鋼鐵企業創新基礎設施及研究進展

王國棟 劉振宇 張殿華 儲滿生

0 引言

根據2020年4月20日國家發改委新聞發布會正式明確的新型基礎設施定義，鋼鐵企業創新基礎設施（SEII—Steel Enterprise Innovation Infrastructure）可以確定為：基于創新、協調、綠色、開放、共享的發展理念，以技術創新為驅動、以信息網絡為基礎，面向高質量發展，為提高鋼鐵企業的核心競爭力需要而打造的鋼鐵產業升級、融合、創新的基礎設施體系。本文提出了SEII的基本架構，分析了SEII的4個基本功能，即綠色化關鍵工藝-裝備創新功能、超級智能的CPS（Cyber-Physical System）過程控制功能、高效率低成本的產品創新功能、全產業鏈協調管理優化運行功能。建設和發展SEII將解決鋼鐵全流程“黑箱”、“不確定性”問題，推動鋼鐵行業創新發展、轉型升級，實現“綠色化、數字化、高質化、強鏈化”，提高企業持續發展的核心競爭力，促進中國鋼鐵行業成為國際領先的行業集群。本文總結了目前SEII建設已經取得的重要進展，并展望了在SEII支持下鋼鐵行業高質量發展的美好前景。

1 SEII是企業創新發展的核心競爭力，SEII建設勢在必行

1.1 數字時代鋼鐵行業面臨的機遇與挑戰

進入21世紀以來，人類社會進入了數字時代，數據指數級爆發式增長，數量越來越大、種類越來越多、速度越來越快、價值越來越高。數據已經成為全球新一輪產業競爭的制高點、改變國際競爭格局的新變量。鋼鐵工業作為一個生產鋼鐵原材料的大型流程工業行業，面臨巨大的挑戰和前所未有的發展機遇。

1.1.1 鋼鐵行業發展戰略：綠色化、數字化、高質化、強鏈化

鋼鐵行業是國家的支柱行業，它必須以高效率、低成本、節能降耗、環境友好的生產過程，向制造業提供質優、價廉、綠色鋼鐵材料，以滿足國民經濟、國防安全、人民生活的需要。因此，鋼鐵行業必須要執行綠色化、數字化、高質化、強鏈化戰略，建設具有綠色化關鍵工藝-裝備創新功能、超級智能的CPS過程控制功能、高效率低成本的產品創新功能、全產業鏈協調管理優化運行功能的SEII，踐行“創新、協調、綠色、開放、共享”發展理念，確保鋼鐵行業實現可持續進步，高質量發展，為中國式現代化做出應有的貢獻。

1.1.2 數字時代鋼鐵工業發展面臨的挑戰

鋼鐵工業為大型復雜流程工業，全流程各工序均為“黑箱”，實時信息極度缺乏，屬于嚴重的“不確定性”生產過程。主流程“黑箱”事關鋼鐵行業產品質量、產量、效率、穩定性、成本、生態等最關鍵問題，是鋼鐵工業競爭力的核心。鋼鐵工業最重要的關鍵共性任務，就是破解全流程“黑箱”，變“黑箱”為“透明”，掌握“黑箱”中的規律，指導生產過程的綠色化改造、數字化智能化控制、鋼鐵產品優質化、全鋼鐵產業鏈的強鏈化。解決“黑箱”問題唯一也是最好的方法，就是數據科學/數字技術與實體經濟融合、解決“不確定性”問題的數據分析方法。

1.1.3 數字時代是鋼鐵工業騰飛崛起的機遇

鋼鐵行業全流程、全產業鏈的“黑箱”為數據科學與數字技術的應用提供了豐富的應用場景資源，而鋼鐵行業在自動化、信息化方面長期積累的良好基礎，又為數據科學與數字技術的應用提供了無比豐富的數據資源，這2點是鋼鐵行業數字化崛起的重要機遇。與制造業相比，鋼鐵行業還在數字技術應用方面具有特殊的優勢，即在鋼鐵全部主流程上，經過信息采集、數據分析之后，系統做出智慧決策，可以直接反饋賦能于物料，構成閉環賦能的信息物理系統CPS。材料行業要充分利用這一優勢，努力建設以CPS為核心的鋼鐵企業創新基礎設施SEII，將鋼鐵全流程的“黑箱”變“透明”，真正搞清楚“黑箱”中的規律，解決鋼鐵行業面臨的綠色化、數字化、高質化、強鏈化方面的重大問題。

1.2 SEII的架構與主要功能

1.2.1 SEII的概念

為了發揮鋼鐵行業應用場景和數據資源的優勢、加速建設數字鋼鐵、實現數字經濟/數字技術與鋼鐵行業實體經濟融合，軋制技術與連軋自動化國家重點實驗室（RAL）提出了圖1所示的SEII基本架構，并介紹了國際上材料創新基礎設施的發展情況。SEII是以工業互聯網為載體、以底層生產線的數據感知和精準執行為基礎、以邊緣過程設定模型的數字孿生化和邊緣-底層CPS化為核心、以數字驅動的云平臺為支撐的服務于鋼鐵企業的數字化創新基礎設施。

1.2.2 SEII的網絡架構

在將產線與實驗室儀器、中試裝備一起作為SEII底層的一部分時，對產線進行管控的工業互聯網系統一并進入SEII。

中國鋼鐵行業生產線的傳統管控系統是采用國際上通用的5層架構，即基礎自動化（BA）-過程控制系統（PCC，邊緣）-制造執行系統（MES）-企業管理系統（ERP）-商務智能（BI）。云平臺之上是“云端智能層”，行使低實時性的MES、ERP和BI功能，實現質量、效率、設備能力、成本、資源等多個目標綜合協調。云平臺下是“本地決策層”，行使高實時性PCC、BA和傳感器等功能，輔以人工智能、大數據等新技術，強化計算能力，提高實時性等。“云端智能層”與“本地決策層”兩層級之間在線實時動態調整，靈活協調，實現質量、效率提升。

當前，為了適應鋼鐵行業數字化轉型的要求，鋼鐵行業正在由傳統的機理、模型驅動的多層控制系統架構向數據驅動的扁平化雙層架構過渡。這種雙層架構的底層是數據采集和執行機構，而上層在邊緣和云平臺分別配置數據中心/機器學習單元。借此，在邊緣和底層之間構成CPS，實現高實時低延遲的快速、實時控制功能；而在云平臺和邊緣、底層之間，實現低實時、多目標的綜合管理功能，支撐邊緣與底層構成的CPS系統的運行。這是搭建SEII架構的重要考慮因素。

