2025冶金科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)簡介 | 綠色智能電弧爐煉鋼短流程關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用

鋼鐵快報(bào)：

鋼鐵快報(bào)：1）提升爐內(nèi)熱量輸入是實(shí)現(xiàn)快速熔化的前提；包括提高電弧功率、增加側(cè)吹化學(xué)能以及合理調(diào)整留鋼量等措施，但需與爐型結(jié)構(gòu)、電弧功率、攪拌強(qiáng)度及加料工藝等協(xié)同調(diào)整。2）優(yōu)化復(fù)合吹煉工藝是關(guān)鍵；通過合理布置底吹元件，調(diào)整側(cè)吹氧槍偏轉(zhuǎn)角以及噴吹流量等措施，強(qiáng)化對流傳熱，加快廢鋼熔化和熔池均勻速率。3）優(yōu)化加料工藝是提高效率的重要環(huán)節(jié)；選擇與鋼液供熱能力相匹配的加料制度，有效避免廢鋼大量聚團(tuán)與沉積。4）提高廢鋼預(yù)熱效率并優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)是重要保障；最大程度提高廢鋼預(yù)熱溫度可避免廢鋼表面凝結(jié)層的形成，并防止廢鋼相互凝結(jié)形成“鋼冰山”效應(yīng)。

（3）基于全廢鋼連續(xù)加料電弧爐-精煉-連鑄-直軋全流程智能制造技術(shù)開發(fā)與全流程裝備國產(chǎn)化集成，建成全國產(chǎn)化世界首條低成本綠色智能電弧爐煉鋼-直接軋制短流程示范線

針對電弧爐煉鋼短流程數(shù)字化與智能化水平較低、工序間信息流不暢、精準(zhǔn)控制能力不足以及產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)等問題，本項(xiàng)目采用以機(jī)理模型為核心，深度耦合數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)智能算法的建模思想，解決了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)模型難解釋的弊端，豐富并完善了全流程冶金智能化控制模型，建立了“全廢鋼連續(xù)加料電弧爐-精煉-連鑄-直軋”短流程智能制造理論體系，通過貫通全流程信息流和工序間柔性銜接的協(xié)同控制，構(gòu)建了全流程冶金智能化控制系統(tǒng)，開發(fā)了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全廢鋼連續(xù)加料電弧爐-精煉-連鑄-直軋全流程智能化控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)基本數(shù)據(jù)的共享與生產(chǎn)流程的監(jiān)控，全面提升全廢鋼連續(xù)加料電弧爐-精煉-連鑄-直軋全流程控制精度和工序間銜接靈活度，從而形成了全廢鋼連續(xù)加料電弧爐-精煉-連鑄-直軋全流程智能控制技術(shù)。并結(jié)合快速震動(dòng)進(jìn)料裝置、高效稱重加料裝置、煙氣預(yù)熱通道設(shè)計(jì)、新型水平加料口、耐材煙罩與除塵罩、高性能除塵器、活性炭噴吹系統(tǒng)、鑄鋼式檔渣爐門、爐門爐壁氧槍優(yōu)化、復(fù)合噴吹系統(tǒng)設(shè)計(jì)、位移檢測電極升降裝置、高精度爐體稱重裝置、出鋼自動(dòng)填砂裝置、自動(dòng)吊運(yùn)裝置、煙氣快速測溫裝置、事故氬槍裝置、連鑄拉矯裝置、液壓切割裝置、尺寸可調(diào)裁斷裝置、鑄坯轉(zhuǎn)運(yùn)和寶溫系統(tǒng)、鑄坯電磁補(bǔ)熱裝置等全流程裝備自主研發(fā)與集成，項(xiàng)目組在徐州金虹鋼鐵集團(tuán)有限公司建成了世界首條低成本綠色智能電弧爐煉鋼-直接軋制短流程示范線（圖2），并實(shí)現(xiàn)了全流程裝備、工藝和技術(shù)的全國產(chǎn)化。

本項(xiàng)目成果經(jīng)中國金屬學(xué)會(huì)專家組評(píng)價(jià)，一致認(rèn)為項(xiàng)目成果總體達(dá)到國際領(lǐng)先水平。示范線與傳統(tǒng)短流程相比，碳排放和能耗降幅大于20%，效率提升50%以上，運(yùn)行成本降幅大于30%，二噁英排放濃度約為歐盟標(biāo)準(zhǔn)限值的1/59，直軋率達(dá)到99%以上，徹底取消了約占軋制總能耗80%的加熱工藝；同時(shí)通過全流程裝備的自主研發(fā)與集成，打破了國外對百噸級(jí)大型電弧爐關(guān)鍵裝備與技術(shù)的長期壟斷，實(shí)現(xiàn)了我國大型電弧爐短流程煉鋼全流程裝備和工藝技術(shù)的國產(chǎn)化，關(guān)鍵技術(shù)和國產(chǎn)化裝備已在16家電爐煉鋼企業(yè)推廣應(yīng)用，推動(dòng)我國電弧爐煉鋼裝備大型化，流程低成本、綠色低碳、高效智能化發(fā)展，加速鋼鐵工業(yè)向綠色、智能、高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)型，有力支撐了國家雙碳戰(zhàn)略。根據(jù)國家政策規(guī)劃和中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測，碳中和我國電爐鋼占比將達(dá)到40%左右，約為當(dāng)前水平的4倍；因此，本項(xiàng)目成果應(yīng)用推廣前景十分廣闊，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益非常顯著。

圖1本項(xiàng)目總體研發(fā)思路

圖2低成本綠色智能電弧爐煉鋼-直接軋制短流程示范線與智能化控制系統(tǒng)

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。