長型材涵蓋棒、線、型產(chǎn)品，涉及基礎(chǔ)設(shè)施、建筑、機(jī)械、高鐵、汽車、能源、環(huán)保和海工等重要工業(yè)領(lǐng)域，其產(chǎn)量占鋼材總產(chǎn)量的60%以上，相關(guān)產(chǎn)品在國家戰(zhàn)略實(shí)施和建設(shè)中發(fā)揮了重要作用。但中國鋼鐵工業(yè)能耗占全社會總能耗的16%左右，棒線材應(yīng)用領(lǐng)域廣，其節(jié)能減排任務(wù)重，同時資源能源消耗大，產(chǎn)品性能不穩(wěn)定；各工序間相互制約，協(xié)調(diào)難度大，影響了產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。而復(fù)雜斷面型材主要問題是如何推動產(chǎn)品質(zhì)量向精細(xì)化控制方向發(fā)展。在長型材領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)智能制造將極大提升產(chǎn)品的質(zhì)量，也是綠色低碳鋼鐵生產(chǎn)流程的必由之路。項(xiàng)目研究人員緊密圍繞國家智能制造戰(zhàn)略的需求以及基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化的總要求，在長型材智能化制造基礎(chǔ)研究、棒線材直接軋制智能化負(fù)能制造關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用示范、多品種小批量棒線材智能化定制及應(yīng)用示范、復(fù)雜斷面型材智能化生產(chǎn)及應(yīng)用示范、全廢鋼連續(xù)加料式智能煉鋼電弧爐關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用示范等方面開展研究工作，取得了豐碩成果。

1）針對長型材智能化制造過程共性問題基礎(chǔ)理論缺失問題，通過面向MTO/MTS的生產(chǎn)批量計劃優(yōu)化理論、鋼種歸并設(shè)計優(yōu)化理論、制備過程坯料規(guī)格優(yōu)化設(shè)計理論、煉鋼-軋鋼生產(chǎn)過程一體化排程及動態(tài)調(diào)度理論、煉鋼-軋鋼生產(chǎn)調(diào)度與過程控制協(xié)同優(yōu)化理論、煉鋼－軋制過程主要設(shè)備的負(fù)荷與能耗關(guān)系、加熱過程定向輻射傳熱模型優(yōu)化、長型材煉鋼–連鑄產(chǎn)線鋼水溫度模型及鑄坯質(zhì)量與溫度關(guān)鍵因素等開展了深入的基礎(chǔ)研究，建立并完善了長型材智能制造理論體系，為建立智能化生產(chǎn)線奠定了堅實(shí)的理論基礎(chǔ)。

2）開發(fā)了棒線材直接軋制智能化負(fù)能制造關(guān)鍵技術(shù)，建立了棒線材凝固過程、運(yùn)輸過程和軋制流程溫度場的仿真模型和在線檢測預(yù)報模型；研究了免加熱直接軋制工藝對連軋機(jī)組各機(jī)架負(fù)荷的影響規(guī)律、道次壓下量對軋制力能參數(shù)的影響、粗軋機(jī)組負(fù)荷裕量優(yōu)化分配機(jī)理；建立了保溫罩傳熱差分模型及現(xiàn)場運(yùn)輸輥道上增設(shè)保溫罩對連鑄坯溫度場的影響規(guī)律；開發(fā)了在線物料跟蹤系統(tǒng)，圍繞智能檢測，開展了故障檢測算法研究；開發(fā)了基于電磁感應(yīng)加熱的鑄坯溫度動態(tài)補(bǔ)充技術(shù)；探討了小方坯連鑄過程中拉速、溫度、生產(chǎn)順行三者的最優(yōu)關(guān)系等。建成了棒線材直接軋制智能化負(fù)能制造生產(chǎn)線，并已投產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)營，軋鋼工序能耗降低至10.55kgce/t，煉鋼-軋鋼全流程實(shí)現(xiàn)負(fù)能生產(chǎn)。鑄坯頭尾溫差小于50℃、鑄坯頭尾抗拉強(qiáng)度差及屈服強(qiáng)度差均在20MPa以內(nèi)的占比約為95.6%。直軋溫度控制穩(wěn)定，直軋率≥90%，同條性能差＜15MPa，同批次性能差＜20MPa。2020年5月通過了中國金屬學(xué)會組織的成果評價，項(xiàng)目成果總體達(dá)到了國際先進(jìn)水平。

