随着国内环保需求和国内废钢量的不断增加，同时受国家“十四五”规划电炉发展政策和双碳政策的影响，电弧炉炼钢将迎来新的历史性发展机遇。短流程电弧炉炼钢过程的能源消耗和碳排放均只有高炉-转炉长流程的1/3，是钢铁工业实现可持续、绿色化发展的重要路径。 目前短流程电弧炉存在生产效率偏低、能量消耗高、生产成本高、电网冲击大、质量不稳定、电极消耗高、二噁英污染等重大关键问题。针对长期困扰短流程炼钢的这些问题，中冶赛迪进行了逐项技术攻关，并取得了一系列重大技术突破，并实现了首台套装备的落地实施。 围绕着如何解决国内外全废钢电弧炉生产效率偏低、能量消耗高、生产成本高、质量不稳定、二噁英污染等企业痛点问题，中冶赛迪以高效化、绿色化、智能化作为电弧炉炼钢冶金建设的发展方向，以节能环保为抓手，不断寻求提供绿色制造和提升冶炼技术水平的整体解决方案。 中冶赛迪自主研发的第3代废钢预热型电弧炉-绿色智能超级电弧炉（CISDI-SuperARC）是继第2代废钢预热型电弧炉-阶梯连续加料型电弧炉（CISDI-AutoARC）后，应用了新型IGBT柔性直流供电技术、电极无级双控智能调节技术、废钢连续预热技术、废钢阶梯连续加料技术、风冷触针底电极技术、二噁英治理和余热回收技术、智能炼钢技术等先进技术，可快速响应电弧炉内的冶炼供能需求和应对短路过流冲击工况，可缩短冶炼周期至30min以内，电耗可低至250-300kwh/t，电极消耗0.6-0.8kg/t，是新一代绿色、节能、环保、高效型电炉，在提高生产效率、降低电耗和电极消耗、提升金属收得率等方面相比常规电炉有极大的优势。

以红土镍矿为原料，针对铬镍系不锈钢开展了冶炼工艺 流程和品种开发等两大技术创新。一方面利用 RKEF 冶炼镍铁水直接 热送 AOD 精炼铬镍系不锈钢，大幅降低了综合能耗和成本，树立了全球铬镍 系不锈钢冶炼成本新标杆。另一方面创造性设计了 2000ppm 以上氮含量的资源 节约型高耐蚀奥氏体不锈钢 QN 系列（PREN 值高于 18.5），开发了从炼钢、连 铸、热轧到冷加工的全流程一贯制制造技术，耐蚀性优于 304 不锈钢，已广泛 应用于建筑、家电、电梯、人防工程、市政工程、化工和集装箱等领域，替代 304 甚至更高耐蚀级别的铬镍系不锈钢，实现了中国不锈钢品种从跟随到引领全 球的创新性转变。

钢铁工业是国民经济的支柱产业，也是污染物和碳排放重点行业，根据研究报告我国钢铁行业二氧化碳排放占全国总量的16%左右。在国家“双碳”目标及十四五“更趋严格的能耗”要求下，钢铁行业低碳绿色发展越显重要。我国钢铁工艺主要以高炉+转炉长流程冶炼为主，长流程钢占比90%，而长流程的吨钢CO2排放在1.8~2.2t，二氧化硫、颗粒物、氮氧化物等污染物排放0.7kg/t以上，其中高炉炼铁系统的污染物排放占90%以上，CO2排放占85%以上，所以高炉炼铁系统的节能减排对钢铁工业低碳绿色化发展意义重大。 我国高炉炼铁炉料结构主要以烧结矿为主，烧结矿平均入炉比例在70%以上，但烧结工艺普遍存在工序能耗高、烟气和污染物排放量大等问题，对炼铁系统的污染物和碳排放影响较大。球团工艺的能耗和污染物排放仅为烧结工序的50%以下，CO2排放为烧结的30%左右，所以用球团替代烧结，提高球团矿在高炉炼铁中的使用比例有利于降低炼铁系统的污染物和碳排放。

