未來鋼鐵技術(shù)將怎樣發(fā)展？

2014-11-19 09:04:31來源：作者：

    11月18日，中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會在京召開2014年鋼鐵行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新大會暨科技負(fù)責(zé)人會議。在會議召開前夕，《中國冶金報》記者就鋼鐵行業(yè)2015～2025年技術(shù)發(fā)展的方向和重點(diǎn)等有關(guān)問題采訪了鋼協(xié)發(fā)展與科技環(huán)保部副主任姜尚清。據(jù)她介紹，由中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會組織，數(shù)十位專家參與編寫、論證的《鋼鐵行業(yè)2015～2025年技術(shù)發(fā)展預(yù)測報告》（以下簡稱《報告》）已正式對行業(yè)發(fā)布。《報告》不僅為行業(yè)指明了未來10年技術(shù)發(fā)展的方向和重點(diǎn)，還將為我國實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略助力。

    世界鋼鐵產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)三大新趨勢

    “《報告》提出，要順應(yīng)新一輪的科技革命和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，世界鋼鐵產(chǎn)業(yè)技術(shù)發(fā)展相應(yīng)地出現(xiàn)了新的趨勢，即強(qiáng)調(diào)在滿足下游行業(yè)用鋼需求的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)以資源、環(huán)境友好為導(dǎo)向的高效流程工藝與產(chǎn)品生產(chǎn)制造技術(shù)的研發(fā)。”姜尚清指出。她認(rèn)為，新趨勢主要表現(xiàn)在以下3個方面。

    一是鋼鐵制造流程高效、綠色、可循環(huán)。美、歐，日先后宣布，以后鋼鐵工業(yè)的技術(shù)發(fā)展目標(biāo)為高效、環(huán)保的技術(shù)，研究和開發(fā)的重點(diǎn)應(yīng)放在對流程的改進(jìn)和開發(fā)上，從而能處理一些焦點(diǎn)問題，例如資源、能源、環(huán)保和回收，以及為滿足客戶的需要而進(jìn)行的產(chǎn)品開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)研究。其中，歐盟投入巨資開展的低碳技術(shù)研究，內(nèi)容包括提高能源使用效率、增加可再生能源所占比例、低碳發(fā)電、溫室氣體減排技術(shù)等，并結(jié)合鋼鐵工業(yè)實(shí)際實(shí)施了超低二氧化碳煉鋼項(xiàng)目（ULCOS）；日本實(shí)施了環(huán)境和諧型煉鐵工藝技術(shù)項(xiàng)目（COURSE50），主要開展減少高爐二氧化碳排放量技術(shù)和從高爐煤氣中分離、回收二氧化碳技術(shù)開發(fā)；美國主要通過提高能源效率實(shí)現(xiàn)二氧化碳減排，正在進(jìn)行的研究包括利用熔融氧化物電解（MOE）方式分離鐵，利用氫或其他燃料煉鐵。

    二是鋼鐵材料高性能、低成本、高質(zhì)量、近終型、易加工。為提高鋼鐵工業(yè)的競爭力，國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)都在積極利用工藝技術(shù)的進(jìn)步開發(fā)研究高技術(shù)含量、高附加值、低成本產(chǎn)品。如高強(qiáng)度鋼（HSS）和超高強(qiáng)度鋼（AHSS）品種，少鎳少鉬的高耐蝕新型不銹鋼，長壽命、抗疲勞的軸承鋼和工模具鋼，具有耐腐蝕、耐火、耐熱、耐低溫、耐磨、抗震等功能的建筑用鋼、裝備制造用鋼以及交通用鋼，具有抗壓、防爆功能的容器鋼、裝甲鋼，具有止裂功能的特厚板以及適應(yīng)不同應(yīng)用要求的復(fù)合材料等。而成型方式和工藝技術(shù)的進(jìn)步將進(jìn)一步推動鋼鐵材料的發(fā)展，材料的高性能、多功能不僅對成型工藝提出了較高的要求，對應(yīng)用技術(shù)和應(yīng)用環(huán)境的匹配性和融合性的要求也越來越突出。因此，未來鋼鐵材料的研究，在充分考慮材料本身的同時更加強(qiáng)調(diào)應(yīng)用技術(shù)和應(yīng)用環(huán)境與應(yīng)用條件的協(xié)同發(fā)展。

    三是兩化融合驅(qū)動鋼鐵制造智能化、定制化。目前，世界先進(jìn)國家強(qiáng)調(diào)人性化、安全化的管理模式，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)高度自動化，在向著“無人化”車間邁進(jìn)。生產(chǎn)車間采用信息化管理系統(tǒng)對車間作業(yè)計劃進(jìn)行數(shù)字化、智能化管理，其最終發(fā)展方向是少人甚至“無人化”運(yùn)作模式。“無人化”車間是制造業(yè)由傳統(tǒng)工業(yè)化向現(xiàn)代工業(yè)化轉(zhuǎn)型的重要體現(xiàn)，其示范和推廣應(yīng)用對于提升鋼鐵制造業(yè)的整體技術(shù)水平具有重要的戰(zhàn)略意義。

