中国冶金报社

记者 罗忠河 报道

朱荣，这位从事电炉钢研究长达40多年的北京科技大学碳中和研究院教授，同时身为绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室主任，在2月19日接受《中国冶金报》记者采访时，听闻钢协即将成立电炉钢分会这一消息，抑制不住内心的喜悦，情绪溢于言表。他觉得，中国钢铁工业协会成立电炉钢分会，这对于我们电炉钢行业而言，无疑是一件值得庆幸的事情，为此他还特意早些时候对此提前表达了热烈的祝贺之意。他还认定，电炉钢分会的成立必定会对引领以及带动我国电炉钢朝着健康、有序且高质量的方向发展发挥强大有力的推动促进作用。

在采访期间，朱荣对钢协于推动电炉钢研究以及发展方向上所付出的种种努力予以高度认可，举例而言，钢协党委书记、执行会长何文波，副书记兼秘书长姜维等亲自率领队伍前往北科大实验室，针对电炉钢发展状况展开调研、交流、探讨以及指导工作；朱荣团队创新性提出的近零碳排电弧炉炼钢工艺，被中国钢铁工业协会确立为8项世界前沿重点低碳共性技术当中的一项技术；诸如此类 。

关于《中国冶金报》记者指出的，我国电炉钢技术方面相关，发展现状以及趋势的话题，朱荣知晓众多就像数家珍那般，并且从容不迫、条理清晰地讲述了 。

我国电炉钢发展现状及面临的问题

当谈及我国电炉钢的发展现状这个方面时，朱荣进行了介绍，电炉炼钢在长期的经济效益方面比不上转炉炼钢，并且废钢资源存在不足的情况，就整体而言我国电炉钢的发展是相对迟缓的。当下，我国电炉钢产能大概是2亿吨，而实际产量还要更低。依据有关统计，在2021年的时候，我国电炉钢占比为10.7%，这一占比达到了接近10年的峰值；到了2023年，该占比回落至9.7%。当下，我国电炉钢所占比例处于10%左右，远远低于美国的约70%、欧洲的约50%以及日本的约30%的电炉钢占比，并且同“十四五”规划所设定的15%占比目标相比，也存在着一定程度的差距。

据他讲，在装备、技术层面，近些年来，咱们国家的电炉钢技术于低碳冶炼、高效生产以及智能控制范畴皆收获了明显的突破成效。于低碳冶炼技术这块儿，他们团队推出的“风光储一体化”供电模式废钢化学成分，搭配氢能、生物质燃气当作集速氧枪的燃料，探寻那零碳冶炼的路径，已经在河钢集团张宣科技以及中信泰富特钢靖江基地展开试点实施工程示范啦。于高效冶炼技术方面而言，电炉冶炼的周期被缩短到了30分钟至35分钟，每吨钢的电耗下降到了300千瓦时至350千瓦时，电极的消耗低于1千克每吨钢 。人工智能的算法，跟大数据的技术呀，在智能冶炼技术的范畴当中，有着广泛的运用呢，炉况监控的机器人，还有自动取样系统这类设备呀，也 在 step by step 地展现出应用的状况 。 。

不过，他也有所认可地表示，从整体来看，国产电炉和国外电炉之间确实存在着一定程度的差距，这是由于国外电炉的相关技术装备发展历程较为漫长，相对发展较为成熟，当前在电炉装备方面我国的情况仍然是以进口作为主要方式。实际上，由中冶系国内设计院自行开展研发的新型电炉，在设计理念层面有着独到之处，但需要从国家层面投放大量的支持力量。虽然客观存在我国电炉钢生产技术以及装备在整体上与国外先进电炉相比存在一定的差距这种情况，然而部分单元技术目前已经达成了并跑状况，甚至在某些方面实现了领跑态势。举例来说，电炉底吹这项技术，在国内外范围内率先达成了工程化的目标，供电技术以及氧枪技术成功地实现了对进口产品的替代，其生产技术指标已然达到了国际领先的水准。

对于我国电炉钢发展缓慢的原因，朱荣认为有以下几个方面：

一方面是废钢资源这一情况，我国身为发展中国家，当下整个社会的废钢蓄积量处于有限状态，加之废钢回收体系不够完备，我国废钢的年回收量大概仅在2.5亿吨左右。另一方面，转炉钢在冶炼之际会大量添加废钢，每吨钢添加量达到200千克左右，甚至还要更高些，其会与电炉钢争抢废钢资源。如此一来，完全凭借废钢进行冶炼的电炉钢发展就此受到限制。

