本
文
摘
要
通过筛选、组织网络投票和行业知名专家严格评选，最终确定了“2022年世界钢铁工业十大技术要闻”，内容涵盖钢铁生产主流程工序重大技术创新成果，便于读者全面了解钢铁行业重大技术研发动向。
01
120万吨氢冶金示范工程一期全线贯通
2022年12月16日，河钢集团张宣科技120万吨氢冶金示范工程一期全线贯通。有别于国际上采用天然气制备还原工艺气体的常规手段，全球首创的“焦炉煤气零重整竖炉直接还原”工艺技术，是河钢氢冶金示范工程的核心内容。同时，河钢氢冶金示范工程竖炉反应器针对高比例氢含量进行了优化设计，预留了绿氢切换功能，不需大规模改造即可直接开展切换为更高比例富氢还原气、纯氢作还原气的工业试验，为未来实现100%绿氢竖炉直接还原提供基础。
通过贯通富氢气体净化、氢基竖炉还原、碳捕集及再利用、EAF洁净钢冶炼等绿色短流程，形成“CO2捕集+CO2精制”全新工艺路线等一系列领先技术的创新应用，河钢正在打造可推广、可复制的“零碳”制氢与氢能产业发展协同互补的创新发展模式。据测算，与同等生产规模的传统“高炉+转炉”长流程工艺相比，河钢氢冶金示范工程一期每年可减少CO2排放80万吨，减排比例达到70%以上，同时SO2、NOx、烟粉尘排放分别减少30%、70%和80%以上，且生产每吨直接还原铁可捕集CO2约125kg。
点评
与传统碳冶金相比，氢冶金可以使炼铁摆脱对化石能源的依赖，从源头上解决碳排放问题。该工程是全球首例富氢气体（焦炉煤气）零重整竖炉直接还原氢冶金示范工程，标志着我国钢铁行业由传统“碳冶金”向新型“氢冶金”的转变迈出颠覆性、示范性、关键性步伐，将进一步引领传统钢铁冶金工艺变革，实现绿色低碳发展。
02
富氢碳循环氧气高炉取得重大突破
2022年11月16日，中国宝武宣布建成首座400m3级的富氢碳循环氧气高炉（HyCROF），这是全球绿色低碳冶金领域绿色低碳技术的重大突破。
项目研发历时多年，2020年7月，中国宝武在新疆八钢公司建立低碳冶金试验平台（HyCROF原型），利用八钢公司原有的2#430m3高炉，开展绿色低碳冶金工业试验；2020年10月，HyCROF突破传统高炉富氧极限，达到鼓风含氧35%的一期试验目标；2021年6月，HyCROF完成欧冶炉脱碳煤气喷吹，成为全球首座喷吹脱碳煤气的高炉；2021年8月，HyCROF风口成功喷吹焦炉煤气，开始富氢冶炼，并最终实现了50%高富氧、碳减排15%的二期试验目标。截至2022年11月，中国宝武试验团队逐步完成了从35%富氧、50%超高富氧到100%全氧冶炼工况条件下的喷吹脱碳煤气和富氢冶炼的工业化生产试验探索，开展了1200℃高温煤气自循环喷吹和富氢冶炼的工业化试验，探索解决了冶金煤气高效低成本二氧化碳脱除、高压高还原势煤气安全加热、高温煤气-纯氧-煤粉复合喷吹、全氧冶炼煤气循环下合理的煤气分布等主要技术难题，打通了HyCROF工艺全流程，固体燃料消耗降低达30%，碳减排超21%。
点评
在碳达峰碳中和背景下，氧气高炉与炉顶煤气循环技术是进一步提高高炉工艺低碳竞争力的重要技术路径。日本COURSE50项目、欧洲ULCOS项目等，均在此领域开展系统深入研究。HyCROF工艺的成功，代表着中国宝武在低碳冶金原创技术策源地建设中迈出了坚实一步，实现了全球绿色低碳冶金技术新突破，引领世界钢铁行业长流程冶炼高炉低碳转型发展方向。
03
Digimelter混合供电电弧炉首次落地欧洲
2022年7月，达涅利与捷克LIBERTY Ostrava公司签订了两台Digimelter混合供电电弧炉合同，预计将于2025年开始投入使用，总产能将达到350万吨/年，这是Digimelter电弧炉首次在欧洲落地。
