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2022年,世界鋼鐵重大技術匯總! 

發布時間:2022/12/17

 

技術要聞

1

立足資源稟賦,焦爐煤氣還原技術日臻成熟

在碳達峰碳中和背景下,基于焦爐煤氣綜合利用的低碳冶金技術不斷取得創新突破。2022年11月,中晉冶金科技有限公司氫基直接還原鐵工業化試驗裝置再次實現全流程順利試產,成功生產出指標合格的熱壓塊鐵產品,實現日產量800-900噸,產品指標滿足相關標準要求。該工業化試驗裝置基于其自主研發的以100%焦爐煤氣為氣源的氫基豎爐直接還原鐵工藝(CSDRI),并曾于2021年6月進行了首次試生產。2022年12月,河鋼集團張宣科技以焦爐煤氣為還原氣的60萬噸/年規模氫冶金示范工程投入試生產。該項目采用焦爐煤氣“自重整”制氫,應用焦爐煤氣凈化、氣體自重整、二氧化碳脫除及回收等全流程創新工藝,生產高品質的直接還原鐵。寶鋼湛江鋼鐵有限公司充分利用球團礦、焦爐煤氣等資源,于2022年2月啟動建設年產100萬噸氫基豎爐直接還原鐵項目。該項目工藝系統可同時使用焦爐煤氣、天然氣和氫氣,且比例靈活調整。山西晉南鋼鐵集團有限公司研發形成了將鋼鐵和焦化副產煤氣送至化工工序利用、化工副產氫氣返回鋼鐵工序再利用的工藝路線,建立全閉環低碳生產模式,2022年6月實現高爐工序能耗359.71kgce/t?;谄?860m³高爐,晉南鋼鐵聯合鋼鐵研究總院分別于2021年4月、11月和2022年2月,開展了噴吹焦爐煤氣、化工富氫尾氣和純氫氣的試驗。

推薦理由:我國是世界最大的焦炭生產國,每年焦爐煤氣產生量巨大,焦爐煤氣用于高爐噴吹、直接還原鐵生產,是實現其高附加值應用的最佳途徑之一。同時,氫冶金是鋼鐵生產實現無化石能源冶煉,實現近零碳排放的重要路徑之一,而焦爐煤氣是富氫優質資源,氫氣含量55%-60%,其次甲烷含量25%左右。立足我國資源稟賦,不斷完善高爐噴吹焦爐煤氣、以焦爐煤氣為還原氣的直接還原等技術,促進鋼鐵行業與焦化行業協同低碳發展,推動綠色產業鏈建設,將有效助力行業碳達峰碳中和目標實現。

2

中國寶武富氫碳循環氧氣高爐取得重大突破

2022年11月16日,中國寶武宣布建成首座400m³級的富氫碳循環氧氣高爐(HyCROF),這是全球綠色低碳冶金領域綠色低碳技術的重大突破。項目研發歷時多年,2020年7月,中國寶武在新疆八鋼公司建立低碳冶金試驗平臺(HyCROF原型),利用八鋼公司原有的2#430m³高爐,開展綠色低碳冶金工業試驗;2020年10月,HyCROF突破傳統高爐富氧極限,達到鼓風含氧35%的一期試驗目標;2021年6月,HyCROF完成歐冶爐脫碳煤氣噴吹,成為全球首座噴吹脫碳煤氣的高爐;2021年8月,HyCROF風口成功噴吹焦爐煤氣,開始富氫冶煉,并最終實現了50%高富氧、碳減排15%的二期試驗目標。截至2022年11月,中國寶武試驗團隊逐步完成了從35%富氧、50%超高富氧到100%全氧冶煉工況條件下的噴吹脫碳煤氣和富氫冶煉的工業化生產試驗探索,開展了1200℃高溫煤氣自循環噴吹和富氫冶煉的工業化試驗,探索解決了冶金煤氣高效低成本二氧化碳脫除、高壓高還原勢煤氣安全加熱、高溫煤氣-純氧-煤粉復合噴吹、全氧冶煉煤氣循環下合理的煤氣分布等主要技術難題,打通了HyCROF工藝全流程,固體燃料消耗降低達30%,碳減排超21%。新工藝具有安全、穩定、順行、高效,抗波動能力強、制造成本低,與傳統制造流程匹配性好等特點。

推薦理由:高爐是生產效率極高的冶煉設施,當前及未來一段時期,高爐工藝仍將是煉鐵的主要工藝。在碳達峰碳中和背景下,氧氣高爐與爐頂煤氣循環技術是進一步提高高爐工藝低碳競爭力的重要技術路徑。日本COURSE50項目、歐洲ULCOS項目等,均在此領域開展系統深入研究。HyCROF工藝的成功,代表著中國寶武在低碳冶金原創技術策源地建設中邁出了堅實一步,實現了全球綠色低碳冶金技術新突破,引領世界鋼鐵行業長流程冶煉高爐低碳轉型發展方向。

3

沙鋼高爐安全長壽自修復關鍵技術應用成果顯著

沙鋼集團有限公司和北京科技大學等單位聯合開發的高爐安全長壽自修復關鍵技術,在沙鋼3#2680m³高爐進行了長期的工業試驗,護爐效果顯著,而且護爐成本大幅降低。在設計方面,提出優化手段,使高爐支管冷卻水流量偏差從原設計的30%以上降至10%以下,有利于減輕爐缸的周向不均勻侵蝕,促進富石墨碳保護層的周向均勻性形成。在監控方面,開發了爐缸爐底侵蝕智能監測模型,可以實時在線計算爐缸耐材的侵蝕形貌,為高爐操作人員及時調整護爐措施提供依據。在護爐方面,提出了以“石墨碳析出控制”為核心的爐缸自修復創新理念,通過爐料粒度組成優化、高風速大動能送風調整、鐵口深度調控、造渣制度優化及爐溫控制技術保障爐缸的活躍度,明晰了鐵液滲碳路徑及微量元素對鐵液滲碳/析碳的作用機制。該護爐技術在3#2680m3高爐應用以來,高爐的爐缸溫度得到有效控制,爐缸的水溫差從最高時的0.6℃降至0.3℃;同時提高了鐵水質量,鐵水鈦達標率([Ti]<0.1%)由67.41%(2020年)提升至98.5%(2022年),高爐的護爐成本降低了40%以上。2022年9月,沙鋼3#2680m³高爐安全停爐大修,技術人員對爐缸進行破損調查發現,雖然爐缸內的碳磚已被不同程度的侵蝕,但是爐缸存在大量的保護層,最厚部位達到了70cm。對爐缸側壁保護層的樣品進行了化學、XRD、SEM等檢測,發現以富石墨碳保護層和富鐵保護層為主,這為爐役后期的安全生產提供了有力的保障。該技術獲得了2022年冶金科學技術一等獎。目前,處于爐役末期的沙鋼5800m³高爐也在逐步開展高爐安全長壽自修復技術應用,以確保該高爐在檢修前安全、穩定生產。

推薦理由:高爐作為最大的單體高溫高壓反應器,是鋼鐵生產工序流程中資源和能源的主要消耗體,具有極高的冶煉效率和能源利用效率,能為煉鋼提供最潔凈的原料,其效率和地位都是其他工藝不能完全替代的。保障高爐安全生產事關人民福祉和經濟社會發展大局,是現代大型高爐發展的必然需求。沙鋼高爐安全長壽自修復關鍵技術應用成果顯著,在沙鋼3#2680m3高爐進行了長期的工業試驗,護爐效果顯著,而且護爐成本大幅降低。

4

達涅利Digimelter混合供電電弧爐首次落地歐洲

2022年7月,達涅利與捷克LIBERTY Ostrava公司簽訂了兩臺Digimelter混合供電電弧爐的合同,預計將于2025年開始投入使用,總產能將達到350萬噸/年,這是Digimelter電弧爐首次在歐洲落地。

