魏志江

河鋼宣鋼

摘要：本文系統(tǒng)研究了2025年以來鋼鐵行業(yè)鐵前系統(tǒng)新技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，重點(diǎn)分析了先進(jìn)工藝創(chuàng)新、智能裝備升級(jí)、減污降碳技術(shù)和數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用四個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀。研究表明，通過精細(xì)化操作手冊(cè)編制、鐵焦燒一體化改革、智能裝備集成、能源高效利用及數(shù)字化管控平臺(tái)建設(shè)等創(chuàng)新實(shí)踐，鋼鐵企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)鐵水成本顯著降低、生產(chǎn)效率大幅提升和環(huán)境績效持續(xù)改善。陜鋼集團(tuán)通過編制近1400頁的《煉鐵技術(shù)與管理》精細(xì)化手冊(cè)，2025年1-8月實(shí)現(xiàn)鐵前系統(tǒng)創(chuàng)效1.34億元；鞍鋼股份鲅魚圈分公司通過"鐵焦燒一體化"改革，生鐵成本顯著降低；日照鋼鐵全流程智能工廠項(xiàng)目預(yù)計(jì)每年可降低綜合成本約1.8億元。隨著《鋼鐵行業(yè)穩(wěn)增長工作方案（2025—2026年）》的實(shí)施，鐵前技術(shù)將朝著智能化、綠色化、高端化方向深度融合，進(jìn)一步推動(dòng)鋼鐵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

關(guān)鍵詞：鐵前系統(tǒng)；新技術(shù)應(yīng)用；智能化改造；減污降碳；數(shù)字化技術(shù)

1.前言

鐵前系統(tǒng)作為鋼鐵生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，涵蓋原料處理、燒結(jié)、球團(tuán)、焦化及高爐煉鐵等全過程，其運(yùn)行效率直接決定了鋼鐵企業(yè)的生產(chǎn)成本與市場競爭力。當(dāng)前，在全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇乏力、國內(nèi)需求收縮、行業(yè)效益下滑的多重壓力下，鋼鐵企業(yè)面臨著前所未有的成本壓力與環(huán)保挑戰(zhàn)。為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，推進(jìn)鐵前系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新與轉(zhuǎn)型升級(jí)，已成為鋼鐵企業(yè)生存與發(fā)展的必然選擇。2025年9月22日，工業(yè)和信息化部、自然資源部、生態(tài)環(huán)境部、商務(wù)部和市場監(jiān)管總局五部門聯(lián)合印發(fā)了 《鋼鐵行業(yè)穩(wěn)增長工作方案（2025—2026年）》 ，為鋼鐵行業(yè)未來兩年的發(fā)展提供了明確指引。該方案強(qiáng)調(diào)通過技術(shù)創(chuàng)新、數(shù)字化轉(zhuǎn)型和綠色低碳改造提升鋼鐵行業(yè)發(fā)展質(zhì)量。在此背景下，本研究結(jié)合最新政策要求，系統(tǒng)梳理鐵前新技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐，分析其成效與經(jīng)驗(yàn)，為行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)提供參考借鑒。

2.先進(jìn)工藝創(chuàng)新與應(yīng)用實(shí)踐

2.1精細(xì)化操作與標(biāo)準(zhǔn)化管理

鋼鐵企業(yè)通過制定精細(xì)化操作手冊(cè)和標(biāo)準(zhǔn)化管理流程，實(shí)現(xiàn)了鐵前系統(tǒng)生產(chǎn)過程的精準(zhǔn)控制。陜鋼集團(tuán)創(chuàng)新性地采用"一企一策、一爐一策"原則，深入分析近十年歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，歷經(jīng)74次評(píng)審和168處修訂，最終形成了覆蓋檢化驗(yàn)、爐料優(yōu)化、倉儲(chǔ)、燒結(jié)、煉鐵全流程的近1400頁《煉鐵技術(shù)與管理》精細(xì)化手冊(cè)。該手冊(cè)通過"三維驗(yàn)證法"確保每個(gè)操作參數(shù)和流程環(huán)節(jié)清晰可行，成為技術(shù)人員的"工具書"和一線職工的"操作指南"。

