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目前，世界钢铁制造普遍采用的炼钢方式主要有转炉炼钢和电炉炼钢两种。相比转炉炼钢，电炉炼钢具有工序短、投资省、建设快、节能减排效果突出等优势。据测算，炼钢使用1吨废钢，可以减少1.7吨精矿的消耗，比使用生铁节省60%能源、40%新水，可减少排放废气86%、废水76%、废渣72%、固体排放物（含矿山部分的废石和尾矿）97%。
因此，世界各国普遍比较重视发展以废钢为主原料的电炉短流程炼钢生产工艺。2015年世界电炉钢产量比例为25.1%；同期，美国电炉钢比例为62.7%，欧洲电炉钢比例为39.4%，韩国电炉钢比例为30.4%，日本电炉钢比例为22.9%，而我国电炉钢比例仅为6.1%。相比世界其他地区，我国发展电炉钢任重道远，尚须探索更加合适的路径。
我国电炉钢生产现状
电炉钢产量。根据世界钢协统计数据，2015年，我国电炉钢产量约为4903万吨，占粗钢产量的比例为6.1%。“十二五”期间，我国电炉钢比例在10%以下低位波动，与世界平均30%左右的电炉钢比例相比，还有较大差距。2015年电炉钢产量比例为6.1%，比2005年低5.6%，比1993年电炉钢比例历史最高点23.2%低17.1%，下降幅度十分明显。
2005年~2015年我国电炉钢产量和所占比例情况如图1所示。由图1可知，2000年以后，随着我国粗钢产量的迅猛增长，电炉钢产量比例一直呈现下降趋势。尤其是“十二五”期间，纳入统计的电炉钢产量不仅没有增长，反而小幅下降。
电炉钢装备和能力
我国电炉钢装备大型化和现代化成果显著。根据工业和信息化部相关信息整理，截至2015年底，全国符合规范条件钢铁企业共有电炉188座，生产能力为11400万吨。其中，100吨及以上电炉生产能力为3510万吨，占电炉炼钢总能力的30.8%；75吨～99吨电炉生产能力为2940万吨，占25.8%；60吨～74吨电炉生产能力为2450万吨，占21.5%；60吨以下电炉生产能力为2500万吨，占电炉炼钢总能力的21.9%。2015年电炉分吨位生产能力及所占比例分别如图2和图3所示。
根据中国钢铁工业协会装备等级划分标准，100吨及以上电炉为领先水平，75吨～99吨电炉为先进水平，60吨～74吨电炉为一般水平，60吨以下电炉为落后水平。由图3可见，我国100吨及以上领先水平电炉产能占电炉炼钢总产能的30.8%，占比最高；75吨及以上先进水平电炉产能占电炉炼钢总产能的56.6%，这说明我国电炉装备大型化工作取得了明显效果。但是，电炉炼钢还有21.9%的落后产能不容忽视，未来我国电炉装备还有较大提升空间。
电炉生产指标
金属料消耗
电炉的金属料消耗主要包括钢铁料和合金消耗。近10年来，我国大中型钢铁企业金属料消耗保持在1130千克/吨左右，但其消费结构变化明显。其中，电炉钢铁料消耗量整体呈现大幅下降趋势，2015年我国大中型钢铁企业钢铁料消耗量为974千克/吨，比2005年的1095千克/吨降低121千克/吨，下降11%；但是，合金消耗量却从2005年的32千克/吨上涨到156千克/吨，上升487.5%。这与电炉炼钢生产逐渐从合金消耗较低的普钢为主向合金消耗较高的品种钢为主的发展趋势相吻合。
电炉钢铁料消费的结构也在发生显著变化
由于电炉配加热铁水工艺可替代部分废钢，并能提高生产效率、降低炼钢工序能耗和生产成本，因此绝大多数电炉炼钢企业均采用配加热铁水工艺，导致吨钢生铁消耗呈增加趋势，而废钢消耗在不断下降。近年来，重点大中型钢铁企业中电炉平均热兑铁水比为55%左右，部分碳钢企业电炉的平均热兑铁水比达到80%以上。根据中国钢铁工业协会统计，2015年我国大中型钢铁企业电炉的铁水消耗达到591千克/吨，电炉钢铁料中铁水占比达到60.7%。同期，大中型钢铁企业电炉的废钢平均单耗不断下降。2015年废钢单耗仅为351.7千克/吨，比2005年的650.4千克/吨累计下降45.9%。2005年~2015年，我国重点大中型钢铁企业电炉炼钢的废钢、生铁和合金等金属料的消耗情况如图4所示。
能源消耗