兩座200噸Digimelter電弧爐將使用達涅利Q-ONE數字清潔供電專利技術來控制電弧的電流和電壓,從而為電弧爐提供更高效、更穩定的電能輸入。這將使電弧爐在項目的第二階段更靈活地滿足不同的原料配比——從大比例鐵水、直接還原鐵(DRI/HBI)到100%廢鋼,計劃能夠在2027年過渡到100%廢鋼。到2027年,新電弧爐將使LIBERTY Ostrava的二氧化碳排放量減少80%以上。除了通電和電極消耗方面的優異性能外,由Q-One提供支持的Digimelter電弧爐還確保對電網的影響可以忽略不計?;赒-One,達涅利Digimelter采用混合供電設計,可以直接使用可再生能源。此外,Digimelter混合供電電弧爐將采用電弧爐冶煉中的最新設計和技術包,在顯著優化鋼水生產成本的同時,可以實現自動控制代替傳統的手動操作,從而使操作員遠離直接面對鋼液的危險。

推薦理由:LIBERTY Ostrava是歐洲第一家開始從傳統煉鐵技術過渡到用電力煉鋼技術的鋼鐵制造商。Digimelter混合供電電弧爐項目代表著歐洲煉鋼歷史上的一個里程碑,是歐洲第一個用最新的綠色電弧爐冶煉技術代替碳基高爐技術的重大項目。這個項目將成為一個標志性案例,表明脫碳并不意味著威脅,而是一個改進的機會。新的混合供電電弧爐將以更高效,更低的成本生產高質量的鋼種,并顯著降低碳排放。

5

國內自主研發的綠色高效電弧爐煉鋼技術達到國際先進水平

2022年6月,中冶賽迪建設的四川都鋼鋼鐵集團75t綠色高效電弧爐的順利投產,實現了“冶煉周期平均35min,噸鋼電耗335kWh/t,電極消耗小于1kg/t”的目標,這項研發成果的首次工業化成功應用并取得顯著成效,是中冶賽迪長期以來在綠色高效短流程煉鋼領域內堅持自主創新的一項突破性技術進步。

綠色高效電弧爐煉鋼技術,是中冶賽迪在探明全廢鋼電弧爐生產“廢鋼輸料-預熱升溫-供能熔化-雜質脫除”的物質能量跨尺度變化特性基礎上,提出的廢鋼綠色清潔使用、快速高效熔煉和產品穩定升級的工藝技術路線。超高功率電弧爐和智能化數字式電極調節技術,經過十余年的技術迭代創新,打破了國外長期技術壟斷,達到了國際先進水平。綠色輸送廢鋼預熱工藝中,“階梯擾動”連續加料預熱、“煙氣分流-自控溫”二噁英協同治理技術,大幅提升了電弧爐煉鋼余能利用水平,實現污染物超低排放。電弧爐煉鋼跨尺度物質能量集成方法,創建了電弧爐煉鋼多層級信息在線檢測和控制系統,實現了綠色高效電弧爐煉鋼系統集成聯動與高效運行。

推薦理由:綠色高效電弧爐采用中冶賽迪自主研發的“CISDI-DMI-AC數字式EAF爐智能電極調節系統”及“CISDI階梯擾動水平連續加料”等核心技術裝備,打破了國外長期技術壟斷;開發了適應多元爐料結構的全余熱回收、高效急冷二噁英治理、階梯擾動函道廢鋼預熱等新技術,系統解決了連續加料、廢鋼預熱、余熱利用及廢氣治理等關鍵問題,顯著提升了電弧爐煉鋼節能環保水平。綠色高效電弧爐煉鋼技術實現了電弧爐煉鋼跨尺度高效協同控制技術集成并取得工業化應用。該技術通過提高工藝技術及裝備水平,優化了電弧爐冶煉能量消耗、環境友好等關鍵指標,促進了鋼鐵工業可循環、綠色化發展。

6

超大規格高品質能源用鋼板高效低耗制造技術創新及應用

國內外鋼鐵企業一直致力于連鑄代替模鑄工藝技術的開發,但是該技術長期躑躅不前,關鍵裝備、核心技術和代表性產品研發亟待突破。興澄特鋼聯合中冶京誠工程技術有限公司和鋼鐵研究總院,通過“關鍵裝備+核心技術+系列產品”系統攻關,開發出450mm厚度直弧形板坯連鑄裝備與工藝技術、特厚鋼板心部組織性能調控共性關鍵技術,研發了六大類超大規格高品質海工及壓力容器用鋼板并實現推廣應用。

1)首創世界最大規格450mm×2600mm直弧型連鑄成套裝備和工藝技術,解決了特厚板坯連鑄表面裂紋及中心疏松等難題。鑄坯中心偏析C類占比達到91%,中心疏松0.5級占比為98.5%,表面裂紋率為0.3%。

2)開發出適用于450mm直弧型連鑄坯的行業最小壓縮比并保證心部低溫韌性的組織性能定量調控技術,實現了180mm厚海工鋼F690級壓縮比2.5,-60℃心部夏比沖擊功≥100J;200mm厚加氫反應器用鋼12Cr2Mo1R壓縮比2.25,-30℃心部夏比沖擊功≥200J。

3)采用直弧型連鑄坯,率先完成了同類工藝國際最大厚度142-200mm的高心部質量系列能源用鋼板的產品研發和推廣應用。與傳統模鑄工藝相比(F690為例),本項目連鑄工藝機時產量提升12倍、成材率提升18%、加熱時間縮短75%、燃氣消耗減少76%、制造成本節約3200元/噸、生產周期縮短1/3,實現了高效低耗工藝創新及應用。

推薦理由:該項目獲得了2022年冶金科學技術一等獎,系統完成了直弧形連鑄工藝生產超大規格高品質能源用鋼理論研究、工藝技術開發和代表性產品研發及產業化應用。提升企業產品競爭力的同時,推動了我國高性能特厚鋼板冶金裝備、生產技術的整體進步,提升了我國在高端裝備制造領域的綜合競爭力,在國際上開創了用直弧型特厚連鑄坯生產超大規格高品質能源用鋼板的先河。

7

M2高速鋼短流程生產工藝技術創新

2022年11月,江陰華潤制鋼有限公司與上海大學、上海大學(浙江)高端裝備基礎件材料研究院聯合攻關,成功開發了M2高速鋼短流程(弧形連鑄連軋)生產工藝技術。

M2(W6Mo5Cr4V2)高速鋼是含有較高W、Mo、Cr、V、Co等合金元素含量(總量在10%-25%)的萊氏體鋼。本項目提出的M2高速鋼短流程生產工藝為電弧爐或工頻感應熔煉爐→弧形連鑄→熱送/退火→連軋→退火。相比傳統模鑄工藝,采用弧形連鑄機設備使鑄坯凝固時鋼水的垂直壓力較小,減小了鼓肚變形而產生的內裂及偏析,有助于提高鑄坯質量。由于連鑄工藝具有較高的冷速,連鑄坯的共晶碳化物形貌由平直片狀轉變為纖維狀,在高溫擴散過程中更容易分解及球化,有利于細化碳化物。團隊克服連鑄拉矯裂紋、軋制塑性差、線材芯部易過熱、共晶碳化物尺寸控制等難題,創新性地采用弧形連鑄連軋短流程工藝生產M2高速鋼線材,生產周期縮短50%以上,能耗節約30%以上,成材率提高20%以上。表面質量、低倍、脫碳等質量指標優于GB/T9943-2008相關要求,高速鋼核心質量指標共晶碳化物不均勻度,比傳統長流程工藝質量提高一個等級;最大碳化物尺寸細化20%。

推薦理由:該項目成功開發了M2高速鋼連鑄連軋生產工藝流程技術,從工藝流程上改變了傳統的模鑄工藝,采用弧形連鑄機,突破了國內外公認的M2高速鋼連鑄連軋生產工藝難題。該生產工藝流程能夠極大地節能降耗,并且具有成材率高、金屬收得率高、質量穩定性高等優勢。

8

達涅利QSP-DUE®技術再升級 踐行綠色鋼鐵理念

2022年3月,美國領先的短流程電弧爐鋼鐵企業紐柯公司選擇QSP-DUE®達涅利多功能無頭軋制技術在西弗吉尼亞州建設新鋼廠,以生產優質熱軋帶鋼。

達涅利QSP-DUE®是唯一能在一條生產線上實現單卷、半無頭和全無頭軋制模式的技術。紐柯引入QSP-DUE®產線后,將以最靈活的方式每年生產300萬短噸高質量熱軋帶鋼,可生產汽車外板鋼種,實現鋼種的全覆蓋;帶鋼寬度最大到2100mm,厚度涵蓋0.8-25.4mm。此產線采用達涅利自動化先進的工藝控制及人工智能。Q3操作室可以使鋼鐵企業的操作人員利用大數據分析及Q3生產執行系統,全面監控產線的自動化生產。此外,達涅利多功能無頭軋制節能減排的技術特點,符合鋼鐵企業的綠色發展理念。達涅利為紐柯新建QSP-DUE®產線,是繼中國的首鋼京唐MCCR-DUE產線成功運行后,達涅利QSP-DUE®的又一個典型應用案例。

