5月28日，习近平总书记出席了中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会（文中简称两院院士大会），并在讲话中指出：“形势逼人，挑战逼人，使命逼人。我国广大科技工作者要把握大势、抢占先机，直面问题、迎难而上，瞄准世界科技前沿，引领科技发展方向，肩负起历史赋予的重任，勇做新时代科技创新的排头兵。”习近平总书记的重要讲话为我国科技事业创新发展指明了方向，也将激励广大冶金科技工作者牢固树立创新意识、责任意识，深刻认识和把握钢铁行业发展的挑战和机遇，坚定信心，继续推动我国早日建成钢铁强国、科技强国。
为此，特邀请了中国工程院院士王国栋就学习习近平总书记在两院院士大会上的重要讲话谈谈心得体会，并从技术角度为钢铁行业未来的科技发展建言献策。
王国栋
在5月28日召开的两院院士大会上，习近平总书记特别强调：“要充分认识创新是第一动力，提供高质量科技供给，着力支撑现代化经济体系建设。”“要把握数字化、网络化、智能化融合发展的契机，以信息化、智能化为杠杆培育新动能，优先培育和大力发展一批战略性新兴产业集群。”
我国是钢铁行业现代技术的后来者，以前基本处于跟跑的位置；在激烈的国际竞争中，目前处于由跟跑向领跑的转变过程中。但在钢铁行业战略性、前沿性、颠覆性技术的开发方面，我们还处于相对落后的位置。我国钢铁工业现在迫切需要攻克三座高峰，实现“三化”：第一是钢铁生产资源、能源消耗大，污染排放严重，迫切需要实现“工艺绿色化”。第二是生产装备的稳定性、均匀性、一致性差，生产效率低，“装备智能化”的任务迫在眉睫。第三是产品质量不够高，产品结构失衡，“产品优质化”需求强烈。
钢铁工业作为最主要的原材料工业，是供给侧的重要组成部分，是国民经济发展的支柱产业之一。钢铁工业应以最低的资源、能源消耗，最低的环境、生态负荷，最高的效率和劳动生产率向社会提供足够数量且质量优良的高性能钢铁产品，满足社会发展、国家安全、人民生活的需求。我们必须认真分析钢铁工业存在的问题，认真贯彻创新驱动发展战略，做好供给侧结构性改革，促进钢铁行业迈向全球价值链的中高端。
工艺绿色化：尽快布局前沿技术研发
传统流程中高炉占据主导地位，高炉最大的问题是以碳为还原剂，这成为碳排放的重点环节。近年以减少碳排放为目标，传统高炉开始尝试采用富氢喷吹、应用生物质材料、热压铁焦等技术，减少高炉的碳排放。
如果在这些生产过程中使用可再生能源或核能制取氢，采用氢还原炼铁，那么可以从根本上解决二氧化碳的排放问题。欧洲奥钢联联合5家公司承担的“H2Future”项目和瑞典钢铁公司（SSAB）联合3家公司承担的HYBRIT项目，旨在联合开发用氢替代炼焦煤和焦炭的突破性气基竖炉直接还原炼铁技术。这一领域是钢铁生产工艺绿色化的“风口”，是减排的制高点。我们应当在此领域提前布局、顶层设计，尽快组织开展工作。
当下，钢铁行业要实现“工艺绿色化”的目标，还可以实施以下对策：
实行精料方针和源头治理，依靠创新的选矿技术，把提高原料洁净度的主要窗口位置前移到原料、燃料、熔剂的洁净化处理阶段，降低生产成本，提高生铁质量。
在K-R铁水预处理阶段或者钢包中实施钢包底喷粉，可以低成本、高效率地去除钢中的硫等有害元素。随着我国废钢量的增加，综合考虑电价等因素和我国高转炉比的国情，研究废钢利用与发展电炉策略成为普遍关心的问题，应引起重视。
在连铸与轧制的衔接方面，采用直接轧制或者无头轧制，可以减少再加热能耗，减少氧化烧损，提高铸坯质量，是节能、提质、增效的重点。
薄板坯连铸连轧、薄板坯无头轧制、薄带连铸等短流程生产过程，具有节能、低排放、过程稳恒、成材率高、适于稳定的精确组织调控等优点，特别适于生产“以热代冷”的薄规格热轧带材和难变形材料，应根据不同产品有针对性地采用。
无酸洗还原退火热轧镀锌板生产技术、高强钢直接淬火(DQ)生产工艺等有助于简化生产流程，实现能源和资源的节约，减少污染和排放，提升材料性能，可以根据需求应用和发展。
装备智能化：借助数字感知技术建立虚拟的“数字孪生”
目前，我国大多数钢铁企业已经实现了机械化、自动化与数字化，基本达到了工业2.0的水平。经过努力，相当一部分钢厂将基本达到工业3.0+的水平。但是，钢铁工业属于大型复杂流程工业，我国尚未形成全流程一体化的智能化控制与全局的协调优化。
钢铁生产过程智能控制系统的核心是CPS（物理信息系统）。它的核心任务，是将物理空间中的物理实体在信息空间进行全要素重建，形成具有感知、分析、决策、执行能力的“数字孪生”。同时借助信息空间的数据综合分析处理能力，形成对外部复杂环境变化的有效决策，并通过以虚控实的方式作用到物理实体，从而实现信息虚体与物理实体之间的交互联动。为此，我们首先要充分利用物联网、大数据、云计算等最新信息技术提供的环境和手段，建立起一体化的管控平台。这样一来，钢铁工业这个典型的流程工业，可以克服过去孤岛式、单工序的解决问题方式，为用一体化的智能制造来解决目前存在的稳定性、均匀性、一致性等问题提供基础。
