我国电炉炼钢发展存在五大问题

我国废钢资源不足和电力制约是决定电炉钢比例的两大因素，应围绕缩短冶炼周期这一核心课题，开发具有自主知识产权的现代电炉冶炼技术。电炉炼钢是当今世界上钢产量位居第二位的重要炼钢方法，同时也是钢铁生产实现短流程的核心环节。电炉炼钢的发展一直备受行业人士、业内专家的关注。电炉炼钢的产生、发展，以及到目前为止经历了一个怎样的技术发展历程？是什么因素决定了我国电炉钢的比例，制约了我国炉炼钢的发展？我国在今后的电炉炼钢发展过程中应注意解决哪些问题，应着重从哪些方面努力？带着以上这些问题，记者近日采访了北京科技大学教授、博士生导师，中国金属学会特殊钢分会副主任李士琦。电炉冶炼技术发展历程回顾李士琦说，上个世界60年代初，电炉炼钢技术发生了重大变化，特别是超高功率电弧炉技术，明确了提高电炉生产效率的技术方向。从上个世纪60年代至80年代中期，电炉冶炼周期从3个小时缩短到60分钟，基本上满足了连铸节奏的要求。上世纪80年代末期到90年代，由于小方坯连铸单流产量的提高以及一机多流技术的发展，1989年第一条电弧炉薄板坯（厚50mm）连铸连轧生产线在美国的纽科公司投产，其迅速发展进一步促进了电炉炼钢生产效率的提高，即增大了电炉容量、增加了单位时间输入电炉的能量、缩短了电炉冶炼周期。在超高功率供电的基础上，国际上重点发展了强化供氧、废钢预热和加铁水冶炼等增加化学热和物理热的现代电炉冶炼技术。这些技术的发展，大大缩短了电炉冶炼周期，降低了电耗及电极消耗。资源和能源结构现状决定着我国电炉钢比例李士琦告诉记者，我国总的钢产量增长速度非常快，以至于电炉钢的绝对产量虽然与日俱增，但是电炉钢占总的钢产量的比例却不大。1993年，我国电炉钢比例达到22%到23%的水平。2004年我国生产钢27279.79万吨，同比增长了22.7%，但是，电炉钢所占比例还不到20%，而世界范围内电炉钢的比例平均在33%左右。当记者问起中国电炉钢比例是否合理时，李士琦向记者阐述了自己的观点。他说，电炉钢比例合理不合理，不能脱离我国资源条件、能源结构的现状孤立而谈。一个国家电炉钢的比例是和该国资源状况、能源结构现状紧密相连的。李士琦指出，废钢资源不足和电力制约是决定我国电炉钢现在比例的两大主要因素。废钢资源是制约我国电炉炼钢发展的最大瓶颈。李士琦说，我国无论从废钢的历史积累量还是从废钢的现实循环量上看，都远远低于美国、日本和俄罗斯等国家；加之我国转炉钢产量巨大，也要消耗大量废钢，所以对电炉炼钢的发展也构成了一定程度的制约。据海关总署统计，2004年我国共进口废钢铁炉料（含直接还原铁及其他海绵铁块等）1178万吨，其中进口废钢1023万吨，进口废钢量首次突破1000万吨大关，比2003年的929万吨增加10.1%。据中国废钢铁应用协会统计报表数据，2004年我国重点钢铁企业自产废钢铁1700万吨、社会采购废钢铁3300万吨，以上两项共有废钢铁资源5000万吨，扣除企业调出废次材边角余料280万吨、企业库存增加40万吨，可用作炼钢原料的废钢铁资源是4680万吨，也是说还有750万吨的废钢铁炉料缺口由进口来补充，占进口废钢铁炉料总量的64%。由此可见，我国废钢资源的现状在很大程度上制约了我国电炉炼钢规模的扩大和发展。电力也是制约我国电炉炼钢快速发展的重要因素。李士琦告诉记者，我国能源结构的特点决定了我们现在发电主要还是以火电为主。2005年，我国发电用煤需求量增加1亿吨，但由于作为火力发电重要原料的电煤产能不足、电煤价格上涨过快、电煤质量明显下降以及煤炭运输瓶劲约束等因素，电煤的供求矛盾会更加突出，造成了我国电价普遍偏高。