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。近年來，隨著廢鋼資源的逐步釋放及節能環保的需要，電弧爐煉鋼迅速發展，但受廢鋼、電能價格和轉爐生產鐵水成本的多重影響，國內電爐的發展在一定程度上受到了限制。未來10年，隨著國內環保需求以及國內廢鋼量的不斷增加，同時受國家“十四五”規劃電爐發展政策的影響，電弧爐煉鋼將迎來新的歷史性發展機遇。
我國《鋼鐵工業調整升級規劃（2016-2020年）》指出：加快發展循環經濟，按照綠色可循環理念，注重以廢鋼為原料的短流程電爐煉鋼的發展。如何將“高效、低耗、綠色、智能”概念轉變成實實在在的、能夠為企業帶來持續效益的產品，是行業共同思考的問題。
為幫助全球短流程鋼鐵企業提高產量、降低生產成本、增強企業競爭力，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工藝體系，緊密圍繞節能降耗、高效生產、綠色環保、智能、裝備可靠核心理念，開發了具有自主知識產權的全密閉階梯進料型綠色電弧爐技術，傾力打造高端綠色智能電弧爐產品，為客戶提供性價比高、擁有自主知識產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未來核心競爭力提供有力的技術支撐。
中冶賽迪綠色智能電弧爐（CISDI-AutoARC）是中冶賽迪自主研發的新一代廢鋼預熱型連續加料電弧爐，應用廢鋼預熱技術和廢鋼連續加料技術，縮短冶煉周期；新一代綠色、節能、環保型電爐，在提高生產效率、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勢。目前，該技術在中國、歐盟、日本已獲得了專利授權。
歷經10余年協同創新，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同控制集成等綠色高效電弧爐煉鋼技術方面取得突破，達到國際先進水平。以中冶賽迪牽頭研究的“綠色高效電弧爐煉鋼技術與裝備的開發及應用”獲得2019年度國家科技進步獎二等獎。
從停爐加料到連續加料，
階梯自動分料及連續加料成為現實
中冶賽迪經過多年的探索對連續加料、豎爐結構的研究和工程實踐，從技術指標先進性、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料CISDI-AutoARC為未來綠色智能電弧爐技術發展的技術路線。階梯自動分料技術結合視覺識別，實現連續加料的無人化配料（階梯分料可降低對配料準確度和平穩度的要求，實現更可靠的無人配料）。階梯自動分料技術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，中冶賽迪對陜西壓延重工設備有限公司鑄鋼車間內的60噸電弧爐進行改造，將普通鑄鋼電爐改造成為階梯連續加料電爐，成功地實現了廢鋼連續階梯進料、密閉、平熔池冶煉生產操作工藝，極大提高了生產效率，改善了作業環境，降低了能源消耗和生產成本。
2020年6月，中冶賽迪主編的“階梯連續加料電弧爐”團體標準經中國金屬學會審批通過后，對外發布實施。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，雙方將聯手打造具有民族品牌的新一代綠色智能電弧爐裝備技術，建設國內一流的短流程煉鋼示范生產線。
“變廢為寶”，廢鋼預熱技術
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/噸~140千瓦時/噸，因此廢鋼預熱技術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手段之一。
中冶賽迪自主研發的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，廢鋼越過階梯時發生翻滾，使得傳統連續加料廢鋼穩定輸送時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施外部化學能強化預熱是該電爐的另一個可選方案。該方案設置了兩個除塵口，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燃燒來預熱廢鋼并維持煙氣的溫度；而在兩個除塵口之間為第二預熱段，通過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，化學能強化預熱及雙通道煙氣分流控制技術，結合煙氣檢測技術和智能控制使廢鋼預熱涵道能夠更加高效地利用化學能，并改善廢鋼入料口的動態密封效果。
“一網到底”信息傳遞，
實現冶煉自動化和智能化
中冶賽迪新一代綠色智能電弧爐集高效、低耗、綠色、智能等多項專有技術為一體，從整體出發，將冶煉過程信息采集與過程基本機理結合分析、決策和控制，追求電弧爐煉鋼過程的最優化系統解決方案。該技術實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，實現了電弧爐冶煉過程的高度自動化和智能化。
該技術控制系統最大程度地集成和優化電弧爐各個控制子系統，同時現場儀表采取網關控制器（協議）實現物聯互通，“一網到底”信息傳遞方式，支持主流工業網絡接入，通過數字網絡技術，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，實現新型電弧爐高效節能和綠色環保的效果。
該技術不僅現場儀表采取網關控制器實現物聯互通，同時擴展到電弧爐煉鋼爐況實時監控的各個領域，如廢鋼熔清判斷技術、泡沫渣監測控制技術、測溫取樣監測技術、非接觸式連續測溫技術和煙氣連續分析等技術，真正實現“一網到底”，信息互聯、共聯共享。
中冶賽迪電弧爐一鍵化智能煉鋼系統以煉鋼生產質量、效益提升為目標，通過升級裝備系統和生產在線檢測技術，開發廢鋼自動連續加料、在線測溫取樣機器人、爐門自動清理和自動出鋼等智能裝備系統；結合煉鋼智能生產數據平臺、冶煉過程質量成本管控、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、關鍵參數圖像特征提取模型等智能模型系統，實現電弧爐冶煉的一鍵化智能生產控制。
未來，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，專注短流程煉鋼的精益生產，不斷尋求打造短流程煉鋼的整體解決方案，為客戶實現增值。中冶賽迪將堅持以智力勞動創造價值，全力推動短流程鋼鐵企業綠色節能減排、智能制造的高質量發展，打造全流程的數字煉鋼、智慧煉鋼，助推我國鋼鐵行業智能化、綠色化發展。
《中國冶金報》（2020年07月30日 04版四版）
