虽然钢铁业惨得跟个狗似得，但总归不是一个夕阳产业，下面是十二五规划冶金十大关键技术研究进展与展望

　　新一代钢铁流程技术
　　新一代钢铁流程技术是“十一五”国家科技支撑计划重点支持项目，从循环经济的理念出发，利用现有的先进技术、优化的“界面”技术和新开发的先进工艺技术与装备，集成构筑出新一代可循环钢铁制造流程，为建设国际一流的曹妃甸工程提供技术支持。
　　根据新一代钢铁流程理念的要求，新一代钢铁流程技术应该能够保证流程紧凑、高效、顺畅，各工序优化，衔接匹配，实现动态有序运行；充分发挥三大功能作用，即钢铁产品制造，能源高效利用、转化和再利用，消纳社会废弃物的功能；流程可实现对行业先进技术高效集成，如高炉、转炉的干法除尘，焦炉干熄焦，煤气高效利用技术，高炉高风温低燃料比技术，炼钢厂高效低成本的洁净钢冶炼技术，高精度轧制和控轧控冷等技术。在新厂建设中可以根据每个企业的具体情况进行不同的工艺装备组合和不同的技术优化集成；在老厂改造中，各企业的情况不同（规模、资源、流程、主导产品等）应采用不同的工艺和装备达到上述要求。
　　新一代钢铁流程技术的效果应该达到主要技术经济指标超过现有的流程。按照这一目标要求，该项目设立了15个专题，包括超大型高炉系统工艺技术，低成本、高效化生产洁净钢水的工艺技术，钢水快速精炼技术集成，大板坯高速连铸技术，大型焦炉高效能源转换技术，炼钢—轧钢综合节能与环保技术，新一代钢厂精准设计技术和流程动态优化研究，节约型钢材减量化轧制技术，新一代钢铁流程工程化技术集成，长寿高效集约型冶金煤气干法除尘技术的开发，炉渣干法粒化余热回收新技术开发，基于氢冶金的熔融还原炼铁新工艺开发，高品质薄板生产技术开发，薄板坯连铸连轧生产取向电工钢新技术研究，高品质中厚板生产技术开发等。经过5年的研究、试验、应用验证，目前这些研究任务已经全面完成，相关指标基本达到了任务设定的指标要求，15个课题已全部通过中国钢铁工业协会组织的课题验收。目前，新一代钢铁流程技术已实现产业化。当然，由于新一代钢铁流程投产时间较短，有的工序还不够稳定，今后5年~10年内还有大量工艺优化的课题需要完成，同时要针对不同的生产条件和企业现状，抓紧新一代钢铁流程工艺技术的优化完善和推广工作，使钢铁生产流程真正体现紧凑有序、高效优质、低耗低排、低成本高效益的新一代流程的优点，为企业新建和改建提供参考。

　　低品位难选矿综合利用技术
　　我国对低品位复杂难选矿处理工艺技术的研究已到世界先进水平，尤其是在贫赤铁矿、褐铁矿、菱铁矿的选矿技术方面已居世界领先水平。由于选矿技术的进步，鞍钢、包钢、攀钢、酒钢等大型钢铁企业选矿厂规模和选矿技术经济指标不断提高，我国部分复杂难处理铁矿和锰矿得到了一定的利用。
　　与国际先进水平相比，我国选矿技术主要问题体现在：一是选矿全流程生产过程自动控制及信息管理方面，无论是技术还是装备差距都比较大，有的才起步。二是选矿设备方面，与发达国家的差距仍然比较明显，我国自主研发的原创设备少，仿制的多；设备整机性能差，可靠性偏低，规格小，特别是大型破碎机和大型超细磨矿设备；国内骨干选矿厂中细碎用的圆锥破碎机大多选用国外设备。三是我国矿产资源利用率、安全生产、环境保护与发达国家相比也有较大差距。
　　我国在选矿技术上的总体要求是合理、充分综合利用资源，生产优质精矿，降低能耗，减少尾矿废水排放，改善生产与生活环境，达到可持续发展；矿产资源开发利用技术基本达到国际先进水平，大型选矿厂实现生产全过程自动控制和信息化管理，生产成本降低3%~5%，劳动生产率提高25%~50%，产品质量提高而且稳定；开发与应用适合我国资源特点的选矿新工艺（如超细粒贫矿选矿技术，多金属共生矿综合利用技术，尾矿综合利用技术、生物选矿技术等）以及相配套的高效、节能、大型系列化设备、复合型多功能选矿药剂等。
　　为进一步加强难采选矿资源的有效利用，“十一五”期间，科技部利用国家科技支撑计划“复杂金属矿产资源采选冶关键技术与装备”研究给予立项支持，支持的重点包括“微细粒复杂难选磁赤铁矿高效选矿技术研究”，研发出适用于微细粒复杂难选磁赤铁矿的选矿工艺技术方案，新型高效选矿药剂CY-58、78，旋流—静态微泡浮选柱系统等；“褐铁矿、菱铁矿高效选矿技术研究”，研发出“全粒级回转窑焙烧—磨矿—磁选—（浮选）”及成套大型回转窑装备、“多级循环旋流磁化焙烧—（磨矿）—磁选—（浮选）”及成套多级循环旋流磁化焙烧装置等，有利于高效回收复杂难选铁矿石，提高铁矿资源的利用率。
　　根据国外选矿技术发展趋势，未来随着矿产资源的不断开发，微细粒矿、多金属共生矿、菱铁矿、褐铁矿等复杂难处理矿所占的比例越来越大，单一的选矿方法难以高效利用这些资源，选矿技术将向工艺技术选冶一体化方向发展。