1.3 SEII：鋼鐵企業可持續發展的數字化創新基礎設施

1.3.1 SEII：綠色化關鍵工藝-裝備創新功能

SEII的底層是其實體部分，它既為SEII上層的數據分析提供數據資源，又接受并執行上層決策的指令，控制生產過程的優化運行。SEII底層包含3類實驗設備，即原理性實驗儀器、過渡性的中試裝備、企業的實際生產線（LPPL，Lab-Pilot-Production Line）。它們都是向系統（包括邊緣和云中的數據/機器學習單元）提供數據的工具。

第一類實驗設備是原理性的實驗室研究設施，即各類模擬研究系統（全流程、全場景）和檢驗、分析系統等。

第二類實驗設備是各工序過渡性中試設備（Pilot Facilities），即按比例縮小的生產線原型系統。軋制及熱處理的中試研究設備可以在學校、研究單位、企業實驗室內建設；但前部冶金工序的中試設備應滿足環境、公輔介質、能源電力配套設施等方面的高要求，需要在企業的生產環境中建設。

第三類是生產線的設備，既包括生產線的主體設備，也包括工業互聯網架構下主體設備的管理、控制系統和各類公輔設施。由于實際生產線也包含在內，所以底層設備上安裝的執行機構將接收邊緣部分發出的指令，調整設備操作設定值，控制設備智能、優化運行。

上述三部分統一在工業互聯網的架構下，成為一個整體，它既是向系統提供數據的實驗工具，又通過自己不斷更新與進步而成為企業綠色化工藝與裝備“智能制造”的研發創新平臺。為了實現生產過程的綠色化轉型，需要從原理到中試再到生產線，對工藝、裝備進行改進或升級，依次進行新原理實驗室儀器和相應的中試裝備的開發研究，提供數據以開發新的綠色化工藝與裝備的原型設備，并在此基礎上，進一步研究、設計、開發、制造、安裝、調試生產線的新工藝、新裝備，利用在線運行數據，最終實現新工藝、新裝備的調試和優化運行，創造價值。這是一系列工藝-裝備-產品-服務一體化的創新過程，是企業實現綠色化發展必不可少的基礎手段。

中國改革開放后，生產線工藝、設備以及產品技術主要靠引進，實驗室儀器、中試裝備等創新手段基本處于空白，更談不上自主創新綠色化工藝與裝備的能力。國外當時雖然有少量研究儀器和設備，但是他們不肯將這些核心技術出售。即使為了拿到項目他們勉強出售幾件，使用效果也不好，例如某公司引進的電工鋼研究設備，從購入就從未好用過。因此，當時中國僅有的少數產品技術研究均以實際生產線上的大生產實驗為主，例如使用200～300 t/爐的轉爐鋼水和每塊30～50 t重的鋼坯，研究開發成本奇高，效率極差，根本無法完成研究優化的目標。到1998年，寶鋼首先提出了對實驗室儀器和中試裝備的需求，推動了中國有關院校實驗室儀器和中試裝備的研發。經過近20余年的持續不斷努力，中國鋼鐵企業不但逐漸具有了底層工藝、裝備、產品開發的研究手段和原始創新能力，而且具有了設計、制造、安裝、調試、應用創新工業產線設備的能力。這些發展企業的思路和措施，保證了中國綠色化工藝、裝備的自主研發和創新。

正是SEII底層的各類實驗設備為大家提供了這種能力。它們可以通過改革創新底層實驗儀器、中試裝備乃至生產線的工藝與裝備，進行原有生產過程的優化創新，打通生產流程中的“痛點”“堵點”“難點”，化解“短板”，解決生產過程面臨的環境、資源、排放等綠色化問題，促進企業的綠色化發展。

因此，可以說SEII具有綠色化關鍵工藝-裝備創新能力。

1.3.2 SEII：超級智能的CPS過程控制功能

鋼鐵行業的邊緣部分緊挨著生產線。位于邊緣的過程控制系統承擔生產線操作規程預設定（有些情況下還有動態設定）的任務，設定模型的精度和水平直接與產品質量、生產效率、過程穩定性密切相關，這是鋼鐵企業的核心創新能力所在。

引進的邊緣系統時至今日仍然是模型或經驗驅動的，精度水平遠遠不能適應現代化生產的需求，數字化轉型已經迫在眉睫，刻不容緩。SEII提供破解“黑箱”的數據、機器學習、深度學習等科學方法，可以用來分析底層信息感知獲得的數據，從而形成對生產過程進行科學分析的原位分析系統，建立起描述生產過程中材料形狀、組織、表面各要素演變規律的數字孿生?；跀祿治霁@得的數字孿生模型和實時大數據，可以利用多目標優化的方法做出科學決策（即系統設定），并回饋到生產線由執行機構精準執行，從而形成“信息感知、數據分析、科學決策、回饋賦能”的閉路賦能循環。底層數據采集系統/執行機構與上層邊緣數據中心/機器學習構成雙層架構，實時交互，回饋賦能，將企業實時控制過程由模型和機理驅動轉型為數據驅動，構成全流程、全場景的自學習、自組織、自適應、高度自治的智能化控制系統，即CPS系統。

這是數字驅動、軟件定義、高度自治的數字化、信息化、智能化控制系統，是世界上最先進的現代化生產過程智能控制系統的精髓與核心。

因此，可以說SEII具有超級智能的CPS過程控制功能。

1.3.3 SEII：高效率、低成本的產品創新功能

長期以來，人們長期依靠第一性原理等基礎研究理論，從原子-分子的層面開始，經過微觀-介觀-宏觀的大量理論研究和分析模擬，企圖實現材料開發和創新。但是，由于這種材料開發過程巨大的工作量和諸多的“不確定性”，以及宏觀材料內部組成和邊界條件的極端復雜性，這種方法嚴重延滯了材料開發過程，推高了研發成本，影響材料業向制造業提供急需材料的進度，以至于制約了制造業的快速發展。在這種情況下，作為高質化核心的生產過程優化與創新以及顛覆性、原創性、引領性新產品開發過程，必然改變思路，繞過機理與經驗主導的建模方法，代之以數據驅動的、以數據/機器學習為主要認知方式的數據科學方法，即數據分析方法，建立描述生產過程中組織演變規律的數字孿生，與底層一起構成CPS，進而利用生產線的大數據信息解決新材料開發過程中的各種“不確定性”問題，進行材料設計、規程設定、實時控制，大幅提高新產品的研發效率，降低新產品的研發成本，發揮數據科學與實體經濟結合的“放大、倍增、疊加”作用，高效率、低成本滿足制造業對鋼鐵原料的需求，解決長期存在的材料“卡脖子”問題。

