钢铁冶炼技术范文第1篇

新知识是人类生活水平得以提高的主要因素，熊彼特曾经指出，经济增长的真实推动力是发明和创新。然而，创新有着不同的形式，也有大小之分。佩雷丝和弗里曼等学者在前人研究的基础上，将l8世纪开始的资本主义经济增长划分为5个不同的阶段，每个阶段都曾出现过一次巨大的技术创新浪潮，这些浪潮由紧密交织在一起的一组技术创新集群所组成，它们改变了通用技术从而带来生产效率爆炸性的增长，提供相互关联的系统性技术和组织原则，催生出新的技术一经济范式并通过扩散效应促成所有经济活动潜在生产率的量子跃迁。尽管每次技术创新的发展高潮在长期内都属于世界性的现象，但纵观历史可以发现，重大技术变迁常常是从某个核心国家逐渐向扩散，而该国在当时正是世界范围的经济领袖；同时，创新浪潮的发生及其扩散往往也是世界经济权力发生改变的时刻，后发国家可以有意识地促进相关核心产业的发展，率先建立能够发生“生产率爆炸”的报酬递增产业活动，从而实现跨越式发展。就美国而言，“直到1850年，绝大多数的美国一般制造业仍然是在工厂和家庭里，通过家庭劳动或是通过雇佣学徒的私营店主而进行的。”【2但到了第一次世界大战前夕，美国却成功地跃升为全球最大的工业化国家。

究其原因，美国正是通过大力发展第三次技术浪潮的战略新兴产业，成功打破了英国在世界范围内的工业霸权，同英国、德国一起率先完成了这次革命性技术进步，并在此基础上启动和领导了第四次和第五次创新浪潮，将世界头号工业强国的地位保持至今。第三次技术浪潮是以钢铁冶炼、重型机械制造和电气化的迅速发展为标志，其中廉价钢材的大量生产和应用成为影响工业、农业和服务业等各个部门技术进步的核心。①在历史上，钢材出现的时间虽然较早，但其冶炼成本极高，质量也不容易控制，与之相比，铁(生铁和熟铁)的运用更为广泛，故而也成为前两次技术浪潮的核心投入。由于19世纪50—70年代一系列冶炼技术的重要进步，钢铁工业发生了巨大变化。在此期间，原钢冶炼成本降低了8O～90，钢轨的价格从1865年的每吨165美元下降到1898年的18美元。[3]虽然许多产品和工艺利用钢材的最初动机在于其低成本优势，但钢材的特殊性能(坚硬、有弹性而且可塑)使之迅速取代铁成为主要的黑色金属材料。于是，在很短时间内，新型钢材、钢梁和其他钢制品及合金制品在各种交通运输及生产设备、大型建筑甚至基本消费品的制造中都发挥了举足轻重的作用，这些无疑证明了钢材及其冶炼和加工工业在本次创新浪潮中发挥了核心投入和主导产业的作用。美国虽然不是钢铁产业重大技术创新的发源地，但却最为有效地吸收和应用了这些技术进步。

第三次技术浪潮的标志性事件，正是卡内基(Car—negie)于1875年在宾夕法尼亚州建立的第一家制造钢轨的转炉钢铁厂。19世纪7O一9O年代，美国在世界上最早实现了钢铁工业生产力的爆炸性增长。数据表明，1870年时美国的钢材产量不足7万吨，1880年时达到124．7万吨，1890年达到427．7万吨，1900年达到1018．8万吨，到了1910年时则增长到2609．5万吨，40年时间增长372倍，年均增长率达到15．9。l4]1890年美国钢铁产量(包括钢和铁)超越英国，此时美国和英国分别占世界总产量的34．4和29．4，这标志着美国已开始成为世界钢铁生产的领导者，而到了1918年，美国的产量更是一度达到世界总产量的6O%。在钢铁的国际贸易方面，从19世纪中叶至70年代末期，英国一直是世界上主要的钢铁出口国，年产量820万吨中的47用于出口，而美国则是主要的进口国之一，年均进口约100万吨，甚至美国西部使用的钢锯、斧头等基本工具都依赖从英国的谢菲尔德等地进口。但到了第一次世界大战之前的1913年，美国钢铁产品的价格迅速下降并一度处于世界最低水平，该年出口量约300万吨，而这只占到其总产量的9；然而，同期英国的钢铁产业仍旧维持在19世纪8O年代的水平，虽然它依然向其殖民地等国家出口一定数量的铁制品，但每年进El超过200万吨钢材，这使其不可避免地沦为当时世界上主要的钢材进口国。上述贸易格局的巨变可以充分反映英美两国钢铁工业生产效率与成本方面的巨大差异，在1860年前后，英国钢铁产品的成本只相当于美国的53，但到了1907—19O9年，美国的生产率已高于英国15个百分点。E65美国钢铁工业的迅猛发展也催生出一系列技术一经济范式的转变，其中包括重工业企业规模的巨型化、工厂生产的垂直一体化、世界范围的生产和销售网络、实现最优控制的成本会计制度、科学与技术联系日益紧密从而成为生产力发展的重要推动力量等。通过钢铁冶炼等支柱产业的迅猛发展，美国成功实现了工业化，成为世界上最大的经济实体和工业国家。史料表明，1859-1914年，美国制造业价值增加了18倍，到1919年则增加了33倍；从制成品价值来衡量，美国在1860年处于全世界第4位，而1894年则跃居世界第一，此时美国的价值水平是英国的两倍，是欧洲各国产量之和的一半。[3]

二、美国政府对钢铁业的保护和美国钢铁业独占巨大的国内市场

在19世纪的大部分时间里，美国一直在对其关键性制造业部门实施贸易保护政策，内战前主要是纺织业，19世纪后期则主要是钢铁业。[其实，早在19世纪2O年代，出于促进本国冶炼产业发展和增加政府财政收入的目的，美国就开始实行对生铁、熟铁等金属材料的贸易保护政策。此后，随着优质铁矿陆续被发现以及冶金技术迅猛发展时代的到来，美国钢铁业受到的关税保护程度更是在全世界处于最高水平。一些学者曾对19世纪70年代至20世纪初期美国钢铁保护的真实程度与实际影响进行了测算。森德拉拉简(Sundararajan)指出，由于进口商品可能是生产过程中的原材料，也可能是制成品，因此对不同性质的进口品征收关税对一国特定生产活动往往具有不同的影响。就钢铁业来看，对生铁和钢材提高关税意味着保护程度的增加，而铁矿石等原材料关税税率的上升则意味着保护的削弱。由此，森德拉拉简提出了考虑上述性质的“有效关税率”，并对美国钢铁业的关税保护水平进行了重新计算，他将1872—1913年这段时间划分为两个时期：1872-1889年，美国的有效关税水平极高，税率平均值为89．9，1883年和1889年甚至达到了1269／6和1479／6的程度；1890-1913年，由于对铁矿石进口征收较高关税等因素的影响，有效关税率在30～0的低水平波动，平均值为16．8。森德拉拉简还对美国钢铁产量增长与保护之间的关系进行了回归验证，他指出，在1890年之前，高关税政策对该产业的壮大起到了极为关键的推动作用，但在此之后，保护政策的作用不再显著——一此时美国钢铁业已经崛起，生产效率的提高促进了冶炼成本的迅速下降，外国钢铁的国际竞争已不再具有冲击性和破坏性。

此外，由于货币汇率和运输成本等因素的变动往往也会影响到保护政策的实际效果，纳卡诺(Naknoi)采用关税税率的从价对应值(advalo—remequivalent)这一指标进一步完善了对关税实际影响的衡量。根据这一测算方法，美国对钢铁业的保护程度在19世纪70年代和80年代明显上升并维持在较高水平(1883年达到70的峰值)，90年代之后逐渐下降，20世纪初期在259／6左右的低水平波动，第一次世界大战前夕钢铁关税被取消并维持这一状态至1922年(见图2)。与上述情况相对应，关税政策对美国钢铁业的保护也可以从英美两国钢材价格的差别表现出来：19世纪70年代和80年代前期，美国从英国进口的钢铁价格要明显低于美国的本土产品；但在19世纪8O年代后期，英美两国钢铁产品在美国市场上的价格差距逐渐缩小；到了19世纪9o年代以后，美国钢铁业获得了决定性的价格优势，并在此后一直保持了这一格局从汉密尔顿开创的幼稚产业保护理论到美国学派的后发国家工业发展理论，它们一直在强调，合理的贸易保护主义政策并非单纯是对一国初生的工业进行保护，更重要的内容在于为这些关键性新兴产业提供某种暂时的壁垒，使之能够在排除外来竞争干扰的情况下实现动态学习过程，在最短时间内掌握核心技术并完成生产效率的迅速提高，实现核心产业集群的成熟与赶超。高关税等保护政策对美国钢铁工业发展所起到的作用，在长期内正是按照上述原则得以发挥和积累的。从直接效果来看，保护政策为美国钢铁业提供了充足的国内市场需求，19世纪后半叶出现的快速工业化建设，尤其是后文提到的“美国制造业体系”大规模使用金属的加工制造活动，对钢铁的需求空前旺盛，各主要冶炼企业得以在较短时间内获得充足的利润，通过自身积累和向社会集资不断改进冶炼技术，提高生产规模。

一些学者经过统计分析，将美国冶金业初期发展的30～5O产量增长都归功于此。[g]此外，贸易保护政策还具有间接效果，即在长期中将响应市场需求进行大规模生产所形成的“干中学”技术成果在产业内和上下游产业间不断传播，从而促使技术发展的外溢效应出现。纳卡诺依靠统计检验，证明了美国钢铁工业的保护政策对引致这些效应作用的存在。在高关税保护期间，钢铁生产的内在学习率(即由产出积累所导致的边际成本下降)为16，而产业层面溢出效应所导致的学习率则达到38。另一方面，假设该时期并未实行保护政策，英德等国的钢铁产品可以自由进El，考虑到美国曾出现过的需求冲击(即1879—1889年的“钢铁饥馑”)和供给冲击(即美国煤炭生产在1880年曾急剧涨价，以及1872一l881年间的跨洋运输成本急剧下降)，那么美国的钢铁生产在1880年就会完全丧失竞争力而趋于萎缩。_5在美国的保护主义政策体系中，除了高关税的贸易政策以外，为防止外国资本对本国重要产业和技术进行控制，美国还一直严格限制外国直接投资的进入。Do]

