图 7 亚熔盐高效清洁提钒装置
3.6 长型材直接轧制技术
河钢建设了螺纹钢直接轧制示范线，其工艺布局如图 8 所示。
图 8 直轧改造后的工艺布局
该示范线开发集成应用了多项小方坯连铸 － 轧钢界面技术，直轧率达 90% 以上，可实现炼钢 － 轧钢全流程负能制造，最高日产 到3200t，全流程总体工序能耗达 － 15.36 kgce /t， 90% 的产品实现同批次性能差异在 20 MPa 内，主要指标达到国际领先水平。该示范线的成功应用对国内同类产线有重大的借鉴意义。
3.7 钢锭补缩技术
针对大单重钢锭内部疏松的世界性难题，河钢与乌克兰巴顿研究所合作，通过给冒口补充送热补偿金属的收缩，从而改善钢锭头部的质量，从根本上解决钢锭缩孔与疏松的技术难题，改善钢锭质量。
目前该技术研究完成前期的仿真、设计、辅助设备制造，预计 2020 年 4 月份投入使用。
4 可持续绿色制造技术的研发进展
4.1 总体情况
河钢率先在行业内制定绿色发展行动计划，落实去产能、采用先进技术、强化环境治理，实施超低排放改造，主要能源环保指标达到国内领先水平，成为钢铁行业绿色发展示范企业。
其中，河钢在大气污染物治理方面的工作卓有成效。截止 2019 年底，吨钢综合能耗达到 559.59 kgce，主要大气污染物排放指标分别达到吨钢粉尘排放量 ＜ 0.48 kg、吨钢二氧化硫排放量 ＜ 0.57 kg，吨钢氮氧化物排放量 ＜ 0.87 kg，主要节能环保指标均居行业先进水平，如图 9 所示。
图 9 节能环保指标
河钢集团各钢铁子公司均投资建设了污水处理中心，实现了吨钢耗新水逐年降低，目 前 达 到 了2.39 m3 /t钢，水重复利用率达到 98% 以上，居行业先进水平，如图 10 所示。
图 10 吨钢新水耗量
在钢铁副产物利用方面实现了高炉除尘灰、转炉除尘灰、转炉污泥、轧钢氧化铁皮、钢渣水渣等钢铁副产物回收和再利用，在矿山实施井下填充采矿法等先进技术，减少了尾矿的露天堆存。
在能源循环利用方面采用余热回收、余热发电、钢包全程加盖、钢坯热装热送等节能措施，最大程度地减少工艺过程中能源的浪费。2017 年仅余热余能余压自发电总量超过 100 亿度，核心企业自发电比例超过 65% 。
4.2 绿色制造技术
4.2.1 基于高炉炉料结构优化的污染物源头减排技术
球团矿生产过程中产生的污染物大幅低于烧结矿，中国钢铁工业未来的绿色发展趋势为减少或取消烧结矿，增加球团矿比例，通过增加高炉原料中球团矿比例至 80% ，甚至 100% 实现全球团冶炼，从源头实现二氧化硫和氮氧化物的减排。河钢研发的高比例球团冶炼技术，在河钢唐钢不锈钢 450 m3 高炉进行了熔剂性球团生产和高比例球团高炉冶炼工业化生产，全国首次实现 80% 以上球团矿配比高炉冶炼，实现吨铁 SO2 减排 52% 、吨铁 NOx 减排 26% ，该技术在中高硅镁质熔剂性球团制备、高比例球团冶炼技术及污染物减排方面达到国际领先水平。
4.2.2 烧结烟气选择性循环节能减排技术
针对烧结工序烟气量大、显热利用率低等问题，开发高温烟气循环分级净化和余热利用技术，回收低品位热能，该技术实现固体燃料消耗降低 3% 以 上，主烟道烟气排放量减少 25% ～ 30% 以上，氮氧化物和一氧化碳减排 25% 以上，节能和减排效果显著，达到国际领先水平。
4.2.3 含锌固体废弃物资源化技术
结合河钢乐亭新建项目、河钢邯钢老区和河钢石钢搬迁等涉及固废排放的问题，针对含锌粉尘等大宗固废、含有污泥等小宗固废或危废，开展以生产工艺多途径消纳为主、提高产品附加值并重导向的大宗固废、危废、烟气危废、烟气治理过程产生的固废等综合资源化利用，建立固废资源基础数据库，制定分门别类的固废处置工艺路线图，目标是在国内率先实现固废零排放，目前河钢承钢回转窑投产，试运行良好，每天处置 300 t 高炉灰、转炉灰和电炉灰，试运行脱锌率 80% 以上，河钢舞钢回转窑运行稳定，日处理量达到 450 t。
4.2.4 基于干湿联合空冷的循环水节水技术
钢铁行业循环冷却水量约占总水量的 80% ，传统的凉水塔装置普遍存在循环水的大量蒸发和风吹损失，约占到循环水量的 2% ，且普遍冷却效率低，尤其在夏季中午高温时段，往往不能达到冷却要求。
