1 前言
2007年，Midrex技术公司，神户制钢公司和SMS Siemag AG公司进行了以Midrex直接还原工艺为基础，ARCCESS电弧炉技术和SMS Siemag紧凑式带钢生产技术（CSP）相结合的新型生产路线设计，旨在设计从铁矿石到热轧带钢的短流程钢铁厂，使之具有生产路线短、生产效率高、产品质量优越和生产成本低等特点。生产路线包括：Midrex直接还原铁厂;ARCCESS电弧炉炼钢厂;CSP薄板坯连铸连轧厂。
依靠Midrex工厂生产的高质量直接还原铁，结合SMS Siemag的洁净钢生产技术可达到理想的冶金效果，冶炼出高级钢和优质钢。
在优化的ARCCESS电弧炉中加入温度为700℃的直接还原铁可大幅度降低能源消耗，显著提高生产率;CSP工艺与传统连铸和热轧相比可节能70%。因而，Midrex工艺，ARCCESS工艺和CSP工艺相结合的短流程钢厂可大大降低生产成本。
2 直接还原工艺
Midrex工艺使用天然气作还原剂。关键设备是竖炉、气体生成器以及废气清洁和热回收系统。竖炉冶炼所需铁矿石从炉顶连续加入，靠重力入炉料自上而下运动, 与从炉底上升的还原性气体发生反应，氧化铁被直接还原成直接还原铁。从炉底排出的直接还原铁可直接送入电炉炼钢，也可热态加工成热压块铁（HBI）。
由于Midrex工艺生产的直接还原铁的金属化率高, 而且几乎不含有害金属杂质，是优质的炼钢原料，所以全球直接还原铁总量的60%皆由此工艺生产。
3 先进的炼钢技术
ARCCESS电炉技术与先进的设计和操作诀窍相结合，此电炉的特点是具有有效的能源利用和优化的燃烧器/氧喷射技术。除此之外，ARCCESS电弧炉的设计特点还包括按逻辑优化的车间布置、组件化的概念电炉、定制的电炉炉壳、优化的控制板等。先进的工艺技术通过喷射、氧燃烧技术保证了生产率的最大化，同时通过电极控制系统和新的泡沫渣技术，可大幅度提高能源效率。
ARCCESS技术还包括一套称为X MELT FE0S的工艺系统。FE0S作为炉子能量优化系统能实现电炉所有材料和能量集成闭合流动。该系统由3套硬件及其执行软件组成。使用PLC唯一接口，能集成进入现有的炉子控制系统。
X MELT FE0S系统控制变压器抽头、反应器抽头和阻抗设定值，控制燃烧器和后燃烧喷氧、雾化煤喷射和直接还原铁加入。此外，工业PC HMI提供工艺分析、调整和优化。为达到测试目的和方便调整参数，还提供脱机工作模式，使用上述参数模拟电炉操作。
ARCCESS系统将使专利总成本（TC0）降至最低并提供一最佳值。通过有效成本设计、缩短设备安装、试车、达产和最短停产时间以及良好的运行性能保证，可较快回收电炉直接投资。电炉最短的冶炼周期、最低的能源消耗、最高的产量和最短的停电时间，使电炉具有最低的生产成本。
4 电弧炉热装料
每一种配置都具有高度的灵活性。为了建设一座绿色工厂，炼钢车间应毗邻直接还原竖炉。H0TLINK法利用重力加入直接还原铁具有简单易行的优点;如果炼钢车间与竖炉的距离在100m以内，可用传送带运送;如果炼钢车间距竖炉的距离超过100m，则可采用卡车或铁路方式运送。
以上3种方式均可保证直接还原铁温度在600～700℃。实验证实，热直接还原铁加进电炉的节能效果十分显著。加入100%的直接还原铁，温度每升高100℃可节能20kWh/t钢。将直接还原铁在650℃加入电炉比加入冷直接还原铁可节能约140kWh/t钢。
实践和计算表明，气基DR-EAF可持续发展工艺与传统BF/EAF工艺路线相比可大幅度减少C02排放，将直接还原铁高温加进电炉可全面而有效地改善炉子热平衡。
5 薄板坯连铸连轧
紧凑式带钢生产技术（CSP）是20世纪80年代由SMS Siemag成功开发，1989年在美国Nuc0r Crawf0rdsville钢厂第一次投入商业运行。CSP工艺可将钢液直接连铸成1mm或更薄的超薄热轧卷，利用半无头轧制技术，板坯长度可超过260m。
该工艺取得成功的关键是保证钢水温度在规定范围内。技术包包括专利模型，如结晶器液压振动、液芯压下、CVC-plus轧制技术以及带钢平直度和厚度控制模型。
由于以上所述优势使CSP工艺的经济效益大大优于传统热轧带钢工艺，可降低70%的能源成本，25%的生产成本和50%的投资。到目前为止，全球（包括北美、欧洲、亚洲和非洲）已先后建成28座CSP工厂，总产能达到5000万t/a。由CSP工艺生产的带钢产品已占全球热轧板总量的10%。绝大多数工厂的实际生产能力已超过设计能力。
随着新工艺和新技术的开发，该工艺还能生产更高等级的钢。一条用于生产汽车用零部件的高强度低合金钢（HSLA）的CSP生产线不久即可问世。一座美国CSP厂年产汽车用零部件用钢的能力已达60万t/a。最近，许多CSP厂都在组织生产力学性能优异的热轧DP和TRIP钢以及用于汽车催化器的铁素体不锈钢，用于汽车外部的多相钢和经电弧炉/钢包炉/真空处理生产IF钢。研发的最终目标是用CSP工艺生产更多更好的汽车用钢。
6 结论
由于Midres直接还原铁工艺以很低的单位能耗生产出高金属化率、不含铜锌等杂质的优质直接还原铁;ARCCESS电弧炉冶炼具有先进的设备、现代化管理和控制系统，丰富的泡沫渣操作经验，能直接加入温度达700℃的直接还原铁冶炼各种优质钢;CSP紧凑式带钢生产技术能以极大节能优势生产各种优质薄板和超薄板。因此，由以上3种工艺组成的短流程钢厂是一种从铁矿到热轧带钢的最短生产路线，具有生产效率高，产品质量优，生产成本低、能源消耗和C02排放少等优点，是一种理想的可持续发展的工艺路线。
信息来源：冶金信息网
