本报记者 陶海银 通讯员 周小波
电弧炉炼钢是以废钢为主要原料，具有流程短、能耗低等特点。近年来，随着废钢资源的逐步释放及节能环保的需要，电弧炉炼钢迅速发展，但受废钢、电能价格和转炉生产铁水成本的多重影响，国内电炉的发展在一定程度上受到了限制。未来10年，随着国内环保需求以及国内废钢量的不断增加，同时受国家“十四五”规划电炉发展政策的影响，电弧炉炼钢将迎来新的历史性发展机遇。
我国《钢铁工业调整升级规划（2016-2020年）》指出：加快发展循环经济，按照绿色可循环理念，注重以废钢为原料的短流程电炉炼钢的发展。如何将“高效、低耗、绿色、智能”概念转变成实实在在的、能够为企业带来持续效益的产品，是行业共同思考的问题。
为帮助全球短流程钢铁企业提高产量、降低生产成本、增强企业竞争力，在国家科技支撑计划以及中冶集团“三五”重大科技专项等支持下，中冶赛迪提出并构建电弧炉炼钢“四位一体”绿色节能清洁化生产工艺体系，紧密围绕节能降耗、高效生产、绿色环保、智能、装备可靠核心理念，开发了具有自主知识产权的全密闭阶梯进料型绿色电弧炉技术，倾力打造高端绿色智能电弧炉产品，为客户提供性价比高、拥有自主知识产权的中国民族品牌绿色智能电弧炉，为提高短流程钢铁企业未来核心竞争力提供有力的技术支撑。
中冶赛迪绿色智能电弧炉（CISDI-AutoARC）是中冶赛迪自主研发的新一代废钢预热型连续加料电弧炉，应用废钢预热技术和废钢连续加料技术，缩短冶炼周期；新一代绿色、节能、环保型电炉，在提高生产效率、降低电耗和电极消耗、提升金属收得率等方面相比常规电炉有极大优势。目前，该技术在中国、欧盟、日本已获得了专利授权。
历经10余年协同创新，中冶赛迪在超高功率智能供电、高效深度洁净冶炼、绿色输送废钢预热和高效协同控制集成等绿色高效电弧炉炼钢技术方面取得突破，达到国际先进水平。以中冶赛迪牵头研究的“绿色高效电弧炉炼钢技术与装备的开发及应用”获得2019年度国家科技进步奖二等奖。
从停炉加料到连续加料，
阶梯自动分料及连续加料成为现实
中冶赛迪经过多年的探索对连续加料、竖炉结构的研究和工程实践，从技术指标先进性、电弧炉能源结构的分配、装备系统可靠性考虑最终确定了以阶梯进料CISDI-AutoARC为未来绿色智能电弧炉技术发展的技术路线。阶梯自动分料技术结合视觉识别，实现连续加料的无人化配料（阶梯分料可降低对配料准确度和平稳度的要求，实现更可靠的无人配料）。阶梯自动分料技术增强了连续加料装置的输送能力，加料速度更快，提高了废钢预热的效果，并大幅度减少了电弧炉车间的配料操作和电弧炉车间的占地面积。
2018年2月，中冶赛迪对陕西压延重工设备有限公司铸钢车间内的60吨电弧炉进行改造，将普通铸钢电炉改造成为阶梯连续加料电炉，成功地实现了废钢连续阶梯进料、密闭、平熔池冶炼生产操作工艺，极大提高了生产效率，改善了作业环境，降低了能源消耗和生产成本。
2020年6月，中冶赛迪主编的“阶梯连续加料电弧炉”团体标准经中国金属学会审批通过后，对外发布实施。7月份，中冶赛迪与四川冶控集团签署了阶梯连续加料绿色智能电弧炉成套装备的设计和供货合同，双方将联手打造具有民族品牌的新一代绿色智能电弧炉装备技术，建设国内一流的短流程炼钢示范生产线。
“变废为宝”，废钢预热技术
