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.

　　在推進(jìn)實(shí)現(xiàn)全球碳中和目標(biāo)與新一輪科技革命的雙重驅(qū)動(dòng)下，中國(guó)鋼鐵行業(yè)正面臨前所未有的轉(zhuǎn)型壓力與發(fā)展機(jī)遇。“十五五”期間，我國(guó)鋼鐵工業(yè)應(yīng)瞄準(zhǔn)以下四大技術(shù)創(chuàng)新主線發(fā)力。第一，針對(duì)我國(guó)廢鋼資源的特色，研究探討鋼鐵材料全生命周期廢鋼資源的分類管理、循環(huán)利用，進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)重構(gòu)、經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)由目前的低廢鋼比時(shí)代向高廢鋼比時(shí)代、全廢鋼時(shí)代的科學(xué)合理過渡。第二，以鋼鐵主流程實(shí)測(cè)歷史大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，推進(jìn)鋼鐵流程“知識(shí)引導(dǎo)+數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”，攻克大數(shù)據(jù)計(jì)算智能、多模態(tài)感知智能、人機(jī)混合認(rèn)知智能構(gòu)成的黑箱預(yù)測(cè)模型難關(guān)，實(shí)現(xiàn)冶金、加工設(shè)備的自主無人控制。第三，AI（人工智能）驅(qū)動(dòng)材料創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)快速迭代，聚焦量大面廣傳統(tǒng)材料的升級(jí)換代、小批量—多品種生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)換創(chuàng)新、高合金材料新一代冶煉、鑄造、加工技術(shù)工程創(chuàng)新。第四，鋼鐵行業(yè)必須加強(qiáng)5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)管理下全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)管理優(yōu)化運(yùn)行。在垂直方向上，實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)/機(jī)器學(xué)習(xí)指導(dǎo)資源配置與優(yōu)化；在流程方向上，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈信息互聯(lián)互通、協(xié)同融合、共榮共享、高質(zhì)量發(fā)展。

　　廢鋼是最好的綠色鐵素資源。我國(guó)粗鋼產(chǎn)量多年維持在10億噸高位，已連續(xù)29年位居世界第一。隨著我國(guó)鋼鐵蓄積量的增加，廢鋼儲(chǔ)存量必然隨之逐年增加，預(yù)計(jì)未來某個(gè)時(shí)間，對(duì)應(yīng)于目前的產(chǎn)量高峰，將出現(xiàn)廢鋼產(chǎn)出高峰，屆時(shí)廢鋼供給量將超過逐年下降的鋼鐵需求量，全廢鋼時(shí)代必將到來！這是全世界獨(dú)此一家的“中國(guó)特色”，是我們制定未來發(fā)展策略必須認(rèn)真考慮的基本出發(fā)點(diǎn)。

　　但是目前尚缺少全生命周期（鋼材生產(chǎn)廠、制造廠、用戶、廢鋼企業(yè)）、全產(chǎn)業(yè)鏈的廢鋼科學(xué)管理，廢鋼回收技術(shù)水平低下，尚未實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格分類回收。

　　廢鋼問題必須立即從現(xiàn)在抓起，開展深入研究，建立起廢鋼資源分類，科學(xué)管理、循環(huán)利用的新體制、新機(jī)制。以EPR（生產(chǎn)者責(zé)任延伸）文件為指針，為了實(shí)現(xiàn)廢鋼科學(xué)有效利用，必須研究探討如何以鋼鐵材料全生命周期、全生產(chǎn)流程、全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，實(shí)現(xiàn)廢鋼資源的分類管理、循環(huán)和利用，進(jìn)行產(chǎn)業(yè)重構(gòu)和經(jīng)營(yíng)模式創(chuàng)新，解決我國(guó)鋼鐵行業(yè)與制造業(yè)共同面臨的資源、能源、環(huán)境等重大問題。管理問題的核心點(diǎn)是實(shí)施貫穿產(chǎn)品全生命周期的標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)。因此需要研究如何從孤立的企業(yè)非標(biāo)準(zhǔn)化標(biāo)識(shí)管理系統(tǒng)，過渡到互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)廢鋼鐵材料拆解的自動(dòng)化、數(shù)字化、標(biāo)識(shí)化、機(jī)器人化。要實(shí)現(xiàn)機(jī)器人化裝配—拆解，設(shè)計(jì)—生產(chǎn)—使用—回收等全程標(biāo)識(shí)追蹤，確保廢鋼高質(zhì)量循環(huán)，讓廢鋼變成最優(yōu)綠色鐵素資源。

