1. 冶金物理化学主要进展

（1）复杂熔渣体系物理性能的预报

提出描述硅铝酸盐熔体（如高炉渣等）结构，计算其中氧离子含量，预报复杂熔渣体系黏度和电导率模型。

（2）在冶金反应过程热力学上，中外专家合作进行炉渣脱硫能力、脱磷能力和相关熔渣相图的研究，并取得一定成绩。

（3）在冶金反应过程动力学上，提出气固相反应动力学新模型，该模型描述材料（如镁碳砖、AlN等）等高温氧化动力学预报具有普适性。

（4）在资源和环境物理化学上，中科院过程所提出应用于两性金属（如Cr、V、Ti、Al、Nb、Ta等）的清洁生产和绿色过程的基础理论研究和应用。如用亚熔盐提供高化学活性和高活度的负氧离子的碱金属高浓度离子介质，用于处理钒渣，可提高钒的回收率，实现钒、铬同步提取和实现尾渣的综合利用。

2. 冶金反应工程学主要进展

（1）在电弧炉炼钢中，探讨了高马赫条件下描述氧枪射流流场的合理湍流模型，并在高效节能的集束氧枪中应用。

（2）考虑到高拉速薄板坯连铸结晶器内钢液的强烈非稳态湍流状态，分别利用大涡模拟及雷诺k-ε模型描述结晶器内的湍流场，证明大涡模拟可以捕捉更多的随机漩涡，对结晶器内的瞬时流场预报更准确。

（3）铁矿粉的“低温还原”，研究了粒度小于200目（80µ）的铁氧化物具有更易于还原的热力学条件。研究了微米级尺度的铁氧化物气相还原过程，可在1000℃以下达到工业化应用的还原速率。

3. 冶金原料与预处理主要进展

（1）露天地下联合开采。

针对露天转地下开采难题，有关单位合作研究提出了三阶段开采理论（即矿体露天开采、露天转地下开采、地下开采）；露天深部矿体地下开采的合理界限。保持安全覆盖层移动迹线连续性和完整性的控制方法。对我国露天转地下开采和露天地下联合开采起到了较好的理论指导和工程示范作用。

（2）复杂难采矿地下开采技术

针对地下矿山复杂难采矿体，提出“采矿环境再造”概念，实验研究实施了人工底柱、泄压开采、微震监测等控制技术。 “采矿环境再造”这一科学命题的提出, 将开采环境再造概念扩展到保证环境不遭到破坏, 从根本上打破了传统采矿方法之间的界限, 推动采矿技术的进步和发展。

（3）采选过程联合节能

基于选矿多碎少磨原理，从采矿爆破、运输、破碎、磨矿环节综合分析过程能耗与物资消耗、生产效率等指标，建立了理论模型和计算公式。

（4）选矿工艺技术的不断创新

我国铁、锰矿资源赋存条件差，贫、细、杂问题突出，选矿加工难度大，经多年选矿科技攻关及开发高效选矿设备，研发新型浮选药剂，对选矿全流程进行自动化控制，采用重选、磁选、浮选、反浮选、化学浸出等几种选矿工艺的优化组合，使我国低品位、难选共生矿综合选矿技术达国际先进水平。

4. 冶金热能工程学科主要进展

（1）采用系统节能的理论和技术

本学科服务对象从过去的单体设备扩展到生产工序（厂）、联合企业、整个冶金工业，把节能视野从能源扩大到非能源。

系统节能理论和技术在钢铁企业得到全面普及和应用，并逐步推广到石化、建材等工业。

（2）深入研究钢铁企业“能量流”的运行规律和“能量流网络”的优化，以及能量流和物质流的相互关系和协同优化，包括能量流生产、回收、净化、存储、分配、使用和管网建设，上下工序之间“界面技术”的开发与应用，使相邻工序实现“热衔接”。钢铁生产过程余热余能的高效回收、转换与梯级利用。有40多家企业已建企业级能源管控中心，促进能量流网络优化和动态控制，达综合节能和系统节能的效果。

