钢铁冶炼技术范文精选

一、美国钢铁业：第三次技术革命浪潮的战略性新兴产业

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外围扩散，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。

一、我国废钢的消费需求现状

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。

摘要: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。目前，我国钢铁行业的碳排放量占到经济活动总碳排放量的约15%，高居制造业首位，节能减排任务艰巨。尝试就低碳经济大环境下的钢铁企业自主技术升级、转型低碳炼钢和技术路径进行论述。

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

摘要: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。我国制定了一系列政策，从政府层面推进低碳发展。钢铁工业作为我国国民经济的支柱产业，低碳发展已取得显著成效，同时也面临巨大挑战。本文针对钢铁工业提出了一系列低碳发展策略。

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。

摘要：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。我国制定了一系列政策，从政府层面推进低碳发展。钢铁工业作为我国国民经济的支柱产业，低碳发展已取得显著成效，同时也面临巨大挑战。本文针对钢铁工业提出了一系列低碳发展策略。

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。