This paper reviews the development of the steel industry since the 20th century and points out the importance of strengthening technology innovation. There is a greater need to improve production efficiency, reduce production costs, improve product quality, enrich product variety and establish environmentally friendly and sustainable modern steel factories, in order to meet the challenges and opportunities during the energy revolution.

　　當前，我國鋼鐵企業麵臨著前所未有的困難與挑戰。渡過艱難時期
，既要調結構、降產量，又要加強科技創新。

　　回顧20shijiyilaixiandaigangtiegongyedefazhanchengguo
，jiaqiangjishuchuangxinfeichangzhongyao。weilai
，gangtiexingyexuyaojinyibutigaoshengchanxiaolv，jiangdishengchanchengben
，tishengchanpinzhiliang
，fengfushengchanpinzhong，jianlihuanjingyouhao、可持續發展的現代化鋼鐵廠，迎接能源革命的時代挑戰和發展機遇。

　　目前，鋼鐵材料仍是全球應用最廣泛、價格最便宜、綜合性能最優良的基礎材料。通常材料水平反映時代特征：石器時代數萬年，鐵器時代3000多年，而鋼時代僅短短300多年，卻帶來了翻天覆地的變化。鋼鐵材料的發展得益於鋼鐵冶金學的進步
，鋼鐵冶金學孕育出現代鋼鐵工業。

　　17世紀—18世紀文藝複興解放思想，推動了以牛頓經典力學為代表的科學革命，也誕生了鋼鐵冶金學科。鋼鐵生產從口授身傳

、師徒相繼、經驗積累的傳統技藝轉變為理論科學指導下的技術發明與創新
，逐步形成了近現代鋼鐵工業。

　　gangtieyejinxueshiyanjiucongkuangshitiquyoujiajinshuhuoqihuahewubingjiangzhijiagongchengcailiaodeyingyongxingxueke。gangtieyejinxuezhongyanghuayuhaiyuanlilundiandingleliantieyuliangangdejichulilun：高爐用碳還原鐵礦石生產鐵水
，煉鋼用氧氧化鐵水還原產生的磷
、硫
、矽
、錳等雜質。以鐵—碳相圖為基礎的金屬學，闡明控製不同碳含量或加入其它元素改變鋼材強度、塑(su)性(xing)等(deng)性(xing)能(neng)的(de)機(ji)理(li)，滿(man)足(zu)了(le)各(ge)種(zhong)服(fu)役(yi)狀(zhuang)態(tai)的(de)應(ying)用(yong)要(yao)求(qiu)
，擴(kuo)大(da)鋼(gang)材(cai)應(ying)用(yong)範(fan)圍(wei)。冶(ye)金(jin)反(fan)應(ying)熱(re)力(li)學(xue)和(he)動(dong)力(li)學(xue)研(yan)究(jiu)各(ge)種(zhong)條(tiao)件(jian)下(xia)元(yuan)素(su)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)達(da)到(dao)的(de)極(ji)限(xian)
、反應方向和反應速度；金屬組織和相結構變化改變鋼材性能，推進熱處理工藝發展。

　　20世紀，廣義相對論和量子力學的發展掀起了新的科學革命。特別在半導體、計ji算suan機ji和he信xin息xi傳chuan輸shu等deng領ling域yu不bu斷duan引yin發fa新xin的de技ji術shu革ge命ming。但dan鋼gang鐵tie冶ye金jin學xue科ke發fa展zhan並bing未wei引yin起qi重zhong大da變bian革ge。時shi至zhi今jin日ri，鋼gang鐵tie冶ye金jin學xue研yan究jiu仍reng停ting留liu在zai分fen子zi層ceng麵mian。熟shu知zhi的de自zi然ran規gui律lv
，如ru物wu質zhi與yu能neng量liang守shou衡heng、菲克擴散和付立葉傳熱以及質量作用定律等均屬於經典力學範疇，主要研究宏觀物體運動、傳輸
、反應與變化的各種物理化學工程。

