今天分享的是:2025面向未来的钢铁及有色金属行业:电气化、自动化和数字化三大技术融合铺就可持续发展之路白皮书
从城市高楼的钢筋骨架到新能源汽车的铝合金车身,从电网的铜芯电缆到智能手机的金属部件,钢铁及有色金属是支撑现代社会运转的“基石行业”。据行业多个方面数据显示,全球钢铁及有色金属与矿山领域总规模高达4万亿美元,仅炼钢业就占据约35%份额。然而,这个关键行业正面临一道“双重考题”:一边是全球对金属材料持续增长的需求,另一边是碳中和目标下紧迫的减排压力——仅钢铁生产就贡献了全球7%-9%的碳排放。在此背景下,电气化、自动化与数字化三大技术的深层次地融合,正成为行业突破瓶颈、迈向可持续发展的核心路径,以ABB为代表的企业也在通过技术创新与生态协作,推动这场行业变革。
钢铁及有色金属行业的转型并非“一刀切”,不一样的地区正依据自己产业基础与资源禀赋,探索差异化的发展路径。作为全世界最大钢铁生产国,中国正将钢铁、铝纳入全国碳排放权交易市场,通过政策杠杆倒逼行业减排,同时明确2025年实现15%粗钢通过电弧炉(EAF)生产的目标——这一规模相当于全球第二大钢铁生产国印度的总产能。为解决电弧炉所需的废钢供应问题,中国还推出“以旧换新”计划,推动工业设施、汽车、家电等产品更新,完善再生资源回收体系,为循环生产铺路。
欧洲则将技术创新作为减排核心抓手。德国作为欧洲最大钢铁生产国,正加速淘汰平均炉龄47年的老旧高炉,计划接入国家氢能管道,每吨氢能的使用可减少28吨碳排放,同时开发900万吨/年的直接还原铁(DRI)产能,替代传统煤基工艺。瑞典钢铁企业SSAB的探索更具代表性,其不仅获欧盟1.28亿欧元支持建设无化石钢厂,还投资45亿欧元在吕勒奥布局新项目,预计可削减瑞典全国7%的碳排放,同时参与氢能炼钢倡议,用氢基直接还原技术彻底摆脱对煤炭的依赖。
印度则在“增长中求减排”。随着城市化与工业化推进,印度预计2035年钢铁终端消费需求将达2.4-2.6亿公吨,为此推出“国家绿色氢能计划”,目标2050年80%钢铁生产采用氢基技术,2030年实现25%-30%的过渡。不过,印度仍面临传统技术占比过高的挑战——当前在建炼钢项目中,46%仍采用传统转炉技术,如何平衡产能扩张与技术升级,成为其转型关键。
电气化是行业减排的“第一步”。早在1990年代,ABB引入的交流变频器就替代了低效的直流变频器,结合电机优化,将冶金生产能耗降低12%-15%,既减少碳排放,又为企业节省经营成本。如今,电气化正与绿氢技术深层次地融合,ABB与加拿大企业合作整合大功率整流器与水电解技术,利用风能、太阳能等可再次生产的能源生产绿氢,为炼钢提供清洁动力。在电弧炉生产中,通过电能质量调控、电磁搅拌与炉体管理技术,还能逐步提升熔炼稳定性与安全性,推动传统炼钢向电气化转型。
自动化则让生产精度与效率实现“双提升”。ABB打造的Ability™ System 800xA自动化平台,如同行业的“智慧大脑”,整合了过程控制、电气系统、安全管理等多源数据,覆盖从矿石加工到成品的全流程。德国蒂森克虏伯不锈钢厂早在2004年就引入该平台,通过精准控制冷轧机的厚度、板形与张力,生产高质量不锈钢;中国江苏永钢借助该系统提升产品等级,瑞典SSAB则靠其优化生产稳定性。先进过程控制(APC)技术更是“效率利器”,在球团厂焙烧环节提升球团质量、降低燃料消耗;在原料研磨回路中,实现4%的生产力提升、3%的节能,还将回料标准偏差减少60%,成为现代金属制造的“稳定器”。
