力拓礦業集團
HIsmelt直接熔融還原技術于2017年底正式由澳洲技術擁有方力拓集團（下文簡稱外方）轉讓給山東一家民營企業（下文簡稱中方），從1980年的基礎研發至2018年，歷時近40年，這40年恰逢中國改革開放，也是中國民營經濟從無到有的發展時期，外方在該項技術上傾注了大量的心血和金錢，終于在市場和戰略變遷的迫使下，徹底放棄該技術。
2016年，中國首座HIsmelt工廠在山東壽光建成并試車，前后經過近10次反復啟動試車伴隨著持續的工藝優化與設備改造，于2017年初步實現穩定順行。
作為親歷項目的設計、建設、試車、運行、直至技術轉讓的全程參與者，作為該技術的忠實粉絲，作為一名熱愛新技術的工程師，始終覺得應該說點什么，為這段故事留下一段記憶。同時也讓有心者了解，一項大型技術從基礎研發到產業化需要付出的諸多艱辛。
需要說明的是，本文不是專業性文章，文中不涉及對任何公司和個人的褒貶，而是從宏觀的視覺闡述一項由外方開發但沒有做好的技術是如何在中國實施成功的。
據國內外公認的文獻記載，最早的高爐雛形源于中國漢代，中國人在漢朝使用黏土在樹藤和土塊的支撐下搭成了爐子，并現在下部安裝了鼓風系統，最早煉出了鐵水。歐洲人逐步發展出了熟鐵爐，風箱爐。1840年以前，世界上鋼鐵絕大多數都由木炭作為還原劑進行熔煉，每千克生鐵需要消耗40千克木材。隨著第一次工業革命的爆發，人類對鋼鐵的需求成指數級增長，而煉鐵則對森林進行了大規模的砍伐（“大煉鋼鐵”時期，全國森林覆蓋面積下降約3個百分點），造成了生態系統的急劇惡化。19世紀30年代，歐洲開始試驗焦炭，1940年后，焦炭開始大量運用于高爐，焦炭的發熱量高，力學性能好，可以作為骨架支撐礦石，為大規模煉鐵技術的實現打下了基礎。高爐高度由1830年的14.6米直線升高至1840年的24.4米，直徑增加了1米，體積增加到250m?，大型高爐技術正式登上歷史舞臺。如今已經建成的高爐爐容達最高已達6000m?。
鋼鐵產能已經成為衡量一個國家工業化水平的重要指標，翻看工業化的歷史就能發現，世界發展的中心從歐洲的英德，美國，日韓，中國，到正在如火如荼的印度，無不有高爐煉鐵高大的身影在背后支撐。
根據高爐的技術需求，人類廣泛采用粉礦造塊+焦炭+高爐的技術路線進行生產，高爐煉鐵的重大缺陷就是環保，以及高品質礦石原料來源的偏向性。
粉礦造塊和煉焦均是污染物和溫室氣體排放大戶，據中國官方機構的統計，每年煉鐵煉鋼行業二氧化硫和氮氧化物排放量兩百萬噸以上，煙塵排放量則接近四百萬噸；焦化工序排放總量還要加上一百萬噸。高爐工藝生產的每噸鋼二氧化碳排放量約為2.5噸。這還不包括無組織排放的。
看看北京周圍頻發的霧霾，每次北京有重要外事活動時，周邊鋼廠限產就能明白傳統鋼鐵工藝對環境的影響有多大。
原料上，高品質的鐵礦石資源絕大多數都分布在澳大利亞西部、巴西、遙遠的非洲。而高爐技術不能高效冶煉的高磷礦、高鋁礦和釩鈦礦卻在地球上有廣泛分布，且儲量驚人。同樣，優質的煉焦煤在近兩百年開采后，逐漸趨向于貧乏。原材物料的稀缺性也就成為各國大力研究非高爐冶金技術的內生動力之一。
