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    中國工程院院士:什么是新型鋼鐵工業?

    來源:中國冶金報 時間:2014-11-18【字號:

             “中國正處于整個產業轉型升級和新型工業化交匯的歷史性時期,再按照傳統方式搞工業化已經不行了。”近日,中國工程院院士干勇表示,“必須結合當前的新型工業化特點,利用新的信息技術來實現轉型。”

    他認為,在這樣一個特殊的歷史時期,中國的鋼鐵產業應高度重視信息技術的作用,不斷調整、完善和創新現代鋼鐵流程,生產綠色生態鋼鐵產品,提高能源利用效率,推動鋼鐵工業綠色發展。

    新興信息技術引領鋼鐵流程升級

    干勇表示,“十三五”期間,信息技術在鋼鐵工業流程工藝技術發展中的引領作用將更趨明顯。他認為,從“十一五”到“十二五”期間,我國鋼鐵流程技術的改造和調整是成功的。“十一五”期間,我國鋼鐵流程技術發展的重點是新一代可循環鋼鐵流程工藝技術,實現了潔凈鋼高效低成本的生產。“十二五”期間,我國的鋼鐵流程在資源能源的合理利用和重點工序的節能減排上進一步升級,重點發展鋼廠關鍵界面物質流、能量流協同優化技術。“下一個5年~10年,必須考慮工業互聯網轉型信息技術的應用———鋼鐵生產全流程泛在感知網絡技術。”干勇說。

    干勇指出,泛在感知網絡技術是鋼鐵生產全流程智能制造系統的重要支撐技術。它可以進一步降低流程制造業的生產成本,提高勞動生產率。其目標是利用下一代網絡的開放性和無所不在的人機交互性,開發安全、智能、有效的基于物聯網的下一代鋼鐵生產過程控制系統,除具備過程設定與控制的基本功能外,還具備快速故障診斷、專家系統和人工智能優化、上下級系統與上下級工序的優化協調、能量流網絡化、物料智能跟蹤與質量跟蹤等功能。“要利用我國在物聯網領域的領先優勢,引導下一代鋼鐵生產過程控制系統革新的時代潮流!”干勇指出。

    重點發展五大綠色鋼鐵示范工程

    低碳經濟下,節能減排、綠色發展將始終貫穿于鋼鐵流程技術改造和調整升級的過程之中。

    據了解,國際上先進的鋼鐵流程能效約60%,電爐短流程產量比約30%。“高能效低排放鋼鐵流程對鋼鐵行業轉型升級和節能減排具有重要意義。”干勇指出。為了實現流程能效由目前的45%左右提高到60%、噸鋼排放減少5%的目標,實現鋼鐵工業綠色發展,須重點發展5個方向的引領示范性工程。

    一是生產鋼鐵綠色產品。

    二是大力提高能源利用效率,節能環保系統集成優化創新工程。如將焦化工序近年來的先進技術集成建設一條示范線,可大幅度改善環保,提高生產效率,將為我國綠色、低碳的焦化生產闖出一條新路。

    三是利用清潔能源,研發應用鋼鐵生產低碳技術創新工程。充分發揮鋼鐵工業能源轉換功能,創新應用煤氣重整、太陽能及風能等清潔能源技術,減少鋼鐵生產全過程的炭石燃料消耗及溫室氣體。

    “臨海鋼鐵企業應積極發展海水淡化技術,該技術已經不只是解決一些鋼廠自用淡水的方法,而且是調節能源價格和梯度利用的杠桿,是提高能源轉換效率的重要一環。”干勇強調。

    四是多產業協作,資源循環高效利用綠色產業鏈創新工程。如建立以鋼廠為核心的區域循環經濟鏈,使鋼鐵與石化及其他行業、社會之間實現生態鏈接,鋼廠的副產品、余熱余能等可以作為石化、化工、建材、電力等行業的原料,而其他產業產生的廢鋼、廢塑料以及城市污水也可以循環至鋼鐵廠內進行消納處理。

    五是運用安全的信息化技術,優化監控管理及生產控制系統。優化升級能源管控中心,以信息化手段建設能源環保一體化監控及管理系統。

    “提高能源利用效率,實現鋼鐵工業的綠色發展,這是現代鋼鐵流程發展的目標。”干勇指出。

    據干勇介紹,我國在“十三五”期間擬開發一些關鍵技術,如煤氣高效轉化應用技術。通過該項技術,可以從焦爐煤氣或轉爐煤氣中提取氫氣,可以利用高爐噴吹焦爐煤氣煉鐵,還可以使低品位煤氣高效清潔燃燒。

