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)、電動機(jī)等動力機(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，不僅是因為在地球上鐵的資源量大、礦藏集中、易于規(guī)模化開采，而且還因為鐵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。
中國是擁有13億人口的發(fā)展中大國，到2050年前都處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的進(jìn)程中，對鋼鐵的需求將長期維持在一個較高的水平上。正因為此，我們很有必要對“中國鋼鐵大趨勢”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)的各個生產(chǎn)過程進(jìn)入了連續(xù)化、智能化、高效化的新時代。與50年前相比，鋼鐵工業(yè)的勞動生產(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)展了以分子動力學(xué)為基礎(chǔ)的微觀冶金動力學(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)分析還是微觀的動力學(xué)描述，都不能直接用于冶金過程控制，形成了事實上的“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)過程自動控制，計算機(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、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)測未來的大趨勢。未來中國鋼鐵有哪些大趨勢呢？
首先，鋼鐵工業(yè)已成為當(dāng)前國人關(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），被列為國家節(jié)能減排的重點(diǎn)行業(yè)。故而中國鋼鐵工業(yè)要生存、發(fā)展，滿足國民經(jīng)濟(jì)與社會發(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)。這將是中國鋼鐵工業(yè)首要的大趨勢，也是鋼鐵工業(yè)貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀的應(yīng)有之義。
本世紀(jì)初，由中國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，同時又要具有吸納廢塑料、廢鋼鐵等社會廢棄物的功能，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，隨著我國工業(yè)化的進(jìn)程，社會鋼鐵的積蓄量正在快速增加，預(yù)計到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，價格相對下降。同時為應(yīng)對全球氣候變化及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，長流程中的還原工序，也會因減少焦炭消耗、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。這將是中國鋼鐵發(fā)展的另一個大趨勢。
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，這是中國鋼鐵工業(yè)品種、質(zhì)量發(fā)展的新趨勢。
此外，盡管我國鋼鐵產(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)，在全國產(chǎn)出中所占的份額不足20%。這與發(fā)達(dá)國家(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，將通過市場的力量和政策導(dǎo)向，推動有實力的大鋼鐵集團(tuán)兼并、重組不同地區(qū)的中型骨干企業(yè)，形成5～6個大集團(tuán)，并擁有全國50%以上的總產(chǎn)能。這是中國鋼鐵工業(yè)由大到強(qiáng)的必由之路，是客觀經(jīng)濟(jì)形勢下，增強(qiáng)企業(yè)綜合競爭力的大趨勢。
從清末洋務(wù)運(yùn)動開始，中國有現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)不過百年左右，但一直到新中國成立時，總產(chǎn)能僅百萬噸左右，1949年新中國成立時的實際產(chǎn)量僅為15.8萬噸。20世紀(jì)五六十年代，中國鋼鐵工業(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，鋼鐵產(chǎn)能達(dá)到4000萬噸左右。改革開放30年來，國內(nèi)市場強(qiáng)勁需求，使中國鋼鐵工業(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、到本世紀(jì)中把中國建設(shè)成中等發(fā)達(dá)國家作出貢獻(xiàn)！
（轉(zhuǎn)載）