　　廢鋼資源是綠色、低碳的鐵素資源。在全廢鋼時(shí)代，廢鋼產(chǎn)出量大于需求量，已經(jīng)沒有必要再使用鐵礦石煉鐵了。屆時(shí)，除了釩鈦磁鐵礦等特殊礦產(chǎn)資源可能需要使用豎爐氫基熔分外，豎爐需求已經(jīng)不大。因此，發(fā)展豎爐冶煉須謹(jǐn)慎。

　　近年，美國(guó)、歐洲正在開發(fā)使用以鐵礦石為原料的零碳煉鐵工藝，如熔融氧化物電解工藝MOE、低溫?zé)掕F工藝ODE、歐盟低溫電解工藝ULCOTWIN，以及我國(guó)有的團(tuán)隊(duì)也在開發(fā)的零碳排放閃速煉鐵工藝。不少企業(yè)已經(jīng)對(duì)這些技術(shù)表現(xiàn)出極大的興趣，躍躍欲試。但是，考慮到我國(guó)鋼鐵業(yè)世界獨(dú)一無二的特色，即將來會(huì)進(jìn)入到全廢鋼時(shí)代，廢鋼產(chǎn)出量會(huì)遠(yuǎn)大于需求量，已經(jīng)沒有用鐵礦石煉鐵的需求。因此，決策投入重金和人力開發(fā)所謂零碳煉鐵技術(shù)必須慎之又慎。

　　今后幾十年間，將逐步實(shí)現(xiàn)低比例廢鋼—高比例廢鋼—全廢鋼的平穩(wěn)過渡，最終達(dá)到低碳（零碳）、綠色化、全廢鋼冶煉。目前，有些鋼廠有比較充足的廢鋼資源，迫切需要建立科學(xué)合理、綠色減排、優(yōu)質(zhì)高效的產(chǎn)業(yè)鏈，開發(fā)全新的綠色、高效、清潔的廢鋼冶煉技術(shù)。在這種情況下，必須研究高比例廢鋼，甚至全廢鋼時(shí)低碳節(jié)能優(yōu)質(zhì)環(huán)保的冶煉（熔化）與精煉工藝與裝備。需要認(rèn)真研究比較分析，在產(chǎn)業(yè)鏈上，煉鋼、連鑄與軋制的界面如何實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排、優(yōu)質(zhì)高效的合理銜接？是繼續(xù)采用目前的冶煉連鑄與軋制遠(yuǎn)離的產(chǎn)業(yè)鏈斷裂方式，還是采用界面優(yōu)化、熱送熱裝方式銜接？在冶煉裝備上，是采用電弧爐+精煉，還是采用感應(yīng)爐+精煉，亦或是采用其它的創(chuàng)新方式？這些都需要科學(xué)思考、大膽創(chuàng)新、科學(xué)實(shí)踐，同時(shí)還要制訂嚴(yán)格的冶煉質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和操作規(guī)范。

　　03  低成本、易循環(huán)、高質(zhì)量的綠色產(chǎn)品設(shè)計(jì)與生產(chǎn)

　　鋼廠的鋼材產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)遵循新一代鋼材綠色化的設(shè)計(jì)理念，確保生產(chǎn)的鋼材低成本、易循環(huán)、高質(zhì)量。例如，不銹鋼可以實(shí)現(xiàn)100%回收，相對(duì)于現(xiàn)在大量使用的碳鋼，不銹鋼全生命周期成本可降低20%左右。因此，研究不銹鋼的可行應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)它在我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的廣泛應(yīng)用，將成為今后研究的重要課題。在制造業(yè)部門，同樣需要進(jìn)行鋼材的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究。以乘用車白車身為例，需研究一鋼多能的柔性優(yōu)化設(shè)計(jì)，即可以用一種鋼材，通過不同的加工工藝生產(chǎn)大跨度強(qiáng)度和性能范圍的材料，并在制造過程中將這些材料焊接成白車身。這樣便可在報(bào)廢白車身時(shí)無需拆解分類，循環(huán)利用將十分方便。

　　鐵礦石是我國(guó)鋼鐵工業(yè)的保障性資源，屬國(guó)家重大戰(zhàn)略需求。我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量大，加之鐵礦資源稟賦差、難利用，鐵礦石長(zhǎng)期大量依賴進(jìn)口，進(jìn)口量已連續(xù)多年超10億噸，對(duì)外依存度一直在80%左右徘徊。自主研發(fā)創(chuàng)新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)難選鐵礦資源的高效利用，意義重大。

