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鋼鐵工業(yè)作為國民經(jīng)濟的重要基礎產(chǎn)業(yè)，在黨中央的正確領導下，積極貫徹新發(fā)展理念，著力推進高質量發(fā)展，取得了顯著成績。十年來，我國鋼鐵產(chǎn)品技術創(chuàng)新不斷突破、綠色低碳深入推進、智能制造不斷升級，向國家和人民交上了一份亮眼的成績單。

一、國家重大需求與前沿技術牽引，鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品創(chuàng)新瞄準國家發(fā)展的重大戰(zhàn)略問題

鋼鐵是支撐國家發(fā)展的最重要的基礎原材料，對國家經(jīng)濟技術、國防安全、人民生活，具有重要的戰(zhàn)略意義。近年來，美西霸權主義者對我國無理封鎖、制裁，妄圖遏制我國的快速發(fā)展。我們鋼鐵工作者，擔當起戰(zhàn)略科技力量的重大使命，堅持國家需求導向，戰(zhàn)略任務導向，聚焦鋼鐵行業(yè)亟待解決的基礎科學問題、關鍵共性技術、前沿引領技術和產(chǎn)業(yè)鏈上的“卡脖子”問題，攻堅克難，自立自強，自主創(chuàng)新，產(chǎn)出戰(zhàn)略性、關鍵性、原創(chuàng)性重大成果，保證了我國國民經(jīng)濟、國防建設的高速發(fā)展，真正擔當起支撐國家自立自強發(fā)展的重任。

1.1高端 實物質量達到了美國普利茅斯同類產(chǎn)品水平，應用于機場、體育場館、冷凝器、換熱器等領域。

經(jīng)濟型雙相不銹鋼。以雙相不銹鋼為代表的高性能、資源節(jié)約型不銹鋼具有高強度、輕量化、長壽命、低合金成本等特征，應用廣泛，適應了當前“碳達峰、碳中和”的政策要求。雙相不銹鋼具有高強度、良好的耐Cl-點蝕、耐應力腐蝕以及可焊性，同時與同耐蝕性級別相當?shù)膴W氏體不銹鋼相比，貴重合金Ni、Mo的含量降低50%以上，已經(jīng)成為資源節(jié)約型不銹鋼品種的典型代表。近年來，太鋼圍繞經(jīng)濟型雙相不銹鋼開展了大量的研發(fā)工作，解決了冶煉連鑄技術、低氧、高潔凈度控制、熱加工技術、熱處理技術、板材酸洗工藝、冷板高強化工藝、焊接技術，開發(fā)成功S32101、S32001、TDS2102、TDS-630、S32003等系列板材。產(chǎn)品實現(xiàn)了極限低成本與高性能的完美結合，在石油、化工、造船、核電、交通等多領域具有廣闊的應用前景。

低成本高強度Cr13型不銹鋼鐵路貨車。降低不銹鋼制造成本、替代碳鋼材料、拓展應用領域等成為不銹鋼企業(yè)的重點發(fā)展方向。低成本高強度Cr13型不銹鋼合金元素含量低，不含或少含貴金屬元素，同時具有高強度、良好的耐蝕性、一定的加工性能，是性價比極高的資源節(jié)約型不銹鋼材料。以T4003、TSZ410、T4003CR、TGR410、TBL12為代表的系列低成本高強度Cr13型不銹鋼，解決了低成本設計、熱處理技術、用戶加工技術、實現(xiàn)了低成本與高性能的良好匹配。

電子電路行業(yè)用SUS630冷板。SUS630屬于馬氏體沉淀硬化不銹鋼，生產(chǎn)難度主要集中在極高的成品硬度及均勻性、優(yōu)良的板形和極低厚度同板差等方面。目前該產(chǎn)品全部依賴日本進口，屬于我國典型的“卡脖子”產(chǎn)品。太鋼開展的主要技術工作，熱加工技術、時效處理技術、低厚度同板差控制技術、合理的熱軋及冷軋凸度控制、超平板形控制技術等方面取得突破，打破了日本產(chǎn)品的壟斷，并將在智能鎖和傳送帶領域獲得應用。此外，太鋼還在光伏低碳清潔能源用鐵鎳基合金、航空模具用Ni36殷瓦合金材料研究開發(fā)等方面取得重大進展，解決了市場的急需。

