编者注
作为国内钢铁行业最权威的专业媒体，《世界金属导报》经过筛选、组织网络投票、知名行业专家严格评选，最终确定了“2023年世界钢铁行业十大技术新闻”，涵盖钢铁生产的主要议题。工艺流程重大技术创新成果，使读者全面了解钢铁行业重大技术研发动态。
2023年世界钢铁工业
十大科技新闻
1 钢铁行业进入“氢代煤”冶炼“绿色钢铁”新时代
2级超高强钢塑化新机理问世
3 首个国家级近零碳排放电弧炉炼钢示范项目启动
4 全球首座大型3R低碳高炉示范项目成功投产
5、电解法规模化制备4N级高纯铁实现国产化
6 全球首座铁矿石压块厂在巴西建成投产
7、全球首创CO2运输船货舱用高级低温钢
8 超大宽厚比薄规格中厚板高效生产线填补国际空白
9 转炉烟气（800-200℃）余热回收技术实现工业化应用
10 全球首套酸性镀锌铝镁机组热试成功
一
钢铁行业进入“以氢代煤”冶炼“绿色钢铁”新时代
2023年5月以来，河钢通过全球首个120万吨氢冶金示范项目，实现了绿色直接还原铁产品安全、平稳、连续生产。 DRI产品金属化率达到94%，主要指标完全达到合格产品标准。可作为高端材料制造优质清洁原料。是替代电炉废钢特别是优质废钢的重要原料。这标志着该项目一期工程取得圆满成功。
河钢氢冶金示范项目打破国际常规利用天然气制备还原工艺煤气的方法，首创“焦炉煤气零重整竖井直接还原”工艺技术，充分发挥焦炉煤气资源丰富的优势，创新性地采用焦炉煤气作为气体基础。焦炉煤气作为可直接利用的氢能源，含有55%-65%的氢成分，在氢基竖炉中可催化裂解成CO和H2，实现“自重整”。经过自重整后，工艺气体中的氢碳比可达到8:1以上。是工业生产中氢含量最高的气基竖炉直接还原工艺，也是最接近未来100%氢还原的工艺状态。同时，竖炉反应器针对高比例氢含量进行了优化，具有绿色氢切换功能。无需大规模改造，可直接切换为更高比例的富氢还原气和纯氢气作为还原气。该试验将为未来实现100%绿色氢气竖炉直接还原提供基础。
审查
河钢全球首个120万吨氢冶金示范项目突破常规方法，开创工艺技术，加强产业协作。中国钢铁工业协会发来贺信祝贺一期示范工程取得成功指出，这是氢冶金核心关键技术创新的重大突破，是向传统“中国钢铁乃至世界钢铁史上的“碳冶金”到新型“氢冶金”。这是转型的重要里程碑，引领钢铁行业进入“以氢代煤”冶炼“绿色钢铁”时代。
二
超高强钢塑化新机理问世
2023年，东北大学创新性提出“马氏体拓扑结构设计+亚稳相控制”的新型协同塑化机理，解决了超高强钢低塑性/低韧性的通病，成功制备了一系列低塑性材料。 -成本C-Mn是一种新型超高强钢，打破了超高强钢对复杂制备工艺和昂贵合金成分的依赖。它还突破了现有超高强度钢的性能界限。研究团队构建了一种新的马氏体和多尺度亚稳奥氏体的拓扑双序纳米级多级组织结构。这种组织结构通过多重强化塑化机制，达到1600屈服强度、2000拉伸强度和18%-25%均匀伸长率的终极性能。此外，研究团队还进一步提出了“低强度成形+超高强度使用”的新策略，即通过成分设计调整马氏体和奥氏体的比例。热处理后零件可以获得高屈服强度和均匀伸长率>10%的性能，大大提高零件的使用安全性。
上述新理论可应用于轧制、锻造等多个领域，生产大尺寸轴类、薄板、厚板等，也适用于不同的合金体系。其替代元素Mn、Ni、Cr可替代，提高材料的韧性、耐磨性和耐腐蚀性，以满足不同应用场景的需求。
审查
