成都鋼鐵網(wǎng)資訊1月5日消息:

　　作為國內(nèi)鋼鐵行業(yè)最具權(quán)威性的專業(yè)媒體，《世界金屬導(dǎo)報》通過篩選并經(jīng)行業(yè)知名專家嚴格評選，最終確定了“2021年世界鋼鐵工業(yè)十大技術(shù)要聞”，內(nèi)容涵蓋鋼鐵生產(chǎn)主流程工序重大技術(shù)創(chuàng)新成果，便于讀者全面了解鋼鐵行業(yè)重大技術(shù)研發(fā)動向。

　　1、氫冶金技術(shù)突破有力支撐全球鋼鐵碳中和

　　在全球脫碳的背景下，采用氫能冶煉實現(xiàn)低碳甚至“零碳”工藝的產(chǎn)業(yè)化，是徹底解決生產(chǎn)過程中環(huán)境污染和碳排放問題的技術(shù)方向。

　　2021年4月，奧鋼聯(lián)多納維茨鋼鐵公司建設(shè)的氫基粉礦還原（HYFOR）試驗廠調(diào)試成功。該技術(shù)無需造塊工序，可使用鐵精礦進行直接還原，適用于赤鐵礦和磁鐵礦等多類礦種。新工藝使用來自可再生能源的100%氫氣作為主要還原劑，也可使用富氫氣體，能夠顯著減少CO2排放。

　　中國寶武“富氫碳循環(huán)高爐”項目完成了第二階段的試驗任務(wù)，通過引入焦?fàn)t煤氣、脫碳煤氣，打通富氫碳循環(huán)工藝流程，達到了50%的超高富氧冶煉，降低碳消耗15%。目前，由中鋼國際EPC總承包的第三階段試驗工程正式開工，向30%碳減排沖刺。此外，寶鋼湛江100萬噸級氫基豎爐工程于2021年12月23日開工，對今后的綠色低碳發(fā)展意義重大。

　　2021年4月，建龍集團建設(shè)的氫基熔融還原法（CISP）冶煉高純鑄造生鐵項目順利投產(chǎn)，一次性產(chǎn)出高純鑄造生鐵156t。該工藝取消了燒結(jié)和焦化等工序，可使SO2和NOx排放量減少38%，粉塵排放量減少89%，且沒有二噁英、酚氰廢水等污染物排放。

　　此外，還有許多氫冶金項目已啟動，如蒂森克虜伯建設(shè)的阿聯(lián)酋水電解制氫項目，中冶京誠總體設(shè)計的河鋼宣鋼氫能源工程示范項目等。

　　點評

　　HYFOR試驗廠適用于處理多類礦種，工藝采用低碳能源，對于實現(xiàn)碳中和有積極作用，示范引領(lǐng)作用顯著。中國寶武“富氫碳循環(huán)高爐”項目突破了傳統(tǒng)高爐的富氧極限，降低了二氧化碳排放量，實現(xiàn)了綠色低碳煉鐵工藝技術(shù)的新發(fā)展。CISP新工藝的成功投產(chǎn)標志著具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的氫基熔融還原冶煉技術(shù)成功落地轉(zhuǎn)化。氫冶金技術(shù)的突破有助于實現(xiàn)無化石能源冶煉，支撐全球低碳轉(zhuǎn)型。

　　2、綠色智能全廢鋼短流程直軋線達國際領(lǐng)先水平

　　東北大學(xué)聯(lián)合徐州金虹、長春電爐、上海大學(xué)、撫順特鋼，基于基礎(chǔ)理論研究和共性技術(shù)開發(fā)，建成了綠色智能全廢鋼連續(xù)加料電弧爐-精煉-連鑄-直接軋制短流程生產(chǎn)線。

