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在鋼鐵冶金產業中，清潔生產已經成為主流生產模式，尤其是鋼鐵冶金生產本身對環境會造成較大的污染，且消耗能量較多，與清潔生產模式的基本要求不符。在鋼鐵冶金生產中推行清潔生產工藝，提高該工業的環保性，是鋼鐵冶金產業關注的重點。結合相關參考文獻，對鋼鐵冶金清潔生產中的新工藝加以分析與探討，以期進一步提高該產業的生產清潔性能。

關鍵詞:鋼鐵冶金;清潔生產;能源結構;生產工藝;二次利用

1調整能源結構

對于鋼鐵冶金生成工業而言，為顯著的特點是消耗的能源較多，且整個生產工藝的環保性能較差。因此，在鋼鐵冶金生產過程中應用新型的清潔生產模式，對整個生產結構路徑進行科學合理的調整是解決上述問題的重要基礎。目前，在實際的鋼鐵生產過程中，傳統的生產結構往往是原始材料的成本量幾乎占據了整個能源消耗總量的70%以上。要想進一步解決鋼鐵冶金生產工藝環境性較差的問題，進一步提升生產技術的清潔性能，就必須要對當前的生成結構進行科學有效的調整，要優化生產結構比例。在實際的生產比例調整過程中，應先調整爐料結構，落實精細化進料原則，使爐料結構能夠從多個角度進行優化與改良，進一步提升進料的度。革新爐料的結構，對高爐熟料的比例進行提升，使爐料的實際進料比例變得更加精細化，從而為鋼鐵冶金清潔生產工藝奠定良好的物質基礎。需要注意的是，要想達到上述目的，還要鋼鐵冶金企業的各個部門協作配合。在鋼鐵冶金生產過程中應用富氧高煤量噴吹技術能夠滿足上述需求，使消耗的能源大大降低，進一步實現能源結構的優化。現如今，面臨著能源逐漸枯竭的問題，隨著經濟建設的不斷發展，環境污染問題也越發突出。因此，在鋼鐵冶金生產過程中尋找不同的能源形式代替傳統的煤炭資源，已經成為的重任。在實際的鋼鐵冶金過程中，廢物燃燒同樣可以給鋼鐵的冶金生產提供一定的熱量。在實際的生產過程中，工作人員應加強對替代能源的研究，采取更加科學合理的路徑，利用新型能源和廢物進行生產，進一步降低鋼鐵冶金企業的成本，對社會生產加以平衡，既減少了對資源的浪費，還能在源頭消除對環境的污染，實現環境保護，促使鋼鐵冶金產業的可持續發展。

2優化生產工藝

傳統的鋼鐵冶金生產不僅工時較長，工序也相對較多，造成了能源的大量損失，出現了較多的廢物。即使是利用科學技術對鋼鐵冶金生產過程中消耗的能源進行回收，多也只能回收損耗能源的30%，在總能源中仍然有30%的能源被損耗。因此，許多國家都將這一技術問題當成了重點研究對象，試圖研發出更加科學合理的鋼鐵冶金生產工藝，從而解決鋼鐵企業能源消耗較高、污染較為嚴重的問題。筆者結合相關統計數據以及我國當前廢鋼量的實際情況，對鋼鐵本身的可再利用性能加以研究，采取更加科學、合理的生產路徑，開展廢鋼的二次利用作業，這勢必會成為今后鋼鐵冶金產業的重要發展趨勢。其中廢鋼———電弧爐———連鑄———連軋流程是對廢鋼二次利用中重要的生產工藝流程。若將其與傳統的鋼鐵冶金工藝流程相比，該項工藝流程在環保性能、經濟性能上表現出了更為顯著的優勢。但是由于在實際生產過程中廢鋼的種類繁多，因此，該項工藝流程還存在著較多的漏洞急需解決。另外一種工藝流程熔融還原/直接還原———超高功率電爐———薄板連鑄連軋則遠遠超越了廢鋼———電弧爐———連鑄———連軋流程這種工藝流程的性能。因為該工藝流程不僅將更多的煉鋼技術引入其中，與前一種煉鋼工藝流程相比，靈活性與環保性更強，還大大縮短了實際的煉鋼冶金步驟，也就為煉鋼冶金企業降低了成本。該技術還有效提高了鋼鐵冶金的回收效率，使能源得到了進一步的優化配置，提高科學性能。目前該技術被廣泛應用，得到了更為理想的效果。

