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【行业评述】什么是新型钢铁工业?—干勇谈现代钢铁工业流程升级和新一代钢铁材料生产

中国钢研战略所2018-11-09 14:18:53

“中国正处于整个产业转型升级和新型工业化交汇的历史性时期,再按照传统方式搞工业化已经不行了。”近日,中国工程院院士干勇表示,“必须结合当前的新型工业化特点,利用新的信息技术来实现转型。”

他认为,在这样一个特殊的历史时期,中国的钢铁产业应高度重视信息技术的作用,不断调整、完善和创新现代钢铁流程,生产绿色生态钢铁产品,提高能源利用效率,推动钢铁工业绿色发展。

新兴信息技术引领钢铁流程升级

干勇表示,“十三五”期间,信息技术在钢铁工业流程工艺技术发展中的引领作用将更趋明显。他认为,从“十一五”到“十二五”期间,我国钢铁流程技术的改造和调整是成功的。“十一五”期间,我国钢铁流程技术发展的重点是新一代可循环钢铁流程工艺技术,实现了洁净钢高效低成本的生产。“十二五”期间,我国的钢铁流程在资源能源的合理利用和重点工序的节能减排上进一步升级,重点发展钢厂关键界面物质流、能量流协同优化技术。“下一个5年~10年,必须考虑工业互联网转型信息技术的应用———钢铁生产全流程泛在感知网络技术。”干勇说。

干勇指出,泛在感知网络技术是钢铁生产全流程智能制造系统的重要支撑技术。它可以进一步降低流程制造业的生产成本,提高劳动生产率。其目标是利用下一代网络的开放性和无所不在的人机交互性,开发安全、智能、有效的基于物联网的下一代钢铁生产过程控制系统,除具备过程设定与控制的基本功能外,还具备快速故障诊断、专家系统和人工智能优化、上下级系统与上下级工序的优化协调、能量流网络化、物料智能跟踪与质量跟踪等功能。“要利用我国在物联网领域的领先优势,引导下一代钢铁生产过程控制系统革新的时代潮流!”干勇指出。

重点发展五大绿色钢铁示范工程

低碳经济下,节能减排、绿色发展将始终贯穿于钢铁流程技术改造和调整升级的过程之中。

据了解,国际上先进的钢铁流程能效约60%,电炉短流程产量比约30%。“高能效低排放钢铁流程对钢铁行业转型升级和节能减排具有重要意义。”干勇指出。为了实现流程能效由目前的45%左右提高到60%、吨钢排放减少5%的目标,实现钢铁工业绿色发展,须重点发展5个方向的引领示范性工程。

一是生产钢铁绿色产品。

二是大力提高能源利用效率,节能环保系统集成优化创新工程。如将焦化工序近年来的先进技术集成建设一条示范线,可大幅度改善环保,提高生产效率,将为我国绿色、低碳的焦化生产闯出一条新路。

三是利用清洁能源,研发应用钢铁生产低碳技术创新工程。充分发挥钢铁工业能源转换功能,创新应用煤气重整、太阳能及风能等清洁能源技术,减少钢铁生产全过程的炭石燃料消耗及温室气体。

“临海钢铁企业应积极发展海水淡化技术,该技术已经不只是解决一些钢厂自用淡水的方法,而且是调节能源价格和梯度利用的杠杆,是提高能源转换效率的重要一环。”干勇强调。

四是多产业协作,资源循环高效利用绿色产业链创新工程。如建立以钢厂为核心的区域循环经济链,使钢铁与石化及其他行业、社会之间实现生态链接,钢厂的副产品、余热余能等可以作为石化、化工、建材、电力等行业的原料,而其他产业产生的废钢、废塑料以及城市污水也可以循环至钢铁厂内进行消纳处理。