這一精細(xì)化管理的成效顯著，2025年1-8月，某鋼集團(tuán)鐵前系統(tǒng)共計(jì)創(chuàng)效1.34億元，噸鋼創(chuàng)效20.62元/噸。其中，某某鋼公司創(chuàng)效9830萬元，噸鋼創(chuàng)效20.3元/噸；某某某鋼公司創(chuàng)效3594萬元，噸鋼創(chuàng)效21.71元/噸。

2.2鐵焦燒一體化協(xié)同優(yōu)化

（1）鐵焦燒一體化是近年來鐵前系統(tǒng)工藝創(chuàng)新的重要方向。鞍鋼股份鲅魚圈鋼鐵分公司以"焦鐵整合"為突破口，對(duì)原煉焦部與煉鐵部實(shí)施整合，成立新的煉鐵部，打破了傳統(tǒng)管理壁壘，構(gòu)建起高效協(xié)同的生產(chǎn)鏈條。這一改革實(shí)現(xiàn)了原料、燒結(jié)、球團(tuán)、焦化、高爐等各工序的集中統(tǒng)一管理，推動(dòng)生產(chǎn)模式從"分散發(fā)力"成功轉(zhuǎn)向"聚指成拳"。

（2）在"鐵焦燒一體化"的推動(dòng)下，生產(chǎn)協(xié)同效應(yīng)持續(xù)釋放：在降本增效方面，嚴(yán)控焦炭質(zhì)量、優(yōu)化配煤結(jié)構(gòu)，減少高價(jià)焦煤使用；在節(jié)約能耗方面，推動(dòng)余熱、煤氣跨工序高效調(diào)配，僅焦?fàn)t煤氣消耗就減少9500m³/h；燒結(jié)環(huán)冷余熱發(fā)電能力提升25.03%，年創(chuàng)效近900萬元。此外，通過開展燒結(jié)"降漏風(fēng)"攻關(guān)，A系列燒結(jié)機(jī)漏風(fēng)率實(shí)現(xiàn)大幅降低，年創(chuàng)效超790萬元。整合后，2024年生鐵成本顯著降低，2號(hào)高爐和燒結(jié)B系列同時(shí)創(chuàng)造了單機(jī)年產(chǎn)紀(jì)錄。

鐵前系統(tǒng)一體化改革成效對(duì)比見表1。 

表1. 鐵前系統(tǒng)一體化改革成效對(duì)比

3.智能裝備升級(jí)與集成優(yōu)化

3.1智能控制系統(tǒng)與自動(dòng)化裝備

(1)智能控制系統(tǒng)是鐵前系統(tǒng)智能化改造的核心。日照鋼鐵集團(tuán)在全流程智能工廠建設(shè)中，實(shí)現(xiàn)了高爐休風(fēng)、點(diǎn)火等復(fù)雜操作的一鍵完成。通過高爐智能調(diào)煤、高爐智能變料等6項(xiàng)創(chuàng)新模型，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)決策從經(jīng)驗(yàn)判斷到數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的跨越。該公司開發(fā)的鐵前物料跟蹤系統(tǒng)，能實(shí)現(xiàn)從礦石入廠到鐵水出爐的全流程數(shù)字孿生，使配料計(jì)算全部線上完成，異常報(bào)警響應(yīng)速度提升50%。通過智能排程系統(tǒng)，高爐日產(chǎn)量預(yù)計(jì)提升2%，燃料比降低5kg/t。

(2)方大特鋼構(gòu)建的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的鐵前一體化智能管控平臺(tái)，以工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建數(shù)字底座，實(shí)現(xiàn)焦化、燒結(jié)、球團(tuán)、煉鐵全工序的數(shù)字化協(xié)同管控，涵蓋鐵前MES系統(tǒng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)采平臺(tái)、可視化監(jiān)控三大核心功能模塊。這一平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集與分析、生產(chǎn)過程動(dòng)態(tài)監(jiān)控、異常情況實(shí)時(shí)預(yù)警等功能，為企業(yè)生產(chǎn)向精細(xì)化、智能化升級(jí)提供支撐。

