未来世界钢铁产业技术发展呈现三大新趋势

11月18日，中国钢铁工业协会在京召开2014年钢铁行业技术创新大会暨科技负责人会议。在会议召开前夕，《中国冶金报》记者就钢铁行业2015～2025年技术发展的方向和重点等有关问题采访了钢协发展与科技环保部副主任姜尚清。据她介绍，由中国钢铁工业协会组织，数十位专家参与编写、论证的《钢铁行业2015～2025年技术发展预测报告》（以下简称《报告》）已正式对行业发布。《报告》不仅为行业指明了未来10年技术发展的方向和重点，还将为我国实施创新驱动发展战略助力。

　　世界钢铁产业技术发展呈现三大新趋势

　　“《报告》提出，要顺应新一轮的科技革命和产业的发展，世界钢铁产业技术发展相应地出现了新的趋势，即强调在满足下游行业用钢需求的基础上实现以资源、环境友好为导向的高效流程工艺与产品生产制造技术的研发。”姜尚清指出。她认为，新趋势主要表现在以下3个方面。

　　一是钢铁制造流程高效、绿色、可循环。美、欧，日先后宣布，以后钢铁工业的技术发展目标为高效、环保的技术，研究和开发的重点应放在对流程的改进和开发上，从而能处理一些焦点问题，例如资源、能源、环保和回收，以及为满足客户的需要而进行的产品开发和应用技术研究。其中，欧盟投入巨资开展的低碳技术研究，内容包括提高能源使用效率、增加可再生能源所占比例、低碳发电、温室气体减排技术等，并结合钢铁工业实际实施了超低二氧化碳炼钢项目（ULCOS）；日本实施了环境和谐型炼铁工艺技术项目（COURSE50），主要开展减少高炉二氧化碳排放量技术和从高炉煤气中分离、回收二氧化碳技术开发；美国主要通过提高能源效率实现二氧化碳减排，正在进行的研究包括利用熔融氧化物电解（MOE）方式分离铁，利用氢或其他燃料炼铁。

　　二是钢铁材料高性能、低成本、高质量、近终型、易加工。为提高钢铁工业的竞争力，国内外钢铁企业都在积极利用工艺技术的进步开发研究高技术含量、高附加值、低成本产品。如高强度钢（HSS）和超高强度钢（AHSS）品种，少镍少钼的高耐蚀新型不锈钢，长寿命、抗疲劳的轴承钢和工模具钢，具有耐腐蚀、耐火、耐热、耐低温、耐磨、抗震等功能的建筑用钢、装备制造用钢以及交通用钢，具有抗压、防爆功能的容器钢、装甲钢，具有止裂功能的特厚板以及适应不同应用要求的复合材料等。而成型方式和工艺技术的进步将进一步推动钢铁材料的发展，材料的高性能、多功能不仅对成型工艺提出了较高的要求，对应用技术和应用环境的匹配性和融合性的要求也越来越突出。因此，未来钢铁材料的研究，在充分考虑材料本身的同时更加强调应用技术和应用环境与应用条件的协同发展。

　　三是两化融合驱动钢铁制造智能化、定制化。目前，世界先进国家强调人性化、安全化的管理模式，实现生产高度自动化，在向着“无人化”车间迈进。生产车间采用信息化管理系统对车间作业计划进行数字化、智能化管理，其最终发展方向是少人甚至“无人化”运作模式。“无人化”车间是制造业由传统工业化向现代工业化转型的重要体现，其示范和推广应用对于提升钢铁制造业的整体技术水平具有重要的战略意义。

　　同时，无线传感器网络、物联网、云技术的开发与应用也将是钢铁工业技术发展的一个重点，利用无线传感器达到精准、快速化检测与控制，将生产线装备各类信息进行整合。很多国外钢铁企业已经搭建了融合核心业务的信息网，成为企业生产经营的重要设施，为生产线的高度信息化管理奠定了坚实的硬件基础。很多发达国家政府已经把物联网与云技术列为战略性新兴产业，在冶金装备研发领域，物联网技术、云技术也拥有较大的应用空间。借助于先进的物联网平台，企业可以自动、实时、准确、详细地获取钢铁生产中各方面的信息，并有效进行筛选与集成，为企业提供系统化的数据源，还为企业管理与系统维护提供更好的服务。物联网和云技术已经成为钢铁强国的“必争之地”。

　　此外，世界先进国家正在展开对工业智能化制高点的争夺，特别是日本，对工业机器人的研究已经开展了几十年，远远领先于国际平均水平。目前，在钢铁产业中，智能机器人应用较少，各大公司正在竞相开发这一领域。智能机器人和全工序无人控制系统，将是未来一段时间应关注的另一个重点领域。

