让传统钢铁行业“结出”智能低碳“新果”
中冶赛迪设计建设的宝武韶钢铁区集中操控中心。资料照片

 
 
 
 50多年前，主持设计我国首座自主设计建设的大型钢铁基地攀钢，此后承担武钢、宝钢、鞍钢等一大批重点钢铁工程项目；
 10多年前，面对钢铁工程核心技术与装备长期被国外“卡脖子”问题，奋起直追，不仅解决了“人有我无”问题，仅新建特大型高炉就占据全球60%的市场；
 近几年，率先开展钢铁智能制造技术布局，抢抓绿色化发展机遇，取得重大技术突破，推动我国钢铁生产体系再造，部分领域引领全球……
 钢铁是“工业粮食”。记者近期在中国五矿中冶集团下属的中冶赛迪集团有限公司（下称“中冶赛迪”）调研发现，十余年来，这家老钢铁设计院“咬定”研发不放松，加快向科技型企业转型，聚焦我国钢铁工程技术自立自强，通过前瞻性布局、关键点猛攻、系统化突破，助力我国将关系到“工业粮食”的核心技术牢牢掌握在自己手上，并在国际钢铁市场中树立了中国品牌。
 突破“卡脖子”技术
 抢占国际市场
 今年9月初，中冶赛迪击败来自意大利、德国的竞争对手，中标印度JSPL钢厂新建5499立方米高炉项目。去年以来，尽管受到新冠肺炎疫情影响，但中冶赛迪仍相继承揽了欧洲安赛乐米塔尔、印度TATA、土耳其ISDEMIR等海外知名钢企项目。
 “疫情期间，海外拓展速度不减。”中冶赛迪海外事业管理部部长刘勇介绍，4000立方米级以上特大型高炉技术，中冶赛迪在全球新建市场占有率已达60%，成为国内外大型钢厂的首选供应商。
 然而，十多年前，作为钢产量世界第一的中国，钢铁工程核心技术和装备受制于人，外国公司要么不卖，要么漫天要价。比如，特大型高炉无料钟炉顶核心设备布料器，长期被欧洲一家公司垄断，海外售价1000多万元，如果中国企业参与海外项目投标，其报价动辄上亿元，以此限制中国相关技术发展。
 “技术不自主，不仅受制于人，还会被锁定在产业链低端。作为钢铁工程设计‘国家队’，必须奋起直追，为钢铁工程技术自立自强闯出一条路来。”中冶赛迪董事长肖学文介绍，从2006年起， 中冶赛迪系统梳理钢铁行业领域“人有我无”的核心关键技术，“勒紧裤腰带”进行攻关。
 这家企业的科研攻坚战由此拉开帷幕——每年研发投入从不足千万元，逐步增加到5亿多元，平均占营收总额的3.5%以上，近五年累计投入研发资金约20亿元；为激发创新活力，打造科创孵化园，实施科技创新成果“模拟股权”等激励机制；为突破瓶颈，搭建国家和省部级创新平台20余个；一些重点项目，研发长达六七年甚至十余年……
 坚持创新并非易事。因中试成本高、风险大，不少钢企不愿在自己产线上试验新技术。仅建设用于研发中试的1：1产线模型，中冶赛迪就投资上亿元。中冶赛迪装备公司副总经理张甲刚说：“由于研发投入大，高炉、万能轧机等多项技术突破花了六七年。有几年企业营收数据不好看，一些员工对研发提出质疑。但是在公司领导班子的坚持下，十多年来研发决心始终未动摇，为企业厚积薄发打下了基础。”
 中冶赛迪作为一家老设计院，在技术积累上有优势。但肖学文认为，创新不能单点突破要系统推进，光有技术、会画图纸还不行，必须有核心产品、完整的产业链，否则即使不被外国人“卡脖子”，也会被“绑手脚”。为此，中冶赛迪专门组建装备制造公司，将核心技术转化成核心设备，形成了设计、研发、建设、制造的冶金全产业链，以“技术+产品”系统推进科技创新。
 功夫不负有心人。十多年来，中冶赛迪相继攻克高炉、热连轧、特厚板连铸、后处理等一大批“卡脖子”技术，实现钢铁全流程技术装备的完全自主。其性能更先进的高炉无料钟炉顶布料器研发成功后，倒逼国外产品降价90%。目前，中冶赛迪4000多名员工中，专门从事研发的人员达600多人，累计获得国家级科技成果奖40余项，拥有有效专利2000余项。
 在科技创新的同时，中冶赛迪从2003年起大力拓展海外市场。但彼时除了产品和服务价格便宜外，中冶赛迪在海外没有品牌知名度、也没有市场占有率，一些国外企业连投标的机会都不给。一次，中冶赛迪投标亚洲某国钢铁企业高炉项目，尽管方案占优但还是被拒绝，对方的理由是“如果买了中国的高炉，整个国家都会笑话我们”。
 为了打进国际市场，一开始中冶赛迪与外国企业合作，并探索在英、美、印度成立子公司，逐步熟悉海外市场规则。经过十多年的努力，中冶赛迪终于形成了自己的项目管理、工程交付、商务开发体系，开始中标巴西、印度等国的大型项目。2017年，由中冶赛迪总设计、全产业链输出的台塑越南河静千万吨级钢铁基地投产，这是东南亚最大、最先进的钢铁厂。从此，中冶赛迪奠定了在国际钢铁行业中的领先地位。
