欧洲近期技术进展报告之六 | 萨尔茨吉特的氢基炼钢、智能产线与高端新材料
2026-03-0434
萨尔茨吉特AG（Salzgitter AG）在2023-2025年间，其氢基炼钢转型的核心是 SALCOS? 项目，旨在将其传统的、基于高炉-转炉的碳密集型长流程，逐步改造为 气基竖炉直接还原铁（DRI）-电弧炉（EAF） 的绿色短流程。公司采用的转型工艺明确规划为 分阶段渐进式过渡 ，旨在逐步提高氢气使用比例，直至实现全氢冶金：- 第一阶段（Stage 1） ：初始使用天然气作为还原气。
- 第二阶段（Stage 2） ：过渡至使用 65% 天然气与 35% 氢气的混合气 。
- 第三阶段（Stage 3） ：最终实现采用 100% 氢气竖炉生产直接还原铁（H?-DRI），并配套电炉炼钢 。
为实现这一技术路径，Salzgitter AG 选择了 ENERGIRON ZR? 竖炉技术，该工艺具备从使用天然气灵活过渡到使用氢气的能力。2023-2025年是SALCOS?项目从规划迈向实体建设与初步投运的关键时期。- 2023年：重大融资与建设启动 。公司在2023年为SALCOS项目获得了 约10亿欧元的政府补贴 ，并匹配了超过10亿欧元的自有资金，为项目建设提供了资金保障。
- 2024-2025年：建设与过渡阶段 。项目处于建设期。根据截至2026年初的信息回溯，SALCOS项目第一阶段的商业工厂（包括新的DRI工厂和电弧炉） 已于2026年2月前投入运营 。这意味着在2025年，工厂处于 建设完成、调试或刚刚启动 的状态。
初期实际运行模式 ：在2025/2026年实际运营初期，由于配套的绿氢供应尚不充足，工厂并未立即采用全氢模式。而是运行于 “灵活混氢模式” ：在竖炉中混入高比例的 天然气 ，仅使用 有限的现场绿氢 进行部分还原。这是一种在绿氢供应爬坡阶段的现实生产策略。为确保未来大规模绿氢供应，Salzgitter AG在其厂区部署了多种前沿电解制氢技术的示范设施，构建了多元化的绿色氢气生产能力：- 高温蒸汽电解槽（HTE） ：安装了世界最大的高温蒸汽电解槽（由Sunfire提供），额定功率720 kW，氢气产量为 200 Nm3/h ，专门用于 SALCOS项目氢气竖炉直接还原试验 。
- 固体氧化物电解槽（SOEC） ：安装了固体氧化物电解设备，标志氢气产量为 40 Nm3/h 。
- 质子交换膜电解槽（PEM） ：计划投产一座 400 Nm3/h 的制氢工厂，配备 2.2 MW 的质子交换膜水电解设备（西门子提供）。
- 大规模电解规划 ：在示范工厂第一阶段，配套建设一座 100 MW 的电解水制氢工厂（采用安德里茨的HydrogenPro技术），预计年产绿氢约 9,000吨 。
关于氢气消耗量， 搜集资料中未提供萨尔茨吉特AG工厂在2023-2025年的具体吨钢氢气运行数据 。但资料引用了氢基直接还原电炉炼钢（H?-DRI-EAF）工艺的通用行业估算值作为参考：- 对于一座 年产一百万吨钢 的工厂，每年约需 6万吨氢气 。
搜集资料中未包含萨尔茨吉特AG在2023-2025年间通过氢基炼钢实现的年度具体减排量数据 。所有信息均指向其长期、分阶段的宏伟减排目标：根据SALCOS项目的转型计划图，其分阶段的 CO? 减排目标 为：- 阶段 3b（包含阶段3a）： 减排 82% - 95%
项目的最终目标是使整个钢铁生产的碳排放 减少95% ，并在2050年实现碳中和。规划产能 ：SALCOS项目规划的氢基直接还原铁工厂 年产能为250万吨 。在同步推进氢基炼钢这一颠覆性工艺变革的同时，萨尔茨吉特AG深度融合数字化与智能化技术，旨在构建一个高效、灵活且高度自主的下一代钢铁工厂。智能化升级并非孤立进行，而是其SALCOS?绿色转型战略的核心支柱，通过从设备层到运营层的全面数字化，确保新工艺的稳定、高效运行，并释放巨大的效率提升潜力。为支撑复杂的氢基直接还原铁（DRI）等新工艺并实现预测性运维，萨尔茨吉特在其工厂，特别是SALCOS?项目相关设施中，部署了先进的智能传感器网络。核心感知节点：数字化燃烧器 ：在其工厂的 数字化燃烧器（DCC burner）上，集成了智能传感器模块（SHP模块） 。该模块具备 压力、温度、振动、分子浓度 等多参数感知能力。其关键特征是内置嵌入式微控制器，可在本地进行数据预处理、过滤和压缩（ 边缘计算 ），以减少上行数据流量并保留关键信息。