21世紀鋼鐵工業(yè)的技術進步與發(fā)展

20世紀是重要的。在這個時代，我們必須回顧過去的道路，預測未來。20世紀50年代，中國的鋼鐵工業(yè)取得了輝煌的成就。1949年，全國鋼鐵工業(yè)產(chǎn)量為15.584。t，1999年達到1.23:108？t，排名世界第一。中國的鋼鐵工業(yè)在數(shù)量上迅速增長，但我們在技術方向上經(jīng)歷了一些曲折，并經(jīng)歷了深刻的歷史教訓。例如，在采用新的通用汽車方面，拒絕使用這一新專利，中國繼續(xù)建設了平爐，這可能會導致中國排斥平爐。此外，在促進和應用連鑄技術方面，中國也走了許多彎路。目前，中國的連鑄比約為76%。如果這項工作完成，連染比可以達到80%90%。綜上所述,對過去進行總結,找出經(jīng)驗和教訓,同時對科學技術的發(fā)展趨勢進行預測是非常必要的,這樣才能使我們的思想更解放,不做與發(fā)展規(guī)律相違背的決策,從而為國家減少經(jīng)濟損失,少走不必要的彎路.以下分6個方面闡述.120這個世紀是鋼鐵工業(yè)的一個重要發(fā)展時期1.12世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展的總態(tài)勢20世紀,鋼鐵工業(yè)得到空前的發(fā)展.1900年,世界鋼產(chǎn)量2.85×107?t,到1973年世界鋼產(chǎn)量就超過了7×108?t,1997年則達到了7.99×108?t.如果不出現(xiàn)1997年～1998年亞洲金融危機對鋼鐵生產(chǎn)增幅的影響,預計到2000年,全世界鋼產(chǎn)量可能超過8×108?t,約為1900年產(chǎn)量的28倍.圖1為20世紀世界粗鋼產(chǎn)量和我國粗鋼產(chǎn)量發(fā)展過程的對比情況.從圖1中可知,本世紀鋼鐵工業(yè)發(fā)展的總態(tài)勢是持續(xù)增長的.50年代以前,對鋼鐵工業(yè)發(fā)展影響較大的是兩次世界大戰(zhàn)以及兩次大戰(zhàn)間的世界性的資本主義經(jīng)濟危機.第二次世界大戰(zhàn)結束后,經(jīng)濟進入恢復發(fā)展階段,世界鋼產(chǎn)量迅速增長.50年代以后,隨著氧氣轉爐與連鑄技術的開發(fā)和逐步推廣應用,以及和平時期大規(guī)模建設造成的鋼鐵需求量的急增,世界鋼鐵工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的變化,這個時期的增長速度相當驚人.70年代末及80年代發(fā)生的兩次石油危機都造成世界鋼產(chǎn)量下降并使整個資本主義經(jīng)濟萎縮.這段時間世界鋼產(chǎn)量在7×108?t左右徘徊.80年代末、90年代初薄板坯連鑄技術的出現(xiàn),引發(fā)了一系列鋼鐵生產(chǎn)新工藝的開發(fā),并再次推動了鋼鐵工業(yè)的發(fā)展.從圖1中,我們還可以看出我國鋼鐵工業(yè)的真正發(fā)展是在1978年黨的十一屆三中全會以后.盡管總體來說,世界鋼鐵工業(yè)的發(fā)展呈上升的態(tài)勢,但具體到不同的國家,情況又有所不同.圖2為20世紀后半葉世界鋼產(chǎn)量的變化趨勢.由圖中可以清晰地看到,工業(yè)發(fā)達國家本世紀前期增長速度很快,70年代達到高峰,其后由于這些國家的基礎設施基本上都到位了,因此鋼的需求量有所下降并逐漸趨于穩(wěn)定.發(fā)展中國家,如拉丁美洲、亞洲國家鋼產(chǎn)量呈持續(xù)增長的態(tài)勢.前蘇聯(lián)和東歐集團以前是封閉的社會主義集團,軍事工業(yè)發(fā)達,鋼產(chǎn)量的增長較快,但自該集團解體后,鋼產(chǎn)量大幅下降.當然,各國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的不均衡是其處于不同工業(yè)化階段的反映.1.2從鋼鐵工業(yè)的發(fā)展看世界鋼產(chǎn)量的持續(xù)增長19世紀末至20世紀初,早期的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)(包括原料加工、煉鐵、煉鋼和軋鋼)已經(jīng)開始出現(xiàn).