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记者樊三彩报道
当前，业内已基本形成共识，我国钢铁工业在碳达峰、碳中和过程中，高炉—转炉长流程和电炉短流程在上、下半场的角色和降碳贡献不同，上半场碳达峰要靠长流程，下半场碳中和则要靠科学有序地发展短流程。
8月25日，工信部等七部门发布的《钢铁行业稳增长工作方案》（以下简称《方案》）也突出了对电炉短流程，尤其是全废钢电炉流程的重视。《方案》提出，加快实施电炉短流程炼钢高质量发展引领工程，对全废钢电炉炼钢项目执行差别化产能置换、环保管理等政策，创建世界先进的电炉钢产业集群。
“发展全废钢电炉短流程可以简化生产流程、实现节能减排，是钢铁工业实现脱碳化的重要途径，也是高质量发展的大势所趋。”9月11日，中国工程院院士殷瑞钰在接受《中国冶金报》记者专访时分享了他对推广全废钢电炉流程的思考。
他分析道，中国将越来越具备发展全废钢电炉流程的条件，预计2045年左右废钢量将超过4亿吨/年，有些年份甚至可达到5亿吨，同时，非化石能源的应用比例也将逐步扩大，电力资源丰富、成本下降。
据不完全统计，我国现有电炉短流程企业250余家，其中近200家是全废钢电炉流程企业。数量不少，但发展全废钢电炉流程依然面临着许多现实挑战。
从经济性角度考虑，生产线材、型材所用电炉以70吨左右为宜
殷瑞钰向《中国冶金报》记者介绍，电炉短流程包含炼钢、精炼、连铸、轧钢4个主要工序，且工序之间依靠不同的界面技术衔接匹配，形成一个完整的钢铁生产流程。
“从流程的角度看，电炉的吨位取决于轧机的能力，轧机的能力又因所生产钢材种类的不同及其市场容量而有所差异。”殷瑞钰强调，“在冶金流程里，各项工序设备能力只有互相匹配才是最好的。”
他详细阐释道，在全废钢电炉流程中，生产不同的钢材产品所用轧机的产能和电炉的吨位是不同的，大体有如下几类：
一是生产城市周边建筑用长材、型钢。不同建筑用钢生产厂所用轧机的产能水平不同，生产螺纹钢的轧机产能约为100万吨，合适的电炉容量为100吨～120吨；生产高线的轧机产能是60万吨～70万吨，合适的电炉容量约为70吨；生产型钢的轧机产能为50万吨～70万吨，合适的电炉容量约为70吨。
二是生产合金钢长材。一般单条作业线（直径16毫米～直径90毫米棒材）的年产水平为60万吨～70万吨，合适的电炉容量为70吨～100吨。
三是与薄板坯连铸—连轧配合生产热轧卷或酸洗板。一般年产180万吨～200万吨，通常用2座电炉生产，合适的电炉容量为100吨～150吨。
四是生产普通中厚板。殷瑞钰表示，生产中厚板所用轧机、电炉装备与板材宽度密切相关，因而不好一概而论。
“从经济性角度考虑，生产螺纹钢和薄板坯连铸—连轧产品，电炉吨位不应小于100吨，而生产线材、型材所用电炉以70吨左右为宜。”殷瑞钰总结并指出，结合国际经验，中国发展全废钢电炉流程的切入点应以螺纹钢、线材生产厂为主，替代中小高炉—转炉流程生产棒线材产品。
殷瑞钰特别指出：“一律从100吨起步将在某种程度上影响发展全废钢电炉流程的进入门槛，不利于不同地区因地制宜推广全废钢电炉流程。同时，从流程结构上看，电炉—精炼—铸机—轧机之间的能力匹配至关重要，70吨电炉与高线轧机相匹配比较合理，便于全流程协同运行和铸坯高温热装，有利于节能减排降碳，否则将有部分冷坯落地。”
电炉不是越大越先进，工序能力衔接匹配至关重要
殷瑞钰反复强调：“电炉不是越大越先进，工序能力衔接匹配至关重要。”
近年来，主体装备大型化改造在钢铁行业成为趋势。据不完全统计，我国高炉平均炉容从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《钢铁行业产能置换实施办法》施行至2023年7月底，我国已建、新建或待建的电炉炼钢装备共计66座，平均公称容量为97.4吨/座，接近100吨/座，这表明我国电炉炼钢装备在大型化发展的路上快速前进。
“大型化不是评估电炉炼钢技术是否先进的唯一指标，还有很多更重要的维度，有几项电炉炼钢的关键技术应引起行业、企业关注和推广应用。”殷瑞钰提醒道。这些技术包括不开盖、废钢预热连续加料、平熔池冶炼、偏心炉底出钢、多炉连浇等，能够有效降低能源消耗，故应成为企业未来发展的方向。殷瑞钰以废钢预热连续加料工艺举例说：“与采用传统技术或其他技术的电炉相比，由于废钢预热连续装料工艺炼钢炉盖不需要打开，不仅节省了料篮加料时间，而且避免了钢水熔池暴露于空气环境中引起的辐射损失，降低了电耗，同时缩短了通电时间。”
殷瑞钰同时指出：“从当前国内电炉运行指标来看，70吨左右电炉的技术经济指标不比100吨电炉差。若按100吨作为限制类门槛，将导致某些钢厂扩容增产。”
调研数据显示，70吨～80吨水平预热连续加料电炉平均冶炼周期约为32分钟，满负荷生产下平均日产45炉钢，平均冶炼电耗为335千瓦时/吨钢水，电极消耗为0.75千克/吨钢水；100吨～120吨电炉设备平均冶炼周期约为36分钟，满负荷生产下平均日产40炉钢，平均冶炼电耗为355千瓦时/吨钢水，电极消耗为0.8千克/吨钢水。
“总体上，70吨～80吨电炉工序（全废钢冶炼）能耗不高、冶炼周期短，且从实事求是地实现炼钢—连铸—线材、型钢轧机等工序间的合理衔接匹配的角度来看，电炉炉容在70吨～80吨是合理的。”殷瑞钰指出。
调研数据显示，当前，我国电炉平均炉容仅为68吨，限制类装备占比较高，100吨以下电炉装备数量占比达到79%。“当前国内100吨以下电炉是主流装备，企业若在政策引导下实施扩容改造，考虑到指标的稀缺性，易变相造成扩产能风险，由此导致实际产能产量总量增加而造成能耗和排放增加，不利于低碳发展。”殷瑞钰指出。
另外，他表示，从机械装备水平与电控水平来看，70吨电炉国产化程度高，且各项生产指标数据平均水平优于进口电炉，有利于降低投资，推动国产装备制造业发展。
最后，殷瑞钰表示，上述观点为个人见解，仅供有关方面参考。
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