3.2集中操控與崗位優(yōu)化

（1）智能裝備的集成應(yīng)用促進(jìn)了崗位優(yōu)化和組織效率提升。日照鋼鐵鐵前集控大廳打破物理邊界及組織邊界，將原來分散在各區(qū)域的105個(gè)崗位、315個(gè)操作人員融合至大廳集中操控。運(yùn)用掌上工廠即時(shí)共享生產(chǎn)物料、設(shè)備狀態(tài)等信息，促進(jìn)各崗位之間高效協(xié)同，實(shí)現(xiàn)鐵區(qū)一體化管理。正如日照鋼鐵控制室技術(shù)員梁興迎所述："就像高爐出現(xiàn)爐溫波動(dòng)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)推送、觸發(fā)報(bào)警，我們?cè)谵k公區(qū)就能隨時(shí)遠(yuǎn)程查看熱風(fēng)爐參數(shù)，由原來的40分鐘，變?yōu)楝F(xiàn)在的幾分鐘之內(nèi)就能完成工藝調(diào)整"。

（2）鞍鋼股份鲅魚圈分公司在智能裝備升級(jí)的同時(shí)，同步推進(jìn)人才管理改革，實(shí)施"三位一體"考核，選拔16名年輕干部、聘任78名技術(shù)人才。設(shè)備管理方面，建立"長周期同步檢修"模式，備件共享和修廢利舊節(jié)約超340萬元。這些舉措不僅提升了設(shè)備效率，還優(yōu)化了人力資源配置，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與人員的高效協(xié)同。

表2. 鐵前系統(tǒng)智能裝備升級(jí)成效對(duì)比

4.減污降碳技術(shù)與環(huán)境友好發(fā)展

4.1節(jié)能技術(shù)與能源高效利用

(1)面對(duì)全球氣候變化和"雙碳"目標(biāo)要求，鋼鐵企業(yè)積極推行節(jié)能技術(shù)和能源高效利用措施，降低能耗和碳排放。日照鋼鐵通過智慧能源系統(tǒng)，通過2000+個(gè)計(jì)量儀表和200多個(gè)AI模型，實(shí)現(xiàn)能源成本數(shù)據(jù)自動(dòng)計(jì)算，報(bào)表數(shù)據(jù)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)，勞動(dòng)效率至少提升3小時(shí)。未來隨著更多功能上線，成本結(jié)算從原來的中午12點(diǎn)提前至早上6點(diǎn)，勞動(dòng)效率將提升6小時(shí)。通過數(shù)據(jù)與管理的融合，可實(shí)現(xiàn)電力需量降本、燃?xì)獍l(fā)電增效、新水消耗降本，外購電需量預(yù)計(jì)從月均24萬KW降低至20萬KW，煤氣發(fā)電熱效率提升8‰。

(2)據(jù)預(yù)計(jì)，日照鋼鐵全流程智能工廠項(xiàng)目正式投入運(yùn)營后，每年可降低綜合成本約1.8億元，降低能耗約6萬噸標(biāo)煤，噸鋼能耗降低15%、碳排放減少17萬噸。這些數(shù)據(jù)充分展示了智能技術(shù)在節(jié)能降碳方面的巨大潛力。

4.2先進(jìn)減排技術(shù)與裝備升級(jí)

(1)在污染物治理方面，鋼鐵企業(yè)通過裝備升級(jí)實(shí)現(xiàn)源頭減排。日照鋼鐵深刻踐行"裝備升級(jí)是基礎(chǔ)"的理念，堅(jiān)決關(guān)停小高爐、小轉(zhuǎn)爐等低效高耗裝備，并加快設(shè)備更新和技術(shù)改造步伐。目前公司成功建設(shè)了行業(yè)內(nèi)極具競爭力的3000立方米級(jí)高爐和300噸級(jí)轉(zhuǎn)爐示范群。這一戰(zhàn)略性的裝備升級(jí)，實(shí)現(xiàn)了多重跨越：工藝技術(shù)水平和能源利用效率得到顯著提升，為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)向高附加值、綠色化成功轉(zhuǎn)型奠定了堅(jiān)實(shí)的物理基礎(chǔ)。