最早的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)是美國鋼鐵公司,它成立于1882年,是20世紀前期眾所周知的鋼鐵大王.接著,德國的蒂森鋼鐵公司、美國伯利恒鋼鐵公司和加拿大鋼鐵公司分別于1890年、1891年和1895年成立,它們均屬19世紀末期建設的第一代鋼鐵聯(lián)合企業(yè).20世紀初,幾乎所有工業(yè)化國家,包括十月革命后的蘇聯(lián)都建立了鋼鐵聯(lián)合企業(yè).鋼鐵聯(lián)合企業(yè)在20世紀鋼鐵工業(yè)發(fā)展中起了不可替代的作用.圖3簡要介紹了19世紀末到20世紀中葉鋼鐵工業(yè)技術進步的情況.早期的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)大都由原料加工、煉焦、較小的高爐、較小的平爐、鑄錠、初軋開坯和不同類型的軋鋼廠等主要設備組成.20世紀中葉,氧氣轉爐煉鋼和連續(xù)鑄鋼技術的出現(xiàn),加上設備的大型化、生產(chǎn)的連續(xù)化和高速化以及計算機為中心的自動化技術,構成了當代大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的技術基礎,推動了鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展.這時鋼鐵聯(lián)合企業(yè)的特征是由高爐、氧氣轉爐、連鑄、熱連軋機、冷連軋機、連續(xù)熱處理以及計算機應用等裝備組成.從60年代末到70年代涌現(xiàn)出了一批以上述技術為基礎的現(xiàn)代化大型聯(lián)合企業(yè).例如,日本的幾家大型鋼鐵公司,歐洲、美洲的大型鋼鐵公司都屬于這種流程.我國的寶鋼以及經(jīng)過技術改造后的武鋼等企業(yè)也屬于這種類型.在鋼鐵聯(lián)合企業(yè)火爆的60年代,美國出現(xiàn)了一種以廢鋼做原料,用電爐煉鋼,然后經(jīng)連鑄,軋成長材的新型小鋼廠(Mini-mill).由于其流程短、投資少、成本低、靈活性強,因而市場競爭力較強,發(fā)展速度相當快.因而,到了70年代,這種小型的Mini-mill鋼廠基本上壟斷了美國鋼材的長材市場,而大型的鋼鐵聯(lián)合企業(yè)主要生產(chǎn)板材.1989年,第一臺薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線在美國紐柯的克勞福什維爾建成.隨后美國出現(xiàn)了一批以薄板坯連鑄連軋為核心的小鋼廠,這種短流程鋼廠的投資較低、勞動生產(chǎn)率非常高,噸鋼成本比常規(guī)大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)便宜40美元～80美元,迫使傳統(tǒng)鋼廠不得不改進工藝、降低成本.短流程鋼廠強勁的生命力改變著鋼鐵工業(yè)的格局,也受到了全世界的矚目.這樣,小鋼廠也逐漸占領部分板材市場.目前,全世界采用薄板坯連鑄連軋的小鋼廠的板材年產(chǎn)量已超過了3×107?t.除了美國,韓國、印度,歐洲的蒂森和霍戈文公司也都在建薄板坯連鑄連軋設備,加拿大的阿爾戈馬公司與蒂森公司的生產(chǎn)線已經(jīng)分別在1997年、1998年建成投產(chǎn).小鋼廠的出現(xiàn)不僅占領了大型鋼鐵公司的一部分板材市場,更推動了傳統(tǒng)鋼鐵工藝的技術進步.50年代至70年代,世界鋼鐵工業(yè)主要致力于規(guī)模和產(chǎn)量.1975年,在利馬舉行的國際鋼鐵會議上人們預測到2000年世界鋼產(chǎn)量將達到14×108?t～17.5×108?t,還估計從1975年至1985年世界鋼產(chǎn)量將在1974年的基礎上增加2.4×108?t,達到9.4×108?t.其后不久發(fā)生的石油危機不僅使這些目標未能實現(xiàn),而且使人們認識到必須從單純追求規(guī)模和數(shù)量轉向提高質量、降低消耗、降低成本.為在國際市場的競爭中立于不敗之地,必須增加品種,使鋼材更具競爭力.