本课题以钒钛磁铁矿高效综合利用为目标，从钒钛矿烧结配矿、高炉冶炼、转炉提钒、五氧化二钒制取到钒氮合金制备，开展钒氮合金全产业链生产关键技术研发及产业化应用集成. 主要创新点 1、高碱度钒钛矿烧结技术研究与应用，有效提高了烧结矿中铁酸钙占比，优化了高炉渣系，保障了高炉冶炼过程稳定顺行，工序钒回收率达到93.5％。 2.钒钛球团配加海砂矿比例突破性达到25％，不但降低生产成本而且增加了系统钒投入，同时为钒钛冶炼海砂矿应用推广起到示范作用。 3. 提钒转炉供氧制度、冷却制度以及底吹系统的优化将钒的氧化率提高至92.68％；聚渣剂的使用、滑动挡渣技术及缩小出钢口径等措施将钒渣流失率控制在10.46％ 。氧化率提升及钒渣流失率降低将工序钒回收率提高至81.0％，达到国内先进水平。 4. 钒渣溅渣护炉技术、低温烧结补炉料补炉技术、生铁块及钒渣补炉技术的研发与应用，将提钒转炉炉龄提高至13820炉次，远高于国内其他提钒转炉8000～10000炉次。 5.原料细磨技术应用将钒渣钠化焙烧工序钒收得率提升1.5％；五氧化二钒熔化－闪蒸技术应用又将钒收得率提升1.02％，为国内首创。 6. 在V2O5碳化还原氮化制备钒氮合金机理与工艺研究基础上，建成国内主体最长（46米）双道推板窑钒氮合金生产线，并稳定量产VN19合金，填补了黑龙江省内钒氮合金深加工技术空白。 黑龙江建龙钢铁有限公司钒氮合金厂已成功研制出VN16、VN19两种牌号的钒氮合金。4条双道式推板窑每月产量为400吨，较设计产量超出35吨，其中生产的VN16牌号符合国家标准，已销售到全国各地，产品深受业内好评，生产的VN19已完成国家标准的制定，已在建龙集团内部使用，效果明显。

首钢从资源、环境、技术和经济多方面综合衡量，将炼铁工艺流程配置创新升级为“3座5500m3高炉+3台504m2带式焙烧机+2台500m2烧结机”（简称“3+3+2”），传统三元炉料结构调整为“熔剂性球团矿+酸性球团矿+高碱度烧结矿+块矿”四元炉料结构，是一项可填补国内空白兼具行业特色示范性工程，被列为国家“十三五”钢铁流程绿色化关键技术中的重大突破性技术之一。 该项目创新点有： 创新点一： 从低碳清洁和经济性出发，创新配置了“3座5500m3高炉+3台504m2带焙机+2台500m2烧结机”（简称“3+3+2”）的炼铁工艺流程，通过球团矿质量和综合炉料冶金性能的融合研究，确定了“35%碱性球+20%酸性球+40%烧结矿+5%块矿”的差异化炉料结构，填补了国内行业的空白。 创新点二： 研究了不同炉料及装料顺序对炉料分布和透气性、膨胀性能的影响，提出并设计了适用于高比例球团冶炼的并罐布料装置、炉身角度及合适的高径比，有效解决高比例球团冶炼时布料偏析、炉料膨胀影响等难题，为超大型高炉高比例球团稳定冶炼创造了有利条件。 创新点三： 提出了与高比例球团冶炼相匹配的煤气控制技术，形成了以压差为目标、以炉腹煤气指数为纽带、以高富氧高顶压高风温鼓风加湿为路径的超大型高炉高比例球团冶炼技术体系，实现了低碳高效稳定运行。 创新点四： 开发了原料工序通过单拱全球最大跨度的料场封闭技术、高炉炉顶煤气全量回收系统、烧结烟气循环工艺，烧结球团工序实施半干法+SCR脱硫脱硝技术，实现了京唐铁前工序的清洁生产，CO2排放降低10%，SO2、NOx等污染物排放降低15%以上。 项目共取得专利9项、论文4篇。 自2019年6月全面实施50%以上高球团比例的冶炼，实现了3座5500m3高炉50%球团比例的高效稳定运行，平均利用系数达到2.3t/（m3•d）以上，月均日产量最高达到39000t，其中3高炉连续五个月平均日产12820t，平均渣比降低到213kg/THM，平均燃料比达到468kg/THM。最高月均日产量达到13198t，最低月均燃料比463kg/t、最低月均渣比206kg/t。工序能耗最低实现了440kgce，较基准期降低了20 kgce/t以上，取得了良好的效果。项目经济效益约1.5亿元。CO2减排10% ；颗粒物、SO2和NOx污染物减排24%，CO减排33%；高炉渣减排30%。

