近年来，河钢集团树立全球、全产业链理念，谋 求“纵向更深、横向更宽”的战略转型，加速形成钢铁材料、新兴产业、海外事业与产业金融深度融合、高效协同的格局，努力成为具有世界品牌影响力的综合性跨国产业集团。在做强做优钢铁材料的同时，河钢以钢铁产业链条纵向延伸、横向拓展为主线，大力发展战略性新兴产业、现代工业服务业和产业链金融［1］，面向上下游企业提供工业技术、工程技术、数字技术、工业贸易、产业金融等多元服务。

按照“全球拥有资源、全球拥有市场、全球拥有客户”的定位，河钢加快实施全产业链全球化布局，先后收购并成功运营南非最大的铜冶炼企业———南非矿业、全球最大的钢铁材料营销服务商———瑞士德高、塞尔维亚唯一国有大型钢铁企业———斯梅代雷沃钢厂，形成“四钢两矿一平台”的海外格局。目前河钢直接或间接参股、控股境外公司 70 多家，控制运营海外资产超过 90 亿美元，商业网络遍及全球110 多个国家和地区，成为我国国际化程度最高的钢铁企业。

中国钢铁产业已经进入了产能增长与规模扩张的后发展时期，面对国家经济发展逐步由高速向平稳发展转变，基础建设放缓，钢铁需求下滑，实现结构转型与质量导向成为行业共识。河钢集团始终坚持创新发展、高质量发展、可持续发展，在钢铁行业竞争加剧，节能减排压力加大的现实竞争中，既做减法，减少低端供给和无效供给，更做加法，开辟新渠道和新空间，推进互联网、大数据、人工智能与钢铁产业深度融合，提升集团技术创新能力，用技术创新引领和支撑企业高质量发展［2］。

1 河钢技术创新支撑

河钢集团紧紧围绕产线、市场、客户需求，积极担当国家角色，引智全球开展技术创新，全力推进新产品、特种材料研发，推动新工艺、新技术、新设备在产线应用，开展前沿引领性技术研发。

1.1 研发投入支撑

河钢集团近年来不断加大研发投入，2018 ～ 2019 年累计研发投入 102 亿元，研发投入占销售收入 1.5% 以上，有力支撑和推动了新产品、新工艺、新技术和新装备的研发。 ( 1) 加大新产品研发投入，河钢品种钢、高端产品、特色战略产品的比例逐年提高，提升了产品附加值和竞争力。 ( 2) 加大新工艺、新技术在产线的推广，提升产线效率和竞争力。 ( 3) 加大产线瓶颈技术的研发，推动超快冷、连铸坯重压下、宽厚板淬火机等新技术研发和应用，提升产线技术进步能力和生产力。 ( 4) 加大特种材料的研发，打破技术壁垒，填补国内空白。

1.2 科研平台支撑

河钢汇聚全球技术创新要素，打造了全球技术研发平台，建立开放性的创新平台，共同参与重大需求和前瞻性问题研究，推动了基础科学、科技成果转化和产线落地。

( 1) 构建双架构协同研发平台: 充分发挥河钢各级研发机构的自身优势，建立河钢钢研与子公司技术中心两位一体、优势互补的双架构研发体系，以创新体制机制为动力，以实施重大科技课题为抓手，以人才队伍建设为支撑，逐步形成了要素完备、资源共享、运行顺畅的研发体系。

( 2) 打造全球技术创新平台: 汇聚全球技术创新要素，建立更加包容、开放的全球协同创新平台。根据不同院校和科研机构的学科特长，先后与东北大学、北京科技大学、中科院过程所、中国钢研科技集团、武汉科技大学等国内知名科研院所建立了 11个国内战略研发平台; 与昆士兰大学、伍伦贡大学、瑞典 MEFOS 等国外知名企业、科研院所建立了 10个国外研发平台。

( 3) 构建高新技术互联平台: 河钢瞄准未来钢铁技术发展方向，与华为、西门子、普锐特等公司在智能制造、增材制造等研究领域开展战略合作，探索高新技术与传统制造领域的深度融合，赋予传统制造行业全新内涵。

( 4) 构建 EVI 服务平台: 全力践行 EVI 服务模式，以高附加值和定制化产品为方向，以“一站式”解决方案服务满足客户个性化需求为重点，先后与海尔、上电、中建钢构、北汽、国能汽车等下游高端用户成立河钢 － 海尔家电钢研发中心、河钢 － 上海电气金属材料研发中心等产业链条研发中心，共同打造全产业链技术研发平台。

