋼鐵業(ye)世界獨一無二的(de)特色，即(ji)將(jiang)來會進入到全廢(fei)(fei)鋼時代，廢(fei)(fei)鋼產出(chu)(chu)量會遠(yuan)大于需求量，已(yi)經沒(mei)有用鐵礦石煉(lian)鐵的(de)需求。因此，決(jue)策投入重金和(he)人力開(kai)發所謂零碳(tan)煉(lian)鐵技(ji)術(shu)必(bi)須慎之又慎。
02 全廢鋼情況下廢鋼的(de)冶煉工(gong)藝、裝(zhuang)備、技術和產業鏈的(de)韌(ren)性
今后(hou)幾(ji)十年間，將逐步(bu)實現(xian)(xian)低比(bi)(bi)例廢(fei)鋼(gang)—高比(bi)(bi)例廢(fei)鋼(gang)—全(quan)廢(fei)鋼(gang)的(de)平穩過渡，最終達到低碳（零碳）、綠(lv)(lv)色化(hua)、全(quan)廢(fei)鋼(gang)冶(ye)(ye)(ye)(ye)煉(lian)。目前，有些鋼(gang)廠有比(bi)(bi)較充足的(de)廢(fei)鋼(gang)資源，迫切(qie)需要建立科學(xue)(xue)合理、綠(lv)(lv)色減(jian)排(pai)、優質高效(xiao)的(de)產業鏈(lian)，開發全(quan)新(xin)(xin)的(de)綠(lv)(lv)色、高效(xiao)、清潔的(de)廢(fei)鋼(gang)冶(ye)(ye)(ye)(ye)煉(lian)技術(shu)。在這(zhe)(zhe)種(zhong)情況下，必須研(yan)究(jiu)高比(bi)(bi)例廢(fei)鋼(gang)，甚至全(quan)廢(fei)鋼(gang)時(shi)低碳節能優質環(huan)保(bao)的(de)冶(ye)(ye)(ye)(ye)煉(lian)（熔化(hua)）與精煉(lian)工藝與裝(zhuang)備。需要認真研(yan)究(jiu)比(bi)(bi)較分析，在產業鏈(lian)上，煉(lian)鋼(gang)、連鑄(zhu)與軋制的(de)界面(mian)如何實現(xian)(xian)節能減(jian)排(pai)、優質高效(xiao)的(de)合理銜接(jie)？是(shi)繼續(xu)采(cai)用目前的(de)冶(ye)(ye)(ye)(ye)煉(lian)連鑄(zhu)與軋制遠離的(de)產業鏈(lian)斷裂方(fang)式(shi)，還是(shi)采(cai)用界面(mian)優化(hua)、熱送熱裝(zhuang)方(fang)式(shi)銜接(jie)？在冶(ye)(ye)(ye)(ye)煉(lian)裝(zhuang)備上，是(shi)采(cai)用電弧爐(lu)+精煉(lian)，還是(shi)采(cai)用感應爐(lu)+精煉(lian)，亦或是(shi)采(cai)用其它的(de)創新(xin)(xin)方(fang)式(shi)？這(zhe)(zhe)些都需要科學(xue)(xue)思考、大膽創新(xin)(xin)、科學(xue)(xue)實踐，同時(shi)還要制訂嚴格的(de)冶(ye)(ye)(ye)(ye)煉(lian)質量標準和操(cao)作(zuo)規范。
03 低成(cheng)本、易循環、高質量的(de)綠色產品設(she)計與生(sheng)產
鋼(gang)廠的(de)(de)鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)(cai)產品設(she)計應(ying)遵循新一(yi)代鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)(cai)綠色化的(de)(de)設(she)計理(li)念(nian)，確保生產的(de)(de)鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)(cai)低成(cheng)本(ben)、易循環、高質量。例如，不(bu)銹鋼(gang)可(ke)(ke)以實現(xian)100%回收，相(xiang)對(dui)于現(xian)在大量使用(yong)的(de)(de)碳鋼(gang)，不(bu)銹鋼(gang)全生命周期成(cheng)本(ben)可(ke)(ke)降低20%左右。因(yin)此，研究(jiu)不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)可(ke)(ke)行應(ying)用(yong)場景，推動它(ta)在我國經濟建設(she)中的(de)(de)廣泛應(ying)用(yong)，將成(cheng)為今后研究(jiu)的(de)(de)重要課題(ti)。在制造業部門，同樣(yang)需(xu)要進行鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)優(you)化設(she)計研究(jiu)。以乘用(yong)車(che)白車(che)身為例，需(xu)研究(jiu)一(yi)鋼(gang)多能的(de)(de)柔(rou)性優(you)化設(she)計，即(ji)可(ke)(ke)以用(yong)一(yi)種鋼(gang)材(cai)(cai)(cai)(cai)，通過(guo)(guo)不(bu)同的(de)(de)加工工藝生產大跨度(du)強度(du)和性能范圍的(de)(de)材(cai)(cai)(cai)(cai)料，并在制造過(guo)(guo)程中將這些材(cai)(cai)(cai)(cai)料焊(han)接成(cheng)白車(che)身。這樣(yang)便(bian)可(ke)(ke)在報廢白車(che)身時無需(xu)拆解分類，循環利用(yong)將十分方便(bian)。
04 鐵礦石資源綠色(se)開(kai)發利用(yong)
鐵礦(kuang)石是(shi)我(wo)國(guo)鋼鐵工業的保障(zhang)性資(zi)源，屬(shu)國(guo)家重大(da)戰略需求。我(wo)國(guo)鋼鐵產量大(da)，加之鐵礦(kuang)資(zi)源稟賦(fu)差、難利用，鐵礦(kuang)石長期(qi)大(da)量依賴進(jin)口(kou)，進(jin)口(kou)量已連續多年超(chao)10億(yi)噸，對(dui)外依存度(du)一直在80%左右(you)徘徊。自主研發創新技術，實(shi)現難選鐵礦(kuang)資(zi)源的高效利用，意義重大(da)。
但(dan)是(shi)，各(ge)地的(de)(de)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)成(cheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)方式不(bu)同(tong)，例(li)如有(you)(you)熱液成(cheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)、沉積成(cheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)、變質(zhi)成(cheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)等(deng)各(ge)種成(cheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)條(tiao)件，因(yin)而(er)造成(cheng)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)物的(de)(de)化學組成(cheng)、嵌布粒度(du)、嵌鑲關系等(deng)資(zi)源(yuan)稟賦(fu)差異很(hen)大(da)，各(ge)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)都有(you)(you)自己(ji)的(de)(de)特(te)點。