一、单位概况
宝武集团马钢轨交材料科技股份有限公司（以下简称马钢交材）,是中国宝武集团马鞍山钢铁股份有限公司的全资子公司，成立于2020年3月14日。公司主要经营范围包括轨道交通用车轮、车轴、轮箍、轮对、轮对总成、转向架等设计、研发、制造、维修、检测及销售，以及工业用轮件、环件、盘件、其他锻件研发、制造及销售，具备轨道交通用车轮70万件、箍环20万件、车轴6万根、轮对5万套的年生产能力，是一家集材料研究、研发设计、制造和服务于一体的国家高新技术企业，第七批制造业单项冠军企业。
马钢交材前身是成立于1963年的马钢车轮轮箍厂，是新中国第一个火车车轮轮箍生产基地。经过60多年艰苦创业、自我积累和滚动发展，公司已成为国内唯一一家具备全谱系轨道交通轮轴产品研发、制造能力的企业，辗钢车轮市场占有率始终保持国内第一，全球市占率第二。
公司拥有轮轴技术领军人才及国家省部级创新平台，掌握具有自主知识产权的轮轴产品关键核心技术。制造技术及智能化水平全球领先，实行从原材料到成品全流程一贯制管理、从设计到运用全生命周期管理，产品质量及可靠性达国际先进水平。产品品种及资质齐全，产能规模全球第二，具有国际品牌优势，拥有一批稳定的世界知名企业客户并长期保持高的供货份额，出口比例近50%。
二、低碳车轮体系建设的必要性
绿水青山就是金山银山。2020年习近平总书记在联合国大会上对“双碳战略”就发表过重要讲话，2024年国务院第23次常务会议通过《碳排放权交易管理暂行条例》，标志着中国正式进入低碳经济时代，也意味着中国的重点行业、重点企业要扛起责任，加快技术创新，坚定不移走绿色低碳发展之路。
2003年英国能源白皮书《我们能源的未来，创建低碳经济》；2009年哥本哈根气候大会主要缔约方达成《哥本哈根协议》，就发达国家实行强制减排和发展中国家采取自主减排行动作出安排；特别是2023年欧盟率先出台的CBAM(碳关税)，对水泥、钢铁、铝、化肥、电力、氢六大类产品均提出了明确要求，可见，国际环境也在发生重大变化，低碳经济从概念走向立法，是未来中国企业出口贸易绕不开的壁垒。
而车轮制造跨钢铁行业和机械加工行业，钢坯是车轮的原材料。国家统计局发布碳排放数据，能源活动排放占比80%，其中钢铁行业碳排放占能源活动排放占比18%，属于高能耗、高碳排。车轮全生命周期涵盖铁矿开采、烧结、炼铁、炼钢、浇铸、轧制、热处理、加工、检测包装、运用等（如图1所示），属于典型的流程长，高碳特性突出。如何构建低碳车轮生产体系，实现车轮低碳制造？是未来马钢交材需要直面的重要问题。
马钢交材也清醒的认识到，碳减排碳达峰是一项复杂的系统工程，关系可持续发展大事，要成为全球轨道交通轮轴产业领军企业，就必须要加快绿色低碳转型，必须要坚持“绿色”是公司发展生命底色的战略定位。为响应国家“双碳”战略，作为世界轮轴行业龙头企业的马钢交材勇担使命，结合自身发展树立“诚信、创新、绿色、共享”价值观，制定了2035年实现产品减排30%，2050年实现碳中和的低碳路线规划，率先在低碳车轮体系建设方面进行了积极探索和实践。
三、成果的主要内容
为了实现绿色低碳发展，公司创新产业链管控、碳排放管控、价值管控相结合的低碳管理体系及实践探索。
在产业链管控方面，通过协调上下游，建立从摇篮到大门的链长式管控模式，实现循环经济减碳产业链闭环管理；并基于最优化的减碳方案原则，聚焦原料端、生产端、物流端、应用端完成创新型降碳技术顶层策划，实现低碳应用全覆盖，如图2所示。
在碳排放管控方面，统一评价标准和评价方法，通过开展铁矿开采、车轮钢冶炼、车轮制造、车轮装用的第三方碳足迹评价全覆盖，实现碳足迹全生命周期管理。
在价值管控方面，面对产业链长、闭环管理难度大，低碳新技术投入大、回收慢的特点，基于成本可控策略，打造上下游利益共同体，实现原料-产品可持续循环互用，确保经济性和低碳应用达到双赢。
基于上述基本内涵，在强化全产业链一体化管控的基础上，通过低碳冶金技术工程化实践、车轮制造流程的流程再造、高效率产线的智慧赋能、清洁能源的广泛利用、绿色物流的全域应用的探索实践，走出了一条独具特色的低碳轮轴产品发展路径。
1、全产业链的一体化管控
通过降碳顶层设计，预防高碳排放。一方面跟踪原料供应商低碳路径，完善低碳原料管理，为低碳产品开发创造先决条件；一方面利用马钢股份具备炼铁-炼钢-车轮制造过程全流程完整数据链的先天优势，通过过程管控实现绿色制造，再配合全域绿色物流，全流程绿色能源替代应用，最终实现了车轮低碳生产全产业链的一体化管控（如图3）。
2、低碳冶金技术的工程化实践
在加大投入淘汰落后设备和产能的同时，重点跟踪国内外绿色低碳冶金技术，积极推进低碳冶金技术创新应用与推广，实现低碳冶炼。其中铁前系统实现极致能耗管理、优化炉料结构及布料方式，以及结合铁钢界面保温与温降预测模型运用等；炼钢区域实施大废钢比管控、终点控制精细化管理、精炼标准化作业；连铸工序开展保护浇铸精细化管理，升级大包下渣管控系统、结晶器液面控制系统。通过新技术、新方法的整合运用，预计可实现降碳600~800kgCO2/t车轮。
