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废钢预热 河北科技创新驱动高质量发展,253项科技奖展现新动能与新力量

编者按 中国式现代化需要以科技现代化作为支撑,而实现高质量发展则要依靠科技创新来培育新的动能。

近日,河北省有 253 项(人/组织)荣获 2023 年度河北省科学技术奖。在一些产业领域,涌现出了一批新技术和新力量。这展现出河北通过改革激发创新活力,凭借创新增强发展动力,正加快建设创新型河北,呈现出澎湃的动能。

河北日报从今日开始推出“一线追‘新’记”系列报道。该系列报道选取了一些具有代表性的获奖奖项,同时也选取了各地为加快培育以创新为显著特点的新质生产力而采取的新路子和新举措。通过这些鲜活的一线故事,去探寻科技创新与产业创新深度融合的生动实践,感受在创新驱动下所展现出的蓬勃活力和强劲脉动。

废钢预热_废钢预热设备_废钢预热氧燃枪

8 月 29 日这天,石钢公司水处理中心的职工正在深度处理车间对设备进行巡检。他们的目的是为短流程电炉炼钢用水提供保障,保驾护航。河北日报通讯员高益芳进行了拍摄。

阅读提示

9 月 2 日,全省科技大会以及河北省科学技术奖励大会得以召开。天源二手物资的“高端特钢绿色转型短流程制造技术创新与工程示范”项目,获得了河北省科学技术进步奖的一等奖。

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。

短流程是什么呢?通俗来讲,就是不存在炼铁这一工序,从而使得生产流程得以变短。

这意味着,这个钢厂没有炼铁的高炉。

石钢新区总共投资 102 亿元,大手笔进行建设的钢厂为何不建造高炉呢?倘若没有高炉来炼铁,又怎么能够炼出钢呢?短流程炼出的钢和普通的钢存在着哪些不同呢?

石钢获奖之时,记者前往位于石家庄井陉矿区的石钢新区去看个究竟。

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,在天源二手物资,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,记者步入石钢电炉车间。两台电炉发出低沉的声响。可以看到,不同尺寸和形状的废钢被它们吞入。接着,这些废钢在高温作用下熔化成火红的钢水。随后,钢水顺着出钢口流入钢包。最后,钢包将钢水送往精炼车间。

获奖项目完成人之一、石钢副总经理董大西介绍,我们此次获奖的技术是短流程电炉炼钢。与传统钢厂存在差异,石钢没有高炉炼铁这一环节,而是炼钢直接从“吃”进废钢开始。

在钢铁行业中,存在两种主要的冶炼工艺。一种是以高炉作为标志的长流程炼钢;另一种则是短流程电炉炼钢。

2020 年 10 月,石钢抓住搬迁改造的这个机会。在新区进行建设的时候,将钢铁工业最前沿的工艺理念融入其中。就这样建成了国内首家全废钢电炉短流程的特钢企业。

不建高炉且采用短流程炼钢,就省去了焦化、烧结以及炼铁等工序。这些工序都是污染相对较高的环节,也是能耗相对较高的环节,同时还是碳排放相对较高的环节。董大西表示。

消失的不仅是高炉烟囱。

来到石钢采购中心,能看到一台显示器上的画面在不断切换。其中有邢台钢屑压饼基地,还有沧州废钢回收基地等。这些都是石钢与 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石钢的厂区。

长流程改为短流程之后,我们的采购物料有了根本性的改变。采购中心主任王彩永表示,铁矿石、焦煤、焦炭、球团这些曾经在钢铁生产中不可或缺的原材料,已经从采购清单里消失了,而可循环使用的各类废钢则成为了“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上,记者得以看到“吨钢污染物排放量”这一栏下的相关数据。其中,炼钢环节,按照清洁生产 1 级标准,颗粒物为 0.09 千克/吨,而实际排放量为 0.055 千克/吨;轧钢环节,清洁生产 1 级标准的颗粒物是 0.019 千克/吨,实际排放量为 0.01 千克/吨……

