南钢联合上海大学、南京工程学院等单位,以全废钢电炉短流程为基础,融合废钢AI智能分选、深脱硫、深脱氮、合金化与在线热处理等前沿技术,贯通钢材生产与零件制造双重降碳路径,构建低碳、循环、高效的特殊钢制造体系,吨钢碳排放降至0.5吨以下,并为零件制造环节吨钢再减碳0.3吨~1.0吨。
AI废钢智能分选,创建全废钢绿色冶炼新体系
针对废钢来源复杂、残余元素波动大的痛点,该项目首创废钢AI视觉智能分选及多级质量管控体系,基于装车、堆场多场景视觉分析与影像识别,自动判别废钢料型,形成“视觉判级—数据校核—分级入库—结果反馈”闭环(见图1)。该项目构建废钢残余元素管理模型与结构化数据库,自动推荐配料方案,实现配料决策智能化、精准化,为高纯净特殊钢稳定生产奠定铁素原料基础。
100%轮胎废钢丝冶炼帘线钢,构建“轮胎-废钢丝-轮胎”绿色循环
针对全废钢电炉冶炼硫、氮含量偏高,夹杂物控制难等技术瓶颈,该项目集成双渣深脱硫及高真空脱氮核心技术,实现特殊钢纯净度跨越式提升。该项目研发的“电炉预脱硫—出钢硫阻断—LF双渣系调控”一体化技术,成功破解轮胎废钢丝硫含量高(0.15%~0.25%)的行业难题,在国际上首次实现100%轮胎废钢丝规模化冶炼帘线钢,成品硫含量稳定控制在30ppm以下。
在控氮方面,该项目创新的“源头抑制+终端深脱”技术,电炉采用“渣面喷碳”工艺防止增氮;真空精炼环节实施“极限真空+长时高真空+强底吹氩”协同,实现深度脱氮。新能源汽车用螺栓钢、弹簧钢、帘线钢等关键品种稳定达到[O]≤4.5ppm、[N]≤40ppm(见图2),实现了吨钢碳排放≤0.5吨。
该项目率先建成“轮胎—废钢丝回收—帘线钢冶炼—帘线制备—轮胎”全循环绿色示范,推动钢铁与轮胎工业协同降碳(见图3)。
在线热处理技术创新,零件制造环节大幅减碳
聚焦下游零部件制造高能耗痛点,该项目创新特殊钢在线强化与在线软化热处理技术,替代传统离线热处理,实现零部件制造绿色化。
特殊钢在线软化(免退火/免正火):基于动态CCT曲线(过冷奥氏体连续冷却转变曲线)确定最优控轧控冷窗口,开发免正火驱动轴钢、免退火螺栓钢,同批次硬度离散值≤10HBW,省去零件厂正火、退火工序。
特殊钢在线强化(非调质钢):通过微合金化与控锻控冷技术,曲轴非调质钢原奥氏体晶粒度由3.5级~4.0级提升至4.5级~5.0级,强度提升7%、塑性提升46%,实现曲轴制造非调质化,大幅降碳。
齿轮钢高温渗碳节能:利用第二相粒子抑制奥氏体长大,实现1000℃渗碳晶粒度≥7级,渗碳时间缩短40%以上,提升韧性并降低能耗。
上述技术为特殊钢零件制造环节实现吨钢再减碳0.3吨~1.0吨。
该项目已形成完整自主知识产权体系。该项目产品已批量应用于新能源汽车关键零部件,突破国外在低碳高端特殊钢领域的政策和技术壁垒,为我国钢铁行业深度脱碳和“双碳”目标落地提供了可推广的“中国低碳特殊钢方案”。