目前，高校與企業合作，針(zhen)對海南(nan)石碌鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)難(nan)選(xuan)(xuan)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石、酒(jiu)鋼鏡鐵(tie)山鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石、鈮鐵(tie)混(hun)合精礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石分別(bie)立項，根據各(ge)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)的(de)(de)特(te)點，研究(jiu)特(te)色化的(de)(de)創新(xin)選(xuan)(xuan)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)技術與工程應(ying)用，取得顯著效(xiao)果。已有(you)(you)專家提出利用鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石的(de)(de)基因(yin)分析方法，研究(jiu)相應(ying)的(de)(de)鐵(tie)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)石選(xuan)(xuan)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)處理(li)方法，通(tong)過試(shi)驗(yan)和驗(yan)證(zheng)，即可在(zai)工業化的(de)(de)水平上實現(xian)各(ge)種不(bu)同(tong)的(de)(de)難(nan)選(xuan)(xuan)礦(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)(kuang)優質(zhi)選(xuan)(xuan)用。這是(shi)一個很(hen)有(you)(you)挑戰性的(de)(de)新(xin)課題(ti)。
05 適應能源結構(gou)轉型的鋼(gang)鐵生產技(ji)術
中(zhong)國寶武(wu)等單位研究(jiu)適(shi)應(ying)能源(yuan)結構(gou)(gou)轉型的(de)鋼鐵生產技(ji)術，全(quan)流程“油車”變“電(dian)車”，實(shi)現由化石能源(yuan)向電(dian)能轉換的(de)能源(yuan)結構(gou)(gou)調整，在(zai)(zai)冶金還原(yuan)煤氣(qi)電(dian)加熱(re)、原(yuan)燃料電(dian)加熱(re)造塊、軋鋼熱(re)處(chu)理(li)加熱(re)電(dian)氣(qi)化等方面做工作，實(shi)現從(cong)源(yuan)頭上減碳(tan)。據中(zhong)國寶武(wu)有關負責人介紹，節能減排效果極為顯著。這(zhe)種減排思路有必要在(zai)(zai)“十五五”期間在(zai)(zai)更大范圍內研究(jiu)、推廣、應(ying)用。
06 高(gao)鈦(tai)型釩鈦(tai)磁鐵礦氫冶金關鍵(jian)技術(shu)與裝備
高鈦(tai)型(xing)(xing)釩(fan)鈦(tai)磁(ci)鐵礦(kuang)分布(bu)于我國四川、云南、河北承德、遼寧朝陽等地(di)。這(zhe)種礦(kuang)復雜(za)的(de)物相(xiang)組成和礦(kuang)相(xiang)結構使得(de)其(qi)冶煉困難，一直未能得(de)到高效開發利(li)用，造(zao)成了嚴重的(de)資源浪費和環境污(wu)染。實(shi)現高鈦(tai)型(xing)(xing)釩(fan)鈦(tai)磁(ci)鐵礦(kuang)高效綜合(he)利(li)用是我國冶金工作者責(ze)任所在。
目前，鞍(an)鋼(gang)集團攀鋼(gang)、河鋼(gang)承鋼(gang)等已經(jing)開展氫(qing)(qing)基(ji)(ji)(ji)豎(shu)(shu)爐(lu)(lu)用釩(fan)(fan)鈦(tai)(tai)(tai)氧(yang)化球團制(zhi)備(bei)及優(you)化、釩(fan)(fan)鈦(tai)(tai)(tai)球團氫(qing)(qing)基(ji)(ji)(ji)豎(shu)(shu)爐(lu)(lu)直(zhi)(zhi)接還原、釩(fan)(fan)鈦(tai)(tai)(tai)氫(qing)(qing)基(ji)(ji)(ji)豎(shu)(shu)爐(lu)(lu)產品電爐(lu)(lu)熔(rong)分(fen)和釩(fan)(fan)鈦(tai)(tai)(tai)氫(qing)(qing)基(ji)(ji)(ji)豎(shu)(shu)爐(lu)(lu)—電爐(lu)(lu)全流(liu)程(cheng)(cheng)質(zhi)能轉(zhuan)換及碳足跡優(you)化研(yan)究(jiu)(jiu)，已經(jing)突破了一批重(zhong)大技術。接下來需要充分(fen)運用鋼(gang)鐵(tie)(tie)(tie)冶(ye)(ye)金、冶(ye)(ye)金物(wu)理化學、反應工(gong)程(cheng)(cheng)學、工(gong)藝礦(kuang)物(wu)學等多學科理論，采用宏觀、微觀、納觀多尺度(du)研(yan)究(jiu)(jiu)方法，重(zhong)點針對(dui)釩(fan)(fan)鈦(tai)(tai)(tai)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)氫(qing)(qing)基(ji)(ji)(ji)豎(shu)(shu)爐(lu)(lu)直(zhi)(zhi)接還原—電熱熔(rong)分(fen)短流(liu)程(cheng)(cheng)，構建(jian)釩(fan)(fan)鈦(tai)(tai)(tai)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)資源基(ji)(ji)(ji)礎(chu)特性數據庫(ku)，突破氫(qing)(qing)基(ji)(ji)(ji)豎(shu)(shu)爐(lu)(lu)直(zhi)(zhi)接還原用釩(fan)(fan)鈦(tai)(tai)(tai)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)氧(yang)化球團制(zhi)備(bei)、釩(fan)(fan)鈦(tai)(tai)(tai)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)球團氫(qing)(qing)基(ji)(ji)(ji)豎(shu)(shu)爐(lu)(lu)直(zhi)(zhi)接還原、釩(fan)(fan)鈦(tai)(tai)(tai)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)金屬化球團電熱熔(rong)分(fen)、釩(fan)(fan)鈦(tai)(tai)(tai)礦(kuang)氫(qing)(qing)基(ji)(ji)(ji)豎(shu)(shu)爐(lu)(lu)核心裝置優(you)化設計、氫(qing)(qing)冶(ye)(ye)金短流(liu)程(cheng)(cheng)智(zhi)能高效(xiao)轉(zhuan)化及碳足跡優(you)化等關鍵技術，為釩(fan)(fan)鈦(tai)(tai)(tai)磁(ci)鐵(tie)(tie)(tie)礦(kuang)高效(xiao)清潔綜合利(li)用提供理論基(ji)(ji)(ji)礎(chu)和技術支撐。
07 新一代鋼包噴射冶金技術
研發(fa)鋼(gang)包(bao)底(di)噴(pen)粉（L-BPI）、真(zhen)空精(jing)煉(lian)(lian)(lian)裝(zhuang)置(zhi)噴(pen)粉（RH-SPI）等新(xin)一代鋼(gang)包(bao)噴(pen)射冶金技術，可解(jie)決目前爐外(wai)精(jing)煉(lian)(lian)(lian)工序多、時間長、溫度損失大等痛(tong)點問(wen)題，全面提升脫硫、合金化(hua)(hua)等精(jing)煉(lian)(lian)(lian)效果(guo)。但是，目前鋼(gang)包(bao)噴(pen)粉精(jing)煉(lian)(lian)(lian)過程鋼(gang)液滲漏、堵塞等問(wen)題尚未徹底(di)攻克，產(chan)業化(hua)(hua)應用(yong)(yong)遇阻，需要學科交叉(cha)、行業協同，盡快解(jie)決，推動實(shi)際(ji)應用(yong)(yong)。
