2021年世界钢铁行业十大技术新闻
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作为国内钢铁行业最权威的专业媒体，《世界金属导报》经过知名行业专家的筛选和严格评选，最终确定了“2021年世界钢铁行业十大技术新闻”。 内容涵盖了钢铁生产主要流程的主要工序。 技术创新成果使读者全面了解钢铁行业主要技术研发趋势。
氢冶金技术突破有力支撑全球钢铁碳中和
在全球脱碳的背景下，利用氢能冶炼实现低碳甚至“零碳”工艺的工业化，是彻底解决生产过程中的环境污染和碳排放问题的技术方向。
2021年4月，建成的氢基粉矿还原（HYFOR）中试装置成功投产。 该技术不需要造粒工序，可利用铁精矿直接还原，适用于赤铁矿、磁铁矿等多种矿物。 新工艺采用100%来自可再生能源的氢气作为主要还原剂，还可使用富氢气体，可显着减少CO2排放。
中国宝武“富氢碳循环高炉”项目完成二期试验任务。 通过引入焦炉煤气和脱碳煤气，开辟富氢碳循环工艺，实现50%超高富氧冶炼，减少碳排放。 消费15%。 目前，中钢国际EPC总承包的试点项目三期已正式启动，向碳减排30%目标冲刺。 此外，宝钢湛江100万吨氢基竖炉项目于2021年12月23日开工，对未来绿色低碳发展具有重要意义。
2021年4月，建龙集团建设的氢基熔融还原法（CISP）冶炼高纯铸造生铁项目成功投产，一次性生产高纯铸铁156吨。 该工艺省去了烧结、焦化等工序，可减少SO2、NOx排放量38%，粉尘排放量减少89%，消除二恶英、酚氰废水等污染物的排放。
此外，蒂森克虏伯承建的阿联酋水电解制氢项目、中冶京诚总体设计的河钢宣钢氢能项目示范项目等多个氢冶金项目也已启动。
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HYFOR 试验工厂适合加工多种类型的矿物。 该工艺使用低碳能源，对实现碳中和具有积极作用，具有显着的示范引领作用。 中国宝武“富氢碳循环高炉”项目突破传统高炉富氧极限，减少二氧化碳排放，实现绿色低碳炼铁技术新发展。 CISP新工艺的成功投产，标志着具有我国自主知识产权的氢基熔炼还原熔炼技术的成功实施。 氢冶金技术的突破将有助于实现无化石能源冶炼，支撑全球低碳转型。
绿色智能全废短流程直轧线达到国际领先水平
东北大学联合徐州金虹、长春电炉、上海大学、抚顺特钢，基于基础理论研究，打造绿色智能全废钢连续装电弧炉-精炼-连铸-直轧短流程生产线和共同技术开发。
项目开发了高效废钢预热技术、电弧炉快速熔化技术、钢坯升温技术、钢坯快速输送与调度技术、粗轧定型与控温技术等，并结合智能信息平台的开发一套废钢电弧炉连续装料-快速熔炼-精炼-连铸-直轧全流程智能信息系统，形成了具有自主知识产权的全流程成套关键技术和智能装备，实现了全流程信息互联、智能优化。 控制。
生产线已投入运行。 电弧炉冶炼周期短至32分钟，冶炼电耗低至331.5kWh/t，二恶英排放浓度0.017ng/m3，二氧化碳排放0.65t/t，直轧率高达96%。 总体生产指标达到国际领先水平，环境效益和经济效益显着。
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绿色智能全废钢连续上料电弧炉-精炼-连铸-直轧生产线与传统电弧炉炼钢-轧钢工艺相比，能耗降低20%以上，效率提高50%以上中钢上海钢材加工公司，并降低运营成本30%以上。 显着降低了碳排放和污染排放，有力促进了我国钢铁工业高质量可持续发展。
“以轧代锻”开启特种合金生产新模式
2021年3月，中冶京城EPC总承包建设的钛合金大棒材生产线项目全面进入试生产阶段，标志着中冶京城在特种合金轧制领域创新采用“+”方式。 先进的轧制工艺模型成功替代了传统的“锻造工艺”。 国内首条钛合金大棒材轧制生产线，实现了特种合金“以轧代锻”的新突破，达到国际先进水平。