推薦理由:QSP-DUE®是一項全新的技術,可實現單塊、半無頭和無頭軋制模式,根據不同鋼種和帶鋼尺寸的高質量要求選擇其最合適的工藝,同時優化產能、能耗和運營成本。此外,未來新一代DUE®技術會取消傳統的氣體加熱,通過感應加熱器和電輻射護罩的混合使用,取代被認為是污染環節的隧道爐,從而消除二氧化碳的直接排放。此次達涅利QSP-DUE®在紐柯的應用,將實現該技術在中美兩大經濟體的工業化應用,必將為該技術在全球的迅速推廣起到引領和示范作用。

9

棒材多切分低溫精軋技術實現新突破

近年,為實現熱軋帶肋鋼筋高效率,高質量、低成本、低消耗生產,棒材多切分低溫精軋技術理念被廣泛應用,但在實際生產中存在軋件頭部變形不均勻切分線差大;多線切分水冷控溫不均勻;軋件水冷黑頭導致精軋事故堆鋼等問題,嚴重影響了生產了穩定性,成為棒材多切分低溫精軋技術的行業性難題。

2022年初,中冶京誠工程技術有限公司與北京建龍重工集團有限公司共同合作,通過理論研究、工藝設計、裝備開發及現場應用,創新性地解決了現有低溫精軋工藝技術的難題,使低溫精軋技術實現了新突破,其核心技術及裝備屬國際首創。

1)首創了“3+3+2”高精度控溫切分軋制技術,增加了機架間切頭剪,可覆蓋所有規格螺紋鋼產品。完全消除了多線切分時易產生“堆鋼”等事故的安全隱患,保障了多線切分軋制的穩定性,最大切分線數可達5切分,提高了生產作業率和成材率,日作業率達到92%以上,成材率高于97.8%,降低了生產成本。

2)創新開發了熱軋鋼筋智能多線控軋和軋后分級控冷技術,實現了各線軋件溫度的精準控制,實現無釩化生產,降低了0.2%-0.4%Mn,既能減合金又確保了組織與性能滿足國標要求。

3)首創了多根軋件切頭飛剪及自動落料系統,飛剪具備同時對多根軋件切頭、事故碎斷的功能,確保了多根軋件順利穩定導入下游機架進行軋制,使得多線控溫軋制新工藝得以充分發揮。

推薦理由:中冶京誠工程技術有限公司與北京建龍重工集團有限公司聯合創新開發的高精度控溫切分軋制技術、熱軋鋼筋智能多線控軋和軋后分級控冷技術、多根軋件切頭飛剪及自動落料系統,屬國際首創,切行業痛點,使低溫精軋技術實現了新突破。該技術成果在永鋒鋼鐵、安陽鋼鐵等公司得到了推廣應用;采用新工藝生產的產品成功應用于三門峽黃河大橋、雄安新區建設等國家重點工程。

10

不銹鋼盤卷固溶熱處理技術裝備實現世界領先

長期以來,不銹鋼盤卷熱處理關鍵技術一直被國外封鎖。隨著我國不銹鋼產業的不斷發展,進口裝備也逐漸表現出了嚴重缺陷,固溶熱處理后的不銹鋼盤卷存在晶粒度不均勻的現象,制約著高端不銹鋼線材產品的開發應用。

中冶京誠鳳凰爐針對不銹鋼盤卷高溫固溶熱處理工藝,自主創新研發、設計、制造不銹鋼環形固溶熱處理爐,攻克了“固溶熱處理晶粒度均勻性”這一技術難題,彌補了進口固溶熱處理爐進行熱處理后的盤卷存在晶粒度不均勻的嚴重缺陷,技術達到世界領先水平。

該環形固溶熱處理爐采用“比例+脈沖”的靈活控制方式,高溫固溶熱處理溫度最高可實現1200℃,盤卷固溶熱處理后晶粒度、耐晶間腐蝕性等性能指標均達到高標準,各點晶粒度級差小于2級,材料組織和成分均勻一致,消除了材料加工硬度,大大提高了材料的熱處理性能。同時,該環形固溶熱處理爐采用液壓馬達無極調速,配套采用中冶京誠鳳凰爐自主研發的智能移動式裝出料機,大幅度地提高了設備運行穩定性和工作效率。此外,中冶京誠鳳凰爐為環形固溶熱處理爐配置了超低NOx燒嘴和高性能控制器,根據實測,NOx排放量小于80mg/m³,完全滿足超低排放要求。2022年,由中冶京誠鳳凰爐總承包建設的永興特種材料科技股份有限公司不銹鋼盤卷環形固溶熱處理爐已投入批量生產,為永興材料不銹鋼產品提高市場競爭力提供了良好的裝備保障。

推薦理由:中冶京誠針對不銹鋼盤卷高溫固溶熱處理工藝,自主創新研發、設計、制造了不銹鋼環形固溶熱處理爐,適用于全部所需固溶熱處理的鋼種,滿足各種高端不銹鋼產品高溫固溶熱處理工藝的高要求,成功打破了不銹鋼盤卷高溫固溶熱處理工藝技術裝備的國外壟斷,提升了我國在該領域的高端裝備制造水平。

11

全系列高韌性鋁硅鍍層熱沖壓鋼突破萬噸應用

2022年,由東北大學與育材堂(蘇州)材料科技有限公司(以下簡稱:育材堂)聯合研發的全系列高韌性鋁硅鍍層熱沖壓鋼(1000/1500/2000MPa)搭載于長城汽車等量產車型上,實現規?;瘧?。目前,高韌性鋁硅鍍層熱沖壓鋼已正式進入萬噸級工業化應用階段,預計2023年其應用量將超過十萬噸。該材料各項性能表現突出,符合GMW14400標準要求。該材料不僅具有高韌性優勢,還實現了全系列強度產品供貨,以及免鍍層剝離直接激光拼焊,大幅降低生產成本,徹底解決了整車企業在材料選擇上的一大痛點。經測算,百萬臺規模的車企每年可實現億元級降本效果,經濟效益顯著。

2021年,鑒于該材料所具有的性能優勢,中國汽車工程學會牽頭,聯合產業鏈伙伴,共同發布了CSAE-179-2021新標準。同年,經中國汽車工程學會及中國金屬學會的專家組評定,該材料技術已被認定為“國際領先”。作為該材料應用的產業鏈保障,育材堂于2022年開始布局基于該材料的首個車身技術——高效率一體式熱沖壓成形門環激光拼焊項目,已于2022年8月正式落地揚州經濟開發區,2024年將達到150萬臺車的激光拼焊門環生產能力。

推薦理由:該系列產品首次解決了熱沖壓鋼韌性不足和延遲開裂兩大難題,打破了國際技術壟斷,達到國際領先水平。高韌性鋁硅鍍層熱沖壓鋼技術的突破,極大地推動了熱成形技術的進步,真正解決了汽車行業“卡脖子”技術難題,是一個真正意義上的從0到1的顛覆性創新。

12

日本山陽特鋼成功開發無鎳鉬高強滲碳鋼ECOMAX5

日本山陽特殊鋼公司成功開發出無鎳鉬高強度滲碳鋼“ECOMAX系列”的新品種“ECOMAX5”。該新鋼種不僅具有本系列產品的高強度優勢,有助于實現零部件的小型、輕量化設計,同時,通過新的合金設計,可為用戶實現部件生產工序的縮減,有助于從全生命周期(LCA)角度降低CO2排放。“ECOMAX5”不僅具有傳統的ECOMAX系列產品同等以上的高強度,還可為用戶省略或簡略各種熱處理工序(退火、正火、滲碳處理)。因此,不僅能為用戶節約成本,還能大量減排CO2。對汽車用齒輪、軸等小型、輕量化的貢獻對高強度有要求的部件,一般采用添加或增量鎳、鉬等稀有且高價合金元素的材料。包括ECOMAX5在內的ECOMAX系列產品,以最大限度發揮鋼固有性能的高潔凈度鋼生產技術為基礎,通過優化鉻、硅等合金平衡與鋼材生產時的作業條件,在節省合金料的同時,大幅提高強度,特別是對于齒輪齒面的剝離損傷(點蝕),具有普通滲碳鋼(JISSCM420)5倍以上壽命。由于部件疲勞強度提高,可有助于汽車部件以及各種機械單元進一步小型化、輕量化。

