【编者按】
2022年9月28日,中国钢铁工业协会在上海召开部分钢铁企业研究院院长座谈会,联合签署并共同发布《中国钢铁企业研究院院长上海共识》(下称《上海共识》),并于2023年10月30日对《上海共识》进行了进一步完善。2025年6月《上海共识(2025北京首钢版)》发布,体现了与时俱进的主导思想。
自《上海共识》发布以来,各钢铁企业通过构建“产学研用”协同创新体系、加速绿色低碳技术攻关、深化产业链融合等实践,将共识条款转化为具体行动方案。为此,中国冶金报社特推出“《上海共识》实践系列报道”,记录钢铁企业以《上海共识》为行动纲领的生动实践。
《上海共识》实践系列报道之一
使命领航,创新破浪
——《上海共识》之“使命共识”成果巡礼
中国冶金报社
记者 樊三彩 报道
《上海共识》在“使命共识”部分写道:“胸怀‘国之大者’,服务国家战略”。作为国民经济的“骨骼”,钢铁工业正以“使命共识”为行动纲领,在科技领域不断取得世界级新成果,特别是在智能制造等新兴领域取得新突破,正以钢铁强国的姿态和实力支撑中国全面走向现代化。
国之所需,钢之所向
高质量发展离不开供给与需求的同频共振,为此,“使命共识”开章明义——“聚焦钢铁材料升级,支撑下游产业高质量发展”。这就要求钢铁企业须以用户需求为导向,强化供给侧改革,着力形成需求牵引供给、供给创造需求的更高水平动态平衡。令人欣喜的是,自《上海共识》发布以来,相关企业在建筑、汽车、桥梁、装备等领域多点开花,以其强大的竞争力支撑了下游产业、国民经济和社会发展。
宝武中央研究院深化“生产一代、研发一代、储备一代”的产品研发布局,创建了BeKind建筑钢、DreamEco商用车用钢、BaoWind风电用钢等20余个行业高性能钢品牌,进入了一大批量大面广的行业,提升了其用钢水平。近3年,共向用户提供综合材料解决方案300余项,平均轻量化率≥20%。“以钢结构建筑行业为例,我们形成了高性能绿色精品钢应用全过程解决方案,可实现在高层/超高层/大跨/多层厂房等公共建筑中应用降低用钢量15%以上,节约成本10%以上。”宝武中央研究院相关负责人介绍。
除了“多能型企业”,还有更多企业围绕下游用户以及全产业链轻量化、高端化、绿色化的新需求,在细分市场领域开展特色产品开发。
如首钢围绕东北黑土地保护性耕作的迫切需求,针对高端农机装备“国产替代”难题,开发出两大核心产品:一是耐蚀耐磨钢S1500NJDS,通过成分设计与工艺创新,耐蚀性较进口产品提升36%,耐磨性提升46%,实现高端圆盘耙片进口替代;二是新型高铬挤土刀,通过开展材料综合性能优化,寿命提高4倍以上,为黑土地保护提供“首钢方案”。
如沙钢发力新能源汽车领域。2024年,开发了业内最高强度2100MPa级悬架弹簧用钢55SiCrV,产品批量稳定供货国内头部弹簧制造企业,实现了国产替代进口;开发了高磁感HV系列、低铁损WV系列的新能源汽车驱动电机用无取向硅钢产品,实现了两个系列所有厚度规格产品的批量生产供货。
又如兴澄特钢深研桥梁领域。深中通道的通车,标志着2060兆帕级别桥梁缆索材料的首次国产化批量应用,深圳、中山两地携手进入“半小时经济生活圈”。而这背后,离不开兴澄特钢为其关键部分世界最大跨径全离岸海中钢箱梁悬索桥——深中大,提供的17000吨主缆钢丝用盘条的坚实支撑。
还有企业主动升级产品,让产品成为应用“多面手”。
如青拓集团在行业内率先借鉴了国家标准GB/T 1951-2018《低合金高强度结构钢》的相关规定,将耐点蚀当量PREN≥18.0、屈服强度Rp0.2≥355MPa的不锈钢定义为“先进高强不锈钢”。在建筑领域,这种先进高强不锈钢被应用于重庆东站立柱幕墙项目,展示了其卓越的加工塑性和曲线美;在交通领域,被广泛应用于高速公路护栏建设中,通过减薄轻量化设计和高强高冲击韧性属性,显著提升了护栏的安全性能;在新能源汽车领域,该产品还被应用于高压油箱中,为高压油箱提供了高强度的保护“铠甲”。
“这种不锈钢不仅提升了相关产品的性能和安全性,还推动了相关行业的技术进步和绿色发展。目前该先进高强度不锈钢已发布相关标准30项,其中国标4项、行标8项。”负责人介绍。
钢企院长还承诺:“我们将开发优质钢材支撑国家能源低碳转型,支持核电、水电、风电、光伏、输变电等领域建设。”能源领域是积极稳妥推进碳达峰碳中和的主战场。近年来,我国能源转型加速推进,钢铁企业也纷纷为能源转型注入“绿”动力。
