钢铁可循环流程技术创新战略联盟2014年工作总结及2015年工作要点

  2014年,钢铁联盟继续发挥组织协调、技术支撑作用,积极组织实施国家科技支撑计划项目,通过承担国家科技重大项目,研究开发行业关键、共性技术和重大前沿技术,优化产品结构,提高产品质量,促进钢铁工业实现循环发展模式转变。同时,围绕钢铁行业节能减排、产学研协同创新、深化产业创新链等方面开展创新工作,取得一定工作成绩。现将2014年联盟工作及2015年工作设想汇报如下。

  一、2014年主要工作

  1. 启动实施“钢铁流程重点工序能源与资源减量化技术工程示范”节能减排重大专项

  面对日益严峻的能源消耗和环境污染问题,国家科技部启动实施制造业节能减排专项行动计划,钢铁行业作为制造业耗能和污染大户,节能减排压力巨大,联盟作为钢铁行业的技术高地,结合各成员单位综合优势,针对我国钢铁行业资源消耗大、能耗高和环境污染严重等问题开展预研,在新一代可循环钢铁流程工艺技术基础上深入挖潜工序节点节能减排技术,凝练钢铁行业未来进一步节能减排的关键瓶颈技术,成功组织申报“十二五”钢铁流程重点工序能源与资源减量化技术及其工程示范”国家节能减排专项并批准立项。通过专项实施和攻关示范新技术推广应用,有望带动钢铁行业新一轮的技术进步和结构调整,取得明显的节能减排效果。

  2014年4月9日,联盟理事长单位中国钢研组织召开了国家节能减排科技专项“钢铁流程重点工序能源与资源减量化技术工程示范”项目启动会暨项目专家委员会第一次会议。联盟理事长干勇、成员朱继民、王天义,联盟专家委员会副主任殷瑞钰、成员张寿荣、温燕明、孙彦广等专家及首钢京唐等单位参加了会议。与会专家对项目实施寄予了很大期望,并提出后续实施建议,联盟专家委员会副主任殷瑞钰院士强调节能减排科技专项项目是“新一代可循环钢铁流程工艺技术”项目的技术延伸,在项目实施过程中,建议继续围绕以“三个功能”为顶层设计,以界面技术、能量流网络技术、高效低成本技术等技术群为支撑的系统集成理念,吸收和借鉴国外先进技术,在延伸技术上开展二次开发,并形成关键共性技术的工程示范和扩散推广。联盟理事长干勇院士指出节能减排科技专项项目是我国钢铁工业转型升级的重要技术支撑,项目团队应围绕项目实施,充分发挥项目专家委员会技术指导作用,着力分析我国钢铁行业节能减排主体技术、主要问题、升级途径和技术路线,探索钢铁流程重点工序资源化、减量化技术与信息化、智能化技术深度融合模式,为提高钢铁冶金行业能源、资源综合利用,实现钢铁工业“三大功能”做出新的贡献。

  2. 组织开展国家科技支撑计划“钢铁流程铁前工序余热高效利用节能综合技术及示范”项目进展检查及评估

  联盟作为“十二五”国家科技支撑计划“钢铁流程铁前工序余热高效利用节能综合技术及示范”项目的组织单位,严格履行项目组织单位职责,统筹协调和处理项目实施过程中的重大问题。按照科技部下达的项目批复和课题任务书要求,该项目将于2014年12月底前完成验收,依据支撑计划相关管理办法,为保证项目顺利完成验收,联盟分别于4月2日和11月6日组织专家及各课题承担单位开展项目进展检查及评估工作,重点针对项目示范工程因土地属性变更问题而未如期建设,导致项目无法按期验收问题进行了讨论,并形成处理意见。联盟秘书组严格按照会议结论,起草了《关于“十二五”科技支撑计划项目“钢铁流程铁前工序余热高效利用节能综合技术及示范”延期的申请,申请项目截止日期由原2014年12月31日延期至2015年12月31日,及时上报科技部。期间,联盟积极与科技部汇报沟通,经联盟各方不懈努力,该项目和下设四个课题获得延期批复(国科高函[2014]144号),保证项目课题顺利实施,保质保量完成国家任务。