當然，在高質量、低成本快速完成材料的研發之后，研究者可以依據實際研發結果，進行深入的理論分析，找到解決問題的核心和關鍵，借此倒逼理論研究水平快速提升，發現新的原理和機制，從而推動新一代材料科學的發展。

所以，SEII具有高效率低成本的產品創新功能。

1.3.4 SEII：全產業鏈協調管理優化運行功能

1）企業內部數據驅動的全流程資源配置與管理功能。

云中原有的MES、ERP管控系統依照模型與機理驅動的設定系統計算結果進行生產過程計劃與管理，在生產過程中依照操作時序啟動相應的操作，實現對過程的自動化控制。所以，這是一個模型驅動的自動化系統。但是，在經過徹底數字化改造的SEII體系中，云中的資源配置與管理系統在生產過程中隨時接收來自數據驅動的邊緣信息物理系統的設定計算指令，進行生產、質量、計劃、物流、能源、排放、成本、原料、市場、人力資源、標識、安全等資源的配置與優化，由邊緣指揮底層的執行機構，向生產線提供物質和能量，支持邊緣CPS循環賦能過程完美實現。與底層-邊緣之間的信息物理系統不同，這是一個十分復雜、范圍廣泛的信息傳遞過程。

與此同時，云中部分還不斷地接收來自底層信息采集系統的大量設備、物流、能源等方面的運行數據狀態信息，利用云中的數據/機器學習單元（Ⅱ）對設備、物流、能源、排放等過程進行運行狀態分析，評估運行過程的健康性，以及對運行和維修等過程進行操作指導，從而保證邊緣與底層構成的信息物理系統健康、正常運行。

2）SEII具有全產業鏈一體化協調、優化運行的數字化管理功能。

對企業所處的全產業鏈而言，SEII具有全產業鏈一體化協調、優化管理運行功能。企業SEII云中的系統還通過物聯網與鋼鐵原料行業，即鐵礦采選、煤炭、能源行業等緊密相連，在原料與能源供應、質量控制、物流平衡等方面協同合作。鋼鐵行業的銷售部門，還要通過互聯網與下游的各行業用戶融通，在市場分析、產品銷售、質量保證、后續制造技術交底服務、物流平衡與管理等方面進行戰略與戰術方面的協調與配合。云中系統與上下游的協調式連接，助力形成完整的、強大的產業鏈。

未來，隨著在鋼鐵企業逐步建立起SEII，國家將通過互聯網建立起國家統一管理的全國、地方、企業多層級的大型SEII管理系統，用以管理和指導各行業、各級SEII系統的建設、運行、改進與發展，形成一個強大、完整、安全的全產業鏈一體化協調、優化運行的數字化管理系統。

產業鏈安全是企業的生命線。SEII連接產業鏈的上下游、貫穿鋼鐵材料全生命周期，利用數字技術協調、優化產業鏈的一體化運行，強鏈補鏈，實現對上下游以及全產業鏈、全生命周期的優化服務和安全運行。鋼鐵生產者不但要承擔起生產過程中對資源和環境的責任，而且要承擔起鋼鐵產品設計、流通消費、回收利用、廢物處置等全生命周期的資源與環境責任，保護環境，造福社會，惠及子孫萬代。

所以，SEII具有全產業鏈協調、優化、管理運行功能。

1.3.5 鋼鐵創新基礎設施的總體功能

SEII是數據時代鋼鐵工業最先進的數字化、智能化科技創新系統。它具有4個重要功能，即綠色化關鍵工藝-裝備創新功能（綠色化）、超級智能的CPS過程控制功能（數字化）、高效率低成本的產品創新功能（高質化）、全產業鏈協調管理優化運行功能（強鏈化）。根據“圍繞產業鏈部署創新鏈，圍繞創新鏈布局產業鏈”的原則，可以確定這4個功能之間的邏輯關系。其中“綠色化”“高質化”“強鏈化”的實現，最終需要高新技術的支撐。對材料行業來講，這種支撐來自“數字化”功能，“綠色化”“高質化”“強鏈化”最終歸結為“產業數字化”，歸結為將實體經濟與數字經濟、數字技術的深度融合。所以，“鋼鐵產業數字化”是實現鋼鐵“四化”的可靠抓手。而數字化的核心是超級智能的CPS，它的建設和發展將破解鋼鐵行業全流程“黑箱”，使其變“透明”，建立鋼鐵行業的智慧“大腦”，推動鋼鐵行業“綠色化”“高質化”“強鏈化”，創新發展、轉型升級，實現“綠色化、數字化、高質化、強鏈化”的宏偉目標，提高企業持續發展的核心競爭力，促進中國鋼鐵行業成為國際領先的行業集群。

所以，建設SEII是鋼鐵企業高質量發展的強烈需求，必建不可。而建設SEII最核心、最關鍵的任務就是建立鋼鐵行業的“大腦”，建立鋼鐵行業的指揮中心，建立可以自學習、自適應、自組織、高度自治的管理、控制系統——信息物理系統。

拼盡全力，加速建設“數字鋼鐵”，實現鋼鐵行業的數字化轉型，是大家必須承擔的光榮而艱巨的戰略任務！

當然，隨著社會的發展，又會提出新的問題、新的需求，因而需要開發新的工藝和裝備、研究制造前所未有的產品，SEII必須推陳創新、不斷進步，與時俱進，持續發展。SEII的發展和創新沒有盡頭，歷久彌新，永遠在路上。

因此，高校、研究機構的科研人員，必須與企業深度融合，同心協力，艱苦奮斗，全力建設SEII。不僅與企業一起開發、建設SEII，形成企業的核心競爭力，支撐企業在SEII的基礎上優化運行、生產、創造價值，而且能夠與企業一起持續不斷的創新，不斷發展SEII，以綠色化、數字化、高質化、強鏈化的創新成果，滿足國民經濟發展、國防安全、人民生活不斷提出的新需求。

2 SEII的進展

2.1 SEII進展之一：支撐鋼鐵行業綠色化轉型

2.1.1 基于SEII底層的鋼鐵行業綠色化轉型

20世紀90年代開始，鋼鐵行業即已開始SEII底層的自主開發、建設與應用，以解決企業面臨的綠色化問題。

國外鋼鐵企業也沒有系統的SEII底層研究與開發的經歷。20世紀90年代，國內正處于“引進”“跟跑”階段，還談不上自主開發與創新。雖然也曾經利用生產設備開發新鋼種，但昂貴的研究成本和極低的綠色化實效使企業難以承受。

