1鋼鐵行業技術發展現狀
1.1現狀與成就
1996年我國鋼產量歷史性地突破1億t，首次躍居世界第一位。之后，在經濟發展和固定資產投資增長的拉動下，我國鋼產量出現階梯增長，2013年達到了7.79億t，連續多年成為世界第一產鋼大國。中國鋼鐵工業技術的進步有力支撐了行業發展，取得了顯著的成績，主要體現在如下方面：
1)品種結構不斷改善，產品質量得到提升
我國鋼鐵工業的持續增長有力支撐了國民經濟的發展，尤其是大量高端鋼鐵產品的成功自主生產，為國民經濟各主要用鋼產業的發展和升級換代提供了保障。我國鋼鐵產品的開發能力不斷增強，一批自主開發的關鍵鋼材(2489, -7.00, -0.28%)品種達到國際先進水平，成功研制和生產出了一大批鋼鐵精品，如高速鐵路用百米重軌，高鋼級油氣輸送管線，高牌號無取向硅鋼和高磁感取向硅鋼，高級不銹鋼，超深井、耐腐蝕、抗擠毀油套管、大規格鎳基合金油管及核電蒸汽發生器用管等。
2)基本實現工藝流程裝備的大型化、自動化、國產化
大中型企業主體設備已達國際先進水平，一些工藝創新已經進入世界先進行列，已基本實現鋼鐵制造主要工藝技術和主體裝備的國產化，其中大型冶金設備國產化率達90%以上，噸鋼投資明顯下降。具備自主建設世界一流年產千萬噸級現代化鋼廠的能力，新一代鋼鐵流程工藝和裝備技術實現產業化，大中型鋼鐵企業主流程工藝和裝備基本實現了基礎及過程二級計算機自動控制，工廠級、公司級的三、四級計算機管理和控制也在許多工廠中實現。
煉鐵領域，高爐煉鐵整體工藝、裝備及生產技術處于世界先進水平。高爐大型化取得顯著進展，目前，超過75%的鐵水是由1000m3以上高爐生產，大中型高爐利用系數、風溫已優于國外水平。國產的無料鐘爐頂設備、銅冷卻壁設備已在大型高爐上得到成功應用，高爐爐頂煤氣分析、高爐冷卻水高精度溫差和熱流強度監測、風口燃燒監測等技術在大型高爐上成功應用。自主研發的大型燒結、焦化設備和技術也已達到國際先進水平。
煉鋼領域，我國轉爐生產流程工藝與裝備技術進步明顯，初步建立起“鐵水預處理、轉爐煉鋼、鋼水精煉、恒拉速連鑄”四位一體的潔凈鋼生產流程體系，并實現了有效運行，成為鋼水質量提高，產品結構優化的可靠基礎。轉爐全自動吹煉技術和“負能”煉鋼技術迅速發展并取得重大進步。一些企業正在積極嘗試頂底復吹轉爐雙渣、留渣工藝的探索，也在加緊試驗應用穩定造渣、滑動水口出鋼等技術。電弧爐方面，我國已具備集束氧槍技術裝備的自主研發制造能力。我國鋼水精煉系統工藝和裝備已可立足國內，RH工藝裝備實現了出口，裝備制造達到了世界先進水平。恒拉速連鑄、薄板坯連鑄等技術的突破與提升促進了我國連鑄水平的提高。
軋鋼領域，我國大部分軋鋼企業裝備了先進的生產線和生產設備，大型冷連軋機、熱連軋機、高速線材(0, -2611.00, -100.00%)軋機、三輥軋管機、超快速冷卻裝置等一大批先進裝備基本實現了國產化或自主集成，出現了寶鋼“先進高強度薄帶鋼制造技術”、漣鋼“薄板坯連鑄連軋半無頭軋制技術”等一批具有自主知識產權的技術裝備成果。
3)節能減排、資源綜合利用技術得到廣泛應用
近年來，我國鋼鐵工業以裝備大型化、現代化和采用先進技術促進節能減排。設備主體設施工序能耗、噸鋼綜合能耗不斷下降。鋼鐵工業重點推廣應用了以“三干三利用”為代表的重點領域節能減排措施，產生了較好的效果。污染綜合治理與能源梯級利用系統優化，能源管控中心等技術推廣應用，大大地提高了鋼鐵行業的清潔生產技術水平，行業綜合能耗以及主要污染物排放大幅下降。
4)加大了礦產資源開發及利用技術的研究，為國內資源保障提供了支撐