隨著人類環(huán)保意識的增強,鋼鐵工業(yè)必須與地球環(huán)境和睦相處,走可持續(xù)發(fā)展的道路.20世紀后期,鋼產(chǎn)量總的增加幅度不大,但品種、質量上了大臺階.90年代,800kg鋼的使用價值相當于70年代的1t鋼,甚至更多.鋼中不純元素的評價單位由70年代的0.01%縮小至目前的0.0001%,潔凈鋼中要求不純元素之和小于0.01%(100ppm).生產(chǎn)1t鋼的綜合能耗由70年代的1t標煤降至90年代的700kg標煤,設備利用率大幅度提高.70年代發(fā)達國家的勞動生產(chǎn)率為100t～150t/人·a,目前提高到500t～800t/人·a,小鋼廠Mill—mill更達到1000t～2000t/人·a.1.3鋼鐵工業(yè)對于鋼鐵產(chǎn)品的價格與升級技術進步使鋼鐵生產(chǎn)的消耗進一步降低,自70年代以來,鋼鐵產(chǎn)品的價格基本保持穩(wěn)定,而其他工業(yè)品的價格大多成倍增長,這也是鋼鐵在材料工業(yè)中競爭力強的原因之一.圖4為鋼材與其他工業(yè)品的價格對比情況.從圖中可知,進入90年代,機械產(chǎn)品和汽車的價格為70年代初價格的2倍多,一般的民用品價格也上漲了半倍多,而唯獨鋼材的價格和70年代初期相比基本保持不變.正是鋼鐵工業(yè)不斷的技術進步保證了鋼材價格的平穩(wěn)及其強勁的市場競爭力,這也正是有色金屬如銅、鋁等和其它諸如陶瓷、工程塑料等非金屬材料無法與之抗衡的原因.綜上所述,20世紀的鋼鐵工業(yè)不僅產(chǎn)量增長驚人、規(guī)模效益顯著,而且技術進步和工藝革命推動了鋼鐵材料質量的改善、品種的多樣化并使價格保持穩(wěn)定,這些都是許多產(chǎn)業(yè)望塵莫及的.所以說,20世紀是鋼鐵工業(yè)大發(fā)展的世紀.2木材仍在使用中21世紀可預見的將來最主要的結構材料,鋼鐵工業(yè)遠非“夕陽工業(yè)”2.12世紀是一個跨界使用的時代,21世紀只是一個一個階段,21世紀沒有一個國際80年代初,一位美國記者寫了一本名為《第三次浪潮》的書,書中提到第一次浪潮是農(nóng)業(yè)革命,第二次浪潮是工業(yè)革命,第三次浪潮是信息革命.他認為,在信息革命時代,傳統(tǒng)的工業(yè)經(jīng)濟會逐漸衰退,而信息產(chǎn)業(yè)將成為世界的主要產(chǎn)業(yè),并提出了所謂“夕陽工業(yè)”的說法.顯然這種觀點具有一定的片面性.人類社會的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史過程,經(jīng)濟上可以分成3個階段,即農(nóng)業(yè)經(jīng)濟時代、工業(yè)經(jīng)濟時代和知識經(jīng)濟時代.21世紀是知識經(jīng)濟時代,盡管目前信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛,但并不等于農(nóng)業(yè)經(jīng)濟和工業(yè)經(jīng)濟萎縮不前.全世界有近50億人口生活在發(fā)展中國家和欠發(fā)達國家,21世紀糧食和各種工業(yè)品需求量肯定會繼續(xù)增長,農(nóng)業(yè)經(jīng)濟和工業(yè)經(jīng)濟必須繼續(xù)發(fā)展才能滿足人類的需求,但在整個經(jīng)濟增長中所占的比重由于知識經(jīng)濟的高速發(fā)展而有所下降.因此,人類走向知識經(jīng)濟時代,并不意味著傳統(tǒng)工業(yè)發(fā)展的停滯,而是將以更快的速度、更優(yōu)的質量持續(xù)發(fā)展,這樣才能滿足人類日益增長的物質和精神需求.高新技術也會進入農(nóng)業(yè)和工業(yè)經(jīng)濟,進一步促進農(nóng)業(yè)和工業(yè)的發(fā)展.綜上所述,對制造業(yè)來講,21世紀只有夕陽工藝,決無夕陽工業(yè);只有夕陽企業(yè),決無夕陽產(chǎn)業(yè).2.2預應力鋼與實際金屬材料的產(chǎn)量和水分含量在世界金屬資源中,鐵礦是在地殼中的蘊藏量大、分布廣且采礦條件最好.表1為世界主要結構材料的產(chǎn)量,表2為1989年美國礦山局公布的世界鐵資源儲量按金屬量排序的情況.從表1可知,金屬材料中,粗鋼的產(chǎn)量最高,其它如鋁、銅都不能與之相比.