（3）冶金余热余能的高效转换、回收和利用

余热资源回收利用不仅要看回收热量的多少，还要看回收过程有效能的损失，要坚持“按质回收，温度对口，阶梯使用”。如烧结过程余热回收和利用，我国66台烧结机已配余热回收或发电；高炉煤气干法除尘余压发电（TRT）有597套，大于1000M3高炉TRT普及率达98%；焦炉干式熄焦（CDQ）投产或在建159套，钢铁企业CDQ普及率85%，其中采用高温、高压CDQ占80%左右；转炉煤气除尘及余热回收，国内采用第四代OG法除尘和LT干法除尘，干法除尘已达40余套；焦炉荒煤气显热回收、焦炉煤调湿工艺、副产煤气综合利用，已突破焦炉煤气和转炉煤气制甲醇，制液化天然气等资源节约和综合利用。钢渣处理开发了热焖、热泼、滚筒、风淬等多种处理技术。

（4）进入21世纪以来，东北大学利用冶金热能工程学在工业领域率先开展“工业生态学”研究，并组建了“国家环境保护生态工程重点实验室”和“工业生态研究所”。提出“源头治理”是治本，“末端治理”是治标。为了源头治理，应把物质的减量化和保护生态环境的视野扩展到产品的整个生命周期，即从产品的设计、原料的获得、产品的生产、产品的使用，一直到产品使用报废后的回收等各个环节都要符合保护生态环境的要求。

5. 炼铁主要进展

（1）高风温技术

高风温是现代高炉的主要技术特征。为此研发了适合1280℃送风温度的热风炉结构和操作参数。采用双预热技术，使燃烧单一煤气的热风炉拱顶温度达1400℃，并采用缩小拱顶温度与送风温度差的具体技术。优化热风管道系统结构，合理设置管道波纹补偿器和拉杆。防止炉壳产生晶间应力腐蚀。使高炉风温保持1280±20℃水平。

（2）高炉长寿技术

采用合理操作炉型。严把耐火材料（特别是碳砖及碳素捣打料）质量和施工质量。完善监测手段，特别要加强高炉薄弱环节的监测。严格控制炉料中碱金属和锌负荷。精心操作，科学护炉。使我国有些企业高炉寿命接近20年。

（3）低温冶金技术理论和应用

研究表明，微细铁矿粉具有纳米晶粒，有助于提高还原气体的利用率。细粒度与催化剂 及改善冶金反应传输条件的反应器相结合，能够提高低温反应速度。此项工艺在红土镍矿、钒钛磁铁矿等矿种的低温还原实验室研究中取得成功，正在开发工业性试验。

（4）非高炉炼铁的理论和工艺

宝钢COREX-3000经4年多实践，在稳定生产、降低成本、提高铁水合格率上都有很大进步，但目前综合技术经济指标仍比不上高炉。转底炉处理冶金污泥及含锌粉尘取得较好效果。处理共生矿进行了一些有益探索（如VTi矿、含Ni红土泥矿等）。煤制气-竖炉还原，国内也在试验。

6. 炼钢主要进展

（1）铁水脱硫预处理

铁水脱硫预处理工艺目前采用喷吹法和机械搅拌法（包括KR法等）两种方法。

最近新建钢厂更多采用机械搅拌式铁水预脱硫。由于铁水和炉渣搅拌强度大，效率高，硫含量可降到≤0.001%以下，脱硫后颗粒状炉渣易于扒除，回硫少，生产优质钢种时不再采用LF钢包精炼，显著降低生产成本，提高生产效率。我国在采用机械搅拌法中，除吸收日本KR法技术外，在脱硫剂种类和搅拌器结构上都有所创新。