在礦產資源方面，采礦技術與采場結構大型化相適應，采礦裝備大型化、系列化、自動化趨勢明顯，尤其是在自動控制、優化控制及遠程控制方面取得較大突破，遙控采礦、無人工作面等在國內已有應用。貧赤鐵礦選礦技術取得重大突破，開發了高效圓錐破碎機、高壓輥磨機、大型攪拌磨等新型高效節能裝備，不斷推進破碎機、球磨機、浮選機等裝備的大型化。
貧鐵礦石開發與利用方面，大型鐵礦山露天井下協同開采及風險防控技術首創了露天井下協同開采理論與技術，創新了高陡邊坡穩定性三維評價預警防控技術，防止了大型露天礦開采過程中重大地質災害；系統集成并開發了電磁場等強干擾環境下采空區精準探測及預警風險防控技術，將眾多隱患禁區轉變為可用資源區，達到國際領先水平。
隨著我國鋼鐵工業的技術進步，前沿性和前瞻性技術逐漸成為鋼鐵科技創新的重要內容，并已取得部分技術國際領先的成績，如國際上先進的熔融還原技術已在國內率先實現產業化，一些關鍵技術得到不斷改進；薄帶鑄軋技術的開發、薄板坯半無頭連鑄連軋技術、非石化能源在鋼廠規模應用等也處在國際先進行列。
1.2技術發展趨勢
進入新世紀，特別是“十二五”以來，中國乃至世界鋼鐵工業的發展環境發生了深刻變化。冶金原料優質資源開發殆盡、現有資源質量下降、原燃料價格高漲、二氧化碳減排及環境負荷問題、來自其他材料的替代等壓力，都對鋼鐵工業提出了更為苛刻的要求。在這個大背景下，鋼鐵產業技術的發展也順應新一輪的科技革命和產業的發展，相應地出現了新的趨勢，即強調在滿足下游行業用鋼需求的基礎上實現以資源、環境友好為導向的高效流程工藝與產品生產制造技術的研發。主要表現在：
1)鋼鐵制造流程高效、綠色、可循環
雖然世界鋼鐵產業尚未出現具有突破性的新的制造流程，但立足于高效、綠色流程體系的建立，世界鋼鐵業已在開展相應的核心技術研究，并將研發的重點放在了節能減排、降低成本以及提高企業競爭力等方面。而且，減少碳排放是當今世界的熱點議題。近年來，歐盟、日本、美國等國家和地區的鋼鐵工業，通過研發新的低碳技術以應對未來的“碳挑戰”。為此，歐盟投入巨資開展了低碳技術研究，內容包括提高能源使用效率、增加可再生能源所占比例、低碳發電、溫室氣體減排技術等，并結合鋼鐵工業實際實施了超低二氧化碳煉鋼項目(ULCOS)。日本實施了“環境和諧型煉鐵工藝技術項目(COURSE50)"，主要開展減少高爐二氧化碳排放量技術和從高爐煤氣中分離、回收二氧化碳技術開發。美國主要通過提高能源效率實現二氧化碳減排，正在進行的研究包括利用熔融氧化物電解(MOE)方式分離鐵，利用氫或其他燃料煉鐵。近年來，我國鋼鐵工業也愈加重視低碳技術和短流程工藝的研發，在薄帶鑄軋技術、熔融還原技術、無頭軋制技術等方面做出了大量的探索。
2)鋼鐵材料高性能、低成本、高質量、近終型、易加工
為保持鋼鐵材料作為基礎原材料的主導地位，提高世界鋼鐵工業的競爭力，國內外鋼鐵企業都在積極利用工藝技術的進步開發研究高技術含量、高附加值、低成本產品。如高強度鋼(HSS)和超高強度鋼(AHSS)品種，少鎳少鉬的高耐蝕新型不銹鋼，長壽命、抗疲勞的軸承鋼以及工模具鋼，具有耐腐蝕、耐火、耐熱、耐低溫、耐磨、抗震等功能的建筑用鋼、裝備制造用鋼以及交通用鋼，具有抗壓、防爆功能的容器鋼、裝甲鋼，具有止裂功能的特厚板以及適應不同應用要求的復合材料等。而成型方式和工藝技術的進步將進一步推動鋼鐵材料的發展，材料的高性能、多功能不僅對成型工藝提出了較高的要求，而對應用技術和應用環境的匹配陛和融合性的要求也越來越突出。因此，未來鋼鐵材料的研究，在充分考慮材料本身的同時更加強調應用技術和應用環境與應用條件的協同發展。
