钢铁与有色耦合研发大有可为
——摘自在第十五届中国钢铁年会上的报告

中国有色金属工业协会党委书记、会长 葛红林

钢铁和有色金属同属于冶金大学科和大专业，在20世纪80年代，一同隶属于冶金工业部领导。2001年之前，我在钢铁行业工作，2014年，我转到有色行业工作。在两个行业的工作经历，特别是近年来看到钢铁和有色耦合发展的众多成功案例，让我充分感受到，二者的科技交流还需要进一步加强，科研课题还需要进一步双向开放，科技攻关还需要进一步协同，行业壁垒还需被进一步打破，由此，将实现融合研发的红利最大化，涌现出更多的钢铁与有色耦合发展的现代冶金企业。

高度重视钢铁和有色

制造流程的镶嵌相融研发

过去，两个行业侧重的是各自制造流程的优化和变革，也研发出不少颠覆性的工艺技术。其实，二者若能基于对各自工艺特点和核心挑战的深刻理解，在基本原理、工程经验、智能化方法、绿色化路径、新材料开发等层面进行融合研发，加强二者制造流程的镶嵌相融，也会产生意想不到的超常规效果，值得去研究。

在国外，蒂森克虏伯等国际巨头通过“钢铁—钛合金—铝合金”的一体化生产技术，实现了30%的产品溢价；日本新日铁与神户制钢联合开发的钢铝复合板技术，垄断了全球汽车轻量化高端市场。

在国内，河北某钢铁企业创新全球第一条“钢铁+氧化铝”镶嵌流程：利用余热蒸汽替代氧化铝溶出所需的60%能耗，利用高炉煤气替代氧化铝焙烧所需的30%燃料，利用赤泥磁选氧化铁粉回收50%以上的铁资源，与传统的单纯氧化铝生产流程相比，经济效益和能耗降低均十分显著。甘肃某钢铁集团创新全球第一条“钢铁+电解铝+能源”相融流程：10年前是利用独立电网和自备电厂优势发展电解铝项目，近年来则创新能源中心，集中管理该企业的火力发电、新能源发电、燃气发电、余热余压发电，解决了电厂剩余电量消纳、“弃风弃电”难题，同时又充分利用钢厂余热，焙烧生产氧化铝，直接供应电解铝生产，经济效益十分显著。

钢铁和有色制造流程的镶嵌相融，将打破单一钢铁或有色企业的格局，打造出更经济、更连续、更紧凑、更低碳、更循环利用的现代冶金流程。

高度重视钢铁与有色

物料的循环利用研究

过去，两个行业侧重的是各自制造过程中物料的循环利用，包括付出很大的代价开展废弃物减量和综合利用。其实，二者若能基于深刻理解各自物料的特点，实现互相利用，将产生意想不到的“变废为宝”效果。当前，已有不少需要进一步开拓的方向。

一是赤泥提铁在钢铁企业的应用研究。2024年，我国赤泥产生11500万吨，综合利用量仅为1380万吨，每年堆积的含铁量至少有4000万吨，如果历年沉淀的16亿吨赤泥能得到充分利用，将极大地降低我国铁矿石的对外依存度。

按照问题导向，具体研发的方向是，高铁赤泥直接还原成海绵铁，进入炼钢炉；赤泥预处理后，选出氧化铁粉，与铁矿石一起配料；作为炼钢溶剂（造渣剂/助溶剂），提高钢水纯净度；赤泥与钢铁尘泥共还原，有利于金属回收和回转窑设备稳定运行；红土镍矿生产不锈钢过程中，加入赤泥，有利于降低成本和渣的综合利用。近年来，我国赤泥综合利用已经走在世界前列，如果进一步得到钢铁界的响应和参与，必将扩大应用面，提高其利用率。

二是钢铁粉尘回收锌粉研究。钢铁企业粉尘产量一般占钢铁产量的8%~12%，其中，含锌粉尘约占20%~30%，即约占钢铁产量的2.5%。2024年，中国粗钢产量10.05亿吨，计算得锌粉尘超2500吨。当前，钢铁粉尘回收锌粉还需要融合攻关。其具体的研发方向是，从高炉炼铁时产生的含锌瓦斯泥/灰，进行脱锌处理，获得再生的氧化锌；从镀锌废钢在电弧炉冶炼时产生的烟道灰，获得再生锌。