4.3鞍鋼：新一代鐵路車輛和煤氣管網(wǎng)用耐蝕鋼

針對鐵道運煤敞車運輸酸性介質和煤氣管網(wǎng)硫酸腐蝕問題，鞍鋼采用Cr、Ni、Cu、Sb等元素的復合優(yōu)化成分體系，實現(xiàn)了傳統(tǒng)耐候鋼合金設計理念的創(chuàng)新；將先進原子探針分析技術與透射電鏡技術相結合，在原子尺度上揭示苛刻腐蝕環(huán)境下表面膜微觀結構的耐蝕機理，首次發(fā)現(xiàn)了Sb和Cr協(xié)同在銹層中富集，并形成致密銹層，顯著阻礙浸蝕性離子傳輸并更加耐硫酸根和氯離子的腐蝕；開發(fā)的新一代鐵路車輛用耐蝕鋼全流程關鍵技術，工藝和質量穩(wěn)定，鋼板的性能優(yōu)于國內(nèi)外同類產(chǎn)品實物水平。產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐蝕性能、高強度、高韌性、易焊接及優(yōu)異的冷成型性能，成功應用于具有世界先進水平的27噸軸重新型鐵路貨車C80E和企業(yè)煤氣管網(wǎng)建設。技術達到國際領先水平，極大提高我國鋼鐵材料、鐵路運輸裝備、煤氣管網(wǎng)工程的國際競爭力。

4.4東大：氧化鐵皮控制技術

本項目針對鋼材熱軋氧化行為控制這一世界性難題，通過對單體關鍵技術的研發(fā)，解決了氧化皮粘附性與結構轉變控制、氧化皮界面彎曲度控制及高效除鱗等核心問題，開發(fā)出用于跟蹤熱軋過程氧化行為的智能控制系統(tǒng)，形成了具有完全自主知識產(chǎn)權的熱軋氧化成套控制技術，不僅解決了普遍存在的典型表面缺陷問題，而且使氧化皮因具有免酸洗、易酸洗或耐腐蝕等特殊功效而“變廢為寶”。該項目實現(xiàn)了氧化皮高粘附性與結構控制機理與技術、合金元素選擇性氧化的交互作用、基于FeO韌脆轉變行為的“噴淋裂化”除鱗技術、鋼材氧化行為在線軟測量及最優(yōu)工藝智能控制等主要科技創(chuàng)新。

本項目在國家及企業(yè)重大項目的持續(xù)支持下，經(jīng)十余年研發(fā)，通過對鋼材熱軋過程中氧化行為及機理的系統(tǒng)研究，開發(fā)出具有完全自主知識產(chǎn)權的表面質量控制技術，目前已經(jīng)推廣應用于鞍鋼、河鋼、太鋼、寶武、馬鋼、漣鋼等19家鋼鐵企業(yè)，覆蓋包括熱連軋、薄板坯連鑄連軋、中厚板及高速線材等45條產(chǎn)線。對C-Mn鋼、低碳鋼、低合金鋼等系列鋼種實現(xiàn)了技術全覆蓋，并推廣至高碳鋼高速線材、CSP無取向硅鋼及鎳系低溫用鋼等，覆蓋80%以上熱軋品種。開發(fā)出強度級別覆蓋400-800MPa的免酸洗鋼實現(xiàn)了結構鋼的免酸洗加工；系列高強酸洗板表面滿足了寶馬等汽車企業(yè)及海爾等家電企業(yè)的嚴格要求，替代國外同類產(chǎn)品；工程機械用鋼的表面質量超過日標要求，成為日本高端工程機械制造企業(yè)的專供產(chǎn)品；有效消除了高強及超高強船板鋼的表面色差，滿足了我國國防“大國重器”對表面質量的嚴苛要求。近3年涉及產(chǎn)能超過6500萬噸，創(chuàng)造直接經(jīng)濟效益20.88億元。相關技術輸出至韓國浦項鋼鐵公司和現(xiàn)代鋼鐵公司并進行了工業(yè)應用。

薄板坯連鑄連軋表面質量控制技術成功輸出至韓國浦項鋼鐵，為改善其無頭軋制CEM產(chǎn)線熱軋板的氧化皮厚度和結構提供了技術支撐。鋼材氧化行為在線軟測量及最優(yōu)工藝控制屬于國際首創(chuàng)，相關技術成功輸出至韓國現(xiàn)代鋼鐵第二熱連軋生產(chǎn)線，并進行示范應用。