    低品質余熱利用技術,其中包括對高溫焦炭和燒結礦顯熱高效回收利用,對焦爐荒煤氣顯熱回收與利用,對爐渣(煉鐵、煉鋼)顯熱回收與利用,對低溫余熱(煤氣、水等)資源回收利用。低成本煉鋼技術,如轉爐用中、高磷鐵水煉鋼,直接還原鐵+廢鋼電弧爐煉鋼。高速連鑄與直軋技術,如利用高速連鑄生產無缺陷鑄坯,高溫鑄坯熱送、熱裝,高溫鑄坯直軋的銜接與匹配技術。

    高端生態鋼鐵產品技術亟待提升

    鋼鐵工業實現綠色發展的一個很重要的方面,就是生產“生態鋼鐵產品”,這也是當前我國鋼鐵工業的主要技術創新方向。

    干勇介紹,大時間尺度優化用能是生態(鋼鐵)產品的理念。在性能方面,生態產品的生產工藝技術須具備高效、精確控制、清潔生產模式的特點,最終制品須高效、節能、減排、減量;具有較長的使用壽命;符合循環經濟模式的可回收與再利用要求;體現使用性能—生產成本的綜合優化。

    例如,國外已開展研發的700攝氏度試驗電站(示范機組、先進超超臨界)用不銹(耐熱)鋼,能夠將變壓器能耗(鐵損)降低19%的高性能電工鋼,用于10兆瓦、12兆瓦高溫超導發電機組的NickelW14新型材料均屬于生態鋼鐵產品等。我國開展研制的第三代高強度汽車鋼可使轎車在減重已經達到23%的基礎上再減重4%。

    “當前,生態產品研發熱點主要集中在可抑制全球變暖、應對環境危機(成分環保)、長壽及可循環的產品。”干勇介紹說。

    其中,建筑用鋼領域的生態產品研發主要有外緣尺寸固定的H型鋼,抗延遲斷裂螺栓連接系統、鋼制房屋、大線能量焊接鋼等可以提高施工效率且節能的產品,以及NS生態鋼樁、鋼制現場澆注隔板、鋼制防滲墻、鋼制透水樁、海堤綠化用鋼板樁等可以減少占地、降噪、減震的環保品種,還有低成本、高強結構用鋼、高張力鋼絲、超大型H鋼、超高強度PC棒、新一代抗震鋼筋、智能耐火鋼、高耐蝕鍍鋅板等安全可靠長壽的品種。

    在交通用鋼方面,改善廢氣凈化作用的排氣污染元件用耐熱不銹鋼、防噪與減震的多層阻尼隔板,以及延長壽命、減少廢棄物的GA-TRIP鋼板、高耐蝕鍍鋅板、混合燃料汽車電池用高Ni鋼板、第三代高強高韌汽車鋼、抗震橋梁、懸索、時速350公里高速鋼軌、車軸、轉向架、車輪用鋼(輪轂)等產品是生態鋼鐵產品的研發焦點。

    在核電、超超臨界電站用鋼方面,超級鎳基合金、鍋爐管材、高中壓轉子鍛件、蒸汽發生器傳熱管、主泵主機材料、安全殼(如SA738Gr.B低合金調制鋼板)、專用焊接材料等也是主要的生態產品研發方向。其中,700攝氏度超超臨界機組比600攝氏度機組進一步提高熱效率,降低煤炭消耗,減少二氧化碳等污染物排放10%以上。

    干勇表示:“我國700攝氏度超超臨界鍋爐用高溫合金的研發已取得重要突破和進展,但700攝氏度超超臨界汽輪機用高溫合金尚未立項,成為‘瓶頸’問題,亟待國家新材料專項支持!船用、海工用耐蝕鋼主要有高強度厚板(EH47)、低溫鋼(LT-FH32)、自升式鉆井平臺用鋼(樁腿齒條板、樁腿弦管等)等,亟待研發。解決高純凈冶煉、夾雜物改性等耐蝕鋼關鍵生產技術。”

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