在京举办“2011年新一代钢铁流程高级研修班”。中国工程院名誉院长徐匡迪,中国金属学会名誉理事长、中国工程院院士殷瑞钰等业内专家和学者到会演讲。
中国金属学会理事长翁宇庆在致词中介绍了当前我国钢铁行业整体形势,指出,近几年来我国粗钢产量增速逐步放缓,即在2000-2005年期间年均增速保持在22.6%,2006-2010年期间年均增速降至12.6%。2010年我国粗钢产量增速更是下降到个位数,至9.24%,而消费增速只有5%。预计今后十年我国粗钢产量将处于平缓的弧顶区,有经济学家预测,弧顶区将持续十年左右。目前我国钢铁工业正处于结构转变期,由注重规模扩张发展向品种质量效益转变,由注重国内发展向国内国际协调发展转变,由钢铁生产商向材料生产服务商转变。在转变过程中遇到主要瓶颈问题还是资源、能源和环境的问题。按照国家统计局统计,2010年黑色压延业(包括黑色和有色)能耗占全国总能耗的17.8%,扣除铁合金占16.1%,钢铁行业(包括矿山)约占全国总能耗的 1/6。全行业排放的二氧化碳约占全国的16%左右。尽管钢铁工业一直致力于环保,减少污染,但是随着钢铁工业产能扩大,排放量占全国工业排放的比重一直在扩大。正因如此,我国致力于研究新一代钢铁流程,以期突破钢铁行业发展的瓶颈,实现可持续发展。
殷瑞钰院士介绍了新一代钢铁生产流程的总体思路——过程工程和动态运行部分。他运用工程哲学的基础和过程工程学的方法论来看新一代钢铁流程的科学性与合理性,同时对钢铁厂的设计和设备的选型提出了新思路,改变了设计的拼图学的观念,提出物质流、能源流、信息流的理念,指出:国际钢铁工业已是成熟产业,中国钢铁工业要转变发展方式和产业结构调整、实现企业升级,应该从发展战略层面上综合分析,优化产业结构,重视企业结构的顶层研究、顶层设计,才能解决产业层面、企业层面的复杂性命题。要从战略层面来思考钢厂的结构-功能-效率,这种结构-功能-效率必须考虑到全厂性的生产流程层面以及与此相关的各工序/装置层面和不同产品层面上的相关问题,然而,必须看到解决问题的关键是生产流程的结构。从时代宏观环境的需要出发,以结构-功能-效率优化为基础,做出正确的选择与适应。
新一代钢铁生产流程是面对时代挑战,经过理论思考而提出的、对钢铁工业有现实意义的战略性对策。从钢铁生产流程动态运行的本质出发,可以看到钢厂应具有三项功能,即:钢铁产品制造功能(构建高效率、低成本洁净钢生产体系);能源转换功能(能量流网络体系的构建,能源效率的提高和充分利用);大宗废弃物消纳-处理和再资源化功能(环境友好、循环经济、工业生态园)。
新一代钢铁生产流程重在注意动态运行,即动态-有序、连续-紧凑地生产。特别是重视液态过程连续与高效(从高炉直至连铸等工序的解析-集成、动态-有序、连续-紧凑),同时重视炼铁-炼钢界面技术(一罐到底)、连铸-热轧界面技术(直接热装炉)和形变 /相变结合的控轧-控冷技术。
新一代钢铁企业的设计、建设和运行源于动态-精准设计理论研究和方法创新。新一代钢铁生产流程的研发、运行要落实到:高效率、低成本洁净钢生产和制造体系的构建、运行;能量流网络优化和能源调控中心的建构和持续运行;在上述基础上设计、构建全厂性信息调控中心。
新一代钢铁生产流程不仅对生产高级薄板类大型联合企业是必要的,而且对大量生产建筑用长材厂、中厚板厂、无缝管厂、合金钢长材厂等也是普适的。
新一代钢铁生产流程的理论与实践将使钢厂走资源节约、环境友好的发展方向,并通过物质流、能量流、信息流、资金流的互动构建起工业生态园区,推动循环经济,实现绿色价值,低碳发展。
新一代钢铁生产流程将带动一系列工程科学的理论研究,包括:流程制造业与过程工程;开放系统与耗散过程;流程动态运行的物理本质;流程动态运行过程中的非线性耦合过程与类型;流程动态运行的动力学机制;流程动态运行的规则与规律;基于流程动态运行的动态-精准设计理论与方法;流程动态运行过程的仿真等。
徐匡迪院士在会上作了“新一代洁净钢生产流程的理论解析”,从理论与实践的角度诠释了新一代洁净钢生产流程的内涵,指出用最经济的方法大批量、快节奏地生产洁净钢是当今世界钢铁流程发展的一大重要特征。其基本特征是优化单元操作,实现铁水全三脱处理、转炉少渣快速脱碳,从而形成大批量、低成本、快节奏的洁净钢生产流程。传统的洁净钢炼钢流程是高炉→鱼雷罐(先脱硫,再脱硅、脱磷)→转炉(再进一步脱磷,脱碳)→钢包(进一步喷粉脱硫,然后扒渣)→二次精炼→连铸,而新一代洁净钢生产流程是将鱼雷罐脱硫变成钢包KR搅拌脱硫,把鱼雷罐脱硫、脱磷改为脱磷炉脱磷和脱硅,在炼钢转炉少渣冶炼脱碳,然后再精炼连铸,而脱碳的转炉渣还可用来脱磷,最终形成KR高效脱硫→脱磷炉(脱硅、脱磷),转炉(少渣脱碳)→二次精炼(脱硫、脱气)→精炼→连铸。
随着我国钢铁工业的发展,钢铁技术装备水平的不断提高,在生产理念上也出现了一定的突破。但是现实的生存环境不断恶化,资源环境带来的压力不断加大,这就要求钢铁企业不断探索新的途径,由只是从物质链、能源链的生产转换向产业链、生态链转换的方向发展。新一代钢铁流程正是以此为主题,为构建科学合理的生态循环工业园而进行的深入探索。