未來鋼鐵技術將怎樣發(fā)展？

2014-11-19 09:04:31來源：作者：

    11月18日，中國鋼鐵工業(yè)協會在京召開2014年鋼鐵行業(yè)技術創(chuàng)新大會暨科技負責人會議。在會議召開前夕，《中國冶金報》記者就鋼鐵行業(yè)2015～2025年技術發(fā)展的方向和重點等有關問題采訪了鋼協發(fā)展與科技環(huán)保部副主任姜尚清。據她介紹，由中國鋼鐵工業(yè)協會組織，數十位專家參與編寫、論證的《鋼鐵行業(yè)2015～2025年技術發(fā)展預測報告》（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年技術發(fā)展的方向和重點，還將為我國實施創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略助力。

    世界鋼鐵產業(yè)技術發(fā)展呈現三大新趨勢

    “《報告》提出，要順應新一輪的科技革命和產業(yè)的發(fā)展，世界鋼鐵產業(yè)技術發(fā)展相應地出現了新的趨勢，即強調在滿足下游行業(yè)用鋼需求的基礎上實現以資源、環(huán)境友好為導向的高效流程工藝與產品生產制造技術的研發(fā)。”姜尚清指出。她認為，新趨勢主要表現在以下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)的技術發(fā)展目標為高效、環(huán)保的技術，研究和開發(fā)的重點應放在對流程的改進和開發(fā)上，從而能處理一些焦點問題，例如資源、能源、環(huán)保和回收，以及為滿足客戶的需要而進行的產品開發(fā)和應用技術研究。其中，歐盟投入巨資開展的低碳技術研究，內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、溫室氣體減排技術等，并結合鋼鐵工業(yè)實際實施了超低二氧化碳煉鋼項目（ULCOS）；日本實施了環(huán)境和諧型煉鐵工藝技術項目（COURSE50），主要開展減少高爐二氧化碳排放量技術和從高爐煤氣中分離、回收二氧化碳技術開發(fā)；美國主要通過提高能源效率實現二氧化碳減排，正在進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、高質量、近終型、易加工。為提高鋼鐵工業(yè)的競爭力，國內外鋼鐵企業(yè)都在積極利用工藝技術的進步開發(fā)研究高技術含量、高附加值、低成本產品。如高強度鋼（HSS）和超高強度鋼（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不同應用要求的復合材料等。而成型方式和工藝技術的進步將進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，對應用技術和應用環(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調應用技術和應用環(huán)境與應用條件的協同發(fā)展。

    三是兩化融合驅動鋼鐵制造智能化、定制化。目前，世界先進國家強調人性化、安全化的管理模式，實現生產高度自動化，在向著“無人化”車間邁進。生產車間采用信息化管理系統對車間作業(yè)計劃進行數字化、智能化管理，其最終發(fā)展方向是少人甚至“無人化”運作模式。“無人化”車間是制造業(yè)由傳統工業(yè)化向現代工業(yè)化轉型的重要體現，其示范和推廣應用對于提升鋼鐵制造業(yè)的整體技術水平具有重要的戰(zhàn)略意義。

    同時，無線傳感器網絡、物聯網、云技術的開發(fā)與應用也將是鋼鐵工業(yè)技術發(fā)展的一個重點，利用無線傳感器達到精準、快速化檢測與控制，將生產線裝備各類信息進行整合。很多國外鋼鐵企業(yè)已經搭建了融合核心業(yè)務的信息網，成為企業(yè)生產經營的重要設施，為生產線的高度信息化管理奠定了堅實的硬件基礎。很多發(fā)達國家政府已經把物聯網與云技術列為戰(zhàn)略性新興產業(yè)，在冶金裝備研發(fā)領域，物聯網技術、云技術也擁有較大的應用空間。借助于先進的物聯網平臺，企業(yè)可以自動、實時、準確、詳細地獲取鋼鐵生產中各方面的信息，并有效進行篩選與集成，為企業(yè)提供系統化的數據源，還為企業(yè)管理與系統維護提供更好的服務。物聯網和云技術已經成為鋼鐵強國的“必爭之地”。