減少或簡略部件加工工序助力CO2減排采用滲碳鋼的零部件生產工序中,在冷鍛時,為了使材料軟化,需要實施退火處理。以滲碳鋼為首的合金鋼退火中,一般情況下將其加熱至800℃的奧氏體相區后,需要經過長時間緩冷,令碳化物呈球狀析出從而使材料軟化。ECOMAX則通過在低溫區域保溫而無需經過緩冷,僅用傳統方法一半時間即可令碳化物呈球狀析出實現材料軟化。其次,由于退火工藝形成的球狀碳化物均勻分散,易于進行冷鍛時高精度成型,更加適用于近凈成型。另外,由于滲碳處理時抑制晶粒粗大化的特性優于普通滲碳鋼及ECOMAX系列的其他品種,新品種可省略一般在冷鍛后、滲碳淬火前實施的正火處理,并由于滲碳溫度的提高而有望大幅縮短處理時間。

推薦理由:山陽特殊鋼公司開發的ECOMAX5不添加鎳、鉬等稀有金屬,通過優化硅(Si)、鉻(Cr)的添加量,實現了省資源和高強度并存,有助于實現零部件的小型、輕量化設計;采用快速退火法,將退火處理時間縮短到原來的1/2以下(6-8h),且退火后可形成碳化物均勻分布的組織,抑制了鍛造裂紋產生,易于實現近凈成型;可省略冷鍛后、滲碳淬火前實施的正火處理,并有望大幅縮短滲碳處理時間。該產品可省略或簡略各種熱處理工序(退火、正火、滲碳處理)。因此,不僅能為用戶節約成本,還能大量減排CO2。

13

JFE與蒂森克虜伯共同開發新型高強度汽車鋼板

日本JFE鋼鐵公司與德國蒂森克虜伯鋼鐵歐洲公司(TKSE)共同開發了一種適用于冷加工的980-1180MPa級新型高強度鋼板。與常規通用高強度鋼相比,該產品具有更高的屈服強度和更高的延展性,特別是局部延展性優異。這些特性有助于進一步減輕汽車車身的重量和提高碰撞安全性能,并且在不使用熱成型工藝的情況下通過傳統的冷加工(沖壓成型/輥壓成型)就能夠進行難成型零件的制造,因此有助于提高生產效率與降低制造成本。在當前的汽車整車設計中,需要在實現為了節能和減少CO2排放的輕量化的同時提高碰撞安全性能。但是,如果為了減輕重量而提高鋼板強度,則加工成型就會變得困難,因此存在難以適用于復雜形狀部件制造的問題。因此,JFE鋼鐵公司與TKSE聚焦于鋼材的局部延展性,進行新的成分設計,并確立了利用淬火配分(Q&P)工藝的新熱處理方法開發了該產品。Q&P工藝是為了使在高溫下生成并有較好延展性的奧氏體相在室溫下也能穩定地存在,從高溫快速冷卻,然后再加熱的一種冶金學工藝。新產品的強度等級為980-1180MPa,預計將以冷軋板、GA(合金化熱鍍鋅板)、GI(熱鍍純鋅板)的形式供貨,應用于以電動汽車為主的新一代汽車工業。

推薦理由:新型高強度汽車鋼板具有更高的屈服強度和更高的延展性,有助于進一步減輕汽車車身的重量和提高碰撞安全性能,并且在不使用熱成型工藝的情況下通過傳統的冷加工(沖壓成型/輥壓成型)就能夠進行難成型零件的制造,因此有助于提高生產效率與降低制造成本。新產品將以冷軋板、GA(合金化熱鍍鋅板)、GI(熱鍍純鋅板)的形式供貨,應用于以電動汽車為主的新一代汽車工業。

14

700kJ/cm超大線能量焊接船板EH40開發

船舶建造中,焊接工序占建造周期約30%,占制造成本約15%,焊接效率直接關系到船舶制造競爭力。以一艘1萬箱集裝箱船為例,我國建造工時是日本的3倍。高焊接性能鋼已成為制約我國鋼鐵、船舶發展的瓶頸,急需突破。以日本制鐵為代表的國外企業,已開發出可滿足300-700kJ/cm線能量焊接的鋼板及其配套焊材,滿足E級韌性要求。國內超大線能量焊接鋼板技術還不成熟。高技術船舶、海工裝備用超大線能量焊接技術及鋼板仍需依賴進口。普通鋼板,可承受焊接線能量≤50kJ/cm。大線能量焊接鋼板,可承受焊接線能量50-300kJ/cm。超大線能量焊接鋼板,即可承受焊接線能量≥300kJ/cm。隨焊接線能量增大,焊接接頭晶粒粗化嚴重,韌性惡化。

鑒于此,沙鋼成功開發出700kJ/cm超大線能量焊接船板EH40,主要關鍵技術內容:1)基于Ti/Mg復合氧化物冶金新技術,開發了焊接線能量為300-700kJ/cm的EH40船板鋼。80mm厚度鋼板單道次焊透,焊接效率比普通鋼板提升10倍以上。2)開發了添加硼元素的專用焊材,解決了焊接接頭的焊縫-40℃沖擊功不穩定的技術難題。3)發明了搖動電弧氣電立焊超聲調控技術,解決了超大線能量焊接接頭根部形性控制難的問題,焊接接頭不良率從5%降低到0.5%以下?;谏鲜鋈c關鍵技術,在行業率先提出了基于鋼板氧化物調控技術、焊絲活潑元素添加和多絲高效焊接工藝革新的新一代“氧化物冶金”技術。

目前,超大線能量焊接船板EH40供貨650噸,實現國產替代進口,解決了國家重大工程急需。

推薦理由:本項目率先在國內開發出700kJ/cm超大線能量焊接船板鋼,以及配套焊絲和焊接工藝,開發產品(也包括焊絲、焊接工藝)在國內率先通過國際權威船級社認證,已應用于全球最大噸位FPSO船、16000TEU特大型集裝箱船等重大項目,解決了國家重大工程急需,實現了國產替代進口。項目得到了工信部、江蘇省多項重大科技項目資助,授權發明專利44件(含2件國際PCT)、獲第二十三屆中國專利優秀獎,經中國鋼鐵工業協會組織的專家評價委員會鑒定,該成果總體達到國際先進水平,其中700kJ/cm級超大線能量氣電立焊技術達到了國際領先水平。

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700MPa級高強韌防爆用鋼板成功開發

新冠肺炎疫情發生后,國外突然停止向我國企業出口700MPa級高強韌防爆鋼板。“斷供”無疑使我國相關企業“雪上加霜”,生產經營受到巨大影響。為突破‘卡脖子’技術問題,也為了加大高端產品的開發力度,普陽鋼鐵與上海大學高性能鋼研發團隊開展校企合作,共同研發生產高強韌防爆鋼板。上海大學高性能鋼研發團隊深耕鋼鐵材料領域多年,對鋼鐵材料理論研究深入。其提出的多相、亞穩、多尺度M3組織調控理論和技術可有效優化高強鋼微觀組織,阻止裂紋形核和擴展,改善載荷—位移曲線,實現強度和韌性的同步提升?;谶@一理論,普陽鋼鐵通過多相設計,全流程組織性能調控,于2022年最終成功制備出符合市場客戶需求的700MPa級高強韌防爆鋼板(厚度6-40mm),并實現工業化生產,突破了國外的技術封鎖?,F在鋼板在零下40℃的低溫沖擊功達到230-250J,是普通鋼板的2.5倍左右。下一步,普陽鋼鐵將與上海大學一起繼續提高此類型鋼板的性能,使沖擊功達到300J以上。 