實行工藝-裝備-產品一體化的開發，必須經歷實驗室儀器開發、中試裝備開發、生產線設備開發3個階段，這些儀器和裝備用以提供一定數量的實驗數據。國內高校與研究機構圍繞企業對實驗室儀器、中試裝備的需求，持續進行實驗室模擬、檢驗、分析設備與冶金加工中試設備的開發，協助企業技術中心、研究院建設完善的實驗研究平臺。截至目前，高校與研究機構已經為寶武、鞍鋼、太鋼、沙鋼、包鋼、河鋼等大型企業提供了與各自產品特色相匹配的實驗室模擬分析設備，例如熱力模擬實驗機、連續退火模擬實驗機、取向與無取向硅鋼熱處理模擬分析裝備、不銹鋼熱處理模擬裝備等。為這些公司的技術中心、研究院等研究開發平臺建設了小型連鑄實驗機和熱軋實驗軋機、溫軋實驗軋機、冷軋實驗軋機等軋制實驗設備，協助他們將小高爐、小轉爐、電渣爐等改造成為中試設備。目前，中國鋼鐵行業采用的研究與中試裝備完全自主供給，還有一些研究儀器和設備逆向輸出到發達國家和地區。高校與研究機構的科研人員變“授之以魚”為“授之以漁”，使企業具有了自主創新能力。企業認為，這是“為企業插上騰飛的翅膀，裝上永不停歇的發動機”。高校、研究機構與企業合作完成的項目“現代軋制技術、裝備和產品研發創新平臺”，2012年獲得國家科技進步二等獎。

以實驗室與中試實驗設備為基礎，高校與研究機構進一步與鋼鐵企業合作，與一重、二重、營口流體、太重、常熟重機等機械制造企業協同創新，進行生產線上重要工藝與裝備技術的開發，實現中厚板軋機、熱軋后超快冷系統、熱處理生產線輥式淬火機等綠色化重型裝備及控制系統的國產化和自主化，從而實現了SEII底層裝備的全面系列自主創新，項目“首鋼3 500 mm中厚板軋機核心軋制技術和關鍵設備研制”“國產1 450熱連軋關鍵技術及設備研究與應用”“熱軋板帶鋼新一代控軋控冷技術及應用”“高等級中厚鋼板連續輥式淬火關鍵技術、裝備及應用”等先后獲得國家科技進步二等獎。自主創新開發“中國制造”的設備掀開了國家創新歷史新的一頁，對中國鋼鐵業的發展發揮了重要的作用。

2.1.2 2011協同創新中心產學研深度融合，工藝-裝備-產品一體化協同創新，促進鋼鐵行業綠色化轉型

2014年，國家批準建立2011鋼鐵共性技術協同創新中心，中心與企業協同，進行了一大批工藝裝備研究平臺的合作開發與建設。

鋼鐵協同創新中心按照既定的綠色化目標，積極組織研究力量，面向國家重大戰略需求，面向經濟社會主戰場，面向世界科技發展前沿，面向人民的生命健康，形成了涵蓋選礦、煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋、冷軋及短流程工藝在內的鋼鐵生產全流程工藝與裝備技術研發團隊。

針對鋼鐵流程中“痛點”“難點”“堵點”“短板”，團隊加強SEII底層的建設，進行鋼鐵全流程、工藝-裝備-產品一體化協同創新，節能減排，提質增效，解決鋼鐵生產過程帶來的資源與環境問題，努力實現全流程綠色化生產。

鋼鐵協同創新中心工藝與裝備創新平臺凝練出“先進冶煉、連鑄工藝與裝備技術”“先進常規流程熱軋工藝與裝備技術”“先進短流程熱軋工藝與裝備技術”“先進冷軋、熱處理和涂鍍工藝與裝備技術”“綠色資源開發利用”等5個工藝裝備研發的綠色化方向。同時又圍繞上述方向凝練出重要的數字化方向“鋼鐵行業與有色行業智能制造”，對前面5個研究方向實施產業數字化的支撐。協同創新中心沿著這些研究方向，與20余家鋼鐵企業、50余條生產線開展協同創新，共同開發了15項綠色化、數字化關鍵共性技術，涵蓋鋼鐵生產過程的全流程、全場景。這些工作為鋼鐵工業轉型發展、實現“綠色化、數字化、高質化、強鏈化”發揮了不可替代的重要作用，得到行業的認可和企業的高度評價。

在此期間，中心牽頭承擔國家“十三五”項目7項，參加“十三五”項目63項，承擔企業重大科研項目（合同額超過500萬元）103項。中心還承擔NSFC重大項目2項，重點項目28項，面上項目42項，各級、各類縱向科研經費近5億元。

中心運行以來，牽頭項目“高品質特殊鋼綠色高效電渣重熔關鍵技術的開發和應用”獲得國家科技進步一等獎、項目“鋼材熱軋過程氧化行為控制技術開發及應用”“連鑄凝固末端重壓下技術開發與應用”“貧雜鐵礦石資源化利用關鍵技術集成與工業示范”等5項成果獲國家科技進步二等獎，此外還獲得省部級一等獎32項、二等獎31項，冶金科技特等獎1項、一等獎12項、二等獎11項。

在國家出版基金重點項目的支持下，總結在鋼鐵關鍵共性技術方面的實踐創新，由冶金工業出版社出版《鋼鐵工業協同創新關鍵共性技術叢書》，共23部，總計1 060余萬字。該叢書應Springer Nature公司的建議，正在翻譯出版，走向世界。該書的續集《鋼鐵工業協同創新關鍵共性技術叢書（續）》正在撰寫中。此外，還出版各類專著、教材、研究報告等76部。

為了總結建設期間協同創新的重要理論成果，2019年2月在《鋼鐵研究學報》以“協同創新，高質量發展，建設世界先進鋼鐵工業集群”為題的專輯發表了鋼鐵關鍵共性技術研究論文22篇。

2.1.3 近年全產業鏈協同創新，著手解決鋼鐵產品全生命周期帶來的資源與環境問題

自2010年以來，中國鋼鐵行業開始了延續20～30年的井噴式發展，年產鋼量約占世界年產鋼量的一半。這個高產周期必然導致未來出現一個高廢鋼周期，廢鋼增長曲線與下降的鋼產量曲線將在30～50年后相交。此時廢鋼量將超過鋼鐵需求量，這意味著那時中國將進入“全廢鋼”時代。富含鐵素的廢鋼資源將取代鐵礦石，成為“黃金礦產”資源。如果在今后30～50年的時間內能夠很好地解決廢鋼資源的質量問題，則中國借此將大部分解決鋼鐵冶金生產帶來的“雙碳”問題以及中國固有的鐵礦資源匱乏問題。子孫萬代將通過循環利用這些可再生資源而無鋼鐵后顧之憂。這是一個中國特色的問題。