三、“美国制造业体系”、技术人才与国家创新体制

美国利用第三次创新浪潮的机会窗口实现了经经济理论与经济管理2012年第1期济质量的决定性提高，这一过程主要发生在19世纪后半叶至20世纪初。然而，如果美国没有19世纪前半叶装备制造业的初步发展和“美国制造业体系”等国家创新体制的基本确立，钢铁业的迅速崛起必需的技术发展网络、人才素质基础和产品需求市场等基础条件将无从谈起。美国制造业发端于18世纪最后1O年，但直到1835年前后，小型工厂、家庭经营和水力驱动依然是其主要特征。制造业主要集中于东北部濒临大西洋的地区，最先获得发展的纺织业开始使用蒸汽动力，现代工厂的大规模生产模式在局部地区初见端倪。此后，当制造业生产逐渐扩张到中部平原，获得新动力和降低运输成本的需求，为美国积极应用欧洲前两次创新浪潮的技术成果提供了强烈的经济刺激。随着生铁冶炼工艺的重要突破及纺织业对蒸汽机技术的不断传播，美国各种制造业部门纷纷开始用蒸汽动力取代水力和人力，铁路产业蓬勃发展和机械工具广泛改进的时代也最终到来。美国铁路网络的发展有效促进了制造业在地域和规模上的扩张，并为农产品、工业原料和工业制成品的陆路运输和人口的远距离流动提供了便捷途径，国内统一的工农业市场自此建立并不断完善。资源配置结构的优化带来了工业生产组织制度的根本变化，到南北战争之前，制造业平均规模逐渐提高并接近市场规模，家庭作坊和小型手工工场的市场份额逐渐降低，大型制造工厂快速崛起并成为满足市场需求的主要力量。随着产量的扩大，美国纺织工业出现了纵向分工，纺织机器的生产在世界上首次与纺织品的生产分离开来，而这催生出一个对技术发展和扩散意义重大的部门——装备制造产业。

机械制造最初是作为生产最终产品企业的一个附属部门出现的，但它的成功发展使得新英格兰的纺织企业在销售纺织品的同时，也开始出售纺织机械，以及包括蒸汽引擎、涡轮机和机床在内的各种设备，生产特定产品所积累的机械技术随之传播到其他制造业中。在迅速工业化的过程中，美国制造业虽然产品各不相同，但其技术过程往往具有一个共同特征，即将钢铁等金属材料制成零件，将之与其他配件组装成为能够利用某种动力从事特定生产的机械设备，纺织、采矿、冶金、消费品制造甚至后来的电力产业都是如此。在这种机械化的实现、使用、改进和维护过程中，各部门面临的问题以及解决困难的工艺往往具有相似性，该情况可被称为工业化过程的“技术趋同”(technologicalconvergence)现象。在这样背景下，机械制造部门的诞生和发展对技术进步有着极为重要的意义，它有效整合了机械金属的塑形与装配，动力、传动和控制装置的生产以及机床的设计制造等工作，减少了各产业单独设计设备和工艺时不必要的智力资源及资金成本的耗费，成为积累、传播和发展制造业各种技能的储藏机构与共享平台。由于这种资本品工业的主要作用是为种类日益增加的制造部门设计和改进机器与工艺、排除和解决故障与困难，因此它在新技术的创造和传播中处于核心地位。当某一特定产业所遇到的技术问题被解决，与此相关的知识与经验将被整个装备制造业有效地吸收和整理：某一特定产业的知识往往稍加改造或设计，便可以大量应用在与之具有类似技术的产业中。19世纪美国装备制造业快速发展的时期是在4O年代至80年代，其间资本设备市场大幅度扩展，技术发展速度明显提高，一批可以充分满足使用者各种特定需要的设备生产企业建立并巩固。在19世纪后半叶钢铁工业的发展中，各种设备和技术的进步从这一技术网络中受益颇多。

“一个经济的工业化步伐，在很大程度上决定于技术知识从其源起产业向其他可有效利用该知识的产业的传播速度。”_1l_由于良好装备制造业的存在与发展，美国在使用机械设备的工业活动中不仅获得了较高的技术进步速度，同时还有效降低了创新成本，为推动工业化发挥了重要作用。美国装备制造业的发展，使各种资本品的制造依靠一个相对独立的生产主体来完成，在为机械设备提供技术进步途径的同时，还促进了各制造业技术与知识的统一化和规范化，并由此催生出美国制造业发展的重要特征——“美国制造业体系”(TheAmericanSystemofManufacturing)。这一名称最早由英国学者提出，在伦敦1851年举行的水晶宫世界博览会上，美国的柯尔特(Colt)左轮手枪、胜家(Singer)缝纫机和麦克科米克(Mc—Cormick)收割机等产品大出风头，它们所表现出的机械零件的标准化、可互换性以及高效率大批量生产特征给英国这个世界工业霸主留下了深刻的印象。与英国手工制造和装配零件的方式相比，美国机械化生产模式的优势十分明显——装备制造业为制造特定零件设计并生产专业化机器设备，这些设备不仅产品规模大、生产效率高，其产品还可以充分保证各种技术参数的精确性和规范性，从而大幅提高生产效率。一些学者将“美国制造业体系”的核心内容归纳如下：(1)资本密集型生产，尤其是广泛使用执行特定任务的机械设备；(2)对原材料和燃料等自然资源的密集使用；(3)不使用具有特定技能的手工业者，在节约劳动耗费的同时依靠资本设备提高生产效率；(4)产品生产系统以通用部件和装配线为特征，设计并大规模制造标准化商品。[1。]自19世纪中叶以后，在装备制造业不断完善的带动下，这一生产体系继续快速发展，并扩张到几乎所有使用钢铁的制造业中。可以说，美国的钢铁业之所以能够在第三次创新浪潮中获得巨大的发展空间，实现依靠技术进步不断带动的报酬递增，“美国制造业体系”带来的大量对钢材的需求发挥了极为关键的作用。在铁路产业，钢轨对铁轨的代替过程与线路长度的迅速增加同时发生。

19世纪70年代，美国铁路网络每年新增超过5000英里(约8000公里)，尽管后来这一速度有所下降，但增长的趋势一直持续到第一次世界大战；在1880年前后，铁路建设和更新的耗钢量一度占到当时美国钢产量的四分之三。[3此外，无论是发电机、发动机、管道系统和农用机械等重要生产设备，桥梁、厂房、仓库和火车站等大型建筑，钢制军舰、重型火炮和枪械弹药等武器装备，还是自行车、缝纫机和食品罐头等基本消费品，这些商品的大规模生产都为廉价钢材提供了广阔的市场需求，美国钢铁业由此也成为该国经济崛起的内需主导战略的突出例证。众多学者在研究美国制造业发展的历程时，都指出大量实用型技术人才的存在是该国成功实现工业崛起的重要因素。在19世纪的大部分时间，美国制造业一直处于技术追随者的地位，然而，大量接受良好教育的技术人才往往能够敏锐而及时地引进欧洲的先进工业技术，并对其进行适合本土具体条件的技术改造，包括钢铁冶炼在内的一系列产业的核心技术，其潜力的充分发挥大多在美国率先完成。在专业技术人才的培养方面，各级政府的扶持政策发挥了重要作用，美国的正规教育人学率在工业发展过程中一直领先于欧洲主要的工业国家。然而，值得指出的是，高水平技术人才的培养是以美国民族制造业的迅速发展为基础的。正是由于美国从19世纪早期就有意识地走上了促进本国制造业发展的道路，并在此后逐渐形成了以装备制造业为基础的技术进步网络和以“美国制造体系”为特征的技术应用平台，技术工人才会在国内获得充分发挥专业知识与技术成果的用武之地。

虽然在欧洲，机械、冶金和采矿等领域的专业技术在前两次技术革命浪潮中已经成熟，但对于工业化进程中的美国，这些部门在赶超过程中依然发挥着基础性的作用。各种新工艺经过本土化改造后，在实际应用中开发出巨大的潜在市场与潜在利润，各级政府对实用型人才培养的促进，也正是在感受到其背后巨大经济利益之后才将相关政策不断维持和深化的。例如，美国在19世纪4O年代实现蒸汽机车自主制造的速度曾令全世界感到惊讶——自开始尝试制造并从英国进口少量机车以供使用和研发，至其自主制造率达到74的水平，仅仅用了不到lO年的时间，优秀技术人才固然在其中发挥了巨大的作用，但是如果没有铁路产业迅速发展带来的巨大利益刺激，以及在蒸汽机等核心设备制造方面积累的技术成果，这一切都将无从谈起。r4]此外，各州政府对人才培养的促进政策往往也遵循着相同的规律，它们经常要求研究型大学根据工业发展的需要对课程进行灵活调整，并按照联邦和地方经济的发展方向来选择其研究重点。1864年，在纽约州仅有哥伦比亚大学一所学校从事采矿业工程师的培训，但受到此后钢铁产业原材料需求激增的利润诱惑，至19世纪结束，该州已经有2O多所学校在政府的扶持下集中从事该领域技术研究，并获得授予采矿业学位的资格，从而将大量人才投入本国生产部门。[】与之对应的另一番景象是，在19世纪末期，随着英国工业发展的速度明显放慢，大量高技术人才纷纷向美国移民以重新获得施展才能的空间和赚取利润的渠道。上述情况充分说明，一国对高技术人才的培养固然重要，但更重要的是能为这些人才提供用武之地的高端产业的迅速发展，否则技术人才不断流失到别国，本国工业始终无法占领技术制高点，这将是不可避免的结局。