推薦理由:防爆鋼是裝甲車輛及軍、民防護裝備用的關鍵材料。目前,我國防雷車輛底部所用的防爆鋼板大多仍采用進口鋼板,關鍵核心技術還受制于人,國內相關研究尚處于起步階段,一些大學和企業對此類鋼種的性能雖然有所研究,但仍處于試驗階段,產品生產更是空白。下游相關企業要花高額的費用進口此類產品。面對武器裝備關鍵材料“卡脖子”問題,普陽鋼鐵與上海大學開展了深入的產學研用合作,目前,研發團隊已經自主研發出了700MPa級高強韌防爆鋼板,并且通過了8公斤TNT的實爆試驗,產品性能可達世界一流防爆鋼水準,為促進我國裝甲車輛及防護裝備的升級換代、提高車載人員和武器裝備的戰場生存率奠定材料基礎。

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1300mm連鑄圓坯全數智化生產線一次熱試成功

2022年8月27日,1300mm連鑄圓坯全數智化生產線一次熱試成功。該產線是世界第一條全智能化、數字化連鑄生產線,可生產直徑700-1300mm的連鑄圓坯。項目由建龍集團聯合風電龍頭企業丹麥維斯塔斯、西門子歌美颯、金風科技等行業內頂級用戶共同研發,采用了達涅利冶金設備有限公司設計制作建設的三機三流大圓坯連鑄機生產線核心設備技術,應用了全流程保護澆注、下渣檢測、自動開澆、渦流型自動液面控制、鑄坯加熱、激光定尺、自動噴號機器人等國際領先技術,是集節能環保、先進工藝、智能化等于一體的世界一流連鑄生產線。

在項目建設過程中,承德建龍克服了場地局限性帶來的影響,打破傳統思維模式,拆除原有發電廠,改變傳統澆注方向,系統考慮,不斷創新,制定了完整的施工方案,保證項目順利完成。為加快設備安裝進度為后續管道和電氣施工創造有利條件,通過精細化吊裝驗算,采用200t汽車吊將大包回轉臺底座一次性安裝到位;通過多次討論研究,經驗算優化回轉臺上部設備的安裝方案,采用140t和120t天車共同抬吊的方式,攻克設備重量大、吊裝空間有限的難題;同時采用先進的3D激光跟蹤儀測量技術,在解決工期緊的前提下,精準控制安裝精度,使整個18m半徑弧形段扇形底座一次性安裝合格。

推薦理由:Φ1300mm圓坯為當今世界連鑄大圓坯最大規格組距,填補了我國在大規格連鑄圓坯生產技術上的空白并領先世界。產品面向大型海洋風電、大規格石油油服閥體等新能源用鋼領域,為我國風電等潔凈能源領域的發展提供了保障,也為鍛造行業、重要高端特鋼材料的生產、替代傳統鋼錠、提高金屬收得率提供了重要技術支撐。

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浦項開發板坯表面缺陷人工智能檢測系統

2022年2月,浦項鋼鐵公司光陽廠煉鋼部、厚板部聯合未來技術研究院人工智能研究所開展協作,開發了“板坯表面缺陷人工智能檢測系統”,這項新技術可以利用人工智能技術自動檢測板坯表面缺陷,從而提高產品質量競爭力。一直以來,表面缺陷檢測主要是由操作人員對板坯的視頻影像進行判讀。因此,對于細微缺陷,肉眼很難發現,而且在工作時間需要對影像進行連續觀察,存在視力疲勞問題。“板坯表面缺陷人工智能檢測系統”的開發解決了這個問題,在提高板坯質量的同時,也減輕了操作人員的負擔。

浦項鋼鐵公司將在光陽廠煉鋼分廠和厚板分廠安裝并運營該系統,切實反映操作人員的需求,完成問題改進,并將其擴大應用到全公司,加快改善板坯質量,從原料端提升成品材的品質和成材率,改善浦項鋼鐵公司整體運營效率,提升競爭力。

推薦理由:板坯是生產鋼板或鋼卷的鋼鐵半成品之一,在表面檢測階段如果遺漏缺陷,將缺陷板坯直接輸送到后工序,會導致鋼材產品的缺陷,因而板坯質量檢驗非常重要。浦項鋼鐵公司開發的“板坯表面缺陷人工智能檢測系統”不僅會自行查找板坯缺陷,告知操作人員是否有缺陷,還會通過人工智能進行分析,提出最恰當的解決方案。利用該系統,操作人員無需擔心缺陷遺漏,只需按照人工智能給出的指南,決定是否進行進一步的缺陷消除即可。板坯表面缺陷人工智能檢測系統不僅改善了質量缺陷,更有助于減輕操作人員檢查失誤的負擔。

隨著新一輪工業革命的推進,鋼鐵行業的智能制造取得了快速發展,人工智能的應用已經覆蓋了鋼鐵生產的各環節。

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中冶南方智慧高爐整體解決方案正式發布

2022年9月15日,中冶南方智慧高爐整體解決方案正式發布。以高爐集控中心為載體,通過多項智能化技術,智慧高爐整體解決方案的應用,將傳統印象中“粗、笨、重”的高爐冶煉升級變為“智能化煉鐵”。

針對高爐內部看不見、摸不著的“黑箱”冶煉狀態,中冶南方智慧高爐以先進的信息化技術,將生產數據進行治理、感知與分析,為傳統高爐提供了“全副武裝”,打造出整套可視化系統框架。利用機器視覺等智能化技術,為高爐生產提供“智慧眼睛”;利用機器人等智能裝備,為高爐生產提供“智慧手腳”;利用智能評估和診斷技術,為高爐操作提供“智慧大腦”。通過這一系列的智慧賦能,智慧高爐能夠動態展示爐內氣流、爐料、爐型、安全形態的演變,多維度呈現生產作業的經濟指標、設備人員的安全狀態,完成對高爐生產的全面監視、評估、診斷,首次實現“黑箱”生產透明化。

中冶南方智慧高爐在充分結合高爐操作人員實際需求,以自主開發的工業互聯網WISDRI DPlant 平臺為基礎,通過工藝模型建模和知識庫系統的應用,建立了合理化的標準體系、通用性的生產操作指導專家規則庫,為爐況操作者提供當前生產狀況與歷史同類型原料、生產參數下的對比,并給出預警和策略指導,形成高爐專家經驗提取方面的巨大優勢,解決高爐操作經驗模糊化、非定量化、不斷變化等問題。結合高爐的生產特點,打造專屬解決方案,將過去的“經驗煉鐵”轉變為“智慧煉鐵”。

中冶南方智慧高爐還能夠提供大數據云端伴侶服務。在關注高爐生產、操作數據長期演變的基礎上,深度挖掘生產數據和操作參數,分析爐況演變與操作調劑的關聯關系,持續優化專家知識庫的診斷規則,為高爐一代爐齡的安全生產保駕護航。隨著高爐云端數據的積累,將對行業高爐生產規范化、智能化,實現高爐“閉環”起到積極的促進作用。

推薦理由:智慧高爐整體解決方案以領先的綠色、低碳、長壽高爐綜合技術為依托,聚合智能裝備、智能生產與智能管控功能,打造高爐“最強大腦”,真正實現“黑箱”生產透明化,成為鋼鐵工業智能化發展趨勢下,引領高爐生產邁向更高效、更長壽、更安全的新一代高爐煉鐵智慧解決方案。該方案以冶金行業唯一上榜方案入選第五屆數字中國建設峰會“十佳解決方案”,并在2022年世界互聯網大會烏鎮峰會進行展播。目前,已在寶武武鋼六號高爐、昆鋼新區2號高爐、寧鋼2號高爐等項目中進行應用。智慧升級后,高爐生產在長期安全性、穩定性、高效運行方面相比同類高爐均有顯著提升,可達到降低高爐燃料比約10kg/t、CO2減排約32.5kg/t的效果。按一座2500m³高爐核算,日產5500噸鐵,一年可節省焦炭1.76萬噸,節約成本超3000萬元。

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全球最大一體化智慧煉鐵中心在鞍鋼建成投產

2022年4月,由鞍鋼集團工程技術公司自主設計并總承包建設的鞍鋼股份智慧煉鐵中心項目成功并網運行。截至目前已平穩運行近240天,該項目的連續穩定順行,標志著全球最大的集成燒結、球團、焦化、高爐工序,融合生產操控、設備監測、指揮決策以及工業大數據平臺的“鐵前一體化智慧煉鐵中心”由鞍鋼率先實現技術突破并建成應用。

