热轧过程与连铸的匹配与衔接
钢铁工业是典型的流程工业，流程中的各个环节，包括原料—炼铁—炼钢—连铸—热轧—冷轧—热处理，都会对最终产品产生影响，它们的综合作用，决定全流程的整体效果。因此，解决轧制过程的问题，也必须改变过去孤岛式的研究，从整个流程的一体化全局出发、从与上游工序的衔接和相互影响出发，探求改进轧制过程、实现上下游工序协同的途径。
热轧的前部工序是连铸，连铸工艺对热轧过程有重要影响。如果连铸之后，利用连铸坯“外冷内热”的温度分布状态，在心部温度℃~℃超高温状态下对粘塑性区施以较大的轧制压下，则有利于促进心部的变形与流动，消除连铸坯心部的疏松、偏析等缺陷，改善连铸坯的心部质量。这一过程可以在连铸机内部、最终凝固点附近进行，称为“凝固末端大压下”，也可以在连铸机出口额外安装轧机，进行轧制高温粘塑性变形。至于选择何种方式，可以依据各厂的布置特点及操作需求确定。
如果平面布置允许，高温连铸坯可以进行直接轧制，或稍微补热后进行轧制，进一步提高产品的心部质量，并降低再加热能耗和氧化铁皮烧损。棒材、板材已经有一些直接轧制的实例。如果无缝钢管厂与冶炼—连铸过程邻近布置，可以尝试直接轧制。在这种情况下，铸坯处于“外冷内热”状态，直接轧制穿孔可以改善钢管的心部组织和内壁表面质量。
短流程无头轧制技术
如果设法提高连铸拉速，使连铸机产量与轧机相匹配，铸坯可以连续进入轧机，则可以实现无头轧制。无头轧制技术可以实现轧制工序与连铸工序的融合，对于材料加工过程的稳定化、提高产品质量有重要作用。
薄板坯连铸连轧无头轧制。
薄板坯无头轧制是低成本、高性能的稳恒轧制过程，适于精确组织调控，开发薄规格先进高强钢，实现“以热代冷”。我国山东日照钢铁引进的薄带无头轧制生产线，铸坯厚度70mm~90mm，7m/s的高拉速，最小产品厚度0.8mm。该过程大幅降低氧化烧损，无切头、尾损失；能耗降低45%；中间保温—均温装置使温度维持在℃~℃。特别应当强调的是，这是一个稳恒轧制过程，适于稳定的精确组织调控。
薄板坯连铸连轧无头轧制的较快速凝固过程，自然会影响到凝固组织与晶粒尺寸、合金元素及杂质元素的固溶程度，以及夹杂物、析出物的尺寸、分布及数量等，凝固末期进行的超高温粘塑性区热轧过程对于改善铸坯的心部组织具有重要作用。因此，挖掘薄板坯连铸连轧无头轧制较快速凝固和高温粘塑性区变形的优势，具有重要意义。当然，铸后的热履历也将关系到能源的消耗和最终的材料组织与性能。只有对这一过程进行总体全流程分析，才会更清晰地揭示组织演变的规律，指导工艺制度的制订、生产装备的设计与制造以及对再结晶、析出、相变的控制，从而达到改善组织、提高性能的目的。
对于厚板坯和大方坯来讲，连铸坯凝固末端的轧制过程更为重要，采用无头轧制过程，比较彻底地解决了厚板坯中心层或大方坯心部疏松、偏析、夹杂等质量问题，使长期困扰钢铁企业的厚、大规格产品心部质量问题得到根本性的改善。
宽带无头轧制过程。
如果能够从铸机设计、生产操作、原辅料等各方面入手，提高拉速，实现宽带的无头轧制，则有可能取代传统长流程热轧带钢。铸坯为中等厚度的板坯，例如厚度mm~mm，以高拉速（如5.5m/s~6m/s），轧制成厚度1.8mm~25.4mm的热轧带钢。流程特点是降低氧化烧损，无切头、尾损失，能耗降低；设置中间补热炉，实现稳恒轧制过程，适于精确组织调控，高质量稳定生产各类优质、高端热轧带钢。
