讓傳統(tǒng)鋼鐵行業(yè)“結(jié)出”智能低碳“新果”

  50多年前，主持設(shè)計(jì)我國(guó)首座自主設(shè)計(jì)建設(shè)的大型鋼鐵基地攀鋼，此后承擔(dān)武鋼、寶鋼、鞍鋼等一大批重點(diǎn)鋼鐵工程項(xiàng)目；

  10多年前，面對(duì)鋼鐵工程核心技術(shù)與裝備長(zhǎng)期被國(guó)外“卡脖子”問(wèn)題，奮起直追，不僅解決了“人有我無(wú)”問(wèn)題，僅新建特大型高爐就占據(jù)全球60%的市場(chǎng)；

  近幾年，率先開(kāi)展鋼鐵智能制造技術(shù)布局，搶抓綠色化發(fā)展機(jī)遇，取得重大技術(shù)突破，推動(dòng)我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)體系再造，部分領(lǐng)域引領(lǐng)全球……

  鋼鐵是“工業(yè)糧食”。記者近期在中國(guó)五礦中冶集團(tuán)下屬的中冶賽迪集團(tuán)有限公司（下稱“中冶賽迪”）調(diào)研發(fā)現(xiàn)，十余年來(lái)，這家老鋼鐵設(shè)計(jì)院“咬定”研發(fā)不放松，加快向科技型企業(yè)轉(zhuǎn)型，聚焦我國(guó)鋼鐵工程技術(shù)自立自強(qiáng)，通過(guò)前瞻性布局、關(guān)鍵點(diǎn)猛攻、系統(tǒng)化突破，助力我國(guó)將關(guān)系到“工業(yè)糧食”的核心技術(shù)牢牢掌握在自己手上，并在國(guó)際鋼鐵市場(chǎng)中樹(shù)立了中國(guó)品牌。

  突破“卡脖子”技術(shù)

  搶占國(guó)際市場(chǎng)

  今年9月初，中冶賽迪擊敗來(lái)自意大利、德國(guó)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，中標(biāo)印度JSPL鋼廠新建5499立方米高爐項(xiàng)目。去年以來(lái)，盡管受到新冠肺炎疫情影響，但中冶賽迪仍相繼承攬了歐洲安賽樂(lè)米塔爾、印度TATA、土耳其ISDEMIR等海外知名鋼企項(xiàng)目。

  “疫情期間，海外拓展速度不減?！敝幸辟惖虾Ｍ馐聵I(yè)管理部部長(zhǎng)劉勇介紹，4000立方米級(jí)以上特大型高爐技術(shù)，中冶賽迪在全球新建市場(chǎng)占有率已達(dá)60%，成為國(guó)內(nèi)外大型鋼廠的首選供應(yīng)商。

  然而，十多年前，作為鋼產(chǎn)量世界第一的中國(guó)，鋼鐵工程核心技術(shù)和裝備受制于人，外國(guó)公司要么不賣，要么漫天要價(jià)。比如，特大型高爐無(wú)料鐘爐頂核心設(shè)備布料器，長(zhǎng)期被歐洲一家公司壟斷，海外售價(jià)1000多萬(wàn)元，如果中國(guó)企業(yè)參與海外項(xiàng)目投標(biāo)，其報(bào)價(jià)動(dòng)輒上億元，以此限制中國(guó)相關(guān)技術(shù)發(fā)展。

  “技術(shù)不自主，不僅受制于人，還會(huì)被鎖定在產(chǎn)業(yè)鏈低端。作為鋼鐵工程設(shè)計(jì)‘國(guó)家隊(duì)’，必須奮起直追，為鋼鐵工程技術(shù)自立自強(qiáng)闖出一條路來(lái)?！敝幸辟惖隙麻L(zhǎng)肖學(xué)文介紹，從2006年起， 中冶賽迪系統(tǒng)梳理鋼鐵行業(yè)領(lǐng)域“人有我無(wú)”的核心關(guān)鍵技術(shù)，“勒緊褲腰帶”進(jìn)行攻關(guān)。