　　該項目開發(fā)了廢鋼高效預(yù)熱技術(shù)、電弧爐快速熔煉技術(shù)、鑄坯提溫技術(shù)、快速運坯及調(diào)度技術(shù)以及粗軋設(shè)定和溫控技術(shù)等，結(jié)合智能化信息平臺開發(fā)，建成了一套全廢鋼電弧爐連續(xù)加料-快速熔煉-精煉-連鑄-直接軋制全過程智能化信息系統(tǒng)，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全流程成套關(guān)鍵技術(shù)和智能設(shè)備，實現(xiàn)了全流程信息貫通和智能優(yōu)化控制。

　　該生產(chǎn)線已投產(chǎn)，電弧爐冶煉周期短至32min，冶煉電耗低至331.5kWh/t，二噁英排放濃度為0.017ng/m3，二氧化碳排放量為0.65t/t，直接軋制率高達96%，總體生產(chǎn)指標達到國際領(lǐng)先水平，環(huán)境與經(jīng)濟效益顯著。

　　點評

　　綠色智能全廢鋼連續(xù)加料電弧爐-精煉-連鑄-直接軋制生產(chǎn)線與傳統(tǒng)電弧爐煉鋼-軋鋼流程相比，能耗降低20%以上，效率提高50%以上，運行成本降低30%以上，大幅降低了碳排放、污染排放，有力助推了我國鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。

　　3、“以軋代鍛”開啟特種合金生產(chǎn)新模式

　　2021年3月，由中冶京誠EPC總承包建設(shè)的陜西天成航空材料有限公司的鈦合金大棒材生產(chǎn)線項目全面進入試生產(chǎn)階段，標志著中冶京誠在特種合金軋制領(lǐng)域創(chuàng)新性地采用了“BD1350 BDM850”的先進軋制工藝模式，成功替代了傳統(tǒng)的“鍛造工序”，國內(nèi)首創(chuàng)了鈦合金大棒軋制生產(chǎn)線，實現(xiàn)了特種合金“以軋代鍛”的新突破，達到國際先進水平。

　　產(chǎn)線配備了中冶京誠擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的硬核裝備，即BD1350大型開坯機和BDM850橫移式可逆開坯機；產(chǎn)品以高品質(zhì)鈦及鈦合金棒材為主，規(guī)格覆蓋φ90-φ300mm的圓棒和多種規(guī)格斷面的中間方坯，滿足航空航天、軍工、醫(yī)療等高端市場的需求。

　　此外，中冶京誠自主研發(fā)了小延伸高線精軋機組，滿足了“以軋代鍛”工藝后續(xù)高品質(zhì)精軋的需求，特別適合特種合金線材的軋制要求，并在國內(nèi)多個高線項目中成功應(yīng)用。

　　“以軋代鍛”大大提高了生產(chǎn)效率、降低了生產(chǎn)成本，使得軋件溫度、尺寸精度、表面質(zhì)量、內(nèi)部組織和機械性能得到了較好地控制，保證了生產(chǎn)技術(shù)的先進性、靈活性和經(jīng)濟適用性。

　　點評

　　傳統(tǒng)特種合金生產(chǎn)工藝存在熱加工成本高、成材率低、表面質(zhì)量差等問題。中冶京誠創(chuàng)新采用的“以軋代鍛”工藝，很好地解決了合金變形抗力大、熱變形塑形差、熱加工溫度范圍窄等技術(shù)難題。橫移式開坯機的應(yīng)用，集傳統(tǒng)開坯機和連軋機組的優(yōu)點，提高了生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量，為特種合金生產(chǎn)提供了最佳的工藝裝備選擇。

　　4、省資源型抗氫脆高強不銹鋼助力氫能社會

　　當(dāng)前，全球正在向?qū)崿F(xiàn)“氫能社會”邁進，需要在高壓下填充氫的裝置以及充氫站的建設(shè)。

　　日本愛知制鋼成功開發(fā)了一種不用鉬等稀有合金，且具有良好切削性的新型高強度不銹鋼AUS305-H2，是對第一代燃料電池汽車用AUS316L-H2不銹鋼的改進。該材料已經(jīng)開始規(guī)模供應(yīng)，除了用于氫氣站的裝置（填充噴嘴、高壓氫氣手動閥、止回閥等），還可以用于對材料有高強度要求的氫氣填充口、燃料電池汽車以及用于氫能社會的各種基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。

