本報記者 陶海銀 通訊員 周小波
電弧爐煉鋼是以廢鋼為主要原料，具有流程短、能耗低等特點(diǎn)。近年來(lái)，隨著(zhù)廢鋼資源的逐步釋放及節能環(huán)保的需要，電弧爐煉鋼迅速發(fā)展，但受廢鋼、電能價(jià)格和轉爐生產(chǎn)鐵水成本的多重影響，國內電爐的發(fā)展在一定程度上受到了限制。未來(lái)10年，隨著(zhù)國內環(huán)保需求以及國內廢鋼量的不斷增加，同時(shí)受?chē)摇笆奈濉币巹濍姞t發(fā)展政策的影響，電弧爐煉鋼將迎來(lái)新的歷史性發(fā)展機遇。
我國《鋼鐵工業(yè)調整升級規劃（2016-2020年）》指出：加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，按照綠色可循環(huán)理念，注重以廢鋼為原料的短流程電爐煉鋼的發(fā)展。如何將“高效、低耗、綠色、智能”概念轉變成實(shí)實(shí)在在的、能夠為企業(yè)帶來(lái)持續效益的產(chǎn)品，是行業(yè)共同思考的問(wèn)題。
為幫助全球短流程鋼鐵企業(yè)提高產(chǎn)量、降低生產(chǎn)成本、增強企業(yè)競爭力，在國家科技支撐計劃以及中冶集團“三五”重大科技專(zhuān)項等支持下，中冶賽迪提出并構建電弧爐煉鋼“四位一體”綠色節能清潔化生產(chǎn)工藝體系，緊密?chē)@節能降耗、高效生產(chǎn)、綠色環(huán)保、智能、裝備可靠核心理念，開(kāi)發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權的全密閉階梯進(jìn)料型綠色電弧爐技術(shù)，傾力打造高端綠色智能電弧爐產(chǎn)品，為客戶(hù)提供性?xún)r(jià)比高、擁有自主知識產(chǎn)權的中國民族品牌綠色智能電弧爐，為提高短流程鋼鐵企業(yè)未來(lái)核心競爭力提供有力的技術(shù)支撐。
中冶賽迪綠色智能電弧爐（CISDI-AutoARC）是中冶賽迪自主研發(fā)的新一代廢鋼預熱型連續加料電弧爐，應用廢鋼預熱技術(shù)和廢鋼連續加料技術(shù)，縮短冶煉周期；新一代綠色、節能、環(huán)保型電爐，在提高生產(chǎn)效率、降低電耗和電極消耗、提升金屬收得率等方面相比常規電爐有極大優(yōu)勢。目前，該技術(shù)在中國、歐盟、日本已獲得了專(zhuān)利授權。
歷經(jīng)10余年協(xié)同創(chuàng )新，中冶賽迪在超高功率智能供電、高效深度潔凈冶煉、綠色輸送廢鋼預熱和高效協(xié)同控制集成等綠色高效電弧爐煉鋼技術(shù)方面取得突破，達到國際先進(jìn)水平。以中冶賽迪牽頭研究的“綠色高效電弧爐煉鋼技術(shù)與裝備的開(kāi)發(fā)及應用”獲得2019年度國家科技進(jìn)步獎二等獎。
從停爐加料到連續加料，
階梯自動(dòng)分料及連續加料成為現實(shí)
中冶賽迪經(jīng)過(guò)多年的探索對連續加料、豎爐結構的研究和工程實(shí)踐，從技術(shù)指標先進(jìn)性、電弧爐能源結構的分配、裝備系統可靠性考慮最終確定了以階梯進(jìn)料CISDI-AutoARC為未來(lái)綠色智能電弧爐技術(shù)發(fā)展的技術(shù)路線(xiàn)。階梯自動(dòng)分料技術(shù)結合視覺(jué)識別，實(shí)現連續加料的無(wú)人化配料（階梯分料可降低對配料準確度和平穩度的要求，實(shí)現更可靠的無(wú)人配料）。階梯自動(dòng)分料技術(shù)增強了連續加料裝置的輸送能力，加料速度更快，提高了廢鋼預熱的效果，并大幅度減少了電弧爐車(chē)間的配料操作和電弧爐車(chē)間的占地面積。
2018年2月，中冶賽迪對陜西壓延重工設備有限公司鑄鋼車(chē)間內的60噸電弧爐進(jìn)行改造，將普通鑄鋼電爐改造成為階梯連續加料電爐，成功地實(shí)現了廢鋼連續階梯進(jìn)料、密閉、平熔池冶煉生產(chǎn)操作工藝，極大提高了生產(chǎn)效率，改善了作業(yè)環(huán)境，降低了能源消耗和生產(chǎn)成本。
2020年6月，中冶賽迪主編的“階梯連續加料電弧爐”團體標準經(jīng)中國金屬學(xué)會(huì )審批通過(guò)后，對外發(fā)布實(shí)施。7月份，中冶賽迪與四川冶控集團簽署了階梯連續加料綠色智能電弧爐成套裝備的設計和供貨合同，雙方將聯(lián)手打造具有民族品牌的新一代綠色智能電弧爐裝備技術(shù)，建設國內一流的短流程煉鋼示范生產(chǎn)線(xiàn)。
“變廢為寶”，廢鋼預熱技術(shù)