　　但是，各地的鐵礦成礦方式不同，例如有熱液成礦、沉積成礦、變質(zhì)成礦等各種成礦條件，因而造成礦物的化學(xué)組成、嵌布粒度、嵌鑲關(guān)系等資源稟賦差異很大，各礦都有自己的特點(diǎn)。目前，高校與企業(yè)合作，針對(duì)海南石碌鐵礦難選鐵礦石、酒鋼鏡鐵山鐵礦石、鈮鐵混合精礦石分別立項(xiàng)，根據(jù)各礦的特點(diǎn)，研究特色化的創(chuàng)新選礦技術(shù)與工程應(yīng)用，取得顯著效果。已有專家提出利用鐵礦石的基因分析方法，研究相應(yīng)的鐵礦石選礦處理方法，通過試驗(yàn)和驗(yàn)證，即可在工業(yè)化的水平上實(shí)現(xiàn)各種不同的難選礦優(yōu)質(zhì)選用。這是一個(gè)很有挑戰(zhàn)性的新課題。

　　05  適應(yīng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)

　　中國(guó)寶武等單位研究適應(yīng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)，全流程“油車”變“電車”，實(shí)現(xiàn)由化石能源向電能轉(zhuǎn)換的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，在冶金還原煤氣電加熱、原燃料電加熱造塊、軋鋼熱處理加熱電氣化等方面做工作，實(shí)現(xiàn)從源頭上減碳。據(jù)中國(guó)寶武有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，節(jié)能減排效果極為顯著。這種減排思路有必要在“十五五”期間在更大范圍內(nèi)研究、推廣、應(yīng)用。

　　06  高鈦型釩鈦磁鐵礦氫冶金關(guān)鍵技術(shù)與裝備

　　高鈦型釩鈦磁鐵礦分布于我國(guó)四川、云南、河北承德、遼寧朝陽等地。這種礦復(fù)雜的物相組成和礦相結(jié)構(gòu)使得其冶煉困難，一直未能得到高效開發(fā)利用，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。實(shí)現(xiàn)高鈦型釩鈦磁鐵礦高效綜合利用是我國(guó)冶金工作者責(zé)任所在。

　　目前，鞍鋼集團(tuán)攀鋼、河鋼承鋼等已經(jīng)開展氫基豎爐用釩鈦氧化球團(tuán)制備及優(yōu)化、釩鈦球團(tuán)氫基豎爐直接還原、釩鈦氫基豎爐產(chǎn)品電爐熔分和釩鈦氫基豎爐—電爐全流程質(zhì)能轉(zhuǎn)換及碳足跡優(yōu)化研究，已經(jīng)突破了一批重大技術(shù)。接下來需要充分運(yùn)用鋼鐵冶金、冶金物理化學(xué)、反應(yīng)工程學(xué)、工藝礦物學(xué)等多學(xué)科理論，采用宏觀、微觀、納觀多尺度研究方法，重點(diǎn)針對(duì)釩鈦磁鐵礦氫基豎爐直接還原—電熱熔分短流程，構(gòu)建釩鈦磁鐵礦資源基礎(chǔ)特性數(shù)據(jù)庫(kù)，突破氫基豎爐直接還原用釩鈦磁鐵礦氧化球團(tuán)制備、釩鈦磁鐵礦球團(tuán)氫基豎爐直接還原、釩鈦磁鐵礦金屬化球團(tuán)電熱熔分、釩鈦礦氫基豎爐核心裝置優(yōu)化設(shè)計(jì)、氫冶金短流程智能高效轉(zhuǎn)化及碳足跡優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)，為釩鈦磁鐵礦高效清潔綜合利用提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。

　　研發(fā)鋼包底噴粉（L-BPI）、真空精煉裝置噴粉（RH-SPI）等新一代鋼包噴射冶金技術(shù)，可解決目前爐外精煉工序多、時(shí)間長(zhǎng)、溫度損失大等痛點(diǎn)問題，全面提升脫硫、合金化等精煉效果。但是，目前鋼包噴粉精煉過程鋼液滲漏、堵塞等問題尚未徹底攻克，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用遇阻，需要學(xué)科交叉、行業(yè)協(xié)同，盡快解決，推動(dòng)實(shí)際應(yīng)用。

　　長(zhǎng)期以來，煉鋼與軋鋼工序是通過模鑄銜接的。1943年，德國(guó)人Siegfried Junghans（音譯名容漢斯）建成了第一臺(tái)澆鑄鋼液的試驗(yàn)連鑄機(jī)。20世紀(jì)50年代連鑄技術(shù)開始在歐美國(guó)家實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，80年代逐漸成為全球主流生產(chǎn)工藝，90年代初主要產(chǎn)鋼國(guó)已實(shí)現(xiàn)90%以上的連鑄比。因此，相對(duì)于煉鋼和軋鋼工序，連鑄還比較“年輕”。連鑄快速發(fā)展起來后，西方鋼鐵業(yè)已經(jīng)陷入衰退，沒有進(jìn)行精雕細(xì)刻的改進(jìn)和優(yōu)化，也沒有承受新需求的巨大壓力，一直沿用至今。所以連鑄技術(shù)還有比較大的發(fā)展、提升空間。