3）構(gòu)建了棒線材生產(chǎn)工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，建立了多產(chǎn)品環(huán)境下的集成學(xué)習(xí)建模方法與算法構(gòu)建庫、基于分布式貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的高速線材產(chǎn)品質(zhì)量缺陷診斷與溯源模型，并成功運(yùn)用于寶鋼高速線材生產(chǎn)線，效果顯著。建立了高速線材高精度溫度場計算模型，揭示了加熱速率對氧化增重的影響規(guī)律以及加熱和保溫時間對氧化層厚度分布的影響規(guī)律，基于少脫碳原理的加熱爐模型在寶鋼成功應(yīng)用，顯著減少彈簧鋼脫碳，并節(jié)能3%以上。基于大冶特鋼的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境構(gòu)建了多品種小批量智能化定制系統(tǒng)平臺，通過信息系統(tǒng)對客戶訂單進(jìn)行合同處理、合同歸并、組爐組批、合同計劃優(yōu)化排程、一體化計劃預(yù)作業(yè)計劃生成，初步實(shí)現(xiàn)了棒材多品種小批量智能化定制。

4）實(shí)時預(yù)測了大方坯連鑄過程沿澆注方向和沿橫斷面的溫度分布，以及液相穴的長度，改善了鑄坯質(zhì)量、提升了鑄機(jī)生產(chǎn)效率和優(yōu)化了工藝參數(shù)。開發(fā)了大規(guī)格復(fù)雜斷面異型坯非平衡布流和非對稱冷卻技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了異型坯全保護(hù)澆注。目前采取新型布流方式生產(chǎn)的含鋁鋼合格率高達(dá)97.72%，產(chǎn)品成功應(yīng)用于中俄元首項(xiàng)目AGPP石油天然氣項(xiàng)目，累計供貨1.4萬余噸。構(gòu)建了大型廠萬能線軋輥全壽命管理信息系統(tǒng)、面向軋輥的全生命周期數(shù)據(jù)分析應(yīng)用平臺和軋輥全壽命周期預(yù)測及軋輥車削優(yōu)化模型和軋輥磨損模型；實(shí)現(xiàn)了萬能線軋輥孔型高精度測量與數(shù)據(jù)自動轉(zhuǎn)化及傳輸。

5）建立了電弧爐內(nèi)“氣-渣-金”各相間的多相反應(yīng)機(jī)理模型；結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)，建立了水平加料電弧爐廢鋼預(yù)熱模型，完成了連續(xù)加料-連續(xù)預(yù)熱電弧爐加料系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計。開發(fā)了電弧爐低成本配料模型、智能供電和供氧模型，優(yōu)化了電弧爐冶煉工藝。完成了全廢鋼連續(xù)預(yù)熱-連續(xù)加料電弧爐-精煉-連鑄-直接軋制示范線的建設(shè)并順利投產(chǎn)。完善了廢鋼進(jìn)行分類預(yù)處理技術(shù)，建立了低成本配料模型，并進(jìn)行了推廣應(yīng)用，電爐電耗降低約28.73kWh/t，冶煉時間縮短約8min，煉鋼配料成本降低約110元/t鋼。

項(xiàng)目各承擔(dān)單位針對長型材制造過程中的共性技術(shù)問題，著力開發(fā)并掌握關(guān)鍵核心技術(shù)，旨在建立長型材智能化生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了長型材優(yōu)質(zhì)、高效、綠色和低成本生產(chǎn)，在寶鋼、鞍鋼、河鋼等多條生產(chǎn)線進(jìn)行了技術(shù)實(shí)施，關(guān)鍵核心考核指標(biāo)已達(dá)標(biāo)，部分指標(biāo)已邁進(jìn)國際先進(jìn)水平行列；通過產(chǎn)學(xué)研深度融合，建立并投產(chǎn)了多條示范生產(chǎn)線，各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)提升幅度和經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。