（2）转炉脱磷+转炉脱碳炼钢工艺技术

首钢京唐公司在国内首先采用了包括转炉预脱磷和脱硅，处理后铁水在另一转炉在少渣条件下进行脱碳吹炼的新工艺流程。与传统炼钢工艺相比：1）炼钢石灰消耗和炉渣生成量大幅度降低；2）炼钢周期可缩短至30min以内；3）炼钢过程控制稳定性提高，出钢下渣少，钢水质量提高；4）生产中高碳含量钢时，可以添加Mn矿进行直接合金化；5）冶炼钢水中[S]、[P]含量可稳定地控制在0.007%以下；6）脱碳转炉一次命中率大幅度提高。2座300t脱磷转炉和3座300t脱碳转炉配合，炼钢周期缩短至30min内。

（3）“留渣+双渣”少渣炼钢工艺技术

在转炉冶炼前期温度低易于脱磷，并在温度上升至对脱磷不利之前将炉渣部分倒出，然后加入新渣料造渣进行第二阶段吹炼，结束后出钢，将液态炉渣留下，固化、装入废钢、铁水进行下一炉吹炼。由于上炉炉渣为下炉利用，因而显著降低白灰消耗和排放的渣量。在首钢、武钢、沙钢、三明钢铁公司试验后显著减少炼钢渣量，降低钢铁料消耗，外排渣由于低碱度，简化了炉渣处理工艺。

（4）RH真空精炼装备和工艺技术

近几年来，RH装置国产化迅速占据主导地位，满足了品种优化和质量提高的要求，并使投资大幅度下降。我国新建RH精炼装置在提高真空抽气能力、钢水循环速率、缩短精炼周期、保证冶金效果等高效真空精炼系统技术方面已处于国际领先行列。重钢建成并稳定生产世界上第一台机械真空泵RH装置，在大幅节能、提高系统稳定性和优化冶金效果上都具有一定优势，并推广到其他钢厂和VD工艺。

（5）超低氧特殊钢精炼连铸技术

轴承钢、齿轮钢、弹簧钢等高品质特钢要求T[O]控制在(4~8)×10^-6超低氧含量范围，以提高抗疲劳性能等。采用铝脱氧、高碱度精炼渣、RH真空精炼，严格保护浇注等工艺，实现超低氧特钢中非金属夹杂物微米尺寸、球状及较低熔点的控制技术。

（6）恒拉速连铸工艺技术

研究证明，拉速变动会改变结晶器内钢水流动状态，造成保护渣卷入、非金属夹杂物增多、拉漏等问题。通过提高炼钢-精炼-连铸协同生产组织水平，严格控制钢水到达连铸平台时间和温度，加强设备检修维护，减少拉漏预报系统误报率等措施，大幅度减少了连铸过程拉速变动。该技术首先是在武钢研发成功，效果明显。在首钢也得到较好应用，以首钢迁钢公司为例，四台板坯铸机恒拉速率（采用规程规定拉速时间/全部浇铸时间×100）达到93%以上，年拉漏次数≤1次，并显著提高了汽车钢板、家电板、电工钢板表面品质。

（7）高拉速板坯连铸技术

首钢京唐公司与北京科技大学合作，采用高拉速连铸结晶器保护渣、优化结晶器铜板结构加强冷却、采用FC结晶器（电磁制动）、加强冷却防止铸坯鼓肚，浇铸237mm厚铸坯拉速达到2.3m/min，生产冷轧薄板表面品质未受到影响。连铸浇铸周期由40~50分钟减少至32分钟左右。

（8）“炼钢-精炼-连铸” 快节奏层流式运行技术

最近建成的首钢京唐公司炼钢厂，由于采用“一包到底”-KR脱硫、转炉脱磷-转炉脱碳炼钢、大循环速率RH精炼、高拉速连铸，生产大部分钢种时可将转炉、精炼、连铸各自周期控制在32~35分钟，从而实现“转炉-精炼-连铸”层流式生产组织模式。自2012年下半年开始，京唐公司炼钢厂开始进行“KR脱硫-脱磷转炉-脱碳转炉-RH精炼炉-高拉速铸机”一一对应的“层流式”生产试验，取得了很好结果（拉速~2.3m/min，转炉、精炼、连铸周期均≤32min）。

