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中國(guó)鋼鐵發(fā)展大趨勢(shì)
    發(fā)布日期:2009-09-08
中國(guó)鋼鐵發(fā)展大趨勢(shì)
全國(guó)政協(xié)副主席 中國(guó)工程院院長(zhǎng) 徐匡迪
人類用鐵、冶鐵的歷史可追溯到3000年前。鐵質(zhì)工具的采用大大促進(jìn)了遠(yuǎn)古農(nóng)業(yè)文明的發(fā)展,以至于史學(xué)界把它定義為鐵器時(shí)代。
在近代工業(yè)革命過程中,鋼鐵也扮演了不可或缺的角色。從蒸汽機(jī)、內(nèi)燃機(jī)到發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)等動(dòng)力機(jī)械,再到汽車、火車、輪船等運(yùn)載工具,無一不是用鋼鐵制成的。即使到了信息時(shí)代的今天,鋼鐵仍然發(fā)揮著主要金屬材料的作用。究其原因,不僅是因?yàn)樵诘厍蛏翔F的資源量大、礦藏集中、易于規(guī)?;_采,而且還因?yàn)殍F礦只要在一定溫度下用碳就可還原成鐵,生產(chǎn)成本低。除此以外,使用后的廢鋼鐵還可以回爐再煉,資源的反復(fù)利用幾乎無限制。更重要的一點(diǎn)是,鐵與不同含量的碳或合金,經(jīng)過不同的加工、熱處理,可以獲得各種各樣性能的鋼材。
中國(guó)是擁有13億人口的發(fā)展中大國(guó),到2050年前都處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的進(jìn)程中,對(duì)鋼鐵的需求將長(zhǎng)期維持在一個(gè)較高的水平上。正因?yàn)榇耍覀兒苡斜匾獙?duì)“中國(guó)鋼鐵大趨勢(shì)”進(jìn)行分析、研討。
回顧過去100年世界鋼鐵工業(yè)迅猛發(fā)展所走過的道路,不難看出有兩大力量支撐著它。一是整體社會(huì)工業(yè)水平的不斷提高。如果沒有蒸汽透平,就不可能有大型高爐;大功率電機(jī)的出現(xiàn)造就了大型軋鋼機(jī);工業(yè)化大規(guī)模制氧技術(shù)的成熟,使氧氣轉(zhuǎn)爐脫穎而出,取代了少、慢、差、費(fèi)的平爐。簡(jiǎn)而言之,只有在工業(yè)革命成功和裝備制造業(yè)不斷發(fā)展的基礎(chǔ)上,才會(huì)出現(xiàn)由大型化設(shè)備組成的現(xiàn)代鋼鐵聯(lián)合企業(yè)。二是從上世紀(jì)中葉開始的信息革命風(fēng)起云涌。信息技術(shù)在鋼鐵工業(yè)中的應(yīng)用,促進(jìn)了鋼鐵工業(yè)的各個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)入了連續(xù)化、智能化、高效化的新時(shí)代。與50年前相比,鋼鐵工業(yè)的勞動(dòng)生產(chǎn)率提高了近10倍,資源及能源消耗降低了30%~50%。
當(dāng)然,除了近代物質(zhì)文明的貢獻(xiàn)外,鋼鐵冶金過程的理論研究也起到了十分關(guān)鍵的支撐作用。150年前,鋼鐵冶金還是一門傳統(tǒng)工藝技術(shù),它的基礎(chǔ)是千百年生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的積累。19世紀(jì)中葉以后,化學(xué)熱力學(xué)日臻成熟,并開始應(yīng)用于鋼鐵冶金,形成了以系統(tǒng)狀態(tài)為考察對(duì)象的經(jīng)典冶金學(xué)。從20世紀(jì)30年代起,為研究冶金過程的速率現(xiàn)象,首先發(fā)展了以分子動(dòng)力學(xué)為基礎(chǔ)的微觀冶金動(dòng)力學(xué),試圖從純化學(xué)反應(yīng)的角度來描述冶金過程的速率現(xiàn)象。但在經(jīng)典冶金學(xué)中無論是宏觀的熱力學(xué)分析還是微觀的動(dòng)力學(xué)描述,都不能直接用于冶金過程控制,形成了事實(shí)上的“冶金原理”與“冶金工藝”的脫節(jié)。20世紀(jì)50年代開始的工業(yè)過程自動(dòng)控制,計(jì)算機(jī)技術(shù)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用,催生了冶金過程自動(dòng)化的研究。到20世紀(jì)80年代則進(jìn)而發(fā)展到基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)邏輯和鏈接權(quán)的人工智能表述,無論是傳輸過程還是人工智能都要借助于常、偏微分方程組的數(shù)學(xué)工具。在此基礎(chǔ)上再結(jié)合反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、研究,形成了冶金反應(yīng)工程學(xué)的學(xué)科分支,為冶金過程現(xiàn)代化、信息化提供了完備的理論支撐。從此,鋼鐵冶金從工藝技術(shù)走向了工程科學(xué)。
回顧過去通常是展望未來的基礎(chǔ),只有正確總結(jié)過去,認(rèn)真分析現(xiàn)在,才有可能預(yù)測(cè)未來的大趨勢(shì)。未來中國(guó)鋼鐵有哪些大趨勢(shì)呢?