四、专利制度、集体发明活动与国家创新体制

在2O世纪以前，英美等主要国家的技术进步往往要依靠个别企业和一些独立发明家的创新工作，而不断完善知识产权的保护制度为上述活动提供了重要的推动力量。此外，在一些知识产权制度无法涉及的渐进式、小规模的技术改进领域，所谓的“集体发明”活动也逐渐成为了主要的动力来源。正是在这两股力量的推动下，美国的钢铁冶炼等重要的制造产业实现了快速的技术进步。对包括专利和著作权在内的知识产权进行保护，早在1789年的美国宪法第一条中就已提出，制定者希望以此建立一套新型体系，促进知识、技能和工商业发展，同时为已有的各种知识信息提供一个分享和存储的平台。1790年颁布的《联邦专利法》与英国的同类制度相比，申请费用更低(不到英国的5％)，接受专利申请的渠道更宽，同时交易成本更小。在对专利进行严格保护的同时，该制度还要求专利一旦被承认，其发明内容必须立刻向社会公开。

此后，美国国会还曾根据实际需要对其体系进行过适当的修改，如1836年的专利法案引入了沿用至今的审查制度，将审查专利申请合法性和原创性的任务授予一组曾接受过培训的专业技术人员，而且这一工作被规定必须在三个月内完成。这一政策的引入大大减少了之前通过民事诉讼方式实施审查的低效问题，一些学者将其视为现代知识产权制度出现的标志。r】。上述制度的建立和完善不仅显著提高了发明活动的潜在收益，更为重要的作用还在于它通过强化专利控制者所拥有的财产权利，为有组织的技术交易活动提供了存在的空间和不断发展的动力。专利技术市场随之在美国出现，这大幅度降低了新技术商业化所需的交易成本。随着专利体系的不断完善，包括专利机构和法律顾问在『人】的技术市场中介主体的作用也日益重要，它们的专业化水平不断提高，工作范围也从仅仅指导发明人在新体系内通过申请，逐渐拓展到向技术创新者提供有关各类发明活动前景的建议、向专利出售者和购买者提供中介服务，以及帮助新技术发展的投资者与研究者建立联系等方面。但是，值得注意的是，美国在经济崛起时期的专利制度并非对国内外发明者一视同仁，而是偏袒民族产业。

例如在长达一个世纪的时间中，美国一直未对外国作品在本国的出版提供著作权保护，国内出版业由此展开了激烈竞争，纷纷抢先在国内发行外国最新著作的盗印版本，这种情况直到1891年才迫于国际压力得到了改变。无论这些制度安排是否有意为之，但它确实为美国依靠吸引大批移民进入、组织海外参观等方式引进甚至“偷窃”外国的技术和知识提供了方便。再者，由于美国技术推动者在19世纪大部分时间的成就，多为将已出现的欧洲技术和工艺进行适合本国要素禀赋的渐进式改造和生产效率提高，能够成本较低、速度较快地获得外国技术，对于技术的本土化及其潜力的进一步发挥就具有更为重要的意义。有学者曾对美国建国两个世纪期间的专利数据进行了统计并指出，在2O世纪之前美国所有的技术专利几乎完全由本国居民所注册。D33此外，19世纪前期先进纺织技术的引入者斯雷特(Slater)与洛厄尔(Lowel1)、利用美国铁矿石成功实现焦炭炼铁的托马斯(Thom—as)，都曾是“移民潮中英国技术创新的走私者”，美国金属冶炼和加工工业也利用这一制度漏洞获得了许多欧洲先进技术，在美国注册专利并广泛使用和传播。在美国的专利制度显著地推动各种经济主体参与技术发展和引进工作的同时，另外一种创新活动，即集体发明也在制造业部门尤其是钢铁行业广泛展开。经济史专家阿伦(Allen)曾将美国钢铁冶炼生产效率的巨大提高归功于两项重要的工艺，即压力送风技术(fast—drivingprocess)和减少熔炉中石灰石投入量的工艺，而它们正是通过集体发明活动得以不断发展并走向成熟的。_】5_在19世纪后期，关于钢铁冶炼的成熟科学理论尚未建立，技术人员无法根据既定的科学原则实现冶炼设备的最优设计和各种材料投入的合理配比，技术创新的灵感一般来源于专业化分工后的熟练生产，然而，仅凭经验作出的技术创新尝试往往具有很大的风险和成本。在这种情况下，专业从事发明的个人和企业难以发挥重要作用，而仅涉及参数细微变化的技术改进既无法获得专利制度的认可和保护，又极易通过各种方式被竞争对手所了解和掌握。

集体发明活动正是在这种背景下逐渐出现的，存在相互竞争关系的各钢铁企业以此分摊创新风险，逐渐实现小规模、渐进式的技术进步并共享从中产生的正外部性。集体发明活动的大致过程往往是，一个厂商创造并采用了某种新型技术或设计并被证明具有成本优势；这一信息将通过正式(在行业或技术协会)或非正式(主动提供信息或允许参观)的途径提供给其他厂商或潜在进人者；后者将借鉴这些有用经验继续推进该创新活动的发展，并在获得有用成果或数据后进一步将其向同行披露。产业内部相互竞争的厂商形成某种技术联盟或网络，免费交易关于技术的重要信息，这正是此类创新活动的本质。在钢铁工业中，一系列的专业技术机构通过规范技术参数体系、组织技工交流信息并发表各种专业性报告，为传递冶炼技术改进以及生产组织创新方面的信息提供了重要渠道。此类组织中的著名代表是美国钢铁联合会(AmericanIronandSteelAssociation)和木炭冶铁业工人联合会(UnitedStatesAssociationofCharcoalIronWorkers)，它们各自发行的会刊和公报在钢铁冶炼行业具有很大的影响力。“机构的存在促进了知识的广泛传播，并产生了进一步节约成本的技术和整个产业范围内的规模报酬递增，形成了一种内生增长的发展模式。”]集体创新是作为一个产业正常投资和生产活动的副产品而存在的，在同行业企业之间形成了一个小范围的技术网络，从而在知识产权保护缺失的状态下实现了技术进步外部效应的内部化，这保证了相互竞争的企业实现互利，从而获得了较高的创新频率和生产力提高速度。然而，正因为集体发明具有副产品特征，所以维持较高投资率对于保证该活动的持续进行有着极为重要的意义。只有当某一产业的利润较高且资本积累规模较大时，技术创新的成本和风险才能随之降低，产业内部各企业才会拥有经常进行设备和工艺改造的机会，技术渐进创新的成果才有可能不断积累并实现分享。这种资本积累规模与集体发明频率的正相关性，是解释美国钢铁业在19世纪末期实现对英国赶超的重要因素之一。

19世纪中叶，英国钢铁产业也曾出现大量的集体发明，但1875年之后由于产品需求减少等因素的限制，资本积累速度逐渐下降甚至停滞，这导致企业最终丧失了从事集体发明的机会，拥有充裕资本进行技术改进的企业越来越少，技术进步网络的破裂造成任何缺乏专利保护的创新活动的私人收益率都要远远小于社会收益率。美国的情况则与之完全不同，迅猛的工业化进程和国内保护政策保证经济理论与经济管理2012年第1期了对钢铁产品源源不断的需求，从19世纪70年代开始，由于资本水平不断提高，探索技术改进的钢铁企业数量众多，集体发明的技术网络才得以不断拓展和深化。集体发明在美国钢铁冶炼等工业频繁出现的时期是在19世纪70—80年代。在此之后，企业的数量逐渐减少而规模进一步增大，大企业之间的兼并与共谋活动逐渐增多，它们将越来越多的资本直接投入到与生产直接相关的技术研究领域，R&D活动最终成为技术进步的核心方式。作为小型竞争性企业生产活动副产品的集体发明，则在1900年以后逐渐萎缩和消失。

五、资本和自然资源的密集使用促进高工资一高生产率的良性循环

在19世纪60年代，与英国相比，美国生铁冶炼工人的劳动生产率较低但工资率却很高，单位重量生铁售价为8O．7美元，其中工人工资占12．7美元，同一时间英国的售价为53．3美元，而工资只占5．5美元。相同的现象在铁轨生产方面也十分明显，在英国劳动生产率高出美国6O的情况下，该行业美国工人的平均月工资为125先令，而英国则为110先令。到了19世纪80年代初，美国钢铁产业劳动力价格的成本劣势依然存在，但与英国的生产率差距则逐渐减小。此时，在设备比较先进的炼钢工厂中，美国工人的人均产量是英国的91，但生产单位钢材的工资水平依然达到英国工人的145。此后，美国钢铁冶炼的生产效率一直处于快速提高状态。由于名义工资水平与劳动生产率共同决定劳动成本，到了20世纪初期，虽然美国钢铁工人的平均工资水平与英国相比继续提高，从后者的132进一步增加到170，但生产效率的优势使其最终获得成本优势，单位钢材的成本降至英国水平的90。_6]上述数据充分了说明美国钢铁业在逐步获得国际竞争优势过程中走过的道路。劳动力稀缺以及由此造成的劳动成本高昂，是美国在l9世纪启动工业化发展战略后一直要面对的问题。然而，在19世纪后半叶，依靠资本密集度的不断提高和对本国矿产资源的有效利用，美国逐渐克服了自身要素禀赋对包括钢铁冶炼在内的工业部门发展的阻碍，并以之作为优势实现了生产效率的大幅度提高，最终奠定了以高工资一高劳动生产率良性循环为特征的工业优势。其实，早在19世纪中叶，美国学派提出的经济发展理论就已经为美国制造业的发展勾画好了蓝图。

在亨利•凯里和帕申•史密斯等学者看来，首先，经济发展的源泉在于人类对自然能量控制能力的日益增强，而由燃料提供动力的、能量密集型的高质量资本设备则是人类可以更好地支配自然能量的生产体系。因此，只有实现生产性资本的不断积累——无论在数量上表现为设备增加，还是在质量上表现为技术提高，人们才能控制更多或更好的生产工具来开发自然，从而实现社会财富的不断增加。其次，在资本的帮助下，高工资并不是制造业发展的巨大障碍，反而是廉价生产的标志。与欧洲的乞丐劳动力相比，获得高工资的美国工人拥有更为充足的体力和精力，掌握操作更加精密设备所需的专业技能，从而推动了劳动生产率的提高。同时，生产率的提高将促使更多的资本设备投入生产，从而保证生产率的提高速度始终高于工资的上涨速度。再次，对自然资源的开发与劳动力的使用原则基本相同，任何耗竭式的利用方法都不可持续并会造成生产效率的迅速下降，只有依靠不断积累的资本和技术，才能最为有效地挖掘自然资源的潜在能量，并及时对资源的损耗实施补偿，无论是农业所需的土地资源还是工业所需的原材料及矿产资源都是如此。l1美国工业正是沿着上述理论所描绘的路径走向成功的，这可以通过1860-1938年美国与欧洲各国生产部门的资本一劳动比得到证实(见表3)。在钢铁业，从19世纪后半叶至20世纪初，依靠资本投入量的显著增加，美国加快用焦炭代替木炭和无烟煤作为冶炼燃料，在引进转炉和平炉炼钢技术后迅速进行本土化改造并大规模投入应用，同时不断推进压力送风等技术的渐进式改进。