盡管非金屬材料水泥的產(chǎn)量高達十幾億噸,可是水泥只能抗壓,抗拉和抗折性能極差,也無法與鋼材相比.表2表明中國鐵礦石儲量在世界上排名第九,與我國粗鋼產(chǎn)量居世界首位的地位不相稱.因此,我國每年必須進口大量鐵礦石.信息產(chǎn)業(yè)中大量使用SiO2材料,在地球上的儲量非常豐富,可是它不適合做結構材料,只能做電子元件.因此,在人類居住的地球上,鋼材是主要的結構材料,這是由地殼的構成決定的,是其他材料無法比擬的.2.3主要材料回收利用情況材料的回收利用對人類的生存和發(fā)展非常重要.如果我們生產(chǎn)的材料都不能回收利用,那么地球將成為一個巨大的垃圾場.表3為主要材料的回收利用情況.從表中可知當前人類所使用的各種材料的回收率都不高,而且象塑料這樣的材料,使用后大都不能降解,會造成嚴重的白色污染.相比之下,鋼鐵的可回收利用程度最高,使用后即使銹蝕也不會污染環(huán)境.因此,鋼鐵業(yè)是比其他材料工業(yè)更易于形成適應可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的產(chǎn)業(yè).2.4性能好,價格好,性能不高.表4為一些材料的價格與比強度之比的數(shù)據(jù).由此可知,鋼材是目前價格與性能比最便宜的材料.水泥雖然便宜,但性能不全面.碳纖維雖然比強度極高,但價格也非常昂貴.比較來看,性能又好、價格又適宜的,只有鋼材.而且,隨著科學技術的進步,鋼材性能將會更加完善,其廉價的優(yōu)勢也將日益突出.2.5發(fā)展中國家的經(jīng)濟增長需要經(jīng)濟的發(fā)展目前,發(fā)達國家總人口只有10多億,全世界還有近50億人口生活在發(fā)展中國家或欠發(fā)達國家.在21世紀,這些國家的經(jīng)濟都要發(fā)展,都要加強基礎設施建設.發(fā)達國家為維持一定的工業(yè)生產(chǎn)水平也需要鋼鐵.21世紀的鋼鐵消費量仍將是增長的,而且要持續(xù)相當長時間.2.6鋼鐵、焦化、廢水利用應成為發(fā)展方向的主要因素除了可回收利用程度較高以外,鋼材本身是對環(huán)境造成污染最少的材料之一.隨著科學技術的進步,鋼鐵副產(chǎn)品的利用程度、廢棄物的處理以及對大氣、水等環(huán)境污染的治理都將更快地得到解決.鋼鐵工業(yè)目前整治的重點是焦化廢氣、廢水.廢渣現(xiàn)在大部分已利用了,將來會全部利用.焦化和廢水的問題也會得到很好地處理.這樣鋼鐵工業(yè)將成為長期與地球和睦相處的產(chǎn)業(yè).綜合上述6個方面的分析,可以肯定鋼鐵工業(yè)不僅不是“夕陽工業(yè)”,而且在21世紀還將繼續(xù)發(fā)展和進步,鋼鐵仍是人類所使用的最主要的結構材料和產(chǎn)量最大的功能材料.3傳統(tǒng)工藝流程的開發(fā)21世紀80年代以來,鋼鐵工業(yè)技術進步的主流是縮短流程、減少工序、降低消耗、降低成本、提高質量、提高效率,使鋼鐵工業(yè)徹底擺脫粗放式的經(jīng)營方式,進一步實現(xiàn)集約化.為實現(xiàn)這一目標,人們從兩個方面進行了努力:一是尋找可以替代傳統(tǒng)工藝的新工藝流程的研究開發(fā),如薄板坯連鑄連軋、熔融還原、帶鋼鑄造等;另一方面則是現(xiàn)有工藝和技術裝備的完善化,如高爐大量噴煤、轉爐濺渣護爐、熱軋的無頭軋制、連續(xù)退火等.圖5為鋼鐵工業(yè)工藝流程開發(fā)思路的示意圖.新流程開發(fā)的核心就是將傳統(tǒng)工藝流程合并,使工序更少、消耗更低、勞動生產(chǎn)率更高.在新流程的開發(fā)上,許多國家如美國、日本的政府都投入了大量的人力、物力.與此同時,傳統(tǒng)工藝流程也在通過技術進步不斷地自我完善,21世紀的鋼鐵工業(yè)將是這兩大趨勢之間的競爭,并在競爭中互相借鑒、互相滲透.3.1發(fā)展新的鋼鐵生產(chǎn)過程新工藝流程開發(fā)的目的是尋找替代現(xiàn)有工藝的新流程,使流程更短、工序更少、能耗更低、勞動生產(chǎn)率更高,從而降低成本.3.1.1高爐高爐煉鋼前工序的新工藝流程的開發(fā)也可以說是非高爐煉鐵工藝流程的開發(fā),其基本思路是將造塊(燒結或球團)工序、煉焦工序和高爐煉鐵工序合并,直接用鐵礦粉和煤生產(chǎn)鐵水,這也就是通常所說的熔融還原(smeltingreduction);或是用燃料(氣體或煤)將鐵礦石直接還原成金屬鐵,即直接還原.