　　大中型高炉的高效、节能、长寿综合技术
　　高效、节能、长寿是高炉炼铁技术追求的目标和方向。“十一五”期间，科技部将“超大型高炉的系统工艺技术”研究列为“新一代可循环钢铁流程工艺技术”项目的重点课题，组织行业力量，通过产学研合作进行攻关，课题以大幅度提高超大型高炉的生产效率、显著降低能耗和污染物排放为攻关目标，研究超大型高炉工艺系统高效节能与环保技术，重点对超大型高炉精料技术、超大型高炉大喷煤条件下冶炼规律及控制技术、烧结过程能源回收与烧结脱硫技术、炼铁区段二氧化碳减排技术进行研发。
　　经过“十一五”的研究攻关，“大型高炉高效化生产综合技术”课题研究取得了多项创新成果：完成了拥有自主知识产权的中国第一座5500立方米高炉的设计、施工、调试，实现了稳定运行，并达到设计指标，利用系数达到2.3t/m3.d，燃料比为490kg/t；在5500立方米超大型高炉上成功使用BSK热风炉，实现了高炉风温1300摄氏度，为超大型高炉高煤比、低燃耗、低排放创造了条件；开展了5500立方米高炉1:1布料模型实验研究，为自主开发制造大型国产设备及高炉布料规律的探索提供技术支撑；2座高炉的原燃料贮运、上料系统采用集中联合布置，实现了烧结矿和焦炭的分级入炉与中心加焦，提高了原燃料利用率和精料水平；研发了高风温富氧大喷煤工艺技术，提高高炉生产效率3%~4%，降低了燃料消耗等。
　　超大型高炉炼铁工艺技术研究成果为大中型高炉高效、节能、长寿技术的发展奠定了基础。从某种意义上讲，高炉炼铁的高效不是简单的生产强化，更要重视其经济效益、环境效益和社会效益；长寿不是简单的高炉使用寿命长，更要重视其技术领先性，可持续发展的生存能力。围绕高炉高效技术和长寿技术，不断开展高炉精料布料、高炉本体优化、高风温、煤气净化等高炉炼铁先进技术的研究（包括高炉精料和炉料分布控制技术、热风炉高风温长寿技术、富氧大喷吹技术、烟气余热回收技术、大型高炉鼓风机和TRT发电技术、自动化控制与人工智能专家系统技术等），是炼铁科技创新的重要趋势。同时，研究矿石质量劣化条件下，高炉高效化生产技术是高炉炼铁的另一个重要趋势。开发适宜企业情况的优化配矿技术、适宜的高炉操作制度，才能有效地降低生产成本。