该项目创新性地提出了超高强钢塑化新机理，实现了一系列关键技术创新，突破了超高强钢的性能极限。它具有重要的科学价值。研究成果得到期刊认可，引领了超高强塑钢的新发展。发展方向。同时，形成的科学理论可拓展应用于多个加工领域和合金体系，对于促进超高强钢的低成本制备和规模化应用具有重要的现实意义。
三
首个国家级近零碳排放电弧炉炼钢示范项目启动
北京科技大学与河钢集团联合研发近零碳排放电弧炉炼钢技术，推动张选科技首个示范项目成功实施。近零碳排放电弧炉炼钢技术重点关注三个方面：一是能源近零碳，发展电弧炉绿色电源、超高功率智能电源和剩余能量存储与转换。及利用技术；其次，冶炼过程几乎无碳。零，形成“非碳相关”冶炼工艺，包括超音速无碳氢氧燃烧器、新型生物碳/低碳高效泡沫渣、基于CO2复合的电炉控氮高效脱磷技术喷射及氢等离子体、电弧炉炼钢尾气CO2捕集与回收等创新单元技术；三是原料生产碳含量近零，提出“氢基直接还原铁+废钢”关键技术包括多元素低碳电荷耦合强化冶炼、等离子热风窑、绿色辅料生产。
10吨中试近零碳排放电弧炉炼钢生产线已于2023年1月建成投产，并实现连续稳定运行。截至目前，已累计生产合格钢水约5000吨，平均电耗/吨。通过一系列创新技术，实现吨钢二氧化碳排放量约145公斤。
审查
北京科技大学与河钢钢铁集团有限公司提出的“近零碳排放电弧炉炼钢技术”，最终从三个方面实现了炼钢过程中近零碳排放的目标：冶炼过程接近零碳、能源接近零碳、原材料生产接近零。零。该技术在河钢张选科技实施，实施国家级示范工程建设，将对钢铁工业绿色低碳高质量发展起到重要的技术示范和引领作用。
四
全球首个大型3R低碳高炉示范项目成功投产
2023年5月，中冶赛迪自主研发的全球首创高效还原3R低碳高炉技术在河北纵横钢铁集团两座高炉上正式投产，标志着低碳冶炼新工艺显着提升。减少大型高炉的碳排放。进入产业化应用阶段。
针对纵横钢铁冶金煤气的现状，中冶赛迪创新性地提出了富H2气体与富CO气体耦合喷吹的碳氢高炉新工艺路线。该工艺充分利用了烃耦合还原的增强优势，使其用途最大化。两种还原剂的协同作用，实现了最终能源利用效率的突破。
项目投产以来钢材元素检测，高炉燃料比降低20-30kg/t，其中焦炭降低5-8kg/t，平均煤气置换率0.35-0.6kg/m3。与国内同级别高炉相比，减少碳排放约10%，每年减少CO2排放量。约40万吨，铁水成本降低10-30元/吨，充分体现碳氢高炉的价值和效益。
审查
中冶赛迪在全球率先实施大规模高炉碳氢耦合减碳技术的工业实践，实现了显着的减碳效果和经济效益。 3R碳氢高炉高效还原打破了常规限制，实现了现有高炉工艺的重构和创新。这是一项技术可靠、经济可行的重大低碳创新实践成果。
五
电解规模化制备4N级高纯铁实现国产化
多年来，国内电解铁供应一直被日本、德国等发达国家垄断。我国先后对电解铁进行了实验室研究并取得了一定的认识，但尚未形成大规模制备4N级及以上电解铁生产的全套技术。
2019年以来，上海大学、上海大学（浙江）高端装备基础件材料研究院等单位在河北省科技项目支持下开展联合攻关，自主研发设计了电解纯铁制备生产线，并成功开发了一系列高超纯铁电解制备和生产技术。实现了包括气体元素在内的全元素含量检测的3N级电解铁的低成本制备、4N级电解纯铁的工业化制备、4N级纯铁的低氧化制备技术。可批量向市场提供全元素含量检测的3N、3N5、4N、4N5系列电解铁产品。
审查
电解制备4N品位以上高纯铁的产业化，填补了国内电解铁市场完全依赖进口的空白，打破了国外技术封锁。是我国基础材料的重大进步。电解制备4N以上纯铁，为我国后续制备5N、6N等更高牌号纯铁奠定了可靠的基础。
六
