

图为毛新平
“到2030年,中国钢铁工业整体技术达到全球先进水平,突破一批高端钢铁材料制备和低碳冶金前沿技术,成为全球钢铁工业技术进步的核心策源地之一,树立全球钢铁工业的技术标杆与绿色智能可持续发展范式。”1月30日,中国工程院院士毛新平在钢铁行业科技创新大会上发布《中国钢铁工业“十五五”技术预测》(以下称为报告)时指出了中国钢铁“十五五”期间科技创新发展战略的总体目标。
该报告由中国钢铁工业协会组织研究编制,毛新平担任总召集人。编制工作自2024年5月23日启动,历时一年多,来自钢铁产业各专业领域的共442位专家综合运用书面问卷调研、实地走访考察、专题会议研讨等多种方式系统完成了各领域研究报告的编制工作。最终形成的报告兼具前瞻性与实践指导价值,不仅凝聚了钢铁行业全产业链的广泛共识,还集中体现了行业集体智慧。报告内容包括我国钢铁行业“十四五”期间在科技创新方面取得的成效、“十五五”时期钢铁工业科技创新面临的形势与挑战、中国钢铁“十五五”科技创新发展战略及保障措施和政策建议等。
“十四五”期间,中国钢铁行业科技创新发展取得显著成效,在关键共性技术突破、低碳化转型、智能制造、高端材料供给等领域实现重大突破,有力支撑了行业高质量发展,为国民经济高质量发展提供了坚实保障。
首先,在技术突破方面,中国钢铁成功攻克大型装备制造技术、低碳冶金工艺等一批关键共性技术难题,发布《钢铁行业超低排放最佳可行技术(BAT)清单》,推动低碳冶金技术创新及应用水平跻身世界前列。同时,智能制造与数字化转型深入推进,为行业智能化升级奠定了坚实基础。
其次,在材料创新供给方面,中国钢铁以高性能钢材锻造产业脊梁、以高端供给引领产业体系升级,22大类钢铁产品自给率均达到100%,钢材高强度、高塑性、轻量化、易焊接等性能不断提升,品种向多样化和高端化方向发展,高端装备用钢研发也取得重大突破。
最后,在创新生态建设方面,重点上市钢企2024年平均研发投入占比达4.3%,创新投入强度持续提升,研发效率大幅提升,知识产权保护意识同步提升,标准引领作用显现。同时,成立钢铁行业科技创新工作委员会,形成钢铁企业研究院院长上海共识,推动“世界前沿低碳技术开发支持计划”,推动产学研用协同创新,构建起更加完善的钢铁科技创新生态体系。
当前,全球钢铁产业科技创新发展呈现五大趋势。一是全球主要国家积极布局绿色转型与低碳发展。二是钢企巨头、核心机构等的数字化与智能化动作频频。三是钢铁材料研发呈现出高端化与低碳化显著特征。四是制造流程优化与效率持续提升。五是循环经济与生态发展模式在钢铁行业得到广泛实践。
报告分析,“十五五”时期,钢铁行业科技创新面临5大挑战。一是绿色转型与低碳发展挑战严峻,目前存在关键低碳技术尚不成熟、资源循环利用水平低、国际绿色壁垒应对经验不足等问题,系统性技术体系尚未形成,深度脱碳能力有待提升,亟需构建涵盖技术突破、政策协同、标准对接的系统性脱碳路径,以应对CBAM(欧盟碳边境调节机制)挑战,抢占绿色钢铁赛道先机。
二是数字化与智能化转型深度不足,包括基础设施不完善、关键软件与模型自主程度低、全流程协同优化不足、复合型人才严重短缺,智能化建设仍处于从“单点应用”向“系统集成”的过渡期,全流程协同优化能力缺失。未来,钢铁行业需夯实数据基础,突破核心工业软件自主可控关卡,构建全流程智能协同平台,并加强复合型人才培养。
三是钢铁材料高端化与低碳化尚存瓶颈,包括原创性基础理论研究滞后、产品质量一致性问题、产业链协同创新机制不畅,由“跟跑”向“并跑、领跑”转变的基础不牢。因此必须加强前沿基础理论研究,提升全过程质量控制精度,并构建“产—学—研—用”一体化协同创新生态。
四是制造流程优化与效率提升制约,包括电炉短流程发展滞后、能源资源利用效率有差距、关键装备依赖进口,以高炉—转炉为主的长流程结构转型缓慢,流程结构不平衡问题突出,需优化流程结构,推动电炉短流程发展,突破关键装备技术瓶颈,构建更高效、更灵活、更自主的制造体系。
五是科技创新体系与政策环境待完善,包括创新资源分散、成果转化不畅、产业链协同断点、政策协同不足,创新体系存在结构性矛盾,跨界协同与成果转化效能不足。必须优化创新体系布局,强化产学研用深度融合,打通产业链协同断点,并提升政策的系统性和可操作性,全面提升科技创新体系的整体效能。
报告详细介绍了“十五五”中国钢铁工业科技创新发展战略的总体目标和八大重点技术方向。
从总体目标来看,“十五五”末,中国钢铁产品质量稳定性和一致性达到国际先进水平,面向国家重大工程和高端装备制造用关键高端钢铁产品实现自主可控;冶金绿色环保、能碳协同增效技术全覆盖,氢基还原、低碳冶金技术规模化应用示范,电炉短流程比例提升,实现二氧化碳排放总量较2020年降低20%;实现钢铁全流程界面技术优化和跨工序的动态有序调控,重点企业数字化转型成熟度达到4以上,头部企业达到5;钢铁行业和企业的创新资源配置进一步优化,重点钢铁企业研发投入强度增幅超10%,建成重点突出、结构合理、功能明确、良性互动、协同高效的创新体系。
