電気アーク炉（EAF）の主な利点は、その運用上の柔軟性であり、主な原材料としてスクラップ鋼を使用できることに起因します。これにより、高炉からの溶銑に依存する転炉（BOF）に必要な大規模な統合プロセスよりも、小規模で設備投資が少なく、起動と停止が容易な生産が可能になります。
EAFとBOFのどちらを選択するかは、どちらが普遍的に優れているかという問題ではなく、原材料の入手可能性、必要な生産規模、設備投資、環境への配慮に基づいた戦略的な決定です。EAFはリサイクルと柔軟性を優先する世界で優れており、BOFはバージン鉱石からの大規模生産のために構築されています。
根本的な違い：原材料
各炉の利点を理解するには、まずそれらに何が投入されるかを見る必要があります。この入力における根本的な違いが、コストや規模から環境への影響まで、すべてを決定します。
転炉（BOF）の経路
BOFは、より大規模な統合製鉄所の一部です。その主な投入物はスクラップではなく、高炉で生産された溶銑です。
このプロセスは、鉄鉱石、コークス（石炭から派生した高炭素燃料）、石灰石などの原材料から始まります。高炉で溶銑が作られ、それがBOFに装入されて鋼に精錬されます。
電気アーク炉（EAF）の経路
EAFは「ミニミル」の中心であり、強力なリサイクルユニットとして機能します。その主な投入物は、100%冷間鉄スクラップ、つまり古い車、家電製品、工業用端材です。
熱を発生させるための酸素との化学反応の代わりに、EAFは巨大なグラファイト電極を使用してスクラップに電流を流し、それを溶かして溶鋼にします。
電気アーク炉の主な利点
EAFがスクラップ鋼と電力に依存していることは、従来の統合製鉄所のルートに比べて、いくつかの明確な運用上および経済上の利点をもたらします。
優れた生産柔軟性
EAFは比較的迅速に起動および停止できます。これにより、製鉄業者は市場の需要や変動する電力価格に迅速に対応し、最も収益性の高いときにのみ操業することができます。
対照的に、高炉は連続運転用に設計されており、しばしば停止することなく何年も稼働します。停止させることは費用がかかり、複雑な作業です。
低い設備投資
EAFの「ミニミル」を建設することは、統合製鉄所を建設するよりもはるかに安価で迅速です。コークス炉や高炉といった大規模で高価なインフラの必要性を完全に回避します。
この参入障壁の低さは、より分散化され競争力のある鉄鋼産業を可能にしました。
炭素排出量の削減
統合BOFプロセスは炭素集約型であり、特にコークスが鉄鉱石を還元するために使用される高炉段階で顕著です。このプロセスは、産業用CO2排出の主要な発生源です。
EAFプロセスは、これらの化学的排出を完全に回避します。大量の電力を消費しますが、特に再生可能エネルギーの割合が高い電力網で稼働する場合、その全体的な炭素排出量は大幅に低くなります。
トレードオフの理解
EAFの利点には限界がないわけではありません。客観性には、BOFプロセスが優位性を保っている点を認識する必要があります。
スクラップ品質への依存
EAFで生産される鋼の品質は、投入されるスクラップ金属の品質に直接関係しています。スクラップ中の汚染物質（「残留物」として知られる）は、除去が困難で費用がかかる場合があります。
バージン鉄鉱石から始まるBOFプロセスは、鋼の最終的な化学組成をはるかに厳密に制御できるため、最高純度で最も要求の厳しい鋼種を生産するのに伝統的に優れています。
高い電気エネルギーコスト
全体的なプロセスはよりエネルギー効率が高いとよく言われますが、EAF炉自体は莫大な電力を消費します。このため、EAF製鉄業者は地域の電力価格と電力網の安定性に非常に敏感になります。
生産規模
BOFは通常EAFよりもはるかに大きく、汎用鋼の連続的な大量生産のために設計されています。単一の大規模な統合製鉄所は、複数のEAFミニミルが必要となるような量の鋼を生産できます。
目標に合った適切な選択をする
最適な製鋼技術は、戦略的な目標に完全に依存します。
- リサイクル材料の活用とCO2排出量の最小化が主な焦点である場合：電気アーク炉は、スクラップの使用と高炉プロセスの回避により、決定的な選択肢です。
- 生の鉱石から高純度鋼を大量生産することが主な焦点である場合：従来の転炉ルートは、化学組成の優れた制御を提供し、純粋な量では比類がありません。
- 生産の柔軟性と低い初期設備投資が主な焦点である場合：EAF「ミニミル」モデルは、鉄鋼市場へのより迅速、安価、かつ機敏な参入を提供します。
最終的に、これらの根本的な違いを理解することで、特定の産業目標に合った適切なツールを選択することができます。
要約表：
| 特徴 | 電気アーク炉（EAF） | 転炉（BOF） |
|---|---|---|
| 主な原材料 | スクラップ鋼 | 溶銑（高炉から） |
| 運用柔軟性 | 高（起動/停止可能） | 低（連続運転） |
| 設備投資 | 低い | 高い |
| 炭素排出量 | 低い（高炉なし） | 高い |
| 生産規模 | 小規模（ミニミル） | 大規模（統合製鉄所） |
| 鋼の純度制御 | スクラップ品質に依存 | 高（バージン鉱石から） |
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