宝钢重大冶金装备自主创新和国产化的实践与思考

1宝钢重大冶金装备自主创新和国产化的实践与思考近年来，从国家战略层面来看，已将装备自主创新和国产化提到了一个非常重要的高度。从全球钢铁业的竞争态势看，竞争已逐渐从产品延伸到工艺装备技术等领域，核心技术已很难通过市场化手段获取。因此，钢铁产品和生产工艺的提升与装备自主化能力的提升紧密相关。结合宝钢冶金装备自主创新的实践，分析几个成功案例，并对冶金装备自主创新和国产化谈点体会。一、宝钢冶金装备自主创新的发展历程宝钢从未停止在冶金工艺、装备自主化等方面的探索和实践，走过了“成套引进—点菜式引进—自主集成—自主创新”四个阶段。宝钢一期，从产品设计、生产工艺、工厂设计到设备供应主要依靠国外厂商；宝钢二期，加大了装备的国产化比例，推进合作制造；宝钢三期，采用点菜式引进，进一步扩大了合作制造和分交比例；十五期间，部分项目实现了由宝钢自主承担设计、制造和质量保证，自主集成初见成效；十一五期间，宝钢深入开展成套装备的自主集成与设计，加快了装备自主化进程。在宝钢三十多年的工程建设过程中，积累了高档产品制造工艺技术，为自主集成成套技术装备奠定了重要的基础。宝钢在引进、消化、吸收、再创新的基础上，自主集成了酸轧机组、热镀（铝）锌机组、硅钢机组、彩涂机组、国内第一条不锈钢与碳钢混轧的五机架冷连轧机组等；宝钢在铁水2预处理、RH/LF精炼、滚筒法渣处理、全氢罩式退火炉、在线标记装置、在线表面检测等装备技术方面已经形成系列化产品，并已成功实现对外输出。宝钢积极响应国家节能减排政策，践行环境经营方针，形成了炼钢及冷轧的除尘、废水处理、烧结烟气脱硫、高炉及COREX炉水渣立磨装备技术等节能环保特色技术。宝钢依托工程项目载体，开展冶金装备自主创新，带来了多方面的积极效应：一是，突破了国外的技术封锁，降低了工程建设投资；二是，冶金装备自主创新由单体创新逐渐向产品、工艺和装备一体化创新和系统创新的方向发展；三是，通过冶金装备自主化，确保了核心技术不外泄，提升了自身在行业中的竞争力。二、宝钢冶金装备自主创新的成功案例1、梅钢冷轧工程2004年，宝钢决定建设梅钢冷轧工程，产品定位为极薄、高表面质量的镀锡原板、镀锡板、镀锌及镀铝锌板。而高速生产高表面质量极薄镀锡板，必须选用酸轧联合的五连轧高速轧机，其结构复杂、控制精度高，全球只有西马克、西门子等少数厂商才具备能力供应。在面临全套引进、自主集成的建设方式选择面前，宝钢最终选择了自主集成的方式，在建设难度、广度和深度上具有前所未有的挑战。宝钢三十多年来积累了大型冶金工厂建设的经验，对冷轧工艺和装备有比较深的认识，形成了大量的专利和技术秘密。在此基础上，采用强强联合、开放式的自主创新模式，3形成了由宝钢股份、宝钢工程、宝信软件、宝菱重工、一重等组成的联合攻关团队，集成范围涵盖产品大纲、工艺方案到装备设计、制造、调试以及功能考核、产品验证的全过程。梅钢冷轧集成了当今冷连轧生产领域的主要先进技术：高精度厚度自动控制、高精度板形自动控制、不对称弯辊、厚带头启动、主电机单传动、支撑辊滚动轴承等技术得到成功应用，自主研发了一体化板形技术和整套工艺数学模型。梅钢冷轧工程最终于2009年下半年成功建成投产，实现了宝钢重大冶金装备自主创新中的一次重大突破。2、RH精炼装备RH精炼装备作为生产高附加值钢种的首选装备，长期以来一直受到国外技术的垄断。自1985年宝钢第一套RH精炼装备投产以来，宝钢就着力在RH工艺完善和开发上做了大量的基础研究和应用开发工作。1999年，由宝钢自主建成投产的宝钢2#RH成为了国内第一套自主设计、制造的RH装备，投产后冶金效果十分显著。在建成宝钢2#RH之后，以宝钢研究院、宝钢股份炼钢厂、宝钢工程、宝信软件为主的装备开发团队紧密合作，不断提升技术创新能力，全面掌握了RH装备技术、RH真空脱气精炼技术及控制技术。