在河北張宣高科科技有限公司（以下簡稱“張宣科技”）主廠區中心區域，矗立著一臺120米高的裝備，一個個銀白色的反應罐環繞著，密布的閥門、儀表、管廊與其形成一個有機整體。“這個裝備是我們新近投產的氫基豎爐，是氫冶金示范工程的核心設備。”張宣科技氫冶金技術開發部部長李洋介紹。

張宣科技位于河北省張家口市，公司前身是始建于1919年的河鋼集團宣鋼公司。近年來，公司積極探索“以氫代碳”氫冶金綠色發展路線，走出了一條低碳生產綠色高端材料的全新路徑。2023年，公司營業收入超過200億元，同比增長39.4%；工業總產值同比增長225%。

攻克核心技術

“公司利用氫基豎爐設備，用氫氣代替焦炭進行鐵礦石直接還原，每天生產直接還原鐵1500余噸，所有氣體及物料輸送均采用封閉工藝，所有生產操作都由數字化系統智能控制。”李洋說。

李洋介紹，當前主流的長流程鋼鐵冶煉工藝以傳統的“高爐+轉爐”模式為主，以煤炭作為主要能源和還原劑，生產過程中會產生大量二氧化碳。基于傳統工藝技術的改進難以實現深度脫碳。而氫能是一種極具發展潛力的清潔能源，也是一種高效還原劑，業界迫切需要通過氫冶金技術替代傳統的碳冶金技術，實現碳減排。

張宣科技積極探索氫冶金技術，成功創新氫冶金裝備，以清潔能源氫氣為燃料和還原劑，在高溫下將鐵從鐵礦石中還原出來，得到金屬鐵，整個過程只排放水蒸氣，從源頭減少碳排放。

創新并不是一件容易的事，不可避免會遇到很多難題。從傳統冶煉領域轉戰氫冶金領域，很多新技術都在磨合嘗試階段，國內國際都沒有經驗可以借鑒。為此，公司組建了氫冶金技術創新工作室，研發人員、工作人員通過學習培訓，不斷提升對氫能技術的掌控能力。同時，公司與國外知名企業合作，深耕氫能與鋼鐵的融合創新、協同發展，跟蹤世界氫冶金技術的研究與發展，推進低碳冶金技術的革命性創新與突破。

2021年5月，張宣科技開始建設120萬噸氫冶金示范工程。2022年12月16日，氫冶金示范工程一期全線完工。2023年5月15日，氫冶金示范工程一期實現達產達效，直接還原鐵各項指標達到國際一流水平。與同等生產規模的“高爐+轉爐”長流程工藝相比，氫冶金示范工程一期每年可減少二氧化碳排放80萬噸，減排比例達到70%以上；二氧化硫、氮氧化合物、煙粉塵排放分別減少30%、70%和80%以上。中國鋼鐵工業協會發賀信表示，這是氫冶金核心關鍵技術創新的重大突破，是中國鋼鐵史乃至世界鋼鐵史上由傳統“碳冶金”向新型“氫冶金”轉變的重要里程碑。

氫冶金示范工程投產達產不久，張宣科技圍繞氫冶金示范工程的經濟性和低碳價值發揮等攻關取得許多顯著成果。“噴氧系統改善優化后，反應器入口溫度提高9.7%，豎爐還原段溫度提高4%，直接還原鐵日產量提升350噸，效果立竿見影。”張宣科技氫冶金作業區作業長呂志敏說。

優化管理方式

在深耕關鍵技術的同時，張宣科技持續創新優化管理方式。

“公司成立了氫冶金創新工作室，每天召開攻關會，全力將氫冶金示范工程先發優勢轉化為企業有效競爭力。”呂志敏說，“氫冶金示范工程采用氫氣作為還原氣體，與國際上以天然氣為還原氣體的制備還原工藝有很大區別，有許多無人觸及的未知領域，也有不少難以預料的問題出現，都需要去領悟、摸索、完善、解決。為此，我們努力優化生產管理和技術管理。”

在生產管理方面，張宣科技采用工廠數字孿生智能技術，將氫冶金產線“克隆”到云端，在主控室對設備進行在線監測、智能診斷、預防性維護，讓生產變得更智慧。

在技術管理方面，張宣科技建立科學的工作程序，合理利用企業技術力量和資源，注重技術革新。氫冶金作業區通過規范化、系統化實施氫冶金示范工程，一個參數一個參數地調整，逐漸摸索出最佳生產參數，煤氣單耗由原來近800立方米降至620立方米，僅此一項就日降成本12萬元。

氫冶金公司總經理路鵬介紹，目前，公司在氫冶金領域共翻譯各類技術資料70余份、設計圖紙200余份；申請氫冶金技術相關專利50項，啟動編制國家及行業標準7項；河北省“氫冶金低碳技術重點實驗室”項目落戶張宣科技，實施的“氫基豎爐—近零碳排電爐新型短流程技術開發與應用項目”被列為國家發展改革委核心技術攻關專項。

通過持續改進管理，張宣科技的生產能力得到進一步提升。如今，氫冶金示范工程的生產效率穩步提高，直接還原鐵最高日產量達到1610噸，關鍵指標金屬化率最高達到95%以上，年碳減排量可達80萬噸。

聚焦市場需求

在張宣科技特材研制公司特冶區，記者看到，一塊通體發紅的大型鍛件被機械臂從燃氣加熱爐內取出，送至快鍛機下進行變形加工，經過深度冷卻之后，用大型運輸車運出。

“這是我們應用直接還原鐵產品冶煉的高端模具鋼，用于特大型裝備領域，每塊重6噸至7噸，潔凈度極高，平均沖擊功達到20焦耳，遠高于北美壓鑄協會對高級優質模具鋼的等級要求，關鍵質量控制水平達到行業領先，在國際和國內市場都受到青睞。”張宣科技特材研制公司特冶區作業長柳金瑞說。

張宣科技銷售公司總經理李旭日表示，為實現碳達峰碳中和目標，推動全面綠色轉型，下游用鋼行業特別是出口型制造行業對綠鋼需求強勁。為適應綠色鋼鐵產品快速升溫的市場需求，公司全力打造“氫冶金+電爐”短流程高端綠色金屬材料產線，聚焦國家戰略需求及先進制造業發展方向，向客戶提供內燃機用熱端材料、特種合金、高端模具用材料及一體化綜合服務解決方案。

通過推陳出新、發揮優勢，張宣科技取得一系列成果。公司批量生產的輸電導線領域新型高強殷鋼，關鍵性能指標達到行業領先水平，并用于國家電網高容量輸電線改造項目；應用近零碳煉鋼技術，定制生產的150余噸寬度為1150毫米的超大尺寸綠色低碳模具鋼鍛板順利交付客戶，售價高出常規模具鋼千元以上；利用真空感應爐、真空自耗爐生產的高強度高韌性合金鋼，被用作渦輪發動機零部件用鋼。

截至2023年10月底，張宣科技通過氫冶金技術支撐，共開發新型高強殷鋼、哈氏合金、耐蝕合金、精密合金等60多種高端綠色新材料。

“源于鋼鐵、超越鋼鐵；低碳變革、氫啟未來。”秉持這個發展理念，張宣科技將繼續大力實施創新驅動發展戰略，增強創新能力和核心競爭力，力爭2035年建成近零碳排企業，成為鋼鐵工業綠色轉型示范區。