 “目前，全球排名前50名的钢铁公司中有42家是我们的客户，海外项目合同额超300亿元，带动中国设备出口200余亿元，实现了中国钢铁工程技术从引进到输出的转变。”肖学文说。
 “灰头土脸”的传统钢铁厂
 也能“数智化”
 宝武集团广东韶关钢铁有限公司炼铁区内，阵阵轰鸣声中，原材料运输、烧结、焦化、高炉等环节有序运行，但各车间不见工人身影。
 5公里以外的韶钢智慧中心，7个装有大屏和操作台的工作岛，实时收集分析着生产区35万个数据点，监测、调度着8大工序、30个系统，替代了原来42个中控室，让400多名员工撤出操作现场。
 这个由中冶赛迪开发建设、将废弃厂房改造而成的韶钢智慧中心，是全球首例钢铁厂智慧集控项目，设计时尚、环境优雅，乍一看如同文创园区，一改钢铁厂“灰头土脸”的传统形象。该中心2019年1月投用后，韶钢吨铁成本降低40元，平均日产量提升500吨，总体劳动生产率提升近40%，年创造经济效益3亿多元，被中国钢铁行业协会评为“2019年两化融合优秀成果案例”。
 “我国拥有世界最大的钢铁产能和钢铁市场，有条件更有理由做出别人做不到的引领性创新。”肖学文说，聚焦钢铁生产更安全、更高效、更环保，依托我国互联网、大数据、人工智能技术优势，近几年中冶赛迪以硬软件同步，设备、技术、服务协同的系统化、集成化思维，着力攻关钢铁智能制造和工业互联网，努力打造“数智化”钢厂。
 针对钢铁生产体系庞大、环节众多，传统自动化加信息化难以根本解决成本和效率“天花板”的问题，中冶赛迪探索“线下智能化、全感知，线上全流程、系统化大数据分析决策”，研发出无人铁水运输机车、智能工艺机器人等装备，让各设备智能感知、智慧管控、线上诊断；推出“水土云”工业互联网平台，以大数据、人工智能为内核，开发嵌入100多个工序模型，将所有环节数据连点成线，最终形成向下连接“人机料”各生产要素，向上支撑“操控管”高度融合的智能化生产运营体系。2020年，“水土云”平台获第二届中国工业互联网大赛总决赛冠军，中冶赛迪成为我国工业互联网标识解析二级节点（冶金行业）建设牵头单位。
 凭借首开先河的钢铁智能制造解决方案，中冶赛迪近年来在国内建成全球首个数字化智能化原料场、全球首套智慧铁水运输系统、全球首个全厂水系统智慧集控中心等。如湛江钢铁厂100万平方米智能原料场，只需要4个操作员远程监控，作业效率提升30%，盘库效率提升90%。
 中国工程院院士、中国金属学会理事长干勇表示，通过信息化大数据和钢铁工业深度融合，中冶赛迪打造了引领国际炼铁技术发展的典型案例。
 以绿色低碳技术
 加快钢铁供给侧改革
 随着碳达峰、碳中和目标的提出，作为碳排放“大户”的钢铁工业，面临加快绿色化转型的考验。中冶赛迪提前布局、前瞻性研发，用一系列关键技术和工艺突破，助力我国钢铁行业减污降碳。
 在首钢京唐厂，由中冶赛迪设计建设的30万吨转底炉生产线已投运一年多，不仅实现含铁尘泥固废零排放，每年还可生产15万吨金属化球团，铁锌资源回收收益约7000万元。
 “我国生产一吨钢约产生0.6吨固废，部分固废过去无法有效处置，污染大且多种金属被浪费。”赛迪热工环保公司副总经理罗宝龙介绍，早在2009年公司就布局高效转底炉工艺技术攻关，历经6年研发，关键技术指标超过外国同行，国内外项目合同额已达30亿元。
 以废钢为原料、以电为能源的短流程冶炼，相比以矿石为原料、以煤炭为能源的长流程冶炼，能减少三分之二的二氧化碳和大量固废排放。自2008年起，中冶赛迪启动短流程炼钢关键技术及装备的研发，经过10余年攻关，2018年推出绿色智能电弧炉，2021年推出超级电弧炉。
 其中，废钢阶梯分料+阶梯扰动废钢预热技术为世界首创，电能利用效率提升10%以上，电极消耗降低40%到50%，目前已在四川、陕西等地应用。“预计到2030年，我国废钢积蓄量将达到130亿吨，年废钢资源量达到3.5亿吨，短流程冶炼前景广阔。”中冶赛迪低碳技术研究院绿色高效电炉研究室专家吴令说。
 从过去模仿国外跟跑，到如今在部分领域实现领跑，如何准确研判行业发展趋势、加强原创技术研发，对我国企业科技创新提出了更高要求。“中冶赛迪已经从解决‘人有我无’的跟随性研发，全面转向‘人无我有、人有我优’的引领性创新。”肖学文说，中冶赛迪坚持把准大方向，实行“育生态＋赛马制”，聚焦智能制造、绿色低碳、新材料、新装备等方面，梯次推进高炉碳循环技术等一批“未来技术”研发，“十四五”期间将继续往高端打、往前沿冲，助推我国钢铁工程技术在更多领域实现全球领先。