针对这些问题，河钢集团与天津大学合作开发了循环冷却水的气温随动多介质制冷节水技术与成套设备。该技术以水膜冷削峰高效空冷器( 高效干 － 湿联合空冷器) 为核心，通过液膜汽化潜热，大幅提高冷却效率。串接机械制冷用于极端高温天气下的辅助冷却降温，保障系统冷却能力，同时与现有的凉水塔冷却系统相比，水的损耗降低 90% 以上。
4.2.5 全流程二氧化碳捕集、利用和储存技术
控制 CO2 排放量已是全球能源和工业界不可回避的课题。河钢旨在建立一种或多种新工艺，通过研究 CO2 捕集、利用和储存技术( CCUS) 将钢铁工业烟气中 CO2 固定并转化生产高附加值化学品/燃料，集成建立适合钢铁生产流程的 CCUS 技术和经济模型，为钢铁工业减低 CO2 排放及经济化处理提供支撑。截止目前，课题完成了 CO2 电化学转化工艺优化、催化剂筛选、电化学反应装置的设计和反应条件优化，CO2 电化学转化为甲酸效率达 90% 以 上，达到同类研究的世界先进水平。
4.3 颠覆性的氢能技术
大力发展氢能产业，不仅在大气污染治理、节能减排、能源升级等方面具有重要意义，还将为京津冀地区的环境压力、经济发展和科技创新带来巨大的发展机遇和增长空间［12］。
4.3.1 建立京津冀氢能源绿色物流体系
河钢充分利用现有焦炉煤气资源，致力建设覆盖京津冀地区的制氢、加氢、用氢网络以及氢能材料制备体系，全面引领京津冀地区柴改氢零排放、零污染物流发展。该项目于 2019 年启动唐山、邯郸加氢示范站项目建设，与国内知名重卡企业联合推进氢燃料重卡示范应用，将于 2020 年实现国内首例 49 t重卡站、车同步运营。通过实施重载车辆“柴改氢”示范运营，搭建氢能零污染、零排放示范平台，最终带动整个京津冀地区并辐射全国。
4.3.2 氢能直接还原技术
河钢正在建设全球首例 120 万 t 氢能还原制备高品质金属化炉料的示范工程，将从分布式绿色能源、低成本制氢、铁精矿精选、焦炉煤气深度净化、气基竖炉直接还原、二氧化碳提纯利用、高端金属材料适用性研究等全流程进行创新研发，建成集世界最先进的技术与装备的首套氢还原示范工厂，打造全球氢能技术研发中心，推进世界钢铁进入氢时代。
5 智能制造技术的研发进展
近年来，河钢聚集全球技术创新要素，通过大数据、人工智能、5G 等技术在钢铁行业的深度应用，实现钢铁行业智能制造关键技术的自主可控，推动钢铁生产过程的工艺流程创新。
5.1 河钢唐钢智能制造示范工厂建设
河钢唐钢高强板公司自被国家工信部授予智能制造示范工厂称号以来，持续对产线进行一系列智能制造技术升级改造，以提升高强板智能化水平。
工控网络与信息安全，对镀锌生产线的工业网络进行整体安全评估，从设备、系统、应用、管理等角度评估当前网络的现状。为防护服务器和客户端免受恶意软件的侵袭，制定了相应信息安全措施。此项目中运用安全评估方法、白名单防护策略、防火墙安全域隔离方式，提高现场工控网络安全防护能力。同时，提高工业信息安全水平，降低因工业信息安全引起的损失。
设备状态在线诊断系统升级，通过建立相应的状态管理功能，实现设备管理人员对设备故障早获取、早诊断、早处理，把故障消灭在萌芽之中，从而提高设备运行完好率、减少设备停机时间、降低维修成本，提升设备管理水平。
磨辊间智能管理系统，通过整合酸轧产线、连退产线及三条镀锌产线的二级系统、三级系统、磨床系统、操作站和移动终端等相关资源，形成完整的轧辊信息化管理流程，实现对每一根轧辊全部数据的管理。通过收集生产工艺数据( 轧制力、钢种等) ，结合目前已收集的轧辊数据( 轧辊类型、安装机架、轧辊凸度及粗糙度、轧辊 ID、轧辊重量、轧辊直径、轧制里程数和轧制吨数等) ，最终实现大数据科学分析，实现磨辊的全生命周期管理，便于为后续的工艺改造、事故判定、轧辊采购等提供质量评价。
5.2 大数据技术的研究与应用
5.2.1 高炉冶炼过程预测技术
通过对河钢承钢高炉长期积累的工艺冶炼过程数据及不同类型设备或数据接口进行高效自动采集、整理和筛选，结合高炉冶炼工艺选取算法，搭建大数据深度学习核心系统，围绕高炉大数据应用与智能炼铁开展研发，实现高炉大数据云平台交互、大数据挖掘与工艺功能预测等功能，使风量稳定率、利用系数、铁水含钒量、焦比、炉温受控率等指标得到优化，从而实现高炉长周期稳定顺行和低成本运行。云平台客户端操作画面及操作炉型监控画面分别如图 11、图 12 所示。