电力消耗是电炉炼钢工序最主要的能源消耗。近10年来，我国大中型钢铁企业的电炉电耗水平总体呈现下降趋势。究其原因，主要有两点：一是我国电炉装备水平在不断提升，尤其是电炉大型化及其配套的炉壁烧嘴和喷枪、强化用氧、优化供电等系列技术的应用，为电炉工序降低电耗提供了技术保障；二是在炉料结构方面，随着电炉冶炼铁水比的不断上升，电炉热需求大幅减少，冶炼电耗不断降低。极端情况下，有些企业的电炉铁水比达80%以上，电极基本不用通电，甚至个别企业拆除电炉的电极，实现电炉转炉化生产，电耗实现较大幅度下降。根据中国钢铁工业协会统计，从图5可以看到，2015年我国大中型钢铁企业电炉的平均冶炼电耗为224.7千瓦时/吨，比2005年的385.2千瓦时/吨下降了41.7%。
热兑铁水、强化用氧、优化供电、烟气余热回收等措施的采用，极大地促进了电炉工序能耗的下降。由图5可以看出，2015年我国大中型钢铁企业电炉工序能耗为60.4千克/吨，相比2005年的203.2千克/吨大幅下降70.3%。
值得注意的是，我国电炉冶炼钢种以优特钢为主，与国外以普钢为主明显不同，因此在电炉冶炼中加入30%～50%的铁水对于提高生产效率、降低电炉钢水杂质元素质量分数是非常有益的。但是，大幅提高铁水比，甚至追求电炉生产转炉化，与充分发挥电炉节能减排优势的初衷是背道而驰的，不应该鼓励和提倡。
生产效率。电炉的出钢至出钢时间是衡量电炉生产效率的典型指标之一。随着铁水兑入比例的提升，以及电炉装备大型化，尤其是大功率烧嘴、集束氧枪和炉壁多功能枪等装置的广泛应用，电炉冶炼周期从全废钢冶炼时接近2小时的水平，逐渐过渡到接近1小时的水平。国内先进企业在采用50%以下铁水兑入比例时的冶炼周期也能控制在1小时以内。根据中国钢铁工业协会统计，从图6可以看到，2015年大中型钢铁企业电炉的出钢至出钢平均时间为1.19小时/炉，相比2005年时的1.46小时/炉降低18.5%。
从业人员劳动生产率是衡量电炉劳动生产效率的典型指标。电炉装备和技术的进步减轻了劳动从业人员的负担，并助推电炉炼钢劳动生产效率显著提升。根据中国钢铁工业协会统计，2015年大中型企业电炉炼钢从业人员平均劳动生产率为1238.4吨/（人·年），相比2005年的982.8吨/（人·年）累计提高26%，进步明显，但与国外先进短流程钢厂超过3000吨/（人·年）的劳动生产率相比，仍有较大差距。
我国电炉炼钢发展面临挑战
电炉炼钢成本竞争力不强
2000年以来，我国电炉钢产量比例从2003年最高的17.6%下滑到2015年的6.1%，发展速度明显落后于转炉炼钢。电炉炼钢发展遇到的最大挑战就是成本竞争力弱于转炉炼钢。目前电炉炼钢成本比转炉炼钢成本高出10%～30%。影响电炉炼钢成本的因素较多，而能源和资源消耗是最关键的因素。
一方面，国内废钢资源的供应长期偏紧，废钢价格与螺纹钢价格倒挂，废钢使用成本偏高；另一方面，我国的工业电价偏高，电价优惠补贴力度难以支撑成本竞争力。因此，造成我国电炉炼钢铁水兑入比例持续升高，电炉转炉化趋势明显。
电炉炼钢的市场竞争力不足
从世界范围来看，各国工业化程度不同，钢铁行业发展背景不同，导致电炉钢竞争力水平体现不同。美国、欧洲、印度等地电炉钢发展处于较好时期，其中，美国电炉钢产量比例已超过60%，产品以普钢为主。在我国，电炉钢产品主要以特钢为主，随着炉外精炼技术的进步，转炉品种钢的生产能力逐渐增强，导致电炉炼钢在特钢领域的市场竞争力持续下降。目前，国内轴承钢、齿轮钢以及不锈钢等传统特钢产品基本都以转炉钢为主，电炉炼钢的品种钢生产优势已被压缩到有限的高合金钢生产领域，其市场竞争力明显不足。
电炉钢的政策支撑力度不够
世界电炉钢的快速发展，离不开各国政府配套政策的支持。例如，美国和欧洲对钢铁工业节能减排政策要求的逐步提高，政府支持页岩气开发、薄板坯连铸连轧和薄带铸轧等新能源和新工艺的研究和开发，客观上为发展电炉钢创造了条件；中东地区土耳其和伊朗等国家电炉钢的迅速发展，与政府在废钢资源和能源配套政策上的大力支持也是密不可分的。当前，我国已经对钢铁行业可持续发展和绿色发展日益重视，但是发展短流程电炉炼钢在产能置换项目审批、资源和能源配套等具体扶持措施上面还缺乏实质性支持，电炉钢节能环保优势转化为市场竞争优势的效果不明显。