08 綠色低(di)碳連鑄技術(shu)研(yan)究進(jin)展
長期(qi)以(yi)來(lai)，煉鋼(gang)與軋鋼(gang)工序是(shi)通(tong)過(guo)模鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)銜接的(de)。1943年，德國(guo)人Siegfried Junghans（音(yin)譯(yi)名容漢斯(si)）建成(cheng)了第一臺澆(jiao)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)鋼(gang)液的(de)試驗連(lian)(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)機(ji)。20世(shi)紀50年代(dai)(dai)(dai)連(lian)(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)技(ji)術開始在歐美國(guo)家實(shi)現工業化應(ying)用(yong)，80年代(dai)(dai)(dai)逐漸成(cheng)為全球主流生產工藝，90年代(dai)(dai)(dai)初主要產鋼(gang)國(guo)已實(shi)現90%以(yi)上的(de)連(lian)(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)比(bi)。因此，相對于煉鋼(gang)和軋鋼(gang)工序，連(lian)(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)還比(bi)較“年輕”。連(lian)(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)快速發展(zhan)起來(lai)后(hou)，西方鋼(gang)鐵業已經陷入衰退(tui)，沒有(you)(you)進(jin)(jin)行精雕(diao)細刻的(de)改進(jin)(jin)和優化，也(ye)沒有(you)(you)承受新(xin)需(xu)求的(de)巨大壓(ya)力，一直沿用(yong)至今。所以(yi)連(lian)(lian)(lian)鑄(zhu)(zhu)(zhu)(zhu)技(ji)術還有(you)(you)比(bi)較大的(de)發展(zhan)、提升空(kong)間。
近期高(gao)校與(yu)設計(ji)院所、企業，圍(wei)繞高(gao)性能寬厚板(ban)(ban)綠色制備關(guan)鍵(jian)連鑄技術(shu)、高(gao)拉速板(ban)(ban)坯(pi)連鑄技術(shu)、超厚板(ban)(ban)坯(pi)連鑄技術(shu)開(kai)展了研發(fa)與(yu)推廣應(ying)用工作。
為發展(zhan)(zhan)超高(gao)溫連鑄(zhu)(zhu)坯熱(re)送與(yu)(yu)直(zhi)接(jie)(jie)軋制工藝，迫切需(xu)(xu)要開展(zhan)(zhan)板坯高(gao)拉速(su)連鑄(zhu)(zhu)關鍵技術研究。我國目(mu)前熱(re)連軋板坯的拉速(su)是(shi)1.5米(mi)(mi)/分鐘，通常是(shi)四流連鑄(zhu)(zhu)對(dui)一(yi)線軋制，不能(neng)(neng)實現(xian)直(zhi)接(jie)(jie)軋制。如(ru)果增設電磁攪拌實現(xian)電磁控流，并采取相關措施，則可(ke)以(yi)(yi)將連鑄(zhu)(zhu)拉速(su)提高(gao)到3米(mi)(mi)/分鐘。在(zai)這種情況下(xia)，二流頂(ding)四流，可(ke)以(yi)(yi)在(zai)補熱(re)、直(zhi)接(jie)(jie)熱(re)裝(zhuang)軋制的條件下(xia)實現(xian)非無頭生產，保證原有產量。當然，要在(zai)軋制速(su)度與(yu)(yu)拉速(su)的匹(pi)配、產量的平衡(heng)上再下(xia)一(yi)番功夫，甚(shen)至進行(xing)設備部分改造。無論如(ru)何，以(yi)(yi)高(gao)速(su)連鑄(zhu)(zhu)帶(dai)動(dong)直(zhi)接(jie)(jie)熱(re)裝(zhuang)軋制，既(ji)可(ke)實現(xian)節能(neng)(neng)減排又能(neng)(neng)提高(gao)質量，效益(yi)巨大，迫切需(xu)(xu)要開展(zhan)(zhan)研究。
此前在高性能寬厚板制(zhi)造過程中(zhong)(zhong)困擾研究人員的連(lian)鑄熱(re)送裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)、軋制(zhi)邊(bian)線裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)、熱(re)連(lian)軋微合(he)金(jin)鋼的角(jiao)部裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)等(deng)板坯(pi)(pi)缺(que)陷問題，由于連(lian)鑄工作(zuo)者的努(nu)力已得(de)到了較(jiao)好的解(jie)決(jue)，但在方坯(pi)(pi)、圓坯(pi)(pi)生產中(zhong)(zhong)也有各種(zhong)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)缺(que)陷，因(yin)此將(jiang)裂(lie)(lie)紋(wen)(wen)(wen)控制(zhi)研究拓展(zhan)到方坯(pi)(pi)、圓坯(pi)(pi)等(deng)領域，也是目前一個(ge)比較(jiao)重要的方向(xiang)。
高(gao)(gao)性能特厚(hou)板(ban)(ban)需求不斷增長(chang)。為保證其鑄坯(pi)(pi)質(zhi)(zhi)(zhi)量，通常需采用(yong)超厚(hou)規格坯(pi)(pi)料大(da)壓縮比(bi)軋制生產。為此(ci)，有關(guan)高(gao)(gao)校與設(she)計院、企業合作，提出(chu)了采用(yong)直(zhi)弧型連鑄連續生產超厚(hou)板(ban)(ban)坯(pi)(pi)的(de)新思路，研發出(chu)系列裝(zhuang)備和工藝(yi)技術，鑄坯(pi)(pi)中(zhong)心偏析C級(ji)率≥91%。但(dan)是(shi)，在(zai)目前的(de)情況下，能否繼續努力，采取各種有效措施(shi)將(jiang)鑄坯(pi)(pi)中(zhong)心偏析C級(ji)率進一步提高(gao)(gao)，以(yi)獲(huo)得更佳(jia)的(de)心部質(zhi)(zhi)(zhi)量，或者以(yi)同(tong)樣的(de)C級(ji)率生產更厚(hou)的(de)板(ban)(ban)坯(pi)(pi)，這都將(jiang)是(shi)一個更大(da)的(de)突破。所以(yi)，優質(zhi)(zhi)(zhi)超厚(hou)板(ban)(ban)坯(pi)(pi)生產技術還有一定的(de)發展空(kong)間。
09 節(jie)能減排、優質(zhi)高效的無(wu)縫鋼管(guan)產(chan)(chan)業(ye)鏈和(he)生產(chan)(chan)技術(shu)
熱軋(ya)無(wu)(wu)縫(feng)鋼管是(shi)(shi)重要的鋼材(cai)品(pin)種，目前(qian)無(wu)(wu)縫(feng)鋼管生產(chan)呈現四大(da)主要特點。一(yi)是(shi)(shi)產(chan)業鏈不完整，煉鋼—連鑄與軋(ya)制距離甚遠，甚至分屬兩個(ge)企業；二是(shi)(shi)小批量，多品(pin)種；三是(shi)(shi)生產(chan)工藝為連鑄坯(pi)堆放(fang)冷卻—缺陷處理(li)(li)—再加熱—軋(ya)制—熱處理(li)(li)—管加工—產(chan)品(pin)；四是(shi)(shi)質量調控主要靠添加合金元(yuan)素和(he)離線(xian)熱處理(li)(li)，無(wu)(wu)在線(xian)熱處理(li)(li)裝備，能耗(hao)高，成本高，排放(fang)高。管材(cai)和(he)同樣用途的板材(cai)相比，生產(chan)成本（排放(fang)）高一(yi)倍，質量差（內壁質量、壁厚(hou)不均問題長期困擾，得不到解決）。
