Впервые опубликовано в Control Engineering в мае 2025 года
Сегодня сталелитейная промышленность находится на критическом перепутье своего выживания, и передовые технологии автоматизации приходят на помощь. С одной стороны, будучи массивным сектором, долгое время обремененным высокими выбросами и энергопотреблением, традиционная сталелитейная промышленность кажется все более громоздкой в условиях ускорения реализации целей «двойного углерода». В национальных «Руководящих принципах Китая по ускорению всесторонней зеленой трансформации социально-экономического развития» сталелитейный сектор определен в качестве приоритетной цели номер один для зеленой и низкоуглеродной трансформации и модернизации, что является четким свидетельством актуальности этой задачи. С другой стороны, являясь базовой отраслью, поставляющей сырье, сталелитейная промышленность должна постоянно идти в ногу с меняющимися требованиями со стороны смежных отраслей. Отставание грозит превратить ее в «устаревшие мощности». Поскольку новые стратегические отрасли, такие как транспорт на новых источниках энергии и аэрокосмическая промышленность, выдвигают новые требования, сектор должен срочно решить задачу создания технических возможностей для производства высококачественной прецизионной стали — сложнейшая задача.
Времена изменились, и рынок тоже. Как следует «ковать» сталелитейную промышленность сегодня? Издание Control Engineering China взяло интервью у Фредерика Эстерхейзена (Frederik Esterhuizen), глобального бизнес-менеджера направления «Металлы и преобразование энергии» подразделения Process Industries в ABB, чтобы обсудить его наблюдения относительно трансформации отрасли и инновационных стратегий, ведущих ее к новой эре качественного развития.
Прокладывая более экологичный путь к «стали без использования ископаемого топлива»
Продвижение зеленого и низкоуглеродного развития имеет решающее значение для достижения качественного роста. Для традиционно энергоемкой и высокоэкологичной сталелитейной промышленности «зеленый императив» устойчивой трансформации стал неизбежной задачей.
Эстерхейзен подчеркнул, что экологичность и сокращение выбросов углекислого газа стали главными приоритетами отрасли. Он отметил, что Китай, являющийся крупнейшим в мире производителем стали, ускоряет декарбонизацию с помощью таких мер, как цели «двойного углерода» и инициативы по сокращению выбросов. Это подтолкнуло металлургов к более активному внедрению технологий низкоуглеродной плавки, повышению энергоэффективности и изучению процессов на основе водорода для минимизации углеродного следа.
Как сделать этот зеленый переход более эффективным? Как отрасли продвигаться к низкоуглеродной или безуглеродной стали, не использующей ископаемое топливо?
Эстерхейзен отметил, что переход от традиционных доменных печей к электродуговым печам (ДСП) стал важнейшим путем декарбонизации сталелитейного производства, сопряженным со значительными трудностями. В отличие от доменных печей, зависящих от угля, ДСП требуют стабильного и значительного электроснабжения, что предъявляет высокие требования к инфраструктуре электросетей. С другой стороны, высококачественный металлолом, являющийся основным сырьем для ДСП, по-прежнему в дефиците. Для решения этой проблемы отрасли активно изучают инновационные решения, такие как производство железа прямого восстановления (DRI) на основе зеленого водорода, хотя крупномасштабное внедрение все еще находится в стадии разработки.
Чтобы преодолеть эти трудности, Эстерхейзен отметил поддержку, которую ABB оказывает металлургам с помощью энергоэффективных электродвигателей, программного обеспечения для оптимизации процессов и решений для электромагнитного перемешивания, которые повышают эффективность ДСП и снижают энергопотребление. Система управления энергопотреблением ABB помогает стабилизировать работу на предприятиях в регионах с проблемами надежности электросетей, обеспечивая бесперебойную работу ДСП. Эстерхейзен также подчеркнул роль цифровизации в достижении экономии энергии и сокращения выбросов. В то время как традиционные методы сосредоточены на модернизации оборудования, цифровые решения открывают новые возможности для оптимизации после исчерпания таких мер.
Решение ABB для интеллектуального производства металлов, использующее управление процессами в реальном времени, расширенную аналитику данных и технологии цифровых двойников, обеспечивает непрерывное совершенствование операционной деятельности и открывает возможности для энергосбережения. Например, в сотрудничестве с Ningbo Baoxin Stainless Steel интегрированная цифровая система управления ABB позволила снизить разброс толщины продукции, минимизировать отходы материалов и сократить общее энергопотребление, обеспечив измеримое уменьшение углеродного следа.
Инновации на пути к высокорентабельному производству
На пути к качественному развитию металлургам приходится сталкиваться с еще одной серьезной задачей: меняющимися требованиями рынка. По мере модернизации и роста смежных отраслей сталелитейный сектор должен трансформировать ассортимент продукции, чтобы удовлетворить растущий спрос на высококачественные стальные изделия. По мнению Эстерхейзена, традиционная строительная сталь постепенно вытесняется высокотехнологичными материалами для автомобильной промышленности, возобновляемой энергетики и промышленного применения. Чтобы оставаться конкурентоспособными, сталелитейные компании должны переориентироваться на продукцию с высокой добавленной стоимостью, изготовленную по индивидуальному заказу, одновременно сдерживая давление издержек и требования устойчивого развития.
