长知识啦!揭秘炼钢高炉“孪生兄弟”奥秘,探索打造“超级钢”之路

哇,这个说法很有趣!“孪生兄弟”这个比喻用得很好,形象地说明了不同类型高炉炼铁的特点。我们来深入聊聊这个话题,以及如何打造“超级钢”。
"一、炼钢高炉的“孪生兄弟”:不同类型高炉的特点"
通常我们说的“高炉炼铁”,主要是指"竖炉式高炉",它是现代钢铁工业的基石。但为了满足不同矿石和炼钢工艺的需求,也发展出了其他类似但又有显著区别的“炉子”,可以看作是高炉的“孪生兄弟”:
1. "竖炉 (Updraught Shaft Furnace):" "就是我们最常说的“高炉”"。它是利用铁矿石从上往下落,而空气(富氧或常温空气)从下往上吹,在高温下发生还原反应,将铁矿石还原成生铁。 "优点:" 处理块状矿石效率高,技术成熟,是大规模生产生铁的主要方式。 "缺点:" 对矿石块度要求较高,燃料消耗相对较高(特别是老式高炉),环保压力(粉尘、CO2排放)较大。
2. "球团竖炉 (Pelletizing Shaft Furnace):" "可以看作是高炉的“升级版”或“优化版”"。它专门处理由细小的

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本期提要

在《中国经济大讲堂》演讲中,中国工程院院士王国栋指出,装备智能化就是我们要把我们的装备通过智能化的制造建设,使之变成一个智能的、能够思考、能够学习、能自己运行得越来越好的设备。钢铁行业的自动化水平是各个行业里最高的,控制系统是最复杂的,这就需要多学科结合、多学科交叉来做研究。 更多精彩,4月19日21:30,CCTV-2央视财经频道《中国经济大讲堂》特邀中国工程院院士王国栋,为您深度解析:《我们如何打造“超级钢”?》

装备智能化现在是一个热门话题,我们钢铁工业和汽车上的智能制造不一样。汽车上的智能制造是一件件往上焊,是单件生产的。而钢铁工业叫流程工业,流程工业都是黑箱,要想控制它是很难的。 现有的控制系统中有一个信息物理系统。假如一边是实体高炉,另一边是它的孪生或者是叫双胞胎的数字化的东西。这两个东西是通过数字化,把高炉里啥样给描述出来。所以,得有这个东西才能谈得上智能制造,如果没有这个“数字双胞胎”,你想智能制造,没门儿。

别看我们钢铁行业不起眼,可钢铁行业的自动化水平是各个行业里最高的。比如轧钢的系统,它是多变量、强耦合、非线性、大滞后,这些控制系统最难的特点,我们轧钢的系统全有,它的变量上千。而且这些变量是强耦合的,都搅在一块了,你动这个,那个又变了,在这种情况下,控制很困难。由于它很难,所以钢铁的控制系统是最复杂的。

我们现在需要多学科结合、学科交叉来做,起码搞钢铁的是炼铁、炼钢、连铸,轧制都要有专家,还得有信息专家、自动控制专家等等。按照任正非的话说,还得有物理学家、数学家和化学家,得有这些人参加,学科交叉。

另外,行业上要协调协同,钢铁行业和信息行业、传感器行业都得结合起来。我们实验室在智能化方面也做了一些工作,在上一世纪80年代、90年代,国际上像日本和德国就有一个人工智能技术的高潮,但那个时候不像现在是成系统的,它只是某一个单个环节上的。这里边我们做的很重要的一项工作就和我们现在智能制造有关系。那时候我们的刘振宇老师在念博士,研究组织性能预测和控制,就是了解钢材轧制过程中,黑箱里边的组织是怎么变化的?它的性能又随着这些变化会发生什么样的变化?刘振宇建立了一套模型来描述这件事。当时觉得建立模型还有限制,就采用了一种方法:人工神经元网络,和自控系信息学院的一位博士生一起合作的。他们两个博士生,一个是研究轧钢的,一个是研究信息的,学科就交叉了,做组织性能预测上用这个办法。后来写了一篇文章,是全世界第一篇,用人工神经元网络处理材料这样的技术。当然那个时候还是比较初级的,不像现在这么全面、深刻来处理这个问题。但是它是我们现在搞钢铁行业智能制造走出了一条路,而且这个路已经证明是可行的。所以这个技术,从刘振宇他们毕业了以后没断,一直到现在。

后来郭华东院士提出“大数据+大科学=大发现”。那是大数据正热的时候,2014年、2015年的时候。我们又开了个研讨会,把金属学会的领导们,还有一些搞炼钢、轧钢的大咖们请来讨论,大数据在我们钢铁行业里能做什么应用?我们现在搞智能制造,从过去我们就可以理解当下,同时还可以展望未来。后来这个工作有进一步的发展,现在这项工作已经申请到国家的“十三五”重大项目。在钢铁原材料行业里头,有三个重大项目是关于智能制造的项目,一个是扁平材,就是板材的,还有长型材智能制造项目,还有一个铜铝大数据,也是智能制造项目。这三个项目都是东北大学承担的,是我们的学校和企业一块来做的。

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发布于 2025-08-10 17:13
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