(2)日照鋼鐵核心的ESP（無頭帶鋼）技術(shù)本身就具有顯著的降碳、節(jié)能、節(jié)水效果。作為目前世界最大ESP超薄帶鋼基地和國內(nèi)首家全面掌握ESP核心技術(shù)的企業(yè)，日鋼"ESP技術(shù)集成創(chuàng)新及應(yīng)用"達(dá)到國際領(lǐng)先水平。相較傳統(tǒng)熱軋流程，ESP技術(shù)實(shí)現(xiàn)噸鋼能耗降低70%以上、二氧化碳排放降低80%以上，產(chǎn)品具備優(yōu)異的"以熱代冷"特性、顯著的結(jié)構(gòu)輕量化優(yōu)勢和突出的節(jié)能減排效益，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤超50萬噸，減排二氧化碳約140萬噸，在行業(yè)內(nèi)樹立了"以熱代冷、高強(qiáng)減薄、節(jié)能減排"的標(biāo)桿示范。

5.數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用與智能管控平臺(tái)建設(shè)

5.1數(shù)據(jù)集成與決策支持

(1)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用是鐵前系統(tǒng)轉(zhuǎn)型升級(jí)的核心驅(qū)動(dòng)力。日照鋼鐵將二十余年積累的煉鋼經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)，"翻譯"成數(shù)字化語言，"喂"給人工智能大模型。檢測設(shè)備實(shí)時(shí)采集火焰形態(tài)、煙氣成分等關(guān)鍵信息，大模型據(jù)此自動(dòng)計(jì)算最優(yōu)加料量與時(shí)機(jī)，精準(zhǔn)調(diào)控轉(zhuǎn)爐冶煉。如同神經(jīng)中樞的智能集控系統(tǒng)，通過解析百萬級(jí)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)點(diǎn)，將老師傅的經(jīng)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為毫秒級(jí)的精準(zhǔn)指令。

(2)陜鋼集團(tuán)通過數(shù)字化技術(shù)構(gòu)建了全流程協(xié)同機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了各個(gè)系統(tǒng)大融合，讓信息化覆蓋全廠?；阼F前系統(tǒng)一體化智能管控平臺(tái)的構(gòu)建，管理人員可及時(shí)、全面地查看全廠各類數(shù)據(jù)信息，實(shí)現(xiàn)勞動(dòng)生產(chǎn)率提升，運(yùn)營成本下降。這種全方位的數(shù)字化管控，不僅提高了生產(chǎn)效率，還降低了運(yùn)營成本，為企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

5.2人工智能與機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用

(1)人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)在鐵前系統(tǒng)中的應(yīng)用正在不斷深入。日照鋼鐵開發(fā)的智能化工藝控制體系，確保比人工更高效、精準(zhǔn)、全面的質(zhì)量控制。該公司技術(shù)中心主任鄭旭濤解釋："鋼鐵生產(chǎn)的每道工序都包含眾多工藝點(diǎn)，往往需要多輪試驗(yàn)來不斷完善。以往，試驗(yàn)偏差主要依賴有經(jīng)驗(yàn)的老師傅人工捕捉，但人工監(jiān)測難免百密一疏。如今，借助數(shù)智化平臺(tái)的大模型，一旦試驗(yàn)出現(xiàn)偏差，系統(tǒng)立即自動(dòng)預(yù)警"。

(2)更巧妙的是，上游工序的異常信息能自動(dòng)傳達(dá)至下游工序，讓下游工序在同一次試驗(yàn)中有機(jī)會(huì)及時(shí)補(bǔ)救，使產(chǎn)品質(zhì)量控制精準(zhǔn)度大大提升。這種人工智能技術(shù)的應(yīng)用，為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供了核心技術(shù)支撐，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的精準(zhǔn)控制和優(yōu)化。