Для китайских металлургических предприятий, стремящихся конкурировать в сегментах с высокой добавленной стоимостью, автоматизация в такой же степени связана с управлением, как и с эффективностью. Используя цифровые решения ABB, производители могут обеспечить высочайшие стандарты точности, минимизировать отходы и повысить общее качество продукции. Эти решения легко интегрируются в существующую инфраструктуру, позволяя компаниям получать выгоду без дорогостоящей модернизации или избыточных инвестиций.
В производстве высококачественной стали, например специальной, точность имеет решающее значение. Даже малейшее отклонение в скорости, натяжении или качестве поверхности может привести к дефектам с далеко идущими последствиями, когда незначительное отклонение приводит к серьезным изъянам.
Автоматизация как мозг и нервная система производственных линий обеспечивает безупречную синхронизацию на каждом этапе производства, от разматывания до сматывания в рулоны. Система ABB AbilityTM System 800xA использует передовые алгоритмы управления и обратную связь от датчиков в реальном времени для непрерывного контроля и регулирования скорости и натяжения полосы. Это предотвращает такие проблемы, как неравномерная намотка, разрыв материала или непостоянная толщина, которые имеют критическое значение для поддержания целостности высококачественной стальной продукции.
Примером служит сотрудничество ABB с компанией Ningbo Baoxin Stainless Steel, где асимметричная система управления с двумя двигателями обеспечила точное регулирование натяжения в реальном времени. Эта технология оказалась ключевой при производстве сверхтонкой, высококачественной прецизионной нержавеющей стали для автомобильной и аэрокосмической промышленности. Оптимизируя распределение нагрузки и динамическую компенсацию, система повысила стабильность и надежность производства, в конечном итоге сократив количество отходов и повысив общую эффективность.
Для достижения высокой ценности производства компании должны совершенствовать производственные процессы и укреплять свои инновационные возможности. Цифровизация служит катализатором для создания ключевых возможностей, повышения гибкости и точности.
Эстерхайзен подчеркнул, что цифровизация расширяет возможности сталелитейщиков в ускорении долгосрочных инноваций за счет сбора и анализа огромных объемов производственных данных. Это позволяет быстрее разрабатывать новые материалы и процессы. По сравнению с традиционными методами проб и ошибок, аналитика ABB на базе искусственного интеллекта (ИИ) определяет оптимальные параметры процесса гораздо быстрее, что значительно сокращает время выхода на рынок высокоэффективных продуктов. Например, в сотрудничестве с компанией Jindal Stainless Ltd. в Индии компания ABB поставила передовые контроллеры и технологию цифровых двойников для тестирования и точного контроля натяжения, что обеспечило стабильное получение высококачественной продукции при одновременном повышении эффективности. Всего через шесть месяцев после ввода в эксплуатацию они начали производить нержавеющую сталь с качеством поверхности 2BD, отвечающую строгим требованиям для таких применений, как нефтепроводы, что стало решительным скачком в производство с высокой добавленной стоимостью.
ИИ — это новая переменная, меняющая облик сталелитейной промышленности
Как в ABB видят роль ИИ в производстве с высокой добавленной стоимостью? Эстерхайзен пояснил, что ИИ помогает операторам справляться со сложными задачами, предлагая рекомендации по повышению стабильности, эффективности и безопасности производственных процессов. Например, интеграция ИИ в диспетчерские пункты позволяет операторам получать предложения в реальном времени, оптимизированные рабочие процессы и прогнозную аналитику, что расширяет их возможности по более эффективному управлению задачами. ИИ помогает преодолевать узкие места в передаче знаний, дополняя опыт человека рекомендациями на основе данных и проверенными в промышленности передовыми практиками, в то время как отрасли исторически полагались на «принятие решений на основе опыта».
Industrial Knowledge Vault от ABB — это решение-сопилот, разработанное для промышленных работников. Оно объединяет такую документацию, как стандартные операционные процедуры (SOP), руководства по эксплуатации оборудования и журналы технического обслуживания, используя генеративный ИИ для помощи операторам и ремонтным бригадам. Выступая в качестве центрального хранилища знаний, ИИ упрощает доступ к информации, позволяя командам принимать обоснованные решения и поддерживать операционную стабильность.
Цифровые технологии помогают сталелитейщикам прокладывать путь, балансирующий между эффективностью и устойчивым развитием в условиях турбулентных волн трансформации, отметил Эстерхайзен. По мере того как отрасль продвигается по пути высококачественного развития, как ABB продолжит сотрудничать с производителями стали для переосмысления будущего? Предстоящий путь обещает стать преобразующим.