该生产线配备了中冶京城自主知识产权的硬核设备，即大型落料机、横向可逆落料机； 产品主要为优质钛及钛合金棒材，规格涵盖φ90-φ300mm。 各种截面的圆钢和中间坯料满足航空航天、军工、医疗等高端市场的需求。
此外，中冶京城自主研发的小延伸高线精轧机组，满足了“以轧代锻”工艺对高质量精轧的需求。 特别适合特种合金线材的轧制要求，已在国内许多高端线材上得到应用。 成功应用于线上项目。
“以轧代锻”大大提高了生产效率，降低了生产成本，使轧制件的温度、尺寸精度、表面质量、内部组织和力学性能得到更好的控制，保证了生产技术的先进性、灵活性和经济适用性。
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传统的特种合金生产工艺存在热加工成本高、成品率低、表面质量差等问题。 中冶京城创新采用的“以轧代锻”工艺，有效解决了合金变形抗力高、热变形成型性差、热加工温度范围窄等技术难题。 横移落料机的应用，结合了传统落料机和连轧机组的优点，提高了生产效率和产品质量，为特种合金的生产提供了工艺设备的最佳选择。
资源节约型抗氢脆高强度不锈钢助力氢能社会
当前，世界正在迈向实现“氢能社会”，这就需要建设能够在高压下充注氢气的装置和加氢站。
日本爱知制钢所成功开发出一种新型高强度不锈钢——H2，不使用钼等稀有合金，具有良好的切削加工性。 它是对第一代燃料电池汽车中使用的H2不锈钢的改进。 该材料已开始大规模供应。 除应用于加氢站装置（加气嘴、高压氢气手动阀、止回阀等）外，还可应用于需要高强度材料的加氢口、燃料电池汽车等应用。 氢能社会各项基础设施建设。
该公司开发并商业化的这种新型不锈钢可以在不使用钼的情况下增加不锈钢中碳的比例，从而抑制不利于抗氢脆性的马氏体结构的形成。 新型不锈钢实现了资源节约和低成本。 在保持原有性能的同时，钢材成本降低10%左右。 另一个特点是添加了硫，提高了钢的切削加工性。
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为了高压充氢，需要储罐等设备，高压氢气必须储存在储氢装置中。 爱知制钢新开发的-H2不锈钢兼具储氢设备所需的高强度和耐氢脆性。 它还具有生产储氢设备所需的良好机械加工性能，有助于为“氢能社会”的发展做出贡献。
全球首个19.8级超高强度紧固件研发成功
上海大学材料科学与技术学院韩东教授领衔的高性能钢材料团队联合六家单位共同研发出全球首个19.8级（最高强度级别）超高强度紧固件。
该项目通过“材料生产-紧固件制造-服务评价”全产业链协同，以高组织度控制特钢超高强化技术、引入氢降低延迟断裂敏感性技术捕获和强化界面，控制微米级。 提高夹杂物性能抗疲劳损伤技术，采用高纯铁原材料，成功开发了超高强度紧固件用B17.8和B19.8钢，形成16.8级和19.8级紧固件制造技术。
16.8级和19.8级螺栓的室温拉伸强度分别满足1600-和1900-； 螺栓剪力分别达到97kN和115kN； 满足疲劳寿命要求（平均疲劳寿命不低于65000次，单次疲劳寿命不低于45000次）； 抗延迟断裂试验（按GJB 715.12-1990，大气环境中保持恒定拉应力96小时）结果表明，试验时间内螺栓未发生断裂，螺栓表面及螺纹未发现裂纹卸货后综合性能满足要求。
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该项目成功开发了16.8级和19.8级紧固件，是紧固件及材料达到世界强度顶峰的重大突破。 将有效推动重大装备轻量化制造，促进我国钢铁生产和紧固件的发展。 制造业世界领先。 超高强螺栓研发的这一突破，标志着我国基础件材料正加速从跟随走向领先。
新一代6.78m捣固焦炉推动行业高质量发展
2021年，中冶焦耐新一代6.78m大体积捣固焦炉炼焦技术已在山西阳光安坤新能源、山西鲁宝二期等企业20余座捣固焦炉得到应用。