世紀之交，為應對環境和資源方面的問題，國際上提出了生產者責任延伸制度（EPR）。2016年中國國務院出臺文件，推行EPR。文件指出：生產者責任延伸制度是指將生產者對其產品承擔的資源環境責任從生產環節延伸到產品設計、流通消費、回收利用、廢物處置等全生命周期的制度。實施生產者責任延伸制度，是加快生態文明建設和綠色循環低碳發展的內在要求，對推進供給側結構性改革和制造業轉型升級具有積極意義。

因此，協同創新中心以EPR文件為指針，提出實現優質廢鋼有效利用的“四全”和“四化”，即必須針對未來的全廢鋼時代，從鋼鐵材料全生命周期、全生產流程、全產業鏈（“四全”）協同，實現廢鋼資源的管理、循環和利用，加強全流程生產管理的數字化、信息化、標識化以及優質廢鋼拆解回收機器人化（“四化”），進行產業重構和經營模式創新，以解決中國鋼鐵行業與制造業共同面臨的資源、能源、環境等重大問題。廢鋼問題必須立即從現在做起。

這項研究工作將解決鋼鐵產品全生命周期帶來的資源與環境問題，徹底擺脫對高爐等鐵前系統的依賴，用高品質廢鋼代替中國十分匱乏的鐵礦石，從根本上解決雙碳達標和鐵礦資源匱乏兩大難題，實現中國鋼鐵行業的永續發展，為子孫萬代造福，意義十分重大。

2.2 SEII進展之二：加速鋼鐵行業數字化轉型

2.2.1 數字化轉型創新之路

1）第一階段（1988—2014年），以熱軋鋼材組織性能預測技術和人工智能技術在軋制中的應用為主進行研究，并開發熱軋板帶集約化生產技術。

中國關于鋼鐵行業數字化轉型的研究可以追溯到20世紀80年代。1988年，東北大學金屬加工系根據國際發展情況，開始組織教師與研究生進行熱軋鋼材組織性能預測技術的研究，為后來的數字孿生建模奠定了理論基礎。所以，本文就以1988年作為RAL從事數字化轉型研究的起始年份。這一階段的研究，在理論解析、實驗研究、實際應用等方面均取得了重要進展。國際上首次發表了劉振宇等關于人工神經元網絡技術應用于材料研究的論文。系列研究及應用成果1999年獲得遼寧省科技進步二等獎。

2005年，上海梅鋼與東北大學RAL承擔國家“十一五”科技支撐計劃，針對梅鋼1 422熱連軋機，基于熱軋鋼材組織性能預測技術開發了智能化鋼種歸并技術，推行熱軋帶鋼集約化生產，實現了熱軋生產“一鋼多能”的目標。這項技術簡化了煉鋼和連鑄工藝，提高了生產效率和產品成材率，縮短了新產品開發周期，實現了對市場需求的快速響應，在生產中應用高效穩定，降低了合同余材。本項研究獲得冶金科技獎三等獎。

在此階段，RAL的自動化團隊圍繞鋼鐵行業生產過程自動化，與冶金自動化院、冶金企業的信息公司合作，建設了一批軋鋼廠自動化系統，并初步應用數字化、智能化技術進行了創新。其中，產學研合作完成的“首鋼3 500 mm中厚板軋機核心軋制技術和關鍵設備研制”“國產1 450熱連軋關鍵技術及設備研究與應用”“冷軋板形控制核心技術自主研發與工業應用”分別于2005年、2006年、2011年獲得國家科技進步二等獎。熱連軋、冷連軋、中厚板廠的信息化、自動化系統是這3個項目的重要內容。

在此期間，RAL還乘當時智能技術發展的機會，開展軋制過程智能技術應用研究，并在本鋼、寶鋼等工業產線應用，提高了企業數字化、智能化的水平。RAL總結此階段智能化技術的研究成果，在冶金工業出版社出版專著《金屬軋制過程的人工智能優化》，2001年金屬軋制過程的人工智能優化項目獲得國家科技進步二等獎。

2）第二階段（2014—2017年），大數據背景下建立高保真度材料組織性能預測模型的研究。

2014年8月22日在東北大學RAL召開了“基于大數據的煉鋼-連鑄-軋鋼-熱處理一體化鋼鐵材料組織性能控制研討會”。會議分析了大數據、人工智能等新一代信息通信技術為提高組織性能預測精度所帶來的機遇，確立了基于大數據的一體化鋼鐵材料組織性能控制的任務與目標。2015年，基于大數據的智能化熱軋工藝優化設計系統開發工作啟動，先后與鞍鋼、寶鋼梅鋼、河鋼承鋼合作，以工業大數據驅動，利用大數據處理與挖掘技術，進行材料力學性能預測，獲得高保真度的預測模型，即數字孿生，為鋼材性能的高精度智能化控制奠定了基礎。

3）第三階段（2017—2019年），信息物理系統和數字孿生的研究。

RAL承擔了“十三五”原材料領域關于智能制造的3項重點專項。借此契機，東北大學與各合作單位協同努力，以工業互聯網為載體，利用大數據/AI對數學模型優化，建立高精度的動態數據孿生，形成CPS系統的核心，部分技術應用于鞍鋼、河鋼承鋼等鋼鐵企業熱軋過程。

4）第四階段（2019年至今），與河鋼邯鋼、撫順新鋼鐵、鞍鋼等單位合作，SEII建設由探索階段逐步進入實質階段。

該階段的研究內容包括SEII的工業互聯網架構、底層的組成與建設、數據科技求解邊緣“黑箱”系統、數據驅動的信息物理系統、云中資源配置與管理系統、軟件定義下的系統改造、建設路徑、關鍵技術、鋼鐵數字化轉型的成本和工期、數字化隊伍技術建設、創新生態等。目前，這些問題的路數基本清楚，多數在鋼鐵生產流程中進行研究和付諸實施。通過產學研的協同創新，目前鐵前、軋鋼、轉爐煉鋼的SEII試點建設取得重要進展，連鑄也在不斷探索、前進、取得進展中。

經過30余年產學研協同創新，在基礎研究和工業實踐上均取得突破，以CPS為核心的鋼鐵工業“大腦”統領鋼鐵生產大踏步前進，迎來鋼鐵生產全流程數字化轉型、高質量發展的大好局面。

2.2.2 鋼鐵生產過程數字化轉型取得突破性進展

1）產學研深度融合，高爐數字化轉型成果斐然。

鐵前團隊在撫順新鋼鐵700 m3高爐進行“數字煉鐵”、高爐數字化轉型的研究，完成“數據和機理雙驅動的智能化煉鐵關鍵技術研發與應用”項目。2021年底通過鋼鐵工業協會鑒定。專家認為，達到國際先進水平，局部國際領先。