五是运用安全的信息化技术,优化监控管理及生产控制系统。优化升级能源管控中心,以信息化手段建设能源环保一体化监控及管理系统。

“提高能源利用效率,实现钢铁工业的绿色发展,这是现代钢铁流程发展的目标。”干勇指出。

据干勇介绍,我国在“十三五”期间拟开发一些关键技术,如煤气高效转化应用技术。通过该项技术,可以从焦炉煤气或转炉煤气中提取氢气,可以利用高炉喷吹焦炉煤气炼铁,还可以使低品位煤气高效清洁燃烧。

低品质余热利用技术,其中包括对高温焦炭和烧结矿显热高效回收利用,对焦炉荒煤气显热回收与利用,对炉渣(炼铁、炼钢)显热回收与利用,对低温余热(煤气、水等)资源回收利用。低成本炼钢技术,如转炉用中、高磷铁水炼钢,直接还原铁+废钢电弧炉炼钢。高速连铸与直轧技术,如利用高速连铸生产无缺陷铸坯,高温铸坯热送、热装,高温铸坯直轧的衔接与匹配技术。

高端生态钢铁产品技术亟待提升

钢铁工业实现绿色发展的一个很重要的方面,就是生产“生态钢铁产品”,这也是当前我国钢铁工业的主要技术创新方向。

干勇介绍,大时间尺度优化用能是生态(钢铁)产品的理念。在性能方面,生态产品的生产工艺技术须具备高效、精确控制、清洁生产模式的特点,最终制品须高效、节能、减排、减量;具有较长的使用寿命;符合循环经济模式的可回收与再利用要求;体现使用性能—生产成本的综合优化。

例如,国外已开展研发的700摄氏度试验电站(示范机组、先进超超临界)用不锈(耐热)钢,能够将变压器能耗(铁损)降低19%的高性能电工钢,用于10兆瓦、12兆瓦高温超导发电机组的Nickel W14新型材料均属于生态钢铁产品等。我国开展研制的第三代高强度汽车钢可使轿车在减重已经达到23%的基础上再减重4%。

“当前,生态产品研发热点主要集中在可抑制全球变暖、应对环境危机(成分环保)、长寿及可循环的产品。”干勇介绍说。

其中,建筑用钢领域的生态产品研发主要有外缘尺寸固定的H型钢,抗延迟断裂螺栓连接系统、钢制房屋、大线能量焊接钢等可以提高施工效率且节能的产品,以及NS生态钢桩、钢制现场浇注隔板、钢制防渗墙、钢制透水桩、海堤绿化用钢板桩等可以减少占地、降噪、减震的环保品种,还有低成本、高强结构用钢、高张力钢丝、超大型H钢、超高强度PC棒、新一代抗震钢筋、智能耐火钢、高耐蚀镀锌板等安全可靠长寿的品种。

交通用钢方面,改善废气净化作用的排气污染元件用耐热不锈钢、防噪与减震的多层阻尼隔板,以及延长寿命、减少废弃物的GA-TRIP钢板、高耐蚀镀锌板、混合燃料汽车电池用高Ni钢板、第三代高强高韧汽车钢、抗震桥梁、悬索、时速350公里高速钢轨、车轴、转向架、车轮用钢(轮毂)等产品是生态钢铁产品的研发焦点。

核电、超超临界电站用钢方面,超级镍基合金、锅炉管材、高中压转子锻件、蒸汽发生器传热管、主泵主机材料、安全壳(如SA738Gr.B低合金调制钢板)、专用焊接材料等也是主要的生态产品研发方向。其中,700摄氏度超超临界机组比600摄氏度机组进一步提高热效率,降低煤炭消耗,减少二氧化碳等污染物排放10%以上。

干勇表示:“我国700摄氏度超超临界锅炉用高温合金的研发已取得重要突破和进展,但700摄氏度超超临界汽轮机用高温合金尚未立项,成为‘瓶颈’问题,亟待国家新材料专项支持!船用、海工用耐蚀钢主要有高强度厚板(EH47)、低温钢(LT-FH32)、自升式钻井平台用钢(桩腿齿条板、桩腿弦管等)等,亟待研发。解决高纯净冶炼、夹杂物改性等耐蚀钢关键生产技术。”

(中国钢铁新闻网)

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