1.3 国家重点研发项目支撑

河钢积极担当国家角色，主持或参与国家“十三五”重点研发计划 18 项，助力我国钢铁及相关关键技术实现重大突破的同时，提升了集团的技术创新能力和引领实力。新材料、新技术的研发能力和国际影响力显著提升。承担的 18 项国家重点专项中，涉及矿山安全、水资源利用、大气治理与清洁生产、流程优化、新产品研发和智能制造等领域。

2 河钢创新技术研发进展

近两年来，河钢紧紧围绕科技创新这一主基调，在储备产品、前沿技术、产线进步、绿色制造、智能制造方面开展了前沿性、引领性技术研发，推动工艺技术升级、产品结构调整，提升产品创效能力，取得了显著成效。

2.1 前沿储备型产品的研发进展

河钢不断加大产品研发力度，河钢品种钢比例由 2016 年的 55% 提升至 2019 年的 72% ，高端产品比例达到 55% ，特色战略产品比例达到 5.5% 。近两年来，包括高锰钢、家电覆膜产品、大厚度海工钢等近 20 个产品填补国内空白，高端产品广泛应用于“华龙一号”核电站、“天眼”工程、国产大飞机、极地重载运输船等系列重大科技项目，在铸就“大国重器”中点亮“河钢品牌”。河钢部分领先产品如表 1 所示。

表1 河钢部分领先产品

2.2 LNG 低温奥氏体型高锰钢

继韩国浦项之后，河钢率先开发出 LNG 船用低温高锰奥氏体钢。该钢板具有晶粒细小，夹杂物含量低，显微组织为等轴状准多边形晶粒组成的全奥氏体组织，晶粒内有孪晶，有韧窝状形貌，韧窝大小均匀且韧窝较深，为良好的强韧配比打下了基础。

目前舞钢生产的不同厚度高锰钢板经检验塑韧性优良，性能指标超 IMO 最新要求，达到国际先进水平，如图 1 所示。

图 1 高锰钢金相及断口组织形貌

钢板焊后性能优良，完全具备了批量生产低温高锰奥氏体钢的技术实力。LNG 用高锰钢具有优异塑韧性且成本较低，是传统 LNG 储罐低温材料 9Ni 钢的替代者。河钢开发的 LNG 用高锰钢可大幅节约 LNG 储罐的制造成本，河钢已成为国内唯一、世界第二家具备船用超低温 LNG 高锰钢批量化生产能力的企业。

2.3 家电板覆膜产品

彩色薄膜层压钢板是一种新型家电材料，通过对钢板表面进行着色、印刷、压印、复合等表面处理，形成各种精美图案，有效地满足了用户的最佳视觉体验，主要用于冰箱门板、热水器外壳、洗衣机前壳等高端家用电器。彩色薄膜层压钢板由基板( 冷轧钢板、热镀锌钢板、电镀锌钢板、不锈钢等) 、复合彩膜层( PET、PVC 及其复合处理的彩膜层) 、背面保护涂层、保护膜层组成，产品结构参见图 2。

图 2 彩色薄膜层压板结构

河钢本着可持续发展的理念和保护人类环境的要求，融合传统辊涂 PCM 和覆膜 VCM 的优点，结合自身工艺特色，成功开发出系列彩板，并将其应用于家用电器领域，成为环保 PEM 彩板的先行者。 PEM 彩板不仅具备靓丽的外观和优秀的装饰效果，而且完全不含 PVC，是真正意义上的绿色彩板，已经成为家电彩板和装饰彩板行业发展的新导向、新趋势，河钢家电覆膜板市场占有率 50% 以上。2019 年，河钢研发了行业唯一光科技数码 DVM 系 列( 3D 数字打印) 摩尔印记产品，填补了国内空白。

2.4 大厚度海洋工程用钢

河钢不断加大优势产品海工钢的研发，研发的世界最厚的船舶及海洋平台用钢 EH36，碳当量水平≤0.45，钢板厚度 1 /4 和 1 /2 位置性能显著优于船级社规范要求，产品质量达到国际领先水平［3］。研发的 自 升 式 海 洋 平 台桩腿用半圆板、齿 条 板A514GrQ、A517GrQ 等高等级造船及海上采油平台用高强钢板，通过 ABS、DNV 等多家船级社的质量认证，其中国内首发 A514GrQ 最大认证厚度达 215 mm，并应用到工信部 500 呎自升式平台示范项目，填补了世界工程应用的空白［4］。 215 mm A514GrQ 板厚中心处组织及负温冲击性能见图 3。