　　近期高校與設(shè)計(jì)院所、企業(yè)，圍繞高性能寬厚板綠色制備關(guān)鍵連鑄技術(shù)、高拉速板坯連鑄技術(shù)、超厚板坯連鑄技術(shù)開展了研發(fā)與推廣應(yīng)用工作。

　　為發(fā)展超高溫連鑄坯熱送與直接軋制工藝，迫切需要開展板坯高拉速連鑄關(guān)鍵技術(shù)研究。我國(guó)目前熱連軋板坯的拉速是1.5米/分鐘，通常是四流連鑄對(duì)一線軋制，不能實(shí)現(xiàn)直接軋制。如果增設(shè)電磁攪拌實(shí)現(xiàn)電磁控流，并采取相關(guān)措施，則可以將連鑄拉速提高到3米/分鐘。在這種情況下，二流頂四流，可以在補(bǔ)熱、直接熱裝軋制的條件下實(shí)現(xiàn)非無頭生產(chǎn)，保證原有產(chǎn)量。當(dāng)然，要在軋制速度與拉速的匹配、產(chǎn)量的平衡上再下一番功夫，甚至進(jìn)行設(shè)備部分改造。無論如何，以高速連鑄帶動(dòng)直接熱裝軋制，既可實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排又能提高質(zhì)量，效益巨大，迫切需要開展研究。

　　此前在高性能寬厚板制造過程中困擾研究人員的連鑄熱送裂紋、軋制邊線裂紋、熱連軋微合金鋼的角部裂紋等板坯缺陷問題，由于連鑄工作者的努力已得到了較好的解決，但在方坯、圓坯生產(chǎn)中也有各種裂紋缺陷，因此將裂紋控制研究拓展到方坯、圓坯等領(lǐng)域，也是目前一個(gè)比較重要的方向。

　　高性能特厚板需求不斷增長(zhǎng)。為保證其鑄坯質(zhì)量，通常需采用超厚規(guī)格坯料大壓縮比軋制生產(chǎn)。為此，有關(guān)高校與設(shè)計(jì)院、企業(yè)合作，提出了采用直弧型連鑄連續(xù)生產(chǎn)超厚板坯的新思路，研發(fā)出系列裝備和工藝技術(shù)，鑄坯中心偏析C級(jí)率≥91%。但是，在目前的情況下，能否繼續(xù)努力，采取各種有效措施將鑄坯中心偏析C級(jí)率進(jìn)一步提高，以獲得更佳的心部質(zhì)量，或者以同樣的C級(jí)率生產(chǎn)更厚的板坯，這都將是一個(gè)更大的突破。所以，優(yōu)質(zhì)超厚板坯生產(chǎn)技術(shù)還有一定的發(fā)展空間。

　　09  節(jié)能減排、優(yōu)質(zhì)高效的無縫鋼管產(chǎn)業(yè)鏈和生產(chǎn)技術(shù)

　　熱軋無縫鋼管是重要的鋼材品種，目前無縫鋼管生產(chǎn)呈現(xiàn)四大主要特點(diǎn)。一是產(chǎn)業(yè)鏈不完整，煉鋼—連鑄與軋制距離甚遠(yuǎn)，甚至分屬兩個(gè)企業(yè)；二是小批量，多品種；三是生產(chǎn)工藝為連鑄坯堆放冷卻—缺陷處理—再加熱—軋制—熱處理—管加工—產(chǎn)品；四是質(zhì)量調(diào)控主要靠添加合金元素和離線熱處理，無在線熱處理裝備，能耗高，成本高，排放高。管材和同樣用途的板材相比，生產(chǎn)成本（排放）高一倍，質(zhì)量差（內(nèi)壁質(zhì)量、壁厚不均問題長(zhǎng)期困擾，得不到解決）。

　　因此，建議采用新的無縫鋼管生產(chǎn)路線，如廢鋼原料—電爐冶煉—精煉—連鑄—直接穿孔軋制—在線控冷—管加工工藝路線，取消環(huán)形爐，并采用新的產(chǎn)品成分和工藝設(shè)計(jì)，如低碳—低錳—微合金化—控軋控冷，建立完整、低碳、減排的新產(chǎn)業(yè)鏈，將大幅降低無縫鋼管生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

　　010  短流程中厚板坯連鑄連軋無頭軋制技術(shù)