PUOKE 延伸阅读
美国钢铁业经验：1962年后新建的钢厂全部都是电炉钢厂，100%的螺纹钢和工字钢都是废钢生产出来的
文 | 炭素哥王招华
来源 | 不止是钢货，ID:steelb2b
钢铁“去产能”之下，中国废钢业如何转型升级？
6月底“地条钢”大限来临。近期，从国家到地方以多种手段、轮番实施“地条钢”清除行动，中国将彻底出清“地条钢”等落后产能，并在6月30日前全部取缔。分析人士认为，中频炉取缔将使得市场对废钢的需求再次降低。
当前，中国钢铁行业正处于“去产能”的大背景下，废钢产业如何抓住机遇，依托资源和技术优势实现钢铁产业的转型升级，成为摆在中小钢铁企业面前的头等大事。
由于成本和回报的原因，20多年来，废钢在中国的使用比例一直都很低。一个残酷的现实摆在面前：中国废钢炼钢比仅为11%。而其他钢铁大国废钢炼钢比，如美国为75.6%，土耳其更是高达90%，全世界的平均值也有51.6%。
与中国通常利用废钢生产“地条钢”不同，美国的经验值得中国借鉴。今年3月正式投产的BRS大河特种钢铁厂的首席执行官 Dave Stickler表示：“中国应该淘汰高炉技术，在美国100%的螺纹钢和工字钢都是废钢生产出来的，其中，55%到60%的平轧钢都是电弧炉生产出来的。现在开始的未来十多年，是中国发展智能短流程钢铁企业的机遇期，特别是在特钢领域”。
大河特种钢铁厂位于美国阿肯色州，是目前世界上最先进的智能钢铁生产企业。工厂一期人均钢铁产能3800吨/年，二期将达到5300吨/年，人均利润更是达到惊人的105万美元/年，远超国内钢铁企业。
钢铁产能升级下的转型
当前中国经济正处于变化的节点，过去二三十年两位数的高增长已经不可持续。新华社撰文指出，中国经济正进入呈L型走势的中高速增长时期，供给侧改革则是当前形势下深化改革的重点。而在供给侧改革的五大任务中，去产能位列第一位，淘汰过剩、落后、污染严重的产能成为必然。
今年两会上，本届政府提出“要再压减钢铁产能5000万吨左右”，去产能任务和环境治理需求重叠共振，深刻影响着钢铁行业。
中国炼钢方式主要以消耗铁矿石的高炉-转炉炼钢为主，对铁矿石原料的依赖度高达80%，而长期的转炉炼钢，带来严重的环境污染；废钢是目前唯一可以逐步代替铁矿石的优质清洁炼钢原料。
在废钢产业，打击“地条钢”则成为治理的重中之重。据中国钢铁工业协会透露，今年中国将彻底出清“地条钢”等落后产能，并在6月30日前全部取缔。“‘地条钢’必须‘归零’，这是绝对不能容忍的。”国家发展改革委副主任林念修表示。
所谓“地条钢”，指的是以废钢铁为原料，经过感应炉、中频炉等冶炼，不能有效地进行成分和质量控制生产的钢或者钢材，主要为建筑用钢，被认为存在着严重的质量隐患。
Dave Stickler认为，全球来讲，没有哪个国家还在依靠铁矿石炼钢，因为污染太厉害，成本也非常高。中国应该淘汰高炉技术，转而加大对电频炉的支持。“通过废钢再加工成特种钢或者是高质量的钢，具有成本控制、可循环利用和环保的效应。”
Dave Stickler介绍说，美国最后一个综合钢厂是在1962年建造的，之后的钢厂全部都是绿色环保的电磁炉钢厂。他认为，充足而有效的废钢市场、充裕的电力供应、成熟的交通运输是环保型钢厂的三大条件，中国在三十多年高速经济增长之后，这三方面都已经具备了前提条件。
以废钢供应量为例，据测算，2015年末，中国钢铁积蓄量已达到80亿吨，废钢资源产生量已超过1.6亿吨。预计到2020年末，中国钢铁积蓄量将达到100多亿吨，废钢资源产量可达到2亿吨。如果“十三五”末中国粗钢产量调整到7.5亿吨，废钢比由现在的10%提高到20%，废钢需求量在1.5亿吨，社会废钢铁资源基本可以满足供应。中国钢铁行业已经到了升级的机遇期。
废钢产业发展长期落后
中国是世界上最大的钢铁生产国，粗钢产量占全球总量的近一半，不过中国粗钢产量的增长主要依靠消耗铁矿石的高炉-转炉炼钢工艺的发展，消耗废钢资源的电炉炼钢仅占10%左右，远低于30%的世界平均水平，与美国的60%有巨大的差距。而土耳其、东南亚大部分国家，基本上都是电炉炼钢。理论上，电炉炼钢具备节能环保的优势。