3)兩化融合驅動鋼鐵制造智能化、定制化
鋼鐵工業的信息化水平，不僅是改變傳統鋼鐵產業的銳利武器，也是衡量鋼鐵生產現代化水平的重要標志。而鋼鐵工業要滿足可持續協調發展的要求，必須在信息化和工業化深度融合的基礎上，加快實現自動化、網絡化、智能化制造進程，這是鋼鐵行業提高自身競爭力的戰略選擇，也是我國乃至世界鋼鐵工業發展的重要動力。
目前，世界先進國家強調人性化、安全化的管理模式，實現生產高度自動化，在向著“無人化”車間邁進。生產車間采用信息化管理系統對車間作業計劃進行數字化、智能化管理，其最終發展方向是少人甚至是無人化運作模式?！盁o人化”車間是制造業由傳統工業化向現代工業化轉型的重要體現，其示范和推廣應用對于提升鋼鐵制造業的整體技術水平具有重要的戰略意義。
另外，無線傳感器網絡、物聯網、云技術的開發與應用也將是鋼鐵工業技術發展的一個重點，利用無線傳感器達到精準、快速化檢測與控制，將生產線裝備各類信息進行整合。很多國外鋼鐵企業已經搭建了融合核心業務的信息網，成為企業生產經營的重要設施，為生產線的高度信息化管理奠定了堅實的硬件基礎。很多發達國家政府已經把物聯網與云技術列為戰略性新興產業，在冶金裝備研發領域，物聯網技術、云技術也擁有較大的應用空間。借助于先進的物聯網平臺，企業可以自動、實時、準確、詳細地獲取鋼鐵生產中各方面的信息，并有效進行篩選與集成，為企業提供系統化的數據源，還為企業管理與系統維護提供更好的服務。物聯網和云技術已經成為鋼鐵強國的“必爭之地”。
智能機器人和無人控制系統的應用。現在世界先進國家正在展開對工業智能化制高點的爭奪，特別是日本，對于工業機器人的研究已經開展了幾十年，遠遠領先國際平均水平。目前在鋼鐵產業中智能機器人應用較少，各大公司正在競相開發這一領域，智能機器人和全工序無人控制系統將是未來一段時間應關注的另一個重點領域。
1.3現存主要問題
1)資源、環境的制約
2012年，我國進口鐵礦石7.44億t，對外依存度高達68%，過高的對外依賴不僅制約了我國鋼鐵工業的競爭力，同時也威脅著國家經濟安全。通過有效的技術手段提高自有礦產資源的開采效率和利用率，是我國鋼鐵工業良性安全發展的基本保證。另外，鋼鐵工業能源消耗占全國總能耗的1/8左右，污染物排放占全國的1/6左右，巨大的排放總量加重了環境的負荷，影響了人類的生存空間。隨著國家環保法的公布和新的排放標準的實施，鋼鐵企業將普遍面臨著環保不達標的壓力，而化解這些壓力的根本出路是通過技術創新和系統的節能環保技術的應用減少企業的排放量。
2)制造流程效率和能效水平低
我國鋼鐵生產單體工序能效和整體流程效率偏低，雖然在某幾項單體工序上指標也能達到國際水平，但單體新技術和新裝備基本都依靠引進，或者是引進后再逐漸國產化，缺乏原創性和前沿性的技術和設備產出，很難進一步提升，更談不上整個制造流程上的革新。加強先進制造流程技術研究，利用現代化信息技術與智能化技術進一步完善現有流程界面技術，是實現鋼鐵流程高效率、高能效的重要支撐。
3)市場同質化競爭加劇，以創新為主導的差異化不明顯
近幾年來，產品定位的同質化加劇了市場的同質化競爭。在這種情況下，多數企業開始考慮推行差異化發展戰略。差異化的形成依賴于企業的自主創新能力和生產制造能力，包括新產品、新材料的開發和持續提升能力，這就要求企業不僅要有捕捉市場需求包括未來需求的能力，并將需求快速轉化為能夠滿足應用的產品的能力，更要求企業能有創造需求，建立新的產品消費市場的能力，圍繞國民經濟發展需要，滿足相關產業不斷提升的需求是鋼鐵企業的責任。