（9）电炉炼钢技术

我国电炉钢产量已超过6000万t/年，与世界技术发展方向相同也取得了显著进步，主要成绩有：1）大型化进展快。国产100~200t级电炉（含高阻抗电炉）已在多个钢厂和重型机械制造厂投入使用，达到国际先进水平。2）电炉炼钢集束射流氧枪已在国内电炉生产中占据主导地位。3）电炉系统信息技术研究和应用也取得较大进展，包括电极调节、供电曲线监测和优化。4）电炉顶底复合吹炼技术的相关理论、装备和工艺技术研究取得进展，并在一些电炉上推广应用。底吹元件寿命已达7000炉以上。

7. 轧制学科主要进展

（1）轧制塑性变形理论

随着近年计算机和信息技术的快速发展，以三维有限元法（FEM）为代表的轧制过程大型数值模拟分析方法得到了迅速发展，有限元法作为一种有效的数值计算方法已经被广泛应用于轧制过程数值模拟分析。在轧制过程三维变形分析和组织性能分析理论方面，包括板带轧制变形分析和型钢轧制变形分析取得较好效果。基于弹性轧辊建立三维热力耦合有限元仿真模型，不仅可以模拟轧件的变形和温度变化，同时可以模拟轧辊的受力、变形及温度变化。其结果有助于加深对连轧过程的认识，有助于轧辊孔型的设计和工艺规程的制定。在全轧制热力耦合计算结果基础上，对大型H型钢冷却后残余应力进行仿真分析，可得到轧后H型钢残余应力分布。

（2）基于全流程监测与控制技术的板形控制理论

采用智能控制方法与现代控制的互相结合。如自适应的模糊神经网络控制，专家系统的最优化控制等都能取得良好的控制效果，生产中通过先进控制手段与工艺参数的合理匹配，能获得理想的板形。鞍钢1780生产线采用了世界上比较先进的PC交叉轧机的凸度控制技术，通过改变轧辊交叉角度，使凸度控制能力得到大幅度提高。宝钢梅钢1420冷轧机将金属三维变形模型、辊系弹性变形模型以及轧辊热变形与磨损模型等进行有机的耦合集成，建立基于轧制机理的严密准确的板形数学模型，将影响冷轧板形的轧制工艺、轧机设备和轧件材料等三方面的因素有机地联系起来，可以准确地进行冷连轧机板形预报与板形在线预设定。

（3）细晶粒钢轧制理论与工艺

包括： 1）铁素体+珠光体碳素钢采用强力轧制、形变诱导铁素体相变以及形变和相变耦合的组织超细化理论和技术； 2）结合奥氏体再结晶和未再结晶控制轧制和加速冷却控制的晶粒适度细化理论和技术；3）基于过冷奥氏体热变形的低碳钢组织细化－形变强化相变理论和技术；4）基于薄板坯连铸连轧流程（TSCR）的奥氏体再结晶细化＋冷却路径控制的低碳钢组织细化与强化理论与技术；5）针对低（超低）碳微合金贝氏体钢的中温转变组织细化的TMCP+RPC理论与技术。

在这些理论与技术研究的推动下，在长材、板带材和中厚板的强度升级或翻番，以及新产品开发中发挥出重大的作用和取得显著的效果。

（4）基于超快冷的TMCP技术

基本原理是：①在奥氏体区，在适于变形的温度区间完成连续大变形和应变积累，得到硬化的奥氏体；②轧后立即进行超快冷，使轧件迅速通过奥氏体相区，保持轧件奥氏体硬化状态；③在奥氏体向铁素体相变的动态相变点终止冷却；④后续依照材料组织和性能的需要进行冷却路径的控制。

关键组织调控技术包括晶粒细化控制技术、相间析出与铁素体晶内析出控制技术、铁素体晶内析出的热轧+冷轧全程控制技术、含Nb钢析出控制技术、贝氏体相变控制技术、在线热处理取代(或部分取代)离线热处理技术、双相钢与复相钢冷却路径控制技术、高强钢冷却过程中相变与板形控制技术、厚板与超厚板高质量高效率轧制技术等。