因(yin)此，建議采(cai)用新的無(wu)縫(feng)鋼(gang)管(guan)生產路(lu)線，如廢鋼(gang)原料—電爐(lu)冶(ye)煉(lian)—精煉(lian)—連鑄—直接穿孔軋制—在線控冷—管(guan)加工工藝路(lu)線，取消環形(xing)爐(lu)，并采(cai)用新的產品成(cheng)分和工藝設計(ji)，如低(di)碳—低(di)錳—微合金化—控軋控冷，建立(li)完整、低(di)碳、減排的新產業鏈，將大幅降低(di)無(wu)縫(feng)鋼(gang)管(guan)生產成(cheng)本(ben)，提高產品質(zhi)量。
010 短流程(cheng)中厚板(ban)坯(pi)連鑄連軋無頭軋制技術
通過引進(jin)國(guo)外技術(shu)，一些(xie)企業已經消化掌握了短(duan)流(liu)程薄板(ban)(ban)坯連(lian)(lian)鑄連(lian)(lian)軋(ya)(ya)(ya)無(wu)(wu)頭軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)技術(shu)。在此(ci)(ci)基礎上，國(guo)內外一些(xie)專家(jia)提出單流(liu)—單機中厚(hou)板(ban)(ban)坯無(wu)(wu)頭軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)生產(chan)(chan)熱軋(ya)(ya)(ya)帶鋼的(de)(de)(de)設(she)(she)想，以5米(mi)/分(fen)鐘~6米(mi)/分(fen)鐘的(de)(de)(de)拉速，高通量(liang)生產(chan)(chan)厚(hou)度為130毫米(mi)~150毫米(mi)的(de)(de)(de)中厚(hou)板(ban)(ban)坯，并合理(li)設(she)(she)計熱連(lian)(lian)軋(ya)(ya)(ya)機的(de)(de)(de)配置(zhi)，使每(mei)條線能夠年(nian)產(chan)(chan)常規規格的(de)(de)(de)熱連(lian)(lian)軋(ya)(ya)(ya)產(chan)(chan)品200萬噸(dun)~300萬噸(dun)。我國(guo)已有(you)企業對此(ci)(ci)產(chan)(chan)生較大興趣。因此(ci)(ci)，針對新的(de)(de)(de)需(xu)求，組織隊伍開展中厚(hou)板(ban)(ban)坯無(wu)(wu)頭軋(ya)(ya)(ya)制(zhi)的(de)(de)(de)研究(jiu)設(she)(she)計是十分(fen)必要的(de)(de)(de)。
011 中寬帶薄板坯無(wu)頭(tou)軋制+熱(re)彎型(xing)鋼+控(kong)制冷卻制備超高強(qiang)型(xing)鋼
目前，輕卡(ka)車(che)(che)大(da)(da)梁板一般采(cai)用(yong)(yong)冷(leng)(leng)軋板，強度為(wei)1180兆(zhao)帕，厚度在2毫米以(yi)下(xia)，滾(gun)壓(ya)成(cheng)(cheng)型(xing)。重卡(ka)及商(shang)用(yong)(yong)車(che)(che)采(cai)用(yong)(yong)熱軋板，厚度大(da)(da)部(bu)分是(shi)4毫米、6毫米、8毫米等，強度級別是(shi)510兆(zhao)帕、610兆(zhao)帕、710兆(zhao)帕、780兆(zhao)帕，沖壓(ya)成(cheng)(cheng)型(xing)，1000兆(zhao)帕以(yi)上熱軋板用(yong)(yong)得很(hen)少。在這種情況下(xia)，冷(leng)(leng)彎型(xing)鋼廠制備(bei)商(shang)用(yong)(yong)車(che)(che)大(da)(da)梁，冷(leng)(leng)彎成(cheng)(cheng)型(xing)力會非常大(da)(da)，產品(pin)成(cheng)(cheng)型(xing)困難(nan)，質量難(nan)以(yi)保證，對成(cheng)(cheng)型(xing)設備(bei)能(neng)力需求也很(hen)大(da)(da)。如(ru)果要繼續提高大(da)(da)梁板的強度，則(ze)成(cheng)(cheng)型(xing)設備(bei)能(neng)力和成(cheng)(cheng)型(xing)質量將成(cheng)(cheng)為(wei)瓶頸。
為此，提(ti)出一(yi)種“中寬帶薄板坯無頭(tou)軋制(zhi)(zhi)+熱彎(wan)型(xing)(xing)(xing)鋼+控制(zhi)(zhi)冷(leng)卻(que)＋切斷”直接制(zhi)(zhi)備超(chao)高強(qiang)大梁型(xing)(xing)(xing)鋼的方(fang)案。這個方(fang)案的中心(xin)思想是熱軋完成(cheng)后先進行(xing)低成(cheng)型(xing)(xing)(xing)力的熱彎(wan)成(cheng)型(xing)(xing)(xing)，而(er)后進行(xing)控制(zhi)(zhi)冷(leng)卻(que)，避開了冷(leng)彎(wan)成(cheng)型(xing)(xing)(xing)難(nan)題(ti)，且通過控冷(leng)可以輕(qing)松把大梁強(qiang)度(du)提(ti)高到1500兆(zhao)帕(pa)以上。這將有(you)助于商用車大幅度(du)的輕(qing)量化和節能減排，提(ti)高運輸(shu)效率。
012 超快冷等先進(jin)技術(shu)拓展應用(yong)
由(you)于(yu)產學研共同努力，熱軋(ya)鋼(gang)材(cai)(cai)超快冷(leng)技(ji)術在普鋼(gang)系統得到大規模應(ying)(ying)用(yong)，取(qu)得可觀的(de)(de)(de)經(jing)濟(ji)效益和(he)社會效益。這項(xiang)技(ji)術在特鋼(gang)系統同樣具有廣闊的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)前景。奧氏體不銹鋼(gang)板(ban)材(cai)(cai)的(de)(de)(de)超快冷(leng)在線固溶處(chu)理(li)，軸承鋼(gang)棒材(cai)(cai)軋(ya)后超快冷(leng)控制網狀碳化物，成(cheng)效均十分顯著。因此，希(xi)望通過產學研的(de)(de)(de)深(shen)度融合，尋(xun)找超快冷(leng)技(ji)術在特鋼(gang)系統的(de)(de)(de)應(ying)(ying)用(yong)場景，加強先進技(ji)術的(de)(de)(de)拓(tuo)展應(ying)(ying)用(yong)，這是一個重(zhong)要的(de)(de)(de)研究方(fang)向(xiang)。
013 短流程薄帶連(lian)鑄技(ji)術
薄帶(dai)(dai)連鑄(zhu)(zhu)(zhu)技(ji)術(shu)發展(zhan)多年(nian)，近(jin)年(nian)我(wo)國也開始(shi)引進和自(zi)主開發。但(dan)(dan)是，由(you)于其(qi)(qi)熱(re)軋加(jia)工量小，鑄(zhu)(zhu)(zhu)態組織未能(neng)完全消除，難(nan)以應用(yong)到性(xing)(xing)能(neng)要求嚴格(ge)、服(fu)役條件惡劣的(de)場景(jing)。鑄(zhu)(zhu)(zhu)軋裝備的(de)鑄(zhu)(zhu)(zhu)輥、側封(feng)、水口(kou)要求嚴格(ge)，制造加(jia)工難(nan)度很(hen)大(da)，導致生產(chan)(chan)消耗(hao)大(da)、成(cheng)本高。但(dan)(dan)是，其(qi)(qi)快速凝固(gu)特點(dian)可以帶(dai)(dai)來其(qi)(qi)他生產(chan)(chan)方(fang)式所難(nan)以比擬的(de)優(you)勢。因此(ci)，探索(suo)利用(yong)這一特點(dian)，制造其(qi)(qi)他方(fang)式難(nan)以生產(chan)(chan)的(de)特殊尺(chi)寸(cun)、性(xing)(xing)能(neng)的(de)材料，應是鑄(zhu)(zhu)(zhu)軋技(ji)術(shu)下一步(bu)發展(zhan)的(de)重(zhong)要方(fang)向。已有團隊探索(suo)利用(yong)鑄(zhu)(zhu)(zhu)軋技(ji)術(shu)制造傳統加(jia)工方(fang)法(fa)難(nan)成(cheng)型的(de)高合金薄帶(dai)(dai)和極薄帶(dai)(dai)，解決了關鍵核心技(ji)術(shu)難(nan)題，并實(shi)現了產(chan)(chan)業化。