以能源转换的理想媒介——氢能为例。目前,全球氢气输送管道总里程已超过5000公里,但国内长距离高压输氢管线尚属空白。为此,河钢面向国家能源低碳转型需求,积极开展输氢管线钢系列产品研发。
“针对管线钢易发生‘氢脆’问题,我们创造性提出低氢脆敏感性显微组织精准调控技术,以及低碳当量窄成分控制、超高洁净度冶炼技术以及均匀化全流程工艺技术,成功开发了力学性能优异的长距离高压输氢管线钢BMH(L245MH)、X52MH、X60MH等系列产品。经高压氢环境相容性检测,6.3MPaH2环境中母材和焊接接头断裂韧度均大于110MPa·m1/2,具有优异的抗氢脆性能。”河钢材料技术研究院负责人介绍,随着长距离输氢管线钢产品在氢能领域的应用,国家能源低碳转型关键材料支撑方面正在烙下“河钢印记”。
无独有偶,面对国家能源低碳转型的使命要求,鞍钢持续开展三代、四代核电用钢国产化、自主化研发工作,并作为核心成员参与“一体化非能动小型压水堆创新联合体”和“可控核聚变创新联合体”项目,负责2项未来能源攻关任务;沙钢钢铁瞄准国家能源向风能、光能、水能转型方向,成功开发高强度风电用钢EH420、1000MPa级水电钢、460MPa级光伏支架用钢等新能源用钢;承德建龙研发的超大规格连铸圆坯产品,各断面铸坯质量合格率100%,完全满足超大型锻件的质量需求,为我国风电等清洁能源领域的发展提供重大支持;湘钢研发的大厚度DH36/EH36Z35,成功应用于全球首座水深超100米、离岸距离超100公里的“双百”海上风电平台“海油观澜号”……这些钢铁企业的创新实践生动诠释了“国之所需,钢之所向”的使命担当。
从无到有,突破瓶颈
《上海共识》提出,提升自主创新能力,突破关键材料供应瓶颈。在这一方向的指引下,钢铁企业一次次实现“从无到有”的突破,在关键材料领域实现从跟跑到并跑、领跑的跨越式发展,“战果”丰硕。
当前,我国正在进行新一代核聚变反应实验堆的设计和开发,对高性能超低温材料的要求极为严苛。我国拟建设的紧凑型聚变能实验装置(BEST)面临着预紧件用超低温合金“无材可选”的难题。
围绕此难题,河钢开展了一些列技术攻关,包括调控Ni当量与Cr当量,首创合金成分体系;合理设计热加工工艺,解决了粗晶环技术难题;优化设计热处理工艺,形成了力学性能、膨胀性能、无磁性能一体化协同控制技术等。“河钢开发的新型超低温合金,成功开发填补了我国新一代核聚变反应堆预紧件的材料空白,为推动我国可控核聚变的发展贡献了‘河钢力量’。”河钢材料技术研究院负责人说道。
对于高档镜面抛光塑料模具钢,我国目前生产能力有限,中国每年约有10万吨的精品模具钢需要进口,几乎占据了整个模具钢的高端市场。发展高级镜面抛光塑料模具钢的新技术、新工艺、新品种势在必行。“建龙集团唐山志威研发的高抛光塑料模具钢,抛光效果评分达到90%以上,抛光亮度8000#,获得上海市技术发明一等奖,多家客户替代进口材料使用。”建龙重工副总裁阮小江表示。
值得一提的是,宝武2024年共完成5项核心装备用材突破:在空天领域,航天用T800级碳纤维在某型号机实现批量应用;核电领域,全球首台60万千瓦商业化高温气冷堆用镍基合金焊材实现首发;JC和BQ领域,重载破冰船用钢、LNG船用殷瓦合金、高强低密度钢等取得重要里程碑;高铁领域,高速车轮首次在时速350公里“复兴号”整车装用并载客运行,迈出国产化替代的关键一步。
在应对关键材料供应瓶颈策略上,包钢在深挖自身矿产资源潜力的同时,积极通过技术创新减少对外部关键材料的依赖。如在稀土钢研发方面,攻克了稀土高效加入等行业关键技术难点,开发出适合工业生产的稀土铁合金产品及制备技术,并制定相关行业和团体标准 12 项。
鞍钢高速列车转向架用钢以铁路关键零部件材料的高性能化、国产化、长寿命化为出发点,进行自主研发并实现对进口钢板的替换,成功整列应用于时速350公里“复兴号”中国标准动车组以及时速400公里全球最快商用列车CR450动车组样车,是高速列车转向架用钢国内唯一合格供应商。
首钢自主开发的核聚变专用焊材及焊接工艺,实现我国首个燃烧等离子体聚变堆中心螺旋管预紧件示范件制备,打破了国外技术垄断;北冶公司研制出笔记本、手机充电器吸附装置用高性能软磁合金带材产品,该产品成为苹果公司的全球唯一供应商。
上述系列产品的应用,成功助力我国自主创新能力的提升,实现关键材料供应瓶颈的突破。
智能革命,向“新”求“质”
