低碳时代的炼钢工艺：电弧炉短流程炼钢

“双碳”目标背景下，探索突破性技术和工艺的发展应用是未来钢铁工业的主要发展方向。

目前中国的粗钢生产主要以高炉－转炉炼钢为主。该工艺涉及从原料加工到炼铁、炼钢的全流程，因此具有较高的能耗和碳排放强度。其中，煤炭是该工艺的主要燃料以及CO2排放的主要来源。

相比之下，电弧炉短流程炼钢工艺以回收的废钢作为主要原料，以电力为能源介质，利用电弧热效应，将废钢融化为钢水，实现了“以电代煤”，具有良好的降碳效应。“近零碳排放”电弧炉炼钢采用绿色清洁能源冶炼低碳或微碳原辅材料，通过“非涉碳”冶炼技术生产钢坯，从而实现炼钢过程CO2的近零排放。

电弧炉短流程炼钢工艺是什么？

电弧炉炼钢是利用电弧的热效应加热炉料进行熔炼的炼钢方法。通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能，以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢。

电弧炉炼钢以废钢为主要原料，合金、石灰、增碳剂等为辅助原料。电弧炉炼钢的基本工艺包括扒渣补炉、装入金属炉料、送电、熔化、氧化、还原精炼和出钢。

电弧炉绿色化生产技术有哪些？

电弧炉绿色化生产主要是为了降低能源消耗、减少污染物排放以及提升资源循环利用效率。为实现电弧炉绿色化生产，相继研发了余热回收、焦炭替代、废钢预热等关键技术。

余热回收：电弧炉冶炼过程中会产生大量的高温含尘烟气，其带走热量约为电弧炉输入总能量的11%，最高可达20%，对烟气中的能量进行有效利用，可以节约大量能源，从而间接地降低CO2的排放。

焦炭替代：传统电弧炉冶炼过程中为了满足熔池升温及搅拌和造泡沫渣埋弧的要求进行配碳。在电弧炉绿色化生产中，应尽可能减少不可再生的化石能源如焦炭等消耗。

废钢预热：废钢经过预热后再投加入炉可以缩短电弧炉的冶炼周期、降低能耗，是电弧炉冶炼的一项重要节能技术。

国内电弧炉短流程炼钢工艺发展现状如何？

随着“双碳”目标的推进、废钢资源的迅速增加以及废钢价格的降低，电弧炉炼钢在中国将成为重要的炼钢工艺。

未来电弧炉炼钢将进一步优化基于配料、供电、供氧、辅助能源输入、造渣等全流程的电弧炉炼钢工艺，完善集操作、工艺、质量、成本、环保等于一体的电弧炉炼钢流程，最终实现电弧炉绿色、智能、高效和低成本炼钢的目标，进一步推动钢铁工业转型升级。

中国科协科普部

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