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电冶金专题：钢铁工业长流程和短流程的比较分析

电冶金专题

钢铁行业的生产有三个流程即：高炉-转炉流程、电弧炉流程及特

种熔炼。高炉-转炉流程又称为长流程，生产的钢被称为转炉钢，它是

以铁矿石和焦炭为主要原料冶炼成铁水，再由转炉冶炼成钢；电弧炉

流程被称为短流程，生产的钢称为电炉钢，它以废钢为主要原料冶炼

成钢。

1工艺技术的比较分析

转炉流程和电弧炉流程是钢铁冶金行业两个主要生产工艺，其在

炼钢方面的主要差别体现在以下几个方面：

1）所用主要钢铁料不同。转炉炼钢主要以铁水为原料，还有15%

左右的废钢，近一年多时间，由于废钢价格较低，吨钢利润较高，为

转炉炼钢用高比例废钢提供了条件，废钢消耗比例大幅提高，有的甚

至高达40%，但存在转炉内热量不足的问题，解决转炉内热量问题是

提高废钢比的关键。电弧炉炼钢主要以废钢为原料，还有铁水（生

铁）、直接还原铁，脱碳粒铁、碳化铁及复合金属料等废钢替代品。

2）主要能源不同。转炉炼钢主要是铁水的物理热和化学热，电弧

炉炼钢主要是电弧的物理热、原料物理热和化学热、辅助化学热及回

收的烟气余能。辅助化学热主要指吹氧喷碳粉和燃气烧嘴，烟气余能

包括物理热和烟气中的化学热。

3）主要操作目标不同。转炉炼钢是在给定的时间内完成脱碳、脱

磷及温度控制的冶金操作，实现成分（碳、磷）及温度的命中；电弧

炉炼钢是在全废钢的条件下，在给定的时间内，完成废钢的升温、熔

化和过热等，在加铁水等废钢替代品的情况下，也有部分脱碳的要求。

另外，电弧炉炼钢可分别控制成分和温度。

4）工艺发展方向不同。转炉炼钢主要是通过包括提高供氧强度的

高效吹炼技术、碳及温度命中率的全自动化吹炼技术、不倒炉出钢的

快速出钢技术、采用炉外处理和铁水预处理减轻转炉冶金负荷等措施，

实现转炉生产高效化，通过接近平衡的冶炼工艺、高效脱磷工艺、出

钢挡渣技术，实现产品的洁净化，通过少渣冶炼与炉渣返回，使用合

金元素熔融还原（Cr、Mn）矿，干法除尘用水减量化，煤气余热回收

等技术，实现低成本及负能炼钢。电弧炉炼钢主要是通过强化供能

（包括强化供电和辅助能源），采用“环境友好型”废钢预热系统，

预热废钢和加铁水工艺，增加物理热和化学热。采用不开炉盖及出钢

时仍能通电的连续冶炼技术，有效减少非通电时间，50%左右或更高

的大留钢量平熔池冶炼技术，减少冶炼过程电弧辐射对耐火材料的损

害，降低电极消耗。以上技术的应用，缩短了冶炼周期，实现了炼钢

高效化生产，降低了吨钢能耗。

5）冶金质量方面的差异。钢中的残余元素（Cu、Ni、Mo、As、

Sb、Bi、Sn）不同，电弧炉炼钢由于废钢多次循环使用，造成钢中残

余元素含量高；钢中氮含量不同，电弧炉炼钢由于电弧区空气电离增

氮及原料中氮含量高，造成钢中氮含量较高。虽然电弧炉采用大留钢

量平熔池操作及密封冶炼，有利于降低氮含量，但还是无法与转炉炼

钢利用CO汽泡携带脱氮能力相比。

2长流程与短流程炼钢成本比较分析

2.1炼钢工序成本分析

对于冶炼棒线材，转炉LF、电弧炉LF和电弧炉（兑30%铁水）

LF工艺炼钢成本构成包括两部分，即差别费用项和相同费用项。差别

费用项比较如表1所示，相同费用项如表2所示。

由表1可知，不同炼钢工艺成本中的差别费用，主要表现在钢铁

料、电弧炉电能、电极、耐火材料、石灰等辅料、燃气、冷却水等消

耗及能源回收方面，特别是钢铁料、电弧炉电能、电极三方面的消耗。

转炉LF、电弧炉LF和电弧炉（兑30%铁水）LF工艺炼钢差别成本分

别为2216.96元/t、3049.84元/t及2819.30元/t。

由表2可知，不同炼钢工艺成本中的相同费用为346.77元/t，包

括合金消耗、LF精炼成本（电耗、辅料、钢包耐材、冷却水、燃汽）、

连铸成本、人员工资及福利、制造费用（折旧、维修费、运费及其他）

及备品备件。

通过以上分析，在废钢价格为2400元/t、铁水价格为1948元/t

的条件下，转炉LF、电弧炉LF和电弧炉（兑30%铁水）LF三种工艺

炼钢成本（差别费用相同费用）分别为2563.73元/t、3396.61元/t

及3166.07元/t。

与转炉炼钢总成本相比，在全废钢及兑30%铁水两种情况下，电

弧炉炼钢