以大量高效机器设备投入应用为代表的人均资本量的急剧上升促进了劳动生产率的明显提高。在1860年，英国炼铁工厂的年人均产量为23．9吨，而美国仅有16．2吨；但到了第一次世界大战前夕，英国人均钢材产量为44吨，而美国已增长到69吨。1907年和1909年的数据表明，英国工人的平均功率为5．3马力，德国为4．8马力，而美国则达到1O．8马力。L6]这正是美国学派所阐述的理想生产方式所体现的能量控制优势，也是美国钢铁产业对欧洲各国的巨大竞争优势的来源所在。由于资本设备的建造和运行一般建立在对不可再生资源广泛利用的基础上，在工业快速发展的过程中，美国大规模自然资源的开发和使用也成为其工业崛起的决定性因素。在勘探矿产资源和培养采掘技术人才方面，政府也发挥了重要的作用。1879年3月，国会批准了美国地理调查局(U．S．Geo—logicalSurvey)的成立。在之后的时间里，该机构逐渐成为美国科学研究的领导部门和19世纪后期最具有生产促进作用的政府研究机构。在政府的资助下，该机构多次对美国的地形和地质进行大规模调查研究，苏必利尔湖地区的低磷铁矿矿脉和多个优质煤田先后被发现，这显著增加了冶金业原材料的供给并促进了先进技术的应用与扩散，冶炼工业的核心地区随之从宾夕法尼亚逐渐转移到大湖地区的密歇根和伊利诺伊等州，美国钢铁产业的崛起也正是在这些地区实现的。到1913年，美国开采的天然气、石油、铜、煤炭、铝土和铁矿石分别占到当时世界总量的95，65，56，399／6，37和36。面对逐渐在全球扩散的技术创新浪潮，对这些矿产资源的使用在各国的工业技术发展中都处于核心地位。由于当时国际范围内的矿产贸易和运输尚未广泛开展，能够短时间在国内获得大量此类资源并控制资源租金，其战略意义更是不言而喻。

由此，美国逐渐形成了“依靠大规模使用矿石燃料和原材料来武装劳动力与生产设备的高度生产能力。”[】7]戴维(David)和罗森伯格(Rosenberg)等学者曾经指出，资本和自然资源在美国的工业化历史中具有很强的互补性，对自然资源的大量开发和应用不断推进了制造业利用高技术资本设备的趋势。[18赖特(Wright)也利用统计分析对这一观点进行了论证，他发现考虑资本和自然资源密集使用的联合效果，可以对美国1879—1940年期间工业发展的动力进行较为合理的解释，而单独考虑资本的密集使用、劳动者效率的提高或者自然资源的大量使用等因素却无法做到这一点o[17]这些学者的论断为我们更好理解美国制造业的资本和自然资源密集使用特征提供了重要的启示——对自然资源的大规模使用并不必然意味着无限度的开采与耗竭，只有将包含更高技术水平的资本设备与之紧密结合，才能不断提高矿产资源的使用效率，促进工业化的良性拓展。在19世纪后期的钢铁产业，随着各种优质原材料的大量供应，技术工人不断摸索冶炼所需石灰石、铁矿石和燃料的合理配比，逐渐改造或重建冶炼设备的规格与结构，最终实现了该行业的燃料使用效率的显著增长，完全弥补并反超了之前与英德等国在此方面的巨大差距。根据阿伦的统计分析，去除劳动力、资本、铁矿石和矿物燃料等生产要素的投入增加对产量的贡献，美国钢铁行业的全要素生产率在1870—1909年期间累计提高了49o／d0；这一成果可主要归功于劳动生产率和燃料使用效率的提高，前者促使全要素生产率提高21．5，后者促使其提高20．4；而减少熔炉中石灰石投入量工艺的推广和使用，在上述效率提高中发挥了关键作用。[19]19世纪60年代，美国生产相同重量生铁所消耗的燃料比英国高出55．6，生产铁轨的燃料成本更是英国的2．5倍。但到了90年代，美国的原材料成本已明显低于英国，这一方面由于英国没有及时更新技术和设备，严重依赖于从西班牙进口无磷铁矿石；另一方面则源于美国应用并不断改进资本密集型的新式采掘和冶炼设备，并充分利用了高效的内河航运系统。第一次世界大战前夕，美国生产钢材所需的铁矿石成本仅为英国的87，经济理论与经济管理2012年第1期而燃料成本更是下降到英国的65。[6至2O世纪初，美国的钢铁冶炼行业不仅通过供应大量廉价钢铁促进了各种制造业部门的效率提高与成本下降，而且“美国制造业体系”也得以在这一过程中逐渐完善和成熟。随着资本密集度的提高和生产规模的扩大，该体系逐渐推进了经济集中化和企业大型化的趋势，一系列技术一经济范式的转变逐渐产生，例如到1900年，卡内基联合钢铁公司的年产量已超过了整个英国的总产量。通过有效利用第三次创新浪潮的机会窗口，美国成功实现了工业技术和生产组织的快速发展，最终实现了工业化崛起。

六、美国钢铁业的成功经验对中国发展战略性新兴产业的启示

经过100多年的不懈努力，美国从一个经济上具有殖民地性质的落后农业国变成了具有先进制造业技术、雄厚资本存量和较高生产效率的世界工业霸主。美国的发展历程，对于今天正在努力实现新型工业化、转变经济发展方式与建立创新型国家的中国，有着极为重要的借鉴意义。美国钢铁业给我国提供的第一个启示是，对一个国家真实经济实力的客观衡量，应该着眼于该国工业所控制和应用的知识与技术水平，而不应该仅仅依靠GDP等量化的经济指标，这是发展战略性新兴产业成功的基本条件。如果将现代国家的经济活动视为一个整体，那么高端工业部门(装备制造业、先进制造业等)的存在和发展对其具有十分关键的意义，所有生产所需的要素投入、技术知识、组织制度、人才素质都要依靠工业部门来提供、培养或改进。同时，在各种制造业部门中，冶金、化学、机械和电子等支柱产业又组成了整个工业体系的根基，这些产业提供的核心技术和基础设备满足了绝大部分最终产品生产部门的基本需求。上述支柱产业具有一个重要的共同特征，即它们曾先后作为历次技术浪潮的战略性新兴产业，经历了技术能力和生产效率的爆炸性增长。正是在这些产业报酬递增效应的带动下，其他依附性生产部门才获得了大幅度提高效率或降低成本的发展机会。美国工业化的历史充分证实了这一点。该国从纺织业中逐渐独立出来的装备制造产业，逐渐发展成为积累、传播和发展制造业各种技能的储藏机构与共享平台；而在钢铁等重工业中出现的集体发明网络，也带动了冶金、采掘和机械制造部门的技术进步，为最有效利用资本和自然资源找到了合理途径，并最终为整个经济提供了实现机械化和电气化的必要设备与技能。第二个重要启示是，战略性新兴产业作为支柱产业，不仅是提高国民经济所有部门生产力水平的基础，而且它还在良性循环的经济发展中居于核心地位。由于战略性新兴产业可以提供巨额技术创新租金，这就为企业家、投资者、工人以及政府合理分享技术创新租金提供了前提条件。随着生产效率的迅速提高，更高的实际工资带来更高的需求和更大的市场规模，从而有利于发展规模经济与范围经济，有利于实现更高的投资和更高的利润，同时人力资本的上升有利于推进劳动节约型的技术创新。

整个社会收入的增加促进了税基的扩大和税收的提高，这使政府有能力改善基础设施、教育水平和社会保障，而这又进一步促进了企业投资、科技发展和人才培养。这种模式正是美国19世纪的高工资一高生产率战略的核心所在，也是当今各发达国家实现和完善工业化所走过的路径。然而，它的实现并非仅仅依靠经济的自然增长便可以到来，国家在促进经济质量提高过程中各种政策和法规的实施是一个极为重要的条件。第三个重要启示是，发展中大国的战略性新兴产业发展必须以国内巨大市场需求的存在作为前提条件。美国正是依靠对国内市场进行长期的保护和完善才催生了对制成品的大规模需求，才有机会培植其初生的重要工业部门，才有可能实现先进技术知识在产业内部的学习效应以及产业之间的溢出效应，适应本国生产要素特征的独特制造业体系和实现居民收入普遍提高的利益分享格局才有机会最终确立。美国前总统威廉•麦金利曾在1894年为这一切做了总结：我们成了第一大农业国；我们成了世界第一大矿业国；我们也成了世界第一大工业国。这一切都源于我们坚持了几十年的关税保护政策。包括钢铁冶炼在内的美国核心制造产业在整个发展过程中也一直将其着眼点放在国内市场，各种产品的出口则是在国内市场已经充分享受了技术进步和效率提高成果之后才考虑的选择，在1895-1940年，美国钢铁的出口比例只占其国内产量的3％。

钢铁冶炼技术范文第2篇

1、废钢消费需求主要取决于电炉钢的发展废钢是电炉炼钢的主要原料，电炉炼钢是废钢消费的主动力，是废钢消耗的主要熔炼装置。近几年世界电炉钢产量占世界炼钢总产量的比重约34％左右，而消费的废钢约占总废钢的70％左右。因此可以说电炉钢产量是废钢消费量和价格的晴雨表。