　　通過引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，一些企業(yè)已經(jīng)消化掌握了短流程薄板坯連鑄連軋無頭軋制技術(shù)。在此基礎(chǔ)上，國(guó)內(nèi)外一些專家提出單流—單機(jī)中厚板坯無頭軋制生產(chǎn)熱軋帶鋼的設(shè)想，以5米/分鐘~6米/分鐘的拉速，高通量生產(chǎn)厚度為130毫米~150毫米的中厚板坯，并合理設(shè)計(jì)熱連軋機(jī)的配置，使每條線能夠年產(chǎn)常規(guī)規(guī)格的熱連軋產(chǎn)品200萬噸~300萬噸。我國(guó)已有企業(yè)對(duì)此產(chǎn)生較大興趣。因此，針對(duì)新的需求，組織隊(duì)伍開展中厚板坯無頭軋制的研究設(shè)計(jì)是十分必要的。

　　目前，輕卡車大梁板一般采用冷軋板，強(qiáng)度為1180兆帕，厚度在2毫米以下，滾壓成型。重卡及商用車采用熱軋板，厚度大部分是4毫米、6毫米、8毫米等，強(qiáng)度級(jí)別是510兆帕、610兆帕、710兆帕、780兆帕，沖壓成型，1000兆帕以上熱軋板用得很少。在這種情況下，冷彎型鋼廠制備商用車大梁，冷彎成型力會(huì)非常大，產(chǎn)品成型困難，質(zhì)量難以保證，對(duì)成型設(shè)備能力需求也很大。如果要繼續(xù)提高大梁板的強(qiáng)度，則成型設(shè)備能力和成型質(zhì)量將成為瓶頸。

　　為此，提出一種“中寬帶薄板坯無頭軋制+熱彎型鋼+控制冷卻＋切斷”直接制備超高強(qiáng)大梁型鋼的方案。這個(gè)方案的中心思想是熱軋完成后先進(jìn)行低成型力的熱彎成型，而后進(jìn)行控制冷卻，避開了冷彎成型難題，且通過控冷可以輕松把大梁強(qiáng)度提高到1500兆帕以上。這將有助于商用車大幅度的輕量化和節(jié)能減排，提高運(yùn)輸效率。

　　012  超快冷等先進(jìn)技術(shù)拓展應(yīng)用

　　由于產(chǎn)學(xué)研共同努力，熱軋鋼材超快冷技術(shù)在普鋼系統(tǒng)得到大規(guī)模應(yīng)用，取得可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。這項(xiàng)技術(shù)在特鋼系統(tǒng)同樣具有廣闊的應(yīng)用前景。奧氏體不銹鋼板材的超快冷在線固溶處理，軸承鋼棒材軋后超快冷控制網(wǎng)狀碳化物，成效均十分顯著。因此，希望通過產(chǎn)學(xué)研的深度融合，尋找超快冷技術(shù)在特鋼系統(tǒng)的應(yīng)用場(chǎng)景，加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的拓展應(yīng)用，這是一個(gè)重要的研究方向。

　　薄帶連鑄技術(shù)發(fā)展多年，近年我國(guó)也開始引進(jìn)和自主開發(fā)。但是，由于其熱軋加工量小，鑄態(tài)組織未能完全消除，難以應(yīng)用到性能要求嚴(yán)格、服役條件惡劣的場(chǎng)景。鑄軋裝備的鑄輥、側(cè)封、水口要求嚴(yán)格，制造加工難度很大，導(dǎo)致生產(chǎn)消耗大、成本高。但是，其快速凝固特點(diǎn)可以帶來其他生產(chǎn)方式所難以比擬的優(yōu)勢(shì)。因此，探索利用這一特點(diǎn)，制造其他方式難以生產(chǎn)的特殊尺寸、性能的材料，應(yīng)是鑄軋技術(shù)下一步發(fā)展的重要方向。已有團(tuán)隊(duì)探索利用鑄軋技術(shù)制造傳統(tǒng)加工方法難成型的高合金薄帶和極薄帶，解決了關(guān)鍵核心技術(shù)難題，并實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。

　　數(shù)字化浪潮席卷世界，鋼鐵行業(yè)處于百年未有之大變局中。材料科學(xué)的研究范式，從早期的經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)、理論驅(qū)動(dòng)、計(jì)算驅(qū)動(dòng)，演進(jìn)到如今的數(shù)據(jù)+AI（人工智能）驅(qū)動(dòng)。AI作為數(shù)字時(shí)代的前沿技術(shù)，為鋼鐵行業(yè)突破發(fā)展瓶頸、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展帶來了新的曙光。開展“AI+鋼鐵”行動(dòng)勢(shì)在必行。

