電弧爐煉鋼成本分析及其競爭力評價

李偉堅，操龍虎，徐永斌，成劍明

(中冶南方工程技術有限公司，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、投資小等優點[1]。近年來，隨著我國廢鋼鐵資源的逐漸累積及綠色環保要求的不斷升級，電弧爐煉鋼得到了迅速發展，同時也出現了多種綠色、節能的電弧爐[2-4]。同時國家也出臺了限制高爐-轉爐生產的相關政策，并積極推動電爐的有序發展。

然而，目前我國電爐鋼在生產成本及生產節奏等方面均與轉爐煉鋼存在較大差距[5]，這對我國電爐的發展造成了極其不利的影響。本文從不同冶煉模式、原料結構下分析電爐煉鋼成本，并探究廢鋼和電力價格方面對電爐短流程煉鋼成本的影響，并與轉爐煉鋼進行競爭力分析。研究結果將會為電爐有序化發展提供一定的積極作用。

1 電爐煉鋼成本分析

1.1 冶煉模式對煉鋼成本的影響

目前，廢鋼價格一直處于較高的水平，企業更傾向于采用長流程煉鋼或是采用電爐轉爐化的方式以節約成本。另一方面，電費成本支出較高。按照平均噸鋼消耗390度電來計算，在成本占比中，電價成本占到電爐煉鋼成本的6%左右。從成本上來說，長期以來我國短流程相對長流程噸鋼成本要高500～600元，經濟效益相對更差是我國短流程發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用項的比較，從結果中可以看出，由于廢鋼價格、電價和電極價格較高，使得電爐的冶煉成本比轉爐長流程煉鋼成本高出很多，即使是采用最先進的高效預熱型電爐，煉鋼成本也比轉爐成本高出500元以上。

1.2 原料對電爐煉鋼成本的影響

1)鐵水

圖1所示為鐵水對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。鐵水價格為2 200元/t，電價為0.6元/kW·h，廢鋼價格為2 500元/t。從圖1中可以看出，每增加1%鐵水時，噸鋼冶煉成本可降低6.25元。同時噸鋼可節約5 kW·h左右。

表1 煉鋼工藝成本中不同費用項比較

圖1 鐵水對電爐煉鋼成本的影響

2)DRI

表2和表3為直接還原鐵(DRI)的成分及其對應的灰分組成，依據該成分可計算求得DRI對電爐煉鋼技術經濟參數的影響。圖2所示為DRI對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DRI價格為2 200元/t，電價為0.6元/kW·h，廢鋼價格為2 500元/t。從圖2中可以看出，增加DRI的比例對金屬料成本影響不大，在30%以內，金屬料的成本甚至有所降低，煉鋼成本也有所降低。但DRI會顯著增加電力成本，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比例進一步提高，電耗明顯增加，煉鋼成本也會呈現增加趨勢。

表2 DRI成分 %

表3 DRI灰分成分 %

圖2 DRI對電爐煉鋼成本的影響

3)生鐵

圖3所示為生鐵對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。當生鐵價格為2 900元/t，電價為0.6元/kW·h，廢鋼價格為2 500元/t。從圖3中可以看出，增加生鐵的比例會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 生鐵對電爐煉鋼成本的影響

2 長短流程煉鋼成本比較

2.1 廢鋼價格的影響

當鐵水價格為2 200元/t，電極價格為100 000元/t，電價為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，廢鋼價格對長短流程煉鋼成本的影響如圖4所示。從圖4中可以看出，當電爐采用全廢鋼冶煉時，當鐵水價格為2 200元/t時，廢鋼價格低于1 755元/t時，電爐短流程冶煉成本相較高爐-轉爐長流程低。當廢鋼價格介于1 755～2 043元/t時，轉爐煉鋼成本最低，而電爐+30%鐵水的冶煉工藝相比全廢鋼冶煉成本高。當廢鋼價格大于2 043元/t，電爐全廢鋼冶煉的成本最高。從圖4中可以看出，當噸鋼廢鋼價格比鐵水價格低455元左右時，轉爐和電爐全廢鋼冶煉成本才基本相當。

圖4 廢鋼價格對長短流程煉鋼成本的影響

2.2 電力價格的影響

此外，影響電爐冶煉成本的另一關鍵因素是電力價格。圖 5～圖8所示為不同廢鋼價格條件下，電力價格對長流程和短流程煉鋼成本的影響。從圖5中可以看出，當廢鋼價格比鐵水價格低600元時，電力價格低于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，其次轉爐煉鋼，而電爐兌30%鐵水的煉鋼成本最高，當電力價格小于0.89元/kW·h時，轉爐煉鋼成本最高。當廢鋼價格比鐵水價格低500元，電力價格低于0.73元/kW·h且大于0.37元/kW·h時，電爐全廢鋼冶煉的成本最低，其次轉爐煉鋼，而電爐兌30%鐵水的煉鋼成本最高。當電力價格低于0.37元/kW·h時，電爐全廢鋼冶煉的成本最低，轉爐煉鋼成本最高。如果廢鋼價格僅比鐵水價格低400元，要使電爐煉鋼成本低于轉爐煉鋼成本，電力價格需低于0.50元/kW·h。當廢鋼價格比鐵水價格低300元時，電力價格需低于0.27元/kW·h，電爐煉鋼才具備競爭優勢。綜上可知，當廢鋼價格比鐵水價格的價差在400～500元/t以上時，電爐煉鋼相較于轉爐煉鋼就才有經濟優勢。

圖5 煉鋼成本與電價的關系(廢鋼價格比鐵水價格少600元)

圖6 煉鋼成本與電價的關系(廢鋼價格比鐵水價格少500元)

3 結 論

(1)按目前廢鋼和鐵水的價格，電爐短流程相對高爐-轉爐長流程噸鋼成本要貴500～600元左右。

(2)原料結構對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的比例對金屬料成本影響不大，在30%以內，金屬料的成本甚至有所降低，煉鋼成本也有所降低。隨著DRI比例進一步提高，電耗明顯增加，煉鋼成本也會呈現增加趨勢。增加生鐵的比例會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 煉鋼成本與電價的關系(廢鋼價格比鐵水價格少400元)

圖8 煉鋼成本與電價的關系(廢鋼價格比鐵水價格少300元)

(3)當廢鋼價格低于鐵水價格為400～500元以上時，電爐煉鋼相較于轉爐煉鋼才具備一定的經濟優勢。