4.5高性能含Nb耐候橋梁鋼的發(fā)展

推動橋梁鋼綠色化發(fā)展最具代表性的鋼種就是耐候橋梁鋼。“十三五”及“十四五”時期，高性能含Nb耐候橋梁鋼的開發(fā)取得了突破性進展，其廣泛應用把國內(nèi)耐候鋼橋的發(fā)展由涂裝、半涂裝推向免涂裝的全新發(fā)展階段。目前，中信金屬公司鈮微合金化技術中心與南鋼集團、鞍鋼集團和首鋼集團合作相繼開發(fā)了基于Nb微合金化技術和TMCP工藝的Q345qENH、Q370qNH、Q420qENH等系列化鋼級，尤其是鞍鋼集團和首鋼集團開發(fā)的高強度高韌性高耐候低屈強比鋼級Q420qFNH（-60℃沖擊吸收功不低于47J，Y/T不大于0.86）成功應用于中俄黑河大橋，更是將耐候橋梁鋼的開發(fā)推到了一個嶄新的高度。另外，采用南鋼集團開發(fā)的耐候橋梁鋼的拉林鐵路藏木雅魯藏布江特大橋（Q420qENH）、官廳水庫特大公路橋（Q345qENH）均是典型的免涂裝鋼橋。

五、材料創(chuàng)新基礎設施建設、數(shù)字化轉型助力工藝優(yōu)化與新材料開發(fā)

目前世界已經(jīng)進入數(shù)字時代，鋼鐵行業(yè)必須與數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字技術相融合，發(fā)揮鋼鐵行業(yè)應用場景和數(shù)據(jù)資源的優(yōu)勢，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為載體、以實驗室、中試平臺、生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)感知和精準執(zhí)行為基礎、以邊緣過程設定模型的數(shù)字孿生化和CPS化為核心、以數(shù)字驅動的云平臺為支撐，建設鋼鐵企業(yè)數(shù)字化創(chuàng)新基礎設施，加速鋼鐵行業(yè)的數(shù)字化轉型。這項工作正在進行中，其中企業(yè)的實驗室和中試平臺的建設已經(jīng)進行了十幾年，我國鋼鐵行業(yè)多數(shù)企業(yè)的研究院或技術中心都裝備了各類模擬設備和中試裝備，為這些企業(yè)的技術進步和產(chǎn)品創(chuàng)新發(fā)揮了重要的作用。評價與表征的實驗工具主要包括各類材料組織分析和性能測定的儀表、儀器，這一點長期受到重視，以往已有大量的投入。原子探針、球差校正透射電鏡等高級分析儀器在逐漸普及。合成與加工的實驗工具主要是各類物理模擬實驗工具。依據(jù)規(guī)模，物理模擬實驗工具可以分為3類，即實驗室級實驗工具、中試級實驗工具、生產(chǎn)線級實驗工具。已經(jīng)有一批實驗室級物理模擬裝置，例如熱力模擬試驗機、連續(xù)退火模擬試驗機、涂鍍模擬試驗機、連鑄實驗模擬機、鈕扣式冶煉裝置等開發(fā)出來，已經(jīng)在企業(yè)中廣泛應用。

中試級的物理模擬實驗工具應用也十分廣泛，在太鋼技術中心、河鋼集團鋼鐵研究院、鞍鋼鋼鐵研究院、寶鋼中央研究院、山鋼日照基地等企業(yè)建設的中試實驗基地，有新型的實驗用小型轉爐、電爐、電渣爐等冶煉裝置，以及各類熱軋機及軋后控制冷卻裝置、冷軋實驗軋機，連續(xù)熱處理與涂鍍試驗線等軋制與熱處理中試線。一些小型的高爐、轉爐、連鑄生產(chǎn)設備，也被作為中試裝備，繼續(xù)留用，為煉鐵、煉鋼、連鑄的綠色化和數(shù)字化發(fā)揮作用。這些中試基地已經(jīng)達到了很高的水平，其中大部分處于國際領先水平，在國際上有重要影響。企業(yè)發(fā)動技術人員利用這些裝備和儀器，進行產(chǎn)品工藝優(yōu)化、新產(chǎn)品開發(fā)、新設備原型機研制，取得豐碩成果，提高了企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，鍛煉、培育了企業(yè)的科技創(chuàng)新隊伍，增強了企業(yè)的核心競爭力。薄帶連鑄、薄板坯連鑄等新工藝中試裝備在我國的短流程生產(chǎn)工藝裝備研發(fā)上也發(fā)揮了重要的作用。

生產(chǎn)線級實驗工具可以利用生產(chǎn)線上可獲取的全部大數(shù)據(jù)，進行機器學習、深度學習，挖掘出生產(chǎn)線中隱含的全部規(guī)律，破解鋼鐵全流程“黑箱”，對于提高研發(fā)效率、降低研發(fā)成本有重大意義。

