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教育部第二批“新工科”课程《钢铁科学与技术前沿》第六讲:绿色高效智能电弧炉炼钢技术

创建时间:  2022年05月12日 15:28  樊建荣    浏览次数:


5月10日,由中国金属学会和上海大学联合开设的教育部第二批“新工科”课程——《钢铁科学与技术前沿》第六讲开课。本次课程主题为“绿色高效智能电弧炼钢技术”,由北京科技大学朱荣教授主讲。在本次课程中,朱荣教授主要围绕我国电弧炉炼钢技术发展、国内外主要新型电弧炉特点、原料质量对电弧炉炼钢的影响、电弧炉炼钢单元技术进展、非涉碳炼钢技术以及电弧炉炼钢智能化控制技术等部分进行展开教学。

在现代炼钢工艺中,高炉流程所释放的碳排放量极大,而炼钢的方法不同既决定了钢种的质量,又影响了整体工艺节能降耗功能。因此,朱荣教授结合钢铁流程减碳路线指出,我们需要大力发展绿色高效的电弧炉炼钢技术。当前,受国家碳中和政策的影响,电弧炉炼钢技术已进入快速发展期,在2021年电炉钢产量达到1.5亿吨。同时,朱荣教授以技术先进性角度出发,指出在电弧炉的选择上需综合考虑绿色化、智能化、高效化、洁净化等方面,从而实现低成本冶炼的目的。但是由于研究人员、资金投入、设计能力、装备制造等多因素限制,导致我国在电弧炉技术装备研发整体与国外差距较大。

随后,朱荣教授将电弧炉炼钢技术发展概括为四个方面,既原料结构优化、快速清洁冶炼、余能高效利用以及流程智能管控。朱教授以量子电弧炉、Arccess竖炉、爱吉福电炉为例,详尽介绍了国内外主要新型电弧炉的特点。同时,他指出原料质量会对电弧炉炼钢有着重要影响。废钢作为电弧炉炼钢的主要原料,其质量好坏直接影响着生产环境,包括固体及气体排放物、能源消耗等,同时影响钢的洁净,间接提高了物料消耗及排放增加。

围绕电弧炉炼钢技术这一主题,朱荣教授介绍了高效化供能技术、高效辅助供能技术、绿色节能技术等。其中,朱荣教授所在团队发明的用于航天材料地面模拟及评价的高超声速射流技术,创造性地用于炼钢高效节能。该技术采用环状高温高速气体包裹超声速射流,实现了氧气在类似真空环境的穿行,突破了气体射流速度衰减快且射流距离短的技术瓶颈,实现了炉内化学能的高强度高效率输入。此外,团队从2010年开展近零碳排炼钢技术研究,已初步具备冶炼及装备制造条件,目前已在宣化基地进行五吨电弧炉的低碳排相关技术研究。

此外,朱荣教授指出,检测及智能化将是今后炼钢的发展方向。目前我国在该领域与国外先进水平仍有较大差距,尤其是电弧炉炼钢系统。关于电炉短流程智能化技术,朱荣教授归纳为三方面,即各冶炼工序智能化改造升级、多工序协调匹配与精准控制以及全流程质量成本一体化管控。朱教授还提出,在未来需要打造电炉短流程智能化料厂,实现绿色智能配料,同时借由计算机实现电弧炉“一键式”自动炼钢,从而打造电炉短流程智慧生产车间。

最后,朱荣教授对电弧炉炼钢技术提出了个人展望。他指出,随着我国废钢积蓄量不断增加,废钢回收利用量逐渐增大,对钢铁工业流程结构、钢厂模式和钢厂布局、铁素资源消耗、能源消耗和碳排放产生重要影响,进而对社会的绿色化和生态和谐作出贡献,以废钢为主要原料的电弧炉炼钢工艺流程将在碳中和的思想引领下不断发展。同时,我国电力体制改革、环境约束不断增强,发展电弧炉炼钢相对优势将会愈发凸显。







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