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    助推钢铁工业高质量发展
    ——中冶赛迪牵头研发绿色高效电弧炉纪实

    2020-01-23 09:14:00

      本报记者 陶海银 通讯员 张豫川

      1月10日,中共中央、国务院在北京隆重举行国家科学技术奖励大会,正式揭晓2019年度国家科学技术奖。其中,由中冶集团提名、中冶赛迪牵头申报的“绿色高效电弧炉炼钢技术与装备的开发应用”项目喜获国家科学技术进步奖二等奖,受到隆重表彰。这是中冶赛迪继2016年牵头申报“高效低耗特大型高炉关键技术及应用”项目获得国家科学技术进步奖二等奖之后,再次牵头获得国家级科技奖励,中冶集团对国家支柱性产业高质量发展发挥的引领作用在国家层面得到了高度认可和褒奖。
      着眼未来
      以短流程炼钢推动钢铁工业流程再造
      习近平总书记强调,绿水青山就是金山银山。生态效率的提升已成为世界工业可持续发展的关键,而钢铁占据全球二氧化碳排放的 20%,是生态效率提升的关键。
      电弧炉炼钢是社会废钢再资源化的核心环节,能耗和碳排放均只有高炉-转炉长流程的1/3,是钢铁工业可循环、绿色化发展的重要方向。加速电弧炉炼钢技术发展,是《国家中长期科技发展规划纲要(2006-2020)》“可循环钢铁流程工艺与装备”的优先主题,是实现“中国钢铁工业工艺流程再造”的重要内容。推动新一代绿色高效电弧炉炼钢技术及装备的研究应用,对钢铁工业高质量发展具有重大战略意义。
      为推动钢铁行业绿色发展,2005年,中冶赛迪联合北京科技大学、西安电炉研究所等单位组成项目团队,坚持“产学研用”协同创新,开始了提高绿色电弧炉国产化水平的研究工作。2007年,中冶集团立足中国钢铁行业未来发展的高度,兼并重组西安电炉研究所,并划拨给中冶赛迪,推动冶金建设“国家队”领跑者和电炉行业专业研究单位进行强强联合,以企业、国家未来发展为己任,谋划短流程电炉炼钢关键技术及装备的研发和创新,打造具有自主知识产权的绿色、高效、洁净电弧炉装备。
      坚持市场导向
      解决高效低耗治污重大难题
      推动“长流程”炼钢向“短流程”转换,是钢铁行业绿色发展的大势所趋。然而,由于废钢资源积累不足、生产成本高起,我国短流程电炉炼钢发展并不理想,国产电弧炉装备技术水平与国外相比,在绿色节能、自动化、智能化、生产服务以及配套检测、机器人技术等方面差距很大,先进大型电弧炉基本依赖进口。目前,国内仅有10%的电炉钢,与发达国家20%~30%的电炉钢相比差距明显。
      2005年以来,面对长期困扰电弧炉生产的冶炼周期长、能量利用率低、质量不稳定及生产成本高等重大技术难题,中冶赛迪研发团队制订了可行的电弧炉自主研发的技术路线图,不断改进和优化方案,申请大批专利,并于2015年推出了绿色节能环保电弧炉的核心装备——第一代基于AutoARC连续加料技术为基础的废钢预热系统,受到钢铁企业高度关注。
      随着国家产业结构调整,钢铁企业新建工程大幅减少,AutoARC连续加料系统的项目投资较高、占地面积较大、不利于既有电炉设备改造等问题开始显现,并且国家环保政策对二噁英控制标准进行了提高。为此,中冶赛迪正视问题自我突破,转而针对电弧炉冷区改善、二噁英智能抑制和节能问题进行技术攻关,并在中冶陕压热加工中心建设了绿色电弧炉关键技术和装备的钢铁短流程试验平台。历经多年研发,该项目团队终于取得了一系列重大突破。
      针对长期困扰国内外全废钢电弧炉炼钢生产的能量消耗高、质量不稳定、二噁英污染等重大关键问题,中冶赛迪以电弧炉炼钢绿色节能、高效洁净为目标,与相关机构联合完成了超高功率智能供电、高效深度洁净冶炼、绿色输送废钢预热和跨尺度高效协同控制集成,即“三个单元、一项集成”的创新性研究,并成功实现工业化应用。
      其具体研发成果包括:研发出国际领先的超高功率电弧炉变压器和电极自动调节技术,首次形成了超高功率电弧炉供电技术标准,打破了国外长期技术垄断,强力支撑“中国制造”;发明了熔池内气-固喷吹、CO2-Ar动态底吹、出钢过程在线喷粉脱氧等新方法,实现了低成本快速深脱磷、脱氮和钢液氧含量控制,解决了长期制约电弧炉洁净化冶炼的世界性难题;开发了适应多元炉料结构的全余热回收、低阻尼除尘、高效急冷二噁英治理、阶梯扰动函道废钢预热等新技术,系统解决了连续加料、废钢预热、余热利用及废气治理等关键问题,显著提高了电弧炉炼钢节能环保水平;提出了以质量为核心的炼钢洁净生产与绿色制造协同运行新思路,开发了非接触钢液连续测温、炉气成分在线分析、终点预报和成本质量控制软件等,实现了电弧炉炼钢绿色-洁净技术集成,进一步提升了电弧炉炼钢运行效率和产品质量,显著降低了生产成本。
      基于绿色高效电弧炉炼钢技术与装备的先进性和引领性,该项目获得授权发明专利20项、实用新型专利37项、软件著作权5项,申请PCT国际专利3项(授权1项),形成标准8项(国际2项、国家4项、行业2项),发表论文91篇(SCI/EI 34篇),专著3部。该项目曾获省部级科技奖励一等奖2项,在2017年中国金属学会组织的项目成果评价会上,以中国工程院院士殷瑞钰为组长的评价委员会一致评价该项目总体达到国际先进水平。
      目前,绿色洁净电弧炉炼钢关键技术及装备已在国内外广泛推广应用,出口至俄罗斯、意大利、土耳其、印度尼西亚等20余个国家;整体及单元技术支撑了全国50%以上电炉钢产能,经济及社会效益显著。
      《中国冶金报》(2020年01月23日 04版四版)

    来源:中国冶金报-中国钢铁新闻网

    编辑:宋玉铮

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