董大西表示,污染物能够全部实现近零排放或者零排放。短流程的方式,一方面减少了煤炭以及铁精粉等大宗物料的运输,达成了零煤、零焦的清洁生产目标;另一方面,其动力能源采用的是电和天然气,这些能源均属于绿色清洁能源。

石钢新区与老厂区相比,吨钢综合能耗降低了 62%,同口径碳排放降低了 75%,节能减排的效果十分明显。

短流程的优点不止如此。

长流程炼钢时,各个工序是相互连接的。即便市场出现波动,需要对产量进行调整,也不能轻易停止高炉的运行,因为重新启动的成本非常高。而短流程则避免了这些问题,其生产组织更加灵活、紧凑且高效。董大西做出了这样的表示。

优点有这么多,那为什么在国内率先进行“长改短”的是石钢呢?石钢之前并不出名,没有什么名气。

关键在于短流程炼钢,其成本相对较高。经估算,短流程的吨钢成本比长流程要高出 400 元到 500 元。

怎么办?只能降本增效。

走进石钢炼钢厂,双竖井废钢预热直流电弧炉十分醒目。它是世界先进的,并且是国内首批投用的。它成为了企业的“硬核”装备。

它有独特的废料预热方式,能够利用生产过程中产生的余热,把废钢的温度预热到 600℃之上,这样一来就可以缩短废钢熔化所需要的时间,还能提升冶炼的效率,同时降低电耗。炼钢厂技术室主任赵晓磊进行了介绍。

它拥有多项先进节能技术,其中包括电极智能调节系统、氧碳喷吹技术、钢包自动加盖技术等。例如,传统电炉每次加料时都必须揭开炉盖,这样既会导致能量损失,又会使烟尘外溢。而新电炉能够不揭盖进行连续作业,其吨钢电耗和冶炼周期等指标在行业中处于领先地位。

这个“硬核”装备是由德国制造的。然而,石钢的技术人员对它进行了不断的迭代更新。

投产初期,电炉废钢预热系统时常出现故障。其中最常出现的情况是,废钢在熔化期间会与设备粘连,进而致使设备停止运行。经过技术人员持续对工艺进行改进和调整后,预热比例从投产初期的不足 50%提升到了 99%,相较于传统电炉,吨钢电耗降低了 30%以上。

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9 月 3 日,在石钢公司炼钢厂的主控室里,职工正忙于对生产的高端产品进行跟踪调度。河北日报记者姜艳拍下了这一场景。

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”,在石钢的获奖项目评价里,它是引人瞩目的。

机器人集群作业,会是怎样的震撼画面?

在石钢的中棒线精整车间,记者目睹了这样的场景。产线上不见一个工人的身影,而拆捆机器人、上料机器人、样棒取放机器人、贴标机器人等取而代之。38 台不同类型的智能机器人协同展开作业,它们对轧制后的棒材进行拆捆、修磨、打捆、贴标以及入库等操作,各个环节的生产都顺畅且连贯地进行着。

38 台机器人集中上线,11 种机器人的 16 项技术被突破,精整机器人实现了集群化作业。获奖项目的另一完成人、石钢党委副书记彭绍峰介绍说,这个车间属于国家智能制造示范工厂的 42 个示范场景之一。

有了机器人帮手后,原来从事最苦最累工作的探伤工,其工作发生了质的变化。车间主任于佳星表示,以往,探伤工得手动去拆解成捆的棒材,并且还要手持探伤仪来检验钢材的表面质量。而现在,仅仅只需要在主控室里盯着电脑屏幕,按动鼠标,就能够操控作业了。

在连铸工段,辊道班长冯旭将炉号、编号等信息通过电脑设置好,接着喷号机器人开始作业。喷号机器人的速度很快,完成一次喷号作业所用时间不到 2 秒。

机器人工作的画面有条不紊,这将冯旭的记忆拉回到了过去。以前,铸坯喷号是全部由人工来完成的。刚刚下线的铸坯周围温度非常高,然而工人们却需要身着厚厚的阻燃服进行作业。这样做不仅费时费力,而且有时还会因为涂料涂抹得不均匀,从而导致铸坯的编号变得模糊不清。

