炼钢“短流程”是指电弧炉与连铸连轧相结合的紧凑生产工艺，主要表现为原料准备、电弧炉冶炼、精炼、连铸连轧形成的紧凑工艺。电弧炉短流程因其在投资、效率、环保等方面的优势，已成为世界钢铁生产的两大主要流程之一。
近年来，短流程电炉技术发展迅速。在世界范围内，电炉钢产量的比重已从20世纪50年代初的7.3%上升到近年来的32% ~ 35%，特别是在美国和欧盟，电炉钢的比重已达到50%以上。然而，世界发展形势并不平衡。例如，虽然近年来我国新建了一批电炉短流程钢厂，但由于钢铁总产量的快速增长，高炉-转炉工艺增加钢铁产量的产能占了很大比重，电炉钢的比重由于目前电炉短流程的成本约束而持续下降。但我国《钢铁产业发展政策》明确指出“逐步降低铁矿石比重，提高废钢比重”是实现钢铁产业可持续发展的重要战略决策。本文在分析国内外电弧炉短流程技术现状的基础上，对其发展趋势进行了初步探讨。
现代短流程炼钢工艺的发展
(一)国内外短流程炼钢工艺现状
“短流程”在产品高端化、能源多元化、原料多元化等方面的优势引起了人们的关注。由于废钢、电力、铁矿石、煤炭、天然气等资源条件不同。在不同的国家和地区，电炉短流程钢厂的发展也有所不同，如图1所示。由于我国粗钢产量连年快速增长，电炉钢比重不增反减，成为世界上少数电炉钢比重下降的国家之一。
美国电炉钢产量居世界领先地位，其型钢市场已完全被短流程钢铁企业占领。北美厚板市场逐渐被IPSCO、North Star、Nucor、Oregon Steel等公司的短流程钢企占据，热轧板卷、冷轧板、镀锌板的薄板市场也逐渐被SDI、Nucor、Gallation、Delta占据。由于teel、Trlco、Hylsa等公司的短流程钢铁企业的侵蚀，到2002年，美国已有7家拥有12流CSP生产线的工厂陆续建成投产，产量超过1000万吨，约为当时世界CSP产量的1/3。
20世纪90年代，欧洲ZO出现了电弧炉短流程发展的高潮，在发展短流程炼钢的过程中开发了一大批新的电弧炉技术和设备，如ABB、MANGHH、VAI、Clecim等公司开发的不同型号的DC电弧炉，富克斯的立式电弧炉，超音速水冷氧枪等技术。达涅利的高阻抗交流电弧炉，基于底吹和二次燃烧技术的dab电弧炉，AISI的Comelt，ABB的ARCON，MDH的CONARC和CON TIARC，以及双壳电弧炉，薄板坯连铸连轧技术的CSP，德兴公司的Consteel电弧炉等。
随着连铸连轧技术的逐渐成熟，电炉短流程钢厂面向高附加值产品和综合性先进技术的新扩建越来越多。如Ezz板带公司在埃及Ain Sukhna新建短流程钢厂，采用Danarc交流电弧炉，二次精炼，Dagnelie最新薄板坯连铸连轧工艺，半无头轧制，热铁素体轧制，是世界上有竞争力的超薄带厂；AK Steel投资18亿美元扩建俄亥俄州赞恩斯维尔特殊钢厂的电弧炉炼钢车间，新增高阻抗电弧炉、钢包精炼炉、连铸机和电弧炉精整设备，生产高附加值的取向电工钢和其他钢铁产品。
(2)现有技术的特点
随着电炉钢产量的快速增长，电炉短流程钢厂的生产技术也具有许多特点，主要表现在以下几个方面:
l、生产品种的增加，从最初的优秀人才和平村到今天的高附加值产品；
2.电炉产能和短流程炼钢生产规模不断扩大，最大产能达400吨。新建电炉钢厂产能从80 ~ 120吨增加到150 ~ 200吨。近年来，一批250 ~ 300吨电炉短流程钢厂相继建成。
3.随着高化学能电炉的发展，电弧炉的电耗不断降低；
4.原料多样化，出现了从铁矿石到热轧产品的电炉短流程钢厂(联合小钢厂)。许多电炉采用部分热装铁水工艺；
5.综合各种先进技术，形成连续布置的电炉短流程钢厂；
6.由废钢预热、薄带连铸、无头轧制等尖端技术组成的电炉短流程钢厂。
来源是电炉短流程和高炉-转炉长流程的主要区别。不同的电炉短流程形式是结合不同的地域资源而出现的。电炉原料的供应形式主要表现在以下几个方面。
1)DRI生产。在大多数废钢资源不足的国家，发展DRI作为废钢的补充是客观需要。据日本神户预测，2010年DRI的产量将达到1 . 05亿吨。与废钢相比，DRI有以下优点:
①有害元素含量很低，可以稀释和减少钢中的有害元素；
②可实现连续加料、快速造渣、熔池连续熔化和沸腾，促进脱气，降低钢中N含量，快速形成泡沫渣，从而减少钢中夹杂物；
③缩短电炉精炼周期，提高镍、钼等有价元素的收得率。