数字化则释放了“数据驱动”的潜力。“没有数据,任何分析或控制技术都无从谈起”,行业专家的观点点明了数字化的核心价值。通过中央数据平台,企业可整合ERP、销售、供应链等数据,结合机器学习识别运营优化点。印度JSW Steel应用ABB智能熔炼解决方案,通过先进传感与AI预测热损失,让铸造速度提升4%-5%,每年增产2.4万吨;法国一家钢厂借助ABB能源管理系统,将电力采购预测准确率提高15%,在控制成本的同时匹配低碳生产周期。数字孪生技术更带来“模拟优化”的可能——无需中断实际生产,就能测试不同工艺方案,降低效率风险。随着数字化深入,针对运营技术(OT)环境的网络安全解决方案也同步升级,为智能生产保驾护航。
行业转型并非“单打独斗”,全价值链的协作至关重要。在 upstream,ABB与矿石加工公司、合金制造商合作,减少化石燃料依赖——例如支持瑞典GreenIron用自动化系统管理氢基还原工艺,生产无化石海绵铁,从源头降低钢铁价值链碳排放;与瑞典Boliden合作,用回收低碳铜生产电磁搅拌设备与电机,推动资源循环利用。在 downstream,与终端产品制造商协作优化设计,让金属部件更易拆卸,方便后续废料分拣与回收,提升循环价值。
循环经济是行业可持续的“关键一环”。再生铝生产比原铝减少95%的直接碳排放,过去十年美国在铝回收与中下游加工领域投资超100亿美元;但挑战依然存在——欧洲奥氏体不锈钢回收率达70%-80%,其他不锈钢回收效率较低,导致镍、铬、钼等合金元素流失,生产新一代不锈钢时需添加更多原生合金,增加成本与碳足迹。为此,ABB推动技术创新,与瑞典企业合作开发电弧煅烧炉技术,用等离子体实现石灰高温生产(石灰是炼钢关键原料),减少传统工艺碳排放;与Tenova合作整合电磁搅拌与电弧炉技术,支持废料与直接还原铁混合使用,提升资源利用率。碳捕获技术也在推进,ABB与合作伙伴结合电气化与碳捕获专长,针对性解决熔炼、精炼等高排放环节的减排难题。
转型中的钢铁及有色金属行业,正面临人才结构的挑战。以美国为例,钢铁生产与锻钢制造领域员工年龄中位数达44.5岁,老龄化问题凸显,而年轻人对传统工业环境的顾虑,让人才吸引成为难题。不过,数字化正改变这一局面——数据驱动决策、智能系统操作让工作更具技术上的含金量,同时通过自动化设备减少危险场景,让工作环境更安全,为年轻人提供新的职业机遇。
企业也在积极行动:一方面引进掌握数字化工具与可持续理念的新人才,另一方面投资现有员工的持续培训,帮助其适应技术变革。“彰显行业对可持续发展的承诺,才能吸引下一代专业人才”,正如行业专家所言,随着创新实践不断推进,钢铁及有色金属行业正从“传统重工业”向“技术驱动、绿色低碳”的领域转型,逐步成为兼具社会责任与发展前途的职业选择。
从支撑基础设施建设到赋能新能源、高端制造,钢铁及有色金属行业的重要性不言而喻。如今,在电气化、自动化、数字化三大技术的融合推动下,这个传统行业正加速向低碳、智能、循环转型——中国的碳交易与电弧炉推广、欧洲的氢能与无化石钢探索、印度的增长与减排平衡,不一样的区域的实践共同勾勒行业未来;企业间的协作与循环经济的深化,让可持续发展从理念落地为行动;人才体系的升级,则为行业转型提供长期动力。
未来,随技术持续创新与生态逐渐完备,钢铁及有色金属行业将不仅满足全球发展的材料需求,更成为碳中和目标下的“绿色力量”,为现代社会筑牢可持续发展的“金属基石”。