  這家企業(yè)的科研攻堅(jiān)戰(zhàn)由此拉開(kāi)帷幕——每年研發(fā)投入從不足千萬(wàn)元，逐步增加到5億多元，平均占營(yíng)收總額的3.5%以上，近五年累計(jì)投入研發(fā)資金約20億元；為激發(fā)創(chuàng)新活力，打造科創(chuàng)孵化園，實(shí)施科技創(chuàng)新成果“模擬股權(quán)”等激勵(lì)機(jī)制；為突破瓶頸，搭建國(guó)家和省部級(jí)創(chuàng)新平臺(tái)20余個(gè)；一些重點(diǎn)項(xiàng)目，研發(fā)長(zhǎng)達(dá)六七年甚至十余年……

  堅(jiān)持創(chuàng)新并非易事。因中試成本高、風(fēng)險(xiǎn)大，不少鋼企不愿在自己產(chǎn)線上試驗(yàn)新技術(shù)。僅建設(shè)用于研發(fā)中試的1：1產(chǎn)線模型，中冶賽迪就投資上億元。中冶賽迪裝備公司副總經(jīng)理張甲剛說(shuō)：“由于研發(fā)投入大，高爐、萬(wàn)能軋機(jī)等多項(xiàng)技術(shù)突破花了六七年。有幾年企業(yè)營(yíng)收數(shù)據(jù)不好看，一些員工對(duì)研發(fā)提出質(zhì)疑。但是在公司領(lǐng)導(dǎo)班子的堅(jiān)持下，十多年來(lái)研發(fā)決心始終未動(dòng)搖，為企業(yè)厚積薄發(fā)打下了基礎(chǔ)。”

  中冶賽迪作為一家老設(shè)計(jì)院，在技術(shù)積累上有優(yōu)勢(shì)。但肖學(xué)文認(rèn)為，創(chuàng)新不能單點(diǎn)突破要系統(tǒng)推進(jìn)，光有技術(shù)、會(huì)畫圖紙還不行，必須有核心產(chǎn)品、完整的產(chǎn)業(yè)鏈，否則即使不被外國(guó)人“卡脖子”，也會(huì)被“綁手腳”。為此，中冶賽迪專門組建裝備制造公司，將核心技術(shù)轉(zhuǎn)化成核心設(shè)備，形成了設(shè)計(jì)、研發(fā)、建設(shè)、制造的冶金全產(chǎn)業(yè)鏈，以“技術(shù)+產(chǎn)品”系統(tǒng)推進(jìn)科技創(chuàng)新。

  功夫不負(fù)有心人。十多年來(lái)，中冶賽迪相繼攻克高爐、熱連軋、特厚板連鑄、后處理等一大批“卡脖子”技術(shù)，實(shí)現(xiàn)鋼鐵全流程技術(shù)裝備的完全自主。其性能更先進(jìn)的高爐無(wú)料鐘爐頂布料器研發(fā)成功后，倒逼國(guó)外產(chǎn)品降價(jià)90%。目前，中冶賽迪4000多名員工中，專門從事研發(fā)的人員達(dá)600多人，累計(jì)獲得國(guó)家級(jí)科技成果獎(jiǎng)40余項(xiàng)，擁有有效專利2000余項(xiàng)。

  在科技創(chuàng)新的同時(shí)，中冶賽迪從2003年起大力拓展海外市場(chǎng)。但彼時(shí)除了產(chǎn)品和服務(wù)價(jià)格便宜外，中冶賽迪在海外沒(méi)有品牌知名度、也沒(méi)有市場(chǎng)占有率，一些國(guó)外企業(yè)連投標(biāo)的機(jī)會(huì)都不給。一次，中冶賽迪投標(biāo)亞洲某國(guó)鋼鐵企業(yè)高爐項(xiàng)目，盡管方案占優(yōu)但還是被拒絕，對(duì)方的理由是“如果買了中國(guó)的高爐，整個(gè)國(guó)家都會(huì)笑話我們”。

  為了打進(jìn)國(guó)際市場(chǎng)，一開(kāi)始中冶賽迪與外國(guó)企業(yè)合作，并探索在英、美、印度成立子公司，逐步熟悉海外市場(chǎng)規(guī)則。經(jīng)過(guò)十多年的努力，中冶賽迪終于形成了自己的項(xiàng)目管理、工程交付、商務(wù)開(kāi)發(fā)體系，開(kāi)始中標(biāo)巴西、印度等國(guó)的大型項(xiàng)目。2017年，由中冶賽迪總設(shè)計(jì)、全產(chǎn)業(yè)鏈輸出的臺(tái)塑越南河靜千萬(wàn)噸級(jí)鋼鐵基地投產(chǎn)，這是東南亞較大、較先進(jìn)的鋼鐵廠。從此，中冶賽迪奠定了在國(guó)際鋼鐵行業(yè)中的領(lǐng)先地位。