2017年國家“十三五”原材料行業(yè)智能制造科技專項匯聚了企業(yè)和學校、研究單位的研究力量，系統(tǒng)研究了鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉型高質量發(fā)展的目標、路線和具體措施。這些工作的最終目標，就是利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G等最先進信息通訊技術，破解鋼鐵全流程的“黑箱”，建立起具有“數(shù)據(jù)驅動、軟件定義、虛實映射、泛在連接、異構集成、系統(tǒng)自治”六大特征的信息物理系統(tǒng)。

河鋼集團邯鋼、華菱集團漣鋼、建龍集團撫順新鋼鐵、山鋼集團萊鋼、鞍鋼股份等鋼鐵企業(yè)與華為等信息產(chǎn)業(yè)公司、高等院校、研究單位協(xié)同合作，艱苦探索，加速進行鋼鐵全流程、一體化數(shù)字化轉型，努力建設數(shù)字鋼鐵。大家逐步認識到，鋼鐵行業(yè)必須與數(shù)字經(jīng)濟、數(shù)字技術相融合，發(fā)揮鋼鐵行業(yè)應用場景和數(shù)據(jù)資源的優(yōu)勢，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為載體，建設鋼鐵企業(yè)數(shù)字化創(chuàng)新基礎設施，加速建設數(shù)字鋼鐵。

經(jīng)過幾年的艱苦探索，在數(shù)據(jù)驅動、數(shù)字化轉型、全流程“黑箱”破解、數(shù)字孿生設定模型、數(shù)字驅動的資源優(yōu)化與管理云平臺、網(wǎng)絡通訊、數(shù)據(jù)中心建設等方面已經(jīng)取得重要進展，產(chǎn)品質量提升、生產(chǎn)過程增效、新品快速開發(fā)、企業(yè)人員隊伍增強創(chuàng)新能力的大好局面正在形成。依據(jù)這些工作，已經(jīng)總結出下述建設鋼鐵材料創(chuàng)新基礎設施、實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)數(shù)字化轉型必須的關鍵共性技術：數(shù)據(jù)驅動的IT架構（簡明、柔性）；數(shù)據(jù)驅動的數(shù)據(jù)中心：數(shù)據(jù)處理功能，提取、轉換、存儲（時間序列）；數(shù)據(jù)驅動的信息感知：齊全、準確、可靠、安全；數(shù)據(jù)驅動的科學分析：數(shù)據(jù)科學---大數(shù)據(jù)/機器學習（AI），設定模型數(shù)字孿生化；數(shù)字驅動的智慧決策：全流程數(shù)字孿生模型的邊緣過程設定控制；數(shù)據(jù)驅動的精準執(zhí)行：執(zhí)行機構精準、快速、安全；數(shù)據(jù)驅動的循環(huán)賦能：信息感知-科學分析-智慧決策-精準執(zhí)行；制造主流程、一體化的虛擬模型與實際過程實時融合的CPS化（數(shù)據(jù)驅動）；數(shù)據(jù)驅動的資源配置與管理云平臺：生產(chǎn)調(diào)度、設備運維、能源-物流-排放管理、等等；自動化系統(tǒng)補課：遠程化、自動化、機器人化；軟件定義：標準化軟件，降低成本、提高效率、便于使用推廣，快速轉型；軟件開發(fā)：無代碼編程，簡單易學，便于推廣，形成數(shù)字化生態(tài)；網(wǎng)絡：光纖+5G，無時不在，無處不在，即插即用，泛在網(wǎng)絡；安全：網(wǎng)絡安全，標準化軟件；系統(tǒng)安全開發(fā)與上線：數(shù)據(jù)驅動的離線開發(fā)與調(diào)試-在線操作指導-在線運行（基于數(shù)據(jù)驅動的IT架構，安全上線，規(guī)避風險），安全、穩(wěn)妥的數(shù)字化轉型。

我們相信，材料行業(yè)的數(shù)字化轉型，材料創(chuàng)新基礎設施的建設，將發(fā)揮數(shù)字技術的放大、倍增、疊加作用，降低材料開發(fā)成本，提高材料開發(fā)效率，將會對我國新型鋼鐵材料的開發(fā)和傳統(tǒng)鋼鐵材料的工藝技術改進與優(yōu)化，發(fā)揮關鍵的、無可替代的作用。低成本、高效率、超級性能鋼鐵材料的成功開發(fā)和應用熱潮將席卷中國，引領世界，為中國經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展和世界經(jīng)濟的復蘇帶來新的活力。