机器人上岗前,整个精整产线的作业都是由人来完成的。每个班需要 18 个人。而现在,每个班的人数减少到了 3 个人。尽管人数减少了,但产能却提升了 20.4%。并且,产品表面质量达到了“零缺陷”的水平。于佳星说道。

机器人施展了众多本领。它把工人从重复性工作中解放了出来,同时也改善了作业环境。在工人看来,那些危险、重复、繁重的工作,都由机器人去做,这样能最大程度地减少人工干预,使得产线变得更高效且更安全。

机器人集群作业背后有着数智的赋能,正是这种赋能让“一键炼钢”成为了现实。

接着,电炉炉体开始缓缓地倾动。

随着电炉倾动角度发生变化,有“5.5°、8°、10°……”等情况,钢包内的钢水重量在不断增加。

以前是在炉前现场进行手动摇炉,这对个人的技术是一种考验。如果操作不到位,还会引发生产事故。如今,自动摇炉系统已经全面投入使用,只需按下一个按键,就能够完成摇炉作业。

在石钢化学分析中心,一台机器人完成了取样操作。同时废钢预热,这台机器人也完成了分配操作。并且,这台机器人还完成了自动检验等全过程操作。这样就解决了成分检验慢的痛点。也解决了人工调整差异大的痛点。使得钢坯化学成分取样分析从过去的十几分钟缩短为 2 分 40 秒。

一线工人关注的是钢材生产,而石钢信息物流中心主任纪树梅留意的是“数据”。

接到客户订单后,石钢的最强大脑“智能制造系统”迅速开始反应。它进行询单审批,进行质量设计,进行计划排程等工作。从原料组织一直到产品交付,都能完成“一站式”的处理。

在石钢,钢铁是通过数据炼成的。全厂目前拥有 5 万多个数据采集点。每 100 人中约有 23.9 台机器人等智能装备。纪树梅表示,数据能够全部被收集,网络能够实现全覆盖,生产系统各工序之间的信息能够相互连通、相互交流,从而实现了在数据与算法驱动下的智能制造。

智能炼钢,还有智能分拣,以及智能立体库,再有智能一体化排产,包括废钢自动验质等等。80 多项在国内外处于领先地位的智能制造技术,给企业注入了智慧的“基因”。

更智能的机器以及更有智慧的网络,促使生产变得更加高效,产品也变得更加优质。当下,石钢的生产订单计划能够自动进行排产,其排产率达到了 100%。并且,对于订单交付期的应答准确度,能够控制在 3 天以内。在今年的上半年,石钢的高创效产品与去年同期相比提升了 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,石钢迎来了国际知名的轴承制造企业代表。这种行业中最为绿色环保的短流程工艺,给客户留下了深刻的印象。

该企业的门槛较高。一旦通过审核,其高端产品的订单就会相对稳定。它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,让团队更加坚定了打造绿钢品牌的决心。

当前,钢铁行业的市场呈现出很大的波动。然而,石钢产品在市场中的份额却在不断提高。当销售人员与客户洽谈合作时,他们的底气也变得越来越充足。

这是因为国际市场对于产品全生命周期过程的碳排放越来越重视。许多企业已经明确表示要采购零碳钢或者低碳排放钢。而绿色低碳,恰恰是石钢迈向世界“顶级圈”所具备的新优势。

8 月份的时候,石钢供应奔驰的直径 100mm 高端汽车用钢顺利下线了。石钢今年已经谈成了多家像这样具有“突破性”的国际高端客户。

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。

在国外的高端市场中,短流程电炉钢这种更加绿色低碳的钢材,比传统钢材产品更受人们的喜爱。贾军杰表示,他们所看重的,一方面是石钢最为先进的短流程冶炼工艺,另一方面是最终的高端产品能够给客户带来的降碳能力。

石钢不仅仅在冶炼工艺方面有所作为,还将绿色理念贯穿于整个生产过程之中,凭借低碳足迹来打造高端材料。在产品开发的阶段,研发人员就已经开始对相关的环保问题进行考虑。在此之后,在成分设计、原材料获取、生产以及销售等整个生命周期内,都大力地推行绿色制造。