鋼鐵業界從上世紀70年代開始重視非高爐煉鐵，旨在擴大原材料使用范圍，降低鋼鐵行業污染排放，Corex、Finex、Midrex、HIsmelt等等層出不窮，但是在運行過程中都遇到各自的困難。均沒有能夠得到大規模的接受和推廣。其中的HIsmelt熔融還原技術是完全舍棄焦化廠和燒結廠，直接用鐵礦粉和煤粉煉鐵，能夠極大簡化煉鐵流程，降低污染及溫室氣體排放的最簡單工藝，HIsmelt是力拓傾力打造的最先進礦石冶煉技術。力拓集團在西澳大利亞地區擁有巨量的高磷礦石儲量，這也是其潛心從基礎研發開始，36年不間斷投入的主要原因。
1981年，CRA礦業公司（力拓集團前身）對德國Kl?ckner Werke的底吹氧氣轉爐工藝OBM產生濃厚興趣，認為該工藝能夠直接用于直接煉鐵。
1982年，CRA與德國Kl?ckner Werke成立合資公司共同開發研究，并在60噸的OBM轉爐上進行了實驗，結果表明通過煤粉噴吹和二次燃燒，該工藝能夠直接熔融還原鐵礦粉。雙方決定在德國巴伐利亞州建設產能12000噸的小型中試廠SSPP。
SSPP在1984年至1990年進行了長期運行測試，1987年CRA開始全權負責SSPP。
1989年至1994年，CRA與Midrex開始研發新一代的HIsmelt工藝即HRDF。
1992年HRDF臥式爐建成并冷試車，設計產能為100000噸，經歷6次爐役后改造為立式爐。
1996年立式爐建成，1997年開始試車，實驗結果表明立式爐從產能、產率、可靠性、連續運行時間等各項指標均遠高于臥式，且工藝設備更加簡單，試驗結果過完全達到預期，符合工業化擴大工廠的要求。
2002年力拓集團與世界幾家有實力的鋼鐵公司成立合資公司，開始籌建年產80萬噸的示范性工廠。2004年示范性工廠建成，2005年開始試生產，斷斷續續的運行至2008年金融危機。期間經歷了耐材重砌、引入渣區冷卻器、礦粉/煤粉噴槍改進、渣口升級、熱風噴槍升級、煙氣脫硫擴大升級一系列從無到有的摸索改進。2008年關閉前，熔融還原爐及其附件的改造設計完成并能穩定，導致生產中斷的問題都集中到外圍附屬設備，如礦粉預熱。而在這些反復啟動、關閉、調試、維修的過程中，力拓的工程師和技術人員積累了大量的經驗教訓，為日后新工廠的建設和運行打下了堅實的基礎。
西澳HIsmelt運營期間正置中國鋼鐵高速發展期，吸引了時任中國國家主席、總理、人大委員長，以及寶鋼首鋼等35家大型鋼鐵集團的廣泛關注，很多公司都簽訂了合作協議，一旦成功，將會在中國大范圍的推廣。由于這是第一個工廠，設備、工藝、技術、人員等等都是全新設計，不可避免的會發生各種各樣的狀況，始終沒有達到預期的運營效果。2008年金融危機蔓延，中國用戶的耐心也消耗殆盡，力拓集團和合作方決定西澳關閉工廠。連大企業都搞不定，中國人心里就自然認為該技術已經失敗。
歷史再次證明，真理往往掌握在少數人手里，2012年山東壽光一個中型民企企業家通過非直接渠道了解到了該技術，由于該企業沒有高爐，上游的煉鋼原料都從周圍高爐企業采購。建設一個年產能不大的生鐵生產工廠正好配合其下游煉鋼軋鋼的車間產能消耗，也就是順勢而為的事情了。2012年該企業向澳大利亞現場派駐工程師，將部分有價值的設備拆遷回山東，2013年開始同設計院合作設計，2014年開始建設，2016年初建成，1-5月完成單體調試。2016年6月進行首次裝鐵水試車。
HIsmelt工藝每次啟動的時候，需要首先將爐體加熱到一定溫度，往爐內灌注幾百噸高溫鐵水預熱，再往里面噴入原料開始反應。由于爐體大，耐材厚，預熱需要用天然氣燃燒烘烤5-7天，烘烤完成后，如果受熱不均勻，灌入鐵水后很可能會迅速冷卻凝固，必須停爐將凝固的鐵挖出來，若此，則啟動失敗，烘爐和鐵水的幾百萬等于打水漂了。