全球首座铁矿石压块厂在巴西建成投产
2023年12月12日，淡水河谷首座铁矿石压块厂在巴西图巴朗作业区竣工并投入运营。这是世界上第一座铁矿石压块厂。新型铁矿石压块适用于直接还原路线，也可用作高炉-转炉路线的高炉炉料，有助于钢铁生产过程脱碳。用于生产适合直接还原路线的团聚产品（型煤和球团矿）的铁矿石需要硅、铝等杂质含量低，铁含量高，铁含量约为67%。用于生产适用于高炉转炉路线的型煤的铁矿石的铁含量可以低于 65%。
压块技术采用由铁矿石在低温下团聚制成的粘合剂技术解决方案，从而获得具有高机械强度的最终产品。新型直接还原煤球的金属化率约为98%，优于球团矿的金属化率（95%），可提高钢铁企业的生产效率。煤球在爆破方面也表现良好。以其中一项测试为例，压块产生约 7% 的细颗粒，而球团产生 14% 的细颗粒。由于爆炸时出现的细颗粒较少，使用煤球有利于气体流过反应器，从而提高生产效率并减少燃料消耗，从而有助于减少碳排放。
审查
在碳中和目标背景下，直接还原技术是钢铁生产的重要路线之一，而型煤的生产符合钢铁行业采用直接还原路线的趋势。新型煤球生产过程中的二氧化碳排放量比球团矿低80%，将有助于钢铁企业减少“范围1”和“范围2”排放，支持全球钢铁行业实现减排目标。
七
用于二氧化碳运输船货舱的高级低温钢全球首发
2023年3月3日，鞍钢集团二氧化碳运输船货舱级低温钢在辽宁大连全球首发。此前，国内外尚无低温钢用于制造二氧化碳液体货舱的实际例子。鞍钢仅用一年时间，就创新性地完成了二氧化碳运输船货舱用级低温钢研发、船级社认证、应用性能评价及批量供货等全链条产学研检技术工作，荣获全球首张二氧化碳船用级低温钢船级社认可证书。
该钢种将用于鞍钢供货的全球前两艘全球最大液化二氧化碳运输船。客户有极其严格的技术要求。它们不仅要求钢板具有超高强度和超低温韧性钢材元素检测，而且要满足国际上首次提出的-35℃（CTOD）抗裂性能指标。为此，鞍钢积极响应客户和市场需求，利用船用装备金属材料及应用国家重点实验室的技术优势开展研究，解决了船用装备的碳当量、屈服比、抗裂性等问题。超高强度、超低温韧性钢。六大技术难题填补了液化二氧化碳储存材料领域的国际空白。
审查
二氧化碳运输船货舱采用的低温钢材，强度等级达到全球造船及海工钢材标准最高水平；低温韧性达到全球造船及海工用钢标准-60℃最高质量水平；抗裂性能达到-35℃水平。远低于现有国际标准的-10℃水平，解决了超高强度、超低温韧性钢的碳当量、屈强比、抗裂等技术难题，填补了该领域的国际空白液化二氧化碳储存材料的研发，达到国际领先水平。
八
超大宽厚比薄规格中厚板高效生产线填补国际空白
针对薄钢板厚度精度、板形控制、韧性匹配、性能均匀性等国际共性难题，开展炉卷生产线工艺装备技术和高质量产品的自主开发，实现高炉卷轧制线的精确控制和数字化智能。控制。
在技术创新方面，首次针对大宽厚比中厚钢板“卷取-预矫直-冷却-二辊热矫直”一体化新工艺，薄规格钢板“卷取+预矫直+在线淬火”、“同步冷却小辊系矫直”低残余应力控制先进工艺技术，获得国际发明专利2项、国际发明专利10项。国家发明专利，填补国际空白，上述技术创新突破了进口设备4mm的设计极限，实现了最薄、最宽的中厚板3.5mm，实现了高附加值产品的经济减重。薄9Ni钢板、游轮钢板、穹顶钢、超高强钢采用TMCP/DQ工艺高效生产，4-7mm钢板厚度精度达到±0.05mm，平整度达到3mm/m以内。
数字化创新方面，开发了基于机器视觉的钢板精细化微跟踪系统，实现高效准连续生产；自主研发了“加热炉-轧机”一体化全息加热数字孪生技术，开发了基于多源异构数据的产品性能预测系统，实现了全过程数字化驱动的智能控制。