與撫順新鋼鐵合作，承擔發改委國家重大低碳項目“高爐大數據智能降碳關鍵技術研發與應用”。

承擔中國寶武“鋼鐵工業大腦”戰略項目，研究寶鋼4號高爐基于數據信息與機器學習方法分析渣皮脫落對爐溫的影響，并承擔寶鋼4號高爐三維操作爐型在線監控模型的開發和應用專題。

承擔中國寶武低碳基金基于工業大數據和人工智能的高爐智能化煉鐵基礎研究。

此外，還承擔本鋼、昆鋼、河鋼邯鋼的企業合作項目，分別對高爐爐缸活躍性、智能配礦系統、爐熱等問題進行研究，實現高爐的數字化轉型。

2022年以來開始的一批企業合作的數字化煉鐵項目聚焦于高爐整體運行數字化轉型以及數字化配礦、燒結、球團、焦化等技術的協同開發。

2）產學研深度融合，軋鋼廠數字化轉型加速推進。

與山鋼等企業合作，在山鋼4 300中厚板等生產線完成項目“基于機器視覺的寬厚板輪廓及板形CPS智能制造技術研發與應用”“高端精品帶鋼高效冷軋數智化生產關鍵核心技術攻關與產業化”“高精度冷連軋數字孿生模型與CPS系統關鍵技術研發及應用”等3項科研項目，分別獲得2022年冶金科技獎一等獎、2022年機械工業科學技術一等獎、2023年遼寧省科技進步一等獎。

2022年與寶鋼、鞍鋼、河鋼、山鋼等單位共同承擔科技部“十四五”重點專項“鋼鐵軋制全流程工藝優化與管控軟件開發”，已經啟動執行。

2022年承擔遼寧省科技廳重大項目，“遼寧-鞍鋼-東大高品質鋼鐵材料制備及應用中試基地項目”。含鞍鋼3個軋鋼廠，均為建設原位分析系統，實現數字化轉型，項目在進行中。

2.2.3 2022年10月：《數字鋼鐵白皮書》發布

為加快建設“數字中國”，實現鋼鐵行業數字化轉型，推動數字鋼鐵建設，張殿華教授領導的東北大學數字鋼鐵團隊聯合國內外相關專家總結協同創新隊伍在產業數字化攻關中的成果，撰寫了《數字鋼鐵白皮書》。2021年11月23日，由中國金屬學會、冶金工業出版社主辦，東北大學、軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室協辦的《數字鋼鐵白皮書》首發暨鋼鐵工業數字化轉型座談會，作為第13屆中國鋼鐵年會的分會場以線上線下結合的方式召開。

冶金工業出版社蘇長永社長、中國工程院原副院長干勇院士、中國工程院錢鋒院士、中國金屬學會理事長張曉剛、中國金屬學會常務副理事長田志凌等在致辭中指出，《數字鋼鐵白皮書》觀點清晰、案例翔實，必將凝聚行業共識，加快推動鋼鐵工業數字化轉型；《數字鋼鐵白皮書》的發布，為鋼鐵行業優化升級，開辟新領域、新賽道指明了方向；將開啟中國鋼鐵數字化轉型新的里程碑。

數字鋼鐵團隊正在撰寫的《數字鋼鐵關鍵技術叢書》，已經與冶金工業出版社簽訂合同，并入選2023年國家新聞出版署審定的重點出版圖書項目。這套叢書重點闡述在工業互聯網、大數據、云計算、5G通訊網絡等現代數字化、信息化技術支撐下的鋼鐵行業產學研深度融合，在選礦、煉鐵、煉鋼、連鑄、熱軋、冷軋、熱處理等各個工序數字化轉型過程中攻克關鍵技術，為中國和世界鋼鐵工業的數字化轉型、高質量發展貢獻力量。

2.3 SEII進展之三：推動鋼鐵產品走向世界前列

聚焦顛覆性的工藝和裝備技術，不斷開發“第一”或“唯一”產品。“沒有最好，只有更好”。以“四個面向”為導向，聚焦綠色、高端、優質鋼鐵產品的開發，將成果用到大國重器上，用到尖端武器上，用到人民的生活中。

由于數字化技術在開發產品具有“放大、倍增、疊加”作用，應當加速建設SEII，發揮其高效率、低成本產品創新功能的作用，提高新產品開發的效率，降低新產品開發的成本，利用數字化促進鋼鐵產品向高質化、高端化發展。

2.3.1 利用SEII底層提供實驗數據離線建模分析，開發高新產品

前已述及，利用SEII底層具備的UFC等在線組織調控設備和輥式淬火機等離線熱處理裝備，可以進行熱軋鋼材組織性能調控。故在目前生產線完整地完成數字化轉型之前，利用SEII底層實驗室儀器、中試裝備、生產線裝備（LPPL）逐級實驗，提供數據供離線建模和分析。近年來，利用開發的在線和離線熱處理工藝與裝備進行了多項產品開發，均已經取得重要進展，應用于國民經濟、國防建設、人民生活的各領域，滿足了國家的重大需求。例如大型集裝箱船必需的高止裂性船板、豪華郵輪用大寬厚比薄中板、工程機械用超薄規格（厚度為2～5 mm）高強鋼板、耐磨板、海洋平臺齒條用超厚鋼板等。

鎳系低溫鋼是建造LNG超低溫儲運設施最重要的結構材料，支撐能源、化工產業實現清潔、高效發展，是發展清潔能源“卡脖子”的原材料。南鋼、鞍鋼、太鋼等單位與高校、研究單位產學研合作，在國家項目的支撐下，協同創新，積極進行9Ni鋼、低鎳LNG鋼、高錳LNG船儲罐用鋼冶煉、連鑄、熱軋、熱處理、精整等全套生產技術開發，取得了國際領先的創新成果，并實現了大規模產業化生產。

高校師生與本鋼、北汽新能源、馬鋼、鞍鋼等企業合作，采用釩微合金化技術，世界首發2 000 MPa級熱沖壓鋼裸板在新車型上應用。接著，又開發了具有自主知識產權的薄鋁硅鍍層熱沖壓鋼及其激光拼焊一體式熱沖壓成形門環等技術。這一系列創新工作，打破了國外巨頭的壟斷，提高了產品性能和生產效率，降低了生產成本，并已經批量生產與應用。

高校與南鋼、漣鋼等鋼鐵企業及三一重工、徐工等工程機械企業聯合，創新產銷研用深度融合模式，開發出系列的熱處理裝備，生產不同厚度規格的Q890、Q960、Q1100、Q1300系列超高強鋼板。漣鋼的薄規格（最小厚度為2 mm）高強工程機械用鋼和耐磨鋼國際領先，目前，已經成為世界最大的薄規格熱處理高強板生產基地，具備年產能力120萬t以上，成為生產薄規格高強鋼板的單項世界冠軍。