图3 215 mm 厚 A514GrQ 板厚中心组织及负温冲击性能

3 引领技术的研发进展

河钢集团聚焦国家重大需求和行业前瞻性、颠覆性技术问题，发挥研发平台作用，开展技术攻关，攻克了一系列技术难题，形成了一批国际领先的前沿技术，在部分领域实现了技术引领。

3.1 宽厚板连铸坯重压下关键工艺与装备技术

宽大断面连铸坯凝固末端重压下技术在河钢唐钢成功应用［5］，针对常规宽厚板连铸坯中心偏析与疏松严重，无法满足厚钢板轧制要求的难题，研发形成了宽厚板连铸坯动态连续重压下工艺技术( DSHＲ) ，发明了宽厚板连铸坯重压下核心装备增强型紧凑扇形段( ECS) ，建成投产了首条可实现全凝坯连续、稳定重压下实施的宽厚板连铸坯生产线，该装备强力压下扇形段压坯能力较常规扇形段提升 4 倍以上，首次实现了凝固末端及完全凝固后单段压下量≥18 mm，多段压下量≥40 mm 的突破; 实现了用 280 mm 厚连铸坯稳定轧制 150 mm 厚满足三级探伤要求高层建筑用钢等高附加值厚板产品，形成了低压缩比生产高性能厚板产品的新流程，达到国际领先水平。宽厚板连铸坯重压下关键工艺装备及产品详见图 4。

图 4 宽厚板连铸坯重压下关键工艺装备及产品

3.2 300 mm 级特厚钢板辊式淬火装备技术

河钢舞钢产线升级改造中，实施了世界首套300 mm 级大断面特厚钢板辊式淬火装备，在特厚钢板表面高效率可控传热、断面温度梯度控制、大速比辊速高精度控制、抗冲击重载辊道、残水快速清除、钢板表面氧化铁皮去除等多个方面突破装备技术瓶颈，实现了最厚 300 mm、40 ～ 50 t 大断面特厚钢板高强均匀淬火［6］，淬火时间与传统浸入式相比缩短近一倍，淬火后板形、表面质量改善明显。这标志着我国已具备超厚高强钢板高冷速、高均匀性、高平直度淬火生产能力，填补了国际空白，为大单重、大断面特殊用途厚板热处理产品的研发与应用奠定了装备技术基础。 300 mm 级大断面特厚钢板辊式淬火机见图 5。

图 5 300 mm 级大断面特厚钢板辊式淬火机

3.3 微合金钢连铸坯角部裂纹控制关键集成技术

河钢发挥研发平台优势，开展产学研深度融合，全面探明了微合金钢连铸坯角部裂纹产生机理，基于微合金元素晶界微观偏聚及其碳氮化物析出和组织高温多相变转变机制，提出了铸坯角部结晶器初凝超快冷碳氮化物弥散化析出和二冷高温区循环相变晶粒超细化，实现铸坯角部组织高塑化的裂纹控制新方法，并开发形成了新型角部高效传热曲面结晶器( ICS － Mold) 与铸坯二冷高温区角部晶粒超细化控冷新工艺与装备技术［7］，保障了微合金钢高质、高效与绿色化生产，实现了薄板坯、常规板坯、宽厚板坯、特厚板坯以及大断面矩形坯等全部坯型全覆盖。该技术成功应用在河钢唐钢、河钢舞钢、河钢邯钢和河钢石钢等产线，使微合金钢连铸坯裂纹发生率 ＜ 0.1% ，达到国际领先水平。微合金钢连铸坯角部裂纹控制关键集成技术详见图 6。

图 6 微合金钢连铸坯角部裂纹控制关键集成技术

3.4 转炉自动出钢技术

河钢唐钢对标行业先进企业，自主开发了转炉自动出钢控制系统，成为河北省首家实现转炉自动出钢的冶金企业，该项技术达到国内领先水平。转炉自动出钢对产线设备可控性、基础管理水平、生产流程衔接以及操作安全性都有极高要求。河钢唐钢依靠自身技术团队，积累、分析大量生产数据，自主实施了转炉自动出钢控制模块的设计与开发。在设计开发过程中，河钢唐钢充分考虑了转炉自动出钢作业的潜在安全风险，设置 13 项自动作业前置保障条件和 10 项故障报警关键控制点，并匹配最高级别的人工干预控制权限，实时保证产线安全稳定运行。转炉自动出钢工艺，避免了由于人员判断不准确所引发的安全事故，为炼钢工序实现标准化生产提供了有利保证。该控制模块借助对转炉出钢过程的微观流程分解，合理优化转炉出钢动作控制逻辑，对转炉倾动、出钢车、滑板挡渣以及合金下料电磁阀等进行了全自动联锁控制改造; 投资小，具有较高的推广价值。