　　該公司開發(fā)并商業(yè)化的這種新型不銹鋼，通過增加碳在不銹鋼中的比例，不使用鉬就可以抑制不利于耐氫脆性的馬氏體組織的生成。新型不銹鋼實現(xiàn)了省資源、低成本，在維持原來性能的基礎(chǔ)上，鋼材成本下降約10%。另一個特點是添加了硫元素，改善了鋼的切削性。

　　點評

　　為了在高壓下充氫氣，需要使用儲罐和其他設(shè)備，須將高壓氫氣存儲在儲氫裝置中。愛知制鋼新開發(fā)的AUS305-H2不銹鋼，既具備儲氫設(shè)備所要求的高強度，也具備耐氫脆性，還具有生產(chǎn)儲氫設(shè)備時所要求的良好的易切削性，助力“氫能社會”的發(fā)展。

　　5、世界首款19.8級超高強度緊固件研制成功

　　上海大學(xué)材料學(xué)院董瀚教授領(lǐng)銜的高性能鋼鐵材料團隊與六家單位聯(lián)合攻關(guān)，研制出世界首款19.8級（最高強度等級）超高強度緊固件。

　　該項目通過“材料生產(chǎn)-緊固件制造-服役評價”全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)作，基于高組織度調(diào)控的特殊鋼超高強化技術(shù)、導(dǎo)入氫陷阱與強化界面的降低延遲斷裂敏感性技術(shù)、控制微米級夾雜物性態(tài)的提高抗疲勞破壞性能技術(shù)，利用高純鐵原料成功研發(fā)出超高強度緊固件用B17.8及B19.8鋼，形成了16.8級和19.8級緊固件制造技術(shù)。

　　16.8級和19.8級螺栓室溫抗拉強度分別滿足1600-1770MPa和1900-2070MPa；螺栓剪切力分別達到97kN和115kN；滿足疲勞壽命要求（平均疲勞壽命不低于65000次，單個疲勞壽命不低于45000次）；耐延遲斷裂性能試驗（根據(jù)GJB 715.12-1990，大氣環(huán)境下恒定拉應(yīng)力保持96h）結(jié)果表明，螺栓在測試時間內(nèi)未發(fā)生斷裂破壞，卸載后螺栓表面及螺紋處未發(fā)現(xiàn)裂紋，綜合性能滿足使役要求。

　　點評

　　該項目成功研制出16.8級和19.8級緊固件，是國際上緊固件與材料攀登強度高峰的一大突破，將有力地推動重大裝備的輕量化制造，促進中國的鋼鐵生產(chǎn)與緊固件制造領(lǐng)先世界。這次超高強度螺栓的研制突破預(yù)示著中國基礎(chǔ)件與材料從跟跑、并跑到領(lǐng)跑的過程正在加速。

　　6、新一代6.78m搗固焦?fàn)t促行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

　　2021年，中冶焦耐新一代6.78m大容積搗固焦?fàn)t煉焦技術(shù)相繼在山西陽光安昆新能源、山西潞寶二期等企業(yè)20余座搗固焦?fàn)t上得到應(yīng)用。