3二次利用生產廢物

在鋼鐵冶金的實際過程中，煤氣、粉塵等污染性廢棄物的出現，是不可避免的。這些廢棄物極為吸熱，在實際的鋼鐵冶金過程中，幾乎占據了總體耗能的35%以上，并且在其他的生產環節中也會產生大量的剩余能源。要想對生產廢物進行二次利用，就必須要合理利用這些剩余能源，達到有效節約鋼鐵冶金生產能源的根本目的，還能進一步提升鋼鐵冶金生產工藝的清潔性，符合國家對可持續發展以及轉型升級的迫切需求。TＲT技術主要是指在高爐煤氣中，將存在的熱能直接轉換成為機械能，并利用相關的機械設備對這些能源加以回收。將TＲT技術應用于鋼鐵冶金生產中，基于需求能源供給，該技術還能額外為鼓風機系統提供30%左右的能量，不僅滿足了能源的二次利用，也進一步提高了鋼鐵冶金工藝的環保性能，使爐頂技術得到了有效優化。干熄焦工藝是在鼓風機中導入惰性氣體，使其發生熱量交換。該工藝技術在鋼鐵冶金工藝中的應用，一方面能夠有效提高對高溫焦炭的冷卻程度，另一方面，惰性氣體還能吸收大量的熱。該技術不僅大大降低了鋼鐵冶金在生成過程中對水量的需求，還降低了鋼鐵冶金生產過程中有害氣體的排放，改善了生產環境，實現了環境保護的根本目的。干式成粒法是一種處理高爐渣的全新技術，目前被廣泛應用在高爐渣、煉鋼渣和有色金屬冶煉渣的處理上。這是因為鋼鐵冶金生產根本無法離開爐渣，而爐渣雖然是生產過程中得到的廢棄物，但也是生產過程中的中間產品。為了加強二次利用，相關科研人員加強了對各種冶金渣的研究利用。其中干式成粒法的出現為冶金渣的處理提供了全新的新思路，能夠將渣及其含有的熱能綜合利用，目前在國內外實踐中都已經取得了成功。

4結語

傳統的鋼鐵冶金工藝技術在環保性上較差，且要消耗大量的能源，與當前社會的經濟建設需求、環境保護需求相背離。在實際生產過程中，鋼鐵冶金的生產施工人員必須要結合生產結構加以改革，還要對生產使用的能源廢物進行有效的優化處理，利用新清潔生產工藝，使鋼鐵冶金工藝得到可持續發展，更好地滿足社會建設需求，滿足人們對環境質量的要求。

智能制造代表制造業未來發展趨勢，是實施《中國制造2025》的主攻方向，也是鋼鐵工業轉型發展建設鋼鐵強國的必由之路。對國家推進智能制造的有關政策文件進行回顧和分析。依據公開資料，簡要介紹寶鋼、南鋼在智能制造領域的典型實踐；分析國內鋼鐵工業推進智能制造經驗與存在問題。分別從行業和企業層面，提出鋼鐵工業推進智能制造的建議，重點針對企業提出五條建設性思考，即創新觀念、做好頂層設計、產業智慧化、智慧產業化和人才培養。

關鍵詞：鋼鐵工業；轉型升級；中國制造2025；智能制造；示范項目

智能制造是基于工業化和信息化深度融合，把互聯網、大數據、云計算、物聯網、人工智能等新一代信息通信技術，用于制造活動的研發設計、生產制造、經營管理、*等各個環節，具有自感知、自學習、自決策、自執行、自適應等功能的新型生產方式。企業通過開展智能制造，實現制造過程數字化、柔性化、智能化，經營管理精益化、集約化，交貨過程的敏捷化、準時化、配送化，滿足用戶個性化、定制化的服務需求，促進企業提高勞動生產率，降低成本，提高效益，提升核心競爭力。鋼鐵工業作為流程型制造業，是實施中國制造2015戰略的重點行業，推進智能制造，實現轉型發展，具有必要性和可行性。