第一次啟動灌入鐵水后，還原爐煙罩循環水泵（利舊設備）突然故障調停，沒有循環水冷卻的煙罩，是不能生產的，在無數次嘗試都不能啟動的情況下，中方和外方商定，啟動失敗，將鐵水放出。但由于鐵水溫度過低，流動性降低，已經不能夠通過放盡口流出了。最終只能等冷卻后，用切割機切割，人工搬動出來，該過程歷時接近一個月；
第二次啟動，灌鐵水一切正常，在即將進入正常生產時，突然全廠停電，制氧廠需要長時間恢復，再20小時后決定放出鐵水。第二次啟動宣告失?。?/p>
第三次啟動在烘爐期間，由于爐內渣沒有清理干凈，渣融化后在鐵口冷卻堵塞鐵口，在多次試圖用氧槍融化不能成功后，停爐排堵重新生產。
第四次啟動，終于正常啟動并生產。
2016年啟動至今，中方項目部經歷了斗式提升機堵塞，磨煤系統故障，噴煤線堵塞，噴槍漏水，煙罩漏水等等一些列設備問題，最后均一一解決。2017年突破連續生產三個月，2018年實現了連續生產四個月，生產成本持平高爐，部分月份低于高爐。
綜合兩年多的生產運行狀態，HIsmelt在中方項目上出現的問題均為設備不穩定導致的，最核心的熔融還原爐及其附屬噴槍均正常。
工廠是連續生產的過程，從原料場，原料預熱，煤粉噴吹，礦粉噴吹，鐵口，鐵鉤渣溝，后面的煙氣處…任何環節設備出現故障，工廠必須停下進入保持狀態。進入保持狀態后，就是與時間賽跑的過程，停爐時間太長，爐體易冷卻，甚至煉成鋼或者出現泡沫渣。因此工廠對設備的穩定性有很高的要求，出問題后現場能夠快速響應，在有限時間內將設備回復正常。這點其實是項目成功的最關鍵因素。
中國山東壽光與澳大利亞珀斯
珀斯Perth位于澳大利亞的西端，被譽為世界上最孤獨的城市，力拓選擇珀斯為HIsmelt的基地，因為珀斯靠近力拓鐵礦石的主產區，同時澳大利亞政府在政策上也鼎立支持澳洲公司往下游高技術高附加值的產業鏈擴展。HIsmelt系統的關鍵設備原產地為德國，美國，日本，中國…世界各地，西澳大利亞的主要產品為礦石和能源。
山東壽光位于青島西北方向約200公里，周圍是淄博，煙臺，濰坊，濟南，萊蕪…毗鄰長三角和環渤海經濟帶。主要產品鋼鐵，機械加工，化工，電子…幾乎涵蓋了制造業的全產業鏈。
對比珀斯和壽光，不難發現壽光周圍就是造業基地，遍布鋼鐵冶煉和機械加工廠，臨近的淄博更是因生產各種泵而聞名。且中方項目公司自身，也有很強的機械加工和生產能力。
壽光的交通四通八達，高鐵直達臨近的濰坊，物流配送系統極其發達，設計院、供應商、相關技術人員能夠在接到通知后12小時內趕到現場（現場可以通過控制確保12小時內鐵水保持高溫）。
經典的例子是第一次啟動時，強制循環高溫水泵突然停止工作，而這臺泵是原澳大利亞工廠拆回來的設備，產于德國，由于年久失修，其工作能力不能達到設定的要求，如果從原廠采購，需要等待很長時間才能夠得到產品，但項目緊急，需要盡快安裝好準備第二次啟動。中方經理迅速在周圍進行尋找替代品，最后在附近的淄博找到了同等型號的產品，確保在一月之內迅速安裝并調試完畢。試想如果這件事情發生在珀斯，僅是從供應商處運送到西澳的海運時間就需要一月左右。
另一個例子，現場的磨煤機是德國生產的，也是從澳大利亞拆過來的設備，前后已經壽命10多年的設備。第三次啟動并正常運行一段時間后，磨煤機風機主軸斷裂，該軸是磨煤機的核心部件之一，損壞后整個生產必須停下。中方經過多方折騰，最后的方法根據圖紙自己加工一根軸。如果此事發生在西澳，大概率會決定放出爐中鐵水，停止生產。
