中國冶金報(bào) 中國鋼鐵新聞網(wǎng)
記者 樊三彩 報(bào)道
當(dāng)前，業(yè)內(nèi)已基本形成共識(shí)，我國鋼鐵工業(yè)在碳達(dá)峰、碳中和過程中，高爐—轉(zhuǎn)爐長流程和電爐短流程在上、下半場的角色和降碳貢獻(xiàn)不同，上半場碳達(dá)峰要靠長流程，下半場碳中和則要靠科學(xué)有序地發(fā)展短流程。
8月25日，工信部等七部門發(fā)布的《鋼鐵行業(yè)穩(wěn)增長工作方案》（以下簡稱《方案》）也突出了對電爐短流程，尤其是全廢鋼電爐流程的重視。《方案》提出，加快實(shí)施電爐短流程煉鋼高質(zhì)量發(fā)展引領(lǐng)工程，對全廢鋼電爐煉鋼項(xiàng)目執(zhí)行差別化產(chǎn)能置換、環(huán)保管理等政策，創(chuàng)建世界先進(jìn)的電爐鋼產(chǎn)業(yè)集群。
圖為殷瑞鈺正接受《中國冶金報(bào)》記者專訪。（記者 陳曦 攝）
“發(fā)展全廢鋼電爐短流程可以簡化生產(chǎn)流程、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排，是鋼鐵工業(yè)實(shí)現(xiàn)脫碳化的重要途徑，也是高質(zhì)量發(fā)展的大勢所趨。”9月11日，中國工程院院士殷瑞鈺在接受《中國冶金報(bào)》記者專訪時(shí)分享了他對推廣全廢鋼電爐流程的思考。
他分析道，中國將越來越具備發(fā)展全廢鋼電爐流程的條件，預(yù)計(jì)2045年左右廢鋼量將超過4億噸/年，有些年份甚至可達(dá)到5億噸，同時(shí)，非化石能源的應(yīng)用比例也將逐步擴(kuò)大，電力資源豐富、成本下降。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國現(xiàn)有電爐短流程企業(yè)250余家，其中近200家是全廢鋼電爐流程企業(yè)。數(shù)量不少，但發(fā)展全廢鋼電爐流程依然面臨著許多現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)。
從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，生產(chǎn)線材、型材所用電爐以70噸左右為宜
殷瑞鈺向《中國冶金報(bào)》記者介紹，電爐短流程包含煉鋼、精煉、連鑄、軋鋼4個(gè)主要工序，且工序之間依靠不同的界面技術(shù)銜接匹配，形成一個(gè)完整的鋼鐵生產(chǎn)流程。
“從流程的角度看，電爐的噸位取決于軋機(jī)的能力，軋機(jī)的能力又因所生產(chǎn)鋼材種類的不同及其市場容量而有所差異。”殷瑞鈺強(qiáng)調(diào)，“在冶金流程里，各項(xiàng)工序設(shè)備能力只有互相匹配才是最好的。”
他詳細(xì)闡釋道，在全廢鋼電爐流程中，生產(chǎn)不同的鋼材產(chǎn)品所用軋機(jī)的產(chǎn)能和電爐的噸位是不同的，大體有如下幾類：
一是生產(chǎn)城市周邊建筑用長材、型鋼。不同建筑用鋼生產(chǎn)廠所用軋機(jī)的產(chǎn)能水平不同，生產(chǎn)螺紋鋼的軋機(jī)產(chǎn)能約為100萬噸，合適的電爐容量為100噸～120噸；生產(chǎn)高線的軋機(jī)產(chǎn)能是60萬噸～70萬噸，合適的電爐容量約為70噸；生產(chǎn)型鋼的軋機(jī)產(chǎn)能為50萬噸～70萬噸，合適的電爐容量約為70噸。
二是生產(chǎn)合金鋼長材。一般單條作業(yè)線（直徑16毫米～直徑90毫米棒材）的年產(chǎn)水平為60萬噸～70萬噸，合適的電爐容量為70噸～100噸。
三是與薄板坯連鑄—連軋配合生產(chǎn)熱軋卷或酸洗板。一般年產(chǎn)180萬噸～200萬噸，通常用2座電爐生產(chǎn)，合適的電爐容量為100噸～150噸。
四是生產(chǎn)普通中厚板。殷瑞鈺表示，生產(chǎn)中厚板所用軋機(jī)、電爐裝備與板材寬度密切相關(guān)，因而不好一概而論。
“從經(jīng)濟(jì)性角度考慮，生產(chǎn)螺紋鋼和薄板坯連鑄—連軋產(chǎn)品，電爐噸位不應(yīng)小于100噸，而生產(chǎn)線材、型材所用電爐以70噸左右為宜。”殷瑞鈺總結(jié)并指出，結(jié)合國際經(jīng)驗(yàn)，中國發(fā)展全廢鋼電爐流程的切入點(diǎn)應(yīng)以螺紋鋼、線材生產(chǎn)廠為主，替代中小高爐—轉(zhuǎn)爐流程生產(chǎn)棒線材產(chǎn)品。