应当特别注意的是，作为全流程主体的高炉、转炉、精炼炉、钢包、连铸坯、热轧轧件、冷轧轧件等均为“黑箱”，即使建立起大数据管控平台，仍然无法精准把握“黑箱”内的物理与化学变化。通过采集到的信息“逼真”地描绘出“黑箱”中的变化，并可以进行智能决策和控制，即建立虚拟的“数字孪生”，是智能控制的核心环节，是钢铁智能制造的特点和难点，是我们在实现智能制造过程中必须攻克的制高点。
在目前由实体（物理）向数字（虚拟）的转变与发展中，如何利用大数据、互联网、云计算、人工智能等信息技术，对生产中物理系统内部不可测的物理参数进行数字感知，是材料人长期以来的梦想，也是材料科学与技术发展面临的重大问题。数字感知为我们提供了非常理想的解决方案。数字感知将虚拟现实（VR）和增强现实（AR）及人工智能（AI）结合，纳入到统一的框架下，建立一个跨行业、跨学科的全球协作平台，以进一步推动相关领域的突破和发展。大数据、互联网、云计算等现代信息技术将助力我们利用数字感知技术，攻克以往无法逾越的“黑箱”障碍，从而建立起CPS的核心部分，即与现实系统成镜面映射并即时互动的虚拟系统。在这个具有足够精度的虚拟系统上，再加上精准、协调的智能控制，则钢铁生产过程的智能设计与实时精准控制将成为可能。
产品优质化：将绿色化新理念融入四面体关系
材料的“成分、工艺、组织、性能”这4个要素构成的四面体关系告诉我们，材料的工艺和成分决定材料的组织与性能。过去传统的办法是：如果材料的性能达不到要求，可以增添某一种或某几种合金元素，或者采用后续的热处理工艺进行调整。这两种办法都是增量化的办法，或者消耗昂贵的合金元素，或者消耗能源与资源。
但是，材料设计的绿色化新理念要求我们做到“减量化、低成本、高性能”。在钢铁材料开发过程中，我们要把这个绿色化新理念全面融入四面体关系中。传统钢铁材料要实行升级换代、绿色转型，要采用新一代控轧控冷技术，减少合金含量，或者用低合金含量代替高合金含量，节能减排，降低成本，做到“第一”。我们现在使用的钢铁材料和生产工艺，在节省资源和能源、减少排放和污染方面考虑不周，甚至未予考虑，急切需要改进甚至应当颠覆的地方很多，技术创新、提升水平的空间很大。
今天，生态问题已经迫在眉睫，资源、能源问题更是刻不容缓，我们迫切需要对这些产品及其生产过程进行改造甚至重造。同时，我们还要从市场需求出发，进行供给侧结构性改革，创新开发新的工艺方法，进行钢铁材料的全流程组织性能调控，开发新型的钢铁材料，满足国家的重大需求，成为世界上的“唯一”，引领钢铁行业发展和人民的需求。
实现钢铁材料的“第一”和“唯一”，是我们钢铁材料开发的制高点。特别要重视高端材料和特种材料，攻克一批国家急需的顶尖产品及其精细加工工艺；要重视复合材料，提高材料的利用效率。
加强钢铁行业技术创新体系建设
习近平总书记在十九大报告中指出：“深化科技体制改革，建立以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系，加强对中小企业创新的支持，促进科技成果转化。”
我国的“以企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系”，就是要把产学研各方面的资源汇聚起来，融通合作，创新发展，满足国家重大需求，支撑国家发展。
“以企业为主体”。近年来，钢铁企业作为创新主体的角色在不断增强。今后，我国钢铁企业要进一步承担创新主体的角色，加大技术创新投入，与高校、研究院所合作，加强原创性、颠覆性工艺、装备、产品的系统开发。同时，在关键共性技术的开发方面，要打破企业间的壁垒，出资建立近工业化或准工业化的关键共性技术研发平台，加快重大颠覆性、原创性技术的开发、转化和产业化。
“市场为导向”是技术创新体系成功发挥作用的大前提。各个创新主体必须通力合作，将目标集中到经济发展、国家安全、人民福祉的重大需求上来，共同努力实现我们建成科技强国、领跑世界的中国梦。
我国钢铁行业有一批特色鲜明、致力于钢铁行业发展的研究院所和高等院校，是我国钢铁行业技术创新的重要力量。科研院所、高等院校要深入企业、立足一线，将论文写在祖国的钢铁生产线上，将研究成果应用在钢铁生产实践中；要进行机制体制创新，与企业“融通”，建立长期、稳定的融合机制。产教融合、厂校合作、科教融合、实践育人等融通合作方式，不但可以促进我国钢铁企业的创新发展，而且会促进高校的学科建设和教育改革，培养一批“有社会责任感、创新精神、法制意识、实践能力、信息化素养”的钢铁科技创新人才，为我国钢铁行业的发展源源不断地提供创新人才。
