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)計我國首座自主設(shè)計建設(shè)的大型鋼鐵基地攀鋼，此后承擔(dān)武鋼、寶鋼、鞍鋼等一大批重點鋼鐵工程項目；

  10多年前，面對鋼鐵工程核心技術(shù)與裝備長期被國外“卡脖子”問題，奮起直追，不僅解決了“人有我無”問題，僅新建特大型高爐就占據(jù)全球60%的市場；

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

  鋼鐵是“工業(yè)糧食”。記者近期在中國五礦中冶集團下屬的中冶賽迪集團有限公司（下稱“中冶賽迪”）調(diào)研發(fā)現(xiàn)，十余年來，這家老鋼鐵設(shè)計院“咬定”研發(fā)不放松，加快向科技型企業(yè)轉(zhuǎn)型，聚焦我國鋼鐵工程技術(shù)自立自強，通過前瞻性布局、關(guān)鍵點猛攻、系統(tǒng)化突破，助力我國將關(guān)系到“工業(yè)糧食”的核心技術(shù)牢牢掌握在自己手上，并在國際鋼鐵市場中樹立了中國品牌。

  突破“卡脖子”技術(shù)

  搶占國際市場

  今年9月初，中冶賽迪擊敗來自意大利、德國的競爭對手，中標(biāo)印度JSPL鋼廠新建5499立方米高爐項目。去年以來，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米塔爾、印度TATA、土耳其ISDEMIR等海外知名鋼企項目。

  “疫情期間，海外拓展速度不減。”中冶賽迪海外事業(yè)管理部部長劉勇介紹，4000立方米級以上特大型高爐技術(shù)，中冶賽迪在全球新建市場占有率已達60%，成為國內(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，鋼鐵工程核心技術(shù)和裝備受制于人，外國公司要么不賣，要么漫天要價。比如，特大型高爐無料鐘爐頂核心設(shè)備布料器，長期被歐洲一家公司壟斷，海外售價1000多萬元，如果中國企業(yè)參與海外項目投標(biāo)，其報價動輒上億元，以此限制中國相關(guān)技術(shù)發(fā)展。

  “技術(shù)不自主，不僅受制于人，還會被鎖定在產(chǎn)業(yè)鏈低端。作為鋼鐵工程設(shè)計‘國家隊’，必須奮起直追，為鋼鐵工程技術(shù)自立自強闖出一條路來?！敝幸辟惖隙麻L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”的核心關(guān)鍵技術(shù)，“勒緊褲腰帶”進行攻關(guān)。

  這家企業(yè)的科研攻堅戰(zhàn)由此拉開帷幕——每年研發(fā)投入從不足千萬元，逐步增加到5億多元，平均占營收總額的3.5%以上，近五年累計投入研發(fā)資金約20億元；為激發(fā)創(chuàng)新活力，打造科創(chuàng)孵化園，實施科技創(chuàng)新成果“模擬股權(quán)”等激勵機制；為突破瓶頸，搭建國家和省部級創(chuàng)新平臺20余個；一些重點項目，研發(fā)長達六七年甚至十余年……

  堅持創(chuàng)新并非易事。因中試成本高、風(fēng)險大，不少鋼企不愿在自己產(chǎn)線上試驗新技術(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：“由于研發(fā)投入大，高爐、萬能軋機等多項技術(shù)突破花了六七年。有幾年企業(yè)營收數(shù)據(jù)不好看，一些員工對研發(fā)提出質(zhì)疑。但是在公司領(lǐng)導(dǎo)班子的堅持下，十多年來研發(fā)決心始終未動搖，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)計院，在技術(shù)積累上有優(yōu)勢。但肖學(xué)文認為，創(chuàng)新不能單點突破要系統(tǒng)推進，光有技術(shù)、會畫圖紙還不行，必須有核心產(chǎn)品、完整的產(chǎn)業(yè)鏈，否則即使不被外國人“卡脖子”，也會被“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、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)推進科技創(chuàng)新。

  功夫不負有心人。十多年來，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)，實現(xiàn)鋼鐵全流程技術(shù)裝備的完全自主。其性能更先進的高爐無料鐘爐頂布料器研發(fā)成功后，倒逼國外產(chǎn)品降價90%。目前，中冶賽迪4000多名員工中，專門從事研發(fā)的人員達600多人，累計獲得國家級科技成果獎40余項，擁有有效專利2000余項。

  在科技創(chuàng)新的同時，中冶賽迪從2003年起大力拓展海外市場。但彼時除了產(chǎn)品和服務(wù)價格便宜外，中冶賽迪在海外沒有品牌知名度、也沒有市場占有率，一些國外企業(yè)連投標(biāo)的機會都不給。一次，中冶賽迪投標(biāo)亞洲某國鋼鐵企業(yè)高爐項目，盡管方案占優(yōu)但還是被拒絕，對方的理由是“如果買了中國的高爐，整個國家都會笑話我們”。