　　由于鋼鐵行業(yè)的全流程黑箱，材料內(nèi)部的信息無法實(shí)時(shí)、在線、連續(xù)獲得，長(zhǎng)期以來，業(yè)界采用取樣離線實(shí)測(cè)方法采集組織性能和金相照片數(shù)據(jù)，結(jié)合制造工藝、成分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分析和建模，再用于實(shí)時(shí)控制。這種離線取樣分析的方法缺少實(shí)時(shí)、在線、連續(xù)的組織性能檢測(cè)和控制，無法構(gòu)成真正的信息感知—科學(xué)分析—智慧決策—反饋賦能的實(shí)時(shí)、在線的閉路循環(huán)，因而不能構(gòu)成真正意義上的信息物理系統(tǒng)自主無人控制。

　　自2019年開始，東北大學(xué)協(xié)同創(chuàng)新中心組織鋼鐵流程各單元開展“AI+鋼鐵”的研究。2022年底，ChatGPT生成式人工智能大模型登場(chǎng)，隨后文生視頻大模型SORA、英偉達(dá)的AI工廠(AI數(shù)據(jù)中心)、具身智能的端到端(E2E)技術(shù)，以及多模態(tài)技術(shù)、多智能體技術(shù)等先進(jìn)的AI技術(shù)成功應(yīng)用，“AI+”的熱潮迅速在各領(lǐng)域掀起。鋼鐵行業(yè)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新隊(duì)伍抓住了這個(gè)難得的歷史機(jī)遇，以鋼鐵流程各單元的大量實(shí)測(cè)歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，推進(jìn)鋼鐵流程各個(gè)單元人的智能與AI的協(xié)同、融合，攻克了組織與性能在線、實(shí)時(shí)、連續(xù)預(yù)測(cè)的難題，建立了人機(jī)混合型智能（HI，Hybrid Intelligence）預(yù)測(cè)模型，為組織性能的在線、連續(xù)、實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)與自主無人控制提供了保障。目前，該模型已在一批企業(yè)的煉鐵、煉鋼、熱軋、冷軋等主要環(huán)節(jié)得到實(shí)施，初步實(shí)現(xiàn)了將鋼鐵廠建成無人工廠的目標(biāo)。

　　在推進(jìn)“AI+鋼鐵”研究的過程中，形成了AI+鋼鐵行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化通用技術(shù)體系，包括數(shù)據(jù)采集與治理、預(yù)測(cè)性模型建立、算力需求、簡(jiǎn)潔高效算法、系統(tǒng)架構(gòu)、工業(yè)軟件等6項(xiàng)通用化技術(shù)。

　　今后10年是我國(guó)鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)中國(guó)式現(xiàn)代化的關(guān)鍵時(shí)期，特提出下述關(guān)于2025年—2035年開展鋼鐵行業(yè)“AI+鋼鐵”行動(dòng)的建議。

　　“AI+鋼鐵”行動(dòng)目標(biāo)為針對(duì)鋼鐵行業(yè)（材料行業(yè)）極端黑箱性、強(qiáng)耦合性、高度復(fù)雜性的特點(diǎn)，加強(qiáng)大數(shù)據(jù)計(jì)算智能、多模態(tài)感知智能、“知識(shí)引導(dǎo)+數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的人機(jī)混合認(rèn)知智能等新一代人工智能的研究及其在鋼鐵行業(yè)的創(chuàng)新應(yīng)用，以“知識(shí)引導(dǎo)+數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的混合智能不斷解決鋼鐵行業(yè)不完全信息、不確定性、動(dòng)態(tài)環(huán)境下的問題，讓鋼鐵行業(yè)進(jìn)一步接近“強(qiáng)人工智能”“通用人工智能”這個(gè)智能技術(shù)的“天花板”；支持鋼鐵行業(yè)強(qiáng)化技術(shù)創(chuàng)新，提高產(chǎn)品質(zhì)量、改進(jìn)工藝技術(shù)、形成創(chuàng)新生態(tài)，全方位提升鋼鐵行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。為實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，需要夯實(shí)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，強(qiáng)化治理能力；高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)細(xì)分領(lǐng)域高質(zhì)量數(shù)據(jù)集；構(gòu)建國(guó)家材料可信數(shù)據(jù)空間；構(gòu)建分層協(xié)同的AI模型體系；完善模型評(píng)估與技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)；全面提升從業(yè)人員AI素養(yǎng)。

　　2025年—2035年，時(shí)間安排建議如下：2025年—2026年，重點(diǎn)打造10條以上鐵—鋼—鑄—軋全流程一體化“AI+鋼鐵”樣板生產(chǎn)線。同時(shí)，制定標(biāo)準(zhǔn)體系、驗(yàn)收評(píng)測(cè)指標(biāo)體系及方法。2027年—2030年大面積推廣，完成30條以上全流程一體化“AI+鋼鐵”生產(chǎn)線的建設(shè)。2031年—2035年全行業(yè)推廣，全面實(shí)現(xiàn)鋼鐵行業(yè)的“AI+鋼鐵”。