目前工业应用的主要有米德雷克斯流程、HYL-III流程、芬梅流程、SL-RN流程和法斯特梅流程。其中SMS Siemag公司和Midrex技术公司联合推出了从铁矿石到热轧带钢的电炉短流程。以铁矿石(球团矿)为原料，将Midrex装置产生的直接还原铁(DRI)装入600 ~ 700℃的电炉中(电炉台车距离竖炉约100m)。DRI温度每升高100℃，可节电20kW·h/t(100% DRI为原料)。钢水经电炉精炼后进入CSP薄板坯连铸连轧生产线生产热轧带钢。据介绍，与传统的高炉转炉工艺相比，该工艺具有更高的能源利用效率，CO2排放量可减少一半。
2)热装铁水。近年来，由于废钢资源的区域性短缺和所有废钢冶炼成本高，生产厂家开发了热装技术来替代冷生铁和部分废钢。由于热装铁水带来的物理热和化学热，使熔化期的造渣时间提前，可相应降低铁耗和电耗，缩短冶炼时间，并大大降低原料中的有害残留元素。随着生产节奏的加快，电炉有向转炉转化的趋势，热装铁水的比例越来越大。日本大和电炉厂的铁水比例高达75%。铁水装料比和电耗之间的关系如图2所示。
从图2可以看出，随着铁水热装比的增加，冶炼电耗降低。铁水热装比从40%提高到65%时，铁水每增加1%，电耗降低约6kW·h·t-1。
需要注意的是，大量的铁水或新建的高炉系统使原有的电炉短流程钢厂的工艺不再短，不能体现金属材料的循环利用，仍需要部分短缺的炼焦煤资源，增加了环境的负担。因此，在有条件的地区可以适当使用一些热铁水作为电炉原料。作为世界上最大的短流程钢厂之一，新公司也使用铁水作为电炉的原料。但是，如果电炉使用铁水的比例过大，就会削弱并可能导致电炉短流程固有优势的部分丧失，这是一个值得进一步探讨的问题。
3)废钢预热和连续进料。废钢预热技术有效提高了能源利用率。1980年，日本钢管公司NKK在50电弧炉上安装了第一台预热装置，可回收30%的烟气显热，使电弧炉电耗降低40 ~ 50kW·h·t-1，冶炼时间缩短8min左右，电极消耗降低0.2 ~ 0.6kg/t，耐火材料消耗也有所降低。废钢预热后的能耗如表1所示。
表1废钢热温度和能耗对比
目前国际上应用最广泛的废钢预热主要有篮式、双炉壳法、竖炉法、康斯迪等。90年代开发的具有废钢预热和连续进料双重功能的康斯迪技术已投入使用。通过留钢操作，康斯迪技术除了具有常规预热技术节能降耗等优点外，还可用于稳定电弧冶炼，消除栅闪，提高金属收得率，减少粉尘，消除废钢预热时产生的有害物质，大大缩短炼钢周期。目前已被广泛使用。近年来，日本也开发了ECOARC节能电炉，并已进入产业化实施阶段。
国内废钢预热技术主要采用康斯迪技术和竖炉，均为引进技术。专利信息网显示，目前国内企业也在开发自己的废钢预热技术，废钢预热和连续进料技术将是未来电弧炉炼钢短流程发展和竞争的热点之一。
(3)我国短流程炼钢工艺现状分析
近年来，我国新建了一批电弧炉短流程钢厂，其电弧炉短流程技术和设备具有以下特点。
长度设备:我国短流程电炉数量逐年减少，炉容量越来越大(见表2)。50t及以上电炉产能约占我国电炉钢总产能的85%，成为我国电炉钢生产的主要设备。而100t及以上大型电炉产能仅占42%，偏低，我国大部分主要电炉设备技术主要依赖进口(表3)。从电炉技术领域专利量分析(表4)，我国电炉设备自主研发明显不足。
2.工艺:近10年来，中国的短流程电弧炉炼钢技术不断发展。围绕如何缩短冶炼周期、降低运营成本、生产高附加值的钢铁冶炼，超高功率合理供电、富氧喷煤、偏心炉底出钢、铁水热熔等技术。已经开发出来了。但与国外同行相比，我国电弧炉炼钢综合能耗较高，尚未达到国际先进水平。
3.从整个流程来看，有整体上具有国际先进水平的短流程，如兴城特殊钢厂的合金钢棒生产流程，珠江钢厂的电炉-薄板坯连铸连轧生产流程。
表2中国重点大中型钢铁企业电炉设备
然而，在现有条件下，我国以电弧炉为核心冶炼设备的短流程工艺正面临一系列挑战。
1)废钢资源短缺。中国工业化进程短，社会废钢资源不足，钢铁制造过程的技术进步使自产废钢不断减少，而废钢进口量也相应下降，所以中国废钢资源短缺，价格居高不下。
2)电力短缺和电价成本。我国电力紧缺，短时间内还难以满足国内电炉钢生产的需求。缺电限电导致电炉断断续续生产，生产成本有上升趋势。
3)废料回收过程中有害元素的富集。废钢作为短流程的主要原料，质量日益恶化。一方面，随着废料回收次数的增加，有害元素不断富集；另一方面，随着钢铁表面涂层技术和复合材料的广泛应用，回收的废钢中含有铜、锌、铅、锡、钼、镍等元素。，这些都会不同程度地影响钢材的质量。
4)大部分短流程没有得到全面优化，生产效率不理想。因此，应按照循环经济的要求进行衡量，以保证生产顺利进行，减少设备故障和生产事故，合理调度，提高开工率。
5)节能环保差距大。由于认识不足、生产管理不善、技术和投资不足，造成了大量的能源浪费和环境污染。