一方面是生产成本方面的问题，因为电价相对来说偏高，所以为了能够降低成本，我国电炉钢生产企业通常会采用避峰就谷这样的生产模式，也就是大多数情况下是白天不进行生产、晚上才开展生产，即便处于这种状况下，我国电炉钢的生产成本依旧是高于转炉钢的，产能利用率长时间在50%左右出现波动 。

首先是废钢质量方面存在问题，按照朱荣所说，在二十世纪九十年代以前这一阶段，我国电炉钢主要进行的是特钢的生产工作；在之后的时间里，鉴于房地产市场对于钢材表现出来大量需求的状况，转而方向变为生产具有普遍性情况的钢材，多数呈现为生产线缆等线材以及螺纹形状的钢材，对于废钢质量所提诉求相对来讲并不是特别需要关注很高的程度；自从“十四五”时期开始以来，房地产市场渐渐处于低迷的态势，再添加上面临着极大程度的碳减排所需要承担的压力之状况，电炉钢又一次回到了一部分用于生产结构钢以及特钢的这种局面。这样一来就遭遇到了废钢质量系列问题，废钢其本身成分情况相对复杂且杂质数量表现较为繁多，完全使用废钢去开展冶炼高品质钢材的相关具有技术层面的难度十分高的这项工作，比如专门针对于高品质汽车板而言，其对于铜含量所要求达到的标准是低于百分之零点零八。曾经，日本的废钢有相当数量出口到我国，其中主要是铜含量为0.3%的废钢，部分甚至达到0.6%，而废钢里的铜元素不容易去除。朱荣着重指出，怎样运用全废钢电炉流程来生产高品质钢材，达成废钢的高质化利用，这是一个全球性的难题，也是我们当下需要去解决的 。

创新提出近零碳排电弧炉炼钢工艺

我国总碳排放量里，钢铁工业的碳排放约占16%左右，这是达成“双碳”目标的关键所在。传统电弧炉炼钢，其碳排放量虽仅为转炉钢的1/3（全废钢吨钢坯二氧化碳排放量在600千克左右），然而相较于碳中和目标，依旧处于较高水平，所以需要进一步削减碳排放幅度。鉴于此情形，朱荣引领科研团队历经将近10年的钻研探索，创新性地提出来近零碳排电弧炉炼钢这项工艺 。紧接着，他从三个方面，也就是能量来源碳近乎为零这一方面，冶炼过程碳近乎为零这一方面，原料生产碳近乎为零这一方面，开展了详细的介绍，介绍的内容乃是如何去进行工艺流程的创新，以此达成电炉炼钢全过程近乎于零的碳排放。

从能量来源碳临近于零的角度而言，借助太阳能以及风能等不会产生碳排放的绿色能源，把它们转变为电能，要是将这部分绿色电能高效率地运用在炼钢进程当中，那么就能够从能量来源方面达成碳近零的目标。朱荣觉得，由风光互补发电系统来提供能量、储能系统予以调节的电弧炉微电网，能够充分地利用风光的互补优势，在运用清洁能源之际，能够获取更低的成本，保障电弧炉平稳地生产。经过测算得出，风光互补加上谷电的平均供电成本处于0.2元至0.3元每千瓦时的范围，这致使电弧炉生产的能源成本出现大幅下降的情况，与此同时达成了能量供给碳近乎零的目标。

对于冶炼过程中碳近零这一情况，其核心要点在于非涉碳炼钢的冶炼工艺操作，也就是在不涉及碳的状况之下，去达成炼钢所需的冶金任务，这其中涵盖了熔池脱磷、钢液脱气、泡沫渣形成以及借助辅助能源提升冶金效果等方面。当下，像氢能烧嘴、生物质 gas 烧嘴、无碳发泡剂、全废钢洁净化冶炼技术等部分研究成果，已然在生产当中获得了实践验证，进而取得了颇为不错的冶金效果。好比，氢氧集束射流燃烧不存在二氧化碳排放，火焰具备良好的稳定性，助熔效率是很高的；生物质粉剂、二氧化碳气体替换传统碳粉来造渣能够减少碳排放，再联合在线能效评价系统，优化整个过程的泡沫渣覆盖效果；运用二氧化碳喷吹控氮技术，脱氮速率能够提升到氩的9.6倍，终点氮含量能够降低至0.0043%；熔池里头采用氧气—氧化钙喷吹技术来快速降低磷含量，磷含量能够降低至0.009%，能耗能够降低10千瓦时/吨钢；电能被高效利用，中空电极喷吹、电弧长度调节等技术把热效率提高到85%以上。