使得炼钢废气热能得以利用
电弧炉烟气带走的热量折成电耗可达120千瓦时/吨~140千瓦时/吨，因此废钢预热技术回收排放烟气中的热能是电弧炉炼钢降低电能消耗的主要技术手段之一。
中冶赛迪自主研发的CISDI-AutoARC强化预热装置，在连续加料输送槽结构上设置有若干大落差阶梯，废钢越过阶梯时发生翻滚，使得传统连续加料废钢稳定输送时底层废钢温度较低的难题得到解决，废钢预热效果得到改善，可降低更多的电能消耗。
为进一步降低电炉的冶炼电耗和电极消耗，在废钢输送带上的废钢冷区实施外部化学能强化预热是该电炉的另一个可选方案。该方案设置了两个除尘口，在电弧炉和第一除尘口之间的第一预热段主要依靠电弧炉烟气及烟气中的CO燃烧来预热废钢并维持烟气的温度；而在两个除尘口之间为第二预热段，通过降低该段固定涵道的高度并与该段安装高速烧嘴（使用天然气或混合煤气）进一步提高涵道内烟气温度和流速，从而有效增强预热效果。同时，化学能强化预热及双通道烟气分流控制技术，结合烟气检测技术和智能控制使废钢预热涵道能够更加高效地利用化学能，并改善废钢入料口的动态密封效果。
“一网到底”信息传递，
实现冶炼自动化和智能化
中冶赛迪新一代绿色智能电弧炉集高效、低耗、绿色、智能等多项专有技术为一体，从整体出发，将冶炼过程信息采集与过程基本机理结合分析、决策和控制，追求电弧炉炼钢过程的最优化系统解决方案。该技术实现了更短的冶炼周期、更少的能源消耗和电极消耗、更高的废钢收得率和尽可能低的生产成本，形成控制手段更加多元化，性能更加稳定、可靠和高效的控制系统，实现了电弧炉冶炼过程的高度自动化和智能化。
该技术控制系统最大程度地集成和优化电弧炉各个控制子系统，同时现场仪表采取网关控制器（协议）实现物联互通，“一网到底”信息传递方式，支持主流工业网络接入，通过数字网络技术，将电弧炉冶炼、废钢预热、二噁英治理、除尘系统集成统一形成一套完整的系统解决方案。该控制系统将各工序需求有机结合，紧密配合，控制上形成以电弧炉冶炼为中心，各子系统高效支撑，实现新型电弧炉高效节能和绿色环保的效果。
该技术不仅现场仪表采取网关控制器实现物联互通，同时扩展到电弧炉炼钢炉况实时监控的各个领域，如废钢熔清判断技术、泡沫渣监测控制技术、测温取样监测技术、非接触式连续测温技术和烟气连续分析等技术，真正实现“一网到底”，信息互联、共联共享。
中冶赛迪电弧炉一键化智能炼钢系统以炼钢生产质量、效益提升为目标，通过升级装备系统和生产在线检测技术，开发废钢自动连续加料、在线测温取样机器人、炉门自动清理和自动出钢等智能装备系统；结合炼钢智能生产数据平台、冶炼过程质量成本管控、外围条件管控等一体化管控系统，配合废钢智能配料模型、电极自调节模型、加热模型、关键参数图像特征提取模型等智能模型系统，实现电弧炉冶炼的一键化智能生产控制。
未来，中冶赛迪将以高效、低耗、绿色、智能作为钢铁冶金建设升级的核心主题，专注短流程炼钢的精益生产，不断寻求打造短流程炼钢的整体解决方案，为客户实现增值。中冶赛迪将坚持以智力劳动创造价值，全力推动短流程钢铁企业绿色节能减排、智能制造的高质量发展，打造全流程的数字炼钢、智慧炼钢，助推我国钢铁行业智能化、绿色化发展。
《中国冶金报》（2020年07月30日 04版四版）