    此外，世界先進國家正在展開對工業(yè)智能化制高點的爭奪，特別是日本，對工業(yè)機器人的研究已經開展了幾十年，遠遠領先于國際平均水平。目前，在鋼鐵產業(yè)中，智能機器人應用較少，各大公司正在競相開發(fā)這一領域。智能機器人和全工序無人控制系統，將是未來一段時間應關注的另一個重點領域。

    我國鋼鐵產業(yè)工藝技術發(fā)展十大方向

    談到未來5～10年我國鋼鐵工業(yè)技術發(fā)展方向時，姜尚清認為，主要有以下10個重點方向：

    一是綠色、可循環(huán)鋼鐵制造流程技術。以優(yōu)質、高效、節(jié)能、環(huán)保、低成本為目標，通過鋼鐵流程結構優(yōu)化和物質流、能量流、信息流網絡集成構建，對涉及高爐—轉爐長流程和廢鋼—電爐短流程的關鍵界面匹配、二次能源高效轉化、低品質余熱回收利用、低碳綠色制造工藝、鋼鐵流程3個功能的價值提升等關鍵技術進行深度開發(fā)，其范圍涵蓋整個鋼鐵制造過程，是在各項單體技術研發(fā)基礎上的系統集成、優(yōu)化和匹配。

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

    三是高效資源開發(fā)及綜合利用技術。以節(jié)能降耗為原則，面向深部、復雜難采選資源，發(fā)展安全高強度采礦技術與特色選礦工藝；強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，國內鐵礦、錳礦、鉻礦、焦煤等資源科學勘探技術，鐵礦露天轉地下開采和深部開采以及低品位難選礦綜合利用技術。

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

    五是高效、低成本潔凈鋼生產系統技術。主要由鐵水預處理技術、轉爐（電爐）冶煉與高精度終點控制技術、快速—協同的鋼水精煉技術、高效恒速的全連鑄技術這四項基礎支撐型技術，以及優(yōu)化—簡捷的流程網絡和動態(tài)—有序運行的物流技術這兩項集成技術組成。重點是進一步深入研究以多工序“動態(tài)—有序”“連續(xù)—緊湊”“協同—穩(wěn)定”運行為核心的潔凈鋼平臺系統技術，實現整個體系更加高效率、低成本運行。深入進行各種鐵水預處理工藝和裝備的適用性研究及技術經濟比較；深入進行二次精煉（包括吹氬）工藝和裝備的適用性研究及技術經濟比較；大力推進真空精煉裝備和技術優(yōu)化，特別是高效RH精煉技術研究；大力推進連鑄工序的高效恒速技術優(yōu)化研究；在煉鋼廠新建或改造的設計過程中，要高度重視平面布置圖(流程網絡)的合理化研究等。

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

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

    八是復合材料制造技術。復合材料是一種節(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?；阡撹F材料的復合材料制造目前主要應用機械、爆炸、爆炸/軋制等傳統復合方法，生產效率低，品種少，質量差。需要進一步研究與開發(fā)高效率、高界面強度、特殊用途的復合材料產品，并得到工程應用，關鍵技術包括：材料設計及高效率組坯技術、復合界面相變與組織控制技術、界面擴散阻隔材料設計與性能控制技術、特殊用途金屬間化合物軋制復合與熱處理制備技術、全軋制過程協調變形與控制技術、粉末復合軋制技術以及復合材料的成形技術。

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

     十是信息化、智能化的鋼鐵制造技術。主要包括：大型裝備的智能化嵌入式軟件開發(fā)與應用，關鍵檢測、檢驗技術裝備及數據采集分析系統，基于物聯網和云技術的鋼鐵生產信息化技術，鋼鐵生產復雜流程智能化自動控制系統，基于大數據技術的鋼鐵行業(yè)大數據庫平臺系統。

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