1關于推進智能制造的政策文件

近年來，國家發布一系列推進智能制造的政策文件，提出發展方向和重點任務。主要文件及政策要點如下：

1.1《中國制造2025》

2015年5月國務院發布《中國制造2025》。文中提出，智能制造是建設制造強國的主攻方向，要研究制定智能制造發展戰略，在重點制造領域和關鍵環節，依托優勢企業，緊扣關鍵工序智能化、關鍵崗位機器人替代、生產過程智能化控制、供應鏈優化，建設智能工廠/數字化車間，分類實施流程制造、離散制造、智能裝備和產品、新業態新模式、智能化管理、智能化服務等試點示范及應用推廣，建立智能制造標準體系和信息安全保障系統，搭建智能制造網絡系統平臺等。

1.2《智能制造發展規劃（2016—2020年）》

2016年12月工信部發布《智能制造發展規劃（2016－2020年）》。規劃提出，到2025年，智能制造支撐體系基本建立，重點產業初步實現智能轉型；加大智能制造試點示范推廣力度，推動包括鋼鐵在內的重點領域智能轉型，推進智能化、數字化技術在企業研發設計、生產制造、物流倉儲、經營管理、售后服務等關鍵環節的深度應用。在基礎條件好的領域，開展數字化車間/智能工廠的集成創新與應用示范。

1.3《智能制造工程實施指南（2016—2020）》

2016年4月工信部發布《智能制造工程實施指南（2016－2020）》。指南提出，以構建新型制造體系為目標，以推動制造業數字化、網絡化、智能化為主線，重點聚焦攻克五類關鍵技術裝備，夯實智能制造三大基礎，培育推廣離散型智能制造、流程型智能制造、網絡協同制造、大規模個性化定制、遠程運維服務等智能制造新模式，推進重點領域智能制造成套裝備集成應用，持續推進傳統制造業智能轉型。

1.4智能制造試點示范項目

自2015年起今，工信部陸續發布三批智能制造試點示范項目，共206項。其中，2015年46項、2016年63項和2017年97項。

1.5《鋼鐵工業調整升級規劃（2016—2020年》

2016年10月工信部發布《鋼鐵工業調整升級規劃（2016—2020年》。規劃到2020年鋼鐵智能制造示范試點發展到10家，夯實智能制造基礎，全面推進智能制造。重點培育流程型智能制造、網絡協同制造、大規模個性化定制、遠程運維服務等智能制造新模式試點示范，支持優勢企業搭建工業互聯網平臺，以互聯網訂單為基礎，滿足客戶多品種、小批量的個性化需求，鼓勵優勢企業建設關鍵設備智能監測體系，開展遠程運維服務。總結試點示范經驗和模式，提出鋼鐵智能制造路線圖。

1.6政策分析

綜上，國家強調頂層設計，出臺上述戰略、規劃、重點工程實施、試點示范行動等，從不同層面提出推進智能制造的總體要求、發展目標、重點領域、重點工程和試點項目。這些政策統籌長遠和近期，體現以點帶面、聚焦重點，支持制造業開展智能制造，也為鋼鐵行業推進智能制造指明主攻方向和實施路徑，側重于打造智能生產線、數字化車間、智能工廠。