对于原料生产碳近零而言，电弧炉冶炼之时，要用各类主辅原料，于冶炼消耗进程里，还会间接致使碳排放。若要达成近零碳排放，运用非涉碳原料生产技术，乃是降低原料碳排的重点之一。当下，主要存在氢基直接还原炼铁技术，辅料生产绿电化技术，等离子热风窑炉技术，以及降低含碳原料能源消耗技术 。比如说，运用氢基直接还原炼铁技术，再结合如光伏制氢这般的绿氢生产技术，能够于直接还原铁的生产流程当中，实现近乎零排放的目标；采用等离子热风窑炉以及碳捕集技术，煅烧石灰或者白云石时，碳排放会减少超过20%；对于低碳耐火材料而言，借助微波干燥、等离子热风煅烧的方式，能够降低生产能耗，材料的碳排放会减少35%。

《中国冶金报》记者被告知，是朱荣所在团队采用了近零碳排电炉炼钢新工艺，在依据新设计的近零碳排5吨中试电弧炉上进行验证测算，最终得出炼钢工序最终极限碳排放可降低到64千克／吨钢 。他强调，要是2060年中国钢铁产量8亿吨里的80%采用了此种工艺的话，那么碳排放就能够减少至现有水平的10%以内，进而为全球钢铁业碳中和提供重要的参考路径 。

我国电炉钢技术未来发展方向

朱荣觉得，针对“十五五”电炉钢技术的发展趋向而言，应着重留意以下这些方面的技术啦 ， 。

一要对废钢快速处理技术展开加强研发，还要对废钢分选技术进行加强研发，也要对废钢检测技术予以加强研发。朱荣作出指出，废钢分选属于电炉炼钢低碳化的基础，废钢检测同样是电炉炼钢低碳化的基础。要着重对AI视觉识别技术予以研发，借助激光诱导击穿光谱也就是LIBS达成铜等残余元素的精准识别，实现对其的分级。与此同时，可进行废钢预处理技术的推广，如此像有着的废钢破碎工艺，存在的磁性分离工艺，以及氯源去除工艺等，能够降低二英生成风险，还能够使铁元素收得率获得提升。

二是得强化低碳电炉冶炼技术方面的创新行动以及能效提升工作。朱荣持有这样的看法，低碳冶炼技术需要借着多条路径达成突破进展，就像要是采用生物质炭粉进进行喷粉技术，便能够促使吨钢的碳排放下降60千克至70千克，而从另一方面来说采用氢基还原技术是因为采用氢气用来替代碳当作一个还原剂而存在如此情况才形成有可能帮助实现每吨钢铁降碳达到150kg以上的结果。与此同时呢要进行开发当中的那个二氧化碳底吹强化熔池技术，并且要结合进去埋入式如此形式实施喷粉来达成高效脱磷，这样做才可以把冶炼时间缩短到25分钟每炉这样子。

三是得促使电炉朝着大型化以及智能化方向进行升级。朱荣表示意见，促使大型电炉达成规模化应用状态，运用数据孪生炼钢技术手段，针对温度、供氧量之类参数实施实时优化以此提升洁净化程度。智能化改造必须攻克三大瓶颈难题：着重强化终点控制环节，运用钢液连续测温以及光谱分析技术，达成碳含量以及温度的精确预测效果；加大动态调度力度，依据AI算法来协调电炉与连铸工序，把等待时间缩短至每炉5分钟到8分钟；推进能效管理工作，整合电—氧匹配优化系统，借助分阶段能效评价将吨钢电耗降低到280千瓦时以下 。

四是要达成全废钢电炉经由操作冶炼出高品质钢这项技术的突破。朱荣进行介绍，中国工程院院士、北科大那位教授毛新平所承担的国家自然科学基金重大项目，也就是“变革性低碳钢铁制造流程理论与技术”，这是基金委在近几十年里支持设立起来的钢铁行业当中唯一的重大项目。里头存在两个子课题噢，其一是废钢高质化利用技术，在原料端呢，从依据外形、尺寸等方面来开展评级与分析，进而发展到从化学成分的层面去实施分类分级，借此达成废钢高质化利用；其二是洁净化电炉炼钢技术，此技术由朱荣团队负责承担，在冶炼端的时候要最大限度地去除氮、硫、铜等典型有害物质，达成洁净化冶炼。

五是需强化源网荷储微电网技术应用，朱荣提出建议（注，此处应为“提及建议”更准确，但按要求不修改），构建“电炉—储能—可再生能源”耦合系统，像利用智能负荷管理此举废钢化学成分，把电炉功率调节归入电网辅助服务范畴，借此获取调峰补偿收益，强化区域协同，也就是于废钢资源富集区域建设微电网，达成废钢—电力—热能的梯级利用目的，以此提升综合能效 。

总而言之，朱荣持有这样的看法，伴随我国废钢蓄积量的增加，以及产量的增多，运用全废钢电炉冶炼技术达成绿色高效低碳智能生产高品质钢材，乃是我国钢铁行业未来转型发展的必然途径。