  “目前，全球排名前50名的鋼鐵公司中有42家是我們的客戶，海外項(xiàng)目合同額超300億元，帶動(dòng)中國(guó)設(shè)備出口200余億元，實(shí)現(xiàn)了中國(guó)鋼鐵工程技術(shù)從引進(jìn)到輸出的轉(zhuǎn)變。”肖學(xué)文說(shuō)。

  “灰頭土臉”的傳統(tǒng)鋼鐵廠

  也能“數(shù)智化”

  寶武集團(tuán)廣東韶關(guān)鋼鐵有限公司煉鐵區(qū)內(nèi)，陣陣轟鳴聲中，原材料運(yùn)輸、燒結(jié)、焦化、高爐等環(huán)節(jié)有序運(yùn)行，但各車間不見(jiàn)工人身影。

  5公里以外的韶鋼智慧中心，7個(gè)裝有大屏和操作臺(tái)的工作島，實(shí)時(shí)收集分析著生產(chǎn)區(qū)35萬(wàn)個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)、調(diào)度著8大工序、30個(gè)系統(tǒng)，替代了原來(lái)42個(gè)中控室，讓400多名員工撤出操作現(xiàn)場(chǎng)。

  這個(gè)由中冶賽迪開(kāi)發(fā)建設(shè)、將廢棄廠房改造而成的韶鋼智慧中心，是全球首例鋼鐵廠智慧集控項(xiàng)目，設(shè)計(jì)時(shí)尚、環(huán)境優(yōu)雅，乍一看如同文創(chuàng)園區(qū)，一改鋼鐵廠“灰頭土臉”的傳統(tǒng)形象。該中心2019年1月投用后，韶鋼噸鐵成本降低40元，平均日產(chǎn)量提升500噸，總體勞動(dòng)生產(chǎn)率提升近40%，年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益3億多元，被中國(guó)鋼鐵行業(yè)協(xié)會(huì)評(píng)為“2019年兩化融合優(yōu)秀成果案例”。

  “我國(guó)擁有世界較大的鋼鐵產(chǎn)能和鋼鐵市場(chǎng)，有條件更有理由做出別人做不到的引領(lǐng)性創(chuàng)新?！毙W(xué)文說(shuō)，聚焦鋼鐵生產(chǎn)更安全、更高效、更環(huán)保，依托我國(guó)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)優(yōu)勢(shì)，近幾年中冶賽迪以硬軟件同步，設(shè)備、技術(shù)、服務(wù)協(xié)同的系統(tǒng)化、集成化思維，著力攻關(guān)鋼鐵智能制造和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，努力打造“數(shù)智化”鋼廠。

  針對(duì)鋼鐵生產(chǎn)體系龐大、環(huán)節(jié)眾多，傳統(tǒng)自動(dòng)化加信息化難以根本解決成本和效率“天花板”的問(wèn)題，中冶賽迪探索“線下智能化、全感知，線上全流程、系統(tǒng)化大數(shù)據(jù)分析決策”，研發(fā)出無(wú)人鐵水運(yùn)輸機(jī)車、智能工藝機(jī)器人等裝備，讓各設(shè)備智能感知、智慧管控、線上診斷；推出“水土云”工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，以大數(shù)據(jù)、人工智能為內(nèi)核，開(kāi)發(fā)嵌入100多個(gè)工序模型，將所有環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)連點(diǎn)成線，最終形成向下連接“人機(jī)料”各生產(chǎn)要素，向上支撐“操控管”高度融合的智能化生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)體系。2020年，“水土云”平臺(tái)獲第二屆中國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽總決賽冠軍，中冶賽迪成為我國(guó)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識(shí)解析二級(jí)節(jié)點(diǎn)（冶金行業(yè)）建設(shè)牽頭單位。

