文/本刊記者 馬思遙

崔猛團隊利用創(chuàng)新方法解決問題

天津賽區(qū)

天津新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司

伴隨著“雙碳”目標(biāo)的提出，我國未來的規(guī)劃和發(fā)展出現(xiàn)了全新的挑戰(zhàn)和要求，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、高質(zhì)量發(fā)展、可持續(xù)發(fā)展、綠色低碳發(fā)展等均成為了我們的發(fā)展目標(biāo)。

鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也是制造強國的重要基石，如何既能夠?qū)崿F(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，又能保證鋼鐵行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，這成為當(dāng)代“鋼鐵人”的全新課題。而“創(chuàng)新方法”則猶如“天降神兵”般成為了解決這一課題的“關(guān)鍵先生”。

在2022年中國創(chuàng)新方法大賽上，天津市新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司（以下簡稱“聯(lián)合特鋼”）的參賽項目“熱態(tài)鋼渣在線循環(huán)利用關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”是在TRIZ（發(fā)明問題的解決理論）模式下，在雙碳模式的探索中尋找到的最具有平衡性的解。

聯(lián)合特鋼成立于2009年，2019年由國有控股企業(yè)混改成為混合所有制大型鋼鐵企業(yè)，是我國改革開放后國內(nèi)最大的一宗混改案例。短短3年時間，公司累計完成營業(yè)收入3731億元，實現(xiàn)稅金56億元，環(huán)保投入80億元，成功助力其控股公司上海德龍集團首次躋身世界500強。

在中國創(chuàng)新方法大賽上，聯(lián)合特鋼派出的由技術(shù)中心科長崔猛帶領(lǐng)的團隊成功斬獲全國總決賽一等獎的桂冠，并進入了全國電視擂臺賽。這是天津賽區(qū)歷屆參賽以來，首次取得國家一等獎的好成績。

該團隊共有3人，除了項目牽頭人崔猛之外，還有馬桂芬和王利波兩位成員，他們均有十余年的冶金工作經(jīng)驗。崔猛在“熱態(tài)鋼渣在線循環(huán)利用關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)”項目中主要負責(zé)轉(zhuǎn)爐煉鋼新技術(shù)的研發(fā)工作；馬桂芬則是煉鋼廠技術(shù)科長，是公司所有創(chuàng)新工作室中唯一一位女性負責(zé)人，在該項目中主要負責(zé)工序銜接和爐渣回收等工作；王利波是公司連鑄工序的青年骨干，在該項目中主要負責(zé)連鑄澆余鋼渣的循環(huán)利用研究工作。

2021年，我國的粗鋼產(chǎn)量達到了10.33億噸，產(chǎn)生了1.64億噸的鋼渣，然而國內(nèi)未實現(xiàn)循環(huán)利用的鋼渣固廢堆存已經(jīng)超過了10億噸，不僅占用土地資源，長此以往，也將為生態(tài)環(huán)境帶來巨大的隱患。一般而言，每千克1600攝氏度的鋼渣中含有2000千焦的熱量，因此，鋼渣的處理方法一般都是將熱態(tài)鋼渣冷卻后進行磁選加工。不過要把1600攝氏度的鋼渣冷卻到常溫，不僅需要消耗大量的水資源、冷卻耗材，還會污染環(huán)境，而且冷卻過程中鋼渣所釋放的熱能就此白白浪費，顯然這與“雙碳”目標(biāo)背道而馳。因此，開展鋼渣循環(huán)利用技術(shù)研究，對于鋼鐵行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展和實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，均具有重要意義。

常規(guī)鋼渣作為冶金固體廢棄物處理，其中含有大量的金屬鐵、氧化鈣、氧化鐵以及氧化鎂等可利用成分，并且液態(tài)鋼渣則具有大量的余熱，如果能加以利用，將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

聯(lián)合特鋼一直有志于熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用的研究工作，通過實施精益管理和質(zhì)量攻關(guān)活動等方式，實現(xiàn)了小幅度的鋼渣回收率的提升，但是在鋼渣在線循環(huán)利用的一些核心工程技術(shù)難題上，仍然缺乏創(chuàng)造力、突破性的解決方案，想要達到理想的預(yù)期效果，還有一定差距。

