永安期货：黑色基础—钢铁是怎样炼成的

钢铁作为现代工业的粮食，被广泛运用于制造业、运输业、建筑业等领域，是国家发展、社会进步所不可或缺的原材料。我国钢铁工业虽然起步较晚，但发展极为迅速，2018年我国的粗钢产量为9.28亿吨，占据全球产量的50%左右，是目前最大的钢铁生产国。

钢铁是铁、碳、硅、锰、磷、硫等元素组成的合金，目前有两种生产工艺，一种是高炉-转炉-轧机的长流程炼钢，另一种是电炉-轧机的短流程炼钢，具体过程如下图所示。

一、长流程炼钢

我国钢铁主要通过长流程进行生产。该流程以铁矿石、焦炭及相应的熔剂（生石灰、镁石等）和辅助材料（锰矿石）为原料，在高炉中发生焦炭还原铁矿石生成液态铁水的反应，在转炉中发生氧气除去铁水中部分碳元素和杂质的过程，形成的合格钢水经过连铸连轧工序后最终变为各类钢材成品。同时，根据自身工艺的特点和要求，钢厂会在转炉中加入一定量的废钢，以提高钢水的产量。

长流程炼钢的优势在于，一方面，高炉容积大，出钢时间短，适合大批量生产，另一方面，通过转炉能够有效地降低铁水中的含碳量和有害杂质，提高其性能。缺点在于原料端的限制较为严格，铁矿石除了块矿能够直接使用，粉矿则需要经过造块变为烧结矿或球团矿后才能入炉，而且整个过程离不开焦炭的使用，其生成的废气、粉尘等对环境有着严重的污染。

二、短流程炼钢

短流程炼钢主要以废钢、少量铁水和合金为原料，按铁水的来源可分为直接还原和熔融还原两种方法。直接还原法是使用天然或人造富铁矿石，用天然气或煤作还原剂，得到固态的海绵铁，而熔融还原法是用煤炼铁得到与高炉铁水相近的液态铁水，但由于工艺上还不够成熟，目前我国短流程中的铁水较少，且大多来自于高炉。之后，铁水与破碎、分选加工后的废钢一同加入电弧炉中，通过输入电能，使石墨电极与废钢间产生电弧从而产生热量来熔炼废钢，最终经过二次精炼得到合格钢水，后续的工序与长流程基本相同。

短流程炼钢的优势在于，一方面，电炉的温度控制较为精准，最高可达3000°C以上，能够冶炼难熔的合金原料，适用于生产小批量的特种钢，另一方面，避免了焦炭的使用，减少了废气的排放，有利于保护环境。缺点在于，电耗过大，在目前国家对于钢铁行业用电没有优惠政策的前提下，电费成本较高，同时废钢品质参差不齐，从而导致钢水的指标波动较大。

当前来看，长流程虽然设备投资大，但产品稳定，原料价格有优势，因此吨钢成本低于短流程，是目前钢厂的优先选择。长远来看，短流程更为环保，更符合我国可持续发展的理念，必定是未来钢铁行业的发展趋势。