薄带连铸过程。
薄带连铸过程是冷却速度达到K/s~K/s的亚快速凝固过程，也是无头轧制，适于制备超高性能硅钢等难变形、易偏析、高合金材料。
美国NanosteelCo利用薄带连铸开发的纳米钢的生产技术，巧妙地将薄带连铸的快速凝固特点加以利用，加大合金元素及夹杂物形成元素的固溶度，并进而控制析出物及夹杂物的尺寸。该公司通过薄带连铸技术与随后热轧—冷轧—热处理技术的合理匹配，利用P-Group元素（包括一些有害的非金属元素）的析出物（实际是夹杂物的微细析出）来细化组织，获得了晶粒为纳米级尺寸的纳米钢。其典型的塑性和抗拉强度分别可以达到EL=50%、TS=MPa，可应用于生产汽车用AHSS。这是一个通过短流程控制使有害非金属元素有益化的实际例子。
利用薄带连铸制备超高性能硅钢的E2-Strip技术，主攻方向是Si含量0.5%~6.5%的高性能取向和无取向硅钢铸带。这个技术依据薄带连铸的特点，采用了全新的减量化的生产工艺和成分设计，获得了其他工艺技术难以企及的无取向和取向电工钢性能，真正做到“产品性能优良、生产成本低廉、节能减排低耗、环境友好绿色”。
例如，对于取向硅钢，利用MnS等微细析出物作为抑制剂，依赖快速凝固的铸轧过程，可以抑制MnS等在凝固过程中的析出。而在随后的热处理过程中，控制热处理过程的参数，例如加热温度与时间，可以得到适宜的析出物尺寸，用来钉扎取向硅钢初次再结晶的晶界，细化晶粒。这种细化的初次再结晶组织，为随后的二次再结晶晶粒长大提供了非常良好的基础。在这一过程中，前后工序连续且互相呼应与协调，实行一体化控制，是获得理想组织和性能的关键环节。
一体化控制获得的薄带连铸快速凝固的优势，决定了薄带连铸的产品定位，即它非常适于开发高端、特种、难变形、易偏析、高合金材料。采用快速凝固，可以抑制夹杂物的大颗粒析出，利用夹杂物的微细析出钉扎凝固组织晶粒边界，防止晶粒长大，获得细化结晶组织。该过程对于防止成分偏析和热轧裂纹等缺陷发生、提高加工塑性、降低变形抗力、提高材料的热加工能力具有重要意义。
方坯或矩形坯无头轧制棒线材。
方坯或矩形坯无头轧制棒线材，也是一种有前景的技术，主要有两种方式。一种方式是全连续多线无头轧制。连铸坯为一定尺寸的矩形坯或方坯，经多道连续轧制，成为矩形断面中间板料，后经四机架多线切分轧制和冷却，得到成品螺纹钢筋。另一种方式是连铸坯全连续单线高速无头直轧棒材或线材螺纹钢筋。高速连铸坯生产大方坯（例如尺寸为mm×mm），经高温预轧机组轧成普通方坯（例如mm×mm方坯），再经连轧机组单线轧制成最终产品。
热轧钢材控制轧制与控制冷却技术
以新一代超快冷为核心的全热加工过程（轧制与冷却）控制冷却技术。
钢材热加工过程有3个重要的组织转变温度区间，分别是再结晶温度区间、碳氮化物析出温度区间、相变温度区间，它们是进行组织调控的重点。组织调控的最新手段是超快冷技术。如果我们打算利用某个组织演变过程，就可以在该演变的温度区间保温（或空冷），让轧制演变持续下去；如果想要避开该种组织演变过程，则可以让材料快速冷却，迅速通过该温度区间。因为不同的材料，会有不同的组织演变规律，所以，调整材料组织演变的温度制度必须量身定做，应配置可以灵活调整的全轧程冷却系统。