智能制造是钢铁行业发展的两大主题之一,也是“使命共识”的重要组成部分。在“使命共识”的指引下,钢铁企业加速以新一代信息技术与钢铁工业深度融合,推动钢铁业向“新”求“质”。
在转型战略与基础建设上,钢铁企业高度重视,纷纷将数字化转型设为核心战略:中国宝武“2526”工程正式启动,吹响了新时代宝武转型发展的奋斗号角,不仅要通过“钢铁+AI”解决当前现场的痛点难点问题,更要通过“AI+钢铁”对未来钢铁的研发范式、产品质量、效率等带来颠覆性变革。首钢集团发布数字化转型实施方案、智能制造标准化建设指南和首钢工业互联网平台1.0版。沙钢钢铁围绕“降本、增效、改革”三条主线,制订了《沙钢钢铁智改数转五年规划》,并且抓紧部署AI大模型。湖南钢铁加快推进5G、工业互联、人工智能等技术在集团的应用,主要实施总部管理数字化平台二期项目,湘钢盘古钢铁大模型项目、装备流程智能化升级改造项目,涟钢安环超低排放一体化集中管控平台建设项目、智慧能源系统升级改造(一期),衡钢工业互联网平台项目等。包钢2022年新成立信息产业板块,筹建工业互联网大数据中心;2023年成立运营改善部,实现集团各层级数据的归集和共享,为智能化决策提供有力支撑。
在智能化应用场景拓展方面,钢铁企业也成绩斐然。
在生产制造环节,包钢诸多关键岗位实现智能化升级。如稀土钢板材厂成立精轧生产节奏提升攻关组,通过一系列优化措施,使精轧区域连轧机轧制间隔时间不断缩短,2024 年达到投产以来最快的 10 秒钟,迈入行业第一梯队。冷轧板材厂部分车间全流程实现无人化操作,每天 4000 吨冷轧板材 “自动上车” 发往各地。
在智能决策领域,中国宝武服务“一总部多基地”的经营模式,厚板自动组板组坯、成品物流优化等30余项决策模型上线,取得可观的经济效益,成果显著。2025年,该公司推进300+ AI应用场景,充分利用盘古预测、讯飞视觉等基模型为代表的AI模型,解决制造过程中诊断、预测、优化、控制等不同业务场景下的痛点难点问题,推动传统模型向AI模型、大模型的进化。
在材料研发领域,以CAE/CAD等为代表的研发设计类工业软件可以有效提升钢铁企业在产品研发工作领域的能力和效率,但由于其技术壁垒高、资金需求大等,国产市场份额仅占约5%。北科大研究团队面向钢铁工业共性需求,成功开发了适用于冶金反应器的建模和网格快速生成工具软件。该软件有望应用于冶金数字化和智能化转型发展的多种场景,并为我国钢铁工业的自主创新提供有效的软件支撑。
针对材料智能分析中“物理、化学、视觉三大问题中唯一没有实现自动化的场景”这一世界性难题,中国钢研通过构建行业权威金相数据库、行业知识库、开发金相分析大模型和场景专家小模型,开发出金相分析大模型,建立一个高效、准确的金相智能分析平台。该平台提升了钢铁材料微观组织分析的精准度和一致性,同时提供API接口和数据共享机制,支持制造企业、科研院所等用户的二次开发。
钢铁企业研究院院长在《上海共识》中郑重承诺:“我们将积极开展智能制造示范推广,打造一批智能制造示范工厂。”“灯塔工厂”被誉为“世界上最先进的工厂”,《上海共识》发布以来,中信泰富特钢(兴澄特钢)、首钢股份顺义冷轧公司相继摘得这一荣誉,标志着中国优秀钢铁企业具备逐浪第四次工业革命的强大实力。
“灯塔工厂”有何超能力?以中信泰富特钢(兴澄特钢)为例,中信泰富特钢聚焦品质与定制化这一核心行业问题,通过一系列数字化技术形成了高品质、柔性化、敏捷性的高效发展模式;通过性能预测模型对质量要求进行数字仿真拟合,研发周期提速了56%;通过模拟工艺参数对质量的影响,推动了产品的疲劳寿命提升了241%。中信泰富特钢将持续构建“集团协同化运营、企业协同化制造、制造单元智能化生产”的“云—边—端”体系,以“国内领先”“国际引领”两个阶段规划未来特钢智造愿景,并积极整合产业资源,建成完整的产业链生态圈。
还有更多的企业获评“工信部智能制造示范工厂”。如针对无缝钢管生产全线跟踪技术缺失、劳动生产率提升需求迫切、质量自动检测与保障体系技术瓶颈、数字化管控应用水平不足等行业痛点问题,承德建龙打造了世界首条无缝钢管智能工厂示范生产线。该项目成果成功应用于承德建龙特殊钢有限公司258无缝钢管连轧生产线,被工信部评为“2021年智能制造示范工厂”。“该项目实现单支钢管精准跟踪与数据映射,实现高效集约的无缝钢管智能无人化控制。部分技术推广已应用于大冶特钢460无缝钢管等产线,经济、社会、环境效益显著,推广前景广阔。”承德建龙相关负责人表示。