  3. 充分发挥联盟资源优势,参与国家各类“十三五”预研工作

  (1)积极参与科技部“材料领域十三五国家关键技术预测和选择”工作。

  2014年,国家科技部启动“十三五”战略布局工作,方式上与以往五年计划做出重大调整:由科技部发展计划司和战略研究院牵头,组织开展“十三五”国家关键技术备选征集,然后在网站公示投票,进而在“十三五”分年度进行安排。在此背景下,联盟充分发挥自身行业技术引领作用和资源优势,积极组织成员单位、行业专家研判“十三五”钢铁行业技术方向,凝练关键技术,一批行业基础关键共性技术进入国家“十三五”关键技术备选库。为广泛征集政府、企业、高校、科研院所、学会、协会专家和社会公众对“十三五”国家关键技术的意见建议,科技部陆续开展技术预测调查工作,进行关键技术预测网上投票,遴选对我国未来5-10年经济社会发展具有重大意义的关键技术,提出国家关键技术选择建议,为“十三五”科技发展规划编制和科技计划的实施提供重要支撑。按照科技部“十三五”技术预测调查工作统一部署,在中国钢铁工业协会调查工作总体安排下,联盟积极组织成员单位针对钢铁行业重点关键技术进行客观公正投票,确保钢铁行业重点关键技术:高品质特殊钢、高能效低排放钢铁流程技术、钢铁材料的性能极限化理论与技术、高温合金及先进制备技术、铁基节能非晶材料与应用技术、稀土功能材料技术、新材料高通量设计及其制备、新一代高强韧钢、超大输量油气输送用管线钢生产技术等关键技术纳入“十三五”科技发展规划,为我国钢铁行业技术进步继续做出重要贡献。

  (2)积极跟进工信部和行业“工业强基”战略研究工作。

  工信部于2014年启动了“十三五”规划编制预研工作。规划编制拟借鉴德国工业4.0计划,实施《中国制造2025》,并启动“工业强基战略研究”,从“基础材料、基础零部件、基础工艺和产业技术基础”四方面强化工业基础,实现我国向工业强国的转型。重大和高端装备用钢铁材料作为“四基”中关键基础材料的重要组成部分,设立专题开展专项研究。联盟在前期材料领域十三五国家关键技术预测的基础上,重点针对重大和高端装备用钢铁材料开展发展现状、发展特点及需求等方面分析。包括:

  1)能源用钢:大型压水堆核电站、超超临界火电机组、西气东输等重大需求用钢;

  2)交通用钢:高速重载铁路、汽车、大型飞机等重大需求用钢;

  3)海洋工程用钢:海洋平台及海底油气开采、海洋岛礁基础设施等重大需求用钢;

  4)基础零部件用钢:机械制造和高端装备用轴承、齿轮、模具、弹簧、紧固件等。

  通过分析研究,形成我国《关键基础材料之重大和高端装备用钢铁材料发展战略研究报告》,报告明确了强化关键基础钢铁材料发展的指导方针、主要目标,并从关键钢铁材料发展的重要性、重点任务、标志性产品、阶段目标等方面建议2020-2025年能源领域、轨道交通领域及先进装备基础零部件用关键基础钢铁材料优先行动计划,提出我国关键基础钢铁材料发展保障措施和政策需求,为我国重大和高端装备用特种钢铁材料快速发展,推动我国向工业强国转型提供支撑。

  4. 深化产业技术创新链,开展协同创新

  2014年,国内各钢铁企业形势仍然严峻,未能完全走出困境,面对行业整体不景气的困局,联盟利用自身的平台和资源优势,积极推动院所、企业及用户之间的协同创新,以用户技术、冶金流程全产业链技术等为核心,围绕技术研发-工业生产-产业应用创新链,充分发挥企业与用户的桥梁作用,不断推动技术进步和产品升级开发。为钢铁行业转型升级,节能降耗及化解产能提供了支撑。

  (1)与首钢总公司合作开发的“超大型高炉炉缸活跃状态监测技术”等课题取得了重要突破和进展,使首钢总公司在汽车钢、电工钢领域的国内市场占有率得到大幅提升,得到首钢总公司高度认可,在此基础上,启动与首钢公司共建的“电工钢中心”第三期合作,合作涉及电工钢生产、高性能管线钢板/带、高效炼铁、先进涂镀、油气及管线钢等领域。

  (2)针对电力行业对超超临界火电机组用钢的迫切需求,钢研总院特钢所基于在火电机组用钢方面的科研成果,与宝钢股份公司签订合同额750万元,为期4.5年的“(新一代)超超临界火电机组用钢及其关键产品技术”联合研发合同,以快速推动该材料国产化。

  (3)与天津荣程钢铁集团在多次调研、技术讲座、协调调度等前期工作基础上,成功签订战略合作协议,组建冶金工艺与材料开发相结合的跨专业创新团队,先期启动2类产品(铬钼钢和轴承钢)开发项目,支撑其产品升级换代。

  另外,联盟积极组织成员单位共同制定标准《钢铁生产过程能量系统优化实施指南》,系统优化钢铁生产能量流和物质流,达到钢铁生产过程的节能降耗;开展联盟成员专利共享活动,促进共性关键技术的推广应用,推动我国钢铁工业可持续发展。

