李偉堅(jiān)，操龍虎，徐永斌，成劍明

(中冶南方工程技術(shù)有限公司，湖北 武漢 430223)

電爐煉鋼是世界上最主要的兩種煉鋼方法之一，其主要以廢鋼、生鐵、直接還原鐵及鐵水為原料，并以電能為主要的能源，是一種短流程的煉鋼工藝，并具有流程短、污染少、投資小等優(yōu)點(diǎn)[1]。近年來，隨著我國(guó)廢鋼鐵資源的逐漸累積及綠色環(huán)保要求的不斷升級(jí)，電弧爐煉鋼得到了迅速發(fā)展，同時(shí)也出現(xiàn)了多種綠色、節(jié)能的電弧爐[2-4]。同時(shí)國(guó)家也出臺(tái)了限制高爐-轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)的相關(guān)政策，并積極推動(dòng)電爐的有序發(fā)展。

然而，目前我國(guó)電爐鋼在生產(chǎn)成本及生產(chǎn)節(jié)奏等方面均與轉(zhuǎn)爐煉鋼存在較大差距[5]，這對(duì)我國(guó)電爐的發(fā)展造成了極其不利的影響。本文從不同冶煉模式、原料結(jié)構(gòu)下分析電爐煉鋼成本，并探究廢鋼和電力價(jià)格方面對(duì)電爐短流程煉鋼成本的影響，并與轉(zhuǎn)爐煉鋼進(jìn)行競(jìng)爭(zhēng)力分析。研究結(jié)果將會(huì)為電爐有序化發(fā)展提供一定的積極作用。

1 電爐煉鋼成本分析

1.1 冶煉模式對(duì)煉鋼成本的影響

目前，廢鋼價(jià)格一直處于較高的水平，企業(yè)更傾向于采用長(zhǎng)流程煉鋼或是采用電爐轉(zhuǎn)爐化的方式以節(jié)約成本。另一方面，電費(fèi)成本支出較高。按照平均噸鋼消耗390度電來計(jì)算，在成本占比中，電價(jià)成本占到電爐煉鋼成本的6%左右。從成本上來說，長(zhǎng)期以來我國(guó)短流程相對(duì)長(zhǎng)流程噸鋼成本要高500～600元，經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)更差是我國(guó)短流程發(fā)展較慢的主要原因之一。表1所示為煉鋼工藝成本中不同費(fèi)用項(xiàng)的比較，從結(jié)果中可以看出，由于廢鋼價(jià)格、電價(jià)和電極價(jià)格較高，使得電爐的冶煉成本比轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程煉鋼成本高出很多，即使是采用最先進(jìn)的高效預(yù)熱型電爐，煉鋼成本也比轉(zhuǎn)爐成本高出500元以上。

1.2 原料對(duì)電爐煉鋼成本的影響

1)鐵水

圖1所示為鐵水對(duì)電爐煉鋼成本的影響，其中總成本僅包括石灰、白云石、氧氣、碳粉、金屬料及電力成本，不包括電極消耗成本等。鐵水價(jià)格為2 200元/t，電價(jià)為0.6元/kW·h，廢鋼價(jià)格為2 500元/t。從圖1中可以看出，每增加1%鐵水時(shí)，噸鋼冶煉成本可降低6.25元。同時(shí)噸鋼可節(jié)約5 kW·h左右。

表1 煉鋼工藝成本中不同費(fèi)用項(xiàng)比較

圖1 鐵水對(duì)電爐煉鋼成本的影響

2)DRI

表2和表3為直接還原鐵(DRI)的成分及其對(duì)應(yīng)的灰分組成，依據(jù)該成分可計(jì)算求得DRI對(duì)電爐煉鋼技術(shù)經(jīng)濟(jì)參數(shù)的影響。圖2所示為DRI對(duì)電爐煉鋼成本的影響，其中總成本僅包括石灰、白云石、氧氣、碳粉、金屬料及電力成本，不包括電極消耗成本等。當(dāng)DRI價(jià)格為2 200元/t，電價(jià)為0.6元/kW·h，廢鋼價(jià)格為2 500元/t。從圖2中可以看出，增加DRI的比例對(duì)金屬料成本影響不大，在30%以內(nèi)，金屬料的成本甚至有所降低，煉鋼成本也有所降低。但DRI會(huì)顯著增加電力成本，在冷裝料情況下，每增加1%DRI，噸鋼電耗增加約1.2 kW·h。隨著DRI比例進(jìn)一步提高，電耗明顯增加，煉鋼成本也會(huì)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。

表2 DRI成分 %

表3 DRI灰分成分 %

圖2 DRI對(duì)電爐煉鋼成本的影響

3)生鐵

圖3所示為生鐵對(duì)電爐煉鋼成本的影響，其中總成本僅包括石灰、白云石、氧氣、碳粉、金屬料及電力成本，不包括電極消耗成本等。當(dāng)生鐵價(jià)格為2 900元/t，電價(jià)為0.6元/kW·h，廢鋼價(jià)格為2 500元/t。從圖3中可以看出，增加生鐵的比例會(huì)顯著增加金屬料成本。雖然增加生鐵能降低電耗，每增加1%生鐵噸鋼電耗大概降低0.8～1.2 kW·h。但由于電力成本的降低遠(yuǎn)低于金屬原料成本的提高，因此，隨著生鐵比例的增加，電爐冶煉成本顯著升高。每增加1%生鐵，噸鋼冶煉成本提高約4.0元。