當然,不論是熔融還原,還是直接還原,其最終目的是代替高爐.但是,高爐煉鐵是目前效率最高、能耗最低、生產(chǎn)規(guī)模最大的流程,只要解決好過于依賴焦炭和環(huán)境污染的問題,其競爭力是非常強大的.圖6為煉鐵工藝匯總圖,該圖充分表明了煉鐵工藝的多樣化.在眾多的直接還原生產(chǎn)金屬鐵的流程中,相當多的已經(jīng)工業(yè)化,但其單體設備的產(chǎn)量較低.而真正能工業(yè)化冶煉出鐵水的除高爐外只有Corex法.事實上Corex法只是將煉焦和高爐合在一起,并沒有取消造塊.據(jù)統(tǒng)計,直接還原鐵的產(chǎn)量2000年可能達到4×107?t,2010年有可能達到7×107?t.表5為已建和在建的Corex裝置的概況,如果表中的計劃都能實現(xiàn),則其總生產(chǎn)能力將達到5.6×106?t與世界高爐煉鐵生產(chǎn)5×108?t以上的產(chǎn)能相比,非高爐煉鐵產(chǎn)能較低.由此可見,21世紀鐵的主要來源仍是通過高爐冶煉而成.1996年,一位美國人在《鋼鐵工業(yè)生存戰(zhàn)略》發(fā)表文章,提出以后不要再建高爐,這種說法顯然是荒謬的,經(jīng)不起推敲的.目前世界上新的高爐仍在建設.3.1.2薄板坯連鑄連軋20世紀60年代出現(xiàn)的連鑄技術的實質是模鑄與初軋開坯的集成.這一新工藝不僅提高了生產(chǎn)效率、降低了成本,而且使鋼材的成材率提高了10%,從而推動了整個鋼鐵工業(yè)的技術進步.1989年問世的薄板坯連鑄連軋新工藝是將熱軋粗軋與連鑄相結合的工藝,它鑄出來的板坯和經(jīng)過熱軋粗軋的板坯一樣薄.10年間,薄板坯連鑄連軋工藝得到迅速發(fā)展,據(jù)目前已公布的有關資料統(tǒng)計,已投產(chǎn)和在建的有30多條這類工藝生產(chǎn)線.我國的珠江鋼廠已于1998年建成第一套薄板坯連鑄連軋裝置,計劃在建的還有包鋼和邯鄲鋼廠各一套.估計到2010年,約50%的熱軋卷將由薄板坯連鑄連軋生產(chǎn).該工藝快速發(fā)展的原因主要是投資省、能耗低、成本低、勞動生產(chǎn)率高、推廣快.圖7、圖8、圖9為薄板坯連鑄連軋與傳統(tǒng)熱軋在投資、勞動生產(chǎn)率和能耗方面的比較.據(jù)SMS統(tǒng)計,薄板坯連鑄連軋工藝的投資僅為傳統(tǒng)工藝的58%,能耗低50%,維修費用為傳統(tǒng)的39%,成材率比傳統(tǒng)的高1.8%.煉鋼后工序的另一個很重要的新工藝流程是日本和歐洲開發(fā)的將薄板坯連鑄連軋與精軋合并而成的薄帶連鑄,也稱帶鋼鑄造.該工藝的原理是直接將鋼水澆鑄成2mm～5mm厚的熱軋帶卷.圖10所示即為新日鐵光制鐵所的世界上首套雙輥帶鋼連鑄機的示意圖.該裝置的設計能力為年產(chǎn)不銹鋼帶4×105?t,產(chǎn)品規(guī)格:厚度為2mm～5mm,寬度為700mm～1330mm的熱軋卷,目前已投產(chǎn).由于由傳統(tǒng)方法生產(chǎn)不銹鋼的工藝很復雜,而這種工藝因省去連鑄、熱軋、成本較低,所以用其生產(chǎn)不銹鋼、合金鋼等特殊鋼非常劃算,但用其生產(chǎn)普碳鋼因設備投資、維護費用較高而不經(jīng)濟.3.1.3美國傳統(tǒng)供熱工藝趨勢:傳統(tǒng)焊接工藝將替代傳統(tǒng)u3000總的來說,煉鋼前工序新流程的開發(fā)沒有取得突破性進展,而煉鋼后工序新工藝開發(fā)的成效非常突出,估計在21世紀將有突破性進展,到2020年相當一部分傳統(tǒng)熱軋工藝將為新工藝所替代.這種趨勢在美國非常明顯.目前,美國很少再建新的傳統(tǒng)熱軋廠,但Mini-mill小鋼廠卻如雨后春筍般涌現(xiàn)。對于煉鋼以前工序的新流程,只有在特定條件下當具有高質量、高經(jīng)濟性時才會有所發(fā)展,但不可能替代高爐.3.2鋼鐵工藝技術進步薄板坯連鑄連軋工藝出現(xiàn)后,Mini-mill小鋼廠奪取了傳統(tǒng)鋼廠的部分板材市場,迫使傳統(tǒng)工藝為提高市場競爭力不得不加快技術進步的步伐.20世紀90年代是傳統(tǒng)工藝技術進步發(fā)展最快的10年.