两座200吨Digimelter电弧炉将使用达涅利Q-ONE数字清洁供电专利技术来控制电流和电压，从而为电弧炉提供更高效、更稳定的电能输入。这将使电弧炉在项目的第二阶段更灵活地满足不同的原料配比——从大比例铁水、直接还原铁到100%废钢，计划能够在2027年过渡到100%废钢。到2027年，新电弧炉将使LIBERTY Ostrava的二氧化碳排放量减少80%以上。除了通电和电极消耗方面的优异性能外，由Q-One提供支持的Digimelter电弧炉还确保对电网的影响可以忽略不计。基于Q-One，达涅利Digimelter采用混合供电设计，可以直接使用可再生能源。此外，Digimelter混合供电电弧炉将采用电弧炉冶炼中的最新设计和技术包，在显著优化钢水生产成本的同时，可以实现自动控制代替传统的手动操作，从而使操作员远离直接面对钢液的危险。
点评
Digimelter混合供电电弧炉项目代表着欧洲炼钢历史上的一个里程碑，是欧洲第一个用最新的绿色电弧炉冶炼技术代替碳基高炉技术的重大项目。这个项目将成为一个标志性案例，表明脱碳并不意味着威胁，而是一个改进的机会。新的混合供电电弧炉将以更高效、更低的成本生产高质量的钢种，并显著降低碳排放。
04
高炉安全长寿自修复关键技术应用成果显著
沙钢集团有限公司和北京科技大学等单位联合开发的高炉安全长寿自修复关键技术，在沙钢3#2680m3高炉进行了长期的工业试验，护炉效果显著，而且护炉成本大幅降低。在设计方面，提出优化手段，使高炉支管冷却水流量偏差从原设计的30%以上降至10%以下，有利于减轻炉缸的周向不均匀侵蚀，促进富石墨碳保护层的周向均匀性形成。在监控方面，开发了炉缸炉底侵蚀智能监测模型，可以实时在线计算炉缸耐材的侵蚀形貌，为高炉操作人员及时调整护炉措施提供依据。在护炉方面，提出了以“石墨碳析出控制”为核心的炉缸自修复创新理念，通过炉料粒度组成优化、高风速大动能送风调整、铁口深度调控、造渣制度优化及炉温控制技术保障炉缸的活跃度，明晰了铁液渗碳路径及微量元素对铁液渗碳/析碳的作用机制。该护炉技术在3#2680m3高炉应用以来，高炉的炉缸温度得到有效控制，炉缸的水温差从最高时的0.6℃降至0.3℃；同时提高了铁水质量，铁水钛达标率（[Ti]＜0.1%）由67.41%（2020年）提升至98.5%（2022年），高炉的护炉成本降低了40%以上。
点评
高炉作为最大的单体高温高压反应器，其效率和地位都是其他工艺不能完全替代的。保障高炉安全生产是现代大型高炉发展的必然需求。沙钢高炉安全长寿自修复关键技术应用成果显著，对提高高炉寿命、护炉技术水平，增加企业经济效益具有借鉴意义。
05
全球首个统一平台全流程数字钢厂建成
2022年8月，中冶赛迪发布了基于工业互联网平台的冶金全流程智能工厂解决方案，该方案已在山东永锋临港智能工厂落地应用，打造了全球首个基于统一工业互联网平台的全流程数字钢厂。在永锋临港智能工厂，中冶赛迪基于工业互联网平台开发了铁区、钢轧、生产、设备、能源、物流、安环等15大类智能应用APP，超过2000个智能应用功能项，充分挖掘、释放出数据的价值，让全流程生产联动协同，推动价值创造由局部区域向全厂、全流程演进。
该项目结合永锋集团的精益管理实践，在全球率先开创数字精益新模式。永锋临港智能工厂建立了精细化成本和关键绩效指标的准时自动核算能力，上至全厂生产调度、下至每个员工都能在数据中定位问题、持续改善、固化经验，通过数据基础上的优化闭环持续精益，追求成本的极致最优与生产的极致高效。
自投产以来，永锋临港吨钢成本较永锋钢铁本部基地降低超100元，全员人均产钢量超1500吨/年，充分体现出全流程智能工厂的价值和效益。
点评
中冶赛迪基于冶金全流程智能工厂解决方案打造了行业首个基于统一工业互联网平台的全流程数字钢厂，采用扁平化系统架构，让深入控制层的统一工业互联网平台直接承载起各类智能应用，很好地解决了纵向数据衰减和横向数据孤岛的问题，构建起数据不落地、流程无断点、无边界协同、持续精益改善的全厂智能新生态。
06