三是铝渣铝灰在钢铁行业的应用研究。金属铝在钢中用作脱氧剂、晶粒细化剂、氮化物形成剂和合金剂，广泛用于优质钢材，尤其是在汽车板领域。通常1吨优质钢材用铝在2～5公斤。20世纪80年代开始，钢铁工业为了节能降耗控制成本，金属铝脱氧剂改用回收铝。

近年来，钢铁行业加大了对铝冶炼产生的铝渣铝灰的应用，2024年，已消化了150万吨铝渣铝灰，占总量的50%，不仅节约电力37.5亿千瓦时，变危废为资源。从铝行业来讲，希望进一步提高应用量和开辟新的应用渠道。

高度关注钢铁

与有色材料之间的替代研究

近年来，随着钢铁和有色金属的材料性能的不断提高，制造成本的不断下降，互相替代，交叉替代不断涌现，成果不断显现。其根本动力是性价比，这是不以行业的意志为转移的。

一是工艺创新的替代。近年来，特斯拉开创了新能源汽车一体化铸造的工艺，打破了传统钢制汽车的生产工艺，随着我国不少新能源汽车企业跟进，极大加快了我国以铝代钢的步伐。最近，我国镁产业在新能源汽车的镁合金一体化铸造取得显著进展，开辟了以镁代铝的新模式。从某种意义上讲，传统汽车将转向钢铝车、铝车、铝镁车。

二是更好性价比的替代。2024年，我国“以铝代钢”合计620万吨，其中，光伏用铝395万吨、新能源汽车型材用铝140万吨、汽车铝合金车身薄板55万吨、建筑用铝模板型材30万吨。近年来，由于钢铁价格的下降，减缓了以铝代钢的进程。从铝价（以电解铝为例）、钢价（以螺纹钢为例）的对比变化来看，随着电解铝价格的不断上升，加之螺纹钢价格的下降，2021年为3.9倍，而2024年为5.6倍，已经明显影响了以铝代钢。反映在一些新能源车上，从全铝车身变化到钢铝车身；反映在城市建设上，一些城市放缓了铝天桥替代钢结构天桥的步伐，有的甚至取消。此外，铝价不断高于镁价，不少应用企业，加快了以镁代铝的步伐。

三是替代和反替代。上世纪，宝钢将生产的“马口铁”，进一步深加工，通过引进国外制罐设备，生产易拉钢罐，应用于青岛啤酒。但好景不长，随着中国罐料铝材的科技进步和成本不断下降，导致宝钢的生产线，转向生产铝罐，放弃钢罐。

高度关注钢铁和有色科技成果的

互动转化研究

总的来说，过去，钢铁工业得益于“钢铁元帅”的地位，我国钢铁工业率先实现了对先进国家的从跟跑、并跑到领跑，积累不少先进工艺技术，其红利溢出价值难以估量。近年来，有色金属行业获益匪浅。

一是连铸连轧技术。中铝瑞闽通过引进宝钢的CVC板形控制技术，将铝带坯连铸速度从3m/min提升至8m/min，凝固和热轧两个过程仅需几秒钟，显著提升了材料的强度和成形性能。

二是保护气体浇铸和电磁搅拌技术。江西铜业引入钢铁行业的保护气体浇铸技术和电磁搅拌技术，开发出了新型铜带坯连铸连轧生产线，使铜加工流程从传统的7道工序缩短为3道，加工成本下降30%，同时，因快速凝固使铜材导电率提升2%~3%IACS，满足了新能源领域对高导材料的苛刻要求。

三是等温锻造技术。等温锻造是钢铁行业高温合金制造中成熟应用的技术。武汉金厘钛与宝钛集团合作，借助鞍钢重型锻压机，通过增加模具恒温系统和精准控压装置改造，实现TC4、TB6等典型钛合金的等温锻造，锻件组织均匀性提升40%，飞边材料损耗减少60%，经济效益显著。湖南金天钛业借鉴宝武高温合金涡轮盘锻造经验，使TA15钛合金的断裂韧性KIC值提高25%，疲劳寿命延长3倍。