為此，崔猛團隊嘗試采用TRIZ創(chuàng)新方法求解。他們首先建立了功能模型，分析整個工業(yè)過程中存在的問題，發(fā)現(xiàn)了在轉(zhuǎn)爐環(huán)節(jié)中，存在“轉(zhuǎn)爐鋼渣輻射散熱向車間環(huán)境、渣盆澆余鋼渣輻射散熱向車間環(huán)境、天車作業(yè)危害熱修站安全”三項有害功能，并在精煉環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)了“轉(zhuǎn)爐鋼渣再利用加入于轉(zhuǎn)爐、澆余鋼渣再利用加入于精煉爐”兩方面功能不足。秉持著煉鋼爐渣能收盡收的理念，他們通過對鋼渣循環(huán)利用率低的問題進行因果分析，得到了4個關(guān)鍵缺陷——鋼渣氧化性強侵蝕轉(zhuǎn)爐爐襯、鋼渣界面動態(tài)變化造成溢渣損失、天車運行倒渣影響生產(chǎn)節(jié)奏和工藝要求加引砂造成強制倒渣。

之后他們又使用了九屏幕法分析，發(fā)現(xiàn)了除塵器、鋼包等組件可以為鋼渣綜合利用提供支持。通過資源分析，發(fā)現(xiàn)鋼包車、鋼渣、污泥等資源可以充分利用，借此實現(xiàn)鋼渣回收再利用；通過TRIZ方法找到了問題的關(guān)鍵點后，團隊迅速產(chǎn)生了理想解IFR，即鋼渣進行渣料調(diào)質(zhì)后，再進行循環(huán)利用。

通過TRIZ分析，崔猛團隊得到了“利用鋼渣余熱提升廢鋼溫度”“利用污泥調(diào)質(zhì)高溫階段鋼渣，促進還原反應(yīng)發(fā)生，熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能”等方案。在整個成果研發(fā)過程中，他們針對3個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，使用物場模型、技術(shù)矛盾、物理矛盾、發(fā)明遠離、“小人法”等TRIZ工具得到了17個解決方案，最終匯總成了8項方案，組合實施，達到了最終目標(biāo)。

由于鋼渣在熱態(tài)的溫度高達1600攝氏度，在線循環(huán)利用安全隱患非常大，而且不易回收，崔猛團隊的研發(fā)過程屢次受阻。不過他們并沒有放棄：大家解決的不正是這個問題嗎！團隊成員大膽創(chuàng)新，將現(xiàn)有困難帶入到TRIZ理論中，借助創(chuàng)新方法，再次設(shè)計出了多套試驗方案，并組織進行了工業(yè)化試驗，形成了一系列具有突破性的、行之有效的可落地方案。

崔猛團隊的研究成果在聯(lián)合特鋼實施后，公司熱態(tài)鋼渣循環(huán)利用率從原先的35%提升至現(xiàn)在的90%以上，每年可從源頭減少鋼渣數(shù)量20.62萬噸，增加熱量回收利用36萬吉焦，二氧化碳減排16萬噸。項目通過了天津市科技成果評價，達到國際先進水平，轉(zhuǎn)爐工序能效達到“優(yōu)于標(biāo)桿水平”。

TRIZ創(chuàng)新方法在聯(lián)合特鋼大放異彩，這次的研發(fā)成果只是驚鴻一瞥。崔猛通過將創(chuàng)新方法與煉鋼工藝緊密結(jié)合在一起，在2019—2021年，以他作為技術(shù)骨干研發(fā)的“轉(zhuǎn)爐長周期高效低碳穩(wěn)態(tài)運行新技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用”項目，攻克了轉(zhuǎn)爐煉鋼流程長周期低鐵水消耗冶煉的若干關(guān)鍵技術(shù)難題，提出了整套技術(shù)提升方案，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐煤氣資源的100%回收，廢鋼比提高到35%以上，噸鋼綜合能耗降至400千克標(biāo)準(zhǔn)煤以下，并于2021年實現(xiàn)增加效益3.65億元，經(jīng)天津市科技局組織專家鑒定達到國際先進水平。同年，聯(lián)合特鋼噸鋼的碳排放強度為1.44萬噸二氧化碳，遠低于行業(yè)均值1.8萬噸至2.0萬噸，與2018年相比較下降了34%。在創(chuàng)新方法的加持下，公司成為鋼鐵工業(yè)中的“雙碳”先鋒。