　　新一代6.78m搗固焦?fàn)t嵌入梯級供給冷端調(diào)節(jié)技術(shù)，并應(yīng)用了硅質(zhì)隔熱磚、新式保溫涂料等新型耐火材料，集成多種先進搗固煉焦技術(shù)，在源頭減排、節(jié)能降耗、高效生產(chǎn)等方面處于世界領(lǐng)先水平。優(yōu)化的高向梯級供給低氮燃燒技術(shù)LNCT？最大限度抑制爐內(nèi)NOx生成，并降低煉焦耗熱量；爐墻竄漏綜合控制技術(shù)WLCT？結(jié)合焦?fàn)t密封技術(shù)提升焦?fàn)t熱效率；煤餅穩(wěn)定控制技術(shù)確保焦?fàn)t連續(xù)安全穩(wěn)定達產(chǎn)；裝煤煙塵控制技術(shù)徹底解決搗固焦?fàn)t煙塵外逸難題，實現(xiàn)“無煙裝煤”；專有CPS-NG？單孔炭化室壓力調(diào)節(jié)技術(shù)確保煉焦全周期炭化室壓力穩(wěn)定；焦?fàn)t加熱優(yōu)化控制與管理系統(tǒng)極大提升了焦?fàn)t自動化程度，減員增效。

　　點評

　　中冶焦耐具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的6.78m搗固焦?fàn)t是世界上炭化室高度最高、單孔產(chǎn)能最大的搗固焦?fàn)t，原料煤適應(yīng)性廣、低碳環(huán)保、節(jié)能高效、智能化水平高、可實現(xiàn)全流程超低排放，社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益顯著，對于推動焦化行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展具有重大意義。

　　7、5G AI鐵鋼界面智慧管控系統(tǒng)上線

　　2021年11月9日，由中冶賽迪承建的武鋼“5G AI鐵鋼界面智慧管控系統(tǒng)”一次性成功上線，標志著我國鋼鐵行業(yè)已建成的最大規(guī)模的5G企業(yè)內(nèi)網(wǎng)上，無線“信息高鐵”正式全線貫通。該項目共完成廠區(qū)內(nèi)5座高爐、4個煉鋼廠、20輛鐵水運輸機車、67臺魚雷罐車、100臺敞口鐵水罐車、12個道口的智能化升級改造，及400余條鐵水運輸線路的智能化管控。預(yù)期將減少鐵鋼界面崗位作業(yè)人員20%，鐵水運輸效率提升10%，鐵水溫降降低10℃，初步估算，僅運輸環(huán)節(jié)產(chǎn)生的直接經(jīng)濟效益每年逾4000萬元。

　　“AI 鐵鋼界面智慧管控系統(tǒng)”搭載中冶賽迪自主研發(fā)的PanGoLIP工業(yè)物流智能平臺，以全流程智能跟蹤、全流程狀態(tài)管理為基礎(chǔ)，將智能模型及算法與鐵水運輸生產(chǎn)工藝深度結(jié)合，建立智慧鐵水調(diào)度系統(tǒng)，實現(xiàn)鐵水自動分配、路徑自動規(guī)劃、微機聯(lián)鎖自動控制、道口自動開閉、作業(yè)實績自動生成等核心功能，為鐵鋼界面構(gòu)建“AI大腦”。

　　中冶賽迪將5G與鐵鋼界面智慧管控系統(tǒng)融合，利用5G大帶寬、低時延、廣連接的特點，解決了復(fù)雜工業(yè)場景下移動端和邊緣端數(shù)據(jù)高質(zhì)量傳輸?shù)碾y題，實現(xiàn)實時定位跟蹤、設(shè)備在線監(jiān)測、運輸作業(yè)管控、邊緣計算數(shù)據(jù)回傳、道口安全管控這5個應(yīng)用場景。

　　該系統(tǒng)還采用了工業(yè)容錯視覺標簽技術(shù)，打破傳統(tǒng)二維碼識別模式，創(chuàng)新編解碼技術(shù)，將二維碼與深度學(xué)習(xí)相結(jié)合，從根本上解決了惡劣作業(yè)條件下物流跟蹤識別問題。