近来中国钢产量迅飞发展，连铸是钢铁厂主要流程中的重要环节，连铸坯的质量也成为影响钢材质量的重要因素。连铸坯的表面裂纹、中心偏析、中心疏松等在各大钢厂均有发生，严重影响企业的生产和经济效益。针对上述问题，本项目展开立项研究，从连铸坯的主要缺陷入手，提出相应的技术措施，减少上述铸坯的缺陷，提高铸坯的质量。本项目属于钢铁冶炼技术炼钢领域。 连铸坯表面横裂纹及角部横裂纹在连铸过程中时有发生，特别是中碳钢、中碳合金钢及微合金化钢，该类缺陷与连铸的二冷工艺及压下位置有直接关系；而铸坯的中间裂纹、三角区裂纹、中心偏析、中心缩孔及中心疏松在中碳钢、中碳合金钢及高碳钢上表现得尤为突出，这类质量缺陷与连铸二冷及压下工艺有非常大的关系；目前这两种缺陷是制约连铸生产的主要因素。本项目的主要内容：结合钢水的凝固特点，采用更为接近实际的边界条件，建立新型数据库，开发出新一代二冷及可控压下软件，并在线投入使用，采用双目标温度确定冷却水量技术、可控单段压下技术等，大幅度降低铸坯表面横裂纹及角横裂纹发生率，减轻铸坯的中心偏析及中心疏松，提高铸坯的质量。 项目的特点如下：1）开发出新一代二冷和可控压下的软件；2）纳入复杂的更为接近实际的边界条件，通过横向温度分布不均匀、喷嘴喷水的不均匀确定横向热流量、通过测定铸坯的表面温度，来确定季节性、浇注周期的影响；3）采用双目标温度计算冷却水量、在具有幅切功能的连铸机上，可以计算边部的冷却水量；4）压下量、压下位置的合理确定，提出压下量、压下区间的确定原理；5）采用可控单段压下工艺，通过拉速优化将压下区间控制在一个扇形段内；6）非稳态压下控制，凝固位置跟踪，压下速率的合理设定；7）建立新型数据库，在线计算钢种热焓、导热系数的修正；8）混浇模式下配水及压下工艺，其成分在该状态下逐渐变化造成液固相线温度等参数的变化，确定混浇坯长度；9）凝固终点的W形状压下控制，采用加权平均压下结束点固相率，做为压下的结束位置，同时优化水量，减少W形状的程度，三角区裂纹。 该项目先后在鞍钢、五矿营口中板、唐山不锈钢、柳钢、宝钢、日照等企业连铸机上应用，项目应用后，微合金化钢及中碳合金钢铸坯角部横裂纹减轻得更为显著，明显减轻中碳钢、中碳合金钢及高碳钢中心偏析、缩孔及疏松。实施该项目后，提高铸坯质量、改善生产顺行，提高热送热装比率、降低劳动强度等方面取得重大成绩，取得显著的经济效益。