目前，宝钢已具备对外提供从80吨到300吨全系列RH成套技术装备的设计、制造、安装、调试和生产技术指导的全过程技术服务能力，自主开发的RH精炼装备已在国内外推广应用26套，降低了钢厂的工程建设投资，提高炉钢水4精炼的装备水平。在2007年8月，宝钢RH装备更是首次跨出国门，输出到韩国现代钢厂，并于2009年初成功投运。3、滚筒渣处理装备从上世纪90年代起，宝钢就致力于开发滚筒渣处理技术，逐步将此技术由第一代推向第四代。由宝钢研究院的研发团队、以及宝钢工程的设计团队组成的装备开发团队凭借长期的技术沉淀，坚持按照世界一流标准，精益求精。从工艺的安全性、运行的稳定性、设备的耐久性、维护的便利性以及处理能力等方面，对原先的滚筒渣处理独有技术，进行了12项重点改进和30余项局部优化，开发成功了第四代滚筒渣处理装备。宝钢的滚筒渣技术在国际上率先实现了炼钢熔渣不落地、快速清洁化全渣处理。已成功对外输出20余台，其中，向韩国浦项输出的两套滚筒渣处理装备已成功投运，并又于近期与韩国浦项签订了第三套供货合同。4、高炉及COREX渣粉磨生产线成套技术装备随着国家提高对环保、资源综合利用的要求，对冶金工业废弃物按产业化运作的方式进行回收处置和综合利用，显现得越来越重要。为打破大型矿渣立磨设备长期依赖进口的局面，攻克炼铁水渣中硬度最高的资源—COREX渣的立磨技术难题，宝钢组建攻关团队，在引进技术、消化、吸收、再创新的基础上，自主研发建成了国际首台套台时产量65吨的适用于COREX渣粉磨、以及台时产量90吨的适用于高炉水渣粉磨的立磨5设备及配套工艺生产线。与国内外同类立磨装备相比，本装备适用范围更广、耐磨性提高、运行更稳定、能耗及运行噪音更低、设备成本及维护费用节省。其中，作为核心设备之一的大功率矿渣立磨主传动减速机长期以来从国外引进，由宝钢工程与苏冶重工联合研制成功的首台超大功率矿渣立磨主传动减速机，技术含量高、制作难度大，尤其是主传动机的传动功率、传动比、变齿高技术等工艺参数和技术特点，已达到或超过了国外同类产品。5、冶金产品在线喷印标记装备在现代钢铁生产流程管理中，物流跟踪必不可少，各类中间产品的产品标记可保持产品数据的延续性与后续工序的生产。对于成品而言，高质量的产品标记满足了客户进行产品辨识的需求，便于产品追溯与质量监控。经过近十年的发展，宝钢已针对钢管、连铸坯、大小方坯、冷热轧板、冷热轧卷、中厚板、宽厚板等对象研发并应用了数十种类型的标记装备。基于对核心设备的持续研发,在技术上具有独特的优势。在价格竞争力方面，宝钢开发的喷印标记装备的价格一般在国外同等技术水平产品价格的70%左右，且备件和耗材为国产，能够有效降低钢铁企业的一次性投入及持续生产成本。同时，由于喷印标记装备的更新速率平均在5至8年，因而该产品具有较强的市场持续性。6、全氢罩式炉大型炉群技术与装备宝钢于1998年启动全氢罩式炉装备和控制系统国产化6的工作，充分吸收了国外各种全氢罩式炉技术的优点，结合宝钢罩式炉车间多年来的产品生产经验，在退火工艺过程、设备本体结构、整体系统安全性、关键设备研发、退火过程数学模型等方面进行了创新和优化。并于2001年开发出第一台碳钢全氢罩式炉用于生产。考虑到在现场生产中往往应用的是炉群装备，因此如不解决大型炉群技术难题，很难进行后续推广应用。因此，宝钢在开发第一台单体罩式炉的经验基础上，又在国内首次开发了更高级别的不锈钢罩式炉炉群技术与装备，并在不锈钢、碳钢、特钢等领域进行了大规模应用。宝钢罩式炉炉群技术目前已成功在市场上得到推广：南通金轮公司12台钢丝卷罩式炉于2006年投产；柳钢一冷轧36台罩式炉于2009年投产；柳钢二冷轧80台罩式炉将于明年投产。7、下置式静压传动框架车宝钢于1997年在国内首家创新性地引进了框架车，实现了厂内成品运输“多框架周转运输”模式，是宝钢钢制品物流运输及周转的主力车型。