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一线追“新”记①|没有高炉,钢铁是怎样炼成的

一线追“新”记①|没有高炉,钢铁是怎样炼成的
2024年09月10日 07:49 河北新闻网官方

  编者按 中国式现代化要靠科技现代化作支撑,实现高质量发展要靠科技创新培育新动能。

  近日,河北省253项(人/组织)摘得2023年度河北省科学技术奖,一些产业领域涌现出一批新技术新力量,展现出河北以改革激发创新活力、以创新增强发展动力,加快建设创新型河北的澎湃动能。

  河北日报今起推出“一线追‘新’记”系列报道,选取其中有代表性的获奖奖项,以及各地加快培育以创新为显著特点的新质生产力的新路子和新举措,以鲜活的一线故事,探寻科技创新与产业创新深度融合的生动实践,感受创新驱动下的蓬勃活力和强劲脉动。

8月29日,石钢公司水处理中心职工正在深度处理车间巡检设备,为短流程电炉炼钢用水保驾护航。河北日报通讯员高益芳 摄8月29日,石钢公司水处理中心职工正在深度处理车间巡检设备,为短流程电炉炼钢用水保驾护航。河北日报通讯员高益芳 摄

  ■ 阅读提示

  9月2日,全省科技大会、河北省科学技术奖励大会召开,河钢集团石钢公司的“高端特钢绿色转型短流程制造技术创新与工程示范”项目,荣获河北省科学技术进步奖一等奖。

  在有些专业且拗口的名称中,最吸睛的是“短流程”这个关键词。

  什么是短流程?通俗地讲,就是没有炼铁这道工序,生产流程变短了。

  这意味着,这个钢厂没有炼铁的高炉。

  石钢新区总投资102亿元,大手笔建设的钢厂为什么不建高炉?没有高炉炼铁怎么炼出钢?短流程炼出的钢与普通的钢有什么不同?

  在石钢获奖之际,记者前往位于石家庄井陉矿区的石钢新区一探究竟。

  消失的烟囱和铁矿石

  你印象中的钢厂什么样?烟囱林立,铁水奔流,傻大黑粗?

  但是,在河钢集团石钢公司,你却看不到一根烟囱、一块铁矿石。

  那些高大的烟囱,其实是炼铁的高炉,是钢厂的标配。

  石钢没有高炉,钢铁是怎样炼成的?

  9月3日上午,记者走进石钢电炉车间,两台电炉发出低沉的轰鸣,只见不同尺寸形状的废钢被它们“吃”进去,经过高温熔化成火红的钢水,顺着出钢口流入钢包中,再送往精炼车间。

  “这就是我们此次获奖的技术——短流程电炉炼钢。”获奖项目完成人之一、石钢副总经理董大西介绍,与传统钢厂不同,石钢没有高炉炼铁环节,炼钢直接从“吃”进废钢开始。

  在钢铁行业,冶炼工艺主要有两种,一种是高炉为标志的长流程炼钢,另一种就是短流程电炉炼钢。

  2020年10月,石钢利用搬迁改造的契机,在新区建设时,植入钢铁工业最前沿的工艺理念,建成国内首家全废钢电炉短流程特钢企业。

  “不建高炉,短流程炼钢,则省去了焦化、烧结、炼铁等工序,这些都是污染、能耗和碳排放相对较高的环节。”董大西说。

  消失的不仅是高炉烟囱。

  来到石钢采购中心,一台显示器上的画面正在不断切换,邢台钢屑压饼基地、沧州废钢回收基地……这是石钢与40多家废钢供应商的合作基地,经过初加工后,每天会有六七千吨废钢被运送到厂区。

  “长流程改短流程后,我们的采购物料发生了根本改变。”采购中心主任王彩永说,铁矿石、焦煤、焦炭、球团,这些曾经钢铁生产所必需的原材料,已经从采购清单中消失,可循环使用的各类废钢成为“新宠”。

  “长改短”,改出了什么?