2008年电炉钢的产量继续增长，比重略有提高，主要是高炉－转炉流程在中国的发展比电炉更为迅速，因此废钢供应仍显紧张、价格较高，供电紧张、电价较高等原因所致。目前，制约我国电炉钢快速发展的主要因素是废钢紧缺和电力供应紧张，一方面，中国钢材积蓄量低，产生废钢还不能满足发展需要，近年来随着废钢进口价格不断上升，我国进口废钢呈逐年下降趋势，预计今后3－5年内国内外废钢市场将保持着废钢与钢铁产品相对应的合理价位；另一方面，由于近几年经济发展迅猛，电力供应出现了紧张的局面，而且中国工业用电价格高于欧洲、美国等发达国家，这些因素都限制了电炉钢的发展。另外，品种结构、产品质量等也是制约我国电炉钢发展的不可忽视的因素。

现代化电炉已不再单纯依靠电能，而是在使用电能的基础上大力发展利用各种化学能以及物理热等，使得电炉冶炼电耗降低，冶炼时间缩短，易于与连铸机衔接匹配运行，增强了电炉流程的市场竞争力。综合考察现代化电炉炼钢工艺的发展状况可以看出，中国今后电炉炼钢还可能有较大发展。

2、转炉炼钢消耗废钢也加剧了废钢资源的紧张局面

近年来，随着国内经济的发展，钢铁工业得到了快速发展，钢产量平均增长速度达到20％，但其中主要以转炉钢增长的速度较快。2008年综合平均废钢单耗为145kg/吨钢，与世界平均单耗450kg/吨钢相比还是有很大差距。目前，我国高炉冶炼铁水成本低于废钢价格，因此高炉－转炉流程企业不会采用多吃废钢的冶炼工艺，废钢消耗强度仍维持现有水平，但由于转炉钢产量增长较大，对废钢需求数量会有较大增长。随着我国炼钢工艺的改进，电炉钢的增加和原生铁矿资源的不足，届时的废钢需求量将是巨大的。因此，国内外专家预言，世界未来的废钢市场在亚洲，亚洲的废钢市场在中国，中国将成为世界废钢铁贸易的主要市场。

3、铸造用废钢消费有下降趋势

传统的机械产品，很多零、部件由铸钢件构成，国内大型机械加工厂一般都配有钢铁冶炼设备，特别配有电炉冶炼装置，自制铸钢件消耗了大量废钢。今后，随着机械加工技术的进步，焊接件逐步取代部分铸钢件，废钢的消耗将逐步减少，与炼钢生产争夺废钢的力度会有所降低。

二、清洁废钢将助力循环经济

中央经济工作会议提出将在“十一五”期间大力发展循环经济，这说明我国资源紧张状况已经到了刻不容缓的地步，最近党中央又提出要在全国落实科学发展观，发展循环经济，创建节约型社会，转变经济增长方式已成为我国的一项基本国策。现在各行各业都在围绕这一基本国策大做文章，而钢铁行业实现生产可持续发展的重要途径之一就是充分利用废钢特别是清洁废钢。

现在我国大力提倡发展循环经济，循环经济是与自然和谐共处的经济模式，资源综合利用是循环经济的重要组成部分。废钢是炼钢生产中必不可少的重要原料，但废钢只有经过处理，才能成为合格的炼钢原料，而真正的合格废钢是经过机械加工或高压水冲洗和机械除锈的清洁废钢，只有清洁废钢才能冶炼出优质、稳定的品种钢。济钢采购清洁废钢已有数年，供炼钢厂在冶炼品种钢时使用，效果良好，冶炼出的品种钢质量稳定，完全符合国家规定的质量标准和用户的要求。

除铁矿石外，废钢特别是清洁废钢已成为钢铁生产所需资源的另一个主要来源，它不需要建设矿山，具有能源消耗和生产成本低、环境污染小等优点。如用矿石炼铁再炼钢，能耗为1.11吨标煤/吨钢，而用废钢炼钢，能耗仅为0.2吨标煤/吨钢。用废钢炼钢相对于铁矿石可节能60%，节水40%，减少废气排放86%，废水76%，废渣97%，并且能无限次循环使用，西方发达国家利用废钢炼钢的比率一般在50%-70%，个别国家和地区几乎全部用废钢炼钢，而在我国仅为20%左右。随着我国现代化建设的进一步发展，我国钢铁工业资源消耗会逐渐增加，但国际国内资源紧缺的形势却日益严峻，这就迫使我国调整废钢铁回收政策，强化对废钢铁回收产业的监管，财政部和国家税务总局出台了新的关于对再生资源征收增值税的政策，并于2009年1月1日正式实施。这一文件理顺了钢铁企业和废钢供应商在交易中的各种关系，对扩大废钢交易将起到有力的促进作用。

随着连铸连轧短流程工艺在我国大型钢铁企业的广泛采用，钢厂自产废钢在逐年减少，对社会废钢需求量逐年增多。与此同时，随着社会的进步，社会废钢的产生量日益增加。社会废钢的一大特点是成分复杂，有色金属、废塑料、废橡胶、玻璃等混杂物多，直接影响到钢材质量，废钢铁破碎生产线最适合加工处理成份复杂的社会回收废钢。由于锤击破碎，可将废钢表面的油漆、锈迹、铬等表面镀层剥离下来，然后进行分选，将废钢、有色金属、废杂物分别归堆，经过这种工艺生产出来的废钢就是清洁废钢。

随着我国转炉炼钢工艺的不断进步和发展，以及电炉炼钢产量的大幅度提高，钢铁企业如果大量使用废钢做原料，提高废钢铁的利用率，不仅能降低铁矿石、焦炭、煤炭、球团矿、生铁等冶金原料的使用量，还可以缩短冶炼时间，提高冶炼效率，达到降低吨钢成本的目的，而且减少了各种污染物的排放，既保护了环境，又增加了效益，可见它本质上是依靠废弃物资源化的3R循环经济流程。

我国是一个铁矿资源比较贫乏的国家，且矿石品位较低，开采成本很高。我国颁布的《钢铁产业发展政策》第35条规定：“逐渐减少铁矿石的比例和增加废钢比重”，这是非常具有科学性和前瞻性的重大战略决策。原生资源是有限的，再生资源是无限的，多吃废钢，节约原生矿资源，这对中国、对世界无疑都是功在当代、利在千秋的好事。

钢铁冶炼技术范文第3篇

关键词:低碳经济;低碳炼钢;低碳钢;碳达峰;碳中和;氢冶金;碳排放;碳捕集利用与封存

什么是低碳经济?什么是碳达峰、碳中和?这里的碳指的是CO、CO2还是CH4?低碳炼钢和炼低碳钢(低碳钢是指碳含量低于0.25%的碳素钢)是一回事吗?这一切还得从温室效应和温室气体(greenhousegas，简称GHG)说起。温室效应，是指来自太阳的热量以短波辐射的形式到达地球外空间，然后穿越厚厚的大气层到达地球表面，地球表面吸收这些短波辐射热量后升温，升温后的地球表面反而向大气释放长波辐射热量，这些长波热量很容易被大气中的温室气体吸收，这样就使得地球表面的大气温度升高的现象。大气中的温室气体主要有二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、一氧化二氮(N2O)、氯氟碳化合物(CFCs)及臭氧(O3)组成。1997年于日本京都召开的联合国气候变化纲要公约第三次缔约国大会中所通过的《京都议定书》，明订针对六种温室气体进行削减:二氧化碳(CO2)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O)、氢氟碳化物(HFCs)、全氟碳化物(PFCs)及六氟化硫(SF6)。其中后三类气体造成温室效应的能力最强，但对全球升温的贡献百分比来说，二氧化碳由于含量较多，所占的比例也最大，约为25%，其次是甲烷(CH4)，约为15%。全球主要温室气体的结构组成见图1。温室效应破坏臭氧层，导致全球变暖、缺氧、海平面升高，引发未知病虫害和土地沙漠化，威胁人类生存，所以必须在各个行业的经济活动中着力改善能源使用效率，对化石燃料逐步加以限制以减少温室气体，特别是减少组成占比高达77%的二氧化碳的排放。

1钢铁工业碳排放现状

2014年全球CO2排放量为324亿t，中国约占28.2%，居世界第一位。2019年全球钢铁工业CO2排放量约为28亿t，约占全球能源系统排放量的8%，中国钢铁工业CO2排放量占到全球钢铁工业CO2排放量的60%以上，约占全国碳排放量的15%，按行业大类区分，占据第二位，仅次于能源电力行业的40%，高于水泥行业的13.5%。中国钢铁工业的碳排放量居高不下，主要原因在于:(1)电炉生产效率低于转炉，电炉平均58min/h，个别达到35min/h，转炉冶炼周期平均为32min/h。(2)相比与转炉，因为电价高、废钢量少价高，电炉没有成本优势。就全废钢冶炼的电弧炉而言，吨钢成本约为3400元，较转炉吨钢成本的3050元高出约350元/t［1］。(3)基于上述原因，2018年以高炉－转炉的长流程炼钢产量占到了总产量的90%，而电弧炉短流程炼钢的产能仅占约10%。相比同期全球电炉钢平均占比约28%(其中美国电炉钢平均占比约68.4%，欧盟40.3%，韩国32.9%，日本24.2%)有很大的差距。(4)炼钢流程的不同，决定了能源结构的差异。我国的炼钢工业能源结构中，电力消耗约占6.3%(光电、风电＜1%)，油气能源约占1.7%，煤炭、焦炭占比高达92%，远高于全国能源消费结构中煤炭占比58.5%的平均值。(5)高炉－转炉的长流程炼钢吨钢CO2排放量约为2.11t［2］，电弧炉短流程炼钢吨钢CO2排放量约为0.5t，不到长流程的1/4，减排优势明显。

