□ 李延輝周光輝趙夢靜賈 超

鋼鐵生產(chǎn)工藝主要有2種，即以鐵礦石為主要原料的長流程工藝和以廢鋼為主要原料的短流程工藝。長期以來，憑借原料易獲得優(yōu)勢，長流程工藝始終占據(jù)主導地位。短流程工藝短、投資小、能耗低、污染少，在廢鋼資源豐富、電價較低的地區(qū)具有更好的發(fā)展優(yōu)勢，未來發(fā)展空間較大。分析國內(nèi)外鋼鐵生產(chǎn)工藝結(jié)構變化情況，對研究我國鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)工藝發(fā)展方向具有重要意義。

一、全球鋼鐵生產(chǎn)工藝結(jié)構

1.長流程始終占主導地位，短流程基本保持在30%左右

自1990年以來，轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量占全球鋼產(chǎn)量的比重從57%左右增長到70%左右，始終占據(jù)主導地位。電爐鋼產(chǎn)量占比從27%增長到2000年的34%，之后降至29%，基本保持在30%左右。以平爐裝備為代表的其他工藝鋼產(chǎn)量占比從16%持續(xù)下降至不足0.5%。1990年以來全球粗鋼生產(chǎn)工藝結(jié)構見圖1。

圖1 1990年以來全球粗鋼生產(chǎn)工藝結(jié)構

2.世界主要產(chǎn)鋼國中，長流程鋼產(chǎn)量占絕對優(yōu)勢

2021年，世界鋼產(chǎn)量超過5 000萬噸的國家有6個，其中中國、日本、俄羅斯、韓國均以轉(zhuǎn)爐鋼為主，僅印度、美國以電爐鋼為主。全球前十大產(chǎn)鋼國2021年鋼產(chǎn)量為16.23億噸。其中，轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量12.35億噸，占比76.1%；電爐鋼產(chǎn)量3.86億噸，占比23.8%；其他工藝鋼產(chǎn)量0.02億噸，占比0.1%。2021年全球前十大產(chǎn)鋼國工藝結(jié)構見圖2。

圖2 2021年全球前十大產(chǎn)鋼國工藝結(jié)構

3.中國鋼產(chǎn)量大幅增長，對全球鋼鐵生產(chǎn)工藝結(jié)構影響巨大

2000—2021年，以長流程為主的中國鋼產(chǎn)量大幅增長，是全球電爐鋼產(chǎn)量占比下降的主要原因。中國鋼產(chǎn)量從1.3億噸快速增長至10.3億噸，占全球鋼產(chǎn)量的比重從15%提高至53%。中國鋼產(chǎn)量增量中，轉(zhuǎn)爐鋼占絕大部分，從2000年的0.8億噸增長至2021年的9.2億噸，占全球總產(chǎn)量的比重從不足10%增長到50%左右。2020年以來中國鋼產(chǎn)量占全球鋼產(chǎn)量比重見圖3。

圖3 2000年以來中國鋼產(chǎn)量占全球鋼產(chǎn)量比重

4.中國以外地區(qū)電爐鋼產(chǎn)量占比明顯增加，接近50%

1990—2021年，中國以外地區(qū)鋼產(chǎn)量呈增長趨勢，從6.81億噸增長到9.17億噸，增幅34.7%。其中，轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量從3.87億噸增長到4.57億噸，增幅18.1%；電爐鋼產(chǎn)量從1.89億噸增長到4.54億噸，增幅140.2%；其他工藝鋼產(chǎn)量從1.05億噸減少到585萬噸，占比不足1%。電爐鋼產(chǎn)量占比從27.7%顯著提升至49.5%。1990年以來中國以外地區(qū)粗鋼生產(chǎn)工藝結(jié)構見圖4。

圖4 1990年以來中國以外地區(qū)粗鋼生產(chǎn)工藝結(jié)構

二、主要產(chǎn)鋼國生產(chǎn)工藝結(jié)構

1.印度、美國、土耳其形成了以電爐鋼為主的工藝結(jié)構

印度、美國、土耳其等國依托自身資源條件，逐步形成了以電爐鋼為主的工藝結(jié)構（見圖5）。1990—2021年，印度電爐鋼產(chǎn)量從411萬噸增長到6 525萬噸，增加了6 084萬噸，增長14.9倍；美國電爐鋼產(chǎn)量從3 351萬噸增長到5 937萬噸，增加2 586萬噸，增幅77.2%；土耳其電爐鋼產(chǎn)量從496萬噸增長到2 893萬噸，增加2 397萬噸，增長4.8倍。2021年，印度、美國、土耳其的電爐鋼占比分別為55.2%、69.2%、71.6%。