四是高温合金模具技术。高温合金模具技术是钢铁行业为满足航空航天、能源装备等高端需求而开发的核心竞争力，其耐热性、强韧性和抗热疲劳性能远超常规模具材料。宝武将其开发的镍基高温合金模具钢（如BWNS系列）引入铝压铸领域，通过调整碳化物形态和分布，使模具寿命提升至15万次以上。上海交通大学联合宁波压铸模企业，采用宝武的高温合金激光熔覆技术，开发出铝合金压铸模的在线修复工艺，使报废模具再生率达到70%，每年可节约成本数千万元。东北轻合金引进鞍钢的奥氏体耐热模具钢（如5Cr21Mn9Ni4N），配合特殊的深冷处理工艺，使模具寿命延长至120吨/模。江苏兴荣美联将宝钢开发的TD处理（Thermal Diffusion）应用于铜管挤压模，形成了8~12μm厚的VC涂层，使模具抗粘铜能力提高3倍，铜管表面粗糙度Ra值从1.6μm降至0.8μm。在此，特别希望钢铁行业的科研人员和工程技术人员，高度关注钢铁和有色科技成果的互动转化研究

高度关注钢铁与有色智能化的

互学共鉴研发

钢铁在长流程、大规模连续生产的智能控制（如高炉）方面经验丰富；有色在离散性更强的流程（如湿法、电解）、复杂成分控制，以及一些特定场景（如矿物智能分选）有独特优势。

一是在钢铁行业方面。钢铁行业在全流程自动化控制领域积累了丰富经验，特别是在高温连续生产过程优化方面形成了成熟模式，比如“一键式”集中控制理念、AI复合建模等；在设备全生命周期管理领域构建了系统化解决方案，由点检定修向预防性维修模式转变；数字孪生工厂，实现在线检测、预测、优化控制；在工业互联网平台建设方面已形成规模化应用范式。

宝武xIn3Plat平台机器人替代方面，在3D岗位（脏、难、险）成效显著。湘钢“盘古大模型+5G传输”，让数据指挥生产，让人工智能做出有效的决策。利用算法智能生成行车调度计划、皮带智能监测方案。该技术2024年获得国际电信联盟（ITU）发起的全球首批AI优秀创新案例大奖。宝武湛江钢铁“AI+数字孪生+全自动化”，实现全流程产销协同、全要素制造管控、全过程智慧工序。炼钢全流程工艺模型实现“一键炼钢”，获2024年工业和信息化部“数字领航”企业。

二是在有色金属方面。有色金属行业在井下开采无人化、电解槽智能管控系统、湿法冶金数字化领域方面，积累了丰富的经验；借助最新人工智能网络技术，应用于全流程全场景管理。典型案例有：有色协会和中铝集团联合发布的“坤安”大模型。“坤安”大模型包含了百亿级有色金属行业数据和专业知识，具备自然语言处理、图像处理、预测、科学求解器等多项专业能力。中铝普朗铜矿5G智能矿山。该铜矿是全国首个高海拔5G智能矿山和首个有色金属地下矿5G工业应用案例。通过把获取的海量数据和人工智能、大数据等技术结合，实现了有轨运输无人驾驶、铲运机无人驾驶、井下VoLTE视频通话、井下安全、尾矿库安全在线监测系统，大幅提升矿山生产效率和安全性。广晟有色开发的稀土绿色萃取智能管理系统，可使设备故障率降低50%，耗电量降低30%，酸碱消耗降低5%以上，生产效率提升15%以上，可转化应用于钢铁行业的酸洗、镀锌等湿法处理工序。总之钢铁与有色智能化的互学共鉴研发，大有可为。

深化双方合作的工作建议

一是建立常态化交流平台，推动“大冶金”战略。定期举办“钢铁-有色技术融合”专题研讨会、展览会；鼓励大型钢铁集团和有色集团率先推动技术共享和协同创新，形成示范效应；鼓励企业间互访互学，培养具备“大冶金”视野的复合型技术人才和管理人才。

二是聚焦共性关键技术联合攻关，打造示范工程。针对国家重大需求（如低碳冶金、智能制造、关键战略金属保供、固废资源化），设立国家级或行业级的联合研发项目；共同研发通用型的冶金装备、核心零部件、智慧软件等；训练跨行业冶金大模型，覆盖钢-铝-铜等多材料工艺优化；建设跨行业示范生产线或示范工厂，总结经验教训，形成共享知识库。

三是促进低碳环保和资源综合利用技术共享。在高效节能技术、余热利用技术、废水近零排放技术等方面的互相共享型。在钢铁氢还原技术、电解铝“绿电”技术等方面的共同优化型。在脱硫、脱硝、除尘等环保技术，固废资源化技术等方面的互相启发型。在城市矿产（废钢、废铝、废铜等）的高效回收、分选、保级利用技术等方面的共同开发型。

四是推动标准互认与融合。在安全、环保、智能制造、通用装备接口等方面，推动跨行业标准的协调、互认或制定统一标准。