　　高效、低成本的转炉洁净钢生产系统技术
　　不同用户和不同产品对钢材洁净度的要求是不同的，其关键工艺和技术也会有所不同，但主要应包括6项共性技术：高效—低成本铁水预处理技术、高效—长寿的转炉冶炼技术、快速—协同的二次冶金技术、高效—无缺陷的全连铸技术、简捷—优化的流程网络技术、动态—有序的物流技术。
　　为建设高效、低成本洁净钢生产平台，新一代可循环钢铁流程工艺技术重点开展了降低洁净钢生产成本和实现洁净钢高效化生产的新工艺和新流程的研究开发工作，确立了“低成本、高效化生产洁净钢水的工艺技术”研究课题，课题设计采用了以铁水预处理为主进行钢水提纯的新工艺流程，代替了以炉外精炼为主体生产洁净钢的传统工艺流程，新流程以铁水预处理作为钢水提纯的重点，通过减少渣量和实现炉渣循环降低生产成本。根据课题立项目标的要求，课题包括9个研究单元：铁水高效脱硫工艺技术开发、转炉铁水“三脱”预处理工艺技术开发、脱碳转炉高速供氧与少渣冶炼工艺研究、转炉洁净钢生产工艺、关键装备技术的研究、120吨转炉半工业试验研究、210吨转炉工业化试验研究、300吨转炉集成应用技术、无硅铁水快速成渣工艺。经过各承担单位的联合攻关，课题研究任务已经全面完成，各项指标均以达到要求。
　　尽管项目研发任务已经完成，自主开发的铁水全三脱和少渣冶炼工艺也已获得成功，但就目前的生产技术水平而言，我们还有一定的差距。随着铁水供应条件的改善，以及新工艺的进一步优化，生产技术水平还有较大的提升空间，包括三脱比例的扩大，钢铁料消耗降低。根据目前存在的问题，未来的洁净钢生产应开展提高底吹搅拌强度、降低终渣氧化亚铁等技术的攻关。随着高炉产量的逐步增加，洁净钢高效化生产的技术水平应进一步提高，同时，要以降低钢铁料消耗为中心，推广低氧化铁渣脱磷工艺，进一步降低生产成本。

　　以超快冷为核心的新一代控轧控冷技术
　　以超快冷为核心的新一代控轧控冷技术，是以析出强化、相变强化和细晶强化为基础的在线热处理技术。国内超快速冷却技术的研究起源于2004年，经过“十一五”时期的研发，目前已经基本掌握了冷却速度无级可调、冷却路径控制以及超快冷的技术，并在板带、型线各类钢材生产中应用。
　　与以往钢铁产品生产工艺相比，新一代TMCP工艺不再以添加合金元素为调控其力学性能的主要手段，而是更加注重通过生产工艺手段来调整和控制产品最终显微组织结构，从而使其性能达到甚至超过以往同类产品的标准。由于降低了钢中合金元素添加量，在减少资源消耗的同时，钢铁产品的可回收和再利用性能大大增强，从而实现钢铁材料的绿色制造。
　　为加快该项技术的推广应用，国家发展改革委于2011年批复了“新一代TMCP（控制轧制和控制冷却技术）技术创新及产业化示范工程”。该工程项目以鞍钢中厚板厂4300mm厚板线和热轧带钢厂2150mm连轧线为依托，通过工艺技术与装备的研究和产业化集成应用，最终形成以超快冷为核心的新一代控轧控冷生产技术产业化应用示范线，实现系列低成本、减量化技术研究与产品开发。
　　目前，新一代控轧控冷技术已在板带生产中得到较好的应用。采用该工艺的有鞍钢中厚板厂、首秦中厚板厂、涟源2250毫米热连轧板厂、江西萍乡棒材厂等，达到了节约钢材合金用量30%、提高钢材强度100兆帕~200兆帕、大幅度提高冲击韧性、节约钢材使用量5%~10%、节能10%~15%、有的产品提高生产效率35%等效果。
　　但新一代控轧控冷技术在不少工厂的应用还不稳定，直接影响了用户对产品质量的信任程度。今后的努力方向是要进一步开发出基于超快速冷却的新一代控制冷却技术的工艺自动化控制系统，解决热轧钢铁材料高强度冷却过程的板形控制、性能均匀性等技术难题，实现中厚板、热轧板带以及热轧H型钢生产线超快速冷却工艺的自动化连续稳定生产。