身處制造業中心的地域優勢，能夠讓山東項目在運行過程中遇到的設備問題迅速解決，意外損壞的設備、備品備件能夠在不至于放盡鐵水的情況下迅速補齊并安裝上重新啟動，這些條件在最孤獨的城市珀斯是不具備的。
運行初期最常見的問題如噴煤線堵塞，原料提升機卡死，煙罩漏水。這些問題對有豐富制造和應急經驗的中方來說，都是可以通過快速反應解決的問題。
中方的高層也曾經感嘆說：“對于新開發的項目，項目擁有方自身需有很強的維修加工能力，或者項目選擇位于制造業中心！”。當然，這也不是絕對，對于以后的HIsmelt工廠，如果設備質量能夠過硬，地點選擇問題是可以克服的，但對于山東項目，這是必要條件。
中小公司與大公司
力拓集團總體市值近千億美金，經過近150年歷史的發展，該公司已經完全形成了集團化公司制度，以及成熟的公司文化，是一家引人注目的大眾持股公司，各方面管理非常健全。
相對的中方公司，市值近百億，緊跟中國改革開放浪潮一步步成長起來，2004年完成上市。是一家典型的靠企業家精神創立的地方企業。
對比一下中外的企業文化。外方： “安全，員工，環境，合作” ；中方文化首句：“凡企業者，聚眾謀益，集群殖業者是也”。看了都能明白：外方作為國際化大型企業，首先求穩定，中方一心求發展。兩個不同價值觀的公司硬拉在一起，也為后來外方的離去埋下了伏筆。
不得不承認，外方在員工安全方面的工作已經做到了極致，從汽車安全帶，常規安全服，安全帽，氧氣煤氣面罩，甚至細致到工牌的安全等等，要求極其嚴格，更讓人震驚的是公司有一條制度：當員工個人判斷，認為某項任務具有安全隱患時，員工可以拒絕執行該分配的任務，上級不能以此或與此相關的理由對員工進行懲罰或責備。這在中國企業幾乎是不可想象的。這種對人文主義的關懷，的確值得很多中國公司學習。
極致的安全必然降低發展的效率，一旦有任何安全風險，必須進行風險評估，否則不準操作。這對于新建的工廠，新開發的工藝技術來說，無疑會束縛前進的步伐。
而中方針對現場常見的設備問題，建立了快速反應修復機制，非常有效，遇到問題，迅速在線解決，只要主設備沒有到必須停下不可的程度，繼續生產。HIsmelt技術絕大多數問題都是設備問題，而對于中國人來說，設備問題就不是問題，是能夠解決的問題。
2010年前與2010年后
澳大利亞珀斯工廠于2008年關閉，在2008年之前，互聯網還不發達，正處于起飛階段。數據共享，視頻共享，移動終端網絡還沒有興起，信息的溝通主要靠電話和郵件，甚至紙質快遞。工廠設計，建設，運營的實時信息均靠層層會議，紙質記錄，郵件，電話傳達。
2010年后，移動互聯網迅速興起，圖片信息，數據信息能夠實時傳遞給相關責任人和技術人員，相關人員可以在線溝通，在線會議，迅速做出判斷，而現場人員則可以通過這些實時信息進行相應動作。這大大提高了溝通效率。
2015年底，項目建設進入尾聲，中方催促需要加快進度，爭取盡快灌注鐵水生產。而磨煤機在調試過程中反復出問題。外方專家在幾十米高的磨煤機頂上調試，屬于設備問題，工藝專家無法解決，設備工程師身在澳洲。于是我們用將現場設備拍照，實時發送給澳大利亞負責設備的工程師，并打開微信視頻讓其做在線指導，該問題在一小時得到了解決。