4)品質量穩定性和一致性較差
目前，我國一些高端鋼材產品的最好指標已能達到國際先進水平，但就產品質量的穩定性來看，一些產品批次間質量波動較大。提高產品質量的穩定性，一方面要強化生產流程的穩定性和生產系統的、匹配；另一方面要加強產品制造過程的質量控制，實現產品微觀組織的在線閉環控制；另外，加大產品質量在線檢測技術的開發與應用也是實現產品質量一致性的關鍵。同時，加快新工藝的開發，實現工藝對質量的保證，可以從根本上解決產品質量的穩定性問題。
2鋼鐵行業技術發展目標及方向
2.1發展思路
為貫徹落實《國家中長期科學和技術發展規劃》，以引領世界鋼鐵工業技術為目標，以流程優化和實現鋼鐵制造三項功能為重點，突破制約產業發展的關鍵共性技術，不斷推進產品品種質量、工藝技術和標準的升級，通過原創性科技創新和信息化技術的深度融合，構建我國鋼鐵工業技術體系，提升我國鋼鐵工業競爭力。
2.2發展總體目標
未來5-10年我國鋼鐵工業技術發展的總體目標是，在重點企業、重點技術、重點產品和重大先進裝備技術方面的技術創新取得突破性進展，切實推動我國鋼鐵工業實現產品結構調整和產業升級的關鍵陛和共性技術的發展，提升自主創新能力，在一批前沿技術研發上有所突破，并實現部分關鍵原創技術的產業化應用。
1)增強技術創新能力
部分優勢企業具備原創性技術研發能力，產生一批對行業發展具有較大影響、世界領先的技術。
2)提升自主創新水平
完成一批具有自主知識產權的產業核心技術和關鍵技術，在解決制約鋼鐵工業發展的瓶頸問題上取得重大突破；在節能減排和低碳生產技術研發方面有較大提升；鋼鐵品種質量能夠適應用戶轉型升級和
新興產業發展的新要求；加快推廣成熟的行業關鍵、共性技術，研究和探索對鋼鐵工業發展產生深遠影響的前沿技術；使我國鋼鐵工業技術總體研究與開發水平達到國際先進水平，在若干重要領域達到國際領先水平。同時，將現有工藝裝備生產水平在5-10年內向精細化方向發展，在現有基礎上實現部分領域能夠引領國際鋼鐵行業發展方向的目標。
2.3技術發展方向
2.3.1工藝技術發展方向
1)綠色、可循環鋼鐵制造流程技術
以優質、高效、節能、環保、低成本為目標，通過鋼鐵流程結構優化和物質流、能量流、信息流網絡集成構建，對涉及高爐一轉爐長流程和廢鋼一電爐短流程的關鍵界面匹配、二次能源高效轉化、低品質余熱回收利用、低碳綠色制造工藝、鋼鐵流程三個功能的價值提升等關鍵技術進行深度開發，其范圍涵蓋整個鋼鐵制造過程，是在各項單體技術研發基礎上的系統集成、優化和匹配。
2)低碳鋼鐵制造技術
研發重點是：高效節能減排和清潔生產技術、全生命周期能耗和C02排放評價導向下的生態鋼鐵材料生產工藝技術、碳捕獲與封存(CCS)技術、廢鋼回收工藝的精細化研究、替代能源(太陽能、生物能、原子能等)非碳冶金技術等。
3)高效資源開發及綜合利用技術
技術發展總體趨勢是以節能降耗為原則，面向深部、復雜難采選資源，發展安全高強度采礦技術與特色選礦工藝，強化綜合利用與資源循環，發展共伴生組分與尾礦資源的綜合利用技術，國內鐵礦、錳礦、鉻礦、焦煤等資源科學勘探技術，鐵礦露天轉地下開采和深部開采以及低品位難選礦綜合利用技術。
4)高效、節能、長壽綜合冶煉技術
高爐在相當長的時期內仍然是煉鐵的主要流程，實現高爐高效、節能、長壽運行十分重要。這些綜合技術包括：高爐的高頂壓、高風溫、高富氧、高噴煤、高利用系數和長壽化技術、高爐專家系統應用技術、高效TRT技術、開發實用高檔耐火材料技術。同時，積極探索非高爐煉鐵技術，爭取在直接還原(氣基、煤基)及熔融還原技術方面有所突破。