　　高炉炼铁二氧化碳减排和利用关键技术
　　2011年，科技部正式下达了国家“十二五”科技支撑计划研究项目——“高炉炼铁CO2减排与利用关键技术”。该项目立足于国家战略需求和行业发展需要，重点解决富氧焦炉高炉煤气喷吹、高炉炉顶煤气循环利用、高炉煤气资源化制取甲醇等关键技术与装备。该项目由工业和信息化部负责组织实施，研究课题包括高炉富氧喷吹焦炉煤气技术，高炉炉顶煤气循环、氧气鼓风炼铁技术，高炉煤气资源化利用关键技术，于2011年10月份正式启动。其主要研究目标为高炉生产效率提高10%~30%，燃料比降低10%~20%，二氧化碳排放减少10%~25%。
　　炼铁领域关于二氧化碳减排的研究主要有两个方向：一是减少碳的需要量，即在现有高炉生产基础上进一步降低焦比和燃料比；二是减少对碳的依赖，采用不含碳或少含碳的还原剂，目前这种还原剂主要包括天然气和废塑料。
　　欧洲ULCOS和日本COURSE50都有一个较长期的二氧化碳减排的创新工艺研究项目（大约15年~30年），由欧盟和日本政府支援了大量资金。为加大对低碳技术研发的支持，发改委2011年也启动了钢铁产业低碳技术创新产业化示范工程专项，从产业化示范工程方面加大了支持力度。鞍钢作为此项目的主要承担单位，主要承担了高炉喷吹焦炉煤气技术的开发，通过此项技术，实现以氢气代替碳作还原剂，从根源上减少二氧化碳的产生。
　　目前，鞍钢鲅鱼圈高炉喷吹焦炉煤气工程建设已全部完毕，两座高炉共用一座煤气加压站，安装5台焦炉煤气和空气两用活塞式压缩机，预留一台压缩机位置。每个系统配置2台压缩机，两个系统暂时公共一台备机。在此基础上，鞍钢已经开始试运行压缩空气，通过空气的试运行，对系统进行调整，并对试运行中出现的缺陷进行进一步整改和完善。
　　焦炉煤气是易燃易爆剧毒气体。保证系统的安全可靠是该项目面临的首要关键技术问题，必须在保证系统安全的条件下开展各项试验工作。根据计划安排，鞍钢将于系统全部运转正常后逐步转换成焦炉煤气。为保证安全，下一步应着重与化工行业专家合作，对系统中的安全设施进一步加强整改，同时要对喷吹焦炉煤气稳定控制手段进行研究，并通过试验逐步达到设计指标要求。

　　非高炉炼铁技术
　　非高炉炼铁技术是钢铁生产工艺中最受关注的技术之一，目前主要包括直接还原和熔融还原两种工艺方法。我国对非高炉炼铁技术的研究虽然起步较早，但发展缓慢，鲜有创新，而且生产大大落后于国际先进水平。
　　根据《中国钢铁工业科学与技术发展指南》提出的目标要求，熔融还原炼铁技术的发展目标主要有：一是使用球团及块矿、焦比＜150kg/t、产能≥100万t/年的熔融还原炼铁技术，二是完全使用粉矿、低焦比的熔融还原炼铁技术具有产业化前景或实现产业化。
　　为全面消化吸收并改进原有工艺和设计中的许多重大缺陷，积累熔融还原知识和生产经验，在我国实现熔融还原炼铁工业化生产，推动我国非高炉炼铁技术的发展及人才培养，宝钢等单位承担了“十一五”国家科技支撑计划项目课题“基于氢冶金的熔融还原炼铁新工艺”的研究工作。课题自2007年启动以来，完成了富氧粉矿流化床还原的研究、预还原粉矿的终还原工艺技术研究、型煤技术开发研究、喷煤技术研究和冶金煤气制造富氢还原气技术开发等研究工作，同时进行了万吨级工业试验。总体来讲，开发的新工艺通过流化床工艺进行粉铁矿预还原，充分利用粉矿原料，通过煤粉喷吹和型煤工艺，充分利用粉煤原料，通过冶金煤气制氢工艺实现富氢还原，开发了底吹氢的铁浴熔融还原新工艺，新工艺粉矿利用率为100%，分袂利用率大于80%，吨铁耗氢量大于1100Nm3。课题开发中，宝钢生产现场建立了喷煤生产线，实验喷煤量可达到10%~15%，型煤冷态和热态性能指标达到要求，COREX炉使用良好，目前生产操作技术已经基本掌握。
　　熔融还原工艺和装备（如COREX3000）虽已在宝钢工程化，也做了大量消化、吸收改进工作，但目前的非高炉炼铁工艺的产能和效率低于高炉炼铁，成本能耗仍高于高炉，制约了非高炉炼铁工艺的推广应用，因此亟须在此基础上创新、改进、升级，研发更高效的低成本非高炉炼铁工艺技术及装备。此外，我国非高炉炼铁技术的发展，应根据当地能源和资源条件，选择适当的工艺流程，实现清洁高效生产：一是加大对已有COREX熔融还原炼铁生产技术的消化吸收和持续改进力度；二是关注FINEX等熔融还原工艺，增强熔融还原工艺的竞争力。要坚持消化吸收引进技术与自主开发相结合，推进非高炉炼铁工艺产业化，努力使关键技术和成套技术装备达到国际领先水平，形成产业化示范工程，推动低焦比炼铁或无焦炼铁生产技术发展。