新一代6.78m捣固焦炉嵌入分级供冷端调节技术，采用硅质保温砖、新型保温涂料等新型耐火材料。 它集成了多种先进的捣固焦化技术，从源头减少排放、节约能源。 、高效生产等方面均处于世界领先水平。 优化的高品级复供低氮燃烧技术LNCT®最大限度地减少炉内NOx的生成，降低焦化热耗； 炉墙泄漏综合控制技术WLCT®与焦炉密封技术相结合，提高焦炉热效率； 煤饼稳定性控制技术保证焦炉持续安全稳定达产； 装煤烟气治理技术，彻底解决捣固焦炉排烟问题，实现“无烟装煤”； 专有的CPS-NG®单孔炭化室压力调节技术，保证焦化全周期炭化室内压力稳定； 焦炉加热优化控制管理系统大大提高了焦炉的自动化程度，减少了人员，提高了效率。
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中冶焦耐火材料有限公司拥有完全自主知识产权的6.78m捣固焦炉，是目前全球炭化室高度最高、单孔产能最大的捣固焦炉。 对原煤适应性广，低碳、环保、节能、高效、智能。 其高，可实现全过程超低排放，具有显着的社会效益、经济效益和环境效益，对推动焦化行业高质量发展具有重要意义。
5G+AI钢铁接口智能管控系统上线
2021年11月9日，中冶赛迪打造的武钢“5G+AI钢铁接口智能管控系统”一次性成功上线，标志着我国钢铁行业已建成最大的5G企业内网。 无线“信息高铁”正式建成。项目已完成5座高炉、4座钢厂、20辆铁水运输机车、67辆鱼雷罐车、100辆敞口铁水罐车、12辆铁水罐车的智能化升级改造。厂区400多条铁水输送线智能化管控，预计铁水界面工人数量将减少20%，铁水输送效率将提高。降低10%，铁水温降降低10℃。初步测算，仅运输环节每年产生的直接经济效益将超过4000万元。
“AI+钢铁接口智能管控系统”搭载中冶赛迪自主研发的工业物流智能平台。 基于全流程智能跟踪和全流程状态管理，将智能模型和算法与铁水运输生产过程深度融合，建立智能铁水调度系统，实现铁水自动配送、自动路径规划等核心功能，自动微电脑联锁控制，道口自动开闭，自动生成运行结果，构建钢铁界面的“AI大脑”。
中冶赛迪将5G与钢铁接口智能管控系统融合，利用5G大带宽、低时延、广连接的特点，解决复杂工业场景下移动和边缘数据的高质量传输问题，实现实时定位有五个应用场景：跟踪、设备在线监控、交通运行控制、边缘计算数据回传、道口安全控制。
该系统还采用工业容错视觉标签技术，打破传统二维码识别模式，创新编解码技术，将二维码与深度学习相结合，从根本上解决恶劣作业条件下的物流跟踪识别问题。
审查
当前，我国正处于经济结构调整和产业转型升级的关键时期，数字化转型成为提升制造业竞争力的重要路径。 “5G+AI钢铁接口智能管控系统”解决了传统作业模式下铁水物料流信息跟踪不准确、作业区域之间信息孤岛、生产协同不够等痛点问题，并联通、联动。将生产环节的智能化与智慧物流联系起来。 ，有利于企业进一步深化数字化、智能化转型，推动产业结构优化和企业高质量发展。
智能传感及视觉管理平台实现智能化炼铁
传统高炉冶炼中，高炉内部生产是看不见、摸不着的。 内部信息极度匮乏，无法实现同步监控。
为了打破这一现状，中冶南方开发了“智慧高炉大数据智能感知与可视化管理平台”。 通过建立管控系统，实时掌握异常炉况的演变情况，及时诊断和快速处理，实现高利用系数、低燃料比和长寿命的结合，完成整个炉况的持续优化。高炉的生命周期。
“智能高炉大数据智能感知与可视化管理平台”是南方中冶在智能制造领域的最新科技创新。 入选工信部2021年大数据产业发展试点示范项目。
南方中冶基于®工业互联网平台架构，利用边缘计算、人工智能、云分析等技术，针对高炉薄弱环节和关键生产指标，打造高炉工业数据采集、数据感知、数据分析和可视化展示平台熔炉生产。 以及工艺模型和专家知识库的建设，从炉料可视化、气流可视化、炉型可视化、炉热可视化、安全可视化和管理可视化六个维度，对生产进行全面监测、评价、诊断和运行优化指导都实现了。 智能炼铁。
