西马克CSP® Nexus：开创新时代

减碳、数字化与灵活性——这三个重要的未来发展趋势是钢铁行业转型的主要内容。为此需采用何种技术及战略？继西马克革命性地发明了集连铸及连轧于一体的CSP®技术之后，其新一代CSP® Nexus将是下一个重大事件，而且意义远超技术层面的进步。通过CSP® Nexus，西马克在效率、灵活性与可持续性方面树立了行业新标准。这项技术开创了全新前景：无论是在动荡市场上应对不断变化的需求、减少生态足迹、充分利用数字化潜力、还是实现生产最佳灵活性，西马克CSP® Nexus将所有优势结合在一起并全面满足客户需求。

1989 年，西马克提供的世界上第一套紧凑型带钢生产设备（简称 CSP®）在美国克劳福兹维尔的纽柯公司投入生产，这在当时是带钢生产行业的一次重要革命。CSP®集成连铸与轧制来生产优质带钢的理念为业主节省大量投资及运营成本。CSP®技术将连铸坯热量直接用于下游轧制工艺不仅降低能源成本，而且自投入运营以来的几十年内已在全球范围内减排大量的二氧化碳。现在，新一代CSP® Nexus是钢铁行业脱碳的下一个突破。

CSP® Nexus 已付诸实践，更多的调试项目也即将完成。同地域的客户对产线的产品定位有不同的战略重点。分别来自三大洲的美国动力钢公司（Steel Dynamics）、欧洲H2GS（H2 Green Steel）和印度京德勒西南钢铁公司（JSW Steel）的订单充分证明了新一代CSP® Nexus技术的全球实用性及灵活性。

尽管业绩线之间存在些许差异，但核心工艺技术基础是新一代CSP® Nexus 取得成功的基石。新一代CSP® Nexus的主要特点包括：

通钢量为 8 吨/分钟及以上的连铸机
独立运行的轧机机组，配备额外的强力粗轧机
灵活的加热炉概念，可单独使用天然气、氢气或电力运行

新一代CSP® Nexus的最大优势在于其“真正的单坯轧制”工艺，与传统热连轧类似，其粗轧与精轧是两个完全独立的阶段。为尽可能保持过程热量，配备两到三个强力粗轧机架使粗轧能够以最高速度轧制，这意味着显著减少能耗、运营成本因此降低。不仅如此，产品大纲可扩展到包括薄规格、高强汽车板之类的高附加值产品。此外，因为其工艺能够充分实现真正的热机轧制，新一代CSP® Nexus还可以生产低合金高强管线钢或风力发电所需的厚规格品种。只有完全分离粗轧与精轧阶段，才能在铸坯离开连铸机到卷取机的整个过程中，在控制轧件的速度、温度及时间曲线方面实现最大的灵活性。

2021年，美国动力钢公司（Steel Dynamics, Inc.，简称“SDI”）在其位于美国辛顿（Sinton）生产基地投产了世界上第一条CSP® Nexus线, 它设计年产270万吨热轧带钢。该项目是面向未来钢铁生产的一个重要里程碑，SDI从一开始就认识到了新一代CSP® Nexus的优势。

SDI对技术的期望很高，特别是对温度控制的适应性以及粗轧机和精轧机强大的轧制力。辊底炉布置在双机架粗轧机组的前后，这种设计理念使得连铸、粗轧与精轧过程可以灵活并相互独立地设计，后者正是在钢种与产品规格方面实现最佳定制工艺的理想条件。

自动化与控制系统的集成互动、对整个生产过程进行精确控制，确保了始终如一的高质量生产。新一代CSP® Nexus厂还配备一整套数字化解决方案，其中包括质量执行系统（QES）确保满足SDI客户的特定质量要求。工厂可视化系统能够以清晰易懂的方式提供所有必要信息，为维护人员提供支持。

位于瑞典博登（Boden，Sweden）的H2 Green Steel（简称“H2GS”）是欧洲第一家近零碳钢厂，该项目是钢铁行业的一个重要里程碑。H2GS下游生产的核心装备是新一代CSP® Nexus 。这套CSP® Nexus可生产包括高强钢及严苛要求的汽车钢在内的多种产品，其中一个突出特点是全部采用电加热，即：采用电阻加热炉确保整个加热过程温度均匀，同时采用感应式加热模块对加热过程进行了补充，且只有在为满足最终产品的特殊要求时才会有目的地启动感应式加热模块。