2低碳炼钢是钢铁工业发展的方向

2020年9月22日，在第七十五届联合国大会一般性辩论会上，主席庄严宣布:中国二氧化碳排放量力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。由此中国将进入低碳经济时代或双碳时代。所谓碳达峰是指某一时刻CO2排放量达到历史最高值，之后逐步回落。碳中和则是通过植树造林、节能减排等形式抵消生产活动自身产生的CO2或温室气体排放量，实现正负抵消，达到相对的“零排放”。钢铁工业是劳动力、能源密集型行业，现行长流程炼钢消耗大量煤炭资源，排放大量CO2。中国作为世界第一钢铁产量的大国，钢铁工业CO2排放约占全国总排放的15%，同时排放大量的污水。在全球CO2减排和环境保护的压力下，欧盟、日本、韩国等主要钢铁生产地区均制定了相应的政策和技术路线，国内的钢铁行业CO2排放量现在仍维持在相对较高的水平，但是随着环境要求的日趋严格，在目前产业转型升级和经济结构调整的背景下，中国的钢铁行业迫切需要低碳绿色的钢铁解决方案，寻找新的技术突破和模式创新来有效降低钢铁生产CO2排放已成为亟待解决的问题。低碳经济是全球经济活动在现阶段的必然要求，炼钢工业自然要服从和适应这个经济规律，践行低碳炼钢，努力降低二氧化碳的排放量。所以，作为中国制造业中碳排放量最大的行业，钢铁行业应全力推进碳达峰、碳减排工作，为确保2030年实现碳达峰、2060年前实现碳中和，走低碳炼钢之路势在必行。

3实现低碳炼钢的途径

实施以降低碳排放为目的的低碳炼钢关系到炼钢流程的方方面面，本文仅从冶金原理、炼钢工艺流程、能量守恒与电炉技术革新、提高入炉废钢比以及炼钢辅助设备节能等角度加以分析。按炼钢的原理来讲，氢冶金被寄予厚望。式(1)～式(4)是传统冶金的化学反应式，式(5)是氢冶金的化学反应式，可见氢冶金反应产生的水蒸气完全取代了碳还原反应产生的大量二氧化碳。可以从根本上杜绝二氧化碳的排放，但是需要大幅降低氢气制取的成本，为氢冶金的普及创造条件。Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2(1)2Fe2O3+3C=4Fe+3CO2(2)FeO+CO=Fe+CO2(3)FeO+C=Fe+CO(4)Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O(5)就炼钢工艺流程而论，增加短流程钢铁产能的比例是实现低碳炼钢的有效途径。2020年12月工信部《钢铁行业高质量发展指导意见》提出，2025年电炉钢比例提升至15%，力争达到20%。短流程炼钢二氧化碳排量不到长流程的1/4，同时，吨钢可节约约1.3t铁矿石、减低能耗350Kgce、减排废渣600kg、焦炭400kg、节水40%。为此，需要开展以下工作:能源结构多元化。提高绿色清洁能源(太阳能、水能、风能、核能)比例，适当降低电价，支持电炉炼钢的发展;扩大废钢渠道，鼓励废钢进口，降低铁矿石的进口量，通过政策倾斜，引导提升电炉钢的产量。就电炉设备本身而言，采用以下技术有利于实现低碳炼钢:超高功率电炉炼钢技术、节能型短网技术、留钢操作平熔池冶炼技术、炉壁氧燃烧咀助燃技术、炉门碳氧枪技术、EBT偏心底出钢以及废钢预热、铁水热装技术等。由中冶赛迪自主研发的新型柔性电源(IG-BT)直流电弧炉技术，采用模块化分组设计，可有效提高熔化期功率因数，缩短冶炼时间、显著降低电耗。另外，作为氩气的潜在替代气体，转炉顶底吹CO2、LF炉和电弧炉底吹CO2、CO2作为连铸保护气、CO2用于冶炼不锈钢和循环CO2燃烧。CO2在钢铁冶金各流程的应用，合计使用量有望达到吨钢100kg［3］。从能量守恒的角度来看，应对整个炼钢流程的每个环节进行优化，以达到低碳炼钢的目的。表1为炼钢电弧炉能量输入与输出参考值，其中废气、冷却水、钢渣中所带热能占到了能量输出的43%，这些潜在能量的余热回收再利用对节能减排非常重要。提高废钢比、延长钢铁材料的使用周期和生命周期对于节能减排意义重大。钢材是为数不多的具有超常生命周期的工业原材料之一，加强废钢的收集、分类和再加工处理，进行循环利用，能够消除炼铁阶段大量排放的二氧化碳污染、钢渣污染和废水污染。另一方面，提高钢材质量，研发耐候钢，延长钢铁材料的使用周期减少使用量，同样可以降低碳排放。关注碳捕集、利用及封存技术(CCUS)［4］。与低碳冶金技术不同，碳捕集、利用与封存(carboncaptureuti-lizationandstorage，简称CCUS)技术是一项新兴的、具有大规模二氧化碳减排潜力的技术，即把生产过程中排放的二氧化碳进行提纯，继而投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存。作为目前唯一能够实现化石能源大规模低碳化利用的减排技术，CCUS是我国实现2060年碳中和目标技术组合的重要组成部分。目前，我国尚没有超过100万t/年的大规模全流程示范项目，而且短期内CCUS技术实现商业化运作仍面临成本高、部分关键技术不成熟、配套基础设施和相关政策缺失的困难。此外，炼钢辅助设备的能耗指标也应给予关注。除尘风机是长期运行的重要辅助设备，应根据生产工艺过程，通过检测烟气参数，自动调节风机转数(风机功率与其转数的3次方成正比)，从而达到节能的效果［5］。除了风机以外钢水罐车、液压站、合金加料皮带机等辅助设备驱动电机功率每台电炉配置多达500～600kW，电机的能效等级建议按《电动机能效限定值及能效等级》(GB18613—2020)一级执行以达到节能减排的要求。

4结语

钢铁冶炼技术范文第4篇

关键词:钢铁;工业;低碳;策略

0引言

随着世界工业经济的发展、人口增长、消费水平提高，世界气候面临越来越严峻的问题，二氧化碳排放量越来越大，全球灾难性气候变化屡屡出现，严重危害到人类的生存环境和健康安全。面对全球范围的气候变暖和环境恶化，低碳发展已成为各国的首选路径。从1990年联合国大会超过85个国家元首或政府首脑、192个国家的环境部长出席共同决定启动国际气候公约谈判，到2005年《京都议定书》生效，再到2007年“巴厘岛路线图”和2009年末的哥本哈根联合国气候变化大会，均体现出国际社会对减少碳排放的关注和共同承担责任。2015年，气候变化巴黎大会为全球共同应对气候变化提供了重要契机，随着《巴黎协定》的签署，世界各国为应对气候变化做出了全面行动安排。

1我国低碳发展政策

改革开放以来，中国经济持续高速增长，工业发展取得了显著成绩，但同时能源消耗持续攀升，能源效率仍然较低，工业快速发展所带来的环保问题日益严峻。我国作为全球第一碳排放大国，面临空前的减排压力。目前，我国发展仍处于重要战略机遇期，在充分考虑中国国情的基础上，制定了一系列减碳政策。2006年，科技部、气象局、发改委、环保局等六部委联合了《气候变化国家评估报告》，明确提出了“积极发展可再生能源技术和先进核能技术，以及高效、洁净、低碳排放的煤炭利用技术，优化能源结构，减少能源消费的二氧化碳排放”等一系列要求。2007年，我国了《应对气候变化国家方案》，方案明确了到2010年中国应对气候变化的具体目标、基本原则、重点领域及其政策措施，提出了“转变经济增长方式;大力发展可再生能源;优化能源消费结构;发展循环经济，提高资源利用率”等控制温室气体排放措施。同年，在亚太经合组织第15次领导人会议上，我国提出“发展低碳经济;研发和推广低碳能源技术;增加碳汇;促进碳吸收技术发展”4项建议。2009年，国务院常务会议确定了2020年我国控制温室气体排放的行动目标，并提出相应的政策措施和行动。会议决定，到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，作为约束性考核纳入国民经济和社会发展中长期规划，并制定相应的国内统计、监测、考核办法。2014年，中美双方共同发表了《中美气候变化联合声明》，中国计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰，并计划到2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右。2015年，中国在巴黎气候变化大会上许诺，将在2030年左右实现单位GDP二氧化碳排放比2005年下降60%到65%。2019年，联合国气候行动峰会上，中国表示将认真履行《联合国气候变化框架公约》和《巴黎协定》义务，如期实现提交的自主贡献目标。此外，发改委、工信部、国务院还相继了《工业领域应对气候变化行动方案(2012—2020年)》《“十三五”控制温室气体排放工作方案》《国家适应气候变化战略》等一系列文件，对我国促进能源消费转型、应对气候变化和实现低碳发展提供了政策支撑，具有重要意义。