　　具體的研究方向可以分為下述3個(gè)方面：一是大數(shù)據(jù)+機(jī)器學(xué)習(xí)方向。構(gòu)建鋼鐵材料成分、工藝和性能等全鏈條數(shù)據(jù)平臺(tái)，研究工業(yè)大數(shù)據(jù)清洗、修復(fù)與分布均衡化等預(yù)處理方法，以及機(jī)理知識(shí)-數(shù)據(jù)信息共同驅(qū)動(dòng)的多源異構(gòu)數(shù)據(jù)特征提取方法；采用“大數(shù)據(jù)+機(jī)器學(xué)習(xí)”方法，通過生產(chǎn)大數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)產(chǎn)品性能。二是人機(jī)混合智能方向。以大規(guī)模生產(chǎn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，融合工藝機(jī)理與操作經(jīng)驗(yàn)知識(shí)，利用“理論/經(jīng)驗(yàn)+大數(shù)據(jù)/機(jī)器學(xué)習(xí)”的人機(jī)混合智能，建立材料組織預(yù)測(cè)模型，并通過數(shù)據(jù)挖掘深化物理冶金學(xué)理論認(rèn)知。三是多智能體方向。研究?jī)?yōu)化問題降維和快速求解方法，打造全流程、多層次多智能體，實(shí)現(xiàn)制造單元與工序級(jí)的多尺度工藝質(zhì)量指標(biāo)動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)優(yōu)化，建立材料外形尺寸、組織性能、表面質(zhì)量的全局性、系列化、通用化的預(yù)測(cè)系統(tǒng)。

　　AI驅(qū)動(dòng)材料創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)快速迭代

　　AI驅(qū)動(dòng)材料創(chuàng)新向“快、微、極”演進(jìn)。AI通過機(jī)器學(xué)習(xí)與大數(shù)據(jù)分析，實(shí)現(xiàn)材料研發(fā)效率的指數(shù)級(jí)提升，推動(dòng)快速迭代成為現(xiàn)實(shí)；在微觀尺度上，原子級(jí)制造與精準(zhǔn)成分控制成為材料性能優(yōu)化的重要方向（如納米材料、量子點(diǎn)材料的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等）；極端環(huán)境需求（如高溫、輻射、超高壓場(chǎng)景）則催生多功能集成、高穩(wěn)定性材料的突破，支撐未來在航空航天、核能、深地、涉海等前沿領(lǐng)域的應(yīng)用拓展。新能源、低空經(jīng)濟(jì)、機(jī)器人、生物制造等新興產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)式增長(zhǎng)，創(chuàng)造了對(duì)高端材料的新需求。

　　隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)大規(guī)模、大批量生產(chǎn)的碳錳鋼、微合金鋼提出了更高性能、更低成本、最低排放的新需求。因此，鋼鐵企業(yè)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行工藝—裝備—產(chǎn)品—服務(wù)一體化的創(chuàng)新，將傳統(tǒng)產(chǎn)品升級(jí)為TOP級(jí)產(chǎn)品。與能源相關(guān)的高端產(chǎn)品包括新能源汽車電機(jī)用極薄高強(qiáng)度無取向電工鋼，超高壓輸電用極薄取向電工鋼，核廢料儲(chǔ)運(yùn)用防輻射含硼鋼、第四代核聚變用特殊低溫鋼，氫氣儲(chǔ)輸管道用鋼管、液氫能儲(chǔ)運(yùn)用低溫高錳鋼，二氧化碳捕集用鋼、空氣壓縮儲(chǔ)能用鋼，水電站建設(shè)需求的超高強(qiáng)水電鋼、高端磁軛鋼等。與乘用車相關(guān)的高端產(chǎn)品包括新能源乘用車電池包用熱浸鍍鋅1500Zn鋼、2200兆帕超高強(qiáng)熱沖壓鋼板、2400兆帕級(jí)超高強(qiáng)熱沖壓鋼板等。與商用車輕量化相關(guān)的產(chǎn)品包括熱成型高強(qiáng)結(jié)構(gòu)件、高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼管、高強(qiáng)熱成型車輪等。與生態(tài)相關(guān)的特殊環(huán)境需求的產(chǎn)品包括高海拔高寒環(huán)境耐候橋梁鋼、耐生物腐蝕的海洋用鋼、耐腐蝕的煤礦支架用耐腐蝕高強(qiáng)鋼、光伏支架用特種耐蝕鋼等。與航空、航天相關(guān)的材料包括高強(qiáng)韌低密度鋼、超高強(qiáng)度起落架用鋼（300M級(jí)）、航空軸承鋼和齒輪鋼等。與海洋工程有關(guān)的材料包括艦船用超高強(qiáng)度鋼、海洋工程和石油化工用不銹鋼、耐蝕合金、深海耐蝕合金特殊螺紋油套管等。化工相關(guān)用鋼包括化工用不銹鋼、耐蝕合金等。電子信息相關(guān)材料包括精密合金、超純不銹鋼等。