中国废钢铁应用协会常务副会长兼秘书长李树斌介绍，如果用电炉炼废钢其利用率可以达到90%以上，但中国因为钢铁产量基数较大，传统钢厂仍使用转炉较多，导致废钢利用率长期徘徊在20%以下。“原因不外乎成本，电炉比转炉平均高100元/吨~200元/吨。”另一个方面，用废钢炼钢比用铁矿石炼铁再炼钢，原料成本要高200/吨~300元/吨，这使得企业使用废钢的积极性不高。
废钢产业发展长期落后与钢铁工业的发展有关，既有企业由于成本不主动采用新技术的问题，也有国家鼓励指导政策滞后的原因。
在中国，由于缺少扶持和推广，废钢回收利用产业是一个低利润、低回报的行业，融资、信贷比较困难，较重的税费负担也在一定程度上影响了再生资源企业的发展壮大。
李树斌表示，国家应在财政、税收及电价等方面给予经济补贴，鼓励钢厂“少用铁水、多用废钢”。废钢产业本来就是利钢铁产业循环的行业，国家有关部委已经重启了废钢鼓励政策的制定，“‘十三五’期间，根据规划，中国炼钢废钢比应达到20%，然而给钢铁企业的优惠政策迟迟难落地。”
针对中国废钢产业还不健全的问题，Dave Stickler建议中国政府跟一些世界废钢的主要供应商来合作。他表示，大河钢铁也有意与国内钢铁企业联合建厂或者提供相关技术，利用废钢来加工特种钢，满足中国市场的高端用钢缺口。
目前，一些企业已经同废钢铁回收加工企业强强联合，在加工配送方面进行合作。早些时候，西王集团与中国再生资源公司在废钢领域建立战略合作，将共同出资成立合资公司，建立废钢资源化回收和利用网络平台。
废钢回收的绿色环保账
废钢是一种可无限循环使用的节能再生资源，多用一吨废钢铁可节约0.4吨焦炭或一吨原煤，可减少1.7吨精矿粉的消耗，减少4.3吨原矿开采，可减少1.6吨二氧化碳的排放。
事实上，中国政府已经认识到废钢循环利用的重要性。根据《钢铁产业调整政策》，到2025年中国炼钢的废钢比要达到30%，为实现这个目标，中国废钢铁应用协会在制定的《废钢铁产业十三五发展规划》中提出，到2020年，中国炼钢的废钢比比“十二五”翻一番，要达到20%。
如何在废钢产业不成熟，电力成本高企，而补贴政策还未落实的现实情况下提高行业使用废钢的积极性，却是摆在全行业面前的现实问题。
国内钢铁企业一直在努力探索企业升级转型之路，不少企业实现了转型升级。以沙钢和兴澄特钢为例，这两个企业在2015年全行业大部分企业亏损的情况下，分别实现了15亿和13亿利润。沙钢走的是提高效率之路，2016年人均产量达到1400吨，是国内钢厂人均产能的两倍，略低于世界第一的浦项制铁。兴澄特钢则走的是提高产品附加值之路，多种特种钢产品占据国内领导地位。
在特钢高附加值产品上，中国仍有较大的潜在市场需求和缺口。国内特钢消费中80-90%为中低端产品，高端产品不能满足需求，90%中高端特钢需要进口，军工、航空航天、汽车铁路、港口机械、电站油田等行业对特钢需求较大。
Dave Stickler认为，在废钢再利用上，其经济效益并不低于传统转炉炼钢，其中的关键在新技术的应用带来劳动力成本的下降和高附加值产品比例的提升。
以大河特钢为例，这家位于阿肯色州密西西比郡的大河特种钢铁厂，以旧汽车及工业建筑钢铁冲压废料为主要原材料，生产包括管道钢、汽车钢、电工钢等特种钢材。作为全球首家使用AI人工智能进行生产的钢铁厂，大河特钢是目前世界上唯一一个获得LEED(绿色能源与环境设计)认证的钢铁企业，已建成的一期已实现430人年产量165万吨(约人均接近4000吨/年);二期建设完工后，650人满负荷可生产350万吨钢铁(人均接近5500吨/年)，远高于浦项制铁。以二期的人均产能计，大河特钢的人均贡献利润将达到惊人的100万美元/年。
尤其是人工智能在钢铁制造流程中的应用，大大节约了劳动力成本。David强调说，“四十年前，钢铁生产中人工占整个投入的80%，技术占20%;现在完全变了，现在90%靠技术，10%靠人工。”
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