为尽可能提高该CSP® Nexus生产能效，西马克在其二级自动化系统中引入了X-Pact®综合工艺模型，以协调X-Pact®轧制表计算（PSC）或X-Pact®冷却段控制等常规二级模型。综合工艺模型考虑了整个工艺流程，包括带钢最终卷取到卷取机上的整个温度变化过程，因此，根据生产计划及目标产品的机械性能，炉温可以设置得尽可能低。

为提高效率及简化流程，H2GS采用西马克提供的综合数字化软件包。作为一个中央数据平台，西马克数字仓库（SMS DataFactory Suite）收集来自工厂及其自动化系统的所有数据和信号。这些数据随后被传送到相关的制造执行系统（MES）中，H2GS将利用这些系统来规划生产工艺。此外，来自QES的数据还可用于质量管理，以监控、确保并记录整个生产链中的产品质量与工艺质量。通过实时数据与智能分析相结合，H2GS公司将优化所有流程，实现更高的效率与生产率。

此外，西马克还负责运营CSP® Nexus结晶器及扇形段车间，以及CSP® Nexus轧机、酸轧机组与平整机的磨辊间。为此，H2GS公司与西马克签署了一份为期12年的协议。该协议是对金额超过10亿欧元的主合同的补充，也是H2GS公司与西马克合作的一个重要里程碑。西马克因此在当地招聘了约150名员工，为其斯堪的纳维亚半岛服务业务的战略发展奠定了基础。

对于印度京德勒西南钢铁公司多尔维工厂（JSW Steel Dolvi Works）来说，它这套新一代CSP® Nexus在能源效率及生产率方面开辟了全新的前景。该CSP® Nexus首次实现了在一条产线上既生产传统尺寸规格、又生产与中板宽度厚度相媲美的热轧带钢。这些产品用于造船或风力发电行业，以及管线钢等。JSW多尔维工厂的CSP® Nexus为产品大纲提供了前所未有的灵活性，产品厚度2-32毫米，最大宽度2,600毫米。

该CSP® Nexus最大年产量400万吨，未来还可通过增加第二流铸机增加300万吨年产量。通过这条产线，JSW能够在极有利的条件下进入新的细分市场，尤其是进入呈现不断增长、绿色可持续性制造的钢铁产品市场。

西马克先进的数字化解决方案为环保且高效的工厂运营做出了重大贡献。通过实施西马克数据仓库（SMS DataFactory）、质量管理系统（QES）、Genius CM®状态监测软件，JSW钢铁公司在能耗最小化、生产预报及状态监测方面取得了重大进步。这些智能工具能够进行全面的数据收集与分析、做出合理化决策、显著优化产品质量及产量。

各个模型中包含的相关工艺诀窍，结合了西马克用于优化连铸机冷却策略预测及动态工艺模型的X-Pact®凝固控制系统，确保了整个带钢长度上的最大温度均匀性，从而获得理想的机械性能。

除众多工艺控制系统与工艺模型外，X-Pact®中心线控制还提供集成的秒流量控制，确保精轧机轧制工艺的稳定性，并帮助应对自主轧制的挑战。

CSP®技术对JSW钢铁公司来说并不陌生。几十年来，JSW钢铁公司与西马克一直保持着长期的合作伙伴关系：例如，1998年，印度第一条 CSP® 就在JSW的多尔维工厂投入生产。从那时起，该套设备不断升级改进，在生产率及质量方面始终是行业标杆。2023年10月，多尔维工厂CSP® 热轧带材月产量达到313,007吨，创下历史最高月产量，打破了其在2022年创下的记录。

西马克为新一代CSP® Nexus 开发了恰当的服务模式，确保厂家用户从最新技术，特别是数字化创新中获益。西马克产品及服务范围涵盖技术服务、维护、备件服务、数字孪生及技术咨询。

通过采用先进的数字化工具（如预测性维护和远程支持），CSP® Nexus可以实现产线的最高作业率与装备性能，这不仅增强了他们的竞争力，还有助于支持整个行业迈向更加可持续发展的未来。

最高水平的自动化与数字化，为以高度动态且资源节约方式高效运行整个综合厂提供了广泛的可能性。操作人员可以从中央、本地甚至外部操作站监控并控制单台设备或综合厂中的所有设备。先进的工艺模型、人工智能分析以及用于实时通信与工厂可视化的智能工具共同为智能制造及工厂自主运行提供了集成解决方案。得益于统一的软件与自动化生态系统，自动化与数字化应用能够顺畅地通信、共享数据及信息。此外，还能轻松添加或定制各类补充软件。因此，集成风险被降至最低。工厂用户可以专注于其业务的核心增值、战略目标或工艺及产品的开发工作。