該項目通過構建一體化網絡平臺實現高爐生產過程數據自動采集、智能感知、智能分析,實現高爐生產過程數據可視化、管控一體化、決策智能化。將分布在鞍鋼廠區內的4座大型高爐、燒球焦煉4大工序、28個操作室、104個控制系統全部整合融合到煉鐵中心大樓集控大廳內,實現了各崗位職能橫向聯通、縱向融合,提升了生產操作效率。采用虛擬仿真技術,使開發的新系統運行準確率達到100%,有效縮短了熱試時間,順利完成了新系統與原系統的切換,并取得了控制零差錯、熱試一次性成功。

該項目的成功投運是鞍鋼智能制造建設發展的又一重要里程碑、不僅對煉鐵系統的提質提效、降本增效、安全生產等多方面具有重要作用,更為開創數字鞍鋼建設新局面、實現新跨越打牢了堅實基礎。

推薦理由:由鞍鋼集團工程技術有限公司總包完成的鞍鋼智慧煉鐵中心項目是全球最大鐵前一體化智慧煉鐵中心,是跨工序、跨區域、跨界面的一體化智慧集控系統。它采用了信息化、智能化、數字化等主要技術,打破工序間的數據壁壘,實現焦化、燒結、球團、煉鐵工序協同生產和無障礙溝通,融合了現有高爐、燒結、球團、焦化各工序產線布局和工藝特性,創建了以高爐群為核心,燒結球團焦化為高爐服務的生產模式。該項目的成功投運為鞍鋼各大鋼鐵生產基地通過數字化賦能,實現由經驗性管理向數字化、精益化管理轉變提供了示范,更為鋼鐵行業提供了可復制、應用性強、極具推廣價值的智慧集控“鞍鋼模式”。

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中冶南方智慧冷軋一體化管控平臺

基于中冶南方自主研發的WISDRI DiPlant工業互聯網平臺架構,智慧冷軋一體化管控平臺具備包括泛在感知、智能決策、敏捷響應、全局協同、動態優化在內的所有五項工業互聯網核心能力,能夠全面提高勞動生產率、優化運營成本、提升產品品質、縮短產品交付周期賦能,支撐硅鋼廠精益管理全面落地,打造集制造流程、操作方式、管理模式高效化、綠色化、智能化為一體的硅鋼智慧工廠。

借助智慧冷軋一體化管控平臺,可實現生產管控一體化,即在通過數據分析不斷優化工藝和生產水平的同時,實現現場生產與運營的協同;產品價值流一體化,即打通產品從原料運輸、制造和服務全流程,消除過程浪費實現產品價值流整體優化,提升經濟效益;資產全生命周期一體化,即實現從工廠設計、建造、投產、運維等全生命周期的優化,提高設備運行效率,減少非計劃停機。

具體的應用價值:一是提升生產效率。構建一體化生產管控體系,形成以生產計劃為主線,貫穿生產制造全過程的業務協同機制,提高各工序、各業務的生產組織和協同程度,同時提高生產管控智能化水平,形成專家經驗與數據相結合的生產操作與生產管理模式。二是提升產品質量穩定性。推動產品設計標準化和智能化,實現質量缺陷預分析與報警、工藝在數在線監控、產品質量動態改進等全流程控制和一貫制管理,建立事前預防控制、事中過程控制、事后檢驗把關和反饋優化的產品質量管理體系。三是降低運營成本。依托工業互聯網融合全廠L1系統/L2系統/L3系統/公輔系統/視頻系統信息,打造數據驅動、敏捷高效的精益管理體系,提高市場及時響應、成本精細管控、管理決策等水平,不斷優化資源配置效率,降低成本。

推薦理由:鋼鐵行業目前已形成了較為完備的自動化、信息化體系架構,主工序裝備實現了較好水平的自動化控制,有效支撐了鋼鐵行業實現大批量、標準化和成本可控的生產運營。但從長遠發展來看,鋼鐵企業已有的分層信息化系統架構由于無法實現數據橫向、縱向集成導致存在大量的管理盲區,難以繼續支撐其向生產運營精益化和組織模式扁平化演進,因此以智能工廠為載體,以關鍵制造環節智能化為基礎,以端到端數據流拉通為核心,以網通互聯為載體,進一步推進工業互聯網與鋼鐵行業融合創新應用,促進行業轉型升級與高質量發展,將成為鋼鐵企業實施智能制造的關鍵所在。中冶南方智慧冷軋一體化管控平臺,結合鋼鐵企業生產和管理的特點,將新一代信息技術和智能制造理念與冷軋生產與管理進行融合,打破鋼鐵企業現有信息系統層次結構,提出一種一體化管控理念,通過端-邊-云協同技術架構,完成冷軋廠管控活動的信息集成以及各業務環節的敏捷協同和持續優化。

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全球首個統一平臺全流程數字鋼廠建成

2022年8月,在2022中國國際智能產業博覽會上,中冶賽迪發布了基于工業互聯網平臺的冶金全流程智能工廠解決方案,該方案已在山東永鋒臨港智能工廠落地應用,打造了全球首個基于統一工業互聯網平臺的全流程數字鋼廠,推動鋼鐵行業由單個生產單元智能化邁進全流程智能制造新時代。

基于自主研發的水土云工業互聯網平臺,中冶賽迪首創“平臺+應用”全新架構,解決了ISA95傳統信息化架構當中信息孤島多、協同難、數據散等問題,讓全廠數據在統一平臺匯聚融合,正式推開全面數字化大門。在永鋒臨港智能工廠,中冶賽迪基于工業互聯網平臺開發了鐵區、鋼軋、生產、設備、能源、物流、安環等15大類智能應用APP,超過2000個智能應用功能項,充分挖掘、釋放出數據的價值,讓全流程生產聯動協同,推動價值創造由局部區域向全廠、全流程演進。

而基于工業互聯網平臺的冶金全流程智能工廠讓以數據為基礎的數字精益、全員改善成為可能。該項目結合永鋒集團的精益管理實踐,在全球率先開創數字精益新模式,以數據要素輔助精益管理持續深化,不斷提高企業的成本競爭力。永鋒臨港智能工廠建立了精細化成本和關鍵績效指標的準時自動核算能力,上至全廠生產調度、下至每個員工都能在數據中定位問題、持續改善、固化經驗,通過數據基礎上的優化閉環持續精益,追求成本的極致最優與生產的極致高效。永鋒臨港模式對于以數字化推動新型工業化、以數據要素賦能制造業高質量發展作出了引領性、原創性的探索,為行業轉型升級發揮了重要的示范帶動作用。

自投產以來,永鋒臨港噸鋼成本較永鋒鋼鐵本部基地降低超100元,全員人均產鋼量超1500噸/年,充分體現出全流程智能工廠的價值和效益。繼永鋒臨港之后,中冶賽迪全流程智能工廠解決方案在江蘇鑌鑫鋼鐵等更多的鋼鐵企業落地應用,以前沿數字技術賦能鋼鐵生產,助力鋼鐵智能制造進入全面數據貫通、全廠智能管控的新紀元。

推薦理由:在鋼鐵信息化領域,傳統ISA95信息化架構存在縱向數據衰減和橫向數據孤島等問題,不同生產單元數據“圈地自治”,工序、部門、專業之間的數據壁壘難以打破,協同效率低下。中冶賽迪基于冶金全流程智能工廠解決方案打造了行業首個基于統一工業互聯網平臺的全流程數字鋼廠,全面革新傳統結構,采用具有自主知識產權的扁平化系統架構,讓深入控制層的統一工業互聯網平臺直接承載起各類智能應用,很好地解決了縱向數據衰減和橫向數據孤島的問題,構建起數據不落地、流程無斷點、無邊界協同、持續精益改善的全廠智能新生態。

