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助推鋼鐵工業高質量發展
——中冶賽迪牽頭研發綠色高效電弧爐紀實

2020-01-23 09:14:00

  本報記者 陶海銀 通訊員 張豫川

  1月10日,中共中央、國務院在北京隆重舉行國家科學技術獎勵大會,正式揭曉2019年度國家科學技術獎。其中,由中冶集團提名、中冶賽迪牽頭申報的“綠色高效電弧爐煉鋼技術與裝備的開發應用”項目喜獲國家科學技術進步獎二等獎,受到隆重表彰。這是中冶賽迪繼2016年牽頭申報“高效低耗特大型高爐關鍵技術及應用”項目獲得國家科學技術進步獎二等獎之后,再次牽頭獲得國家級科技獎勵,中冶集團對國家支柱性產業高質量發展發揮的引領作用在國家層面得到了高度認可和褒獎。
  著眼未來
  以短流程煉鋼推動鋼鐵工業流程再造
  習近平總書記強調,綠水青山就是金山銀山。生態效率的提升已成為世界工業可持續發展的關鍵,而鋼鐵占據全球二氧化碳排放的 20%,是生態效率提升的關鍵。
  電弧爐煉鋼是社會廢鋼再資源化的核心環節,能耗和碳排放均只有高爐-轉爐長流程的1/3,是鋼鐵工業可循環、綠色化發展的重要方向。加速電弧爐煉鋼技術發展,是《國家中長期科技發展規劃綱要(2006-2020)》“可循環鋼鐵流程工藝與裝備”的優先主題,是實現“中國鋼鐵工業工藝流程再造”的重要內容。推動新一代綠色高效電弧爐煉鋼技術及裝備的研究應用,對鋼鐵工業高質量發展具有重大戰略意義。
  為推動鋼鐵行業綠色發展,2005年,中冶賽迪聯合北京科技大學、西安電爐研究所等單位組成項目團隊,堅持“產學研用”協同創新,開始了提高綠色電弧爐國產化水平的研究工作。2007年,中冶集團立足中國鋼鐵行業未來發展的高度,兼并重組西安電爐研究所,并劃撥給中冶賽迪,推動冶金建設“國家隊”領跑者和電爐行業專業研究單位進行強強聯合,以企業、國家未來發展為己任,謀劃短流程電爐煉鋼關鍵技術及裝備的研發和創新,打造具有自主知識產權的綠色、高效、潔凈電弧爐裝備。
  堅持市場導向
  解決高效低耗治污重大難題
  推動“長流程”煉鋼向“短流程”轉換,是鋼鐵行業綠色發展的大勢所趨。然而,由于廢鋼資源積累不足、生產成本高起,我國短流程電爐煉鋼發展并不理想,國產電弧爐裝備技術水平與國外相比,在綠色節能、自動化、智能化、生產服務以及配套檢測、機器人技術等方面差距很大,先進大型電弧爐基本依賴進口。目前,國內僅有10%的電爐鋼,與發達國家20%~30%的電爐鋼相比差距明顯。
  2005年以來,面對長期困擾電弧爐生產的冶煉周期長、能量利用率低、質量不穩定及生產成本高等重大技術難題,中冶賽迪研發團隊制訂了可行的電弧爐自主研發的技術路線圖,不斷改進和優化方案,申請大批專利,并于2015年推出了綠色節能環保電弧爐的核心裝備——第一代基于AutoARC連續加料技術為基礎的廢鋼預熱系統,受到鋼鐵企業高度關注。
  隨著國家產業結構調整,鋼鐵企業新建工程大幅減少,AutoARC連續加料系統的項目投資較高、占地面積較大、不利于既有電爐設備改造等問題開始顯現,并且國家環保政策對二噁英控制標準進行了提高。為此,中冶賽迪正視問題自我突破,轉而針對電弧爐冷區改善、二噁英智能抑制和節能問題進行技術攻關,并在中冶陜壓熱加工中心建設了綠色電弧爐關鍵技術和裝備的鋼鐵短流程試驗平臺。歷經多年研發,該項目團隊終于取得了一系列重大突破。
  針對長期困擾國內外全廢鋼電弧爐煉鋼生產的能量消耗高、質量不穩定、二噁英污染等重大關鍵問題,中冶賽迪以電弧爐煉鋼綠色節能、高效潔凈為目標,與相關機構聯合完成了超高功率智能供電、高效深度潔凈冶煉、綠色輸送廢鋼預熱和跨尺度高效協同控制集成,即“三個單元、一項集成”的創新性研究,并成功實現工業化應用。
  其具體研發成果包括:研發出國際領先的超高功率電弧爐變壓器和電極自動調節技術,首次形成了超高功率電弧爐供電技術標準,打破了國外長期技術壟斷,強力支撐“中國制造”;發明了熔池內氣-固噴吹、CO2-Ar動態底吹、出鋼過程在線噴粉脫氧等新方法,實現了低成本快速深脫磷、脫氮和鋼液氧含量控制,解決了長期制約電弧爐潔凈化冶煉的世界性難題;開發了適應多元爐料結構的全余熱回收、低阻尼除塵、高效急冷二噁英治理、階梯擾動函道廢鋼預熱等新技術,系統解決了連續加料、廢鋼預熱、余熱利用及廢氣治理等關鍵問題,顯著提高了電弧爐煉鋼節能環保水平;提出了以質量為核心的煉鋼潔凈生產與綠色制造協同運行新思路,開發了非接觸鋼液連續測溫、爐氣成分在線分析、終點預報和成本質量控制軟件等,實現了電弧爐煉鋼綠色-潔凈技術集成,進一步提升了電弧爐煉鋼運行效率和產品質量,顯著降低了生產成本。
  基于綠色高效電弧爐煉鋼技術與裝備的先進性和引領性,該項目獲得授權發明專利20項、實用新型專利37項、軟件著作權5項,申請PCT國際專利3項(授權1項),形成標準8項(國際2項、國家4項、行業2項),發表論文91篇(SCI/EI 34篇),專著3部。該項目曾獲省部級科技獎勵一等獎2項,在2017年中國金屬學會組織的項目成果評價會上,以中國工程院院士殷瑞鈺為組長的評價委員會一致評價該項目總體達到國際先進水平。
  目前,綠色潔凈電弧爐煉鋼關鍵技術及裝備已在國內外廣泛推廣應用,出口至俄羅斯、意大利、土耳其、印度尼西亞等20余個國家;整體及單元技術支撐了全國50%以上電爐鋼產能,經濟及社會效益顯著。
  《中國冶金報》(2020年01月23日 04版四版)

來源:中國冶金報-中國鋼鐵新聞網

編輯:宋玉錚

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