网络通信架构 ：传感器网络采用了 长距离无线通信基础设施（Long-range wireless communication infrastructure）进行数据传输。数据最终汇聚至集中式微服务器 ，并通过 基于Web的用户界面 进行统一监控与管理。为了应对未来海量物联网设备的数据传输需求，行业趋势显示，5G低延迟、高带宽的特性将被用于支持稳定通信和远程控制，萨尔茨吉特作为技术领先者，其部署或规划亦可能顺应此方向。覆盖范围与应用目标 ：智能传感器网络从 燃烧器等关键工艺设备 切入，旨在实现对核心生产环节的全方位、实时状态监控。其覆盖范围正扩展至更广泛的工厂区域，目标是构建一个支持 设备智能运维、安全预警（如煤气泄漏监测） 的全面监控体系，为SALCOS?项目的稳定运行提供数据基石。注 ：关于萨尔茨吉特AG在2023-2025年间AI质量控制系统、预测性维护系统的具体技术参数、配置及实施效果数据，在所提供资料中未找到明确记载。其主要公开信息焦点集中在宏观的绿色转型战略与投资。在具体产线改造与新建项目中，萨尔茨吉特通过引入先进的自动化平台和智能控制系统，大幅提升了生产精度、稳定性和自动化水平。热连轧厂现代化改造 ：这是一个标志性的生命周期合作升级案例。改造的核心是采用 SMS集团的X-Pact?自动化平台 ，该平台集成了多个高级控制模块：- X-Pact?过程自动化系统 ：用于温度、板形（轮廓）和平直度的精确控制。
- X-Pact?冷却段控制 ：优化带钢冷却工艺，以提升最终产品的材料性能。
- X-Pact?集成温度测量 ：实现带钢温度的实时高精度监控与反馈控制。
配套轧机技术升级 ：对精轧机架进行 CVC? plus升级 ，与智能控制系统深度集成，实现了 更严格的尺寸公差、改善的表面质量以及更低的维护成本 ，同时增强了轧制稳定性和工艺可重复性。SALCOS?项目中的“下一代”自动化愿景 ：在该绿色钢铁项目中，自动化与数字化被提升到新的高度，其规划包含：- 全数字化运营环境 ：为目标工厂配备 全数字化文档 ，设备贴有 QR码标签 ，可快速链接至图纸、实时工艺流程图及备件信息。
- 移动化与远程控制 ：计划 取消本地控制箱 ，转而通过 平板电脑 等移动终端管理设备的启停。
- 机器人化巡检 ：计划使用配备多种传感器的 移动机器狗 ，对工厂运行状况和安全性进行自动监控。
行业通用自动化技术参考（作为技术方向背景） ：在连铸、炼钢等环节，2023-2025年行业普遍推进的自动化技术，如 浸入式水口自动更换（90秒内完成） 、 结晶器全自动控制（浇速、液面、调宽等） 、 电炉出钢自动化技术包（Q-ATS） ，以及自动导引车（AGV）在辅助流程的应用，代表了萨尔茨吉特可能集成或参考的技术升级方向，旨在减少人工干预、提高安全性与作业精度。注 ：关于“萨尔茨吉特AG数字化工厂系统/工业4.0平台”在2023-2025年间的具体技术升级细节，在所提供资料中未找到针对该公司的专门描述。智能化升级的最终目标指向运营效率的实质性提升。尽管资料中未提供萨尔茨吉特AG在2023-2025年期间量化的 整体设备效率（OEE）提升数据 ，但其技术部署清晰地指向了效率提升的路径。质量与稳定性提升 ：如前所述的CVC? plus轧机升级与X-Pact?平台应用，直接带来了尺寸精度、表面质量的改善以及工艺稳定性的增强，这本身就是生产效率和质量效益提升的核心体现。智能模型与预测性维护 ：在自动化升级中集成的 数字孪生 和 基于AI的辅助系统 ，被用于模拟生产场景、优化工艺设定点。同时，平台支持的 预测性维护和实时诊断 功能，旨在减少非计划停机，优化维护成本与周期。转型项目的效率预期 ：其SALCOS?项目规划新建的 第一座超级电弧炉（出钢量220吨，年产能190万吨）计划于2025年底投产 。这种以大型、高效、智能化电炉替代传统高炉-转炉的流程变革，本身即代表了生产效率范式的一次跃迁。同时，通过解决生产瓶颈（参考行业类似改造案例），有望在产量、热停工时间等方面实现显著改善。综上所述，萨尔茨吉特AG的智能化生产技术升级，是一条以 先进智能传感为神经末梢、以集成自动化平台（如X-Pact?）为控制中枢、以数字孪生与AI为决策大脑 的清晰路径。这套体系正与其SALCOS?绿色工艺变革深度耦合，共同驱动公司向高效、低碳、高度自主的未来钢铁生产模式演进。