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。

2004年起，北京科技大学朱荣教授团队依托国家科技支撑计划、国家自然科学基金重点及面上项目的持续支持，提出了“二氧化碳绿色洁净炼钢技术及应用”项目，从炼钢过程抑制烟尘、高效脱磷、稳定脱氮、强化控氧和底吹长寿等方面入手，以CO2利用、固废减量、钢质洁净、降本增效为目标，开发了二氧化碳利用于炼钢工艺的原创技术，发现并掌握了了CO2具有的反应冷却、气泡增殖、弱氧化、强冲击等独有特性，解决了炼钢烟尘和炉渣固废源头减量，钢水磷、氮、氧洁净控制的诸多炼钢工艺难题，先后发明了CO2-O2混合喷吹炼钢降尘技术、CO2控温高效脱磷技术、CO2吸附深度稳定脱氮技术、CO2稀释强化控氧技术和CO2强化底吹安全长寿成套技术，实现了CO2利用和炼钢生产工艺的完美结合，解决了炼钢脱磷、脱氮、控氧和底吹长寿等诸多炼钢工艺难题，开辟了炼钢过程CO2规模化消纳利用路径。

针对氧化铝生产过程产生的固体废弃物赤泥的规模化综合利用这一重大技术难题，北京科技大学张延玲教授团队研究了赤泥在炼钢过程中的应用基础理论，开发了炼钢过程规模化消纳赤泥的技术。提出炼钢生产过程中的铁水预脱硫、铁水预脱磷、转炉炼钢生产等多个工序均可以利用赤泥作为熔剂，吨钢消耗赤泥量达 15-20kg/t 粗钢，为我国规模化消纳赤泥的开辟了有效途径。

本技术前后历经近10年研究工作，在国家自然科学基金项目（No.51474021）的资助下完成基础研究，在邹平魏桥再生资源利用有限公司等的支持下完成扩大试验和工业试验，并相继在广西柳州钢铁集团有限公司、山东莱钢永锋钢铁有限公司等企业的炼钢流程中推广应用。

对于转炉炼钢领域的过程控制，目前国内大型转炉基本已近实现了基于副枪或烟气分析技术的智能化吹炼，转炉终点命中率得到了革命性的改善，炼钢智能化水平跨上新台阶。 然而作为炼钢关键控制环节的出钢工艺，仍然沿用着依赖操作经验的人工控制模式。出钢时需要操作员时刻关注转炉、钢流及钢包状态，存在着高温、灼烫风险，同时也承受着噪声、粉尘危害，作业环境相对较差，与工业 4.0 时代发展要求显得不相适应。人工操作失误甚至会造成安全生产、质量管控、设备稳定方面的不利影响。 为实现炼钢全过程的智能化控制，降低操作岗位劳动强度，提高炼钢过程控制的稳定性，首钢迁钢公司开发转炉自动出钢控制技术。

钢铁工业是CO2排放大户，2018年我国钢铁行业CO2排放量占国内工业CO2排放总量的16%，达18亿吨。寻求钢铁流程CO2减排或资源化利用，实现低排放和高洁净的炼钢生产，是钢铁工业实现“绿色质造”的必然选择。 2004年，研发团队依托“十二五”国家科技支撑计划及企业支持，开启了实现CO2资源化利用的应用研究。发明了具有自主知识产权的炼钢喷吹CO2降尘、高效脱磷、脱氮/控氧及长寿底吹等技术，完成了CO2资源化应用的工业示范及推广。

转炉全自动炼钢控制技术是伴随着计算机网络技术．计算机信息技术，以及工业控制技术和工业控制网络的发展而逐步发展起来的，全部炼钢过程是以炼钢模型控制为主，操作工实时监控为辅的炼钢控制技术。 副枪系统是转炉实现自动化炼钢的关键设备，具备测温、取样、快速定氧(定碳)、测定液面等功能。

课题的主要任务是建设300万吨CO2-O2混合喷吹炼钢示范工程。课题具体任务有以下四点：（1）研究CO2回收及控制系统与CO2-O2混合喷吹炼钢的链接技术；（2）CO2-O2混合喷吹炼钢工艺优化研究；（3）CO2-O2混合喷吹和底吹设备研制；（4）300万吨CO2-O2混合喷吹炼钢示范工程装备技术研究。 经过一年多的研究，课题承担单位完成了研究CO2气体在电炉炼钢、炉外精炼、气体保护方面的应用，同时完成了示范工程建设的前期准备和方案设计工作。具体得出以下结论： （1）CO2气体应用于电炉炼钢的底吹过程，可代替氩气强化熔池搅拌，同时由于CO2可参与熔池的氧化反应，具有吸热作用，有利于底吹喷嘴蘑菇头的形成，保护底吹喷嘴，实现电炉炼钢过程底吹喷嘴和炉龄同步。 （2）CO2气体应用于LF精炼过程，可代替氩气强化熔池搅拌，产生的CO气泡弥散于整个熔池，有利于熔池去气、去夹杂，降低了钢液中氧含量，同时由于熔池搅拌作用增强，脱硫效率提高了10%以上。 （3）CO2气体代替氩气应用浇铸过程的长水口和浸入式水口保护，防止钢液的二次氧化，由于CO2气体的密度大于氩气，远大于空气，因此，覆盖保护作用良好，钢液的二次吸氧和吸氮现象基本消失。 （4）研究了两种CO2回收方法，掌握了化学吸收法和变压吸附法的技术原理、工程设计等方案，根据现场石灰套筒窑的尾气成分、温度、含尘量，综合示范工程企业的介质、能源等实际情况，选取了化学吸收法作为制取CO2的方法。 （5）完成了CO2回收方案、输送、应用于转炉炼钢的初步设计。完成了CO2回收系统和工艺的匹配设计。

本项目主要应用于炼钢新技术研发、炼钢技术培训领域，将炼钢过程的冶金原理通过冶金操控模型和数学模型在工控软件平台上进行集成，实现了对转炉炼钢工艺操作和冶炼过程的高度仿真，可以实现计算机的模拟炼钢过程；通过此平台可以模拟和再现真实的冶炼过程，为新工艺的探索和设计提供良好的预判，也是企业员工提升工艺操作水平，预判工艺效果的重要手段。

利用在炼钢高温条件下CO2是弱氧化气体，可与C、Si、Mn、Fe反应生成CO气体，其中与C、Fe为吸热反应，与Si、Mn为微放热反应，在氧气中添加一定量的CO2可降低射流火点反应区温度，有效控制铁的挥发及大量烟尘的产生，降低炉渣铁损，提高脱磷率，提高煤气热值；利用CO2代替部分氩气进行底吹和保护钢液，降低氩气消耗和生产成本。