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國內首套鋼鐵行業數字孿生工廠全生命周期管理平臺正式發布

8月12日,在昆明舉行的首屆鋼鐵工業智能工廠數字化交付高峰論壇上,國內首套鋼鐵行業數字孿生工廠全生命周期管理平臺正式發布。

該平臺搭建了國內鋼鐵行業第一個數字化設計、交付、運維全生命周期孿生平臺和第一個覆蓋料場、煉鐵、煉鋼、軋鋼全流程業務數字孿生應用場景,實現了鋼鐵企業工廠級、車間級、設備級的數字孿生仿真應用,覆蓋生產、物流、設備、質量、安全、能源、環保等全業務,并結合VR虛擬現實、AR增強現實等技術應用于生產指導、遠程診斷、設備運維和應急管控。

歷時6年,中冶京誠在數字化建設體系框架下,沿著數字化設計交付和數字孿生工廠建設兩條主線,圍繞打造鋼鐵行業全生命周期、全工藝流程、全業務模塊的數字孿生平臺,通過統一的編碼體系,打通行業數據鏈條,實現工廠設計、采購、施工、運維各階段數據貫通,解決了工廠各階段數據、各流程數據、各業務系統數據的孤島問題,以全廠一張地圖、一個平臺、一個中心的管理體系,為行業管理提升、效率提升提供助力,實現了整個軟件平臺的自主可控。

從簽訂鋼鐵、有色行業國內首個數字孿生工廠項目合同,到數字化孿生工廠管控平臺建設完成,最終成功發布,該平臺已經成功應用于河鋼唐鋼新區、臨沂優特鋼、江陰興澄特鋼等十余個項目,項目的設計效率、施工進度、運維水平、管控效率、節本降耗等方面均得到了顯著提升,被鑒定為“國際領先”,并在第二屆智能制造創新大賽,以鋼鐵行業參賽作品第一的好成績,榮獲軟件系統與平臺創新賽道高級別組別領航組二等獎。

推薦理由:中冶京誠始終堅持科技創新,充分利用5G、工業互聯網、區塊鏈、AI等前沿技術,打造貫通工廠全生命周期的數字孿生管控平臺,解決了工廠各階段數據、各流程數據、各業務系統數據的孤島問題,以全廠一張地圖、一個平臺、一個中心的管理體系,助力行業管理提升、效率提升,不斷推動鋼鐵行業數字化、智能化發展,開啟了鋼鐵行業數字孿生的未來。

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興澄特鋼煉軋車間智能孿生工廠云平臺正式發布

2022年9月1日,江陰興澄特種鋼鐵有限公司的智能孿生工廠云平臺正式發布,該平臺以精益管理為目標,基于數字孿生工廠、質量大數據、碳排放管理等模塊實現煉軋車間全過程質量管理、全流程排放監控、全工藝同步孿生。

興澄特鋼智能孿生工廠云平臺以工業互聯網平臺為基礎,基于數據中臺高效整合鋼鐵企業多源數據,采用大數據分析、人工智能、數字孿生、云渲染等技術精心打造?;贐IM技術實現的煉軋車間數字孿生工廠,通過統一的編碼體系,打通數據鏈條,實現工廠設計、采購、施工、運維各階段數據貫通,解決了工廠各階段數據、各流程數據、各業務系統數據的孤島問題,以一張地圖、一個平臺、一個中心的管理體系,為興澄特鋼管理提升、效率提升提供助力。平臺覆蓋生產、物流、設備、質量、安全、能源、環保等全業務,并結合VR虛擬現實、AR增強現實等技術應用于生產指導、遠程診斷、設備運維和應急管控,引領鋼鐵行業數字化轉型、智能化升級,實現煉軋車間全生命周期、全工藝流程、全業務模塊的數字孿生平臺。

通過全量數據采集融合,結合大數據分析系統和生產工藝指導,實現從原料到成品的全流程產品追溯;通過構建質量管理體系,結合質量標簽、質量分析、質量評價、質量閉環控制、質量結果優化分析等模塊,形成一煉軋全流程質量管控標準和分析平臺;優化關鍵控制流程和要點,為下一步實現質量的提升創造條件,形成PDCA管理模式。

通過從原料到成品碳排放數據的全量采集,歸納企業直接生產系統、輔助生產系統或附屬生產系統范圍排放源清單,按與燃料排放、生產過程排放、耗電和耗熱排放等,量化溫室氣體排放數據。平臺根據核算邊界、排放源識別、活動水平數據收集,通過高階分析系統,實現碳排放的管理的碳素流、碳排放報告、綜合分析,助力企業從綠色制造到制造綠色可持續發展轉型升級。

興澄特鋼智能孿生工廠云平臺為鐵煉軋車間精益化管理和運營提供堅強的壁壘,為興澄特鋼智慧化建設提供基礎支撐。

推薦理由:興澄特鋼智能孿生工廠云平臺是基于先進的工業物聯網技術,集數字孿生、質量大數據、碳管控于一體的遠程優化生產智能制造系統,同時融合AI智能分析的能源、設備運維、安全、環保智慧管理,是鋼鐵工業實現智能化改造,數字化轉型的堅定基礎,是推動“數改智轉”高質量發展的有效手段,對推動鋼鐵行業全生命周期的數字化建設提供了很好的復制推廣價值。

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鞍鋼標準化項目入選工信部2022年度智能制造標準應用試點

2022年8月初,鞍山鋼鐵《鋼鐵行業智慧供應鏈方向智能制造標準應用試點》入選工信部2022年度智能制造標準應用試點項目名單。此次評審共評選出59個試點項目,鞍山鋼鐵的試點項目是鋼鐵智慧供應鏈方向唯一項目。

為貫徹落實《國家標準化發展綱要》《“十四五”智能制造發展規劃》相關部署,發揮標準支撐引領作用,推動制造業企業運用標準化方式組織生產、經營、管理和服務,國家市場監管總局(標準委)、工業和信息化部聯合開展2022年度智能制造標準應用試點工作。

鞍鋼股份物流管理中心、系統創新部總結物流供應鏈領域的工作成果,重點圍繞智能物流供應鏈相關工作開展標準應用試點,提出了2022-2024年主攻方向、主要任務、進度安排和具體指標,并聯合冶金工業信息標準研究院共同形成了《鋼鐵行業智慧供應鏈方向智能制造標準應用試點》項目。

作為鋼鐵行業唯一的“國家級物流服務標準化”試點單位,近年來,鞍山鋼鐵主導和參與制修訂了21 項(含國家標準1項、行業標準9項、地方標準3項、團體標準8項)、在研30項物流供應鏈標準。鞍山鋼鐵入選商務部、工信部、生態環境部等八部門授予的“國家級供應鏈創新與應用試點企業”。去年以來,“智能供應鏈”技術及標準的開發應用工作,依托作為鞍山鋼鐵“十四五”重點工作之一的“數字鞍鋼”建設,扎實推進各項基礎工作。

推薦理由:鞍山鋼鐵針對智能供應鏈發展技術現狀、未來發展趨勢及應用需求,以標準為引領,凝聚智能供應鏈發展共識、匯聚智能供應鏈發展資源,洞察智能供應鏈發展規律,分階段建立智能供應鏈標準群并做好相關工作,推動智能供應鏈在更廣范圍、更深程度、更高水平上創造新價值,發揮發揮標準支撐引領作用和示范性應用具有很好的借鑒意義。

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首個緊固件及材料數據庫(faMAT 1.0)建成

為打造緊固件及材料技術創新產業鏈,促進我國緊固件產業及緊固件材料生產企業高質量發展,亟需重視相關的大數據建設工作,構建緊固件及材料全產業鏈數據庫是重要基礎工作的具象化。2022年11月,在中國電子信息產業發展研究院(賽迪研究院)的指導下,上海大學、上海大學(浙江)高端裝備基礎件材料研究院圍繞緊固件產業鏈關于“強鏈、固鏈、補鏈”對產業數據庫建設的迫切需求,建成首個涉及“緊固件材料生產-緊固件制造-服役評價”全產業鏈的緊固件材料數據庫(faMAT 1.0)。

faMAT數據庫涉及的緊固件材料有低合金鋼、不銹鋼、高溫合金、鈦合金、鋁合金等,主體內容包含緊固件材料生產、緊固件制造以及緊固件服役評價三個部分。其中,緊固件材料生產部分包含緊固件材料的物化性能、工藝性能、生產工藝流程及裝備、組織性能等數據;緊固件制造部分融合了典型零件生產與檢測案例,包含材料改制、緊固件成型、熱處理、表面處理和性能檢測等完整的生產工藝流程數據;緊固件服役評價部分包含緊固件服役性能數據及典型失效分析案例。以量大面廣的ML35鋼為例,目前已收錄308張圖片、62張數據表、13個視頻及引用27條相關標準,數據共13000余條。

