为什么我国电炉炼钢生产发展缓慢？

当今钢铁生产可分为“从矿石到钢材”和“从废钢到钢材”两大流程。相对于钢铁联合企业中以高炉一转炉炼钢为代表的常规流程而言．以废钢为主要原料的电弧炉炼钢生产线具有工序少、投资低和建设周期短的特点,因而被称为短流程。近年来,短流程特指那些电弧炉炼钢与连铸一连轧相结合的紧凑式生产流程。经过30多年来在不同国家的成长经历以及工艺和装备上的一系列革新．电炉炼钢短流程已从最初的“小钢厂”生产规模发展成为世界上钢铁生产两大主要流程之一．全球约有1／3左右的粗钢是由电炉生产的。由于短流程炼钢是以废钢为主要的原料来源,直接体现了金属材料的循环利用．     

熔融还原炼铁研究开发的探讨

熔融还原炼铁研究开发的探讨国家计委老干部局郭廷杰１跨世纪的钢铁新技术用高炉冶炼铁矿石生产铁水供应炼钢是目前钢铁生产的主要流程，高炉生铁产量约占钢产量的６０％以上。但随着形势的变化，除了以废钢为主原料的短流程电炉钢厂在不断发展外，研究开发以熔融还原法生...     

贯彻精料方针 强化专项管理 做好废钢的采购供应工作

废钢是一种社会再生资源，是冶金企业电炉、转炉炼钢生产的主要原料。随着冶炼工艺结构、产品结构的优化，尤其是精炼、连铸、连轧等短流程工艺的推广应用，钢铁生产埘废钢的需求量越来越大，质量要求电越来越高。探索废钢精料管理模式，强化废钢专项管理已成为当前各冶金企业深化内部管理、深挖内部潜力的重要举措。     

国内外电炉短流程炼钢的水平

钢铁冶炼目前所形成的工艺流程主要有:以铁矿石为主要原料的高炉——转炉流程,以废钢为主要原料的电炉流程。随着技术的发展,以占地少、投资省、建设周期短、能耗低,劳动生产率高、环境污染小、适应性强、技术不断创新的电炉短流程炼钢,在70年代得到了迅速的发展,而且60％以上的短流程采用超高功率电炉——精炼——连铸或薄板坯连铸——连轧构成的紧凑式生产过程,其优越性表现为:     

“双碳”背景下低碳排炼钢流程选择及关键技术

“碳达峰”、“碳中和”是一个总体的宏观概念,为中国未来经济与环境发展提供了笼统的理论框架与基本理念。基于“双碳”目标的深度解析,中国钢铁行业处于“碳锁定”状态,只有同时进行技术和制度变革才能实现“碳解锁”。结合当前钢铁工业生产结构、冶炼原材料供应、冶炼能源、节能减排水平以及CO₂排放现状,给出了合理的碳达峰时间及峰值。未来二三十年中国钢铁生产主要流程依然是长流程和短流程并存,氢冶金技术还难以进行工业生产,提升全废钢短流程炼钢的比例是降低碳排放的主要措施。从长远来看,长流程中炼铁工艺由碳还原逐渐向氢还原是大势所趋,炼铁工序的产品将由原来的高碳铁水转变为低碳铁水或直接还原铁（DRI）,具有较高脱碳的转炉炼钢就没有明显优势,发展电弧炉炼钢流程是必然选择。但实现“碳中和”还要依靠氢冶金,碳捕集、利用与封存技术的发展和应用,以及制度的变革。基于近年在全废钢电弧炉相关方面的理论研究、装备开发与实践的深入研究,针对全废钢电弧炉冶炼工艺存在的问题,开发了一系列关键技术,实现在全废钢条件下满足当前连铸生产工艺节奏以及钢液质量的控制,为全废钢电弧炉的发展提供理论支持。      