本项目应用于炼铁高炉长寿技术领域，是高炉长寿技术的集成和创新开发。针对高炉寿命短的现状，分析影响高炉长寿的因素，从高炉前期炉缸设计施工、高炉生产中设备维护及工艺操作和高炉炉役后期维护等方面开发创新一系列高炉长寿新技术、新工艺、新方法，延长高炉寿命，实现高炉长寿目标。 1、创新高炉炉缸设计长寿新技术，延长高炉寿命。通过优化高炉炉底、炉缸结构设计，加大死铁层深度，降低炉缸侧壁侵蚀速度。通过采用碳砖+陶瓷杯复合式炉底结构，减少铁水对炉底炭砖的侵蚀。通过选用优质抗铁水溶蚀和抗碱侵蚀、导热系数高等性能优良的耐材和泥浆，减少炉缸侵蚀速度。 2、创新高炉炉缸施工长寿新技术。创新铁口一体砌筑密封技术，开发和应用“一体式铁口框”，“铁口一体浇注技术”， “煤气导风管一体浇注技术”，防止铁口煤气喷溅。开发和应用热压小炭块与冷却壁的“顶砌技术”，降低陶瓷杯部位侵蚀的速度。开发和应用“热风导流烘炉技术” 延长耐材寿命。 3、创新高炉经济冶炼长寿生产操作新技术。稳定入炉料质量，分析小批量料种配矿难题，开发应用含铁矿粉预混匀技术，优化配矿降低ZnO和K2O有害元素循环富集；分析经济矿（高铝矿）冶炼难题，开发应用高铝矿高炉冶炼技术；优化装料制度，开发应用炉前新型喷吹装置，合理控制炉内气流分布。通过系列优化操作，稳定炉况，延缓炉缸侵蚀，进而确保高炉寿命有效延长。 4、创新炉役后期高炉长寿护炉新技术。针对炉役后期生产特点，建立炉缸侧壁残余厚度测算模型，掌握炉缸安全运行状态；开发应用堵风口局部强护炉技术，缩小进风面积，提高鼓风动能，保证炉缸均匀活跃；开发应用控制配吃钛化物护炉及休风凉炉技术。 5、创新高炉炉体冷却壁在线查漏、修复及更换技术。开发应用“高炉冷却壁定列查漏专利技术”，“冷却壁穿管修复专利技术”和“在线更换高炉铁口冷却壁专利技术”确保炉体的冷却强度，保证高炉的安全生产，提高高炉寿命。

以连续加料电弧炉为背景，基于废钢预热、留钢操作、全程泡沫渣埋弧、高强度喷碳供氧等新工艺，通过对加料、供电、吹氧、喷碳等系统运行的协调优化，实现安全、经济、全自动化的短流程冶炼生产。主要内容包括：(1)基于碳氧比的吹氧、喷碳速率控制，实现冶炼过程中的吹氧量与喷碳量的平衡，保证炉内碳氧反应充分，提高钢铁料收得率。(2)基于实时吨钢电耗的加料速度控制，实现能量输入速度与废钢加入速度的平衡，稳定熔池温度，有效的消除融化后期剧烈升温造成的熔池大沸腾现象。 (3)采用基于电极位移的钢水液面检测技术，实现伸缩式超音速氧枪与钢液面的随动，提供良好的氧化反应条件和钢水搅拌效果。(4)基于炉况信息的智能预报技术，实现连续加料电弧炉关炉门炼钢操作，改善埋弧效果，减少电能消耗、减少冶炼过程对环境的污染。(5)基于信息化与冶炼工艺自动化的融合，一键式操作规范化了冶炼生成过程。有利于提高产品质量、降低消耗。 相对转炉，我国电弧炉自动化水平比较落后。国外相关的技术产品价格高、且不适应国内的生产情况。连续加料电弧炉冶炼过程智能控制技术的经济效益和社会效益主要体现在以下几个方面： 1. 关炉门、强用氧可以降低电耗，吨钢电耗降低到320 kWh。降低了企业的生产成本。 2. 冶炼过程的规范化降低了对操作工的冶炼技术要求和数量要求。与当前冶炼生产情况相比，可减少1-2名操作人员。 3. 冶炼过程的自动化、规范化，有利于稳定生产，提升企业的冶炼工艺水平。

通过与高效复吹工艺相结合，实现转炉冶炼前期高效脱磷并实现脱磷渣倒出；完成转炉后期少渣、高效脱碳冶炼；促成转炉低成本、高效化、稳定性洁净钢生产。主要内容包括高效复吹技术；前期高效脱磷技术；后期少渣脱碳炼钢技术。

该项目开发了现代高炉原燃料条件下烧结—球团—高炉添加MgO协同优化的冶炼技术，旨在探讨“现代高炉最佳镁铝比的冶炼技术”，确定烧结矿的最佳MgO含量、球团矿的最佳MgO含量、及高炉渣最佳的MgO/Al2O3操作参数等。