8 月 26 日,石钢有一款高端汽车用钢产品,即非调质钢。此产品的订单已交付给客户,并且该产品会被用于宝马汽车的核心零部件制造。

并且企业还获得了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,能够减轻工程机械涨紧弹簧的重量,从而实现挖掘机用弹簧的轻量化,达到了节能降耗的目的。同时,石钢开发了大规格以轧代锻的新产品,为客户省去了锻造工序,减少了能源消耗和金属材料损耗……

石钢新区投产之后,开发出了 80 多个高端绿钢。高端产品的销量与去年同期相比提升了 18%。绿钢品牌的独特价值越来越明显地凸显出来。

石钢正在竞逐低碳的新赛道,并且不断拓展高端的朋友圈。当下,石钢已经和世界汽车零部件百强企业里的 31 家建立了合作关系,其产品也进入了世界 500 强中的 38 家装备制造企业。

记者观察

转型,唯有走在变化之前

我们改得早,所以把握了先机,也赢得了主动。在天源二手物资采访时,管理层和科研团队中不时有人这样表达。

石钢具有 60 多年的历史,是一家老钢厂。2018 年底进行退城搬迁,在这个过程中,它坚决舍弃了原先以铁矿石作为原料的长流程炼钢方式,转而采用以废钢为原料的短流程电炉炼钢。到了 2020 年,石钢新区建设完成,从而成为国内钢铁领域从长流程转变为短流程的典范。

今年 5 月,国家发展改革委等部门发布了相关文件。文件中把“提升短流程电炉炼钢比重”当作推动钢铁业绿色低碳发展的一项重要举措。并且提出,到 2025 年底,电炉钢产量占粗钢总产量的比例要努力提升至 15%。

这表明,短流程炼钢会成为未来钢铁行业转型的趋向。而率先进行“长改短”的石钢,在下半年的竞争里无疑获取了先行的优势。

在极为内卷的钢铁行业能够赢得主动和先机,其关键在于石钢在谋划搬迁的时候,并非简单地进行搬迁,而是将最前沿的工艺理念植入其中,并且提前进行谋划和布局。

企业和行业面对瞬息万变的市场环境,不能被动接受变化,要主动适应和引领变化,这样才能在激烈竞争中脱颖而出。否则,即便企业再大,产品再好,若跟不上时代发展潮流,结果就是被淘汰出局。

其实,石钢一直在进行创新谋变。20 多年前,在钢铁市场十分红火之际,企业跳出了普通建筑用钢这一范畴,开始转型进入汽车用钢等特钢领域,努力在更高的层次上参与国际竞争。如今,钢铁市场处于低迷状态,然而石钢却成为了能够与世界 500 强进行对话的高端钢材制造商。

现代管理学之父德鲁克曾言:“无人能够对变化进行左右。”他还指出:“唯有先行于变化之前,方可有所作为。”既然变化乃是唯一不变的真理,那么,在面对挑战之时,我们需把握新的趋势废钢预热,积极开展创新活动,及时进行调整,如此方能在产业链中更好地生存与发展。

在我省,敢于“走在变化之前”的,不止石钢。

华药作为共和国医药的长子,其主业是抗生素。如今,华药瞄准了生物医药的新赛道,并且积极地研发了一系列自主创新的生物药。

在百年开滦,一方面延长了煤化工产业链,另一方面发力于高端聚甲醛新材料领域,使得煤炭实现了“从黑变白”,并且产品价值提升了将近 30 倍。

事实证明,在技术革命飞速发展的时代,大的不一定永远大,强的也不一定永远强。想要突破困境,保持长久兴盛而不衰落,只有追求创新、追求变化,不断超越自己。

预见是走在变化之前的前提。企业需具备敏锐的市场洞察力,这样才能预见未来的变化趋势,进而做好准备,抓住机遇,迎接挑战。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,以便在变化中找到新的生机和活力。

拿着旧地图,是无法找到新大陆的。在这个时代变化迅速的情况下,只有去捕捉变化,要适应变化,凭借以变应变的策略,竭力跑在变化的前面,才能够持续提升自身的实力,达成可持续发展的目标。

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