    同時，無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)、云技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用也將是鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展的一個重點(diǎn)，利用無線傳感器達(dá)到精準(zhǔn)、快速化檢測與控制，將生產(chǎn)線裝備各類信息進(jìn)行整合。很多國外鋼鐵企業(yè)已經(jīng)搭建了融合核心業(yè)務(wù)的信息網(wǎng)，成為企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的重要設(shè)施，為生產(chǎn)線的高度信息化管理奠定了堅實(shí)的硬件基礎(chǔ)。很多發(fā)達(dá)國家政府已經(jīng)把物聯(lián)網(wǎng)與云技術(shù)列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，在冶金裝備研發(fā)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云技術(shù)也擁有較大的應(yīng)用空間。借助于先進(jìn)的物聯(lián)網(wǎng)平臺，企業(yè)可以自動、實(shí)時、準(zhǔn)確、詳細(xì)地獲取鋼鐵生產(chǎn)中各方面的信息，并有效進(jìn)行篩選與集成，為企業(yè)提供系統(tǒng)化的數(shù)據(jù)源，還為企業(yè)管理與系統(tǒng)維護(hù)提供更好的服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)和云技術(shù)已經(jīng)成為鋼鐵強(qiáng)國的“必爭之地”。

    此外，世界先進(jìn)國家正在展開對工業(yè)智能化制高點(diǎn)的爭奪，特別是日本，對工業(yè)機(jī)器人的研究已經(jīng)開展了幾十年，遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于國際平均水平。目前，在鋼鐵產(chǎn)業(yè)中，智能機(jī)器人應(yīng)用較少，各大公司正在競相開發(fā)這一領(lǐng)域。智能機(jī)器人和全工序無人控制系統(tǒng)，將是未來一段時間應(yīng)關(guān)注的另一個重點(diǎn)領(lǐng)域。

    我國鋼鐵產(chǎn)業(yè)工藝技術(shù)發(fā)展十大方向

    談到未來5～10年我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展方向時，姜尚清認(rèn)為，主要有以下10個重點(diǎn)方向：

    一是綠色、可循環(huán)鋼鐵制造流程技術(shù)。以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、環(huán)保、低成本為目標(biāo)，通過鋼鐵流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化和物質(zhì)流、能量流、信息流網(wǎng)絡(luò)集成構(gòu)建，對涉及高爐—轉(zhuǎn)爐長流程和廢鋼—電爐短流程的關(guān)鍵界面匹配、二次能源高效轉(zhuǎn)化、低品質(zhì)余熱回收利用、低碳綠色制造工藝、鋼鐵流程3個功能的價值提升等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深度開發(fā)，其范圍涵蓋整個鋼鐵制造過程，是在各項(xiàng)單體技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)上的系統(tǒng)集成、優(yōu)化和匹配。

    二是低碳鋼鐵制造技術(shù)。包括高效節(jié)能減排和清潔生產(chǎn)技術(shù)、全生命周期能耗和二氧化碳排放評價導(dǎo)向下的生態(tài)鋼鐵材料生產(chǎn)工藝技術(shù)、碳俘獲與存儲（CCS）技術(shù)、廢鋼回收工藝的精細(xì)化研究、替代能源（太陽能、生物能、原子能等）非碳冶金技術(shù)等。

    三是高效資源開發(fā)及綜合利用技術(shù)。以節(jié)能降耗為原則，面向深部、復(fù)雜難采選資源，發(fā)展安全高強(qiáng)度采礦技術(shù)與特色選礦工藝；強(qiáng)化綜合利用與資源循環(huán)，發(fā)展共伴生組分與尾礦資源的綜合利用技術(shù)，國內(nèi)鐵礦、錳礦、鉻礦、焦煤等資源科學(xué)勘探技術(shù)，鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采和深部開采以及低品位難選礦綜合利用技術(shù)。

    四是高效、節(jié)能、長壽綜合冶煉技術(shù)。包括高爐的高頂壓、高風(fēng)溫、高富氧、高噴煤、高利用系數(shù)和長壽化技術(shù)，高爐專家系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)（包括智能操作指導(dǎo)和監(jiān)測技術(shù)），高效TRT技術(shù)，開發(fā)實(shí)用高檔耐火材料技術(shù)等。同時，積極探索非高爐煉鐵技術(shù)，爭取在直接還原（氣基、煤基）及熔融還原技術(shù)方面有所突破。