2鋼鐵企業開展智能制造典型實踐簡介

近年來鋼鐵行業認真貫徹國家戰略，積極推進智能制造，取得顯著進展。以下簡要介紹寶鋼、南鋼開展智能制造的經驗性實踐。1）寶鋼打造“智慧鋼鐵”。寶鋼從戰略高度推進智能制造。早在2009年，寶鋼制定2010—2015六年發展規劃時提出，建設“技術、服務先行、數字化寶鋼、綠色產業鏈、產融結合”等五大核心能力，開啟寶鋼向服務轉型、打造智慧鋼鐵的征程［1］。2012年，寶鋼提出“三大轉型目標”“從制造到服務”為要目標，具體實踐就是在淘汰落后產能的同時加快建設湛江鋼鐵智能“夢工廠”。旗下寶鋼股份熱軋智能車間、鋼鐵冷軋數字化車間均被工信部列入*智能制造試點示范項目，并取得可以推廣的經驗。寶鋼智慧鋼鐵由智能制造和個性化服務兩翼構成：注重智能制造技術改造與應用，以信息化支撐寶鋼由制造轉向“智造”，與德國西門子公司合作推進“寶鋼西門子聯合探索工業4.0項目”，并在工信部智能制造試點項目“1580熱軋智能車間”上先行先試，進而推動建立中國鋼鐵行業工業4.0標準。在個性化服務一翼，以歐冶云商為主體，著重打造契合智能制造的個性化服務平臺，構建具活力的鋼鐵服務共享生態圈［2］。寶鋼EVI（供應商早期介入）模式，通過與國內所有主流汽車制造商建立深入合作關系，寶鋼形成涵蓋從工藝設計、早期（概念）和車身設計、模（工）具設計開發、車型投產和批量生產等汽車開發制造全過程，面向不同用戶需求層次的EVI合作類型和一攬子解決方案。寶鋼EVI模式應用領域已被擴展到家電、造船等行業。IT產業已成為寶鋼的新興產業，涉及工業軟件和智能城市兩大板塊，并向云計算、物聯網等新興領域拓展。2）南鋼創建“JIT＋C2M”多方共贏生態圈。南鋼“JIT＋C2M”是基于智能制造，融合精益生產（Justintime準時制生產方式）和客戶關系管理（CustomertoMaker用戶到制造端）的服務平臺。南鋼推行“JIT＋C2M”模式以船板定制配送為抓手［3］，在船板定制配送取得一定市場影響力基礎上，逐步擴大定制配送的應用范圍，提出“在線定制＋離線深加工”的C2M生態系統建設，即利用移動互聯網和大數據等技術，以用戶為中心，以智能制造和精益制造為基礎，以設計為方向，構建用戶、場景、生態、入口、能力等5個維度的智慧生命體，并在線上、線下實現與用戶的接觸與交互，使傳統制造轉變為適應個性化需求的精益化、敏捷化、智慧化、低成本生產，構成增值的C2M生態系統。南鋼“JIT＋C2M”平臺獲得2015年“工業企業質量*”稱號，作為個性化、柔性化定制新模式列入《鋼鐵工業調整升級規劃（2016—2020年》，入選國家發展改革委2017年“互聯網＋”重大工程支持項目。對鋼鐵企業而言，規模是重要的成本驅動因素，大規模定制不僅可以滿足下游用戶個性化的需求，還可以使企業實現集約化生產，使資源分配更合理，形成供需雙方之間效率高、成本優的產業協同模式，使鋼鐵企業與下游用戶共同分享價值鏈的增值。另外，在提高下游用戶黏度的同時，鋼鐵企業還可以創造新的利潤增長點。

3智能制造經驗與存在問題

綜上，國內鋼鐵行業落實國家戰略，順應產業發展趨勢，積極推進智能制造，涌現出的一批企業和實踐經驗，對推動行業智能轉型具有示范作用。盡管如此，國內鋼鐵行業在推進智能制造過程中，還存在一些問題，需要通過創新發展予以解決。經驗方面：1）推進智能制造的先行企業，都能把智能制造納入企業發展戰略，超前謀劃。2）企業能夠結合自身特點及發展階段，確定特色突出的發展路徑。3）推動智能制造和技術創新、管理創新、商業模式創新的融合集成；4）把做強、做優鋼鐵產業與培育發展新興產業相結合。問題方面：1）多數企業對智能制造認識有待于提高，缺乏明確的戰略規劃，路徑不清晰［4］。2）鋼鐵企業發展水平存在差異，優企業已跨過工業3.0正向工業4.0邁進，多數企業還停留在工業2.0、3.0水平；并且產業集中度低導致信息孤島。3）缺乏智能制造專業人才。4）在智能系統的設計、開發和管理等方面創新能力較弱，使用的軟件和技術多數處于較低層次。