M2高速钢短流程生产工艺技术创新
2022年11月，江阴华润制钢有限公司与上海大学、上海大学（浙江）高端装备基础件材料研究院联合攻关，成功开发了M2高速钢短流程（弧形连铸连轧）生产工艺技术。
项目提出的M2高速钢短流程生产工艺为电弧炉或工频感应熔炼炉→弧形连铸→热送/退火→连轧→退火。相比传统模铸工艺，采用弧形连铸机设备使铸坯凝固时钢水的垂直压力较小，减小了鼓肚变形而产生的内裂及偏析，有助于提高铸坯质量。由于连铸工艺具有较高的冷速，连铸坯的共晶碳化物形貌由平直片状转变为纤维状，在高温扩散过程中更容易分解及球化，有利于细化碳化物。团队克服连铸拉矫裂纹、轧制塑性差、线材芯部易过热、共晶碳化物尺寸控制等难题，创新性地采用弧形连铸连轧短流程工艺生产M2高速钢线材，生产周期缩短50%以上，能耗节约30%以上，成材率提高20%以上。表面质量、低倍、脱碳等质量指标优于GB/T 9943-2008相关要求，高速钢核心质量指标共晶碳化物不均匀度，比传统长流程工艺质量提高一个等级；最大碳化物尺寸细化20%。
点评
该项目成功开发了M2高速钢连铸连轧生产工艺流程技术，从工艺流程上改变了传统的模铸工艺，采用弧形连铸机，突破了国内外公认的M2高速钢连铸连轧生产工艺难题。该生产工艺流程能够极大地节能降耗，并且具有成材率高、金属收得率高、质量稳定性高等优势。
07
全球最大一体化智慧炼铁中心建成投产
2022年4月，由鞍钢集团工程技术公司自主设计并总承包建设的鞍钢股份智慧炼铁中心项目成功并网运行。截至11月底已平稳运行近240天，该项目的连续稳定顺行，标志着全球最大的集成烧结、球团、焦化、高炉工序，融合生产操控、设备监测、指挥决策以及工业大数据平台的“铁前一体化智慧炼铁中心”由鞍钢率先实现技术突破并建成应用。
该项目通过构建一体化网络平台实现高炉生产过程数据自动采集、智能感知、智能分析，实现高炉生产过程数据可视化、管控一体化、决策智能化。将分布在鞍钢厂区内的4座大型高炉、烧球焦炼4大工序、28个操作室、104个控制系统全部整合融合到炼铁中心大楼集控大厅内，实现了各岗位职能横向联通、纵向融合，提升了生产操作效率。采用虚拟仿真技术，使开发的新系统运行准确率达到100%，有效缩短了热试时间，顺利完成了新系统与原系统的切换，并取得了控制零差错、热试一次性成功。
该项目的成功投运是鞍钢智能制造建设发展的又一重要里程碑，不仅对炼铁系统的提质提效、降本增效、安全生产等多方面具有重要作用，更为开创数字鞍钢建设新局面、实现新跨越打牢了坚实基础。
点评
鞍钢智慧炼铁中心项目融合了现有高炉、烧结、球团、焦化各工序产线布局和工艺特性，创建了以高炉群为核心，烧结、球团、焦化为高炉服务的生产模式。该项目的成功投运为鞍钢各大钢铁生产基地通过数字化赋能，实现由经验性管理向数字化、精益化管理转变提供了示范，更为钢铁行业提供了可复制、应用性强、极具推广价值的智慧集控“鞍钢模式”。
08
新型高强度汽车钢板助力降本增效
日本JFE钢铁公司与德国蒂森克虏伯钢铁欧洲公司（TKSE）共同开发了一种适用于冷加工的980-1180MPa级新型高强度钢板。与常规通用高强度钢相比，该产品具有更高的屈服强度和延展性，特别是局部延展性优异。这些特性有助于进一步减轻汽车车身重量和提高碰撞安全性能，并且在不使用热成型工艺情况下通过传统的冷加工（冲压成型/辊压成型）实现难成型零件的制造，因此有助于提高生产效率与降 *** 造成本。
在当前的汽车整车设计中，需要在实现为了节能和减少CO2排放的轻量化的同时提高碰撞安全性能。但是，如果为了减轻重量而提高钢板强度，则加工成型就会变得困难。因此，聚焦于钢材的局部延展性，进行新的成分设计，并确立了利用淬火配分（Q&P）工艺的新热处理方法开发该产品。Q&P工艺是为使在高温下生成并有较好延展性的奥氏体相在室温下也能稳定存在，从高温快速冷却，然后再加热的一种冶金学工艺。新产品预计将以冷轧板、GA（合金化热镀锌板）、GI（热镀纯锌板）的形式供货，应用于以电动汽车为主的新一代汽车工业。
