浦項與神鋼發展高爐-電爐橋接技術應對減碳過渡期

T41黃俊傑

鋼廠因應淨零目標持續推動技術變革,然在零碳氫能冶金及大型創新電爐等技術達到商業化規模與經濟性平衡之前,高爐仍為技術轉型期最大的經濟貢獻設備。近期浦項製鐵與神戶製鋼已分別投入或規劃發展「橋接技術」-結合現有高爐製程與電爐的冶煉技術。其核心邏輯在於利用電爐熔煉廢鋼,並將產出的低碳鋼液與高爐產出的高純度鐵水在轉爐中進行混合精煉,不僅能顯著降低製程碳排放強度,更能有效突破純電爐冶煉無法生產高階鋼種的瓶頸。詳細說明如下:

一、 浦項開發上下複合吹煉轉爐技術,解決加入電爐鋼液或廢鋼時,轉爐溫降問題

  • 新電爐建設與製程技術:浦項於光陽製鐵所投資6,000億韓元(約129.5億元新台幣)建置年產250萬噸之新電爐,已於115年6月中完工投產。該電爐導入Tenova之Consteel廢鋼連續加料與預熱系統,以及Consteerrer電磁攪拌技術,相較傳統高爐可減少75%碳排放,產能全開下年減碳可達350萬噸。
  • 上下複合吹煉轉爐技術:浦項推動「Haptang」(合湯)的鐵水混合精煉技術,將電爐與高爐-轉爐產出的鋼水與鐵水混合精煉,以精確控制成分並量產「電爐高級鋼」。為解決加入電爐鋼液或廢鋼時,轉爐內部的溫降問題,浦項導入「上下複合吹煉轉爐技術」(自頂部與底部噴嘴吹入高流量氧氣,如圖1),增強熔池二次燃燒,使鐵水裝入比率(HMR)成功降至70%以下,顯著減少前端高爐製焦與燒結的碳排。

二、 神戶製鋼著手規劃電爐/高爐混合冶煉流程

  • 引進電爐評估與投資計畫:神戶製鋼啟動於加古川製鐵所引進電爐的評估,預估投資達1,000億日圓(約198億元新台幣),規劃年產能70萬噸,預計於2027年進行最終決策,目標於2030年代初期正式投產,減排量約5%。
  • 混合精煉與產品覆蓋率:在電爐項目完成後,利用電爐鋼液再與高爐鐵水於轉爐進行混合精煉,將再生材料使用比率提高至50%。由於透過轉爐精煉,可確保鋼材維持與純高爐材同等之頂級品位與性能,目標100%覆蓋現有訂單產品範圍(包括特殊鋼棒、線材及汽車高強度鋼板)。此外,考量到補助政策、綠鋼普及度與投資回收,以及可發展橋接技術,目前神戶製鋼已將「大型創新電爐」(純電爐路徑)的確認導入決策由原定的2030年代推遲至2040年。

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        圖1、浦項減碳橋接技術                                         圖2、神戶製鋼減碳橋接技術

綜合上述,浦項、神戶製鋼的橋接技術,係維持高爐持續運作且可降低排碳量的漸進式減碳路徑,不但避免立即捨棄既有高爐資產所帶來的經濟損失,更有效突破當前純電爐難以產製高階鋼材的瓶頸。然其關鍵技術挑戰仍在於克服廢鋼帶來的轉爐溫降,以及精準的成分與廢