  9月3日10时,在石钢智慧运行数字平台,记者看到“吨钢污染物排放量”一栏下的这些数据:炼钢,清洁生产1级标准颗粒物0.09千克/吨,实际0.055千克/吨;轧钢,清洁生产1级标准颗粒物0.019千克/吨,实际0.01千克/吨……

  “污染物全部近零或零排放。”董大西说,短流程,不仅减少了煤炭、铁精粉等大宗物料运输,实现零煤、零焦清洁生产,而且动力能源采用电和天然气,均为绿色清洁能源。

  相比老厂区,石钢新区吨钢综合能耗降低62%,同口径碳排放降低75%,节能减排效果显而易见。

  短流程的优点不止如此。

  “长流程炼钢,工序一环连着一环。即便市场有波动,需要调整产量,也不能轻易停掉高炉,否则重新启动成本太高。短流程就避免了这些问题,生产组织更加灵活紧凑高效。”董大西表示。

  优点这么多,为什么在国内率先“长改短”的,是名不见经传的石钢?

  关键是短流程炼钢,成本比较高。据估算,短流程吨钢成本比长流程高400元至500元。

  怎么办?只能降本增效。

  走进石钢炼钢厂,世界先进、国内首批投用的双竖井废钢预热直流电弧炉十分醒目,成为企业的“硬核”装备。

  “它采用独特的废料预热方法,可利用生产余热,将废钢温度预热到600℃以上,从而缩短废钢熔化时间,提升冶炼效率并降低电耗。”炼钢厂技术室主任赵晓磊介绍。

  同时,它还拥有电极智能调节系统、氧碳喷吹技术、钢包自动加盖技术等多项先进节能技术。譬如,传统电炉每次加料都需要揭开炉盖,既损失能量也外溢烟尘。新电炉可以不揭盖连续作业,吨钢电耗、冶炼周期等指标行业领先。

  这个“硬核”装备虽然由德国制造,但石钢的技术人员将它不断迭代更新。

  “投产初期,电炉废钢预热系统经常发生故障。”赵晓磊说,最常见的就是,废钢在熔化过程中会与设备粘连,从而导致设备停运。经过技术人员不断改进调整工艺,预热比例由投产初期的不足50%提高到99%,较传统电炉吨钢降低电耗30%以上。

9月3日,石钢公司炼钢厂主控室,职工正在对生产的高端产品进行跟踪调度。河北日报记者姜艳 摄9月3日,石钢公司炼钢厂主控室,职工正在对生产的高端产品进行跟踪调度。河北日报记者姜艳 摄

  看不到工人的产线

  “首条机器人集群的特钢棒材精整示范线”,在石钢获奖项目评价中,这一条引人瞩目。

  机器人集群作业,会是怎样的震撼画面?

  在石钢中棒线精整车间,记者看到,产线上没有一个工人,取而代之的是拆捆机器人、上料机器人、样棒取放机器人、贴标机器人等,38台不同类型的智能机器人协同作业,对轧制后的棒材拆捆、修磨、打捆、贴标、入库,各环节生产一气呵成。

  “38台机器人集中上线,突破了我国11种机器人16项技术,实现了精整机器人集群化作业。”获奖项目另一完成人、石钢党委副书记彭绍峰介绍,这个车间是国家智能制造示范工厂42个示范场景之一。

  有了机器人帮手,原来最苦最累的探伤工,工作发生了质的变化。车间主任于佳星说,过去,探伤工需要手动拆解成捆的棒材,手持探伤仪检验钢材表面质量。如今,只需要在主控室盯着电脑屏幕,按动鼠标,就能操控作业。

  而在连铸工段,辊道班长冯旭通过电脑设置好炉号、编号等信息后,喷号机器人就开始作业。它的速度极快,不到2秒就完成一次喷号作业。

  机器人有条不紊的工作画面,将冯旭的记忆拉回过去。在以前,铸坯喷号全部由人工完成,刚刚下线的铸坯周围温度极高,工人们却要身着厚厚的阻燃服作业,费时费力不说,有时还会因为涂料涂抹不均匀,导致铸坯编号模糊不清。