  為了打進國際市場，一開始中冶賽迪與外國企業(yè)合作，并探索在英、美、印度成立子公司，逐步熟悉海外市場規(guī)則。經(jīng)過十多年的努力，中冶賽迪終于形成了自己的項目管理、工程交付、商務(wù)開發(fā)體系，開始中標(biāo)巴西、印度等國的大型項目。2017年，由中冶賽迪總設(shè)計、全產(chǎn)業(yè)鏈輸出的臺塑越南河靜千萬噸級鋼鐵基地投產(chǎn)，這是東南亞較大、較先進的鋼鐵廠。從此，中冶賽迪奠定了在國際鋼鐵行業(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，海外項目合同額超300億元，帶動中國設(shè)備出口200余億元，實現(xiàn)了中國鋼鐵工程技術(shù)從引進到輸出的轉(zhuǎn)變?！毙W(xué)文說。

  “灰頭土臉”的傳統(tǒng)鋼鐵廠

  也能“數(shù)智化”

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

  5公里以外的韶鋼智慧中心，7個裝有大屏和操作臺的工作島，實時收集分析著生產(chǎn)區(qū)35萬個數(shù)據(jù)點，監(jiān)測、調(diào)度著8大工序、30個系統(tǒng)，替代了原來42個中控室，讓400多名員工撤出操作現(xiàn)場。

  這個由中冶賽迪開發(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目，設(shè)計時尚、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，總體勞動生產(chǎn)率提升近40%，年創(chuàng)造經(jīng)濟效益3億多元，被中國鋼鐵行業(yè)協(xié)會評為“2019年兩化融合優(yōu)秀成果案例”。

  “我國擁有世界較大的鋼鐵產(chǎn)能和鋼鐵市場，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，聚焦鋼鐵生產(chǎn)更安全、更高效、更環(huán)保，依托我國互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)優(yōu)勢，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。

  針對鋼鐵生產(chǎn)體系龐大、環(huán)節(jié)眾多，傳統(tǒng)自動化加信息化難以根本解決成本和效率“天花板”的問題，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)出無人鐵水運輸機車、智能工藝機器人等裝備，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，以大數(shù)據(jù)、人工智能為內(nèi)核，開發(fā)嵌入100多個工序模型，將所有環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)連點成線，最終形成向下連接“人機料”各生產(chǎn)要素，向上支撐“操控管”高度融合的智能化生產(chǎn)運營體系。2020年，“水土云”平臺獲第二屆中國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)大賽總決賽冠軍，中冶賽迪成為我國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)識解析二級節(jié)點（冶金行業(yè)）建設(shè)牽頭單位。

  憑借首開先河的鋼鐵智能制造解決方案，中冶賽迪近年來在國內(nèi)建成全球首個數(shù)字化智能化原料場、全球首套智慧鐵水運輸系統(tǒng)、全球首個全廠水系統(tǒng)智慧集控中心等。如湛江鋼鐵廠100萬平方米智能原料場，只需要4個操作員遠程監(jiān)控，作業(yè)效率提升30%，盤庫效率提升90%。

  中國工程院院士、中國金屬學(xué)會理事長干勇表示，通過信息化大數(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。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，助力我國鋼鐵行業(yè)減污降碳。

  在首鋼京唐廠，由中冶賽迪設(shè)計建設(shè)的30萬噸轉(zhuǎn)底爐生產(chǎn)線已投運一年多，不僅實現(xiàn)含鐵塵泥固廢零排放，每年還可生產(chǎn)15萬噸金屬化球團，鐵鋅資源回收收益約7000萬元。

  “我國生產(chǎn)一噸鋼約產(chǎn)生0.6噸固廢，部分固廢過去無法有效處置，污染大且多種金屬被浪費。”賽迪熱工環(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)超過外國同行，國內(nèi)外項目合同額已達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，中冶賽迪啟動短流程煉鋼關(guān)鍵技術(shù)及裝備的研發(fā)，經(jīng)過10余年攻關(guān)，2018年推出綠色智能電弧爐，2021年推出超級電弧爐。

  其中，廢鋼階梯分料+階梯擾動廢鋼預(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)計到2030年，我國廢鋼積蓄量將達到130億噸，年廢鋼資源量達到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。

  從過去模仿國外跟跑，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、加強原創(chuàng)技術(shù)研發(fā)，對我國企業(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’的跟隨性研發(fā)，全面轉(zhuǎn)向‘人無我有、人有我優(yōu)’的引領(lǐng)性創(chuàng)新?！毙W(xué)文說，中冶賽迪堅持把準(zhǔn)大方向，實行“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，梯次推進高爐碳循環(huán)技術(shù)等一批“未來技術(shù)”研發(fā)，“十四五”期間將繼續(xù)往高端打、往前沿沖，助推我國鋼鐵工程技術(shù)在更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全球領(lǐng)先。