　　點評

　　當(dāng)前，我國正處于經(jīng)濟結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，數(shù)字化轉(zhuǎn)型成為提升制造業(yè)競爭力的重要路徑。“5G＋AI鐵鋼界面智慧管控系統(tǒng)”解決了傳統(tǒng)作業(yè)模式下鐵水物質(zhì)流信息跟蹤不準確、作業(yè)區(qū)之間存在信息孤島、生產(chǎn)協(xié)同不足等痛點問題，將生產(chǎn)環(huán)節(jié)的智能化和智慧物流打通與聯(lián)動，有利于企業(yè)進一步深化數(shù)字化、智能化改造，促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

　　8、智能感知及可視化管理平臺實現(xiàn)智能煉鐵

　　傳統(tǒng)高爐冶煉中，高爐內(nèi)部生產(chǎn)看不見、摸不著，內(nèi)部信息極度缺乏，也無法對其實施同步監(jiān)測。

　　為打破這種現(xiàn)狀，中冶南方開發(fā)了“智慧高爐大數(shù)據(jù)智能感知及可視化管理平臺”，通過建立一套管控體系，實時掌握異常爐況的演變，及時診斷、快速處理，實現(xiàn)高利用系數(shù)、低燃料比、長壽命的統(tǒng)一，完成高爐全生命周期的持續(xù)優(yōu)化。

　　“智慧高爐大數(shù)據(jù)智能感知及可視化管理平臺”是中冶南方智能制造領(lǐng)域最新的科技創(chuàng)新成果，已入選工業(yè)與信息化部2021年大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展試點示范項目。

　　基于WISDRI DPlant？工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)，中冶南方針對高爐生產(chǎn)薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)鍵生產(chǎn)指標，采用邊緣計算、人工智能、云端分析等技術(shù)，進行高爐工業(yè)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)感知、數(shù)據(jù)分析及可視化展示平臺的建設(shè)，以及工藝模型和專家知識庫的構(gòu)建，從爐料可視化、氣流可視化、爐型可視化、爐熱可視化、安全可視化和管理可視化等6個維度，實現(xiàn)生產(chǎn)的全面監(jiān)視、評估、診斷及操作優(yōu)化指導(dǎo)，實現(xiàn)智能化煉鐵。

　　點評

　　“智慧高爐大數(shù)據(jù)智能感知及可視化管理平臺”打破了高爐生產(chǎn)“黑匣子”的現(xiàn)狀，該系統(tǒng)涵蓋了高爐二級管理、高爐模型、專家知識以及安全評估診斷功能，在包括爐料、氣流、管理等的可視化系統(tǒng)框架之下，動態(tài)解決各類異常爐況的預(yù)報、診斷、處理，全面監(jiān)視高爐生產(chǎn)，實現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)過程控制與產(chǎn)品質(zhì)量的高穩(wěn)定性與高精度。

　　9、燒結(jié)礦豎式冷卻工藝實現(xiàn)重大突破

　　鞍鋼集團工程技術(shù)有限公司和普銳特公司共同開發(fā)出新型的鼓風(fēng)冷卻加引風(fēng)除塵的燒結(jié)礦豎式冷卻工藝。該工藝漏風(fēng)率低（幾乎無外排廢氣），氣固換熱效率高，可實現(xiàn)燒結(jié)礦顯熱高效回收，且主體設(shè)備布置簡單，運行穩(wěn)定。

　　在鞍鋼265m2燒結(jié)機進行的工業(yè)化應(yīng)用中，成功地開發(fā)了以下技術(shù)和裝備：計算機模擬及試驗物理模型確定豎窯結(jié)構(gòu)、重型大角度鏈斗機上料設(shè)備、用窯頂旋轉(zhuǎn)溜槽布料器防止物料偏析以及合理均勻的布風(fēng)技術(shù)、窯體下部合理排料技術(shù)、豎窯與環(huán)冷機的自由在線切換料技術(shù)等。