使得煉鋼廢氣熱能得以利用
電弧爐煙氣帶走的熱量折成電耗可達120千瓦時(shí)/噸~140千瓦時(shí)/噸，因此廢鋼預熱技術(shù)回收排放煙氣中的熱能是電弧爐煉鋼降低電能消耗的主要技術(shù)手段之一。
中冶賽迪自主研發(fā)的CISDI-AutoARC強化預熱裝置，在連續加料輸送槽結構上設置有若干大落差階梯，廢鋼越過(guò)階梯時(shí)發(fā)生翻滾，使得傳統連續加料廢鋼穩定輸送時(shí)底層廢鋼溫度較低的難題得到解決，廢鋼預熱效果得到改善，可降低更多的電能消耗。
為進(jìn)一步降低電爐的冶煉電耗和電極消耗，在廢鋼輸送帶上的廢鋼冷區實(shí)施外部化學(xué)能強化預熱是該電爐的另一個(gè)可選方案。該方案設置了兩個(gè)除塵口，在電弧爐和第一除塵口之間的第一預熱段主要依靠電弧爐煙氣及煙氣中的CO燃燒來(lái)預熱廢鋼并維持煙氣的溫度；而在兩個(gè)除塵口之間為第二預熱段，通過(guò)降低該段固定涵道的高度并與該段安裝高速燒嘴（使用天然氣或混合煤氣）進(jìn)一步提高涵道內煙氣溫度和流速，從而有效增強預熱效果。同時(shí)，化學(xué)能強化預熱及雙通道煙氣分流控制技術(shù)，結合煙氣檢測技術(shù)和智能控制使廢鋼預熱涵道能夠更加高效地利用化學(xué)能，并改善廢鋼入料口的動(dòng)態(tài)密封效果。
“一網(wǎng)到底”信息傳遞，
實(shí)現冶煉自動(dòng)化和智能化
中冶賽迪新一代綠色智能電弧爐集高效、低耗、綠色、智能等多項專(zhuān)有技術(shù)為一體，從整體出發(fā)，將冶煉過(guò)程信息采集與過(guò)程基本機理結合分析、決策和控制，追求電弧爐煉鋼過(guò)程的最優(yōu)化系統解決方案。該技術(shù)實(shí)現了更短的冶煉周期、更少的能源消耗和電極消耗、更高的廢鋼收得率和盡可能低的生產(chǎn)成本，形成控制手段更加多元化，性能更加穩定、可靠和高效的控制系統，實(shí)現了電弧爐冶煉過(guò)程的高度自動(dòng)化和智能化。
該技術(shù)控制系統最大程度地集成和優(yōu)化電弧爐各個(gè)控制子系統，同時(shí)現場(chǎng)儀表采取網(wǎng)關(guān)控制器（協(xié)議）實(shí)現物聯(lián)互通，“一網(wǎng)到底”信息傳遞方式，支持主流工業(yè)網(wǎng)絡(luò )接入，通過(guò)數字網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，將電弧爐冶煉、廢鋼預熱、二噁英治理、除塵系統集成統一形成一套完整的系統解決方案。該控制系統將各工序需求有機結合，緊密配合，控制上形成以電弧爐冶煉為中心，各子系統高效支撐，實(shí)現新型電弧爐高效節能和綠色環(huán)保的效果。
該技術(shù)不僅現場(chǎng)儀表采取網(wǎng)關(guān)控制器實(shí)現物聯(lián)互通，同時(shí)擴展到電弧爐煉鋼爐況實(shí)時(shí)監控的各個(gè)領(lǐng)域，如廢鋼熔清判斷技術(shù)、泡沫渣監測控制技術(shù)、測溫取樣監測技術(shù)、非接觸式連續測溫技術(shù)和煙氣連續分析等技術(shù)，真正實(shí)現“一網(wǎng)到底”，信息互聯(lián)、共聯(lián)共享。
中冶賽迪電弧爐一鍵化智能煉鋼系統以煉鋼生產(chǎn)質(zhì)量、效益提升為目標，通過(guò)升級裝備系統和生產(chǎn)在線(xiàn)檢測技術(shù)，開(kāi)發(fā)廢鋼自動(dòng)連續加料、在線(xiàn)測溫取樣機器人、爐門(mén)自動(dòng)清理和自動(dòng)出鋼等智能裝備系統；結合煉鋼智能生產(chǎn)數據平臺、冶煉過(guò)程質(zhì)量成本管控、外圍條件管控等一體化管控系統，配合廢鋼智能配料模型、電極自調節模型、加熱模型、關(guān)鍵參數圖像特征提取模型等智能模型系統，實(shí)現電弧爐冶煉的一鍵化智能生產(chǎn)控制。
未來(lái)，中冶賽迪將以高效、低耗、綠色、智能作為鋼鐵冶金建設升級的核心主題，專(zhuān)注短流程煉鋼的精益生產(chǎn)，不斷尋求打造短流程煉鋼的整體解決方案，為客戶(hù)實(shí)現增值。中冶賽迪將堅持以智力勞動(dòng)創(chuàng )造價(jià)值，全力推動(dòng)短流程鋼鐵企業(yè)綠色節能減排、智能制造的高質(zhì)量發(fā)展，打造全流程的數字煉鋼、智慧煉鋼，助推我國鋼鐵行業(yè)智能化、綠色化發(fā)展。
《中國冶金報》（2020年07月30日 04版四版）