圖5 印度、美國、土耳其電爐鋼產(chǎn)量及占比

2.日本、俄羅斯、韓國、德國保持以轉(zhuǎn)爐鋼為主的工藝結(jié)構

1990—2021年，日本轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼產(chǎn)量分別從7 564萬噸、3 470萬噸降至7 194萬噸、2 436萬噸，降幅分別為4.9%、29.8%。俄羅斯轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量從5 437萬噸降至4 460萬噸，降幅為18.0%；電爐鋼產(chǎn)量從2013萬噸增至2 948萬噸，增幅為46.4%；平爐鋼產(chǎn)量從7 985萬噸降至151萬噸，降幅為98.1%。德國轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量從3 324萬噸降至2 799萬噸，降幅為15.8%；電爐鋼產(chǎn)量從886萬噸增至1 211萬噸，增幅為36.7%。韓國轉(zhuǎn)爐鋼、電爐鋼產(chǎn)量分別從1 594萬噸、719萬噸增至4 801萬噸、2 239萬噸，增幅分別為201.2%、211.4%。除日本外，俄羅斯、韓國、德國電爐鋼產(chǎn)量均有較大幅度增長，但仍以轉(zhuǎn)爐鋼為主。2021年，日本、俄羅斯、韓國、德國轉(zhuǎn)爐鋼占比分別為74.7%、59.0%、68.2%、69.8%。日本、俄羅斯、韓國、德國轉(zhuǎn)爐鋼占比情況見圖6。

圖6 日本、俄羅斯、韓國、德國轉(zhuǎn)爐鋼占比

三、我國鋼鐵生產(chǎn)工藝結(jié)構

1.我國粗鋼產(chǎn)量快速增長，占全球鋼產(chǎn)量50%以上

1990—2021年，我國粗鋼產(chǎn)量快速增長（見圖7），從6 635萬噸增至10.33億噸，增加14.6倍；占全球粗鋼產(chǎn)量的比重從8.9%增至53.0%。特別是2000—2013年粗鋼產(chǎn)量從1.27億噸增至8.22億噸，2016—2020年粗鋼產(chǎn)量從8.08億噸增至10.65億噸，年均增量均在5 000萬噸以上。

2.我國粗鋼生產(chǎn)以轉(zhuǎn)爐工藝為主，2000年以后平爐工藝逐漸被淘汰

1990—2021年，我國轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量從3 909萬噸增至9.23億噸，增長8.84億噸，增加22.6倍；電爐鋼產(chǎn)量從1 402萬噸增至1.09億噸，增長9 546萬噸，增加6.8倍；平爐工藝逐漸被淘汰，已無在使用的平爐裝備。鋼產(chǎn)量增量中，轉(zhuǎn)爐鋼占91.5%，占絕大部分。轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)量占比從60%左右增至90%左右，在工藝結(jié)構中占主導地位。我國粗鋼生產(chǎn)工藝結(jié)構見圖8。

圖8 我國粗鋼生產(chǎn)工藝結(jié)構

3.我國電爐鋼產(chǎn)量位居世界第一，占全球電爐鋼產(chǎn)量的近20%

雖然在我國粗鋼生產(chǎn)工藝中電爐鋼產(chǎn)量占比不高，但電爐鋼產(chǎn)量仍處于較高水平，位居世界第一。2021年，我國電爐鋼產(chǎn)量達1.09億噸，占全球電爐鋼總產(chǎn)量的19.4%（見圖9）。1990—2021年，我國電爐鋼產(chǎn)量增長9 546萬噸，占同期全球電爐鋼增量的26.5%。需要說明的是，有別于美國、土耳其等電爐鋼生產(chǎn)以廢鋼為主要原料的國家，我國電爐鋼原料中熱鐵水和生鐵塊占比較大。廢鋼資源相對不足、入爐鋼鐵原料結(jié)構不合理是制約我國電爐發(fā)展的主要因素[1，2]。在2021年重點統(tǒng)計單位電爐鋼鐵料消耗中，廢鋼僅占45.5%，熱鐵水和生鐵塊占比高達54.5%。

圖9 電爐鋼生產(chǎn)情況

四、我國鋼鐵生產(chǎn)工藝發(fā)展趨勢

1.粗鋼產(chǎn)量保持在較高水平

2018—2022年，我國粗鋼產(chǎn)量已連續(xù)5年超過9億噸。近3年，雖然受疫情封控、政策限產(chǎn)等多重因素影響，產(chǎn)量逐年下降，但都保持在10億噸以上，生產(chǎn)和消費均處于歷史最高水平。當前，新冠疫情對我國的影響已顯著降低，經(jīng)濟社會運行活動基本恢復到疫前水平。從需求側(cè)看，基礎設施建設依然是經(jīng)濟穩(wěn)增長的重要手段，基礎設施投資仍是帶動鋼材消費的主要動力。房地產(chǎn)行業(yè)在“保交樓”、穩(wěn)增長等政策支撐下市場信心有所恢復，對鋼材消費的支撐作用不可忽視。機械、汽車、造船、能源等行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展引導鋼材消費升級，雖然需求量隨行業(yè)周期會呈現(xiàn)一定波動，但短期內(nèi)不會出現(xiàn)大幅下降。整體看，我國經(jīng)濟發(fā)展韌性強，長期向好的基本面不會改變，鋼材消費結(jié)構雖將呈現(xiàn)一定變化，但消費總量仍將保持在較高水平。從供給側(cè)看，近年鋼鐵行業(yè)結(jié)構調(diào)整取得顯著成果，裝備水平大幅提升，能夠保障國內(nèi)鋼材消費需求。從進出口看，我國是鋼材凈出口國，進口鋼材量很少，對國內(nèi)消費市場影響不大。綜上，“十四五”乃至“十五五”期間，我國粗鋼產(chǎn)量仍將保持在較高水平。