基于其自身SALCOS?绿色冶炼转型和全流程数字化赋能的坚实基础，萨尔茨吉特的战略核心已明确指向通过产品的高端化与新材料开发，实现绿色化创新的商业价值。然而，根据现有资料，关于该公司在2023-2025年间已量产出货或具体公布技术参数（如详细力学性能、特殊化学成分、精确磁学指标）的各类高端产品（如先进高强钢、高牌号海工钢、超薄超低铁损的电工钢）的直接信息，均未找到。 但这并非意味着其战略性缺失，而是其技术路线的直接体现。萨尔茨吉特的战略定位清晰可见： 其产品高端化与新材料的开发逻辑，是紧密围绕“以氢能为中心的绿色全产业链”这一未来核心来构建的。由SALCOS?项目所保障的DRI-电弧炉短流程，为生产高洁净度、高均匀性、具备特殊服役性能的钢材提供了更“纯净”的工艺起点。这符合全球材料开发朝着更高性能、更优服役安全性和全生命周期低环境影响发展的大趋势。 其技术方向可归纳为三个相互关联的层次：- 为“氢基”生产流程服务的高质量中间产品。 提供高品质的DRI，作为其电弧炉和下游产线生产各种高端精品的优质原料，这是其高端化战略的基础。
- 利用绿色溢价，拓展“绿色钢材”（Green Steel）品牌下的高附加值通用产品。 利用SALCOS?带来的深度减碳成果，将传统但需求量大的扁平材（如汽车板、家电板）升级为“低碳钢”产品，抢占绿色供应链市场。
- 在特定战略赛道进行面向氢能社会的尖端材料研发。 这是其最具潜力的未来增长点，也是其研发资源最主要的投入方向。资料显示，其战略焦点极其明确地指向了 “氢能储运用钢” ，即构建一个从前端绿色氢气生产到末端储存运输的完整材料解决方案。
资料表明，埋藏于萨尔茨吉特SALCOS?（绿色冶炼）这艘“大船”之下的“冰山”，正是其对未来氢能经济关键材料的提前布局。 由于高压氢气使用量的预期激增，对相关材料成本、供应稳定性和安全性的要求迅速提高。 因此，利用钢铁企业自身的冶金与材料技术优势，开发性能优异、成本可控的储氢材料，成为其实现从能源消耗者到技术方案提供者转型的关键。尽管缺乏萨尔茨吉特具体产品的性能数据，但从材料科学和行业通用研发路径分析，其研发方向极可能遵循以下原则：抗氢脆是核心要求。 任何用于高压储氢的钢材，其“氢相容性”是头等安全指标，通常通过 慢应变速率拉伸 、 疲劳 及 疲劳裂纹扩展 等试验进行严格评估。目标是在富氢环境中尽可能保持（甚至优于）其在空气中的力学性能。行业趋势显示，通过 微合金化 手段（如添加钼、钒、铌、钛等元素），在钢中形成纳米级的碳氮化物（如Mo-V碳化物、TiC、NbC），是 引入不可逆氢陷阱、提高抗氢脆能力 的有效方法。这些微观结构与基体形成的半共格界面，能强有力地捕获并固定氢原子，阻止其扩散至晶界等敏感区域引发脆化，这与前文超级电弧炉提供的更高成分控制精度和洁净度能力相得益彰。材料体系的差异化开发。 根据成本和性能要求，其研究可能分为两大路径：- 高性能、低成本的低合金钢路线： 重点研发适用于高压储氢瓶或管道的高强度Cr-Mo-V系或Mn-Cr系低合金钢。目标是实现 薄壁化设计 （降低成本、增大容积），同时通过微合金化设计与组织调控，将材料在高压氢环境下的强度与寿命提升至新的安全边界。 这正是其作为钢铁企业最能发挥成本与产业化优势的领域。
- 高可靠性、轻量化/降本的不锈钢路线： 虽然奥氏体不锈钢拥有优异的抗氢脆性能，但高镍含量导致成本过高。其研发或可能探索“节镍”或“ 降镍/高锰/高氮 ”的奥氏体钢体系，在保持面心立方奥氏体结构高稳定性的同时，显著降低成本。例如，采用高锰、高氮以及部分钼的合金设计（类似牌号：06Cr22Ni10Mn8N钢）来部分替代昂贵的镍。
综上所述，萨尔茨吉特在高端产品与新材料技术方面的布局， 并未孤立地追求抗拉强度或磁感等单一性能指标的传统“军备竞赛” ，而是 深深地植根于其宏大的“绿色化”和“以氢为核”的顶层战略中 。其“高端化”的实质，是一种 “为特定清洁能源系统（氢能）提供全链条、可产业化的工程材料解决方案” 的能力。随着SALCOS?商业工厂的稳定运行和其现场百兆瓦级绿氢生产系统的建设， 其以碳中和能源和氢能储存为双重目标的新一代钢种，有望成为其高端化战略中率先获得数据支持并实现市场突破的尖端产品。
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