  5. 组织联盟行业辐射活动和联盟宣传交流活动

  2014年,联盟积极参与组织高水平学术交流和研讨会,开展联盟宣传交流活动,有效推动行业技术辐射。如:联盟成员单位钢研总院邀请中国钢铁工业协会会长、宝钢集团董事长徐乐江、宝钢集团总经理助理兼中央研究院院长张丕军和宝钢中央研究院首席研究员王利开展学术研讨会。中国钢铁工业协会会长、宝钢集团董事长徐乐江以“推进钢铁业由制造向服务转型”为题,从中国钢铁业目前的形势和中国要走向制造强国的宏伟远景说起,阐述了推进钢铁企业由制造向服务转型的必然趋势,介绍了宝钢服务转型方面的探索和实践以及取得的成效。宝钢中央研究院院长张丕军介绍了宝钢在技术创新方面的思考与实践,和大家分享了宝钢研发体系能力建设、技术创新体系建设以及创新机制建设的模式和经验。宝钢首席研究员王利作为汽车板研究方面的知名学者,介绍宝钢汽车板研制过程、各项前沿技术与最新发展,并详细介绍了理念创新、认识创新及其在实际工作中的具体做法。另外,邀请特钢协会胡名洋教授做有关特殊钢产业竞争力分析的报告,系统分析了我国典型特殊钢企业产业布局、产品类型、技术特点及未来发展趋势,为“十三五”我国高品质特殊钢的深度发展起到了指引和借鉴作用。

  同时,联盟与“非晶节能材料产业技术创新联盟”开展交流学习,互学互鉴,深入沟通联盟机构组织活动模式,协同创新模式及技术辐射推广转化模式,为促进联盟可持续发展,充分发挥联盟组织协调、技术支撑作用起到积极推动作用。

  二、2014年工作成果及技术突破

  2014年,联盟先后参与组织承担了2项国家科技支撑计划项目,目前处于执行中,进展顺利。取得一批核心关键共性技术突破,为行业技术升级、节能减排做出贡献。

  1. 钢铁流程铁前工序余热高效利用节能综合技术及示范

  “十二五”国家科技支撑计划“钢铁流程铁前工序余热高效利用节能综合技术及示范”项目下设四个课题,按照项目任务分工和课题任务书要求,各课题均开展了大量工作,取得一批成果。主要进展如下:

  (1)课题一“高温炉料热送热装炼铁新工艺冶炼技术开发”设计出高温焦炭和球团储罐输送车,耐高温、高压炉顶密封阀,制备出满足炉料热装高炉冶炼的碱性球团矿,开发出炉料热装高炉合理炉型、高效长寿氧煤枪和焦炉煤气加热及喷吹系统、金属网布袋除尘器和热旋风除尘器、膜式壁余热锅炉发电技术及工艺流程集成控制系统等;

  (2)课题二“高温炉料热送热装新型炼铁工艺和合理炉型及材质优化设计”完成了高炉炉料热装和高富氧及焦炉煤气喷吹合理炉型优化设计,建立了新工艺高炉的数值模拟仿真和冷态模拟平台等;

  (3)课题三“高温炉料热送热装新型炼铁工艺关键装备技术开发”完成了热装热送高炉炉顶布料器运动仿真及强度计算、高温炉料动态布料器1:4冷态模型设计及模型制作,完成了可应用示范高炉的高温炉料动态布料器基本设计,开发出具有自主知识产权的新型高温炉料动态布料器;

  (4)课题四“铁前工序余热高效利用节能示范工程建设”完成了部分基础设施施工及土建内容,完成了厂区平面图及高炉、热风炉施工图等共计104套设计图,配套建设了铁渣造石项目,并完成部分设备订货。

  2. 钢铁流程重点工序能源与资源减量化技术工程示范

  “十二五”国家科技支撑计划“钢铁流程重点工序能源与资源减量化技术工程示范”项目下设五个课题,各课题在钢铁企业关键界面物质流、能量流协同优化方面,依托首钢京唐公司已建先进流程,开展钢厂物质流、能量流协同优化关键界面技术研究,确定了炼铁-炼钢界面物质流动态运行规则及合理运行模式,开发形成系统完整的微合金化钢大板坯角部横裂纹控制技术并实现推广应用;实现大方坯表面缺陷控制技术工业化应用等。

  在钢铁企业固体废弃物资源化高效利用方面,完成大型转底炉热温度场和炉内流场等数值模拟研究和参数优化设计,得出转底炉不同区域燃烧的燃气量、燃气压力、空气流量、空气压力等参数对转底炉不同区段温度、煤气流量等的影响规律,为实际工程化转底炉控制提供技术指导。突破大型转底炉高温烟气处理与有价元素回收技术,成功开发高温烟气与红热直接还原球团显然回收技术。完成示范线建设准备工作。