  憑借首開(kāi)先河的鋼鐵智能制造解決方案，中冶賽迪近年來(lái)在國(guó)內(nèi)建成全球首個(gè)數(shù)字化智能化原料場(chǎng)、全球首套智慧鐵水運(yùn)輸系統(tǒng)、全球首個(gè)全廠水系統(tǒng)智慧集控中心等。如湛江鋼鐵廠100萬(wàn)平方米智能原料場(chǎng)，只需要4個(gè)操作員遠(yuǎn)程監(jiān)控，作業(yè)效率提升30%，盤庫(kù)效率提升90%。

  中國(guó)工程院院士、中國(guó)金屬學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)干勇表示，通過(guò)信息化大數(shù)據(jù)和鋼鐵工業(yè)深度融合，中冶賽迪打造了引領(lǐng)國(guó)際煉鐵技術(shù)發(fā)展的典型案例。

  以綠色低碳技術(shù)

  加快鋼鐵供給側(cè)改革

  隨著碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)的提出，作為碳排放“大戶”的鋼鐵工業(yè)，面臨加快綠色化轉(zhuǎn)型的考驗(yàn)。中冶賽迪提前布局、前瞻性研發(fā)，用一系列關(guān)鍵技術(shù)和工藝突破，助力我國(guó)鋼鐵行業(yè)減污降碳。

  在首鋼京唐廠，由中冶賽迪設(shè)計(jì)建設(shè)的30萬(wàn)噸轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)線已投運(yùn)一年多，不僅實(shí)現(xiàn)含鐵塵泥固廢零排放，每年還可生產(chǎn)15萬(wàn)噸金屬化球團(tuán)，鐵鋅資源回收收益約7000萬(wàn)元。

  “我國(guó)生產(chǎn)一噸鋼約產(chǎn)生0.6噸固廢，部分固廢過(guò)去無(wú)法有效處置，污染大且多種金屬被浪費(fèi)?！辟惖蠠峁きh(huán)保公司副總經(jīng)理羅寶龍介紹，早在2009年公司就布局高效轉(zhuǎn)底爐工藝技術(shù)攻關(guān)，歷經(jīng)6年研發(fā)，關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)超過(guò)外國(guó)同行，國(guó)內(nèi)外項(xiàng)目合同額已達(dá)30億元。

  以廢鋼為原料、以電為能源的短流程冶煉，相比以礦石為原料、以煤炭為能源的長(zhǎng)流程冶煉，能減少三分之二的二氧化碳和大量固廢排放。自2008年起，中冶賽迪啟動(dòng)短流程煉鋼關(guān)鍵技術(shù)及裝備的研發(fā)，經(jīng)過(guò)10余年攻關(guān)，2018年推出綠色智能電弧爐，2021年推出超級(jí)電弧爐。

  其中，廢鋼階梯分料+階梯擾動(dòng)廢鋼預(yù)熱技術(shù)為世界首創(chuàng)，電能利用效率提升10%以上，電極消耗降低40%到50%，目前已在四川、陜西等地應(yīng)用?！邦A(yù)計(jì)到2030年，我國(guó)廢鋼積蓄量將達(dá)到130億噸，年廢鋼資源量達(dá)到3.5億噸，短流程冶煉前景廣闊?！敝幸辟惖系吞技夹g(shù)研究院綠色高效電爐研究室專家吳令說(shuō)。

  從過(guò)去模仿國(guó)外跟跑，到如今在部分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)領(lǐng)跑，如何準(zhǔn)確研判行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)、加強(qiáng)原創(chuàng)技術(shù)研發(fā)，對(duì)我國(guó)企業(yè)科技創(chuàng)新提出了更高要求?！爸幸辟惖弦呀?jīng)從解決‘人有我無(wú)’的跟隨性研發(fā)，全面轉(zhuǎn)向‘人無(wú)我有、人有我優(yōu)’的引領(lǐng)性創(chuàng)新?！毙W(xué)文說(shuō)，中冶賽迪堅(jiān)持把準(zhǔn)大方向，實(shí)行“育生態(tài)＋賽馬制”，聚焦智能制造、綠色低碳、新材料、新裝備等方面，梯次推進(jìn)高爐碳循環(huán)技術(shù)等一批“未來(lái)技術(shù)”研發(fā)，“十四五”期間將繼續(xù)往高端打、往前沿沖，助推我國(guó)鋼鐵工程技術(shù)在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全球領(lǐng)先。