鐵前系統(tǒng)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用效果見表3。

表3. 鐵前系統(tǒng)數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用效果

6.高球團(tuán)配比實(shí)踐

（1）中國作為全球最大的鋼鐵生產(chǎn)國，鋼鐵行業(yè)碳排放量占全國碳排放總量的15%左右，是實(shí)現(xiàn)"雙碳"目標(biāo)的關(guān)鍵領(lǐng)域。在鋼鐵生產(chǎn)過程中，煉鐵環(huán)節(jié)的能耗和碳排放占比超過70%，是減排的重點(diǎn)環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)高爐煉鐵工藝中，燒結(jié)礦占比較高，通常超過80%，而球團(tuán)礦占比不足20%。然而，燒結(jié)礦的生產(chǎn)過程碳排放量大，每生產(chǎn)1噸燒結(jié)礦的碳排放量高達(dá)400余千克，相比之下，球團(tuán)礦的碳排放量僅為燒結(jié)礦的三分之一。因此，提升球團(tuán)礦在高爐冶煉中的占比，成為鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)的關(guān)鍵路徑。在"雙碳"戰(zhàn)略推動(dòng)下，中國鋼鐵行業(yè)正加速從"規(guī)模效益"向"質(zhì)量效益"轉(zhuǎn)變，優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)、提高球團(tuán)礦比例已成為行業(yè)共識(shí)。

（2）球團(tuán)礦生產(chǎn)過程的能耗和排放遠(yuǎn)低于燒結(jié)礦。研究表明，每生產(chǎn)1噸燒結(jié)礦的碳排放量高達(dá)400余千克，而球團(tuán)礦的碳排放量僅為燒結(jié)礦的三分之一，即約133千克。以年產(chǎn)500萬噸的球團(tuán)生產(chǎn)線為例，相比同等規(guī)模的燒結(jié)礦，年碳減排量可達(dá)133.5萬噸，減排效果顯著。此外，球團(tuán)工序能耗也明顯低于燒結(jié)工序，鞍鋼集團(tuán)采用第三代帶式焙燒球團(tuán)技術(shù)建設(shè)的400萬噸球團(tuán)產(chǎn)線，工序能耗低于14kgce/t，能耗下降55%，碳排放減少70%。

表4.球團(tuán)礦與燒結(jié)礦能耗及排放對(duì)比

（3）球團(tuán)礦具有鐵品位高、化學(xué)成分穩(wěn)定、機(jī)械強(qiáng)度好等特點(diǎn)，可有效提高高爐利用系數(shù)，降低焦比。攀鋼集團(tuán)西昌鋼釩公司應(yīng)用高比例球團(tuán)礦冶煉技術(shù)后，2025年一季度高爐冶煉球團(tuán)礦配比提升至54%，燃料消耗降低了4%，生鐵成本首次實(shí)現(xiàn)降幅目標(biāo)，行業(yè)排名較去年上升了九位。球團(tuán)礦的均勻粒度和良好還原性有助于改善高爐內(nèi)煤氣分布，提高還原效率，從而降低燃料消耗。

（4）球團(tuán)生產(chǎn)工藝可消納鋼鐵廠自身產(chǎn)生的含鐵塵泥等固體廢棄物，實(shí)現(xiàn)資源的循環(huán)利用。南鋼開發(fā)的"帶球產(chǎn)線高比例配加含Zn塵泥生產(chǎn)煉鋼化渣劑的技術(shù)"，成功將含鋅塵泥等固體廢棄物應(yīng)用于球團(tuán)生產(chǎn)，既解決了固廢處理難題，又降低了生產(chǎn)成本。這種資源化利用模式既減少了原生資源消耗，又避免了固廢堆存帶來的環(huán)境問題，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙贏。

（5）在雙碳目標(biāo)推動(dòng)下，我國球團(tuán)礦產(chǎn)能呈現(xiàn)持續(xù)擴(kuò)張態(tài)勢。2025年上半年，多地百萬噸級(jí)球團(tuán)項(xiàng)目相繼獲批建設(shè)。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2025年5月，我國38家球團(tuán)礦生產(chǎn)商上周球團(tuán)礦產(chǎn)量127.68萬噸，周環(huán)比減少1.13萬噸，減少0.88%，但同比仍增長3.50%。這表明我國球團(tuán)礦產(chǎn)能整體保持穩(wěn)定增長。