氢冶金技术的发展溯源与应用前景

围绕“以氢代碳”对钢铁工业中实现碳减排工艺进行了梳理和溯源。实现碳减排的途径需要发展以氢气作为还原剂的氢冶金工艺。目前世界主要钢铁产区发展了从高炉喷吹燃料工艺到高炉富氢冶炼工艺、从非焦冶炼工艺到全氢直接还原工艺等两大氢冶金技术路线。从各国远景规划来看,发展氢基直接还原工艺及电炉炼钢短流程是氢冶金技术的重要方向。同时在低成本绿氢技术突破前,使用焦炉煤气等灰氢是中国从“碳代替”到“氢冶金”的重要过渡。     

磁铁矿氧化球团富氢气基直接还原的特性研究

以DRI为原料的电炉炼钢短流程是冶炼优质钢和特种钢的重要工艺.为制备优质DRI,本文首先以某全铁品位高达71.68％的国产M矿为含铁原料制备了MR=0.09、MR=0.4球团,然后参考HYL法气基直接还原标准,将球团在富氢(H2/CO=2.6)条件下进行气基直接还原,系统研究了该球团矿的RI、RSI、还原后CCS和物相...     

中国钢铁生产“碳中和”解决方案探讨

根据某工程各工序碳素流计算出全流程吨热轧钢材的直接CO₂排放量为1.786 t。以此为基数,就高炉-转炉长流程工艺的几种主要减碳技术的减碳效果进行了定量评估,发现减碳效果有限,只能作为从“碳达峰”到“碳中和”的过渡方案或最终解决方案的补充。从“碳中和”要求的角度看,以全废钢或气基还原铁+废钢为原料的电炉炼钢短流程无疑是最佳解决方案。结合中国资源条件就几种典型短流程组合方案进行了适应性分析,提出了以“氢基竖炉直接还原铁+电炉炼钢方案”为主、以“高炉-转炉长流程工艺减碳技术+碳捕集与封存(CCS)方案”和“全废钢电炉炼钢方案”为补充的“碳中和”解决方案,最后给出了安全低成本获取氢基竖炉直接还原铁所需的“绿氢”方案建议。     

转炉炼钢工艺极限碳排放研究进展

中国钢铁行业发展取得长足进步,年钢产量连续多年位居全球第一,由此带来的CO₂排放等环保压力也日益凸显。降低钢铁行业CO₂排放至关重要。长流程炼钢工艺的吨钢CO₂排放量约为短流程炼钢工艺的3.5倍,如何降低长流程炼钢碳排放对钢铁工业的低碳发展具有重要意义。提出转炉炼钢极限碳排放工艺技术,从“低碳铁水”、“低碳冶炼”和“低碳原料”3个方面,研究分析长流程-转炉炼钢工艺的减排能力及潜力。在低碳铁水生产方面,依据现有可能实现的技术,铁水生产的碳排可由当前吨铁水碳排1.7 t/t降低至0.8 t/t;在低碳原料方面,转炉炼钢工序生产所需原辅料极限碳排放可由当前吨钢碳排197.5 kg/t降至61.7 kg/t;转炉炼钢工序采用低碳冶炼单元技术,吨钢碳排将显著下降,转炉采用20%废钢和50%废钢,吨钢极限碳排将降低至727 kg/t和466 kg/t。转炉炼钢工序使用50%废钢冶炼,喷吹生物质、采用绿电、低碳原料,转炉工序碳排放强度将从107 kg/t降至-186 kg/t,实现转炉工序“负碳炼钢”;精炼、连铸等工序着眼绿色低碳技术...     