表6為鋼鐵工業(yè)傳統(tǒng)工藝流程主要工序技術進步的發(fā)展趨勢.這些年,我國鋼鐵傳統(tǒng)工藝的技術進步也取得了很大的進展,但發(fā)展很不平衡.我國各大鋼廠的共同特點是自己開發(fā)的技術所占比例不高.從表6可以看出,傳統(tǒng)工藝技術進步的潛力也是巨大的.1998年3月舉行的第二次世界煉鐵大會上,歐洲的比利時冶金研究中心(CRM)提出,高爐噴煤的操作目標是風溫1250℃、焦比219kg/t、煤比250kg/t、渣量155kg/t.上述數(shù)據(jù)是用數(shù)模算出來的,盡管實際原料可能達不到該計算的要求,但仍可得出高爐的生存和發(fā)展壽命還很長、發(fā)展?jié)摿薮蟮慕Y論.實際上,新工藝的開發(fā)與傳統(tǒng)開發(fā)的完善是既互相競爭,又互相滲透;既互相借鑒,又互相促進.現(xiàn)在薄板坯連鑄連軋已進入大型聯(lián)合企業(yè),與大轉爐相結合.新工藝除了關鍵技術是獨立開發(fā)的外,其他技術都脫胎于傳統(tǒng)技術.我估計,這種局面在21世紀上半葉將有更深入而廣泛的發(fā)展,直到形成21世紀新一代的鋼鐵工業(yè).421世界鋼鐵產(chǎn)品量、市場分析與展望21世紀鋼鐵工業(yè)發(fā)展的大致趨向:1)21世紀鋼鐵工業(yè)將繼續(xù)增長,鋼鐵工業(yè)發(fā)展的重點向發(fā)展中國家轉移.世界各地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展不平衡的,因而鋼鐵工業(yè)的發(fā)展趨向也不同.由于鋼鐵工業(yè)屬于技術密集、勞動密集、資本密集、污染較重的行業(yè),因此處于后工業(yè)期的發(fā)達國家將來只生產(chǎn)高附加值的鋼材,其它低檔鋼材依靠進口,而發(fā)展中國家正處于工業(yè)化期,各項基礎設施的建設急需大量鋼材,必須大力發(fā)展鋼鐵工業(yè),才能滿足其國內(nèi)的需求.21世紀世界鋼鐵工業(yè)的重點將向發(fā)展中國家轉移.可見,對中國鋼鐵工業(yè)來說,21世紀是機遇與挑戰(zhàn)并存.關于產(chǎn)量預測的方法,認為人均法、GNP法等計算的結果與實際情況相差較大.例如,1975年在利馬召開了一個世界鋼鐵發(fā)展狀況的研究會,會上提到2000年粗鋼產(chǎn)量將達到14×108?t～17.5×108?t,比目前的實際產(chǎn)量大了許多.實際上產(chǎn)量的影響因素很多,如圖11-13所示,每個國家都有自己獨特的增長曲線,不同的國家增長曲線是不同的.通常的規(guī)律是工業(yè)化期間,該國鋼鐵產(chǎn)量達到峰值,然而逐漸趨于穩(wěn)定.21世紀,各發(fā)達國家將進入后工業(yè)期,而發(fā)展中國家將進入工業(yè)化階段,盡管它們處于不同的發(fā)展期,但世界鋼鐵生產(chǎn)總的態(tài)勢仍是增長的,當然這種增長是一種波動中的增長.在考慮了鋼材利用率的增長因素的情況下,世界鋼鐵產(chǎn)量總的增長曲線應是各國增長曲線的疊加.圖11～13分別為20世紀西方主要產(chǎn)鋼家及中國、韓國歷年鋼產(chǎn)量的變化情況.從圖13可知,中國和韓國的鋼產(chǎn)量正處于上升期.估計中國鋼產(chǎn)量的增長將持續(xù)到2020年或2030年,然后下降,繼而趨于穩(wěn)定.2010年全世界的鋼產(chǎn)量預計在8.5×108?t～9.0×108?t間,2020年會達到9×108?t以上.21世紀最主要的結構材料和產(chǎn)量最大的功能材料毫無疑問仍將是鋼鐵.2)鋼鐵工廠將趨向專業(yè)化,萬能型、特大型聯(lián)合企業(yè)將減少,鋼鐵產(chǎn)品的發(fā)展將更多地依賴地區(qū)經(jīng)濟.現(xiàn)代化的鋼鐵企業(yè)通常都采用連鑄,而連鑄機是非常專業(yè)化的,一臺設備不可能既生產(chǎn)板坯又生產(chǎn)方坯,這就決定了新型現(xiàn)代化鋼廠將趨于專業(yè)化.