“AI+鋼鐵(tie)”行(xing)動推動全流程(cheng)智能化(hua)
數字(zi)化(hua)浪潮席卷世界，鋼鐵(tie)行(xing)(xing)業(ye)處于百年未有之(zhi)大變局中(zhong)。材料科(ke)學的研究(jiu)范式，從(cong)早(zao)期(qi)的經驗驅動、理論驅動、計算驅動，演進到如(ru)今(jin)的數據(ju)+AI（人工智(zhi)能(neng)）驅動。AI作為數字(zi)時代的前沿技(ji)術，為鋼鐵(tie)行(xing)(xing)業(ye)突破(po)發(fa)展瓶頸、實現高(gao)質量(liang)發(fa)展帶來了新的曙光。開展“AI+鋼鐵(tie)”行(xing)(xing)動勢在必行(xing)(xing)。
由于鋼鐵(tie)行(xing)業(ye)的(de)全流程黑箱，材料內部的(de)信息無法實(shi)(shi)時、在(zai)線(xian)、連續獲得，長期以來，業(ye)界采(cai)用取樣離線(xian)實(shi)(shi)測方法采(cai)集組織(zhi)性能和金相照片數據，結合(he)制造工藝、成(cheng)分數據進行(xing)分析和建模，再用于實(shi)(shi)時控(kong)制。這種離線(xian)取樣分析的(de)方法缺少實(shi)(shi)時、在(zai)線(xian)、連續的(de)組織(zhi)性能檢測和控(kong)制，無法構成(cheng)真正的(de)信息感(gan)知(zhi)—科(ke)學分析—智慧(hui)決策—反饋賦能的(de)實(shi)(shi)時、在(zai)線(xian)的(de)閉路(lu)循(xun)環，因(yin)而(er)不(bu)能構成(cheng)真正意義上的(de)信息物理系統自(zi)主無人控(kong)制。
自2019年(nian)開(kai)始，東北大(da)學協同(tong)創新(xin)中(zhong)(zhong)心(xin)組(zu)織鋼(gang)鐵(tie)流(liu)(liu)程(cheng)各(ge)(ge)單元開(kai)展“AI+鋼(gang)鐵(tie)”的研(yan)究。2022年(nian)底，ChatGPT生成式(shi)人工(gong)智(zhi)能(neng)(neng)大(da)模型(xing)(xing)(xing)登(deng)場，隨后文(wen)生視頻大(da)模型(xing)(xing)(xing)SORA、英偉達的AI工(gong)廠(chang)(AI數據(ju)中(zhong)(zhong)心(xin))、具身智(zhi)能(neng)(neng)的端到(dao)(dao)端(E2E)技(ji)(ji)術(shu)，以(yi)及多模態技(ji)(ji)術(shu)、多智(zhi)能(neng)(neng)體技(ji)(ji)術(shu)等先進的AI技(ji)(ji)術(shu)成功應用，“AI+”的熱潮迅速在各(ge)(ge)領域掀起。鋼(gang)鐵(tie)行業產學研(yan)協同(tong)創新(xin)隊伍抓住了(le)(le)這(zhe)個(ge)難得的歷史機遇，以(yi)鋼(gang)鐵(tie)流(liu)(liu)程(cheng)各(ge)(ge)單元的大(da)量實測(ce)(ce)歷史數據(ju)為基礎，推進鋼(gang)鐵(tie)流(liu)(liu)程(cheng)各(ge)(ge)個(ge)單元人的智(zhi)能(neng)(neng)與AI的協同(tong)、融合，攻克了(le)(le)組(zu)織與性(xing)(xing)能(neng)(neng)在線、實時、連續(xu)預(yu)(yu)測(ce)(ce)的難題，建立了(le)(le)人機混合型(xing)(xing)(xing)智(zhi)能(neng)(neng)（HI，Hybrid Intelligence）預(yu)(yu)測(ce)(ce)模型(xing)(xing)(xing)，為組(zu)織性(xing)(xing)能(neng)(neng)的在線、連續(xu)、實時預(yu)(yu)測(ce)(ce)與自主(zhu)無人控制提(ti)供了(le)(le)保障。目前(qian)，該模型(xing)(xing)(xing)已在一批企業的煉(lian)(lian)鐵(tie)、煉(lian)(lian)鋼(gang)、熱軋(ya)、冷軋(ya)等主(zhu)要環節得到(dao)(dao)實施，初步實現(xian)了(le)(le)將鋼(gang)鐵(tie)廠(chang)建成無人工(gong)廠(chang)的目標(biao)。
在推(tui)進“AI+鋼鐵”研究的過(guo)程中，形成(cheng)了AI+鋼鐵行業標準化通用技術體系(xi)(xi)，包括(kuo)數據采集與治(zhi)理、預測性(xing)模(mo)型建立、算(suan)力需求、簡潔高效算(suan)法、系(xi)(xi)統架(jia)構、工業軟件等6項通用化技術。
今后10年是(shi)我國鋼(gang)鐵(tie)工業(ye)實現(xian)中國式現(xian)代化的關(guan)鍵時期，特提(ti)出下述(shu)關(guan)于(yu)2025年—2035年開展(zhan)鋼(gang)鐵(tie)行業(ye)“AI+鋼(gang)鐵(tie)”行動的建議。
“AI+鋼(gang)(gang)鐵”行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)動(dong)(dong)目標為針對鋼(gang)(gang)鐵行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)業（材(cai)料行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)業）極端黑(hei)箱性(xing)(xing)、強耦合性(xing)(xing)、高度復雜性(xing)(xing)的(de)(de)特點(dian)，加強大(da)數(shu)(shu)據計算智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)、多模(mo)態(tai)感知智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)、“知識引(yin)導+數(shu)(shu)據驅動(dong)(dong)”的(de)(de)人機(ji)混(hun)合認知智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)等新(xin)一代人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)研究及(ji)其(qi)在(zai)鋼(gang)(gang)鐵行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)業的(de)(de)創(chuang)新(xin)應(ying)用，以“知識引(yin)導+數(shu)(shu)據驅動(dong)(dong)”的(de)(de)混(hun)合智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)不(bu)斷(duan)解決鋼(gang)(gang)鐵行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)業不(bu)完全信(xin)息(xi)、不(bu)確定性(xing)(xing)、動(dong)(dong)態(tai)環境(jing)下的(de)(de)問(wen)題，讓鋼(gang)(gang)鐵行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)業進一步接近“強人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)”“通(tong)用人工(gong)智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)”這個智(zhi)(zhi)能(neng)(neng)(neng)技(ji)(ji)術的(de)(de)“天花(hua)板”；支持鋼(gang)(gang)鐵行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)業強化(hua)技(ji)(ji)術創(chuang)新(xin)，提(ti)高產品質(zhi)量、改進工(gong)藝技(ji)(ji)術、形成創(chuang)新(xin)生態(tai)，全方位提(ti)升鋼(gang)(gang)鐵行(xing)(xing)(xing)(xing)(xing)業的(de)(de)競爭力(li)。