殷瑞鈺特別指出：“一律從100噸起步將在某種程度上影響發(fā)展全廢鋼電爐流程的進(jìn)入門檻，不利于不同地區(qū)因地制宜推廣全廢鋼電爐流程。同時(shí)，從流程結(jié)構(gòu)上看，電爐—精煉—鑄機(jī)—軋機(jī)之間的能力匹配至關(guān)重要，70噸電爐與高線軋機(jī)相匹配比較合理，便于全流程協(xié)同運(yùn)行和鑄坯高溫?zé)嵫b，有利于節(jié)能減排降碳，否則將有部分冷坯落地。”
電爐不是越大越先進(jìn)，工序能力銜接匹配至關(guān)重要
殷瑞鈺反復(fù)強(qiáng)調(diào)：“電爐不是越大越先進(jìn)，工序能力銜接匹配至關(guān)重要。”
近年來，主體裝備大型化改造在鋼鐵行業(yè)成為趨勢。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國高爐平均爐容從2015年的770立方米提高到2021年的1400多立方米；自2021年6月1日《鋼鐵行業(yè)產(chǎn)能置換實(shí)施辦法》施行至2023年7月底，我國已建、新建或待建的電爐煉鋼裝備共計(jì)66座，平均公稱容量為97.4噸/座，接近100噸/座，這表明我國電爐煉鋼裝備在大型化發(fā)展的路上快速前進(jìn)。
“大型化不是評估電爐煉鋼技術(shù)是否先進(jìn)的唯一指標(biāo)，還有很多更重要的維度，有幾項(xiàng)電爐煉鋼的關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)引起行業(yè)、企業(yè)關(guān)注和推廣應(yīng)用。”殷瑞鈺提醒道。這些技術(shù)包括不開蓋、廢鋼預(yù)熱連續(xù)加料、平熔池冶煉、偏心爐底出鋼、多爐連澆等，能夠有效降低能源消耗，故應(yīng)成為企業(yè)未來發(fā)展的方向。殷瑞鈺以廢鋼預(yù)熱連續(xù)加料工藝舉例說：“與采用傳統(tǒng)技術(shù)或其他技術(shù)的電爐相比，由于廢鋼預(yù)熱連續(xù)裝料工藝煉鋼爐蓋不需要打開，不僅節(jié)省了料籃加料時(shí)間，而且避免了鋼水熔池暴露于空氣環(huán)境中引起的輻射損失，降低了電耗，同時(shí)縮短了通電時(shí)間。”
殷瑞鈺同時(shí)指出：“從當(dāng)前國內(nèi)電爐運(yùn)行指標(biāo)來看，70噸左右電爐的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)不比100噸電爐差。若按100噸作為限制類門檻，將導(dǎo)致某些鋼廠擴(kuò)容增產(chǎn)。”
調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，70噸～80噸水平預(yù)熱連續(xù)加料電爐平均冶煉周期約為32分鐘，滿負(fù)荷生產(chǎn)下平均日產(chǎn)45爐鋼，平均冶煉電耗為335千瓦時(shí)/噸鋼水，電極消耗為0.75千克/噸鋼水；100噸～120噸電爐設(shè)備平均冶煉周期約為36分鐘，滿負(fù)荷生產(chǎn)下平均日產(chǎn)40爐鋼，平均冶煉電耗為355千瓦時(shí)/噸鋼水，電極消耗為0.8千克/噸鋼水。
“總體上，70噸～80噸電爐工序（全廢鋼冶煉）能耗不高、冶煉周期短，且從實(shí)事求是地實(shí)現(xiàn)煉鋼—連鑄—線材、型鋼軋機(jī)等工序間的合理銜接匹配的角度來看，電爐爐容在70噸～80噸是合理的。”殷瑞鈺指出。
調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，當(dāng)前，我國電爐平均爐容僅為68噸，限制類裝備占比較高，100噸以下電爐裝備數(shù)量占比達(dá)到79%。“當(dāng)前國內(nèi)100噸以下電爐是主流裝備，企業(yè)若在政策引導(dǎo)下實(shí)施擴(kuò)容改造，考慮到指標(biāo)的稀缺性，易變相造成擴(kuò)產(chǎn)能風(fēng)險(xiǎn)，由此導(dǎo)致實(shí)際產(chǎn)能產(chǎn)量總量增加而造成能耗和排放增加，不利于低碳發(fā)展。”殷瑞鈺指出。
另外，他表示，從機(jī)械裝備水平與電控水平來看，70噸電爐國產(chǎn)化程度高，且各項(xiàng)生產(chǎn)指標(biāo)數(shù)據(jù)平均水平優(yōu)于進(jìn)口電爐，有利于降低投資，推動(dòng)國產(chǎn)裝備制造業(yè)發(fā)展。
最后，殷瑞鈺表示，上述觀點(diǎn)為個(gè)人見解，僅供有關(guān)方面參考。