  “机器人上岗前,整个精整产线都是人工作业,每个班需要18个人。现在,每个班减到3个人,产能却提升20.4%,产品表面质量实现‘零缺陷’。”于佳星说。

  机器人充分施展十八般武艺,不仅将工人从重复性的工作中解放出来,也改善了作业环境。在工人眼中,凡危险、重复、繁重的工作,都交给机器人来干,最大程度地减少人工干预,产线变得更高效更安全。

  机器人集群作业的背后,是数智赋能,这也让“一键炼钢”变为现实。

  9月3日14时25分,石钢炼钢厂电炉作业平台上,电炉炉内的钢水发出耀眼的光芒,这里的出钢作业正在进行。电炉主控室内,炼钢工段段长马志坤紧盯着面前的显示大屏,他用手指轻轻按动出钢按键,电炉炉体开始缓缓倾动。

  “5.5°、8°、10°……”随着电炉倾动角度的变化,钢包内的钢水重量不断增加。

  “以前是炉前现场手动摇炉,对个人技术是一个考验,操作不到位还会造成生产事故。如今自动摇炉系统全面投用,一个按键即可完成摇炉作业。”马志坤说。

  在石钢化学分析中心,只见一台机器人便完成了取样、分配、自动检验等全过程操作,解决了成分检验慢、人工调整差异大等痛点,钢坯化学成分取样分析从过去十几分钟缩短为2分40秒。

  与一线工人关注钢材生产不同,石钢信息物流中心主任纪树梅留意的则是“数据”。

  从接到客户订单的那一刻起,石钢最强大脑“智能制造系统”就开始快速反应,询单审批、质量设计、计划排程……从原料组织到产品交付,完成“一站式”处理。

  “在石钢,钢铁是数据炼成的。全厂现有5万多个数据采集点,每百人约有23.9台机器人等智能装备。”纪树梅说,数据全收集,网络全覆盖,生产系统各工序之间信息互联互通,实现数据与算法驱动下的智能制造。

  智能炼钢、智能分拣、智能立体库、智能一体化排产、废钢自动验质……80多项国内外领先的智能制造技术,为企业注入智慧“基因”。

  更聪明的机器和更智慧的网络,让生产更高效、产品更优质。目前,石钢生产订单计划自动排产率达100%,订单交付期应答准确度控制在3天之内。今年上半年,石钢高创效产品同比提升18%。

  绿钢打开的世界“顶级圈”

  “你们的产品有什么不同?”

  “我们采用短流程,炼出来的是绿钢。”

  8月26日,石钢迎来国际知名轴承制造企业代表。行业最绿色环保的短流程工艺,让客户印象深刻。

  “该企业门槛很高,一旦通过审核,高端产品订单相对稳定,是我们重点开发的客户。”石钢销售中心主任贾军杰表示,客户对企业绿色低碳短流程的认可,更加坚定了团队打造绿钢品牌的决心。

  当前,钢铁行业市场波动很大,但石钢产品的市场份额却越来越高,销售人员与客户谈合作,底气也越来越足。

  这是因为,国际市场越来越注重产品全生命周期过程的碳排放,不少企业已明确提出采购零碳钢或低碳排放钢,而绿色低碳,正是石钢迈向世界“顶级圈”的新优势。

  就在8月份,石钢供奔驰直径100mm高端汽车用钢成功下线。这样“突破性”的国际高端客户,石钢今年已谈成多家。

  贾军杰从新订单里看到的,是石钢产品在国际市场竞争力的提升。

  “在国外高端市场,更加绿色低碳的短流程电炉钢,比传统钢材产品更受欢迎。”贾军杰说,他们看中的,就是石钢最先进的短流程冶炼工艺,以及最终高端产品给客户带来的降碳能力。

  不仅仅是冶炼工艺,石钢将绿色理念贯穿到整个生产过程中,以低碳足迹打造高端材料。在产品开发阶段,研发人员就开始考虑相关的环保问题。此后,在成分设计、原材料获取、生产、销售等整个生命周期,都大力推行绿色制造。