首先,鋼鐵工業(yè)已成為當(dāng)前國(guó)人關(guān)注的焦點(diǎn),其原因不外乎現(xiàn)有鋼鐵企業(yè)的工藝、設(shè)備還不夠先進(jìn),產(chǎn)品質(zhì)量未能普遍達(dá)到世界先進(jìn)水平,而其能耗卻占到全國(guó)總能耗的12%左右,污染物排放則近于總排放的16%(含CO2、SO2、COD及固體廢棄物),被列為國(guó)家節(jié)能減排的重點(diǎn)行業(yè)。故而中國(guó)鋼鐵工業(yè)要生存、發(fā)展,滿足國(guó)民經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的首要前提,已從經(jīng)濟(jì)規(guī)模與效益轉(zhuǎn)為能否建成資源節(jié)約型與環(huán)境友好型的鋼鐵工業(yè)。這將是中國(guó)鋼鐵工業(yè)首要的大趨勢(shì),也是鋼鐵工業(yè)貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀的應(yīng)有之義。
本世紀(jì)初,由中國(guó)工程院組織鋼鐵冶金院士和專家集體醞釀、研究提出的新一代鋼鐵生產(chǎn)流程,就是這一趨勢(shì)的具體工程化方案。其核心內(nèi)容是把鋼鐵企業(yè)由過去單純生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鋼材的功能拓展為具有充分回收、高效利用各種余熱、煙氣進(jìn)行發(fā)電或提取清潔能源(氫或甲醇)的轉(zhuǎn)化功能,同時(shí)又要具有吸納廢塑料、廢鋼鐵等社會(huì)廢棄物的功能,充分利用爐渣等可再生固體廢棄物取代寶貴的自然資源生產(chǎn)建筑材料。除此以外,還應(yīng)采用干熄焦,高爐、轉(zhuǎn)爐煤氣干法除塵,鐵水三脫,少渣吹煉,爐渣成分控制,冷卻造粒后作為水泥熟料等等。這一流程的工程方案,已在曹妃甸首鋼京唐鋼鐵廠的建設(shè)中得到體現(xiàn)。
其次,隨著我國(guó)工業(yè)化的進(jìn)程,社會(huì)鋼鐵的積蓄量正在快速增加,預(yù)計(jì)到2015年后,高排放汽車、使用10年以上的家電將陸續(xù)被淘汰,從而使廢鋼供應(yīng)量增加,價(jià)格相對(duì)下降。同時(shí)為應(yīng)對(duì)全球氣候變化及CO2減排的需要,在鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)流程中,短流程(廢鋼—電爐—連鑄—連軋)的比重將逐步提高,從現(xiàn)在的不到15%,提高到30%~40%。與此同時(shí),長(zhǎng)流程中的還原工序,也會(huì)因減少焦炭消耗、熔融還原技術(shù)的成熟和完善,而逐漸擴(kuò)大直接還原、熔融還原的比重,以減少碳的排放。這將是中國(guó)鋼鐵發(fā)展的另一個(gè)大趨勢(shì)。
再其次,通過潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)和凝固、軋制、冷卻過程控制技術(shù),生產(chǎn)潔凈度和均勻度高、晶粒細(xì)化、相變強(qiáng)化的鋼,從而節(jié)省或少用合金資源,生產(chǎn)出高強(qiáng)度、超高強(qiáng)度的資源節(jié)約型鋼材,這是中國(guó)鋼鐵工業(yè)品種、質(zhì)量發(fā)展的新趨勢(shì)。
此外,盡管我國(guó)鋼鐵產(chǎn)量已連續(xù)10多年居世界第一位,但鋼鐵工業(yè)的集中度較低,產(chǎn)能占前五位的大型企業(yè),在全國(guó)產(chǎn)出中所占的份額不足20%。這與發(fā)達(dá)國(guó)家(日、美、德、韓等)有很大差距。產(chǎn)能分散就很難避免重復(fù)建設(shè)、結(jié)構(gòu)雷同。下一步,將通過市場(chǎng)的力量和政策導(dǎo)向,推動(dòng)有實(shí)力的大鋼鐵集團(tuán)兼并、重組不同地區(qū)的中型骨干企業(yè),形成5~6個(gè)大集團(tuán),并擁有全國(guó)50%以上的總產(chǎn)能。這是中國(guó)鋼鐵工業(yè)由大到強(qiáng)的必由之路,是客觀經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下,增強(qiáng)企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)力的大趨勢(shì)。
從清末洋務(wù)運(yùn)動(dòng)開始,中國(guó)有現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)不過百年左右,但一直到新中國(guó)成立時(shí),總產(chǎn)能僅百萬噸左右,1949年新中國(guó)成立時(shí)的實(shí)際產(chǎn)量?jī)H為15.8萬噸。20世紀(jì)五六十年代,中國(guó)鋼鐵工業(yè)的骨架初創(chuàng),建成了鞍鋼、包鋼、武鋼、首鋼、酒鋼、攀鋼、上鋼、唐鋼、太鋼等大中型鋼鐵企業(yè),到“文革”結(jié)束時(shí),鋼鐵產(chǎn)能達(dá)到4000萬噸左右。改革開放30年來,國(guó)內(nèi)市場(chǎng)強(qiáng)勁需求,使中國(guó)鋼鐵工業(yè)超常發(fā)展,目前產(chǎn)能已過剩,資源與環(huán)境制約凸顯。中國(guó)鋼鐵工業(yè)必須在科學(xué)發(fā)展觀的指導(dǎo)下,淘汰落后產(chǎn)能,認(rèn)真進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整,真正建成資源節(jié)約型和環(huán)境友好型鋼鐵工業(yè),為全面建設(shè)小康社會(huì)、到本世紀(jì)中把中國(guó)建設(shè)成中等發(fā)達(dá)國(guó)家作出貢獻(xiàn)!
注:本文系作者為中國(guó)冶金報(bào)社編寫的《中國(guó)鋼鐵大趨勢(shì)》一書撰寫的序言,標(biāo)題為編者加,文章有刪節(jié)?!、?/FONT>