轧制工艺设计。
材料轧制工艺设计是对全过程的变形温度、变形程度、变形速度（针对钢种进行个性化的开发）进行控制，实行合理的、节能的、高效的全轧程轧制负荷分配。
变形向高温粘塑性区发展，研究并利用粘塑性区中材料变形、流动、扩散、再结晶的特点，进行压下制度的设计，可以达到节能减排、提高产品质量的效果。
中厚板“温控—变形”耦合高渗透性轧制技术。
在中厚板轧制过程中，应采用轧制—冷却一体同步化的控制轧制。若采用超快速冷却处理轧件的冷却，则可以实现“温控—变形”耦合的高渗透性轧制，使钢板表层经历“激冷—变形—返温”复杂热履历过程，可以获得表面超细晶及心部组织的改善，从而获得钢板的高强韧性能。故需探究轧制—冷却一体同步化控制轧制的物理冶金学规律和最优的工艺制度，进行高强韧钢板生产工艺与产品的开发。
热轧无缝管超快冷技术开发与应用。
在热轧无缝钢管领域，传统上材料组织性能调控依赖于化学成分高合金设计及离线热处理工序，这都是“增量化”的方法。因此需要引入控制轧制与控制冷却技术，挖掘材料潜能，降低生产成本，促进工艺产品升级，实现钢管生产的低能耗、绿色化。当这一过程应用于各种不同的无缝钢管生产过程时，必然彻底改变现行钢管生产的化学成分设计和生产工艺设计，从而带来整个钢管行业技术进步、转型升级的革命。
热轧氧化铁皮控制技术与工艺。
氧化铁皮的成分、厚度、组成等对于材料的表面质量和耐腐蚀性能有重要的影响。传统生产过程采用“低温、慢轧”工艺，氧化铁皮厚，以充分氧化的Fe2O3为主，铁皮易碎，恶化表面质量与耐腐蚀性能。因此，必须基于大数据技术，预测氧化铁皮的组织和性能在热轧过程中的演变规律，建立合理的钢材成分设计和以“高温、快轧”为特征的氧化铁皮控制工艺，获得适宜的氧化铁皮厚度、组织结构，优化钢材的表面质量。
热轧与冷轧一体化控制技术
超级板形—板凸度控制。
超级板形—板凸度控制是通过热轧—冷轧过程的协调控制，实现冷轧产品板凸度—板形—边部减薄综合控制，包括热轧过程断面轮廓精准控制、冷轧过程上游机架边部减薄在线控制、冷轧过程下游机架薄带板形精准控制等。
热轧—冷轧—退火一体化组织、性能控制技术。
该技术通过热轧与轧后冷却过程的控制，为后续的冷轧与热处理过程提供改进组织与性能的基础与条件，以深入发掘材料的潜力，实现性能提高的最大化。
先进冷轧、热处理/涂镀工艺与装备技术
冷轧板形智能控制。
板形数学物理模型存在大量假设，精准建模困难极大；板形控制多变量、非线性、强耦合，过程复杂。因此，现有的控制方法和控制策略难以满足高精度板形控制的需求。基于工业大数据的人工智能方法，在冷热轧板形控制中有广阔应用前景。综合应用遗传算法和向量机等智能技术，可以实现带钢板形/板凸度预测与优化的高精度控制。
冷轧薄带钢快速加热技术及工业化应用。
冷轧薄带钢快速加热技术包含直燃火焰快速加热、纵向磁通感应加热、横向磁通感应加热等。这些技术应用于冷轧高强带钢连退与镀锌线的快速加热、高硅钢的温轧加热以及热轧、冷轧硅钢的边部加热等特殊需要的情况。直燃火焰加热技术可在居里点之上对薄规格产品进行快速高效加热，应给予更大的