　　我国钢铁产业工艺技术发展十大方向

　　谈到未来5～10年我国钢铁工业技术发展方向时，姜尚清认为，主要有以下10个重点方向：

　　一是绿色、可循环钢铁制造流程技术。以优质、高效、节能、环保、低成本为目标，通过钢铁流程结构优化和物质流、能量流、信息流网络集成构建，对涉及高炉—转炉长流程和废钢—电炉短流程的关键界面匹配、二次能源高效转化、低品质余热回收利用、低碳绿色制造工艺、钢铁流程3个功能的价值提升等关键技术进行深度开发，其范围涵盖整个钢铁制造过程，是在各项单体技术研发基础上的系统集成、优化和匹配。

　　二是低碳钢铁制造技术。包括高效节能减排和清洁生产技术、全生命周期能耗和二氧化碳排放评价导向下的生态钢铁材料生产工艺技术、碳俘获与存储（CCS）技术、废钢回收工艺的精细化研究、替代能源（太阳能、生物能、原子能等）非碳冶金技术等。

　　三是高效资源开发及综合利用技术。以节能降耗为原则，面向深部、复杂难采选资源，发展安全高强度采矿技术与特色选矿工艺；强化综合利用与资源循环，发展共伴生组分与尾矿资源的综合利用技术，国内铁矿、锰矿、铬矿、焦煤等资源科学勘探技术，铁矿露天转地下开采和深部开采以及低品位难选矿综合利用技术。

　　四是高效、节能、长寿综合冶炼技术。包括高炉的高顶压、高风温、高富氧、高喷煤、高利用系数和长寿化技术，高炉专家系统应用技术（包括智能操作指导和监测技术），高效TRT技术，开发实用高档耐火材料技术等。同时，积极探索非高炉炼铁技术，争取在直接还原（气基、煤基）及熔融还原技术方面有所突破。

　　五是高效、低成本洁净钢生产系统技术。主要由铁水预处理技术、转炉（电炉）冶炼与高精度终点控制技术、快速—协同的钢水精炼技术、高效恒速的全连铸技术这四项基础支撑型技术，以及优化—简捷的流程网络和动态—有序运行的物流技术这两项集成技术组成。重点是进一步深入研究以多工序“动态—有序”“连续—紧凑”“协同—稳定”运行为核心的洁净钢平台系统技术，实现整个体系更加高效率、低成本运行。深入进行各种铁水预处理工艺和装备的适用性研究及技术经济比较；深入进行二次精炼（包括吹氩）工艺和装备的适用性研究及技术经济比较；大力推进真空精炼装备和技术优化，特别是高效RH精炼技术研究；大力推进连铸工序的高效恒速技术优化研究；在炼钢厂新建或改造的设计过程中，要高度重视平面布置图(流程网络)的合理化研究等。

　　六是高性能、低成本钢铁材料设计与制造技术。主要包括：低成本、高性能微合金化技术，组织和性能精确控制技术，表面质量控制技术，细晶化和均质化技术，特种成型技术，大型锻件生产技术，高等级特钢型材、不锈钢无缝管、高质量合金钢生产技术以及应用、成型、防腐等加工技术。

　　七是高精度、高效轧制及热处理技术。主要包括以下共性技术：高精度轧制技术、高性能交直交轧机主传动技术、新一代控轧控冷技术、多功能柔性超高强钢冷轧板连续退火生产技术、在线热处理技术、特种钢板热处理技术、三辊轧机/高精度棒线材定减径机组技术、直接轧制技术、温度梯度轧制技术、变截面轧制技术、低温增塑轧制技术、无头与半无头轧制技术以及长材绿色制造技术。

　　八是复合材料制造技术。复合材料是一种节材、节能、节约资源的绿色材料，对于提高材料综合使用性能和利用效率有重要意义。基于钢铁材料的复合材料制造目前主要应用机械、爆炸、爆炸/轧制等传统复合方法，生产效率低，品种少，质量差。需要进一步研究与开发高效率、高界面强度、特殊用途的复合材料产品，并得到工程应用，关键技术包括：材料设计及高效率组坯技术、复合界面相变与组织控制技术、界面扩散阻隔材料设计与性能控制技术、特殊用途金属间化合物轧制复合与热处理制备技术、全轧制过程协调变形与控制技术、粉末复合轧制技术以及复合材料的成形技术。

　　九是面向全流程质量稳定控制的综合生产技术。开展新一代的钢铁生产过程控制技术研究，包括钢水精炼的精准控制、连铸坯料质量控制技术、全流程板形及表面质量控制技术、精准热处理技术、基于智能建模及数据挖掘的产品质量优化及决策支持、微观组织性能在线闭环控制、生产异常检测及故障诊断，解决控制系统在生产批次之间、品种规格之间的适应性问题，大幅提高复杂工况下产品质量的控制能力和稳定性。

　　十是信息化、智能化的钢铁制造技术。主要包括：大型装备的智能化嵌入式软件开发与应用，关键检测、检验技术装备及数据采集分析系统，基于物联网和云技术的钢铁生产信息化技术，钢铁生产复杂流程智能化自动控制系统，基于大数据技术的钢铁行业大数据库平台系统。