為了能夠更好的共享數據，讓上層領導和專家能夠實時看見現場運營狀態，外方專門開發了移動數據共享頁面，相關人員能夠通過手機，筆記本在世界上任何有wifi的地方實時觀察運營狀態并提取數據。外方專門開發了第三級計算程序，均可通過移動互聯網可以訪問到現場生產數據進行計算，并對做出建議。
2016年9月，第三次啟動成功后，中方領導和外方領導去北京出差，在回壽光的高速公路上突然接到現場運營的電話，工藝不正常，中方和外方領導正好在一起，他們通過Ipad打開現場運營數據庫，并迅速做出決策。
信息技術的發展不能說對該項目的成功能夠起到決定性的作用，但是相對于2010年之前在珀斯試驗工廠的時代，移動互聯網對員工之間信息共享、不同區域之間信息共享、上下層人員溝通決策、工廠調試和維護的效率、各相關人員對工廠的整體把握有極大的推動作用，大幅提高了信息流通的效率。
時代的進步，外圍技術的革新能夠讓很多之前看起來失敗的技術起死回生。想想最近發生的電動車革命，最早的電動車19世紀就造出來了，但是當時環境壓力不大，環境意識還不完善，最終在和燃油車的競爭中處于下風。21世紀對環境惡化的重視，新材料技術的發展，互聯網技術的發展，又讓電動車市場起死回生。
這也給我們提供了一個創新的方向，尋找那些以前曾經被追逐過的技術，分析當時的技術和市場與當代差異，用現代的技術去升級之前的產品，以此打開新的一片藍海。
中國員工與外國員工
中方由CEO、副總親自帶隊，現場指揮，所有計劃和想法一旦統一都能夠迅速實施。在每次啟動時，中方CEO基本住在現場，現場經理及技術人員甚至連續幾天晚上不睡覺一個月不回家，當爐內渣融化堵塞前置爐時，中方副總更是親自拿著氧槍現場排堵，領導帶隊的共同努力下使得問題一個個得到解決。中方現場員工大多都是多面手，特別是現場操作人員都是多功能化。在某個區域出現問題時，周圍幾個區域的操作人員迅速聚集，過來一起解決。
設計建設階段，外方總會提出很多新的方案，但是由于成本和實現的復雜程度，與中方產生各種意見分歧，最后的結果往往是多方妥協，在設備選型上的妥協，為后來工廠啟動后外圍設備的不穩定埋下了隱患。幸運的是在核心設備，直接還原爐上都很謹慎。在砌筑耐材階段，加拿大人工程師、日本耐材供應商常常是半夜還在爐內觀察、測量，確保砌筑的精確。加拿大工程師對耐材的砌筑幾乎到了吹毛求疵的程度，絕不放過每一個細節，雖然最后還沒有完全達到他的要求，但基于外方在澳洲的經驗，相對于澳洲的爐子，中國項目有了很大的提高。后來多次反復啟動，多次爐內切割作業，耐材依然堅挺。
項目運營階段，外方更加強調理論化，數字化，在計算理論的指導下來運營工廠，不斷的通過計算優化調節控制來實現。中方更加注重工廠的運營穩定性，就是常說的穩定順行。外方人員喜歡通過計算軟件來了解工廠狀態，不停操作，每個班次的人操作方式、操作風格均有差異，這點中方高層也敏銳的察覺到了。當外方撤出后，中方操作上做出了調整，將操作流程化、參數化，首先讓工藝流程在較低產量條件下穩定，然后逐步優化，往上提升，這種方法非常實用，在工廠剛開始階段無疑更加有效。
對比中外員工，不難發現外方人員則更多體現的是專業化、專人做專事，每個人都有自己的想法和理論，力求將每件事情做到精益求精。而中方員工更加體現的是實用化，在大方向確定的情況下，將結果落實到生產實踐中去，盡快實現穩定順行。而這些都是新技術開發時間所必需的。