另外,生產(chǎn)廠家一般要負擔產(chǎn)品的運輸費,因此,地區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展對運費乃至鋼材的成本有至關重要的作用,從而使鋼鐵產(chǎn)品的發(fā)展將更多地依賴地區(qū)經(jīng)濟.3)鋼鐵工業(yè)的集團公司將趨向集中,集團的工廠趨向分散,集團間的兼并將促進鋼鐵工業(yè)的國際化.新日鐵這樣的大集團公司在北海道的室蘭和釜石還有兩個產(chǎn)量所占比重較低的工廠,據(jù)其領導層透露,這樣做的主要原因是為了當?shù)厣a(chǎn)當?shù)劁N,運費低、成本低、利潤較高.蒂森和克虜伯這兩大鋼鐵巨頭的合并也是眾所周知的.4)鋼鐵工業(yè)內(nèi)部激烈的競爭,鋼鐵與其它材料的競爭,驅使鋼鐵工業(yè)更多地依賴科技進步.進入21世紀,鋼鐵工業(yè)的技術進步仍體現(xiàn)為新工藝流程的開發(fā)與現(xiàn)有工藝的完善化兩大趨勢的競爭,并在競爭中互相滲透、互相融合、互相促進.高新技術將對鋼鐵工業(yè)的技術進步起促進作用.5)廢鋼循環(huán)利用比例不斷提高.但在21世紀前半期,金屬鐵主要是由鐵礦石提供的,高爐煉鐵仍是煉鐵工藝的主流.6)電爐鋼的比例將逐步增長,由于廢鋼的短缺而出現(xiàn)了多種廢鋼代用品(SSS).SSS是SteelScrapSubstitute的縮寫主要是指DRI,HBI和鐵水等.7)薄板坯連鑄進入大型聯(lián)合企業(yè),替代傳統(tǒng)連鑄,Mini-mill小鋼廠的部分工藝與傳統(tǒng)鋼廠融合,形成新一代大型聯(lián)合企業(yè).圖14為新一代大型聯(lián)合企業(yè)的工藝流程.圖中清晰表明,傳統(tǒng)連鑄與薄板坯連鑄連軋將共存.8)進入21世紀將是多種工藝并存,高爐煉鐵與非高爐煉鐵并存,轉爐與電爐并存,傳統(tǒng)流程與短流程并存,大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)與Mini-mill小鋼廠并存.圖15為預測的21世紀的鋼鐵工藝流程.由圖可知,煉鋼前工序是傳統(tǒng)高爐與直接還原、熔融還原并存的局面.煉鋼后工序是傳統(tǒng)工藝、薄板坯連鑄、帶鋼連鑄三者并存.9)鋼鐵產(chǎn)品將出現(xiàn)替代趨勢,部分傳統(tǒng)產(chǎn)品被淘汰.圖16為鋼鐵產(chǎn)品品種替代趨勢.對型材來說,熱軋產(chǎn)品越來越少而冷軋產(chǎn)品越來越多,原因是相當一部分熱軋生產(chǎn)的品種,冷軋也能生產(chǎn),且尺寸更精確、能耗低、成本也低.對板材而言,今后的趨向是熱軋品種、規(guī)格越來越多而冷軋供貨范圍越來越小,例如在美洲,熱軋已能軋厚度1mm甚至1mm以下的鋼板,熱軋已部分取代了冷軋,對表面質量沒有特殊要求的品種可不經(jīng)過冷軋.冷軋薄板中,涂層鋼板的比例越來越高,因為涂層鋼板的使用壽命長.中厚板中,比較薄的不需要很寬的中厚板幾乎都是熱連軋機生產(chǎn)的,而且熱連軋機生產(chǎn)的中厚板比厚板軋機生產(chǎn)的精度高、成材率高、能耗也低.對管材來說,由于焊接質量的提高,使無縫鋼管所占的比例減少,連大型的石油鉆井管也將采用焊接管.這樣,無縫鋼管在管材中的比例會逐漸縮小.10)實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略是鋼鐵工業(yè)科技進步的強大動力,是21世紀研究和開發(fā)的大課題.廢鋼的循環(huán)利用、煉焦工藝的革命、鋼鐵副產(chǎn)品和廢棄物的利用和處理,如何使鋼鐵工業(yè)與地球和睦相處,更好地節(jié)約能源,進一步提高勞動生產(chǎn)率、開發(fā)新流程、減少單位工業(yè)產(chǎn)值的鋼材消耗等都是我們急待解決的課題.總之,21世紀鋼鐵工業(yè)競爭的策略是全面集約化,以更少的人力、物力消耗生產(chǎn)出適應全球經(jīng)濟發(fā)展需要且與環(huán)境友好的鋼鐵材料.21世紀是鋼鐵工業(yè)重構與重組的世紀.5中國鋼鐵工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)5.1鋼鐵工業(yè)競爭力不強的原因建國以來,特別是11屆3中全會以來,我國鋼鐵工業(yè)得到了迅猛發(fā)展.