点评
新型高强度汽车钢板具有更高的屈服强度和更高的延展性，有助于进一步减轻汽车车身的重量和提高碰撞安全性能，并且在不使用热成型工艺的情况下通过传统的冷加工就能够进行难成型零件的制造，有助于提高生产效率与降 *** 造成本。新产品将以冷轧板、GA、GI的形式供货，应用于以电动汽车为主的新一代汽车工业。
09
不锈钢盘卷固溶热处理技术装备实现世界领先
长期以来，不锈钢盘卷热处理关键技术一直被国外封锁。随着我国不锈钢产业的不断发展，进口装备也逐渐表现出了严重缺陷，固溶热处理后的不锈钢盘卷存在晶粒度不均匀的现象，制约着高端不锈钢线材产品的开发应用。
中冶京诚凤凰炉针对不锈钢盘卷高温固溶热处理工艺，自主创新研发、设计、制造不锈钢环形固溶热处理炉，攻克了“固溶热处理晶粒度均匀性”这一技术难题，弥补了进口固溶热处理炉进行热处理后的盘卷存在晶粒度不均匀的严重缺陷，技术达到世界领先水平。
该环形固溶热处理炉采用“比例+脉冲”的灵活控制方式，高温固溶热处理温度最高可实现1200℃，盘卷固溶热处理后晶粒度、耐晶间腐蚀性等性能指标均达到高标准，各点晶粒度级差小于2级，材料组织和成分均匀一致，消除了材料加工硬度，大大提高了材料的热处理性能。同时，该环形固溶热处理炉采用液压马达无极调速，配套采用中冶京诚凤凰炉自主研发的智能移动式装出料机，大幅度地提高了设备运行稳定性和工作效率。此外，中冶京诚凤凰炉为环形固溶热处理炉配置了超低NOx烧嘴和高性能控制器，根据实测，NOx排放量小于80mg/m3，完全满足超低排放要求。2022年，由中冶京诚凤凰炉总承包建设的永兴特种材料科技股份有限公司不锈钢盘卷环形固溶热处理炉已投入批量生产，为永兴材料不锈钢产品提高市场竞争力提供了良好的装备保障。
点评
中冶京诚凤凰炉针对不锈钢盘卷高温固溶热处理工艺，自主创新研发、设计、制造了不锈钢环形固溶热处理炉，适用于全部所需固溶热处理的钢种，满足各种高端不锈钢产品高温固溶热处理工艺的高要求，成功打破了不锈钢盘卷高温固溶热处理工艺技术装备的国外垄断，提升了我国在该领域的高端装备制造水平。
10
全系列高韧性铝硅镀层热冲压钢突破万吨应用
2022年，由东北大学与育材堂（苏州）材料科技有限公司（以下简称：育材堂）联合研发的全系列高韧性铝硅镀层热冲压钢（1000/1500/2000MPa），搭载于长城汽车等量产车型上，实现规模化应用。目前，高韧性铝硅镀层热冲压钢已正式进入万吨级工业化应用阶段，预计2023年其应用量将超过10万吨。该材料各项性能表现突出，符合GMW14400标准要求。该材料不仅具有高韧性优势，还实现了全系列强度产品供货，以及免镀层剥离直接激光拼焊，大幅降低生产成本，彻底解决了整车企业在材料选择上的一大痛点。经测算，百万台规模的车企每年可实现亿元级降本效果，经济效益显著。
2021年，鉴于该材料所具有的性能优势，中国汽车工程学会牵头，联合产业链伙伴，共同发布了T/CSAE 179-2021新标准。同年，经中国汽车工程学会及中国金属学会的专家组评定，该材料技术被认定为“国际领先”。
作为该材料应用的产业链保障，育材堂于2022年开始布局基于该材料的首个车身技术——高效率一体式热冲压成形门环激光拼焊项目，已于2022年8月正式落地扬州经济开发区，2024年将达到150万台车的激光拼焊门环生产能力。
点评
该系列产品首次解决了热冲压钢韧性不足和延迟开裂两大难题，打破了国际技术垄断，达到国际领先水平。高韧性铝硅镀层热冲压钢技术的突破，极大地推动了热成形技术的进步，真正解决了汽车行业“卡脖子”技术难题，是一个真正意义上的从0到1的颠覆性创新。
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