表5. 2025年中國球團(tuán)礦重點(diǎn)項(xiàng)目概況

表6.帶式焙燒機(jī)與鏈篦機(jī)-回轉(zhuǎn)窯技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

（6）在全球“雙碳”戰(zhàn)略驅(qū)動(dòng)下，鋼鐵工業(yè)作為碳排放重點(diǎn)領(lǐng)域亟需綠色轉(zhuǎn)型。傳統(tǒng)高爐煉鐵以高堿度燒結(jié)礦為主，但其工序能耗高、污染排放大?。堿性球團(tuán)礦（堿度R>0.4）憑借高品位、低渣量、強(qiáng)還原性的優(yōu)勢，成為優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)的核心路徑。據(jù)實(shí)踐數(shù)據(jù)，球團(tuán)工藝的能耗與CO?排放僅為燒結(jié)工序的50%和30%?，鞍鋼應(yīng)用第三代帶式焙燒機(jī)技術(shù)后碳排放降低70%?。本文系統(tǒng)分析堿性球團(tuán)生產(chǎn)機(jī)理、高爐配加實(shí)踐及技術(shù)挑戰(zhàn)，為鋼鐵行業(yè)低碳冶煉提供理論支撐與工程范式。

（7）首鋼京唐的爐料結(jié)構(gòu)深度重構(gòu)。 一是通過建設(shè)504m²帶式焙燒機(jī)，球團(tuán)比例從28%增至50%以上??；二是采用“高堿度堿性球團(tuán)+低硅燒結(jié)礦”模式，爐渣堿度穩(wěn)定在1.15-1.25；三是2019-2020年生產(chǎn)數(shù)據(jù)顯示其5500立方米高爐的利用系數(shù)達(dá)2.29，焦比277-305kg/t?。

表7. 部分企業(yè)的高比例堿性球團(tuán)配加情況和效果表

（8）堿性球團(tuán)高比例應(yīng)用是鋼鐵低碳轉(zhuǎn)型的必然選擇。實(shí)踐表明：一是帶式焙燒機(jī)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的關(guān)鍵，鞍鋼項(xiàng)目驗(yàn)證其降碳70%的潛力；二是爐料協(xié)同優(yōu)化是核心，需平衡堿度（R=0.6-1.0）、粒度（＞12mm）及MgO含量（1.5%-2.0%）；三是全流程數(shù)字化是保障，通過碳管理平臺(tái)打通球團(tuán)-高爐數(shù)據(jù)鏈。未來需深化氫冶金耦合與標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)，推動(dòng)球團(tuán)比例向60%以上突破，為鋼鐵業(yè)碳中和提供核心支撐。

7.高爐銅鋼復(fù)合冷卻壁

（1）銅鋼復(fù)合冷卻壁結(jié)合了銅材料優(yōu)良的導(dǎo)熱性和鋼材料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，有效解決了傳統(tǒng)銅冷卻壁易熱變形、水管開裂及成本高昂的問題。研究表明，銅鋼復(fù)合冷卻壁熱面溫度比鑄鋼冷卻壁低約520℃，熱變形比傳統(tǒng)銅冷卻壁降低25.8%-51.8%，在高溫環(huán)境下表現(xiàn)出優(yōu)越的穩(wěn)定性和長壽特性。高爐的爐腹、爐腰及爐身下部區(qū)域因承受極高的熱流密度和機(jī)械負(fù)荷，是高爐安全長壽運(yùn)行的限制性環(huán)節(jié)之一。