从需重点攻关的技术方向来看,一是矿产资源高效开发与综合利用技术。顺应金属矿产资源开发向绿色低碳与智能高效转型趋势,聚焦低耗、集约与可持续发展的核心目标,以智慧矿山建设为导向,推动生产规模与装备大型化、控制智能化、管理数字化,实现数据驱动的绿色高效开发与全流程协同运营,全面提升资源综合利用效率和可持续发展能力。到2030年,钢铁产业资源开发技术达到国际先进水平,形成一批具有国际影响力的资源开发示范企业;到2035年,钢铁产业在全球资源市场中的影响力显著增强,成为全球钢铁资源开发的重要参与者和引领者之一。
二是高效节能长寿综合炼铁技术。未来,炼铁领域将重点推进高炉炼铁技术升级,原燃料领域也进一步发展相关技术、推动高炉炉料结构多元化发展,并在此基础上开发高炉高效低碳炼铁技术等,推动高炉炼铁低碳、智能、安全、高效发展。到2030年,使我国钢铁产业冶炼技术达到国际先进水平,形成一批具有国际影响力的冶炼技术示范企业和示范工程;到2035年,使我国钢铁产业在全球炼铁技术领域占据重要地位,成为全球钢铁冶炼技术的重要引领者之一。
三是高效绿色洁净钢炼钢技术。面向国防建设与社会民生高品质发展需求,研发核心支撑技术,突破关键工艺,提升钢水与铸坯质量稳定性,优化洁净钢生产集成技术平台,推动洁净钢生产向绿色化、智能化迈进,构建现代化洁净钢生产体系。到2030年,使我国钢铁产业洁净钢生产技术达到国际先进水平,形成一批特定钢种具有国际影响力的洁净钢生产示范企业;到2035年,使我国钢铁产业在全球高端钢材市场中的竞争力显著增强,成为全球洁净钢生产的重要引领者之一。
四是高精度高效轧制及热处理技术。未来,将针对产品高端化和过程智能化、绿色化的转型升级需求,研发高精度轧制技术、高强钢生产装备、先进轧制工艺、特种钢制造技术、绿色化关键技术,并进行智能化示范推广。到2030年,钢铁产业轧制及热处理技术达到国际先进水平,形成一批具有国际影响力的轧制及热处理技术示范企业;到2035年,我国钢铁产业在全球轧钢领域中的竞争力显著增强,成为全球轧钢技术的重要引领者之一。
五是近终形制造技术。面向国家碳中和战略,顺应钢铁工业绿色低碳、高效集约的发展趋势,推动近终形制造技术进一步向连续化、高效化和高质化方向发展;开发系列低碳排放高性能钢材产品,形成具备国际竞争力的产线工艺与高端产品一体化技术解决方案,构建低碳产品体系;攻克短流程金属粉末气雾化等核心技术,建立绿色高效、智能协同的金属部件增材制造技术体系。到2030年,使我国在近终形制造技术领域总体达到国际领先水平,核心技术与装备实现自主可控;到2035年,形成全球领先的近终形制造标准体系与产业创新生态,成为全球近终形制造技术、装备、高端产品的重要输出地和引领者之一。
六是高品质钢铁材料设计制备与使役技术。面向高端装备制造与重大战略工程的迫切需求,构建以“材料基因工程”为核心的高通量、数字化研发新范式,深度融合先进组织调控与制备工艺,突破关键钢材品种的研发与规模化稳定生产,实现钢铁材料性能的精准设计、生产过程的精益控制与全生命周期的绿色低碳,大幅提升我国高性能钢铁材料在全球产业链中的供给能力和竞争力。到2030年,形成国际先进的高品质钢铁材料创新体系与示范产线;到2035年,实现从技术跟跑到局部领跑的跨越,成为全球高性能钢铁材料的技术策源地和产业引领者。
七是绿色低碳钢铁制造工艺及流程优化技术。以优质、高效、节能、环保、低碳为目标,优化流程结构,实现钢铁制造过程的节能高效与低碳运行;突破绿色关键技术,构建可循环、低排放的绿色钢铁制造体系;集成节能降碳技术,全面降低钢铁生产全周期碳排放水平。到2030年,使我国钢铁产业节能环保和绿色低碳制造水平进入国际领先水平行列,形成一批具有国际影响力的绿色低碳制造示范企业;到2035年,使我国钢铁产业在全球绿色低碳经济格局中占据重要地位,成为全球绿色低碳钢铁产业的重要引领者之一。
八是数字化智能化钢铁制造流程管控技术。未来,将重点发展大型冶金装备智能化嵌入式软件等重点装备,实现制造参数精准管控与安全运维;构建基于大数据技术的钢铁行业大数据库平台系统和全流程冶金工业大模型,提升生产效率与资源协同能力;构建智能系统,实现信息物理深度融合的智能钢铁制造体系。到2030年,使我国钢铁产业数字化、智能化制造技术达到国际先进水平,形成一批具有国际影响力的智能化制造示范企业;到2035年,使我国钢铁产业在全球智能化制造领域中的竞争力显著增强,成为全球钢铁智能制造的重要引领者之一。
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● 内容来源:中国钢铁工业协会、中国冶金报
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