南鋼、山鋼等單位，在爐卷軋機上開發厚度、板形等寬薄板穩定化生產工藝，生產最薄為3.5 mm的寬幅板材，實現了郵輪用寬薄板的穩定生產，供貨中國豪華郵輪建造。

河鋼舞鋼與東北大學等高校深入合作，率先立項建設目前國內唯一、斷面尺寸世界最大的大型板坯電渣爐，產品廣泛應用于模具、發電、大飛機工程等特大重點工程。舞鋼與高校合作自主研制世界首套300 mm特厚板輥式淬火機等關鍵裝備，為大單重、大斷面、特殊用途厚板熱處理產品研發與應用奠定裝備技術基礎，180～210 mm厚度齒條鋼滿足了海洋工程的急需。河鋼舞鋼成為生產優質超厚熱處理鋼板的“單打世界冠軍”。

鞍鋼、南鋼、高校等單位合作，利用新一代控軋控冷技術與裝備開發集裝箱船用高止裂性用鋼，國內率先研發出厚度為100 mm的EH47、EH40止裂鋼板，實現了100 mm厚止裂鋼全球唯一供貨，應用于多艘巨型24 000 TEU集裝箱船。

寶鋼與高校合作，自主創新，國際首創熱軋無縫鋼管在線組織性能調控關鍵技術、裝備開發及應用，引領鋼管生產技術更新換代，開發出高等級套管、管線管、結構管等熱軋無縫鋼管的全新成分體系及工藝技術，實現了3大類品種、全規格系列化生產。

高校與企業合作開發出復雜斷面型鋼的新一代TMCP系列裝備及控制技術，根據H型鋼的規格、產線特點及軋制工藝，分別開發出型鋼軋后超快速冷卻及軋后淬火-回火系列成套裝備、控制系統及冷卻數學模型，成功應用于馬鋼大型廠、津西鋼鐵、日照鋼鐵、河北天柱鋼鐵及馬鋼重型線等產線，解決了型材控軋控冷、提質升級問題。

高校研究鋼材熱軋氧化行為控制這一世界性難題，開發出跟蹤熱軋過程氧化行為的智能控制系統，形成了具有完全自主知識產權的熱軋氧化鐵皮成套控制技術，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”。目前該技術已經推廣應用于一大批鋼鐵企業，產品滿足了工程機械等下游合資企業對表面質量的嚴格要求。目前該技術已經輸出至韓國浦項制鐵、現代制鐵等企業生產線。

同時提升強度和塑性，是鋼鐵材料領域長期以來存在的重大難題。面對上述挑戰，RAL袁國教授研究團隊經過在SEII底層的持續創新，提出“馬氏體拓撲學結構設計+亞穩相調控”協同增塑新機制，成功制備出系列低成本C-Mn系新型超高強鋼，打破了超高強鋼對復雜制備工藝和昂貴合金成分的依賴，突破了現有2 000 MPa級馬氏體高強鋼抗拉強度-均勻伸長率的性能邊界。實現了1 600～1 900 MPa屈服強度、2 000～2 400 MPa抗拉強度和18%～25%均勻伸長率的極致性能。論文發表在2023年1月12日刊出的《Science》。目前，研究團隊正在與企業合作，將該技術進一步應用于工業大規模生產。

自21世紀以來，RAL完成的項目“寶鋼高等級汽車板品種、生產及使用技術的研究”“低碳鐵素體/珠光體鋼的超細晶強韌化與控制技術”分別獲得2004年、2005年國家科技進步一等獎，“提高C-Mn鋼綜合性能的微觀組織控制與制造技術“獲得2007年國家發明二等獎”，“高釩高耐磨合金及復合技術的工程化應用”獲得國家科技進步二等獎。

2.3.2 高效率、低成本的數據/機器學習方法研究取得重要進展

RAL徐偉教授團隊以材料基因工程理念為核心，展開了“物理信息協同的多模態鋼鐵材料數據挖掘以及機理逆向揭示”的研究，針對鋼鐵材料體系數據所具有的多尺度長鏈條、多來源多模態、高質量數據不足等特點，通過多種數據挖掘策略的開發，建立“先預測，再反向深化解析機制”的可解釋性人工智能建模思路，使人工智能算法反哺材料學的機制深化。具體而言，其創新性構建了增維式卷積神經網絡、多模態回歸網絡、損失累積式遷移學習網絡等適用于鋼鐵材料體系數據的系統性新算法構架，從而實現了在實驗室小樣本條件下從固態相變普適性計算與相變機制反向深化，到復雜性能預測，乃至原型合金綜合設計的深化式數據挖掘與分析，并進一步推進實驗室小樣本數據與工業大數據的融合遷移，指導工業產品優化與實驗室研發合金向工程化應用的高效率轉化。該方法體系補足了純信息學方法在可解釋性方面的不足，提升了材料學方向對數據與復雜機制的解析深度，通過2個學科方法的深度有機結合，打破了數據挖掘技術與物理冶金知識體系深入融合的學科壁壘，從而實現了基于數據挖掘的材料基因工程在鋼鐵材料領域的成功應用。迄今，該團隊已經在ACTA等材料頂級刊物上發表多篇有影響力的相關論文。

2.3.3 利用ML全局解析，解決金屬成形研究的難題

熱軋過程集成化程度極高、工序復雜，是鋼鐵生產的核心工序。生產過程中，產品組織演變、形狀尺寸和表面狀態三者強耦合、密切相關，且同處于一個典型的“黑箱”之中。自20世紀30年代以來，盡管進行了大量的理論分析和實驗研究，但是傳統建模方法研究均為形狀尺寸、組織性能和表面質量彼此獨立進行，沒能針對這些密切相關問題進行全局分析，因而降低了各相關參數的預測精度，產品質量控制無從談起。信息物理系統以高保真數字孿生為基礎，可實時優化并精準控制制造過程的全局，是擺脫上述難題困擾的全新技術途徑。為此，RAL劉振宇教授團隊通過工業大數據理論和機器學習方法，利用軋件軋制力、組織演變與界面摩擦狀態在熱軋過程中的耦合關系，建立了高保真全局化動態數字孿生模型，獲得了力能、變形、軋制、表面的高精度預測模型，大幅度提高了產品的控制精度與生產效率。

針對2 250 mm熱連軋生產鈦微合金高強鋼，通過耦合機器學習使熱軋過程全面“黑箱變白”，軋制力預測精度由國際TMIEC模型的±25%提升至±10%以內，大幅降低了薄規格產品產生邊浪的風險；采用高保真組織演變數字孿生優化了700 MPa級超高強鋼生產工藝，性能波動降低50%以上且產品實現了免酸洗。4 300 mm產線生產高強管線鋼寬厚板，采用耦合機器學習開發了高效軋制工藝，實現了奧氏體晶粒和析出相尺寸細化，在力學性能和道次軋制負荷保持不變的基礎上，使粗軋/精軋之間的待溫時間縮短近25%。