（2）針對(duì)這一高熱負(fù)荷區(qū)域，目前普遍采用銅冷卻壁以提高其耐久性。然而，高爐銅冷卻壁的實(shí)際使用壽命通常在5至7年之間，與高爐整體壽命15年以上的目標(biāo)相比仍有較大差距，這嚴(yán)重制約了高爐的安全穩(wěn)定運(yùn)行。純銅材料的導(dǎo)熱系數(shù)是鑄鐵或鑄鋼的9至14倍，滿足了高熱負(fù)荷區(qū)域?qū)鋮s效率的苛刻要求。然而，由于高爐運(yùn)行環(huán)境惡劣，銅冷卻壁在國內(nèi)的應(yīng)用并不理想，普遍面臨磨損、燒損、水管開裂等問題，嚴(yán)重影響了其長壽化應(yīng)用。為解決傳統(tǒng)銅冷卻壁面臨的問題，銅鋼復(fù)合冷卻壁應(yīng)運(yùn)而生。這種新型冷卻壁結(jié)合了銅材優(yōu)越的導(dǎo)熱性能和鋼材優(yōu)良的機(jī)械強(qiáng)度，不僅降低了制造成本，同時(shí)提高了抗熱變形能力，成為高爐長壽技術(shù)的重要發(fā)展方向。

（3）銅鋼復(fù)合冷卻壁已有60多座高爐在應(yīng)用，得益于其領(lǐng)先的技術(shù)和顯著的效益。一是核心技術(shù)：該產(chǎn)品采用爆炸焊接技術(shù)，將無氧銅的高導(dǎo)熱性和鋼材的高強(qiáng)度結(jié)合在一起，解決了傳統(tǒng)純銅冷卻壁易變形、成本高的問題，這項(xiàng)技術(shù)曾被中國金屬協(xié)會(huì)鑒定為"國際領(lǐng)先水平"；二是應(yīng)用效果：根據(jù)承德釩鈦的實(shí)踐，該冷卻壁展現(xiàn)出抗變形、防切管、漏水率低等優(yōu)點(diǎn)，維護(hù)更方便，預(yù)計(jì)使用壽命可達(dá)12年以上，是原有純銅冷卻壁的2倍；三是經(jīng)濟(jì)效益：除了性能優(yōu)越，它的成本只有純銅冷卻壁的80%左右，據(jù)估算，一座2500m³高爐在一個(gè)生命周期內(nèi)可節(jié)省超過2400萬元的費(fèi)用，該技術(shù)因此在2020年獲得了"冶金科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)"。

(4)銅鋼復(fù)合冷卻壁作為高爐長壽技術(shù)的重要?jiǎng)?chuàng)新，通過有機(jī)結(jié)合銅材料優(yōu)越的導(dǎo)熱性能和鋼材料良好的機(jī)械強(qiáng)度，有效解決了傳統(tǒng)冷卻壁在高熱負(fù)荷區(qū)域面臨的技術(shù)難題。研究表明，銅鋼復(fù)合冷卻壁不僅具有接近傳統(tǒng)銅冷卻壁的傳熱性能，熱面最高溫度比鑄鋼冷卻壁低約520℃，而且在抗熱變形能力方面表現(xiàn)優(yōu)異，熱變形量比傳統(tǒng)銅冷卻壁降低25.8%-51.8%。

(5)宣鋼、承鋼、某鋼等企業(yè)的工業(yè)應(yīng)用實(shí)踐表明，銅鋼復(fù)合冷卻壁能有效適應(yīng)高爐惡劣的工作環(huán)境，解決冷卻壁破損、水管開裂等問題，顯著延長高爐使用壽命。通過優(yōu)化冷卻壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建立合理的操作制度和完善的在線監(jiān)控維護(hù)體系，銅鋼復(fù)合冷卻壁的使用壽命可延長至18年以上，為高爐安全長壽運(yùn)行提供了可靠技術(shù)保障。

（6）某鋼的2800m³高爐使用實(shí)踐證明，鋼銅鋼復(fù)合冷卻壁的熱面鋼層有效抵御了爐料沖刷，其同層實(shí)測年均磨損率低至3.06mm/年，僅約占鑄鋼復(fù)合冷卻壁9.35mm/年的1/3和純銅冷卻壁11.84mm/年的1/4。