（5）薄板坯半无头轧制

主要技术进步与创新包括：1）建立了高效灵活的半无头轧制生产组织模式和系统，保证了长短坯轧制的高效、灵活切换；2）开发出超长连铸坯温度均匀化控制模型和系统及相关工艺技术（长连铸坯表面头尾温差≤20℃）；3）开发出适应半无头轧制的辊缝润滑系统和技术；4）建立全流程的半无头轧制系统集成技术。

实现269m 超长连铸坯连续稳定轧制成7个切分卷、成品板最薄0.77mm、厚度小于2.0mm 薄规格比例及一切三以上轧制占半无头轧制产量的比例分别大于96％和92%。

（6）薄板坯连铸连轧工艺、产品开发与组织性能控制

我国目前有薄板坯连铸连轧生产线13条，年产量约3300万吨。近期研究了各种微合金元素，在薄板坯连铸连轧各工序的固溶析出规律，组织演变规律和强化机理，并在生产技术和产品应用上取得一些成果。

如珠江钢厂薄板坯连铸连轧流程钛微合金化生产超高强度钢，生产薄规格和超薄规格热轧带钢。涟钢和北科大合作采用Ti-Nb微合金化开发出屈服强度600-700MPa的低碳高强度结构用钢及700MPa低碳贝氏体高强度工程机械用钢。

武钢和北科大合作，开发出700MPa级厚度1.2～1.4mm高强度薄规格板带钢，实现以热带冷。

8. 冶金机械及自动化主要进展

（1）在板形控制理论及技术方面

开拓研究板形自动控制的系统拓扑设计，板形控制策略，板形模式识别等，形成以板形调控功效为核心的板形控制技术，提出了基于实测带钢板形的板形前馈控制方法和板形闭环反馈解耦控制新方法，将人工神经网络方法、模糊推理、预测控制理论等先进方法应用于板形控制，建立具有多机架参与前馈和反馈并重，可实现控制目标与控制手段的双解耦，基于先进自动控制理论的新一代冷轧板形平坦度与边降的自动控制方法、模型和系统，发展了板形控制理论。

（2）板形表面缺陷在线监测方法与系统

北京科技大学自主研发了基于快速图像处理技术的连铸坯、热轧板带、冷轧板带表面缺陷在线检测方法和监测系统。

针对热轧板表面状况复杂的特点，采用形态滤波和神经网络等方法，开发了热轧钢板表面缺陷的监测与识别算法，解决了水、氧化铁皮与光照不均引起的误判问题，使缺陷检出率和识别率达国际先进指标。

（3）大型冶金设备集成创新

我国自主研发400吨大型矿用车

京唐5500m³高炉煤气全干式除尘技术

500m²大型烧结机

大型铸机（大型圆坯、矩形坯、超厚板坯、大断面异型坯）、大型模锻设备实现国产化

干式真空泵在RH和VD真空处理工艺中应用

自主研发集成酸洗冷轧机组及酸洗镀锌生产线

PQF三辊连轧管机组创新和新技术

（4）生产过程自动控制

   把工艺知识、数学模型、专家经验和智能技术结合起来，应用于炼铁、炼钢、连铸和轧钢等典型工位的过程控制和过程优化，如550 m²烧结机智能环闭控制、高炉操作平台专家系统、电弧炉炼钢能量优化利用技术、迁钢210吨转炉炼钢自动化成套技术、宝钢1880热轧关键工艺及模型技术自主开发与集成，冷轧机板形控制核心技术等。

（5）生产管理控制

   目前大中型钢铁生产企业中已普遍实施了MES（制造执行系统），通过信息化促进生产计划调整、物流跟踪质量管理控制、设备维护水平的提升，减少工艺衔接间能耗。钢铁企业建立能源管控中心，通过信息技术、自动化技术实现电力、燃气、动力、水等能源介质的监控，能源和生产一体化平衡调配。