钢铁工业减碳与CO2资源化利用技术的研究进展

在全球“碳达峰、碳中和”新发展背景下,钢铁工业低碳发展尤为重要。分析了钢铁工业构建低碳循环及减碳领域的典型技术研究现状,以及新型CO₂资源化利用产业的发展情况。从全球相对成熟的钢铁工业生产流程现状出发,重点介绍了高炉-转炉、全废钢-EAF、直接还原和熔融还原4类钢铁生产流程的碳排放强度。目前,全球钢铁制造流程主要以高炉-转炉长流程和废钢-电炉短流程为主,长流程吨钢碳排放强度约为电炉短流程的3倍。结合全球钢铁产量的演变值推算了2001—2022年间全球钢铁工业的CO₂排放量,阐述了减碳以及CO₂资源化利用的紧迫性和必要性。根据已有的钢铁工业减碳经验,选取日本、欧洲和中国的低碳冶炼项目进行分析,包括其在钢铁工业减碳发展中所进行的试验性技术探索和阶段发展实践。在钢铁工业减碳的基础上,推进CO₂的资源化利用是实现钢铁工业碳中和的重要任务。阐述了钢铁企业碳捕集固碳技术的研究现状与特点,系统归纳了当前助力钢铁工业CO₂资源化利用的有效方法,包括在炼钢转炉和精炼工序上采用不同模式的CO     

电弧炉炼钢技术的发展趋势

 电弧炉炼钢在环保、投资以及效率方面优势明显,为了重点推行该节能环保型炼钢工艺流程,近年来电弧炉炼钢技术得到快速发展。综述了国内外电弧炉高效化冶炼技术、绿色化生产技术和智能化控制技术的发展现状,其中绿色化和智能化是电弧炉炼钢技术的未来发展趋势。集操作、工艺、质量、成本以及环保于一体,进一步提升电弧炉炼钢技术的绿色化和全流程监测与控制的智能化,是推动整个钢铁行业向智能化和绿色化转型升级的重要举措。     

电弧炉炼钢复合吹炼技术的研究及应用

提出了电弧炉炼钢复合吹炼的概念,结合电弧炉生产,研究了电弧炉炼钢复合吹炼工艺的炉料结构、供电供氧操作、底吹搅拌等单元操作的技术集成,实现了电炉炼钢工艺技术的进步,提高了冶炼节奏,降低了原辅材料消耗。     

钢铁行业碳减排技术应用与展望

论述了中国钢铁行业推行碳减排技术的重要意义,从多角度阐述了钢铁行业各类高效碳减排技术在国内外的应用情况及效果。首先分析了短流程炼钢工艺电弧炉炉容大型化趋势、烟气余热回收技术、废钢预热工艺和废钢供应情况;然后分别剖析了高炉富氢冶炼、富氢-气基竖炉和纯氢-气基竖炉工艺3个主要的氢冶炼工艺;之后介绍了碳捕集、利用与封存技术。最后,结合中国钢铁企业现状,展望了钢铁行业在大力推进直接还原铁技术和短流程炼钢生产工艺的情况下,未来高品质钢材低碳化、绿色化冶炼的发展之路。     

中国现代电弧炉炼钢废钢快速熔化技术进展

在钢铁行业结构转型关键时期,提高电弧炉短流程工艺比例是降低钢铁行业温室气体排放、脱碳化的有效措施。为了推动短流程炼钢工艺发展,近年来电弧炼钢在废钢快速熔化方面取得明显进展。在回顾前人对废钢熔化速率研究的基础上,全面概述了废钢熔化机理以及影响因素,并结合近年来国内电弧炉炼钢在装备、工艺以及技术上就废钢快速熔化方面取得的进展,探讨了制约电弧炉废钢快速熔化的限制性环节,为废钢快速熔化在电弧炉炼钢装备、工艺、技术方面未来发展提供可行方向。     