4國內鋼鐵行業推進智能制造的思考

國內鋼鐵工業推進智能制造，需要行業和企業共同努力。行業層面：制定鋼鐵工業推進智能制造專項規劃，發揮規劃作用；組織關于鋼鐵制造和信息化的關鍵共性技術研發，提供技術支撐；制定有關標準體系和基礎指標體系，發揮規范引導作用；發揮試點示范作用，總結推廣寶鋼、南鋼等試點示范項目經驗，爭取國家政策支持，引導行業實現智能轉型。企業層面，建議從以下方面著力推進智能制造。

4.1創新觀念，提高認識

從鋼鐵企業競爭優勢角度，質量、成本和效率是決定競爭力的核心要素，而智能制造作為新模式和新業態，有助于企業平衡質量、成本和效率之間關系，促進質量、成本和效率的持續改善，培育和保持持久的競爭優勢。寶鋼是國內具競爭力的標杠企業，同時也是*推進智能制造的*企業。新時代，國內鋼鐵企業應以建設鋼鐵強國為使命，積極落實國家政策，主動順應產業發展趨勢，以創新為一驅動力，借鑒浦項、寶鋼等*企業的成功實踐，積極推進智能制造，不斷提高企業綜合競爭力，建設世界流鋼鐵強企。

4.2做好頂層設計，強調戰略

凡事預則立，不預則廢。推進智能制造是一項復雜的系統工程，需要統籌規劃。國內優企業都有明確的智能制造戰略規劃。寶武集團：以“驅動鋼鐵生態圈綠色智慧轉型發展，促進企業各利益相關方共同成長”為公司使命，打造智能制造等5個方面的優勢。南鋼：堅持創新與智能制造驅動，聚焦數字工業轉型，打造智慧南鋼。實施“1＋6”“雙主業格局”，即：做強鋼鐵主業，發展新能源、新材料、綠色環保、智能制造、航空航天、現代物流等6個新產業。河鋼：全力打造中國鋼鐵智能制造示范樣板，力爭建成鋼鐵行業智能制造產品及解決方案孵化器。沙鋼：2016—2020年智能制造規劃提出，以循序漸進、注重實效為原則，全力推進以機械化、自動化、信息化、智能化為重點的“四化”及智能制造工作，逐步將企業建設成為自動化工廠、數字工廠、智能工廠，確保沙鋼智能制造水平處于國內同行前列，到2020年末實現1000～1500臺機器人替代崗位目標。新時代，鋼鐵企業應該積極對接國家推進智能制造的政策要求和發展目標，對標優企業，立足企業實際，制定推進智能制造的專項規劃，并把智能制造作為重要內容納入“十三五”規劃中期評估調整以及未來“十四五”規劃，明確發展目標和實施路徑，以戰略規劃推動智能制造，促進行業轉型升級。

4.3產業智慧化，打造鋼鐵智造

產業智慧化就是打造鋼鐵智造，實現傳統產業提質效，做強、做優鋼鐵產業。鋼鐵企業打造鋼鐵智造，需要具備兩方面能力［5］：對工藝技術和產品技術的創新能力；對信息化、智能化技術的應用能力。前者要求技術創新，后者需要管理創新。1）實施技術創新。智能制造關鍵在制造，不創新、不掌握核心制造技術，不熟悉制造過程，智能化似無源之水。沒有強大的制造實體，智能化是空中樓閣。因此，鋼鐵企業先需要加大技術創新力度，建立健全技術創新體制機制和制度體系，加大研發投入，發展綠色化、顛覆性、性的制造技術和工藝流程，奠定智能制造的根基。2）實施管理創新。調整優化組織結構，搭建企業實現信息化、智能化的組織架構。基于國內鋼鐵企業基本上都是集團化運營，管理層級多、多地域經營的現狀，建議通過組織變革，打破層級界限，建立無邊界組織，消除信息孤島，構建集約、高效、扁平化、管控一體化的組織結構，提高快速響應市場能力；基于企業發展水平存在差異，企業需要先完善信息系統，構建基于基礎自動化、過程自動化、制造執行系統、企業資源管理和智能決策的五級信息化系統，覆蓋研發、采購、制造、經營管理、銷售等環節，實現實物流、能源流、信息流、資金流等“四流”合一，研產銷一體化；構建信息物理系統（CPS），導入物聯網、工業互聯網、大數據、云計算、人工智能等新一代信息智能技術，提升鋼鐵制造水平。