盡管1996年全國鋼產(chǎn)量超過了1×108t而成為世界第一產(chǎn)鋼大國,但遠非鋼鐵強國,其表現(xiàn)主要有:1)部分生產(chǎn)難度大的鋼材不能全部自給,每年必須進口8×106t～9×106t鋼鐵;2)我國鋼材在國際市場上的競爭力不強,在世界鋼材貿(mào)易中所占份額不到1%;3)我國鋼鐵工業(yè)技術裝備達到國際先進水平的不到20%,技術經(jīng)濟指標落后,質量水平不高,勞動生產(chǎn)率低,雖然我國勞動者工資水平低,但并未使鋼鐵產(chǎn)品在國際市場競爭中占據(jù)價格優(yōu)勢.總而言之,我國鋼鐵工業(yè)競爭力不強的根本原因在于其工業(yè)總體上屬于粗放型,具體體現(xiàn)在以下3個方面:1)起點低.我國鋼鐵工業(yè)的起點是日本在東北留下的鋼鐵廠和舊中國留下的一些小鋼鐵廠.工業(yè)技術的起點是中蘇友好時代,前蘇聯(lián)援建的156個項目.“大辦鋼鐵”時代,鋼鐵工業(yè)只有數(shù)量上的擴張.60年代起,我國才獨立自主開發(fā)了一批技術;70年代武鋼引進了1700mm軋機;80年代寶鋼整套消化、吸收日本的技術設備.雖然工業(yè)規(guī)模發(fā)展很快,但總體上看我國鋼鐵工業(yè)技術水平較低,技術裝備呈現(xiàn)多層次并存的狀態(tài),相當一部分屬于被淘汰的范圍.2)工業(yè)布局不合理.自從“大辦鋼鐵”以來,我國鋼鐵工業(yè)布局發(fā)生了很大的變化,產(chǎn)品配置逐漸向市場經(jīng)濟靠近.但是,當時的指導思想是追求規(guī)模和數(shù)量,因而建成了一批低水平重復建設項目,造成目前低水平的結構性供大于求.鋼鐵工業(yè)長期重產(chǎn)量、忽視質量,重規(guī)模、忽視效益,重投入、忽視產(chǎn)出,重眼前、忽視長遠.3)在發(fā)展過程中,對科學技術進步重視不夠,對世界發(fā)展趨勢研究不夠.科學技術是第一生產(chǎn)力的作用未能充分發(fā)揮,對新技術的發(fā)展方向把握不準,對新技術的采用猶豫不決,使我們走了不少彎路,拉大了與國際水平的差距.綜上所述,我國鋼鐵工業(yè)總體上仍屬于粗放型.5.22業(yè)化過程中我國鋼鐵產(chǎn)品的市場競爭力1)由于世界經(jīng)濟的全球化,我國鋼鐵工業(yè)不得不參與國際競爭.改革開放以來,我國鋼材市場基本上已與國際市場接軌,國外鋼材進入中國市場事實上已難以控制.1997年我國市場鋼材的降價與國際市場的影響是密不可分的.國內(nèi)的鋼鐵廠家不得不參與國際競爭.在加入WTO以后這種狀況將進一步加劇.2)我國正處于工業(yè)化過程中,鋼材的需求量是增長的,但我國鋼鐵產(chǎn)品能否占領國內(nèi)市場則取決于其市場競爭力.我國國內(nèi)鋼材市場是滯銷與短缺并存.對大路貨,競爭的核心是價格;對生產(chǎn)難度大的產(chǎn)品,關鍵是質量和價格.加入WTO后,對鋼材價格的壓力將普遍增加,而對高附加值產(chǎn)品,質量則是取勝法寶.如果我國的鋼鐵企業(yè)在競爭中不能取得主動權那么將失去一部分國內(nèi)市場,一部分鋼廠將被迫關閉.鋼鐵企業(yè)在競爭中的失敗,將造成工人失業(yè)、國家經(jīng)濟下滑等問題.3)我國鋼鐵工業(yè)必須立足于國內(nèi)、國外兩類資源.我們的鋼材必須出口才能購進資源,否則就無法維持正常生產(chǎn).我國鋼材出口比例必須不斷增長且在世界貿(mào)易中所占份額必須不斷增長.4)眾所周知,鋼鐵工業(yè)屬資金密集、能源消耗高、環(huán)保壓力大的微利行業(yè).工業(yè)發(fā)達國家的鋼材需求下降,世界鋼鐵工業(yè)的重心將向發(fā)展中國家轉移.我國正在進行的經(jīng)濟建設使國內(nèi)市場鋼材需求旺盛.如在國際競爭中取勝,我國就可能成為發(fā)展中國家鋼鐵工業(yè)的中心,從而促進我國的整體工業(yè)化進程.這正是我國鋼鐵工業(yè)發(fā)展的空前機遇.5.3政策與技術攻關21世紀的挑戰(zhàn),關鍵在于實現(xiàn)從粗放型向集約型的轉變?yōu)槭刮覈撹F工業(yè)具備足夠的國際市場競爭力,除了企業(yè)改革外,必須從以下5個方面著手來提高總體技術水平:1)淘汰落后的工藝