近零碳排电弧炉炼钢工艺技术研究及展望

 中国钢铁工业碳排放占全国总排放比例达16%,减少钢铁工业碳排放是中国政府实现“碳达峰、碳中和”承诺的重要抓手。在碳中和背景下,全球钢铁行业正加速推动技术革新以降低碳排放。提出近零碳排电弧炉炼钢新工艺,从能量来源碳近零、冶炼过程碳近零、原料生产碳近零3个层面开展技术创新,以实现炼钢工序碳近零。在能量来源碳近零方面,提出利用太阳能、风能及谷电等能源昼夜交替补充,能量有效存储及释放、微型智能电网及电弧炉优化供电,实现绿色能源的直接高效利用;在冶炼过程碳近零方面,提出利用氢能烧嘴、无碳发泡剂、CO₂-Ar动态底吹脱氮、熔池内O₂-CaO喷吹脱磷及系统能效评价等关键技术实现非涉碳冶炼;在原料生产碳近零方面,提出利用绿氢直接还原炼铁及相关配套技术、绿电等离子热风窑炉配合碳捕集工艺等大幅降低原辅料生产过程碳排放。对电弧炉炼钢过程能量输入、冶炼涉碳及原料带碳的吨钢坯二氧化碳排放进行了衡算,并结合上述关键技术减碳能力分析,计算预测该近零碳排电弧炉炼钢新工艺最终极限碳排放可降低到64 kg/t(钢)。因此,开展近零碳排电弧炉炼钢工艺研究,加速其工业落地应用,将有助于促进中国钢铁工业创新发展和绿色低碳发展。     

我国电弧炉炼钢技术的进展讨论

10年来我国电弧炉炼钢技术在产量、装备技术(大型化、高的技术经济指标)、高效化技术(超高功率供电、辅助能源、炉料多元化、减少非通电时间、废钢预热、连续化生产)和洁净化技术方面均取得了显著进展。但是废钢资源短缺、电力不足和能源结构不合理等因素制约了我国电弧炉炼钢的进一步发展。文中讨论了我国电弧炉炼钢发展的重点(炉料多样化、合理供电、能量多样化、余热利用和绿色环保)和前瞻(低碳经济洁净钢生产)。     

电炉炼钢原料及直接还原铁生产技术

中国电炉炼钢的铁源原料由废钢铁料、生铁块、热铁水、直接还原铁等组成。直接还原铁(DRI/HBI)是电炉冶炼纯净钢最佳的残留元素的稀释剂。直接还原是钢铁工业技术发展的重要方向,气基竖炉和煤基回转窑是成熟的直接还原工业化生产技术。中国直接还铁的生产仍处于起步时期,2008年产量约60万t,占世界总产量不足1.0%。直接还原铁在中国有广阔的发展前景,以国内铁矿资源为原料的氧化球团-煤制气-竖炉是中国发展直接还原铁的主要方向。     

Mass Balance Modeling for Electric Arc Furnace and Ladle Furnace System in Steelmaking Facility in Turkey

  In the electric arc furnace (EAF) steel production processes, scrap steel is principally used as a raw material instead of iron ore. In the steelmaking process with EAF, scrap is first melted in the furnace and then the desired chemical composition of the steel can be obtained in a special furnace such as ladle furnace (LF). This kind of furnace process is used for the secondary refining of alloy steel. LF furnace offers strong heating fluxes and enables precise temperature control, thereby allowing for the addition of desired amounts of various alloying elements. It also provides outstanding desulfurization at high temperature treatment by reducing molten steel fluxes and removing deoxidation products. Elemental analysis with mass balance modeling is important to know the precise amount of required alloys for the LF input with respect to scrap composition. In present study, chemical reactions with mass conservation law in EAF and LF were modeled altogether as a whole system and chemical compositions of the final steel alloy output can be obtained precisely according to different scrap compositions, alloying elements ratios, and other input amounts. Besides, it was found that the mass efficiency for iron element in the system is 9593%. These efficiencies are calculated for all input elements as 845% for C, 3031% for Si, 4636% for Mn, 3064% for P, 4196% for S, and 6979% for Cr, etc. These efficiencies provide valuable ideas about the amount of the input materials that are vanished or combusted for 100 kg of each of the input materials in the EAF and LF system.     

电弧炉炼钢绿色及智能化技术进展

  为推动钢铁工业转型发展，从绿色化和智能化技术在电弧炉炼钢领域的应用出发，介绍并分析了近年来电弧炉炼钢在高效洁净化冶炼、绿色清洁化生产和智能检测与控制等领域的技术发展状况。结合国内外研究现状，指出绿色化和智能化技术在电弧炉炼钢领域的作用将日益突出，更先进的绿色清洁化生产技术以及更可靠全面的流程智能化检测与控制将成为今后电弧炉炼钢技术的发展趋势。