  8月26日,石钢一款高端汽车用钢产品——非调质钢订单交付客户,该产品将用于宝马汽车核心零部件制造。

  “非调质钢是一种高端的绿色钢材,最大的亮点是省去了高能耗、高成本的热处理工序。相对传统的调质钢,每吨可以降低电耗1000度左右。”彭绍峰说,企业每年生产非调质钢产品近20万吨,并获得该领域的国家发明专利5项。

  对于绿色的诠释不止一种。

  石钢研发的高强度低温韧性弹簧钢,减轻工程机械涨紧弹簧重量,实现挖掘机用弹簧的轻量化,达到了节能降耗的目的;开发大规格以轧代锻新产品,为客户省去锻造工序,减少能源消耗和金属材料损耗……

  石钢新区投产以来,开发高端绿钢80多个,高端产品销量同比提升18%,绿钢品牌的独特价值日益凸显。

  竞逐低碳新赛道,拓展高端朋友圈。如今,石钢已与世界汽车零部件百强企业中的31家牵手,产品进入世界500强中的38家装备制造企业。河北日报记者 姜 艳 魏 雨

  ■ 记者观察

  转型,唯有走在变化之前

  “多亏我们改得早了一步,把握了先机,赢得了主动。”在河钢集团石钢公司采访,管理层、科研团队不时有人这样表示。

  石钢是一家有60多年历史的老钢厂。2018年底退城搬迁时,坚决抛掉原来以铁矿石为原料的长流程炼钢,改为以废钢为原料的短流程电炉炼钢。2020年石钢新区建成,成为国内钢铁长流程转短流程的典范。

  就在今年5月,国家发展改革委等部门发文,将“提升短流程电炉炼钢比重”作为推动钢铁业绿色低碳发展的一项重要举措,提出“到2025年底,电炉钢产量占粗钢总产量比例力争提升至15%”。

  这意味着,短流程炼钢,将成为未来钢铁行业转型的方向。而抢先一步“长改短”的石钢,无疑在下半场的竞争中获得先发优势。

  能够在极为内卷的钢铁行业赢得主动和先机,关键在于石钢谋划搬迁时,没有简单一搬了之,而是植入最前沿的工艺理念,超前谋划,提前布局。

  面对瞬息万变的市场环境,对于企业和行业来说,不能被动地接受变化,而应该主动地去适应和引领变化,从而在激烈的竞争中脱颖而出。否则,再大的企业,再好的产品,一旦跟不上时代发展的潮流,结果只有一个:淘汰出局。

  其实,石钢的创新谋变一直在路上。20多年前,在钢铁市场十分红火时,企业就跳出普通建筑用钢,转型汽车用钢等特钢领域,力争在更高层次参与国际竞争。如今,钢铁市场低迷,石钢却成为对话世界500强的高端钢材制造商。

  现代管理学之父德鲁克说:“没有人能够左右变化,唯有走在变化之前。”既然变是唯一不变的真理,那么,面对挑战,把握新趋势,积极创新,及时调整,才能在产业链上更好地生存和发展。

  在我省,敢于“走在变化之前”的,不止石钢。

  作为共和国医药长子,以抗生素为主业的华药,如今瞄准生物医药新赛道,积极研发了一系列自主创新生物药。

  在百年开滦,不仅延长煤化工产业链,还发力高端聚甲醛新材料领域,让煤炭“从黑变白”,产品价值提升近30倍。

  事实证明,在技术革命日新月异的时代,大者并非恒大,强者也非恒强,欲求突破困境,保持长盛不衰,唯有求新求变,不断超越自我。

  走在变化之前的前提在于预见,企业要有敏锐的市场洞察力,能够预见未来的变化趋势,从而做好准备,抓住机遇,迎接挑战。而创新是走在变化之前的关键,要敢于突破传统思维定式,勇于尝试新的方法和领域,以期在变化中找到新的生机和活力。

  拿着旧地图,永远找不到新大陆。在这个快速变化的时代,只有捕捉变化,适应变化,以变应变,努力跑在变化之前,才能不断提升自身实力,实现可持续发展。(文/河北日报记者 姜 艳)

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