為實現這些(xie)目標，需要(yao)夯(hang)實數(shu)(shu)據基礎，強化(hua)治理能(neng)(neng)(neng)力(li)；高標準建設細分領域高質(zhi)量數(shu)(shu)據集(ji)；構建國家材(cai)料可(ke)信(xin)數(shu)(shu)據空(kong)間(jian)；構建分層協同的(de)(de)AI模(mo)型體系；完善模(mo)型評估與技(ji)(ji)術創(chuang)新(xin)生態(tai)；全面提(ti)升從業人員AI素(su)養(yang)。
2025年(nian)—2035年(nian)，時間安排建(jian)議(yi)如(ru)下(xia)：2025年(nian)—2026年(nian)，重(zhong)點打造(zao)10條以上鐵(tie)—鋼(gang)(gang)—鑄(zhu)—軋(ya)全(quan)流(liu)程一體化“AI+鋼(gang)(gang)鐵(tie)”樣板(ban)生產線。同時，制(zhi)定標準體系(xi)、驗收(shou)評(ping)測指標體系(xi)及方法。2027年(nian)—2030年(nian)大面積(ji)推廣(guang)，完(wan)成30條以上全(quan)流(liu)程一體化“AI+鋼(gang)(gang)鐵(tie)”生產線的(de)建(jian)設。2031年(nian)—2035年(nian)全(quan)行業推廣(guang)，全(quan)面實現鋼(gang)(gang)鐵(tie)行業的(de)“AI+鋼(gang)(gang)鐵(tie)”。
具體(ti)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)方(fang)(fang)(fang)向(xiang)可以分為下述3個方(fang)(fang)(fang)面(mian)：一是大數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)+機器學(xue)(xue)習方(fang)(fang)(fang)向(xiang)。構建鋼鐵材(cai)料(liao)成分、工藝和性(xing)(xing)能等(deng)全鏈條數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)平臺(tai)，研(yan)究(jiu)(jiu)工業(ye)大數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)清洗、修復與(yu)分布均衡化(hua)(hua)等(deng)預處理方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)，以及機理知(zhi)識-數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)信息共(gong)同(tong)驅(qu)動(dong)的(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)源異構數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)特征(zheng)提(ti)取(qu)方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)；采用(yong)“大數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)+機器學(xue)(xue)習”方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)，通(tong)(tong)過(guo)生產大數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)預測產品性(xing)(xing)能。二是人機混合(he)智能方(fang)(fang)(fang)向(xiang)。以大規模生產數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)為基礎，融合(he)工藝機理與(yu)操(cao)作經驗知(zhi)識，利用(yong)“理論(lun)/經驗+大數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)/機器學(xue)(xue)習”的(de)(de)(de)人機混合(he)智能，建立材(cai)料(liao)組織預測模型，并通(tong)(tong)過(guo)數(shu)(shu)(shu)據(ju)(ju)(ju)挖掘深化(hua)(hua)物理冶金學(xue)(xue)理論(lun)認知(zhi)。三是多(duo)(duo)(duo)智能體(ti)方(fang)(fang)(fang)向(xiang)。研(yan)究(jiu)(jiu)優化(hua)(hua)問(wen)題(ti)降維和快速求解方(fang)(fang)(fang)法(fa)(fa)，打造全流程(cheng)、多(duo)(duo)(duo)層次多(duo)(duo)(duo)智能體(ti)，實(shi)現(xian)制造單(dan)元與(yu)工序級的(de)(de)(de)多(duo)(duo)(duo)尺(chi)度工藝質量指標動(dong)態(tai)協調優化(hua)(hua)，建立材(cai)料(liao)外(wai)形(xing)尺(chi)寸、組織性(xing)(xing)能、表面(mian)質量的(de)(de)(de)全局性(xing)(xing)、系列(lie)化(hua)(hua)、通(tong)(tong)用(yong)化(hua)(hua)的(de)(de)(de)預測系統(tong)。
AI驅動(dong)材料創(chuang)新實(shi)現快速迭代
AI驅動材(cai)料(liao)(liao)創(chuang)新(xin)向“快、微、極”演進。AI通過機器(qi)學習與大數(shu)據分(fen)析，實現(xian)材(cai)料(liao)(liao)研發(fa)效率的指數(shu)級提升，推動快速迭(die)代成(cheng)為(wei)現(xian)實；在微觀(guan)尺度上，原子(zi)級制(zhi)造與精(jing)準成(cheng)分(fen)控制(zhi)成(cheng)為(wei)材(cai)料(liao)(liao)性(xing)能優化的重要方向（如(ru)納(na)米材(cai)料(liao)(liao)、量子(zi)點材(cai)料(liao)(liao)的微觀(guan)結構設計(ji)等）；極端環境需求（如(ru)高(gao)溫、輻射、超高(gao)壓(ya)場景）則催生多功能集成(cheng)、高(gao)穩(wen)定性(xing)材(cai)料(liao)(liao)的突(tu)破，支撐未來在航空航天、核能、深地、涉(she)海等前沿領域的應用拓展。新(xin)能源、低空經濟(ji)、機器(qi)人、生物制(zhi)造等新(xin)興產業的爆發(fa)式增長(chang)，創(chuang)造了(le)對高(gao)端材(cai)料(liao)(liao)的新(xin)需求。
01 滿足(zu)各(ge)領域對高端鋼鐵(tie)產品的特殊需求
