本報(bào)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)，隨著廢鋼資源的逐步釋放及節(jié)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(zhuǎn)爐生產(chǎn)鐵水成本的多重影響，國(guó)內(nèi)電爐的發(fā)展在一定程度上受到了限制。未來(lái)10年，隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保需求以及國(guó)內(nèi)廢鋼量的不斷增加，同時(shí)受國(guó)家“十四五”規(guī)劃電爐發(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(jī)遇。
我國(guó)《鋼鐵工業(yè)調(diào)整升級(jí)規(guī)劃（2016-2020年）》指出：加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，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(zhuǎn)變成實(shí)實(shí)在在的、能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來(lái)持續(xù)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(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，在國(guó)家科技支撐計(jì)劃以及中冶集團(tuán)“三五”重大科技專項(xiàng)等支持下，中冶賽迪提出并構(gòu)建電弧爐煉鋼“四位一體”綠色節(jié)能清潔化生產(chǎn)工藝體系，緊密圍繞節(jié)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(shí)產(chǎn)權(quán)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，為客戶提供性價(jià)比高、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的中國(guó)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(jìng)爭(zhēng)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(yù)熱型連續(xù)加料電弧爐，應(yīng)用廢鋼預(yù)熱技術(shù)和廢鋼連續(xù)加料技術(shù)，縮短冶煉周期；新一代綠色、節(jié)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(guī)電爐有極大優(yōu)勢(shì)。目前，該技術(shù)在中國(guó)、歐盟、日本已獲得了專利授權(quán)。
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(yù)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(dá)到國(guó)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(yīng)用”獲得2019年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。
從停爐加料到連續(xù)加料，
階梯自動(dòng)分料及連續(xù)加料成為現(xiàn)實(shí)
中冶賽迪經(jīng)過(guò)多年的探索對(duì)連續(xù)加料、豎爐結(jié)構(gòu)的研究和工程實(shí)踐，從技術(shù)指標(biāo)先進(jìn)性、電弧爐能源結(jié)構(gòu)的分配、裝備系統(tǒng)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。階梯自動(dòng)分料技術(shù)結(jié)合視覺(jué)識(shí)別，實(shí)現(xiàn)連續(xù)加料的無(wú)人化配料（階梯分料可降低對(duì)配料準(zhǔn)確度和平穩(wěn)度的要求，實(shí)現(xiàn)更可靠的無(wú)人配料）。階梯自動(dòng)分料技術(shù)增強(qiáng)了連續(xù)加料裝置的輸送能力，加料速度更快，提高了廢鋼預(yù)熱的效果，并大幅度減少了電弧爐車間的配料操作和電弧爐車間的占地面積。
2018年2月，中冶賽迪對(duì)陜西壓延重工設(shè)備有限公司鑄鋼車間內(nèi)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(xù)加料電爐，成功地實(shí)現(xiàn)了廢鋼連續(xù)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(xù)加料電弧爐”團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)中國(guó)金屬學(xué)會(huì)審批通過(guò)后，對(duì)外發(fā)布實(shí)施。7月份，中冶賽迪與四川冶控集團(tuán)簽署了階梯連續(xù)加料綠色智能電弧爐成套裝備的設(shè)計(jì)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(shè)國(guó)內(nèi)一流的短流程煉鋼示范生產(chǎn)線。
“變廢為寶”，廢鋼預(yù)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(dá)120千瓦時(shí)/噸~140千瓦時(shí)/噸，因此廢鋼預(yù)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(qiáng)化預(yù)熱裝置，在連續(xù)加料輸送槽結(jié)構(gòu)上設(shè)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(tǒng)連續(xù)加料廢鋼穩(wěn)定輸送時(shí)底層廢鋼溫度較低的難題得到解決，廢鋼預(yù)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(qū)實(shí)施外部化學(xué)能強(qiáng)化預(yù)熱是該電爐的另一個(gè)可選方案。該方案設(shè)置了兩個(gè)除塵口，在電弧爐和第一除塵口之間的第一預(yù)熱段主要依靠電弧爐煙氣及煙氣中的CO燃燒來(lái)預(yù)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(yù)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(nèi)煙氣溫度和流速，從而有效增強(qiáng)預(yù)熱效果。同時(shí)，化學(xué)能強(qiáng)化預(yù)熱及雙通道煙氣分流控制技術(shù)，結(jié)合煙氣檢測(cè)技術(shù)和智能控制使廢鋼預(yù)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(xiàn)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(xiàng)專有技術(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(jī)理結(jié)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(tǒng)解決方案。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)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(wěn)定、可靠和高效的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)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(tǒng)最大程度地集成和優(yōu)化電弧爐各個(gè)控制子系統(tǒng)，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)儀表采取網(wǎng)關(guān)控制器（協(xié)議）實(shí)現(xiàn)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(shù)字網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將電弧爐冶煉、廢鋼預(yù)熱、二噁英治理、除塵系統(tǒng)集成統(tǒng)一形成一套完整的系統(tǒng)解決方案。該控制系統(tǒng)將各工序需求有機(jī)結(jié)合，緊密配合，控制上形成以電弧爐冶煉為中心，各子系統(tǒng)高效支撐，實(shí)現(xiàn)新型電弧爐高效節(jié)能和綠色環(huán)保的效果。
該技術(shù)不僅現(xiàn)場(chǎng)儀表采取網(wǎng)關(guān)控制器實(shí)現(xiàn)物聯(lián)互通，同時(shí)擴(kuò)展到電弧爐煉鋼爐況實(shí)時(shí)監(jiān)控的各個(gè)領(lǐng)域，如廢鋼熔清判斷技術(shù)、泡沫渣監(jiān)測(cè)控制技術(shù)、測(cè)溫取樣監(jiān)測(cè)技術(shù)、非接觸式連續(xù)測(cè)溫技術(shù)和煙氣連續(xù)分析等技術(shù)，真正實(shí)現(xiàn)“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(tǒng)以煉鋼生產(chǎn)質(zhì)量、效益提升為目標(biāo)，通過(guò)升級(jí)裝備系統(tǒng)和生產(chǎn)在線檢測(cè)技術(shù)，開(kāi)發(fā)廢鋼自動(dòng)連續(xù)加料、在線測(cè)溫取樣機(jī)器人、爐門(mén)自動(dòng)清理和自動(dòng)出鋼等智能裝備系統(tǒng)；結(jié)合煉鋼智能生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺(tái)、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(tǒng)，配合廢鋼智能配料模型、電極自調(diào)節(jié)模型、加熱模型、關(guān)鍵參數(shù)圖像特征提取模型等智能模型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)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(shè)升級(jí)的核心主題，專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，為客戶實(shí)現(xiàn)增值。中冶賽迪將堅(jiān)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(jié)能減排、智能制造的高質(zhì)量發(fā)展，打造全流程的數(shù)字煉鋼、智慧煉鋼，助推我國(guó)鋼鐵行業(yè)智能化、綠色化發(fā)展。
《中國(guó)冶金報(bào)》（2020年07月30日 04版四版）
