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記者 樊三彩 報道
當前，業內已基本形成共識，我國鋼鐵工業在碳達峰、碳中和過程中，高爐—轉爐長流程和電爐短流程在上、下半場的角色和降碳貢獻不同，上半場碳達峰要靠長流程，下半場碳中和則要靠科學有序地發展短流程。
8月25日，工信部等七部門發布的《鋼鐵行業穩增長工作方案》（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，加快實施電爐短流程煉鋼高質量發展引領工程，對全廢鋼電爐煉鋼項目執行差別化產能置換、環保管理等政策，創建世界先進的電爐鋼產業集群。
圖為殷瑞鈺正接受《中國冶金報》記者專訪。（記者 陳曦 攝）
“發展全廢鋼電爐短流程可以簡化生產流程、實現節能減排，是鋼鐵工業實現脫碳化的重要途徑，也是高質量發展的大勢所趨。”9月11日，中國工程院院士殷瑞鈺在接受《中國冶金報》記者專訪時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展全廢鋼電爐流程的條件，預計2045年左右廢鋼量將超過4億噸/年，有些年份甚至可達到5億噸，同時，非化石能源的應用比例也將逐步擴大，電力資源豐富、成本下降。
據不完全統計，我國現有電爐短流程企業250余家，其中近200家是全廢鋼電爐流程企業。數量不少，但發展全廢鋼電爐流程依然面臨著許多現實挑戰。
從經濟性角度考慮，生產線材、型材所用電爐以70噸左右為宜
殷瑞鈺向《中國冶金報》記者介紹，電爐短流程包含煉鋼、精煉、連鑄、軋鋼4個主要工序，且工序之間依靠不同的界面技術銜接匹配，形成一個完整的鋼鐵生產流程。
“從流程的角度看，電爐的噸位取決于軋機的能力，軋機的能力又因所生產鋼材種類的不同及其市場容量而有所差異。”殷瑞鈺強調，“在冶金流程里，各項工序設備能力只有互相匹配才是最好的。”
他詳細闡釋道，在全廢鋼電爐流程中，生產不同的鋼材產品所用軋機的產能和電爐的噸位是不同的，大體有如下幾類：
一是生產城市周邊建筑用長材、型鋼。不同建筑用鋼生產廠所用軋機的產能水平不同，生產螺紋鋼的軋機產能約為100萬噸，合適的電爐容量為100噸～120噸；生產高線的軋機產能是60萬噸～70萬噸，合適的電爐容量約為70噸；生產型鋼的軋機產能為50萬噸～70萬噸，合適的電爐容量約為70噸。
二是生產合金鋼長材。一般單條作業線（直徑16毫米～直徑90毫米棒材）的年產水平為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—連軋配合生產熱軋卷或酸洗板。一般年產180萬噸～200萬噸，通常用2座電爐生產，合適的電爐容量為100噸～150噸。
四是生產普通中厚板。殷瑞鈺表示，生產中厚板所用軋機、電爐裝備與板材寬度密切相關，因而不好一概而論。
“從經濟性角度考慮，生產螺紋鋼和薄板坯連鑄—連軋產品，電爐噸位不應小于100噸，而生產線材、型材所用電爐以70噸左右為宜。”殷瑞鈺總結并指出，結合國際經驗，中國發展全廢鋼電爐流程的切入點應以螺紋鋼、線材生產廠為主，替代中小高爐—轉爐流程生產棒線材產品。
殷瑞鈺特別指出：“一律從100噸起步將在某種程度上影響發展全廢鋼電爐流程的進入門檻，不利于不同地區因地制宜推廣全廢鋼電爐流程。同時，從流程結構上看，電爐—精煉—鑄機—軋機之間的能力匹配至關重要，70噸電爐與高線軋機相匹配比較合理，便于全流程協同運行和鑄坯高溫熱裝，有利于節能減排降碳，否則將有部分冷坯落地。”
電爐不是越大越先進，工序能力銜接匹配至關重要
殷瑞鈺反復強調：“電爐不是越大越先進，工序能力銜接匹配至關重要。”
近年來，主體裝備大型化改造在鋼鐵行業成為趨勢。據不完全統計，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《鋼鐵行業產能置換實施辦法》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展的路上快速前進。
“大型化不是評估電爐煉鋼技術是否先進的唯一指標，還有很多更重要的維度，有幾項電爐煉鋼的關鍵技術應引起行業、企業關注和推廣應用。”殷瑞鈺提醒道。這些技術包括不開蓋、廢鋼預熱連續加料、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，故應成為企業未來發展的方向。殷瑞鈺以廢鋼預熱連續加料工藝舉例說：“與采用傳統技術或其他技術的電爐相比，由于廢鋼預熱連續裝料工藝煉鋼爐蓋不需要打開，不僅節省了料籃加料時間，而且避免了鋼水熔池暴露于空氣環境中引起的輻射損失，降低了電耗，同時縮短了通電時間。”
殷瑞鈺同時指出：“從當前國內電爐運行指標來看，70噸左右電爐的技術經濟指標不比100噸電爐差。若按100噸作為限制類門檻，將導致某些鋼廠擴容增產。”
調研數據顯示，70噸～80噸水平預熱連續加料電爐平均冶煉周期約為32分鐘，滿負荷生產下平均日產45爐鋼，平均冶煉電耗為335千瓦時/噸鋼水，電極消耗為0.75千克/噸鋼水；100噸～120噸電爐設備平均冶煉周期約為36分鐘，滿負荷生產下平均日產40爐鋼，平均冶煉電耗為355千瓦時/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，且從實事求是地實現煉鋼—連鑄—線材、型鋼軋機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。
調研數據顯示，當前，我國電爐平均爐容僅為68噸，限制類裝備占比較高，100噸以下電爐裝備數量占比達到79%。“當前國內100噸以下電爐是主流裝備，企業若在政策引導下實施擴容改造，考慮到指標的稀缺性，易變相造成擴產能風險，由此導致實際產能產量總量增加而造成能耗和排放增加，不利于低碳發展。”殷瑞鈺指出。
另外，他表示，從機械裝備水平與電控水平來看，70噸電爐國產化程度高，且各項生產指標數據平均水平優于進口電爐，有利于降低投資，推動國產裝備制造業發展。
最后，殷瑞鈺表示，上述觀點為個人見解，僅供有關方面參考。