隨著社會(hui)經濟(ji)的(de)(de)發(fa)展(zhan)，對大規模(mo)、大批量生(sheng)產(chan)(chan)(chan)的(de)(de)碳錳(meng)(meng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、微合金(jin)(jin)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)提出(chu)了更高(gao)(gao)性能(neng)(neng)、更低(di)成本、最(zui)低(di)排放的(de)(de)新(xin)(xin)需求(qiu)。因此，鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鐵企業應(ying)當(dang)進行工(gong)(gong)藝—裝備—產(chan)(chan)(chan)品(pin)—服務一體化的(de)(de)創新(xin)(xin)，將(jiang)傳統產(chan)(chan)(chan)品(pin)升級(ji)(ji)為TOP級(ji)(ji)產(chan)(chan)(chan)品(pin)。與(yu)能(neng)(neng)源(yuan)相(xiang)關(guan)的(de)(de)高(gao)(gao)端產(chan)(chan)(chan)品(pin)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)括(kuo)(kuo)新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)汽車(che)(che)電(dian)機用極(ji)薄高(gao)(gao)強度(du)無取(qu)向電(dian)工(gong)(gong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，超(chao)(chao)(chao)(chao)高(gao)(gao)壓輸(shu)電(dian)用極(ji)薄取(qu)向電(dian)工(gong)(gong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，核(he)廢料(liao)儲運用防輻射(she)含(han)硼(peng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、第(di)四代(dai)核(he)聚變用特殊(shu)低(di)溫鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，氫氣(qi)儲輸(shu)管道用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管、液氫能(neng)(neng)儲運用低(di)溫高(gao)(gao)錳(meng)(meng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，二氧化碳捕集用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、空(kong)(kong)氣(qi)壓縮儲能(neng)(neng)用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，水(shui)電(dian)站建設需求(qiu)的(de)(de)超(chao)(chao)(chao)(chao)高(gao)(gao)強水(shui)電(dian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、高(gao)(gao)端磁軛(e)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)等。與(yu)乘(cheng)(cheng)用車(che)(che)相(xiang)關(guan)的(de)(de)高(gao)(gao)端產(chan)(chan)(chan)品(pin)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)括(kuo)(kuo)新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)乘(cheng)(cheng)用車(che)(che)電(dian)池(chi)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)用熱浸鍍鋅1500Zn鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、2200兆帕(pa)超(chao)(chao)(chao)(chao)高(gao)(gao)強熱沖壓鋼(gang)(gang)(gang)(gang)板、2400兆帕(pa)級(ji)(ji)超(chao)(chao)(chao)(chao)高(gao)(gao)強熱沖壓鋼(gang)(gang)(gang)(gang)板等。與(yu)商用車(che)(che)輕量化相(xiang)關(guan)的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)品(pin)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)括(kuo)(kuo)熱成型高(gao)(gao)強結(jie)構件、高(gao)(gao)強結(jie)構鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管、高(gao)(gao)強熱成型車(che)(che)輪(lun)等。與(yu)生(sheng)態相(xiang)關(guan)的(de)(de)特殊(shu)環境需求(qiu)的(de)(de)產(chan)(chan)(chan)品(pin)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)括(kuo)(kuo)高(gao)(gao)海(hai)拔高(gao)(gao)寒(han)環境耐(nai)(nai)(nai)候橋梁(liang)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、耐(nai)(nai)(nai)生(sheng)物腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)海(hai)洋用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)煤礦(kuang)支(zhi)架(jia)用耐(nai)(nai)(nai)腐(fu)蝕(shi)高(gao)(gao)強鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、光伏支(zhi)架(jia)用特種耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)等。與(yu)航空(kong)(kong)、航天(tian)相(xiang)關(guan)的(de)(de)材料(liao)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)括(kuo)(kuo)高(gao)(gao)強韌低(di)密度(du)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、超(chao)(chao)(chao)(chao)高(gao)(gao)強度(du)起落架(jia)用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)（300M級(ji)(ji)）、航空(kong)(kong)軸(zhou)承鋼(gang)(gang)(gang)(gang)和齒(chi)輪(lun)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)等。與(yu)海(hai)洋工(gong)(gong)程(cheng)有關(guan)的(de)(de)材料(liao)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)括(kuo)(kuo)艦船(chuan)用超(chao)(chao)(chao)(chao)高(gao)(gao)強度(du)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、海(hai)洋工(gong)(gong)程(cheng)和石油化工(gong)(gong)用不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)合金(jin)(jin)、深海(hai)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)合金(jin)(jin)特殊(shu)螺紋(wen)油套(tao)管等。