3.5 亚熔盐高效清洁提钒技术

河钢联合中科院依托世界首项“亚熔盐高效清洁提钒技术”［8，9］，实现了钒产品短流程、低成本、高效率、清洁化钒铬共提，建成世界首个年处理 5 万 t钒渣的钒铬共提清洁生产示范工程，入选国家工信部 2017 年绿色制造系统集成项目名单。钒、铬资源利用率分别提高 10% 、80% 以上; 反应温度由传统工艺的 800 ℃降至 150 ℃，能耗大大降低，无窑气排放; 工艺过程新水消耗降低 90% 以上，无废水产生;钒渣年处理能力 5 万 t，V2O5 产品年产能 4 700 t，铬盐产品年产能近 5 000 t，年产值 4.5 亿元，年净利润近 1.5 亿元; 实现了钒渣中伴生铬资源的高效提取，避免含铬固废的排放，引领世界钒钛磁铁矿资源高效综合利用和绿色转型。亚熔盐高效清洁提钒装置如图 7 所示。

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［10］

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［11］

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［13］

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。

图 11 云平台客户端操作画面

图 12 操作炉型监控画面

5.2.2 远程可视技术

传统的被动生产监控方式很难让使用人员及时感知各项数据，从而影响生产执行效率。为此，河钢集团着力开发了生产线 3D 虚拟孪生可视化技术( 图 13) ，将生产线三维信息进行数字化，通过生产实时数据驱动 3D 虚拟生产线与实际生产线状态同步，并且采用数据分析模型对生产数据进行实时跟踪，将数据中或数据间的纷繁复杂信息或关系进行可视化呈现，从而实现对生产过程的全方位、实时监控，为经营者提供可视化监控与决策平台，从而大大提高生产管控的效率。同时，该技术也可以为操作人员提供生产实训平台，有效提高操作人员的技能水平。该技术已应用在河钢承钢钒钛高强冷轧板连续酸洗与热基镀锌生产线中，将来会推广应用到河钢集团其它生产线。

图 13 河钢承钢钒钛高强冷轧板连续酸洗生产线 3D 可视化系统

5.2.3 钢材质量自动判定系统

河钢邯钢开发了基于工厂大数据的钢材质量自动判定系统( 图 14) ，该系统的先进性在于: ①通过整合、分析与比对检化验及表面检验信息数据等多样化的统计分析工具，以期找出影响产品质量的因素或瓶颈; ②进行全流程过程质量数据的监控与分析，在线诊断或判定单个或批次产品质量与全过程质量数据追溯; ③实现产线的全流程过程数据跨工序快速追溯功能，对于某一种产品，从上游到最终处理线的所有数据都可见，并实现对某一产品全流程的自动/手动判定。

图 14 铸坯质量自动判定系统

5.3 产线机器人应用技术

河钢针对劳动强度大、重复性劳动等岗位累计实施了 58 套产线机器人，其中 2019 年实施了不同工序 11 个机器人应用，大大提高了劳动效率和安全性，为规模化机器人应用起到了示范作用。

研发的锌锅捞渣机器人，通过机器视觉来分析锌渣的分布，并根据分析结果进行自主捞渣作业，提高了机器人的智能化水平，克服了锌锅处空间狭小、炉鼻子倾斜角度大等空间约束难题，通过对空间约束“极限点”的定义及调试，设计的“一键捞渣”模式和各种特殊状况下的捞渣模式，操作人员只需按一下按钮即可实现在不同工艺状况下的全流程捞渣作业，简化了操作难度，方便了现场的操作。 机器人捞渣效果如图 15 所示。

图 15 机器人捞渣效果

研发的基于机器视觉冷轧钢卷自动贴标机器人系统( 图 16) ，通过钢卷自动定位、标签位置检测、自动贴签、错误验证等功能的开发，可实现自动控制标签打印机进行标签打印和剥离，机器人自动拾取标签并自动贴签，并利用视觉技术识别标签信息，将标签信息与原始数据进行比对，实现系统错误验证。

图 16 贴签及压辊设计示意图

5.4 5G 融合技术

与全球 5G 技术最具竞争力的华为公司合作成立联创中心，推动“5G + 工业互联网”在钢铁场景的融合应用。着力解决钢铁产业升级、提质增效的关键性、根本性实际问题，实现钢铁智能制造示范线集成，制定钢铁行业的工业互联网建设标准，引领钢铁行业转型升级。