　　該項目技術(shù)的關(guān)鍵指標可達到：①排料平均溫度≤150℃；②窯頂煙氣溫度約300-350℃；③區(qū)域廢氣排放濃度為10mg/Nm3。

　　燒結(jié)礦豎窯冷卻技術(shù)可徹底解決燒結(jié)環(huán)冷機區(qū)域由于環(huán)冷機漏風(fēng)造成的揚塵、逸塵等環(huán)境污染問題。另外，該項目技術(shù)在余熱回收效率方面有重大突破，因此，該項目對冶金工廠綠色生產(chǎn)、提質(zhì)增效的發(fā)展戰(zhàn)略具有深遠影響。

　　此外，該項目技術(shù)對于提高燒結(jié)礦噸礦發(fā)電率、改善燒結(jié)礦質(zhì)量、降低燒結(jié)礦冷卻機區(qū)域的環(huán)境污染有著創(chuàng)造性的意義。

　　點評

　　環(huán)保壓力日益增大，尤其在碳達峰、碳中和的背景下，各鋼鐵企業(yè)將重點轉(zhuǎn)移至節(jié)能環(huán)保領(lǐng)域，最大限度地考慮余熱應(yīng)收盡收。燒結(jié)礦豎式冷卻技術(shù)在滿足燒結(jié)礦低成本且高質(zhì)量的要求下，必將會有長遠的發(fā)展空間。雖然豎窯冷卻燒結(jié)礦及余熱回收裝置一次性投資比環(huán)冷機稍高，但節(jié)能效果顯著。豎窯冷卻燒結(jié)礦及余熱回收技術(shù)是燒結(jié)礦冷卻技術(shù)發(fā)展的趨勢。

　　10、燒結(jié)智能控制系統(tǒng)填補行業(yè)空白

　　針對燒結(jié)生產(chǎn)過程復(fù)雜度高、勞動強度大、智能化水平低，中鋼設(shè)備自主創(chuàng)新開發(fā)的“燒結(jié)智能控制系統(tǒng)”于2021年1月在萊鋼2×480m2燒結(jié)機上成功運行。

　　該系統(tǒng)采用數(shù)學(xué)模型、知識庫、大數(shù)據(jù)分析和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法，實現(xiàn)了燒結(jié)過程智能控制、質(zhì)量智能閉環(huán)控制和生產(chǎn)信息智能管理三個子系統(tǒng)的控制，從而形成燒結(jié)全過程的智能控制系統(tǒng)。

　　該系統(tǒng)主要創(chuàng)新點包括：①研發(fā)了燃燒一致性模型，實現(xiàn)燒結(jié)生產(chǎn)過程燃燒一致性的智能控制；②采用混勻礦物料跟蹤技術(shù)，實現(xiàn)無擾自動換堆；③采用5次曲線擬合方法對風(fēng)箱廢氣溫度進行分析，實現(xiàn)燒結(jié)溫度上升點（BRP）和燒結(jié)終點（BTP）的準確判斷；④基于時間序列的質(zhì)點跟蹤技術(shù)，建立知識庫。該系統(tǒng)獲授權(quán)發(fā)明專利2項和實用新型專利1項。

　　該系統(tǒng)已應(yīng)用于俄羅斯2×300m2燒結(jié)機、石橫特鋼2×265m2燒結(jié)機等共計10余條產(chǎn)線，應(yīng)用效果良好。

　　點評

　　中鋼設(shè)備自主創(chuàng)新開發(fā)的“燒結(jié)智能控制系統(tǒng)”，實現(xiàn)了多項技術(shù)創(chuàng)新。該系統(tǒng)的研制成功，填補了燒結(jié)智能化控制領(lǐng)域的空白。該系統(tǒng)的上線運行，大大降低了崗位工人的勞動強度，極大地提高了燒結(jié)生產(chǎn)過程的智能化水平，降低了燃料消耗，減少了CO2排放，在行業(yè)內(nèi)具有廣泛的推廣應(yīng)用價值。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。