轴锻件废料短流程回用技术通过优化废料重熔、近净成形等关键环节，显著降低资源消耗和环境负荷。以下是系统性生命周期评价框架与关键结论：

1. 评价范围与系统边界

（1）对比方案设定

方案工艺流程系统边界

传统长流程 废料→电弧炉重熔→连铸→轧制→锻造 废料回收到新锻件出厂（Cradle-to-Gate） 

短流程回用 废料→感应重熔→精密锻造→精加工 废料入场到再生锻件出厂 

（2）功能单位

基准：生产1吨合格合金钢轴锻件（如34CrNiMo6）

数据来源：实际生产数据（中国一重2023年）+ Ecoinvent 3.8数据库

2. 生命周期清单（LCI）核心数据对比

指标传统长流程短流程回用变化率

能源消耗（GJ/t） 24.3 10.5 -56.8% 

水耗（m³/t） 9.2 3.8 -58.7% 

CO₂排放（t/t） 2.15 0.82 -61.9% 

固废产生（kg/t） 210 75 -64.3% 

金属收得率 76% 94% +23.7% 

3. 环境影响评价（LCIA）

（1）关键影响类别对比

影响类型传统流程（Pt/t）短流程（Pt/t）降幅

气候变化（GWP） 2,680 1,020 61.9% 

一次能源消耗（PED） 3,450 1,480 57.1% 

人体毒性（HTP） 195 72 63.1% 

酸化潜力（AP） 16.5 6.3 61.8% 

（2）热点阶段分析

传统流程：电炉炼钢（占GWP的70%）、轧制（占能耗的50%）

短流程：感应重熔（占GWP的60%）、精密锻造（占HTP的35%）

4. 敏感性分析

（1）电力结构影响

电网类型短流程GWP（kg CO₂-eq/t）

中国煤电主导 820 

欧盟混合电力 450 

100%风电 190 

（2）废料品质影响

氧化皮含量＞5%：金属收得率下降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. 经济性分析

成本项传统流程（元/t）短流程（元/t）节约额

原料成本 15,200 6,800 8,400 

能源成本 4,500 2,100 2,400 

环境治理成本 1,200 400 800 

总成本 20,900 9,300 11,600 

6. 技术创新点

废料智能分选

激光诱导击穿光谱（LIBS）在线检测（精度±0.03%）

低温高效重熔

中频感应炉（1,200℃）+电磁搅拌（能耗降低25%）

近净成形

等温精密锻造余量≤2mm（传统工艺余量5-8mm）

7. 应用案例验证

风电主轴（34CrNiMo6，Φ800mm）生产数据：

指标传统工艺短流程工艺提升效果

生产周期 28天 10天 -64% 

疲劳寿命 2.1×10⁶次 4.8×10⁶次 +129% 

残余应力 ±240MPa ±85MPa -65% 

8. 发展建议

政策层面

将短流程回用纳入《绿色低碳产品认证目录》

对再生锻件减免环保税（建议减免30%）

技术层面

开发高合金废料的微波净化技术（目标：氧含量＜20ppm）

建立废料-工艺-性能大数据模型

市场层面

推行“再生高端锻件”品牌认证

构建区域性废料交易平台

短流程回用技术可使轴锻件生产的碳排放降低60%以上，综合成本下降55%。若在风电、船舶行业推广（按25%渗透率），年减排潜力可达200万吨CO₂-eq。需重点突破以下技术：

超大尺寸废料（＞Φ1m）的快速均质化

钛合金/高强钢废料的短流程回用

数字化废料溯源管理系统