根据宝钢产能扩张需求以及早期进口框架车的更新需求，如仍依靠引进方式解决，不仅面临价格持续上涨带来的巨大投资压力，而且受到交货期、维修备件采购周期、服务等问题的制约。在十多年对进口框架车的全面技术消化与运行、维修经验积淀基础上，结合国内钢铁企业的环境与使用特点，宝钢7于2008年底自主研发与制造的140吨下置驾驶室式双向行驶框架升降车成功下线。在操控简便性、保护功能、车辆状态自动记录等方面较进口产品具有优势。目前，整车备件国产化价值比达到64.8％、国产化重量比达到90.2％。三、从宝钢的实践谈冶金装备自主创新和国产化的几点体会宝钢的冶金装备自主创新之路，在曲折中前行，尽管目前与同行业国外先进企业的装备研发实力还存在差距，但是从长远来看，我相信我们在这条路上不断的努力，必将形成厚积薄发之势，不断缩短与国外先进企业的差距。第一，技术创新体系建设是装备自主化的机制保障。宝钢通过“研究开发、工程集成和持续改进”这三个体系建设，特别是生产、研发、设计和装备四位一体的工程集成体系建设，为宝钢冶金装备自主化提供了机制保障。第二，“引进、消化、吸收、再创新”的模式大大降低自主化风险。宝钢三十多年工程建设过程中，引进了一些国外的先进技术、积累了设备运行的丰富历史数据及使用经验，在面对市场和用户过程中掌握了大量对装备改进、二次开发以及专有装备开发的需求，这对宝钢的装备开发来说是一笔宝贵的资源。充分利用这些资源，可大大降低装备自主化风险。第三，装备研发需要大投入。冶金装备开发具有投入大、周期长、风险高、不断改进等特点。宝钢在国内较早地组建了专门的研究机构—宝钢研8究院，各子公司均建立了自己的研发机构，每年的研发费投入相当可观。但在装备自主化上，还有待于进一步加大研发投入，并健全投入、研发、转化和应用机制。第四，重视人才队伍培养。宝钢通过引进、培育，以及内部人才柔性流动等方式，打造出了一支熟悉现场、专业扎实的装备开发人才队伍。这支人才队伍中，汇集了生产、装备研发、设计、装备制造，以及装备运行维护的技术人员，对于装备自主化的成功起到了至关重要的作用。第五，重大装备自主化需要政府的扶持。装备自主化需要借助工程应用才能实现系统性的创新和成果转化，首台（套）装备的工程化应用有较大风险。上海市于2007年在国内首先采用国产首台（套）装备的风险补偿机制等政策，宝钢也有少数几个项目享受了此项政策，但目前能享受此项政策的企业还很少，希望政府部门能进一步加大此项政策的受惠面。四、冶金装备自主创新和国产化发展趋势的展望近三十年来，我国引进了大量的冶金装备，在消化、吸收、再创新的基础上，在冶金工艺的若干领域已接近或达到了世界一流水平，国内的机械制造业也有了长足的进步，实现冶金装备自主化的条件已经成熟。从宏观政策面来看，高端装备制造是我国规划重点发展的战略性新兴产业，并有望成为国民经济的支柱产业，而冶金装备在高端装备制造领域中是一个不可缺失的重要组成9部分。在钢铁行业结构调整力度加大的大环境下，冶金装备将形成较为广阔的市场空间，且向高端领域发展。一方面，钢铁行业向集约化、大型化、高效化、节能化方向发展，催生节能环保和大型高效的冶金装备的迅猛发展；另一方面，钢铁企业高端产品竞争加剧，将拉动冶金装备升级改造的市场需求，市场机会将主要来自于企业兼并重组、淘汰落后、工艺装备升级、节能减排等领域。在过去的三十多年中，宝钢在冶金装备自主创新和国产化方面做出了积极的探索和实践，涌现出了一批创新成果，取得了一些较为显著的成效。宝钢人始终深刻认识到开展冶金装备自主创新是一项长期而艰巨的工作，并任重而道远。但是，我们相信，伴随着中国从钢铁生产大国，走向钢铁生产强国，一大批拥有自主知识产权的冶金成套装备将应运而生，我国也一定能够走到世界冶金成套装备设计、制造、维护技术的前列。