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“智慧高炉大数据智能感知与可视化管理平台”打破了高炉生产“黑匣子”的现状。 系统涵盖高炉二次管理、高炉模型、专家知识和安全评估诊断功能，包括炉料、风量、管理等。在可视化系统框架下，可动态解决高炉的预测、诊断、管理等问题。处理各种炉况异常，全面监控高炉生产，实现钢铁生产过程控制和产品质量的高稳定性和高精度。
烧结矿垂直冷却工艺取得重大突破
我们与普锐特冶金技术一起开发了一种新的垂直烧结冷却工艺，用于鼓风冷却和诱导空气除尘。 该工艺漏风率低（几乎无废气），气固换热效率高，可实现烧结矿显热的高效回收，且主要设备布置简单，运行稳定。
在鞍钢265平方米烧结机的工业应用中，成功开发了确定立窑结构的计算机模拟和实验物理模型、重型大角度链斗机装料设备、窑顶旋转溜槽等技术和装备。分配器防止物料离析。 还有合理均匀的布风技术、窑体下部合理的出料技术、立窑与环冷机之间的在线物料自由切换技术等。
本项目主要技术指标可达到：①平均排气温度≤150℃； ②窑顶烟气温度300-350℃左右； ③区域废气排放浓度10mg/Nm3。
烧结竖窑冷却技术可彻底解决烧结环冷机区域漏风造成的粉尘、扬尘等环境污染问题。 此外，该项目技术在余热回收效率方面也取得了重大突破。 因此，该项目对冶金厂绿色生产、提质增效的发展战略产生深远影响。
此外，该项目技术对于提高吨烧结矿发电量、提高烧结矿质量、减少烧结矿冷却器区域环境污染具有创造性意义。
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环保压力日益增大，特别是在碳达峰、碳中和的背景下。 钢铁企业纷纷将重点转向节能环保领域，最大限度地考虑余热回收。 烧结矿垂直冷却技术如果能满足烧结矿低成本、高品质的要求，必将有长远的发展空间。 虽然立窑冷却烧结矿及余热回收装置的一次性投资略高于环冷机，但节能效果显着。 立窑冷却烧结矿及余热回收技术是烧结矿冷却技术的发展趋势。
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烧结智能控制系统填补行业空白
针对烧结生产过程复杂性高、劳动强度大、智能化水平低的问题，中钢装备自主创新研发的“烧结智能控制系统”于2021年1月在莱钢2×480m2烧结机上成功运行。
系统利用数学模型、知识库、大数据分析和人工神经网络，实现烧结过程智能控制、质量闭环智能控制和生产信息智能管理三个子系统的控制，从而形成智能控制系统用于整个烧结过程。 。
该系统的主要创新点包括：①开发了燃烧一致性模型，实现了烧结生产过程中燃烧一致性的智能控制； ②采用混合矿物料跟踪技术，实现无扰动自动换堆； ③采用五阶曲线拟合方法分析风箱废气温度，实现烧结升温点（BRP）和烧结终点（BTP）的准确判断； ④ 构建基于时间序列粒子跟踪技术的知识库。 该系统已获授权发明专利2项，实用新型专利1项。
该系统已应用于俄罗斯石恒特钢2×300m2烧结机、2×265m2烧结机等10余条生产线，应用效果良好。
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中钢装备自主研发的“烧结智能控制系统”实现了多项技术创新。 该系统的研制成功，填补了智能烧结控制领域的空白。 该系统的在线运行，大大减轻了工人在作业时的劳动强度，大大提高了烧结生产过程的智能化水平中钢上海钢材加工公司，降低了燃料消耗，减少了CO2排放。 在行业内具有广泛的推广应用价值。
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