推薦理由:faMAT數據庫的建成將補齊緊固件產業鏈短板,助力解決行業“卡脖子”問題,也將促進緊固件行業進一步實現國產化替代,增強原始創新能力,推動我國高端裝備基礎件制造業高質量發展。

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中冶長天新一代低碳低成本回轉窯處置含鋅塵泥工藝技術在永鋒臨港實現工程化應用

3月23日,由中冶長天子公司長天能環總承包建設的山東鋼鐵集團永鋒臨港有限公司臨港先進優特鋼產業基地一期項目提鐵減鋅回轉窯工程熱負荷試車圓滿成功,標志著中冶長天自主研發的集“智能、節能、環保、協同、穩定”等特點于一體的新一代低碳低成本回轉窯處置含鋅塵泥工藝技術正式實現工程化應用。

該工程新建一條處置能力為15萬噸/年(日處理量500噸)的回轉窯提鐵減鋅生產線,處理對象包括高爐布袋干灰、煉鋼散裝料除塵灰、燒結電場機頭灰等。工程采用了“強混造球+回轉窯還原+余熱利用+表面冷卻+布袋收鋅”工藝,處理后的含鐵窯渣含鋅低,可返回燒結工序利用,能有效降低環境污染;同時其副產品次氧化鋅具有直接經濟價值,可最大限度實現資源的再次利用;相較轉底爐工藝,具有投資少、運行費用低、固廢處理適應性強等優勢。此外,該工程所排廢氣采用中冶長天專利“多工序煙氣活性炭法整體深度凈化技術”與燒結、球團煙氣協同處理,可達到國家超低排放標準。

該工程是山東鋼鐵集團永鋒臨港有限公司為推動企業綠色化、高效化發展總體規劃建設的重點環保項目,投產后將有效解決含鋅、鉛、鉀、鈉等有害元素對高爐壽命的損害以及資源循環再利用的難題,從根本上解決“固廢不出廠”的問題,同時實現 “變廢為寶”。以此為契機,中冶長天將進一步探索創新,繼續為鋼鐵企業推進“固廢不出廠”和廠區內固廢資源化利用貢獻更大力量,努力助推鋼鐵行業綠色低碳發展。

推薦理由:鋼鐵工業既是我國制造業的支柱型行業,同時也是固廢排放的主要源頭之一。除塵灰作為鋼鐵廠排放的主要固體廢棄物,會對鋼鐵廠區及周圍的環境造成嚴重污染,同時對農田的生態環境也將產生巨大危害。但如果能將各類除塵灰進行合理開發、利用,不僅可以防止上述污染的產生,還能將其作為二次資源加以利用。圍繞于此,中冶長天提前布局,積極探索創新,投身鋼廠固廢整體處置方案研究,搭建了以燒結為中心的鋼鐵全流程固廢協同處置平臺,研發了冶金固廢與燒結多相耦合協同處置技術??紤]到除塵灰中通常含有一定比例的有價金屬鋅元素,將其收集作為冶煉金屬鋅的原料外售,可實現資源利用的最大化,中冶長天便以除塵灰綜合利用技術為切入點,加強技術攻關,自主研發出了集“智能、節能、環保、協同、穩定”等特點于一體的新一代回轉窯處理含鋅塵泥工藝技術,運用至各大燒結項目,助力鋼鐵行業綠色可持續發展。

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中新鋼鐵球團煙氣脫硫脫硝項目成功投產

5月1日,中冶長天子公司長天能環總承包建設的江蘇徐州中新鋼鐵150萬噸/年球團煙氣脫硫脫硝項目成功投產。該項目采用了中冶長天自主研發的球團前置高溫SCR脫硝+循環流化床半干法(CFB)煙氣脫硫工藝技術,助力中新鋼鐵球團生產線實現超低排放。

該項目脫硝系統包含一套SNCR(選擇性非催化劑還原法)和兩套高溫SCR(選擇性催化劑還原法)脫硝裝置,并采用目前較為先進的前置高溫SCR脫硝工藝。同時,項目還結合球團工藝、高溫SCR脫硝效率高等特點,采用380℃-500℃稀土基高溫蜂窩催化劑催化,無需增設回轉式換熱器(GGH)及熱風爐等設備,大幅減少了項目投資和煤氣消耗,有效降低了項目運行費用。此外,針對球團出口煙氣溫度較高、硫分較高等問題,其脫硫除塵系統采用一套循環流化床半干法(CFB)煙氣脫硫裝置,將進一步降低球團煙氣中二氧化硫和顆粒物等污染物的排放。

該項目裝置占地面積小,對球團工況適應性強、運行穩定,實現了與球團系統100%同步運行;煙氣排放指標均優于超低排放標準要求,環境效益和經濟效益十分顯著。項目投產,標志著中冶長天在大氣治理業務上邁進了新的領域,為承接球團高溫SCR與燒結球團半干法項目打下了良好基礎。

推薦理由:燒結球團煙氣治理是實現綠色鋼鐵發展的必經之路。中冶長天自主研發的首套球團前置高溫SCR脫硝+循環流化床半干法(CFB)煙氣脫硫工藝技術,助力了中新鋼鐵球團生產線實現超低排放。項目投產,標志著中冶長天在大氣治理業務上邁進了新的領域,也為我國鋼鐵行業綠色發展做出了積極貢獻。

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突破性高爐技術序列脈沖噴吹工藝(SIP)使高爐運行受益

隨著環保目標日益嚴格和碳稅逐漸推廣的影響,高爐煉鐵企業面臨著巨大挑戰。為進一步實現向碳中和鋼鐵生產路線的轉變,蒂森克虜伯 AT.PRO tec 開發了序列脈沖噴吹工藝(SIP),在完成大量的研發工作后,第一套完整系統于 2020 年 12 月在位于德國杜伊斯堡的蒂森克虜伯Schwelgern 鋼鐵廠的一號高爐上投入運行。序列脈沖噴吹工藝使高爐爐料結構發生了很大變化,煤氣利用率正如預計的那樣明顯提高,從而降低了總燃料比,并且減少了二氧化碳排放。Schwelgern一號高爐的最大年產能力為360萬噸鐵水,是歐洲最大的高爐之一。該項目的投資回收期不到12個月,SIP技術已經使每噸鐵水的生產成本降低了8.5歐元,而且還有進一步改進的潛力。

SIP是一種氧氣脈沖技術,用于防止高爐下部區域出現低透氣性問題。它通過定期脈沖將少量高能氧氣注入高爐深處每個風口的回旋區。氧氣的目標是沉積在回旋區和“死料柱”之間過渡區空隙內的碳粉材料,死料柱是存在于高爐爐缸中的靜止焦炭床。如果未充分清除沉積物,則沉積物會積聚并降低該區域的透氣性。

SIP的核心是提高回旋區特性,使氧氣能夠到達高爐中通常無法找到的區域。在正常情況下,氧氣分布通常不會擴展到回旋區內太遠。氧氣在離開風口時迅速消耗,通過常規方式作為熱風的一部分供應,無論是否富氧。但采用SIP,一定量的氧氣可用于與回旋區后部的碳粉反應,并進入回旋區外部的過渡區。

通過有效的氧化機制去除碳沉積物,可提高透氣性。氣流和液體流不再受阻,可以更自由地移動并到達高爐中心,有助于實現工藝效益。

推薦理由:SIP 專利技術能夠調整富氧條件,通過一系列受控的高能量脈沖提高風口循環區的局部氧氣濃度。由此產 生的效果是促進燃料的燃燒和轉化,因而改善氣流的分布和排出。另外,通過增大氧氣穿透能力,使產生 的熱負荷進一步移向高爐中心區。還可以提高爐料中焦炭的比例而不降低透氣性或增大總壓降。這些條件 保證了在避免工藝條件變差的前提下增大噴吹料對焦炭的替代量和提高生產能力。通過解決低透氣性問題和改善回旋區特性,SIP 提高了煤氣利用率并降低了總燃料比,從而使高爐煉鐵朝碳中和方向更近了一步。

 

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