HIsmelt在力拓集團內部是一個相對較小的部門，當集團戰略調整，市場壓力加上中外公司的文化和價值觀差異，HIsmelt自然首先成了集團總部剝離的目標對象。外方人員撤出項目后，中方聚焦整個集團公司之力，在實踐經驗的支撐下，將工廠運行操作得更加出色。
綜上所述，地域的不同、大公司與小公司的比較、時代的變遷和中外文化的差異對HIsmelt技術發展的影響，其本質是生產力與生產關系這對矛盾的調和問題，不能說誰比誰更好，再深入往下寫就到了主義，社會發展階段等等，對于創新來說，沒有誰比誰好，只有適合與否。生產力決定生產關系，生產關系反作用于生產力，當外方這種成熟的生產關系作用于初期HIsmelt生產力的時候，不能釋放出HIsmelt技術的先進生產力，反而將其束縛，二者是相斥的，分離則是最佳的選擇。而HIsmelt技術作為新技術決定了其只能在中型或小企業的生產關系下成長，全公司生產資料集聚對其開發和發展，這才是新生產力需要的土壤。
歷史上有很多這樣的例子：當柯達數碼相機的發明人讓將第一臺原型交給高層時，得到的回答是“That’scute but don’ttell anyone about it”，最后公司被數碼相機顛覆；諾基亞發明智能手機，蘋果發展并最終革命。大企業產業鏈的完整性，決定了其很難將生產資料、物力、人力集中到新產品的發展中，大企業在整個全球行業的生態系統中起到的作用是利用強大的產業鏈和布局，對生產力、生產資料的進行全球化配置。
新技術在成長壯大到一定程度后，再由國際化大型企業進行戰略性兼并，并全球化布局整合運營，即用更先進的生產關系來配置資源，這是最合理的創新路徑。當前的互聯網科技企業就是如此，小型公司不斷涌現新的idea，承擔發展的風險，到一定階段后，Google，亞馬遜，阿里等巨擎對技術進行整合并迭代，然后全球化布局，將產品服務升級后的成果分享給全世界。
現在的HIsmelt于未來的HIsmelt
HImelt技術在中國已經取得了顯著成功，最新的數據顯示，日產量，月產量，累積產量均創新高。2016年第一次試車至今2018年4月，停機后檢查核心爐體耐材未發現破壞性損傷，簡單檢修后將會立即進入生產。，
外方在澳洲建設HIsmelt示范工廠過程中，一直貫徹數字化工廠戰略，力求對工廠各區域信息互聯互通，實現最大的自動化。在冶金礦山首次開發使用三級計算模型，從DCS系統每分鐘提取8000多個關鍵數據進行計算分析，通過嚴格的數學模型計算優化工廠生產。人工智能、機器學習、云計算和大數據技術的進一步發展成熟，該計算模型還會進一步得到應用和擴展，并最終實現對工廠的閉環控制。工廠將實現更加自動化和無人化。
基于HIsmelt技術的專有性和獨特性，HIsmelt將建設成為一個從工廠硬件到軟件的系統化生態，當工廠數量進一步增多，工廠與工廠之間的數據相會實現互聯互通共享，通過統一的數據平臺進行計算分析，任何工廠生產效率的提高都能夠分享給兄弟項目。這些海量數據的積累分析，HIsmelt將會不斷升級換代。HIsmelt集群化的發展也將對現行原料供應體系提出挑戰，高磷高鋁鐵礦和鋼鐵廠廢棄物正在被現場使用，噴吹煤甚至部分動力煤粉已近證明能夠用于生產，即將進行的是釩鈦磁鐵礦冶煉以及稀有金屬提取的生產試驗。鋼鐵行業將能夠逐步脫離對現行標準下優質鐵礦石的依賴并為冶金行業的發展提供新的思路。
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