　　鋼鐵冶金學科是成熟的經典科學，違背冶金科學
，必然會受到懲罰。20世紀末
，國際冶金界掀起了“融熔還原”開發熱潮
，許多國際知名鋼鐵公司投入巨資
，開發新工藝流程，力圖在氧化條件下實現穩定的礦石還原，最終沒有獲得工業化成功。

　　在鋼鐵冶金科學的指導下，20世紀以來鋼鐵生產技術發生4次重大技術創新，形成了完整的現代鋼鐵工業。

　　第1次是發生在20世紀初平爐煉鋼時代的產品質量變革。

　　彼時鋼鐵工業已初步健全產品體係，但受到鋼材純淨度
、夾雜物、凝固缺陷、軋製組織
、表麵質量和尺寸精度等因素的困擾，產品質量存在許多問題。當時主要采用以下技術大幅提高鋼材質量。

　　超純淨鋼冶煉：通tong過guo工gong藝yi創chuang新xin，先xian後hou開kai發fa出chu鐵tie水shui預yu處chu理li和he爐lu外wai精jing煉lian等deng先xian進jin工gong藝yi與yu裝zhuang備bei技ji術shu，在zai降jiang低di成cheng本ben的de前qian提ti下xia大da幅fu提ti高gao鋼gang水shui純chun淨jing度du，鋼gang中zhong雜za質zhi元yuan素su的de含han量liang可ke穩wen定ding降jiang低di到dao100ppm（百萬分率）以下，改善鋼材各種加工和服役性能。

　　精細控製鋼中夾雜物：采(cai)用(yong)真(zhen)空(kong)冶(ye)金(jin)和(he)大(da)容(rong)量(liang)中(zhong)間(jian)包(bao)等(deng)先(xian)進(jin)技(ji)術(shu)，大(da)幅(fu)降(jiang)低(di)鋼(gang)中(zhong)氧(yang)成(cheng)分(fen)的(de)含(han)量(liang)
，實(shi)現(xian)夾(jia)雜(za)物(wu)變(bian)性(xing)。對(dui)於(yu)高(gao)品(pin)質(zhi)鋼(gang)材(cai)，不(bu)僅(jin)降(jiang)低(di)鋼(gang)中(zhong)夾(jia)雜(za)物(wu)含(han)量(liang)

，還(hai)能(neng)控(kong)製(zhi)夾(jia)雜(za)物(wu)形(xing)態(tai)，避(bi)免(mian)產(chan)生(sheng)脆(cui)性(xing)夾(jia)雜(za)
，同(tong)時(shi)嚴(yan)格(ge)控(kong)製(zhi)夾(jia)雜(za)物(wu)尺(chi)寸(cun)
，避(bi)免(mian)或(huo)完(wan)全(quan)杜(du)絕(jue)產(chan)生(sheng)≥50微米的大型夾雜物。

　　消除凝固缺陷：凝固產生的中心偏析、中心疏鬆和表麵裂紋等缺陷曾長期阻礙鋼鐵產品質量提升。采用低過熱度澆鑄、電磁攪拌
、凝固末端壓下等先進工藝，基本解決了各種凝固缺陷造成的質量問題。

　　高效軋製工藝：不僅提高了軋材尺寸精度，嚴格控製板形，還通過控軋控冷工藝優化，精準控製軋製相變過程

，改善鋼材組織

，提高鋼材性能。

　　第2次是發生在20世紀50年代的生產效率革命。

　　隨著氧氣頂吹轉爐誕生，傳氧方式由傳統的“間接傳氧”轉向“直接傳氧”，大幅提高了脫碳反應速度。和平爐相比，氧氣頂吹轉爐的生產效率提高了20多倍。轉爐生產效率大幅提高

