基础材料强国制造技术路线

钢铁行业是支撑我国制造业和国防工业发展的基石，也是国民经济中举足轻重的基础产业。建国初期我国钢产量仅为16 万吨，经过“156 项工程”中钢铁项目的建设、“三大五中十八小”建设、三线建设，逐步形成规模化钢铁生产工业体系，改革开放后宝钢的兴建开启了我国钢铁工业现代化发展阶段。进入新世纪以来，我国钢铁产量和消费量长期占世界一半以上，钢铁行业进入加速发展阶段，我国已经成为当之无愧的世界第一钢铁生产大国和消费大国。 
当前，我国钢铁企业的生产、研发和管理水平不断提高，诞生了一大批世界一流的产品和技术。曾经“卡脖子”的大型舰船用钢、轴承钢、核电用钢、高铁用钢等材料则被一一攻克。在钢铁工业绿色制造方面，我国绿色环保标准体系和工艺技术已经整体处于世界领先水平，吨钢能源消耗达到世界一流水平［2020 年我国钢铁综合能耗545kg（标准煤）/t（钢）］。尤其是在京津冀地区，由钢铁生产带来的粉尘、SO2、NOx 等主要大气污染物已经得到有效控制，生态环境明显改善。在钢铁工业智能制造方面，我国已具备了良好的自动化和信息化条件，正在积极探索智能生产方面的技术突破。未来，我国钢铁行业将实现大数据、人工智能、云计算等新一代信息技术与研发、设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节深度融合，建立具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造系统与模式，充分发挥信息技术在缩短产品研发周期、提高生产效率、提升产品质量、降低资源能源消耗等诸多方面的巨大作用，真正实现钢铁工业的“智慧制造”。 
如今，在我国“碳达峰”“碳中和”重大战略目标指引下，钢铁行业也在制定自身的“双碳”时间表，积极探索实施路径，布局“双碳”技术和人才。可以预见的是，未来我国钢铁领域将产生一大批先进的低碳和无碳工艺技术。应对减碳压力对传统流程产生极大冲击的同时，也是我国钢铁产业实现从跟随到引领的重大机遇。 
本书是对中国工程院化工、冶金与材料学部2018—2020 年“新材料强国2035 战略研究”中的“先进基础材料强国战略研究”及“2035 我国基础材料绿色制造和智能制造技术路线图研究”两个重大咨询项目中钢铁领域研究成果的提炼总结。全书内容分为3 篇，第1 篇是精品制造，从钢铁产品出发，主要对基础零部件用钢、船舶及海洋工程用钢、先进轨道交通用钢、能源用钢等11类主要品种，介绍其应用范围，分析现状问题，描绘发展愿景。第2、3 篇则是绿色制造和智能制造，主要从生产流程和工艺技术出发，分别着眼于近期、中期及远期目标，梳理三大“关键技术”（推荐应用的关键技术、加快工业化研发的关键技术和积极关注的关键技术）。绿色制造篇从能源消耗、资源综合利用和污染物排放3 个方面，梳理了石灰、焦化、烧结、球团、炼铁、炼钢、轧钢、污废处理等流程中共101 项推荐应用的技术、73 项加快研发的技术和46 项积极关注的技术。智能制造篇从智能装备、智能系统、工业软件和新一代信息技术4 个方面归纳整理了24 项推荐应用的关键技术、23 项加快工业化研发的关键技术和17 项积极关注的关键技术。 
本书汇集了近百位专家学者的学识与智慧，得到了翁宇庆、聂祚仁、钱锋等院士高屋建瓴的指导，中国金属学会专家委员会诸多行业同仁等多次通过各种方式提出了大量具体修改意见。本书的撰写及数据统计主要由中国金属学会相关专业分会及挂靠单位组织专家完成，其中精品制造篇由中国钢研科技集团有限公司、北京科技大学、中国宝武钢铁集团有限公司、鞍钢集团等单位相关专家编写，绿色制造篇由中国冶金科工集团有限公司组织中冶赛迪集团有限公司、中冶建筑研究总院有限公司、中冶焦耐工程技术有限公司等单位负责编写，智能制造篇由中国钢研科技集团有限公司自动化研究院、中国宝武钢铁集团有限公司相关专家编写。项目历时3 年多的调研、整理、编写和修改，很多专家、学者及工程技术人员都倾注了大量的心血和热情，在此不一一列举，谨通过本书向所有参与课题研究、审定和资料撰写的院士、专家及工作人员表示崇高的敬意和感谢，同时，也向我国钢铁强国之路上不断奋斗的广大冶金科技工作者致敬，希望本书能为一线科技工作者提供借鉴。 
由于编者水平所限，书中不足之处敬请读者批评指正！ 

中国金属学会 
2021 年10 月 

本书阐述用于基础零部件制造、船舶及海洋工程、轨道交通、汽车、能源、油气输送、石油化工、建筑、工程机械等的先进钢铁材料的关键指标和发展战略；钢铁材料主要产品和技术流程，资源综合利用、能耗及排放特征以及节能、环保的关键技术；钢铁行业智能装备、智能系统、工业专用软件、新一代信息技术的应用和冶金流程在线检测、冶金工业机器人、钢铁复杂生产过程智能控制系统、全流程一体化计划调度系统、全流程质量管控系统、能源与生产协同优化系统、设备精准运维系统、钢铁供应链全局优化系统、钢铁工业互联网平台等技术的发展路径。