4.4智慧產業化，發展智能制造產業

智慧產業化就是發展智能制造產業，培育新產業新動能。1）成為智能制造產業鏈上游鋼材及服務供應商。《智能制造發展規劃（2016—2020年）》提出加快智能制造裝備發展，重點研發高檔數控機床與工業機器人、增材制造裝備、智能傳感與控制裝備、智能檢測與裝配裝備、智能物流與倉儲裝備等5類關鍵技術裝備，到2020年，研制60種以上智能制造關鍵技術裝備，國內市場滿足率超過50%，這將為國內鋼鐵業創造新的市場空間。鋼鐵企業要抓住國家大力發展智能制造裝備的市場機會，發揮鋼鐵制造優勢，為智能裝備制造商提供質量好、性能穩定的優質鋼材和服務。典型案例就是南鋼與工業機器人制造商合作［6］，開發機器人用鋼材，制成的機器人零部件進入市場，為南鋼融入人工智能產業鏈打下基礎。新時代，建議鋼鐵企業密切跟蹤智能制造裝備業發展動態，借鑒南鋼JIT＋C2M生態圈平臺實踐，采取“互聯網＋”模式，以互聯網訂單為基礎，滿足智能制造裝備對鋼材的定制化、個性化需求。2）開發鋼鐵行業推進智能制造所需裝備以及整體解決方案。優鋼鐵企業通過信息產業化，培育新產業，組建具有法人資格的信息化公司，開發適用于鋼鐵行業的智能裝備以及整體解決方案。例如，寶鋼工程技術集團自主研制世界套軋輥補油機器人，注油準確率、注油油品準確率、輥號識別準確率等關鍵指標達到［7］。該集團正在研發智能軋輥間管理系統，終實現智能補油、智能裝載、智能磨削、智能水冷等磨輥間全工序、全流程的智能化管控，打造自適應多品種動態軋鋼計劃的智能磨輥間整體解決方案。鞍鋼信息產業公司與哈爾濱工業大學合作成立智能裝備實驗室，在基礎技術研究、高新技術應用、人才培養等三個層面開展合作［8］。先期合作開發鞍鋼股份冷軋廠噴碼貼標機器人關鍵技術，項目成功實施后，該公司就能夠自主集成、開發適合冶金行業應用的機器人。新時代，建議優鋼鐵企業，發揮鋼鐵制造優勢，把握行業推進智能制造產生的市場機遇，依托旗下的信息化公司，獨立開發或者與國內外從事智能制造研發的院校合作，共同開發適用于鋼鐵行業的智能裝備、中軟件以及整體解決方案，發展新產業，培育新動能。

4.5加強智能制造人才培養與使用

國內鋼鐵工業推進智能制造，企業是主體，人才是關鍵。鋼鐵企業需要三類人才：熟悉鋼鐵流程，深度理解鋼鐵制造技術，能夠開展智能制造技術開發、技術改進、業務指導的專業技術人才；擅長企業管理，掌握信息通信技術的跨學科復合型人才；技藝*、愛崗敬業的高技能人才。針對鋼鐵企業普遍存在鋼鐵制造、企業管理和信息技術專業缺乏融合的狀況，建議企業通過“引進來”和“走出去”加強人才培養。“引進來”：通過社會公開招聘引進從事鋼鐵領域智能制造的人才和學科帶頭人。“走出去”：和冶金高校、科研院所合作建設智能制造實訓基地，培養適應鋼鐵行業發展智能制造的高素質技術技能人才。

5結語

新時代，高質量發展是根本要求。鋼鐵行業實現高質量發展，就是以深化供給側結構性改革，解決行業長期發展存在的不平衡不充分矛盾，提供高質高效的產品和服務，建設鋼鐵強國，出路在于以創新驅動智能制造、綠色制造和化發展。需要指出的是，基于業內對鋼鐵行業推進智能制造的研究側重于通過信息化和工業化深度融合打造智慧鋼鐵，本研究從發展動能轉換、發展新產業、培育新動能角度，結合優企業實踐，提出行業推進智能制造的兩種路徑，即：通過產業智慧化，打造鋼鐵智能鋼鐵；通過智慧產業化，發展智能制造產業。