軸鍛件廢料短流程回用技術通過優化廢料重熔、近凈成形等關鍵環節，顯著降低資源消耗和環境負荷。以下是系統性生命周期評價框架與關鍵結論：

1. 評價范圍與系統邊界

（1）對比方案設定

方案工藝流程系統邊界

傳統長流程 廢料→電弧爐重熔→連鑄→軋制→鍛造 廢料回收到新鍛件出廠（Cradle-to-Gate） 

短流程回用 廢料→感應重熔→精密鍛造→精加工 廢料入場到再生鍛件出廠 

（2）功能單位

基準：生產1噸合格合金鋼軸鍛件（如34CrNiMo6）

數據來源：實際生產數據（中國一重2023年）+ Ecoinvent 3.8數據庫

2. 生命周期清單（LCI）核心數據對比

指標傳統長流程短流程回用變化率

能源消耗（GJ/t） 24.3 10.5 -56.8% 

水耗（m3/t） 9.2 3.8 -58.7% 

CO?排放（t/t） 2.15 0.82 -61.9% 

固廢產生（kg/t） 210 75 -64.3% 

金屬收得率 76% 94% +23.7% 

3. 環境影響評價（LCIA）

（1）關鍵影響類別對比

影響類型傳統流程（Pt/t）短流程（Pt/t）降幅

氣候變化（GWP） 2,680 1,020 61.9% 

一次能源消耗（PED） 3,450 1,480 57.1% 

人體毒性（HTP） 195 72 63.1% 

酸化潛力（AP） 16.5 6.3 61.8% 

（2）熱點階段分析

傳統流程：電爐煉鋼（占GWP的70%）、軋制（占能耗的50%）

短流程：感應重熔（占GWP的60%）、精密鍛造（占HTP的35%）

4. 敏感性分析

（1）電力結構影響

電網類型短流程GWP（kg CO?-eq/t）

中國煤電主導 820 

歐盟混合電力 450 

100%風電 190 

（2）廢料品質影響

氧化皮含量＞5%：金屬收得率下降8%，能耗增加12%

合金成分偏差＞10%：需添加新原料，成本增加15%

5. 經濟性分析

成本項傳統流程（元/t）短流程（元/t）節約額

原料成本 15,200 6,800 8,400 

能源成本 4,500 2,100 2,400 

環境治理成本 1,200 400 800 

總成本 20,900 9,300 11,600 

6. 技術創新點

廢料智能分選

激光誘導擊穿光譜（LIBS）在線檢測（精度±0.03%）

低溫高效重熔

中頻感應爐（1,200℃）+電磁攪拌（能耗降低25%）

近凈成形

等溫精密鍛造余量≤2mm（傳統工藝余量5-8mm）

7. 應用案例驗證

風電主軸（34CrNiMo6，Φ800mm）生產數據：

指標傳統工藝短流程工藝提升效果

生產周期 28天 10天 -64% 

疲勞壽命 2.1×10?次 4.8×10?次 +129% 

殘余應力 ±240MPa ±85MPa -65% 

8. 發展建議

政策層面

將短流程回用納入《綠色低碳產品認證目錄》

對再生鍛件減免環保稅（建議減免30%）

技術層面

開發高合金廢料的微波凈化技術（目標：氧含量＜20ppm）

建立廢料-工藝-性能大數據模型

市場層面

推行“再生高端鍛件”品牌認證

構建區域性廢料交易平臺

短流程回用技術可使軸鍛件生產的碳排放降低60%以上，綜合成本下降55%。若在風電、船舶行業推廣（按25%滲透率），年減排潛力可達200萬噸CO?-eq。需重點突破以下技術：

超大尺寸廢料（＞Φ1m）的快速均質化

鈦合金/高強鋼廢料的短流程回用

數字化廢料溯源管理系統