(7)未來，隨著材料技術(shù)的進(jìn)步、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)化以及智能監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，銅鋼復(fù)合冷卻壁技術(shù)將繼續(xù)創(chuàng)新發(fā)展，為推動(dòng)高爐長壽化和鋼鐵工業(yè)可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重要作用。銅鋼復(fù)合冷卻壁的成功應(yīng)用實(shí)踐，為中國乃至全球鋼鐵工業(yè)的高爐長壽技術(shù)提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)和重要借鑒。

8.結(jié)語

本研究系統(tǒng)分析了鐵前系統(tǒng)在先進(jìn)工藝、智能裝備、減污降碳和數(shù)字化技術(shù)等方面的創(chuàng)新實(shí)踐。研究表明，通過精細(xì)化操作、鐵焦燒一體化、智能裝備升級(jí)和數(shù)字化管控等技術(shù)創(chuàng)新，鋼鐵企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)鐵水成本顯著降低、生產(chǎn)效率大幅提升和環(huán)境績效持續(xù)改善。這些創(chuàng)新實(shí)踐為鋼鐵行業(yè)應(yīng)對(duì)當(dāng)前挑戰(zhàn)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供了有效路徑，與《鋼鐵行業(yè)穩(wěn)增長工作方案（2025—2026年）》的政策導(dǎo)向高度契合。

9.展望

基于當(dāng)前鐵前技術(shù)的發(fā)展趨勢和《鋼鐵行業(yè)穩(wěn)增長工作方案（2025—2026年）》的要求，未來鐵前技術(shù)創(chuàng)新將主要圍繞以下方向展開：

（1）智能化深度融合。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、數(shù)字孿生等技術(shù)的發(fā)展，鐵前系統(tǒng)將實(shí)現(xiàn)更高水平的智能化。高爐人工智能管控技術(shù)將從單點(diǎn)應(yīng)用向全流程覆蓋拓展，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自主決策和優(yōu)化控制。未來，更多的鋼鐵企業(yè)將像日照鋼鐵那樣，建設(shè)全流程智能工廠，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的全面智能化升級(jí)。

（2）綠色化持續(xù)升級(jí)。在"雙碳"目標(biāo)背景下，鐵前系統(tǒng)將更加注重節(jié)能降碳和環(huán)境保護(hù)。極致能效技術(shù)將成為行業(yè)關(guān)注焦點(diǎn)，通過能源梯級(jí)利用、工藝優(yōu)化創(chuàng)新等手段，持續(xù)降低能耗和碳排放。同時(shí)，循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式將得到更廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)資源的高效利用和廢物的最小化。

（3）高端化產(chǎn)品開發(fā)。隨著市場需求的變化，鐵前系統(tǒng)將更加注重高端產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)。通過工藝創(chuàng)新和質(zhì)量精準(zhǔn)控制，生產(chǎn)更多高端精品鋼，滿足航空航天、新能源汽車等高技術(shù)領(lǐng)域的特殊需求。陜鋼集團(tuán)已開始重點(diǎn)擴(kuò)大圓鋼、帶鋼、型鋼等創(chuàng)效產(chǎn)品的經(jīng)營布局，精準(zhǔn)匹配市場需求。

（4）產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同優(yōu)化。鐵前系統(tǒng)將突破企業(yè)邊界，實(shí)現(xiàn)與上下游產(chǎn)業(yè)的協(xié)同優(yōu)化。通過供應(yīng)鏈數(shù)字化整合，實(shí)現(xiàn)從原料采購到產(chǎn)品交付的全鏈條優(yōu)化，提升整體競爭力。鞍鋼股份鲅魚圈分公司的"鐵焦燒一體化"改革已為這種協(xié)同優(yōu)化提供了成功案例。

鐵前系統(tǒng)技術(shù)創(chuàng)新是鋼鐵行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵。面對(duì)未來的挑戰(zhàn)與機(jī)遇，鋼鐵企業(yè)應(yīng)加大科技創(chuàng)新投入，深化數(shù)字化轉(zhuǎn)型，推動(dòng)綠色低碳發(fā)展，不斷提升核心競爭力，為實(shí)現(xiàn)鋼鐵強(qiáng)國目標(biāo)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

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