钢铁制造跨入新流程时代

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钢铁生产实际上是铁—煤化工过程及其深加工过程，其物理本质是铁素物质流、碳素能量流和信息流的输入输出问题。钢铁工业铁素物质流的功能是钢铁产品制造功能，能量流运行的功能就是能源转换功能以及剩余能源如何高效利用。因此，钢铁制造流程要实现的功能有三个：钢铁产品制造功能、能源转换功能和废弃物消纳处理功能。所谓新一代钢铁流程主要是为了实现这三种功能。

研究新一代钢铁制造流程，应在深入思考生产流程动态运行的物理本质的基础上深化认识，系统地思考生产流程动态运行本质，用解析与集成的方法整体研究流程动态。钢铁产品制造功能在未来的发展过程中，应该是以过程消耗最小化为核心目标，建立有序、紧凑的新一代钢铁制造流程，以过程冶金的分析、集成优化为原则，建立起针对不同产品的高效率、低成本洁净钢平台，以材料工程为指导，促进钢铁产品升级换代。

在新一代钢铁制造流程中，要高度重视能量转换效率，以新的模式实现生态化转型，融入循环经济社会。在充分理解钢铁产品制造流程、动态过程物流本质的基础上，进一步拓展钢厂功能。要将动态、有序、协同、连续作为流程运行化的基本概念，并在顶层设计中突出整体性、层次性、动态性、关联性、环境适应性。

流程动态的三要素是由流、流程网络、运行程序组成的，动态精确设计方法的建立植根于设计理念的变化，要注重于核心思想，以流程动态运行物质本质为理论基础，突出流程动态三要素，要坚持时间连续性和不可逆性的原则，突出顶层设计中的集成创新。间隙性的运行工序、装置要服从准连续、连续的工序、装置的需要，流程制造必须是可以稳定、高效、安全、可持续的运行的生产系统，体现了流程物质要素的先进、整体结构的合理性，体现企业构成要素结构、运行功能。因此，新一代钢铁制造流程是建立在对钢铁制造流程动态运行的物理本质上。把握好本质，加强过程精确控制，加强过程精细管理，加强精心操作，是促进钢铁工业持续、健康发展的根本要求。

新一代钢铁流程是植根于市场竞争的，植根于可持续发展能力的，植根于资源能源的可控性的。实现钢铁流程中的三个功能要充分发挥碳素能量流的热能利用效率和资源（组分）的利用效率，特别是H2、CmHn和CO等组分利用及其增值价值。据介绍，焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气三种煤气所含的热值，占钢厂二次能源总量的74.6%。如果企业看不到副产煤气能源转换功能，眼光只局限于产品制造功能，炼钢成本中的能源成本问题就解决不好。高效率、低成本洁净钢生产集成性“平台”技术已成为体现新一代钢铁生产流程优越性的重要特征之一，并对推动诸多炼钢厂科技进步有引导作用。

近年来，我国一些转炉炼钢厂在现有工厂布置条件下，大力推行铁水包多功能化（所谓“一包到底”技术）和高温高活度脱硫，并研发铁水不同形式的“三脱”预处理工艺和少渣炼钢的新工艺，取得了大幅度减少渣料消耗、降低生产成本的明显效果，钢水质量全面提高；恒速高效连铸技术已被认为是钢厂确保生产稳定、铸坯质量优良的关键，不仅一大批板材作业线积极推行高效率、低成本洁净钢生产平台技术，不少长材厂也加强了以满足恒拉速高效连铸技术要求为目标的洁净钢生产系统技术攻关。

对于现代钢铁厂，高炉的功能不仅是可以获得优质的炼钢生铁，而且是伴随着大量的能量转换和信息的输入或输出。为了优化钢厂生产流程、提高市场竞争力，高炉大型化是一种明显的趋势。但是，并不是追求单座高炉越大越好，更不应盲目追求“最大”，应该在产品结构、能量流结构优化和动态运行优化的前提下实施高炉大型化。

近年来，我国首钢京唐钢铁厂基于新一代可循环钢铁工艺流程，构建了动态有序、连续紧凑、高效协同的生产运行体系，成功实现了新一代钢铁厂优质产品制造、高效能源转换、消纳废弃物并实现资源化的三大功能。

同时，钢铁厂生产能力的选择要适应社会发展和市场需求，应根据区域市场需求和产品结构需求的变化，进行钢铁厂产品的定位和生产规模的优化选择。要根据钢铁厂整体流程结构的合理性、高效性、经济性考虑顶层设计，继而综合考虑轧机组成并评估合理产能，再对与之相应的高炉座数和容积做出初步选择，同时必须兼顾企业投资取向和企业发展的远景目标。在钢铁厂整体流程结构优化前提下的高炉大型化，是当前国内外高炉炼铁技术的发展趋势。

资源的高效利用是钢铁企业发展循环经济的重要前提。钢铁企业发展循环经济至少包括两个方面的内涵，一是钢铁企业资源利用实现“小循环”，另一个是与社会实现“大循环”。在实现“小循环”方面，近年来，中国钢铁企业成绩斐然，有些企业的资源综合利用指标甚至领先国际。但从整体上看，钢铁企业在资源高效利用上与国外先进水平还有明显的差距。因此，钢厂要拓宽功能、开展多种经营，推动循环经济。例如，有条件的地区可以探索构建以重化工业为主体的生态工业园。

为进一步发展新一代钢铁制造流程，我国钢铁业未来的发展方向应是构筑集成的、多元的、绿色的产业体系。这包括四点内涵：一是适当的、空尺度的市场化发展。对某一钢厂而言，应该在适度区域市场内，多元化、关联化地整合发展。二是专业化生产经营。钢铁生产流程渐趋连续化、协同化和多目标优化，逐步形成了市场需求确定轧机的种类和能力，轧机决定连铸机的种类和能力，进而从流程结构优化出发，选择炼钢炉、高炉的座数和能力的做法。单个钢厂应该定位在产品专业化生产经营，这是结构优化的发展方向。三是差异化竞争与合作。“高精尖”产品的市场容量是有限的，应该在专业化经营的前提下，各厂根据周围市场条件，开展不同质量不同层次的差异化分工。四是集团化经营管理。单个钢厂行之有效的发展方向是在优势互补的前提下，组成企业集团，包括关联的跨行业、跨地区的企业集团，开展集团化经营、跨行业多元化经营，延伸产品链、能量链和资金链。