，促進了全流程各個生產環節的技術創新。例如出現5500立方米大型高爐；模鑄被連鑄取代，大幅提高凝固成型的生產效率
；采用連軋、連鑄—連軋
、連鑄—直zhi軋zha等deng連lian續xu化hua生sheng產chan方fang式shi
，進jin一yi步bu縮suo短duan了le加jia工gong變bian形xing的de生sheng產chan周zhou期qi。圍wei繞rao全quan流liu程cheng高gao效xiao化hua生sheng產chan，通tong過guo各ge工gong序xu技ji術shu創chuang新xin
，建jian立li起qi今jin日ri現xian代dai化hua的de鋼gang鐵tie工gong業ye。

　　第3次是在20世紀末掀起的建設環境友好的綠色鋼鐵的技術創新。

　　傳(chuan)統(tong)鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)單(dan)純(chun)追(zhui)求(qiu)提(ti)高(gao)生(sheng)產(chan)效(xiao)率(lv)，降(jiang)低(di)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)和(he)改(gai)善(shan)產(chan)品(pin)質(zhi)量(liang)，造(zao)成(cheng)環(huan)境(jing)嚴(yan)重(zhong)汙(wu)染(ran)。為(wei)實(shi)現(xian)鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)可(ke)持(chi)續(xu)發(fa)展(zhan)，主(zhu)要(yao)采(cai)取(qu)了(le)以(yi)下(xia)措(cuo)施(shi)：

　　餘熱、餘能利用。如采用幹熄焦工藝回收焦碳餘熱，采用TRT（高爐爐頂煤氣餘壓發電技術）發電回收高爐煙氣餘能餘熱

；采用連鑄—連軋、熱送和蓄熱燃燒等技術降低鋼坯二次加熱能耗等新工藝，使鋼鐵生產的綜合能耗降低30%～40%，全流程外購電應用比例下降30%～50%。

　　減少環境汙染。鋼鐵生產產生大量粉塵汙染環境。應用各種幹法除塵工藝和煙氣脫硫、tuoxiaojituoer噁yingdengxianjinjishu
，buduantigaoyouzuzhipaifangdepaifangbiaozhun，tigaozhiliwuzuzhipaifangdejishuyaoqiu，jibenjiejuelegangtieshengchanduidaqihuanjingdewuranwenti。

　　節約水資源。傳統鋼鐵工業的噸鋼耗水量高達20噸，水資源浪費十分嚴重。解決這一問題采用了3項措施：一是大力降低水耗，先進鋼鐵企業的水耗一般≤3噸/噸鋼；二是水資源綜合利用，普遍采用“階梯用水、分級管理、汙水治理，循環利用”等措施
；三是開辟新水源
，采用海水淡化或汙水回收利用等節水技術。

　　jianshaogutifeiqiwupaifang。gangtieshengchanzhongchanshenggezhongleixingdeluzha，yibanzuoweigutifeiqiwutianmai，wuranhuanjing。weijiejuezheyiwenti，gangtiechangdalifazhanluzhachulijishu，gaoluzhazuoweishuinishuliaokequanbuliyong
；對於轉爐渣和精煉渣，一方麵改進生產工藝減少渣量，另一方麵在廠內循環利用（占50%以上），部分爐渣作為沙石和鋪路材料外銷（占30%～40%）。

　　第4次是21世紀的能源革命對鋼鐵發展的影響。

　　21shiji，renleiduiqihouyitiyufaguanzhu
，tichuyongqingdaititanjinxingnengliangzhuanhuandelinian。zaicibeijingxia，qingyejinyingyunersheng。qingyejindeyanfayingtebiezhuzhongliangfangmian：

　　一是嚴格定義氫冶金的科學內涵。氫冶金的目標是完全取代碳冶金
，任何以碳—氫混合物進行礦石還原的組合式冶金過程，無法消除碳冶金產生的二氧化碳，不屬於氫冶金範疇，而隻是對現有碳冶金的改良。