2.轉(zhuǎn)爐鋼仍將占據(jù)優(yōu)勢地位

根據(jù)中鋼廢鋼鐵應用協(xié)會數(shù)據(jù)，2022年我國煉鋼廢鋼鐵消耗量2.1億噸，綜合廢鋼比20.7%。煉鋼綜合廢鋼單耗207.3 kg/t，同比減少11.7 kg/t，降幅5.3%。轉(zhuǎn)爐廢鋼單耗166.2 kg/t，同比減少3.7 kg/t，降幅2.2%。電爐廢鋼單耗590.5 kg/t，同比減少63.5 kg/t，降幅9.7%。電爐廢鋼消耗占比30%，轉(zhuǎn)爐廢鋼消耗占比70%。

《“十四五”循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》提出，到2025年我國廢鋼利用量要達到3.2億噸。根據(jù)當前粗鋼生產(chǎn)消費情況，預計2025年我國粗鋼產(chǎn)量將大概率保持在10億噸左右，轉(zhuǎn)爐廢鋼消耗量將隨廢鋼價格、鐵水成本、鋼材價格等因素變化。

若按照粗鋼產(chǎn)量10億噸、廢鋼利用量3.2億噸，電爐廢鋼消耗量占比分別提升至45%、50%、55%，電爐廢鋼單耗分別提升至750 kg/t、800 kg/t、850 kg/t測算，不同條件下轉(zhuǎn)爐鋼占比基本保持在80%左右，見表1。

表1 粗鋼產(chǎn)量10億噸、廢鋼利用量3.2億噸時，不同條件下轉(zhuǎn)爐鋼占比測算

若按照粗鋼產(chǎn)量9億噸、廢鋼利用量4億噸，電爐廢鋼消耗量占比分別提升至50%、55%、60%，電爐廢鋼單耗分別提升至800 kg/t、850 kg/t、900 kg/t測算，不同條件下轉(zhuǎn)爐鋼占比基本保持在70%左右，見表2。

表2 粗鋼產(chǎn)量9億噸、廢鋼利用量4億噸時，不同條件下轉(zhuǎn)爐鋼占比測算

五、我國鋼鐵工藝結(jié)構調(diào)整建議

1.加強廢鋼資源回收利用

廢鋼是重要的二次資源。與以鐵礦石為原料的生產(chǎn)工藝相比，每利用1 t 廢鋼，可替代1 t 多的煉鋼生鐵，節(jié)約0.4 t焦炭或1 t 原煤，降低60%能源、40%新水消耗，減少86%廢氣、76%廢水、72%廢渣、97%固體廢棄物排放，能夠有效減少碳排放。因此，加強廢鋼資源回收利用是推進我國鋼鐵工業(yè)綠色低碳發(fā)展的重要措施，建議支持廢鋼鐵加工行業(yè)進一步提高裝備水平，完善加工質(zhì)量標準體系。

2.避免電爐工藝“大躍進”

我國工業(yè)化時間短，經(jīng)濟社會發(fā)展水平與發(fā)達國家相比還有較大差距。雖然每年回收利用的廢鋼量逐年增加，但仍遠小于粗鋼產(chǎn)量規(guī)模，僅能部分替代鋼鐵生產(chǎn)所需的鐵礦石。此外，轉(zhuǎn)爐煉鋼工藝也需要一定的廢鋼比，我國轉(zhuǎn)爐鋼生產(chǎn)規(guī)模大、廢鋼消耗量大，在這種情況下，電爐工藝面臨原料短缺、價格較高、盈利能力弱的現(xiàn)實局面。因此，應避免開展“運動式”工藝改造，杜絕短時間內(nèi)大規(guī)模建設電爐設備的“鋼鐵大躍進”。

3.增加轉(zhuǎn)爐廢鋼使用量

轉(zhuǎn)爐工藝多使用廢鋼、少使用鐵水也可起到電爐煉鋼同樣的節(jié)能減排效果。綜合考慮煉鐵生產(chǎn)環(huán)保成本、廢鋼供應量、轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)工藝提升等多種因素，未來我國轉(zhuǎn)爐廢鋼比將進一步提升。雖然我國廢鋼利用規(guī)?？焖僭鲩L，但電爐鋼產(chǎn)量占比并不會爆發(fā)式增長，仍將保持以長流程為主的鋼鐵生產(chǎn)工藝結(jié)構。因此，增加轉(zhuǎn)爐工藝的廢鋼使用量，既可充分發(fā)揮已建裝備的生產(chǎn)能力，提高全社會的資源利用效率，同時也能推動長流程工藝的節(jié)能減排，是當前我國鋼鐵工業(yè)實現(xiàn)低碳轉(zhuǎn)型的有效途徑之一。