化工(gong)(gong)相(xiang)關(guan)用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)括(kuo)(kuo)化工(gong)(gong)用不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)、耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)合金(jin)(jin)等。電(dian)子(zi)信(xin)息相(xiang)關(guan)材料(liao)包(bao)(bao)(bao)(bao)(bao)括(kuo)(kuo)精密合金(jin)(jin)、超(chao)(chao)(chao)(chao)純不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)等。
02 采用柔性(xing)、敏捷制(zhi)造(zao)、大批(pi)量定制(zhi)化方式生產中厚(hou)板(ban)、無縫鋼(gang)管等傳統產品(pin)
應當加緊研究(jiu)，采用柔性、敏捷制(zhi)造、大(da)批量(liang)定制(zhi)化(hua)生(sheng)產(chan)(chan)，將一些目前小批量(liang)、多(duo)品(pin)(pin)種(zhong)生(sheng)產(chan)(chan)的傳統模式，轉換為大(da)批量(liang)、多(duo)品(pin)(pin)種(zhong)的新模式。一些研究(jiu)單位、高(gao)校(xiao)與企業合(he)作進行(xing)了(le)富(fu)有成效的研究(jiu)和(he)應用。例如，采用低(di)碳—低(di)錳—礬（或(huo)(huo)鈮）微合(he)金化(hua)—TMCP（控軋控冷）技術，用一種(zhong)成分坯料生(sheng)產(chan)(chan)Q345~Q420/ABCDE不同(tong)強韌性等級的鋼材，應用于(yu)中(zhong)厚板(ban)或(huo)(huo)無縫鋼管，應對多(duo)品(pin)(pin)種(zhong)、小批量(liang)生(sheng)產(chan)(chan)的困難(nan)，釋放生(sheng)產(chan)(chan)能力(li)，降低(di)生(sheng)產(chan)(chan)成本，促進全(quan)流程(cheng)生(sheng)產(chan)(chan)工(gong)藝(yi)優化(hua)。
03 凝固質量差(cha)、加工成型難、亟待(dai)完成關鍵核心突破(po)的(de)高(gao)合金(jin)材料生產(chan)工藝(yi)、裝備與(yu)產(chan)品
高合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)材料在(zai)(zai)凝(ning)固、加工(gong)過(guo)程中，表現出偏析嚴重(zhong)、變形抗力高、塑性差、極難成(cheng)型(xing)等特(te)征，成(cheng)為普遍性的(de)(de)難題。因此，應該通(tong)過(guo)工(gong)藝—裝備—產品(pin)—應用的(de)(de)一體化創新(xin)，探索(suo)新(xin)理論、新(xin)工(gong)藝、新(xin)裝備、新(xin)產品(pin)，在(zai)(zai)關(guan)鍵(jian)核(he)心材料上取得突破，滿足國家、企業的(de)(de)重(zhong)大(da)需求。納米顆粒功(gong)能粉末材料，可(ke)以用于制造(zao)磁帶(dai)存(cun)儲器、固態(tai)電池等。高合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)大(da)型(xing)錠坯材料用于模具鋼坯、一體化壓鑄模具、特(te)種軋輥(gun)、高潔凈耐疲勞的(de)(de)高鐵(tie)輪軸材料等的(de)(de)制造(zao)。難成(cheng)型(xing)高合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)薄(bo)(bo)帶(dai)包括鈦鋁金(jin)(jin)屬間化合(he)(he)(he)(he)物(wu)帶(dai)材、鎳(nie)鋁金(jin)(jin)屬間化合(he)(he)(he)(he)物(wu)帶(dai)材、各類合(he)(he)(he)(he)金(jin)(jin)冷軋超薄(bo)(bo)帶(dai)材等。
04 復合材料
不銹(xiu)鋼(gang)—鋼(gang)、鈦—鋼(gang)等(deng)雙層或(huo)三層層狀復(fu)合(he)板材、帶(dai)材、管材，以及金屬基陶瓷(ci)復(fu)合(he)材料等(deng)可(ke)以給材料帶(dai)來重(zhong)大改(gai)變，滿足一些(xie)特殊需求，應從工(gong)藝、裝備、產(chan)品、應用等(deng)方面進行深入探索研究，一旦突破迅速轉(zhuan)化應用。
以協同(tong)創新(xin)實現產業鏈強(qiang)韌(ren)化
鋼鐵(tie)行業必須加強(qiang)5G工(gong)業互聯網管理(li)下的全產業鏈(lian)協調管理(li)優化(hua)運行。
鋼鐵行(xing)業內部全(quan)流(liu)程(cheng)各個單元在(zai)垂直方(fang)向上(shang)，根據底層生產過程(cheng)運行(xing)實時大數據進行(xing)機器學(xue)習，對設備(bei)、物流(liu)、資源(yuan)等運行(xing)狀(zhuang)態做出判斷，指導各單元資源(yuan)配(pei)置與優化(hua)。全(quan)流(liu)程(cheng)各個單元整(zheng)合成一個全(quan)流(liu)程(cheng)、一體化(hua)的信息(xi)物理系統，進行(xing)全(quan)流(liu)程(cheng)生產計劃調度管理、設備(bei)運維管控、能源(yuan)配(pei)置與管理等。
一方面，加強(qiang)全產業(ye)(ye)鏈(lian)(lian)(lian)的(de)(de)(de)協(xie)同，增強(qiang)產業(ye)(ye)鏈(lian)(lian)(lian)的(de)(de)(de)韌(ren)性。從產業(ye)(ye)鏈(lian)(lian)(lian)的(de)(de)(de)角度，要發(fa)揮工業(ye)(ye)互(hu)聯(lian)網的(de)(de)(de)信息鏈(lian)(lian)(lian)接作用，將鋼(gang)鐵(tie)與(yu)上下游(you)全產業(ye)(ye)鏈(lian)(lian)(lian)信息互(hu)聯(lian)互(hu)通(tong)，確(que)保(bao)全產業(ye)(ye)鏈(lian)(lian)(lian)健康、協(xie)調(diao)、優化(hua)、安全運行，承擔全生命周期(qi)環境、資源、能(neng)源責(ze)任，補短板、醫(yi)痛(tong)點(dian)、破難點(dian)，提(ti)升自主保(bao)障(zhang)能(neng)力，保(bao)證(zheng)鋼(gang)鐵(tie)行業(ye)(ye)與(yu)上下游(you)企業(ye)(ye)融通(tong)、暢(chang)通(tong)、協(xie)同，共榮(rong)共享共發(fa)展。
另一方面，鋼鐵行業應廣泛組織隊伍深入下(xia)(xia)游用戶(hu)單(dan)位(wei)，發(fa)現市場新的需(xu)求，并(bing)協調破解鋼鐵材(cai)料使用中、服役(yi)中的難點、痛點問題(ti)。鋼鐵人在(zai)深入下(xia)(xia)游用戶(hu)單(dan)位(wei)過(guo)程中，要與他們深度融合在(zai)一起，聯合組隊，協同創新，提高、優化已有材(cai)料的應用水(shui)平，并(bing)不斷開發(fa)新的材(cai)料，滿足用戶(hu)日(ri)益增長的新需(xu)求。
來(lai)源：中國(guo)鋼(gang)鐵新聞網
