绿色冶金理念下轧钢工艺低碳化技术的深度剖析与实践

引言

轧钢企业在绿色冶金理念下合理应用轧钢工艺低碳化技术，可以降低轧钢工艺的碳排放，减少对大气环境的污染。如应用先进能源管理系统和优化加热炉燃烧技术等有效措施，降低能源消耗，减少二氧化碳排放。借助高效轧制技术、先进的冷却技术等提高能源利用效率。缓解能源资源短缺的压力，降低企业的生产成本。基于直接轧制技术、热装热送技术、加热炉节能技术等低碳化技术的应用可以改善轧钢工艺的生产条件，提高产品的质量和性能，应用先进轧制工艺和设备，生产高精度、高性能的钢材产品，以便满足市场对高端钢材的需求。轧钢企业可通过在绿色冶金理念下有效落实轧钢工艺低碳化技术，达成既定的发展目标。

一、轧钢工艺低碳化技术

轧钢工艺低碳化技术主要包括节能型加热炉技术、先进轧制技术、余热回收利用技术等。详细而论，第一，节能型加热炉技术。该技术采用蓄热式燃烧技术，可通过蓄热体回收高温烟气的热量，预热助燃空气或煤气，以便提高燃烧效率，并降低燃料消耗。蓄热式加热炉可使空气或煤气预热到较高温度，减少燃料用量。运用先进的燃烧控制系统，精确控制燃料和空气的比例，实现完全燃烧，优化燃烧控制。第二，先进轧制技术。连铸连轧技术可将钢水直接铸成坯料后立即进行轧制，省略传统铸锭和开坯工序，可缩短了工艺流程，并减少加热次数和能源消耗。该过程中，薄板坯连铸连轧技术可显著提高生产效率和成材率。此外，高精度轧制技术通过提高轧制精度减少轧件的尺寸偏差和表面缺陷。第三，余热回收利用技术。热轧后的钢材具有较高的温度，通过安装余热锅炉等设备，可将钢材的显热回收转化为蒸汽，以便用于发电或其他生产过程。该过程中，棒线材轧机的余热回收系统可有效回收钢材的余热。另外，还可利用轧制过程中产生的高温烟气的热量，通过换热器等设备预热助燃空气或者煤气等介质，提高能源综合利用效率[1]。

二、绿色冶金理念下轧钢工艺低碳化技术应用方法

轧钢工艺低碳化技术的应用可从能源优化、工艺革新、设备升级、资源循环等多维度切入，结合技术创新与系统管理实现全流程降碳。以下是当前主流的技术应用方法及实践路径的解析。

1.轧钢加热炉能源及技术优化

轧钢加热炉能源消耗大，碳排放量多，是节能环保的重点改造环节。节能环保措施主要如下：第一、利用工业副产气（如焦炉煤气、高炉煤气）作为加热炉燃料，提升能源综合利用率。第二、加热炉采用蓄热燃烧技术，充分利用加热炉废烟气排出前的余热，将燃气和空气预热到一定温度后再进行燃烧，既可以充分利用加热炉余热节约燃料、提高理论燃烧温度，又能保护排烟措施，保障环保设施的运行。第三、采用闭式热风循环系统，热风经除尘后重新循环使用，提高炉内热量的利用率。第四、原料的热送热装：将连铸坯在高温状态下（通常温度 ⩾600% ）直接输送至轧钢车间进行装炉加热或直接轧制，省去传统工艺中铸坯冷却、仓储、再加热的环节。其核心原理是利用连铸坯的余热，减少轧钢加热炉的能源消耗[2]。

2.推进连铸连轧一体化

连铸连轧技术是将连续铸钢（连铸）与连续轧制（连轧）工序直接耦合，使钢水经连铸机铸成坯后，不经传统冷却、仓储环节，直接热态送入轧机轧制的短流程工艺。其核心在于打破“铸坯冷却-再加热”的传统模式，通过高温衔接实现能量与时间的双重优化，是现代绿色冶金的标志性技术之一。燃料消耗减少直接带来 CO₂ 减排，按吨钢节约 200kg 标准煤计算，可减排 CO₂ 约 520kg ；减少加热炉烟气排放，降低 NOx 、SO₂ 等污染物排放量[3]。

3.完善能源管理系统

钢铁企业可建立全流程能耗数据采集系统并进行优化控制。通过物联网传感器实时监测加热炉、轧机、冷却系统的能耗数据，以便于为能源管理提供良好的数据支持。企业可结合 AI 算法优化燃烧参数、轧制速度等工艺参数，建立能源预测模型，实现“按需供能”，减少空烧、待机等无效能耗。钢铁企业可利用 EMS 智能监控与能源管理系统等，实现减少轧钢工序能耗波动幅度，达到节能目标。

三、绿色冶金理念下轧钢工艺低碳化技术应用原则

绿色冶金理念下，轧钢工艺低碳化技术的应用也应遵循一系列原则，以便于实现经济效益和环境效益以及社会效益的统一。遵循节能减排优先原则，将降低能源消耗和减少碳排放放在工作首位，通过选择能降低能耗的技术，如直接轧制、热装热送等技术。从源头上，减少能源使用。应用高效的废气处理技术降低二氧化碳、二氧化硫等污染物的排放，减少对环境的负面影响。遵循技术可行性原则，确保应用的低碳技术必须在现有轧钢工艺条件下具有实际可操作性。企业可基于设备状况和技术水平以及人员素质等因素，让技术顺利融入现有生产流程，确保技术作用。注重引入新技术，并对新技术进行合理改造，让技术适应技术应用变化。遵循经济和理性原则，追求低碳的同时也要保障技术应用，具有经济可行性。企业可综合评估新技术，投资成本和运行成本以及预期收益等，确保技术在实现低碳目标的过程中，也不会让企业经济效益受大影响。企业要注重避免盲目应用过于昂贵的技术，而是依据实际情况选择性价比高和投资回收期合理的低碳化技术。

四、结语

轧钢企业在绿色冶金理念下，可通过优化加热炉操作、推进连铸连轧一体化、回收利用余热、完善能源管理系统等。借助轧钢工艺低碳化技术作用，让企业相关工作有序且高效开展，从多方面体现绿色化特点。

参考文献：

[1]龙应瑞,韩龙,李国亮.新时代冶金轧钢生产新技术研究[J].冶金管理,2023,(11):22-24.

[2] 游力杰. 冶金轧钢生产新技术分析[J]. 中国战略新兴产业,2022,(15):163-165.

[3]霍广超.冶金工业时代的轧钢工艺技术分析[J].中国金属通报,2018(07):8-9.

作者简介：李冰(1985—)，女，冶金工程系副主任，副教授，研究生学历，2012 年毕业于辽宁科技大学。