  在低品质铁矿直接还原技术发展电炉短流程方面,突破了气基+煤基还原温度控制技术和气基+煤基还原气体成分控制技术,在保证金属化率的同时,气体还原球团金属化率达到92%以上;实现了金属铁和脉石的有效分离,并通过金属化球团细磨方法,进一步降低磁选精矿磷含量;在以上基础上,确定了竖炉工程化设计方案。

  在钢铁企业长型材直轧技术方面,开展了感应补热过程钢坯横断面温度场变化规律,直接轧制方坯轧制成形控制、孔型系统优化、成型过程温度控制技术、产品尺寸精度控制,棒材成形过程温度制度控制、产品力学性能稳定性控制技术等研究,突破了方坯连铸和轧制速度匹配控制技术,并建设棒材直接轧制生产示范线,实现了连铸坯—棒材的直接轧制,与传统流程相比,初步达到了棒材轧钢工序吨钢降低能耗大于15公斤标准煤。

  在高强塑积热轧汽车钢板方面,突破了工业化生产中高强塑积汽车钢连铸坯角横裂控制技术,实现了控制轧制技术在高强塑积汽车钢工业化生产的应用,建成一条适合于高强塑积汽车钢的生产示范线,确定了铁水预处理-转炉-LF-RH-连铸-热送-热轧-罩式退火-(EPS)生产工艺流程,累计已生产高强塑积汽车钢400余吨,基本具备商业供货能力。同时,在中国一汽、长城汽车、华菱汽车、青特集团等多家公司进行了零件试制,实现零件减重17%。

  三、存在的问题及建议

  经过持续建设运行,钢铁可循环流程技术创新战略联盟已逐步发展成为符合市场经济规则、集中体现国家战略目标、满足钢铁行业产业发展需求,以企业为主体,联合行业高校和转制院所的新型契约型产学研共同体。在组织实施国家重大科技项目、创新产学研协同机制、深化产业链合作模式等方面取得一定成绩,为钢铁行业的技术进步和产业发展做出了积极贡献。但仍存在联盟成员单位约束机制不健全、无法形成凝聚力和向心力;产业链创新定位不明确、无法形成有机集成、仅是机械的“接龙拼凑”;成果转化和利益共享机制不完善、技术成果向现实生产力转化难度大等问题。为使联盟进一步发展壮大,为行业技术进步和国民经济可持续发展做出更大贡献,提出以下建议和意见:

  1. 联盟作为一种有效的项目攻关组织形式,通过组织攻关国家重大科技项目,其优越性已得以证实,而且在持续解决国家钢铁产业发展的重大关键共性问题中显现出举足轻重的作用。因此,建议在国家层面上给予联盟持续支持,不断给予联盟新的任务,使其得以实现滚动发展;

  2. 建议充分发挥联盟凝聚国内强势企业和专家的优势,除具体攻关项目外,还可发挥联盟潜在的战略与技术咨询作用;

  3. 建议国家相关部委(科技部、国资委、工业和信息化部、教育部等)参加联盟技术成果推广应用协调领导小组,加强对推广应用工作的指导和组织协调;

  4. 明确中国钢铁工业协会和战略联盟在推广应用过程中的管理职能。在推广应用协调领导小组领导下,建立管理办公室等推广应用机构、组建专家顾问组、制定推广应用示范标准和建设分析测试支撑平台等工作,加强对联盟开展行业辐射活动的相关政策支持和引导。

  四、2015年工作设想

  1. 持续加强联盟组织机构建设,规范联盟理事会、专家委员会、秘书处等组织机构建设,积极开展组织机构活动,促进联盟健康发展。

  2. 积极跟进国家“十三五”科技发展动向,针对钢铁行业节能环保、化解产能、两化融合及产品质量综合提升等需求,深入挖潜,凝练钢铁行业重大共性关键技术,支撑我国钢铁工业绿色化、智能化可持续发展。

  3. 贯彻落实创新驱动发展战略,面向用户需求和市场需求,充分发挥联盟的桥梁作用,深入开展产业链战略合作,不断创新企业战略合作模式,促进联盟内外科技成果转化。

  4. 推进联盟内专利共享,探索联盟专利池构建程序和相关办法,开展联盟社团标准制定,作为国家标准和行业标准的重要补充,促进行业技术发展。

  5. 发挥联盟对行业发展的技术战略咨询作用,支撑钢铁行业技术升级和结构调整。

  6. 加强产学研用合作,完善成果转化、利益共享机制。

  7. 积极组织联盟技术交流,加强重大成果宣传。