5.4.1 5G 网络的方式采集关键场景数据

解决当前 4G 网络不稳定，导致空气质量关键数据的未及时采集，拉低指标的问题。

5.4.2 5G + 园区自动驾驶解决方案

( 1) 基于 5G 网络，实现厂区内固定线路、有轨车的无人驾驶，涉及钢水运输车，不同生产线的产料调配车，钢卷倒运车的自动驾驶。 ( 2) 施工现场部署工业级摄像，将高清视频实时回传到监控中心，远程车辆控制，工作任务控制，车辆管理，减少人工成本的投入。 ( 3) 5G + 钢铁智慧天车，涉及废铁天车。

5.4.3 邯宝产线 5G 智慧园区搭建

在河钢邯钢 2 250 mm 产线分步实施智慧园区建设。首先，在园区围墙、大门、车辆出入、高危区域以及产线内实现 5G 网络覆盖。其次，研究 5G 技术在物流运输、远程操控、工业机器人、数据采集上的应用，将 5G、人工智能、大数据、云计算等新一代信息技术与钢铁工艺流程高度融合，促进钢铁制造向网络化、智能化、数字化、柔性化转型。

6 海外产线技术支撑

河钢在国内各产线开展技术创新的同时，也向国外开展技术输出，以“功成不必在我”的精神境界和“功成必定有我”的历史担当，践行“一带一路”倡 议，成功将河钢塞钢打造成“一带一路”样板工程，使河钢塞钢成为欧洲最具竞争力的钢铁企业，推动共建“一带一路”走深走实［14］。

6.1 推动河钢塞钢工艺技术创新和装备升级

针对收购时河钢塞钢的现状，对其开展了技改升级、工艺攻关和产品研发方案的制定，对产线实施了大规模工艺技术创新和产线装备升级，详见表 2。

表 2 河钢塞钢主要装备及技术升级

6.2 先进管理和技术移植

移植先进的管理和技术，快速提升了河钢塞钢的产品竞争力和产线创效能力。仅烧结配矿及加热炉高效蓄热节能两项技术的移植，累计创效 4.7 亿元人民币。

表 3 河钢塞钢主要移植技术

7.创新技术下一步研发重点

河钢把绿色、智能、引领作为技术发展的主攻方向，在产品升级、技术进步、工业服务上全面发力，持续加大研发投入，大力推进“两个结构”再优化，全面加快钢铁产业转型升级、战略性新兴产业发展和全球化布局。

( 1) 深度推进产品结构调整持续发力产品结构调整，2020 年品种钢比例≥ 75% ，高端产品比例≥60% ，特色战略产品比例≥ 8% 。其中汽车板和家电板占比达到 30% ，特钢比例达到 28% ，钢材深加工比例达到 30% 。在保持高端家电板、汽车钢市场占有率的前提下，能源用钢、海洋工程、工程机械、桥梁建筑领域的高端钢材产品达到国际一流水平，培育冠军产品，在制约国家和行业发展的高精尖材料上实现突破。 

( 2) 加快推进前沿颠覆性技术研究在绿色生产、流程再造、工艺创新、产品研发等全流程领域，开展引领性、前沿性、行业颠覆性技术研究与应用，实现从引进创新到协同创新再到自主创新的转变。充分发挥国内外平台智力资源，推进高速连铸、增材制造、无头轧制、碳排放控制等前沿性技术研究。

 ( 3) 深化智能制造技术的融合与转型积极推动互联网、大数据、人工智能等新一代信息技术与钢铁制造的深度融合; 利用区域调整和退城搬迁机遇，全面建设“绿色化、智能化、品牌化”的新一代流程钢厂，全面推动智能转型升级，打造“智慧河钢”。

( 4) 开展全流程绿色可持续制造技术研究

推进全流程的绿色制造，形成自主关键技术。围绕烟气污染物控制、高盐水回用、共性排污节水、特殊固废物资源化利用等行业关键共性难题，开展前沿性技术研究，形成污染物源头减排、过程控制、末端治理全流程高效治理体系，实现主要污染物超低排放。加快现有绿色制造技术在子公司成果转化，推进高比例球团在河钢唐钢、河钢邯钢和河钢乐钢应用，低硅碱球在邯钢实现工业化生产。

( 5) 深入开展氢能技术研究与产业化

河钢将在氢燃料重卡示范运营，建设覆盖河北省的加氢基础设施网络基础上，推动涉氢材料从研发到商用的进程; 不断完善氢能产业链，构建氢能产业集群，推动整个氢能产业的发展，为京津冀地区的绿色可循环经济发展、为中国社会的清洁能源建设、为全球的能源发展和环境治理做出更大的贡献。

本文刊发于《河北冶金》2020年第2期  原文标题为“河钢创新技术的研发与实践” 作者系河钢集团有限公司王新东，李建新，刘宏强，钟金红

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