审查
目前国际中厚板领域尚无“卷材轧制-预矫直-冷却-两辊热矫直”的低碳高效控制技术。该新技术填补了国际空白，开创了低碳绿色发展新模式；而国际首创的“卷材轧制+预矫直+在线淬火”新工艺，是东北大学自主科研创新和山东钢铁集团工业应用的新创举。该项目申请并获得国际发明专利2项、中国发明专利10项，总体达到国际领先水平。
九
转炉烟气（800-200℃）余热回收技术实现工业化应用
中冶京城与中冶京诚联合开展的国内首个研发示范转炉烟气防爆中低温余热回收项目，首次采用转炉烟气（800-200℃）余热回收技术建龙集团.该技术改变了传统钢铁企业转炉烟气低温余热无法回收的现状，极大优化了转炉工艺能耗指标，是推动钢铁行业的一项重大科技创新成果。产业实现“双碳”目标。
转炉烟气（800-200℃）余热回收技术，实现中低温烟气余热回收和干气回收，以喷水冷却、无余热回收的方式替代传统转炉烟气湿法和半干法生产工艺，率先攻克烟熏气粉尘成分复杂、能量回收困难等问题，已授权专利43项，其中发明专利8项。目前，龙溪林钢正在建设中实现工业化应用，生产运行稳定连续，推动转炉技术升级创新。
该技术的应用，颠覆性地开创了全球首条转炉烟气余热完全回收的安全生产工艺路线。针对转炉烟气余热安全稳定回收、微径颗粒有效分离、转炉烟气综合治理及控制系统自动化等问题，提出了“主动防爆+被动防爆”的防爆理念。高温区“泄爆”，率先打造高温扑火、高温泄爆、中低温区大范围。流道对流换热等核心技术，首次研发基于控流浅斜板沉降技术的高温扑火设备，并研发出全流程“粘控-激流”耦合防堵清洁技术及耦合转炉烟气（800-200℃）余热回收技术自动化控制系统，实现了能源环保的实时监测和整个冶炼过程的自动化控制。根据实际生产数据，该技术可提高吨钢蒸汽回收量40%以上，达到国际领先水平。
审查
为了解决转炉烟气低温余热长期无法回收的问题，我们开发了转炉烟气（800-200℃）余热回收技术。我们在全球率先实施全干法烟气处理方法，部分转炉除尘灰直接回收至回转炉。利用它，以颠覆性技术引领了转炉工艺的科技革命。实际生产数据表明，该技术可使吨钢蒸汽回收量提高40%以上，达到国际领先水平。该技术具有广阔的推广应用前景，有助于推动冶金行业高质量、绿色可持续发展。
十
全球首套酸性镀锌铝镁机组热试成功
中冶南方承建的河北太行集团全球首套酸性镀锌铝镁机组顺利完成热试、首卷合格并顺利投产，填补了多项国际国内技术空白。
酸洗镀锌联合机组直接对热轧板进行酸洗→加热→镀锌/锌铝镁→后处理→涂油→卷取开卷得到涂层产品。该装置集成了酸洗和镀锌两大工艺。具有生产效率高、成本低的优点。是一种绿色高效的热轧薄带深加工技术。
作为国内首套生产的酸镀联合机组，该机组全线机电、液压设备及自动控制系统均由南方中冶自主集成设计，具有知识产权。焊机、酸洗工段、平整机、加热还原炉、拉矫机、辊涂机、变频器等关键设备均自主研发。同时，机组配备了南方中冶自主研发的酸洗智能模型和锌层厚度控制模型。整体工艺优于国内外同类机组，打破了国外公司的垄断。该装置生产的酸镀锌铝镁产品更是深受国内外青睐。首创。
审查
随着中国“双碳”目标带动的经济机遇，锌铝镁产品已广泛应用于光伏支架、5G基站、畜牧机械、电气柜、谷仓、桥梁管廊等行业。酸性镀锌铝镁机组是全球首条以ESP热轧板为基材的酸洗热镀锌铝镁联合生产线，填补了多项国际国内技术空白。
《世界金属导报》
2024年一期B08、B09