2钢铁工业低碳发展的成效

钢铁工业是我国国民经济的支柱产业，在经济建设、社会发展、国防建设等方面发挥着重要作用，钢铁工业是能源消费大户，同时也是二氧化碳排放大户。近年来，我国采取了一系列措施促进工业企业低碳发展，钢铁工业低碳发展取得了一系列成效。(1)钢铁产量稳步提升，吨钢能耗逐渐下降。2019年我国生铁产量80937万t，同比增长5．3%，粗钢产量99634万t，同比增长8．3%，钢材产量120477万t，同比增长9．8%。其中粗钢产量占全球粗钢产量的53．3%，我国已经成为全球钢铁行业制造中心、消费中心、研发中心和投资中心，是世界第一产钢大国［1］。2018年中国重点大中型钢铁企业吨钢综合能耗为555．24kg标煤，比2017年下降12．11kg标煤，此外我国在吨钢烧结、高炉、转炉、电炉、热轧等工序最低能耗分别为38、372、－23．5、52、49．5kg标煤(数据来源于《上海能效指南(2018版)》)，已达到世界钢铁工业最低能耗水平。但由于我国粗钢产量巨大，造成了钢铁行业二氧化碳排放总量占全国碳排放总量的份额较高。(2)钢铁工业转型升级，技术装备水平大幅提升。多省市钢铁工业转型升级政策性指导文件，推进重点项目实施，加快淘汰落后产能。目前，我国钢铁企业主体装备总体达到国际先进水平，已拥有一批3000m3以上高炉、5m级宽厚板轧机、2m级热连轧机和冷连轧机等世界最先进的现代化冶金装备［2］;干熄焦技术和高炉煤气干法除尘技术在重点大中型钢铁企业普及，焦炉荒煤气显热回收技术、高温超高压煤气发电技术、低温余热发电技术等得到进一步研发和工业化应用;高效低成本冶炼技术、新一代控轧控冷技术、一贯制生产管理技术等一批关键共性技术被广泛应用，新一代可循环钢铁流程在新建成企业中得到应用。钢铁工业转型升级，技术装备水平大幅提升，为钢铁工业实现节能减碳奠定坚实的基础。(3)多举措齐头并进，节能减排成果显著。近年来，我国采取了一系列措施，促进钢铁企业节能减碳，如推进绿色制造、开展工业节能诊断、节能监察，推动环保督察常态化、日常化以及通过钢铁企业限产、停产等调控方式，促进钢铁工业碳减排。截止到2019年9月，工信部公布的5批绿色工厂名单中钢铁企业共计73家。2019年，全国重大工业专项节能监察企业共4655家，其中铜冶炼、镁冶炼、铅锌冶炼、多晶硅、铁合金、磷化工、陶瓷、电子窑炉等重点高耗能行业能耗专项监察2284家，钢铁企业阶梯电价执行专项监察184家。通过多举措齐头并进，有效推动了钢铁企业节能减排。(4)能源管控技术升级，能源运行效率不断提高。近年来，我国钢铁工业能源管控技术升级力度加大，在政府部门的支持下，首批百家钢铁企业建设了企业能源管理中心(EMS)，钢铁工业能源运行效率不断提高，在系统节能方面取得重大进展。宝钢是我国第一个建立能源中心的钢铁企业，运用能源介质“集中管理、统一调配、经济运行”的先进理念，对宝钢能源系统的生产和调配优化发挥了重要作用。马钢以“三流一态”能源精益管理理念为指导，分别建成两个能源中心，强化管理节能、结构节能、技术节能，推进物质流、能量流、系统运行状态协同优化、高效耦合，有效支撑了能源系统运行效率的不断提升，吨钢综合能耗持续下降，与2007年相比，下降了74kg标煤每吨。山钢日照公司通过集约化生产、扁平化管理、集中管控、管控一体、多业务协调、智能化调度、能源平衡优化及全信息视频监控，实现了能源系统平衡优化运行。

3钢铁工业低碳发展面临的挑战

(1)产能过剩矛盾依然存在。2016年以来，钢铁工业以化解过剩产能为突破口，促进钢铁工业转型升级，取得了较好的成果。但2019年以来，部分地区钢铁产量快速增长，黑色冶炼及压延加工行业固定资产投资增速加快，部分企业的钢铁产能利用率达到100%，甚至超过150%。同时，我国钢铁工业流程结构上高炉－转炉长流程工艺占主导，导致吨钢污染物排放处于较高水平。总体而言，我国钢铁工业正处于由数量发展时期向高质量发展时期转变的关键阶段，未来5年，钢铁行业仍需进一步巩固去产能成果，严控新增产能。(2)资源环境约束加大。钢铁工业的发展与资源、能源、环境密切相关。我国铁矿石品位较低、产量低，因此大量依赖进口。根据预测，2020年我国铁矿石需求量达12．25亿t。原材料对外依存度持续增高，影响着钢铁行业的稳定发展。同时，钢铁生产过程能源消耗种类繁多，主要有煤炭类、电力、天然气和燃料油等，其中煤炭占比高达60%以上，是造成钢铁工业二氧化碳排放量较大的主要原因。受资源环境约束，未来5年，我国钢铁工业节能减排任务依然形势严峻，必须加大政策支撑，促进钢铁工业“脱碳化”发展。(3)碳约束日益严格。中国是全球碳排总量和增量最大的国家，其中钢铁工业二氧化碳排放量约占全国的15%左右。随着全球碳排放交易体系持续扩展，我国碳排放市场日趋完善，钢铁行业碳排放权交易配额方案正在积极研究制定。钢铁行业作为碳减排的重点行业，将在“十四五”纳入碳排放权交易市场，届时将承受越来越大的碳约束和履约压力。在未来一个阶段，钢铁工业碳排放配额将逐渐趋紧，加快企业低碳转型势在必行。

4钢铁工业低碳发展策略

(1)推动钢铁企业兼并重组，提高钢铁产业集中度。我国钢铁产业存在大量中小企业，产业集中度持续偏低，到2018年钢铁产业集中度仅为35．3%。为实现钢铁工业组织结构调整、优化和产业升级，提高钢铁产业集中度，自2005年以来，我国陆续出台了一系列政策，支持企业通过强强联合、兼并重组、互相持股等方式进行战略重组，并取得了一定成果。2016年12月，中国宝武钢铁集团在上海总部揭牌成立，实现了中国钢铁产业破局性的重组。根据《关于推进钢铁产业兼并重组处置“僵尸企业”的指导意见》，到2025年，中国钢铁产业60%～70%的产量将集中在10家左右的大集团内，其中包括8000万t级的钢铁集团3～4家、4000万t级的钢铁集团6～8家和一些专业化的钢铁集团。在“十四五”期间，持续推动钢铁企业兼并重组，提高钢铁产业集中度，是我国钢铁工业实现低碳发展的必由之路。(2)优化生产工艺结构，践行低碳发展理念。根据研究，转炉生产吨钢二氧化碳排放为2．2t左右，而电弧炉生产吨钢二氧化碳排放量仅为0．8t左右，电炉吨钢碳排放量远低于转炉吨钢碳排放量，发展电炉炼钢有利于钢铁行业节能减排。在钢铁工业长流程工艺环保督察、限产常态化、长流程超低排放改造启动的大背景下，国家已陆续出台了多项政策，鼓励长流程企业转向电弧炉。在等量置换的条件下，优化炼钢生产工艺，引导电弧炉短流程炼钢发展，提高电炉炼钢比例，是当前钢铁工业最有效、最快捷的低碳化发展途径，对践行低碳发展理念具有重要意义。(3)推广关键核心技术，引领行业节能低碳发展。围绕新一代生产工艺，在钢铁工业推广一批关键核心技术。炼铁是主要的能源消耗和碳排放工序，铁前工序是减碳降污的关键环节，应加强源头控制，重点推广和开发利用低温烧结、烟气脱硫脱硝、分级燃烧、烟气循环燃烧等先进的清洁生产和过程控制技术;炼钢工序中，重点推广余热余能回收利用技术、烟气急冷+高效袋式除尘技术等。此外，要大力发展钢铁行业超低排放技术、冶金固体废弃物综合利用技术以及冶金废液循环利用工艺技术，提高副产资源返生产率及产业化利用率，拓展消纳社会大宗废弃物功能，从全流程角度提高钢铁工业节能减排水平。(4)搭建智能数据平台，建立节能低碳长效机制。在钢铁企业建立智能能源管理中心，搭建智慧环保管控平台，利用高科技信息技术，通过数据建模和智能分析，实现数据价值利用的最大化，对于降低钢铁生产成本，减少能源消耗，改善环境质量，提高产品的市场竞争力具有极为重要的意义。尽管我国大多数重点钢铁企业已建立能源管控中心和环保管控平台，但距离动态管控目标仍有一定差距。同时，部分企业尚未建立健全节能低碳长效机制，导致节能减排存在一定阻力。“十四五”期间，结合工业互联网+、智能制造、大数据等先进技术，搭建智能数据平台，建立节能低碳长效机制，实现钢铁企业全流程、全过程管理，是钢铁工业实现转型升级、低碳发展的重要环节。

5结语

低碳发展是未来钢铁工业节能减排的重要途径，也是钢铁工业实现转型升级战略发展的核心和关键，要将低碳的理念贯彻到钢铁生产的全过程，多措并举，打造独具特色、高效一流的钢铁企业典型，实现钢铁工业节能减排，低碳发展。

参考文献

［1］李盛国，宋马林．浅析中国钢铁产业与国民经济发展的关系［J］．鸡西大学学报，2016(7):68－72．

钢铁冶炼技术范文第5篇

关键词：钢铁；工业；低碳；策略

0引言

随着世界工业经济的发展、人口增长、消费水平提高，世界气候面临越来越严峻的问题，二氧化碳排放量越来越大，全球灾难性气候变化屡屡出现，严重危害到人类的生存环境和健康安全。面对全球范围的气候变暖和环境恶化，低碳发展已成为各国的首选路径。从1990年联合国大会超过85个国家元首或政府首脑、192个国家的环境部长出席共同决定启动国际气候公约谈判，到2005年《京都议定书》生效，再到2007年“巴厘岛路线图”和2009年末的哥本哈根联合国气候变化大会，均体现出国际社会对减少碳排放的关注和共同承担责任。2015年，气候变化巴黎大会为全球共同应对气候变化提供了重要契机，随着《巴黎协定》的签署，世界各国为应对气候变化做出了全面行动安排。

1我国低碳发展政策

改革开放以来，中国经济持续高速增长，工业发展取得了显著成绩，但同时能源消耗持续攀升，能源效率仍然较低，工业快速发展所带来的环保问题日益严峻。我国作为全球第一碳排放大国，面临空前的减排压力。目前，我国发展仍处于重要战略机遇期，在充分考虑中国国情的基础上，制定了一系列减碳政策。2006年，科技部、气象局、发改委、环保局等六部委联合了《气候变化国家评估报告》，明确提出了“积极发展可再生能源技术和先进核能技术，以及高效、洁净、低碳排放的煤炭利用技术，优化能源结构，减少能源消费的二氧化碳排放”等一系列要求。2007年，我国了《应对气候变化国家方案》，方案明确了到2010年中国应对气候变化的具体目标、基本原则、重点领域及其政策措施，提出了“转变经济增长方式;大力发展可再生能源;优化能源消费结构;发展循环经济，提高资源利用率”等控制温室气体排放措施。同年，在亚太经合组织第15次领导人会议上，我国提出“发展低碳经济;研发和推广低碳能源技术;增加碳汇;促进碳吸收技术发展”4项建议。2009年，国务院常务会议确定了2020年我国控制温室气体排放的行动目标，并提出相应的政策措施和行动。会议决定，到2020年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%～45%，作为约束性考核纳入国民经济和社会发展中长期规划，并制定相应的国内统计、监测、考核办法。2014年，中美双方共同发表了《中美气候变化联合声明》，中国计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰，并计划到2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右。2015年，中国在巴黎气候变化大会上许诺，将在2030年左右实现单位GDP二氧化碳排放比2005年下降60%到65%。2019年，联合国气候行动峰会上，中国表示将认真履行《联合国气候变化框架公约》和《巴黎协定》义务，如期实现提交的自主贡献目标。此外，发改委、工信部、国务院还相继了《工业领域应对气候变化行动方案(2012—2020年)》《“十三五”控制温室气体排放工作方案》《国家适应气候变化战略》等一系列文件，对我国促进能源消费转型、应对气候变化和实现低碳发展提供了政策支撑，具有重要意义。