　　二是不應按傳統鋼鐵冶金理論和現代鋼鐵生產方式研究氫冶金。因為氫—氧間能量轉換不一定完全依賴分子層麵的氧化還原等過程
，更有可能通過離子反應實現能量轉換。

　　因yin此ci

，開kai展zhan氫qing冶ye金jin研yan究jiu不bu應ying操cao之zhi過guo急ji，更geng不bu應ying輕qing易yi開kai展zhan大da規gui模mo工gong業ye試shi驗yan。鋼gang鐵tie工gong業ye的de發fa展zhan受shou到dao發fa展zhan水shui平ping的de限xian製zhi。隻zhi有you在zai大da規gui模mo工gong業ye製zhi氫qing技ji術shu突tu破po後hou，氫qing冶ye金jin才cai能neng得de到dao迅xun速su發fa展zhan。

　　zaiyejinkexuedezhiyinxia，gangtiegongyedejishuchuangxinbujinweiyouyiketingzhi，haifashengletianfandifudebianhua，zhechongfentixianchukejishidiyishengchanlidelishituidongzuoyong。

　　20多年前
，一些西方學者鼓吹鋼鐵工業是“夕陽工業”。在這一思潮的鼓動下
，不少冶金學院轉變為材料學院，大量科技精英不再進入冶金領域
，這是造成目前西方國家“製造業空心化”的重要原因之一。我們必須銘記這一深刻教訓。大力支持冶金學科發展
，積極鼓勵和推動現代鋼鐵工業技術創新尤為重要。

　　jiaqiangkejichuangxin
，bixuzhuazhunjishufazhandeguanjian，jieshikexuebenzhi。xiandaigangtiegongyedefazhanzaicizhengmingle，lilunyushijianxiangjieheshijiasukexuejishuchuangxindefabao。shijianchuzhenzhi，jingyanzhuyaolaiziyushengchanshijian。danjingyanwangwangyoujuxianxing、pianmianxinghezhuguanyizhi。zhiyoubashijianjingyanyulilunxiangjiehe，cainengrenqingshiwubenzhi
，zhuazhujishuguanjian，tuierguangzhi。xiwangjinhoukeyanlixiangyingcongshengchanshijianchufa，keyanchengguopingjiayingjianyanshijianxiaoguo。

　　現(xian)代(dai)鋼(gang)鐵(tie)工(gong)業(ye)發(fa)展(zhan)一(yi)再(zai)證(zheng)明(ming)材(cai)料(liao)進(jin)展(zhan)與(yu)工(gong)藝(yi)變(bian)革(ge)是(shi)促(cu)進(jin)冶(ye)金(jin)科(ke)學(xue)發(fa)展(zhan)的(de)兩(liang)個(ge)輪(lun)子(zi)
，相(xiang)輔(fu)相(xiang)成(cheng)。許(xu)多(duo)新(xin)鋼(gang)種(zhong)的(de)發(fa)明(ming)往(wang)往(wang)得(de)益(yi)於(yu)工(gong)藝(yi)變(bian)革(ge)與(yu)創(chuang)新(xin)，如(ru)汽(qi)車(che)麵(mian)板(ban)的(de)廣(guang)泛(fan)應(ying)用(yong)得(de)益(yi)於(yu)夾(jia)雜(za)物(wu)控(kong)製(zhi)和(he)表(biao)麵(mian)質(zhi)量(liang)的(de)技(ji)術(shu)進(jin)步(bu)
，高(gao)品(pin)質(zhi)低(di)鐵(tie)損(sun)無(wu)取(qu)向(xiang)電(dian)工(gong)鋼(gang)的(de)誕(dan)生(sheng)得(de)益(yi)於(yu)鋼(gang)中(zhong)碳(tan)
、硫含量的大幅降低。希望今後鋼鐵科技的發展，既要重視新材料的研發升級，又要鼓勵新工藝技術的創新發展。（劉瀏）