　　无头轧制和半无头轧制技术
　　热带无头轧制技术有两种：一是在常规热连轧线上，在粗轧与精轧之间将粗轧后的高温中间带坯在数秒钟之内快速连接起来，在精轧过程中实现无头轧制；二是无头连铸连轧技术（ESP技术）。关于常规热连轧线上的无头轧制技术研究，上世纪90年代，日本就有成果报道，韩国也于2007年开发成功，我国目前还没有该项技术的生产实例。
　　半无头轧制是在薄板坯连铸连轧线上，采用比通常短坯轧制的连铸坯长2倍~6倍的超长薄板坯进行连续轧制的技术。半无头轧制技术作为一项先进的热轧薄板轧制技术，可以扩展生产线的品种规格，提高生产效率，改善板带全长组织性能稳定性以及尺寸形状的精度和均匀性，国内外许多钢铁企业都在不断研究、实践和探索。湖南华菱涟钢与北京科技大学合作，针对半无头轧制的关键设备及关键工艺技术进行了大量的研究开发和生产性试验工作，目前已能运用半无头轧制技术进行薄规格、超薄规格板带产品的大批量稳定化生产，在板带组织均匀性及板厚板形精度控制、扩大薄规格产品的规格范围、以及工业应用等方面取得了良好的效果。
　　半无头轧制技术的关键是冶金工程问题。一方面，半无头轧制生产线设备除通常的薄板坯连铸连轧设备外，关键设备是在层冷线后的卷取机前设置飞剪；另一方面，连轧过程中的动态稳定性控制及飞剪控制技术、轧制生产组织及全线系统工艺控制与集成技术是实现半无头轧制的关键。

　　薄带铸轧技术
　　薄带铸轧技术是薄带生产的前沿技术，一直得到世界冶金界的普遍关注，美国、德国、韩国等都曾有过半工业化试验和生产。国内薄带铸轧技术的研究也有新的进展，宝钢建设的薄带连铸机配备了轧辊横移式4辊轧机、加速冷却系统、卷取机，以及全套自动化系统，可以连续浇铸10吨重的带卷。在前期不断研发的基础上，宝钢目前已基本具备年产50万吨的产业化基础，正在建设50万吨/年的新线。
　　与此同时，国内高校和研究院所对薄带铸轧技术的基础研究也取得了进展，在973计划和自然科学基金的支持下，完成了“基于双辊薄带连铸的高品质硅钢织构控制理论与工业化技术研究”，针对无取向和取向硅钢，研究在“快速凝固+铸轧”的独特方式下，双辊薄带连铸制造电工钢全流程条件下的组织、织构演变规律，第二相的沉淀析出行为，磁性能的优化控制原理。
　　基于上述研究基础，高校与企业合作，拟就双辊薄带技术工业化试验线进行研究开发并已得到国家科技计划的支持。其研究目标是建立高品质硅钢铸轧生产示范线，主要解决的技术难点是铸辊长寿命化技术、工业化侧封板设计及位置控制技术、工业化水口结构优化设计、工业化铸带温度控制技术、熔池内钢水液面控制技术、厚度控制和板型控制技术、高品质硅钢组织结构控制技术、生产工序的优化策略等。

　　钢渣、铁渣显热回收和综合利用技术
　　钢铁企业余热资源的回收与高效能源转换一直是钢铁工业节能减排的技术重点，但钢铁冶金熔渣的余热回收率显著低于钢铁工业余热资源平均回收率。随着能源瓶颈问题的日益加剧，开发钢渣显热回收利用技术、提高余热回收率将具有重要意义。
　　目前，国内外钢铁企业均未能实现钢渣显热的回收利用。事实上，液态钢渣温度为1500摄氏度~1700摄氏度，余热品质较高，极具开发利用价值，而在采用湿法处理后，不但使钢渣物理热基本全部散失，降低了能源使用效率，而且在处理过程中还极易产生二氧化硫、硫化氢等二次污染物。近年来，钢渣显热回收技术研究在国外掀起了新的热潮，国内的研究也已得到了企业和相关研究机构的关注。
　　针对当前钢渣黏度大、流动性差的特点，开发钢渣粒化的同时实现回收余热、减少水资源消耗、保护生态环境等多种效果的钢渣处理技术，是钢渣处理工艺研究的热点和难点问题，也是钢渣真正由废物变为资源，同时实现节能降耗的最佳途径。在对钢渣显热回收的同时，还应考虑到钢渣的后续利用。随着我国水泥生产资源的日益短缺，越来越多的钢渣将被广泛用于水泥混合材和混凝土掺合料，钢渣的高附加值利用也对钢渣的稳定性提出了更高的要求。在国家有关部门的支持下，“十一五”期间，首钢对钢渣显热回收利用进行了研究，并形成了万吨级工业试验线。在此基础上，目前正在开展30万吨级钢渣显热回收示范线的研究和建设。

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