2.4 SEII進展之四：強鏈補鏈，構筑完整、和諧、協調、堅韌的產業鏈

當前，國際形勢錯綜復雜，新一輪科技革命和產業變革風起云涌，國際競爭更趨激烈。在這種情況下，盡管中國已擁有全球最完整的制造體系，但仍存在部分核心環節和關鍵技術受制于人、產業基礎能力與高端產品供給能力有待提升等問題。大家必須提高風險意識，既要鍛造產業鏈、供應鏈長板，又要盡快補齊產業鏈、供應鏈短板，在關系國家安全的領域和節點下力氣攻關，構建自主可控、安全可靠的自主供應體系。

鋼鐵行業一定要強鏈補鏈，建設完整、和諧、協調、堅韌的產業鏈和供應鏈，服務于社會發展和人民生活、服務于千秋萬代的資源和環境，造福人民和社會，子孫萬代幸福綿長。產業鏈是達到上述目標的生命線、當前“強鏈補鏈”是第一要務。

2.4.1 對接合作、協同創新、強鏈補鏈

圍繞產業鏈部署創新鏈，圍繞創新鏈布局產業鏈。在2011協同創新中心組建運行過程中，加強產學研深度融合，協同創新。通過產學研的“對接”、聯合成立各類研究機構，針對鋼鐵全流程各工藝環節的問題，組成創新鏈；針對創新鏈欲解決的問題，再建立高新技術產業鏈，特別是信息化、數字化技術產業鏈，以高新技術治“痛點”，破“難點”，補“短板”，強鏈補鏈，建成強大的數字化產業鏈。

在協同創新中心第一、第二運行周期已經解決一批關鍵共性技術問題的基礎上，2023年開始的第3期協同創新運行周期通過產學研融合、融通、對接，又在全流程9個研究方向上確立一批具有重大戰略意義的新課題，可望繼續取得一批有重要意義的原創性、顛覆性、引領性綠色化創新成果，增強中國鋼鐵工業的核心競爭力，為中國鋼鐵工業中國式現代化、高質量發展做出新的貢獻。

2.4.2 全產業鏈互相融通融合協同合作，承擔全生命周期生產者責任

利用工業互聯網將鋼鐵工業與上游的冶金原燃料供應端、下游的鋼鐵產品使用端連接起來，促進鋼鐵行業與各相關行業協調發展，承擔生產者的責任，互相融通、融合、協同、合作，進行資源的優化配置與管理，在實現效益最大化的同時，促進面臨的資源、環境問題徹底解決。

例如，鋼鐵全生命周期的數字化、標識化管理，實現鋼鐵行業與下游制造業、建筑業、交通業、能源業等融通、合作，解決鋼鐵材料的循環、科學、高效利用，這一項目正在實施中。

3 SEII未來發展前景

3.1 發展總體目標

未來，隨著中國鋼鐵企業逐步建立起SEII，有望達到綠色化、數字化、高質化、強鏈化的高級境界，鋼鐵企業的競爭力將不斷增強。在這種情況下，在發達的工業互聯網下，可以建立起國家統一管理的全國、地方、企業多層級的大型SEII管理系統，管理、指導各級、各行業SEII系統的建設、運行、改進、創新與發展，形成一個強大、完整、安全的全產業鏈一體化協調、優化運行的數字化管理平臺。

3.2 未來5年發展目標（2023—2027年）

1）完成SEII建設標準與規范的制定，指導、規范SEII的建設與運行。

2）建成10～15條企業樣板線的創新基礎設施，局部地區建成區域政府部門指導的企業創新基礎設施管理系統，樹立鋼鐵行業綠色化數字化轉型、高質量發展的標桿。

3）研發成功一批創新的綠色化工藝裝備與技術，如優質廢鋼循環利用技術（第1階段，廢鋼比例30%）；氫冶金-零碳鋼鐵冶金短流程中試線；薄板坯連鑄（鋁合金、鈦合金）；薄帶連鑄制造超級電工鋼技術；溫軋技術（高強鋼、鈦合金、鋁合金等）；噴射軋制（銅-鐵合金等）；薄鍍層熱沖壓鋼激光拼焊熱沖壓一體化制造技術；免鍍層熱沖壓技術等。

4）開發一批國家迫切需求的前沿、引領性創新產品，如系列超級電工鋼；超高強、高韌鋼（應用于坦克、深水潛艇、汽車零件）；新能源汽車電池包用高強鋼；超低溫壓力容器用鋼（人造太陽Iter超導冷卻系統用材）；高氮航空軸承鋼；高溫合金；耐蝕合金；高速磁懸浮列車軌道用軟磁材料厚板；精密合金等。

3.3 未來15年發展目標（至2037年）

1）創新基礎設施系統建設。重要產鋼地區建成區域政府部門管理的企業創新基礎設施管理系統，初步形成國家級鋼鐵企業創新基礎設施管理系統，鋼鐵行業基本完成數字化轉型。

2）研發成功若干項新一代綠色化工藝裝備與技術，如優質廢鋼循環利用技術；氫冶金-零碳鋼鐵冶金短流程生產線；高廢鋼比、全廢鋼冶煉技術（第2階段，廢鋼比例超過50%）；寄生于SEII的FDP平臺全部發揮作用，助力節能減排、綠色發展等。

3）開發若干國家迫切需求的創新型、引領型新一代產品，如乘用車白車身均一化材料設計；能源材料，包括電池、儲電池電極、包殼、催化劑；非晶材料；高熵材料；3D打印產品等。

4 結語

SEII作為數據時代最先進的數字化、智能化科技創新平臺，具有4個基本功能，即綠色化關鍵工藝-裝備創新功能、超級智能CPS過程控制功能、高效率低成本產品創新功能、全產業鏈協調管理優化運行功能。SEII的建設和發展將促進鋼鐵行業的數字化轉型，全流程“黑箱”變“透明”，推動鋼鐵行業實現“綠色化、數字化、高質化、強鏈化”，提高企業可持續發展的核心競爭力，促進中國鋼鐵行業成為國際領先的行業集群。

中國的鋼鐵行業一定能夠走到世界鋼鐵科技發展的前沿，到達國際鋼鐵業發展的前列，成為國際領先的工業集群。相信經過10～20年的努力，這個目標一定可以達到！一定能夠達到！

本文摘自《鋼鐵》2023年第9期