（6）企业的信息化

   基于互联网和工业以太网的ERP（企业资源计划）、CRM（客户关系管理）和SCM（供应链管理）等成功应用，在更好满足客户要求、精细控制生产成本等方面发挥了作用。

9. 冶金流程工程学及冶金厂设计主要进展

冶金流程工程学研究主要内容：

（1）研究冶金流程动态运行的物理本质，指出流程动态运行的三要素：即“流”、“流程网络”和“流程程序”。钢铁制造流程属于耗散结构和自组织过程，为描述流程物质流的整体行为，提出物质量（Q），温度（T），时间（t）三个基本变量，通过综合调控这些基本参量来实现物质流的衔接、匹配、连续和稳定。

（2）为了揭示时间因子在流程动态协调运行中的作用，将时间因子作为流程系统动态运行过程中的目标函数来研究，会有效促进不同操作方式的复杂生产流程实现稳定、连续/准连续运行。提出了流程动态运行过程中对时间因素的各种表现形式：时间点、时间域、时间序、时间位、时间周期等，有助于流程整体动态运行的编程。

（3）流程动态运行过程的研究认识到，相关的、异质的工序间协调和优化具有重要意义，为此引进一系列界面技术的概念和方法，例如，高炉和转炉之间的“一罐到底”技术。

提出指导钢厂制造流程运行优化的“炉机对应”原则，“能耗最小”原则，“拉速决定流量原则”和“连浇”原则，同时引入流程组织和控制的动态Gantt图，分别对应流程系统运行的有序性，稳定性，高效性和连续性。

（4）在钢铁制造流程中同时存在物质流和能量流网络和相关运行程序，要正确认识钢厂中物质流和能量流的动态-有序、协调-高效运行，促进能源转变效率提高，减少流程能量耗散和有害物质的排放，必须建立全流程性的能量流网络的概念，并指出应建立能源管控中心，起到实时动态调整的作用。

（5）流程宏观运行动力学机制和运行规则研究。提出了流程设计、生产运行过程中较为完整的规则体系，即：间歇运行的工序、装置要适应服从准连续/连续运行工序、装置动态运行需要；准连续/连续运行的工序、装置要引导规范间歇运行的工序、装置的运行行为以及运行程序；低温连续运行的工序、装置服从高温连续运行的工序、装置的运行需要；在串联-并联流程结构中，要尽可能多地实现“层流式”运行；上下游工序装置之间的能力匹配对应和紧凑布局是“层流式”运行的基础；制造流程整体运行一般应建立起推力源—缓冲器—拉力源的宏观运行力学机制。

（6）钢铁厂动态精准设计理论和方法研究

指出工程设计应体现诸多技术要素，技术单元在流程整体协同运行中的动态集成，以确保工程系统运行过程中整体有序性和稳定性，实现达产快、运行稳定有效、过程耗散优化。为此，应该研究、开发动态精准的设计理论和方法。

（7）现代钢厂功能拓展和循环经济

通过对钢厂生产流程动态运行物理本质的研究，揭示出钢厂应具有钢铁产品制造功能、能源高效转换功能和社会大宗废弃物消纳处理和再资源化等三项功能。

研究了节能、清洁生产和钢铁工业绿色制造问题，提出钢厂环境问题要通过节能、清洁生产—绿色制造过程逐步实现环境友好，展望了钢铁企业有关生态工业链及未来在循环经济社会中的角色。

“新一代钢铁制造流程”实质是一个流程工程学与技术集成和优化的命题，京唐钢铁公司和重庆钢铁公司等新一代大型生产流程的设计、建设和投产后运行，以及沙钢、唐钢等原有钢铁生产流程中的局部优化、改造都是冶金工程流程学研究成果应用结晶。

新一代钢铁厂“动态—精准”设计理论和方法，对冶金厂设计理念、理论和方法提出新的认识，并将最新的研究成果应用于工程实践，推动了钢铁厂结构调整和优化，为钢铁厂节省了工程投资，实现生产集约化、工艺现代化、装备大型化、调控信息化、产品洁净化、资源循环化、环境友好化、效益最佳化和社会和谐发展。