2钢铁工业低碳发展的成效

钢铁工业是我国国民经济的支柱产业，在经济建设、社会发展、国防建设等方面发挥着重要作用，钢铁工业是能源消费大户，同时也是二氧化碳排放大户。近年来，我国采取了一系列措施促进工业企业低碳发展，钢铁工业低碳发展取得了一系列成效。(1)钢铁产量稳步提升，吨钢能耗逐渐下降。2019年我国生铁产量80937万t，同比增长5．3%，粗钢产量99634万t，同比增长8．3%，钢材产量120477万t，同比增长9．8%。其中粗钢产量占全球粗钢产量的53．3%，我国已经成为全球钢铁行业制造中心、消费中心、研发中心和投资中心，是世界第一产钢大国［1］。2018年中国重点大中型钢铁企业吨钢综合能耗为555．24kg标煤，比2017年下降12．11kg标煤，此外我国在吨钢烧结、高炉、转炉、电炉、热轧等工序最低能耗分别为38、372、－23．5、52、49．5kg标煤(数据来源于《上海能效指南(2018版)》)，已达到世界钢铁工业最低能耗水平。但由于我国粗钢产量巨大，造成了钢铁行业二氧化碳排放总量占全国碳排放总量的份额较高。

(2)钢铁工业转型升级，技术装备水平大幅提升。多省市钢铁工业转型升级政策性指导文件，推进重点项目实施，加快淘汰落后产能。目前，我国钢铁企业主体装备总体达到国际先进水平，已拥有一批3000m3以上高炉、5m级宽厚板轧机、2m级热连轧机和冷连轧机等世界最先进的现代化冶金装备［2］;干熄焦技术和高炉煤气干法除尘技术在重点大中型钢铁企业普及，焦炉荒煤气显热回收技术、高温超高压煤气发电技术、低温余热发电技术等得到进一步研发和工业化应用;高效低成本冶炼技术、新一代控轧控冷技术、一贯制生产管理技术等一批关键共性技术被广泛应用，新一代可循环钢铁流程在新建成企业中得到应用。钢铁工业转型升级，技术装备水平大幅提升，为钢铁工业实现节能减碳奠定坚实的基础。

(3)多举措齐头并进，节能减排成果显著。近年来，我国采取了一系列措施，促进钢铁企业节能减碳，如推进绿色制造、开展工业节能诊断、节能监察，推动环保督察常态化、日常化以及通过钢铁企业限产、停产等调控方式，促进钢铁工业碳减排。截止到2019年9月，工信部公布的5批绿色工厂名单中钢铁企业共计73家。2019年，全国重大工业专项节能监察企业共4655家，其中铜冶炼、镁冶炼、铅锌冶炼、多晶硅、铁合金、磷化工、陶瓷、电子窑炉等重点高耗能行业能耗专项监察2284家，钢铁企业阶梯电价执行专项监察184家。通过多举措齐头并进，有效推动了钢铁企业节能减排。

(4)能源管控技术升级，能源运行效率不断提高。近年来，我国钢铁工业能源管控技术升级力度加大，在政府部门的支持下，首批百家钢铁企业建设了企业能源管理中心(EMS)，钢铁工业能源运行效率不断提高，在系统节能方面取得重大进展。宝钢是我国第一个建立能源中心的钢铁企业，运用能源介质“集中管理、统一调配、经济运行”的先进理念，对宝钢能源系统的生产和调配优化发挥了重要作用。马钢以“三流一态”能源精益管理理念为指导，分别建成两个能源中心，强化管理节能、结构节能、技术节能，推进物质流、能量流、系统运行状态协同优化、高效耦合，有效支撑了能源系统运行效率的不断提升，吨钢综合能耗持续下降，与2007年相比，下降了74kg标煤每吨。山钢日照公司通过集约化生产、扁平化管理、集中管控、管控一体、多业务协调、智能化调度、能源平衡优化及全信息视频监控，实现了能源系统平衡优化运行。

3钢铁工业低碳发展面临的挑战

(1)产能过剩矛盾依然存在。2016年以来，钢铁工业以化解过剩产能为突破口，促进钢铁工业转型升级，取得了较好的成果。但2019年以来，部分地区钢铁产量快速增长，黑色冶炼及压延加工行业固定资产投资增速加快，部分企业的钢铁产能利用率达到100%，甚至超过150%。同时，我国钢铁工业流程结构上高炉－转炉长流程工艺占主导，导致吨钢污染物排放处于较高水平。总体而言，我国钢铁工业正处于由数量发展时期向高质量发展时期转变的关键阶段，未来5年，钢铁行业仍需进一步巩固去产能成果，严控新增产能。

(2)资源环境约束加大。钢铁工业的发展与资源、能源、环境密切相关。我国铁矿石品位较低、产量低，因此大量依赖进口。根据预测，2020年我国铁矿石需求量达12．25亿t。原材料对外依存度持续增高，影响着钢铁行业的稳定发展。同时，钢铁生产过程能源消耗种类繁多，主要有煤炭类、电力、天然气和燃料油等，其中煤炭占比高达60%以上，是造成钢铁工业二氧化碳排放量较大的主要原因。受资源环境约束，未来5年，我国钢铁工业节能减排任务依然形势严峻，必须加大政策支撑，促进钢铁工业“脱碳化”发展。

(3)碳约束日益严格。中国是全球碳排总量和增量最大的国家，其中钢铁工业二氧化碳排放量约占全国的15%左右。随着全球碳排放交易体系持续扩展，我国碳排放市场日趋完善，钢铁行业碳排放权交易配额方案正在积极研究制定。钢铁行业作为碳减排的重点行业，将在“十四五”纳入碳排放权交易市场，届时将承受越来越大的碳约束和履约压力。在未来一个阶段，钢铁工业碳排放配额将逐渐趋紧，加快企业低碳转型势在必行。

4钢铁工业低碳发展策略

(1)推动钢铁企业兼并重组，提高钢铁产业集中度。我国钢铁产业存在大量中小企业，产业集中度持续偏低，到2018年钢铁产业集中度仅为35．3%。为实现钢铁工业组织结构调整、优化和产业升级，提高钢铁产业集中度，自2005年以来，我国陆续出台了一系列政策，支持企业通过强强联合、兼并重组、互相持股等方式进行战略重组，并取得了一定成果。2016年12月，中国宝武钢铁集团在上海总部揭牌成立，实现了中国钢铁产业破局性的重组。根据《关于推进钢铁产业兼并重组处置“僵尸企业”的指导意见》，到2025年，中国钢铁产业60%～70%的产量将集中在10家左右的大集团内，其中包括8000万t级的钢铁集团3～4家、4000万t级的钢铁集团6～8家和一些专业化的钢铁集团。在“十四五”期间，持续推动钢铁企业兼并重组，提高钢铁产业集中度，是我国钢铁工业实现低碳发展的必由之路。

(2)优化生产工艺结构，践行低碳发展理念。根据研究，转炉生产吨钢二氧化碳排放为2．2t左右，而电弧炉生产吨钢二氧化碳排放量仅为0．8t左右，电炉吨钢碳排放量远低于转炉吨钢碳排放量，发展电炉炼钢有利于钢铁行业节能减排。在钢铁工业长流程工艺环保督察、限产常态化、长流程超低排放改造启动的大背景下，国家已陆续出台了多项政策，鼓励长流程企业转向电弧炉。在等量置换的条件下，优化炼钢生产工艺，引导电弧炉短流程炼钢发展，提高电炉炼钢比例，是当前钢铁工业最有效、最快捷的低碳化发展途径，对践行低碳发展理念具有重要意义。

(3)推广关键核心技术，引领行业节能低碳发展。围绕新一代生产工艺，在钢铁工业推广一批关键核心技术。炼铁是主要的能源消耗和碳排放工序，铁前工序是减碳降污的关键环节，应加强源头控制，重点推广和开发利用低温烧结、烟气脱硫脱硝、分级燃烧、烟气循环燃烧等先进的清洁生产和过程控制技术;炼钢工序中，重点推广余热余能回收利用技术、烟气急冷+高效袋式除尘技术等。此外，要大力发展钢铁行业超低排放技术、冶金固体废弃物综合利用技术以及冶金废液循环利用工艺技术，提高副产资源返生产率及产业化利用率，拓展消纳社会大宗废弃物功能，从全流程角度提高钢铁工业节能减排水平。(4)搭建智能数据平台，建立节能低碳长效机制。在钢铁企业建立智能能源管理中心，搭建智慧环保管控平台，利用高科技信息技术，通过数据建模和智能分析，实现数据价值利用的最大化，对于降低钢铁生产成本，减少能源消耗，改善环境质量，提高产品的市场竞争力具有极为重要的意义。尽管我国大多数重点钢铁企业已建立能源管控中心和环保管控平台，但距离动态管控目标仍有一定差距。同时，部分企业尚未建立健全节能低碳长效机制，导致节能减排存在一定阻力。“十四五”期间，结合工业互联网+、智能制造、大数据等先进技术，搭建智能数据平台，建立节能低碳长效机制，实现钢铁企业全流程、全过程管理，是钢铁工业实现转型升级、低碳发展的重要环节。

5结语

低碳发展是未来钢铁工业节能减排的重要途径，也是钢铁工业实现转型升级战略发展的核心和关键，要将低碳的理念贯彻到钢铁生产的全过程，多措并举，打造独具特色、高效一流的钢铁企业典型，实现钢铁工业节能减排，低碳发展。

参考文献

［1］李盛国，宋马林．浅析中国钢铁产业与国民经济发展的关系［J］．鸡西大学学报，2016(7):68－72．