　　應(yīng)當(dāng)加緊研究，采用柔性、敏捷制造、大批量定制化生產(chǎn)，將一些目前小批量、多品種生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式，轉(zhuǎn)換為大批量、多品種的新模式。一些研究單位、高校與企業(yè)合作進(jìn)行了富有成效的研究和應(yīng)用。例如，采用低碳—低錳—礬（或鈮）微合金化—TMCP（控軋控冷）技術(shù)，用一種成分坯料生產(chǎn)Q345~Q420/ABCDE不同強(qiáng)韌性等級(jí)的鋼材，應(yīng)用于中厚板或無縫鋼管，應(yīng)對(duì)多品種、小批量生產(chǎn)的困難，釋放生產(chǎn)能力，降低生產(chǎn)成本，促進(jìn)全流程生產(chǎn)工藝優(yōu)化。

　　高合金材料在凝固、加工過程中，表現(xiàn)出偏析嚴(yán)重、變形抗力高、塑性差、極難成型等特征，成為普遍性的難題。因此，應(yīng)該通過工藝—裝備—產(chǎn)品—應(yīng)用的一體化創(chuàng)新，探索新理論、新工藝、新裝備、新產(chǎn)品，在關(guān)鍵核心材料上取得突破，滿足國(guó)家、企業(yè)的重大需求。納米顆粒功能粉末材料，可以用于制造磁帶存儲(chǔ)器、固態(tài)電池等。高合金大型錠坯材料用于模具鋼坯、一體化壓鑄模具、特種軋輥、高潔凈耐疲勞的高鐵輪軸材料等的制造。難成型高合金薄帶包括鈦鋁金屬間化合物帶材、鎳鋁金屬間化合物帶材、各類合金冷軋超薄帶材等。

　　不銹鋼—鋼、鈦—鋼等雙層或三層層狀復(fù)合板材、帶材、管材，以及金屬基陶瓷復(fù)合材料等可以給材料帶來重大改變，滿足一些特殊需求，應(yīng)從工藝、裝備、產(chǎn)品、應(yīng)用等方面進(jìn)行深入探索研究，一旦突破迅速轉(zhuǎn)化應(yīng)用。

　　以協(xié)同創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)鏈強(qiáng)韌化

　　鋼鐵行業(yè)必須加強(qiáng)5G工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)管理下的全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)管理優(yōu)化運(yùn)行。

　　鋼鐵行業(yè)內(nèi)部全流程各個(gè)單元在垂直方向上，根據(jù)底層生產(chǎn)過程運(yùn)行實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)進(jìn)行機(jī)器學(xué)習(xí)，對(duì)設(shè)備、物流、資源等運(yùn)行狀態(tài)做出判斷，指導(dǎo)各單元資源配置與優(yōu)化。全流程各個(gè)單元整合成一個(gè)全流程、一體化的信息物理系統(tǒng)，進(jìn)行全流程生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度管理、設(shè)備運(yùn)維管控、能源配置與管理等。

　　一方面，加強(qiáng)全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同，增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)鏈的韌性。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度，要發(fā)揮工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的信息鏈接作用，將鋼鐵與上下游全產(chǎn)業(yè)鏈信息互聯(lián)互通，確保全產(chǎn)業(yè)鏈健康、協(xié)調(diào)、優(yōu)化、安全運(yùn)行，承擔(dān)全生命周期環(huán)境、資源、能源責(zé)任，補(bǔ)短板、醫(yī)痛點(diǎn)、破難點(diǎn)，提升自主保障能力，保證鋼鐵行業(yè)與上下游企業(yè)融通、暢通、協(xié)同，共榮共享共發(fā)展。

　　另一方面，鋼鐵行業(yè)應(yīng)廣泛組織隊(duì)伍深入下游用戶單位，發(fā)現(xiàn)市場(chǎng)新的需求，并協(xié)調(diào)破解鋼鐵材料使用中、服役中的難點(diǎn)、痛點(diǎn)問題。鋼鐵人在深入下游用戶單位過程中，要與他們深度融合在一起，聯(lián)合組隊(duì)，協(xié)同創(chuàng)新，提高、優(yōu)化已有材料的應(yīng)用水平，并不斷開發(fā)新的材料，滿足用戶日益增長(zhǎng)的新需求。