2005年，全国电力供需局部较2004年有所缓解，但整体供需形势依然严峻，夏季高峰全国电力缺口仍将在2000千瓦时以上。我国的电炉技术装备应该在创新中求发展李士琦说，10年来，我国在现代电炉流程与电炉工程技术方面取得了长足进步，主要体现在以下几个方面：第一，我国实现了电炉炉容大型化，形成了电炉冶炼－炉外精炼－连铸或电炉冶炼－炉外精炼－连铸－连轧的现代化电炉流程群体。1992年，我国的电炉基本上是小炉子，平均炉容为4.6吨/台。目前，我国有60吨至150吨的大电炉36台，大电炉的产钢量约占电炉钢总产量的61%。大电炉采用先进的、集约的技术，可以实现高电压、长弧、低电流操作，流程合理、生产效率高、消耗低。第二，我国电炉炼钢生产的技术经济指标大幅度提高，不少钢厂在冶炼周期、电耗、利用系数、生产率等方面已经进入国际先进甚至国际领先行列。电炉冶炼技术的进步，促进了我国电炉钢生产规模的扩大和发展。近两年来，我国电炉钢在废钢及电力资源紧缺、价格高、成本比转炉钢高等很多不利条件下，产量大幅度增长，电炉钢比例有所回升，电炉钢增长速率略高于总产钢量的增长速率。第三，我国在消化吸引引进国外先进电炉冶炼技术的基础上有所创新，有些创新推动了我国现代电炉炼钢技术及电炉钢生产的快速发展。比如电弧冶炼周期的高效化、综合节能技术，电弧炉加炼钢废料结构合理化技术、余热利用技术，电炉冶炼强化供氧供能技术、电炉炼钢控制技术等。李士琦同时也指出我国在电炉炼钢发展过程中存在的一些问题。首先，我国钢铁企业的高端、先进电炉设备，大都从国外引进。这其中有两个方面的原因：一方面，我国在电炉设备的制造能力和电炉设备的自动化程度上，与国外确定存在一定的差距。另一方面，钢铁企业在较短时间内收回投资、尽早盈利思想的影响下，不愿意进行风险投资，其结果是我国的电炉设计研发和制造单位很少能拿到钢铁企业用于电炉研制、开发的资金，这也是我国其他装备领域中普遍存在的一个问题。李士琦认为，这个问题的解决，要靠钢铁企业转变观念，但最终还是要靠我们自身制造能力提高。第二，我国电炉炼钢的综合能耗偏高，尚未达到国际先进水平。虽然我国目前电炉炼钢各方面的经济技术指标已经与国际先进水平相当，但如果按照全部采用冷装炉料的标准进行衡量，我国电炉炼钢的技术经济指标并不乐观。第三，作为我国电炉钢原料之一的直接还原铁质量指标较差。因为我国天然气资源不足，直接还原铁大都采用煤基法生产，煤中灰分和硫含量较高，导致直接还原铁的指标不是太好。第四，我国在电炉炼钢的余热利用方面虽然取得一些进展，但还有许多问题需要深入研究。譬如，竖炉电弧炉和康期迪式电弧炉在我国都有很好的生产运行实绩，但是仍需要进一步研究开发。又如，在电炉炼钢的化学热利用方向上仍需进一步研究。在电炉炼钢生产过程中，碳与氧最终生成二氧化碳过程中产生的能量，有近2/3目前尚无较好的办法回收利用。第五，我国还需要在电炉冶炼过程中，对电炉冶炼终点控制继续作深入研究，使冶炼过程更为精确。另外，对电炉冶炼中有害元素进行有效控制也是将来一个需要重视的课题。李士琦最后说，由于电炉炼钢过程流程短、能耗低、环境负荷轻，是一种较为清洁的、先进的炼钢方法，应给予重视和发展。我国电炉炼钢的发展应该在引进、借鉴国外先进技术的基础上，围绕缩短冶炼周期这一核心课题，开发具有自主知识产权的现代电炉冶炼技术。面对我国废钢资源短缺、电价较高的现实情况，进一步缩短电炉冶炼周期、提高电炉炼钢生产率，对于我国在新的条件下促进电炉炼钢的发展具有十分重要的意义。