3、车轮绿色制造过程的流程再造
聚焦轻量化设计、热效率提升、余热回收以及金属收得率提升开展流程再造策划。通过轻量化-高效率-长寿命设计，结合新型复合热处理工艺技术攻关，在实现投料减重、车轮成材率提升4%以上的同时，进一步提升了车轮运行寿命，提高了运输效率，实现运用绿色。建立轧制-热处理的温度管控模型，实施热装热送、加热炉布料方式优化、新型快速加热工艺应用等，在装炉量提升25%的同时有效提升热效率。通过车轮绿色制造过程的流程再造，预计可实现降碳150~300kgCO2/t车轮。
4、高效率产线的智慧赋能
近年来，聚焦优质、高效、低耗、绿色，通过一键式设计、智能排程系统投用，通过智慧化建设和数字孪生技术，实现生产过程的高效化；通过构建一贯制能源信息化系统，对能源消耗实现了实时监控、分析和预警；通过碳数据管理平台的开发和应用，进一步强化了制造过程碳数据的收集、分析与管理。随着数字化升级转型工作的深入推进，形成供应端、生产端、物流端、数字端、运用端的低碳闭环管理，产线生产效率、产品质量及运行水平得到有效提升，预计可实现降碳20~50kgCO2/t车轮。
5、清洁能源的广泛利用
聚焦能源结构优化和能源结构调整，有序实施用能结构低碳转型。在化石能源消耗方面，使用清洁能源（天然气等）替代煤气等非清洁能源，对热处理加热炉实施天然气改造，降低能耗20%；在用电方面，一方面全力推进分布式屋顶光伏的建设，目前已建成全国单轴最大的CCPP综合利用发电项目和102.27MW装机容量光伏发电系统，另一方面加强国家绿电购买，积极与中广核、上海申能、国电投等单位签订绿电双边购买合同，提高绿电使用占比，铁-钢工序绿电比由1.8%提升至18%，车轮制造工序绿电比由1.8%提升至5%，如图4所示。通过用能结构的调整，预计实现降碳50~150kgCO2/t车轮。
6、绿色物流的全域应用
持续加大投入，采用新型绿色清洁物流方式，大力促进物流运输替代升级。近年来投入3.5亿购买换电重卡和混动、纯电电动机车改造升级，预计可实现降碳10~50kgCO2/t车轮。
通过上述探索实践，2023年2月，马钢交材率先发布全球首张车轮EPD证书，从原材料到车轮成品的碳足迹为3.33tCO2/t车轮。此后，勇担链长，联合马钢重要的战略合作伙伴--澳大利亚BHP公司，既是马钢钢铁产品的源头供应商，又是马钢轮轴产品的最终客户，实现了购-产-销的循环利用闭环管理，于2023年9月17日，直供BHP公司的全球首款低碳重载车轮在马钢交材1#检测线成功下线，经权威第三方机构（中国船级社）核算，较2023年年初发布的车轮EPD报告碳足迹降碳34%，各环节碳排放强度对比如图5所示。
此外，对于未能通过结构性减排措施消除的剩余排放量，双方联合共同尝试碳信用交易，即通过购买“Cordillera Azul Nationgal Park REDD Project”产生的经核证的二氧化碳减排量，实现剩余碳排放的抵消，通过全球轮轴首单碳信用试点交易的达成，实现了1500件低碳车轮从“摇篮到大门”生命周期阶段所产生的温室气体排放抵消，实现了碳中和（如图6所示），开创了轮轴制造行业先例，为马钢车轮引领全球增加了“碳”维度。
四、成果实施效果
马钢交材聚焦产业链绿色低碳薄弱环节和技术瓶颈，立足马钢股份创新平台，基于降碳理论，协同上下游供应链，发挥产业链“链长”作用，以低碳原料、低碳制造、绿色能源、绿色物流、极致能效及废弃物绿色治理等低碳技术创新为抓手，积极探索车轮全产业链、闭环低碳体系建设，并实现了工程化应用：
（1）车轮产品EPD碳足迹声明全球首发
2023年2月，马钢交材通过中钢协EPD平台正式发布马钢车轮环境产品碳足迹声明，涵盖客货机动全谱系车轮产品，为全球首张车轮EPD碳足迹“身份证”。
（2）低碳重载BHP970车轮全球首发
2023年9月，直供BHP公司的全球首款低碳重载车轮在马钢交材成功下线，实现降碳30%以上。2024年该款车轮产品也成功入选首批“中国低碳排放钢”目录，碳效等级为E级。
（3）“碳中和”车轮产品全球首发
联合BHP完成碳信用试点交易首单，实现1500件批量低碳车轮从“摇篮到大门”生命周期阶段所产生的温室气体排放完全抵消，为国际轮轴行业全生命周期“碳中和产品”实践提供了马钢方案。
上述成功案例表明低碳闭环管控体系是可复制、可推广的，2024年闭环低碳体系管控模式已在马钢股份与奇瑞公司共同打造的DP600低碳汽车板产品实现了推广应用，通过采购奇瑞公司的废钢产品，并将其应用于供奇瑞的汽车板生产中，实现了循环利用。
未来，马钢交材将重点聚焦矿山用户、轨道交通用户，通过将废钢轮进行回购并用于炼钢和车轮制造，最终再提供给上述用户使用的闭环管控和循环利用的模式，在独具特色的全生命周期低碳轮轴产品发展道路上不断前行。