圖3 生鐵對(duì)電爐煉鋼成本的影響

2 長(zhǎng)短流程煉鋼成本比較

2.1 廢鋼價(jià)格的影響

當(dāng)鐵水價(jià)格為2 200元/t，電極價(jià)格為100 000元/t，電價(jià)為0.6元/kW·h，全廢鋼冶煉噸鋼電耗為390 kW·h，30%鐵水的噸鋼電耗為260 kW·h時(shí)，廢鋼價(jià)格對(duì)長(zhǎng)短流程煉鋼成本的影響如圖4所示。從圖4中可以看出，當(dāng)電爐采用全廢鋼冶煉時(shí)，當(dāng)鐵水價(jià)格為2 200元/t時(shí)，廢鋼價(jià)格低于1 755元/t時(shí)，電爐短流程冶煉成本相較高爐-轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程低。當(dāng)廢鋼價(jià)格介于1 755～2 043元/t時(shí)，轉(zhuǎn)爐煉鋼成本最低，而電爐+30%鐵水的冶煉工藝相比全廢鋼冶煉成本高。當(dāng)廢鋼價(jià)格大于2 043元/t，電爐全廢鋼冶煉的成本最高。從圖4中可以看出，當(dāng)噸鋼廢鋼價(jià)格比鐵水價(jià)格低455元左右時(shí)，轉(zhuǎn)爐和電爐全廢鋼冶煉成本才基本相當(dāng)。

圖4 廢鋼價(jià)格對(duì)長(zhǎng)短流程煉鋼成本的影響

2.2 電力價(jià)格的影響

此外，影響電爐冶煉成本的另一關(guān)鍵因素是電力價(jià)格。圖 5～圖8所示為不同廢鋼價(jià)格條件下，電力價(jià)格對(duì)長(zhǎng)流程和短流程煉鋼成本的影響。從圖5中可以看出，當(dāng)廢鋼價(jià)格比鐵水價(jià)格低600元時(shí)，電力價(jià)格低于0.96元/kW·h且大于0.89元/kW·h，電爐全廢鋼冶煉的成本最低，其次轉(zhuǎn)爐煉鋼，而電爐兌30%鐵水的煉鋼成本最高，當(dāng)電力價(jià)格小于0.89元/kW·h時(shí)，轉(zhuǎn)爐煉鋼成本最高。當(dāng)廢鋼價(jià)格比鐵水價(jià)格低500元，電力價(jià)格低于0.73元/kW·h且大于0.37元/kW·h時(shí)，電爐全廢鋼冶煉的成本最低，其次轉(zhuǎn)爐煉鋼，而電爐兌30%鐵水的煉鋼成本最高。當(dāng)電力價(jià)格低于0.37元/kW·h時(shí)，電爐全廢鋼冶煉的成本最低，轉(zhuǎn)爐煉鋼成本最高。如果廢鋼價(jià)格僅比鐵水價(jià)格低400元，要使電爐煉鋼成本低于轉(zhuǎn)爐煉鋼成本，電力價(jià)格需低于0.50元/kW·h。當(dāng)廢鋼價(jià)格比鐵水價(jià)格低300元時(shí)，電力價(jià)格需低于0.27元/kW·h，電爐煉鋼才具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。綜上可知，當(dāng)廢鋼價(jià)格比鐵水價(jià)格的價(jià)差在400～500元/t以上時(shí)，電爐煉鋼相較于轉(zhuǎn)爐煉鋼就才有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。

圖5 煉鋼成本與電價(jià)的關(guān)系(廢鋼價(jià)格比鐵水價(jià)格少600元)

圖6 煉鋼成本與電價(jià)的關(guān)系(廢鋼價(jià)格比鐵水價(jià)格少500元)

3 結(jié) 論

(1)按目前廢鋼和鐵水的價(jià)格，電爐短流程相對(duì)高爐-轉(zhuǎn)爐長(zhǎng)流程噸鋼成本要貴500～600元左右。

(2)原料結(jié)構(gòu)對(duì)電爐煉鋼成本有明顯的影響，兌鐵水可顯著降低電耗和煉鋼成本，每增加1%鐵水可降低煉鋼成本6.25元左右。增加DRI的比例對(duì)金屬料成本影響不大，在30%以內(nèi)，金屬料的成本甚至有所降低，煉鋼成本也有所降低。隨著DRI比例進(jìn)一步提高，電耗明顯增加，煉鋼成本也會(huì)呈現(xiàn)增加趨勢(shì)。增加生鐵的比例會(huì)顯著增加金屬料成本。雖每增加1%生鐵噸鋼電耗大概降低0.8～1.2 kW·h，但電爐冶煉成本仍顯著升高。

圖7 煉鋼成本與電價(jià)的關(guān)系(廢鋼價(jià)格比鐵水價(jià)格少400元)

圖8 煉鋼成本與電價(jià)的關(guān)系(廢鋼價(jià)格比鐵水價(jià)格少300元)

(3)當(dāng)廢鋼價(jià)格低于鐵水價(jià)格為400～500元以上時(shí)，電爐煉鋼相較于轉(zhuǎn)爐煉鋼才具備一定的經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。