    五是高效、低成本潔凈鋼生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)。主要由鐵水預(yù)處理技術(shù)、轉(zhuǎn)爐（電爐）冶煉與高精度終點(diǎn)控制技術(shù)、快速—協(xié)同的鋼水精煉技術(shù)、高效恒速的全連鑄技術(shù)這四項(xiàng)基礎(chǔ)支撐型技術(shù)，以及優(yōu)化—簡捷的流程網(wǎng)絡(luò)和動態(tài)—有序運(yùn)行的物流技術(shù)這兩項(xiàng)集成技術(shù)組成。重點(diǎn)是進(jìn)一步深入研究以多工序“動態(tài)—有序”“連續(xù)—緊湊”“協(xié)同—穩(wěn)定”運(yùn)行為核心的潔凈鋼平臺系統(tǒng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)整個體系更加高效率、低成本運(yùn)行。深入進(jìn)行各種鐵水預(yù)處理工藝和裝備的適用性研究及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較；深入進(jìn)行二次精煉（包括吹氬）工藝和裝備的適用性研究及技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較；大力推進(jìn)真空精煉裝備和技術(shù)優(yōu)化，特別是高效RH精煉技術(shù)研究；大力推進(jìn)連鑄工序的高效恒速技術(shù)優(yōu)化研究；在煉鋼廠新建或改造的設(shè)計過程中，要高度重視平面布置圖(流程網(wǎng)絡(luò))的合理化研究等。

    六是高性能、低成本鋼鐵材料設(shè)計與制造技術(shù)。主要包括：低成本、高性能微合金化技術(shù)，組織和性能精確控制技術(shù)，表面質(zhì)量控制技術(shù)，細(xì)晶化和均質(zhì)化技術(shù)，特種成型技術(shù)，大型鍛件生產(chǎn)技術(shù)，高等級特鋼型材、不銹鋼無縫管、高質(zhì)量合金鋼生產(chǎn)技術(shù)以及應(yīng)用、成型、防腐等加工技術(shù)。

    七是高精度、高效軋制及熱處理技術(shù)。主要包括以下共性技術(shù)：高精度軋制技術(shù)、高性能交直交軋機(jī)主傳動技術(shù)、新一代控軋控冷技術(shù)、多功能柔性超高強(qiáng)鋼冷軋板連續(xù)退火生產(chǎn)技術(shù)、在線熱處理技術(shù)、特種鋼板熱處理技術(shù)、三輥軋機(jī)/高精度棒線材定減徑機(jī)組技術(shù)、直接軋制技術(shù)、溫度梯度軋制技術(shù)、變截面軋制技術(shù)、低溫增塑軋制技術(shù)、無頭與半無頭軋制技術(shù)以及長材綠色制造技術(shù)。

    八是復(fù)合材料制造技術(shù)。復(fù)合材料是一種節(jié)材、節(jié)能、節(jié)約資源的綠色材料，對于提高材料綜合使用性能和利用效率有重要意義。基于鋼鐵材料的復(fù)合材料制造目前主要應(yīng)用機(jī)械、爆炸、爆炸/軋制等傳統(tǒng)復(fù)合方法，生產(chǎn)效率低，品種少，質(zhì)量差。需要進(jìn)一步研究與開發(fā)高效率、高界面強(qiáng)度、特殊用途的復(fù)合材料產(chǎn)品，并得到工程應(yīng)用，關(guān)鍵技術(shù)包括：材料設(shè)計及高效率組坯技術(shù)、復(fù)合界面相變與組織控制技術(shù)、界面擴(kuò)散阻隔材料設(shè)計與性能控制技術(shù)、特殊用途金屬間化合物軋制復(fù)合與熱處理制備技術(shù)、全軋制過程協(xié)調(diào)變形與控制技術(shù)、粉末復(fù)合軋制技術(shù)以及復(fù)合材料的成形技術(shù)。

    九是面向全流程質(zhì)量穩(wěn)定控制的綜合生產(chǎn)技術(shù)。開展新一代的鋼鐵生產(chǎn)過程控制技術(shù)研究，包括鋼水精煉的精準(zhǔn)控制、連鑄坯料質(zhì)量控制技術(shù)、全流程板形及表面質(zhì)量控制技術(shù)、精準(zhǔn)熱處理技術(shù)、基于智能建模及數(shù)據(jù)挖掘的產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化及決策支持、微觀組織性能在線閉環(huán)控制、生產(chǎn)異常檢測及故障診斷，解決控制系統(tǒng)在生產(chǎn)批次之間、品種規(guī)格之間的適應(yīng)性問題，大幅提高復(fù)雜工況下產(chǎn)品質(zhì)量的控制能力和穩(wěn)定性。

     十是信息化、智能化的鋼鐵制造技術(shù)。主要包括：大型裝備的智能化嵌入式軟件開發(fā)與應(yīng)用，關(guān)鍵檢測、檢驗(yàn)技術(shù)裝備及數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，基于物聯(lián)網(wǎng)和云技術(shù)的鋼鐵生產(chǎn)信息化技術(shù)，鋼鐵生產(chǎn)復(fù)雜流程智能化自動控制系統(tǒng)，基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的鋼鐵行業(yè)大數(shù)據(jù)庫平臺系統(tǒng)。

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未來鋼鐵技術(shù)將怎樣發(fā)展？