5)高效、低成本潔凈鋼生產系統技術
高效、低成本潔凈鋼生產系統技術，重點是進一步深入研究以多工序“動態一有序”、“連續一緊湊”“協同-穩定”運行為核心的潔凈鋼平臺系統技術，實現整個體系更加高效率、低成本運行。深入進行各種鐵水預處理工藝和裝備的適用性研究及技術經濟比較；深入進行二次精煉(包括吹氬)工藝和裝備的適用性研究及技術經濟比較；大力推進真空精煉裝備和技術優化，特別是高效RH精煉技術研究；大力推進連鑄工序的高效恒速技術優化研究；在煉鋼廠新建或改造的設計過程中，要高度重視平面布置圖(流程網絡)的合理化研究等。
6)高性能、低成本鋼鐵材料設計與制造技術
鋼鐵材料產品要全面提高鋼鐵產品性能和實物質量，加快標準升級，有效降低生產成本，實現減量化生產。主要包括：低成本、高性能微合金化技術，組織和性能精確控制技術，表面質量控制技術，細晶化和均質化技術，特種成形技術，大型鍛件生產技術，高等級特鋼型材、不銹鋼無縫管、高質量合金鋼生產技術以及應用、成型及防腐等加工技術。
7)高精度、高效軋制及熱處理技術
為適應產品質量提高、品種開發能力增強對工藝裝備提出的更高要求，具有高精度軋制能力及多功能熱處理能力的成套技術成為重要的發展方向，尤其是關鍵裝備的國產化及產業化，主要包括以下共性技術：高精度軋制技術、高性能交直交軋機主傳動技術、新一代控軋控冷技術、多功能柔性超高強鋼冷軋板連續退火生產技術、在線熱處理技術、特種鋼板熱處理技術、三輥軋機/高精度棒線材定減徑機組技術、直接軋制技術、溫度梯度軋制技術、變截面軋制技術、低溫增塑軋制技術、無頭與半無頭軋制技術以及長材綠色制造技術。
8)復合材料制造技術。
關鍵技術包括：材料設計及高效率組坯技術，復合界面相變與組織控制技術，界面擴散阻隔材料設計與性能控制技術，特殊用途金屬間化合物軋制復合與熱處理制備技術，全軋制過程協調變形與控制技術，粉末復合軋制技術以及復合材料的成形技術。
9)面向全流程質量穩定控制的綜合生產技術
為適應國家產業轉型升級需要，鋼鐵企業在未來較長時間內的產品結構調整任務將主要是提高產品質量和穩定性。因此，有必要開展新一代的鋼鐵生產過程控制技術研究，包括鋼水精煉的精準控制、連鑄坯料質量控制技術、全流程板形及表面質量控制技術、精準熱處理技術、基于智能建模及數據挖掘的產品質量優化及決策支持、微觀組織性能在線閉環控制、生產異常檢測及故障診斷，解決控制系統在生產批次之間、品種規格之間適應性問題，大幅提高復雜工況下產品質量控制能力和穩定性。
10)信息化、智能化的鋼鐵制造技術
鋼鐵行業自動化裝備水平正在從數字化向信息化、智能化發展，在其運行中更加強調智能化的作用。信息化、智能化的鋼鐵制造技術通過物聯網、云計算、移動互聯網、大數據等諸多信息技術在產業中的應用，升級成智能型鋼鐵企業，進而構建具有高價值、高品質、低資源消耗、低污染的新型生產管理模式。
2.3.2鋼材品種發展方向
未來我國鋼材品種的發展趨勢是，高端鋼材品種要滿足節能環保、生物醫藥、高端裝備制造、新能源等新興戰略性產業的發展對產品品種和質量提出的新穎的、更高的要求；中端鋼材要滿足建筑、造船、壓力容器、機械制造等傳統產業升級的要求，引導用戶使用強度更高、壽命更長、綜合性能更好的綠色鋼材；淘汰落后的低端鋼材品種?？傮w來看，鋼材品種結構優化方向主要有以下幾方面：
1)建筑橋梁用鋼
重點發展≥600MPa螺紋鋼、高強抗震鋼筋、耐低溫鋼筋、高強度硬線，在鋼結構中高強度抗震、耐火、耐候鋼板和H型鋼；研發系列屈服強度500-1000MPa、屈強比低于0.85、600℃屈服強度高于室溫強度指標的2/3、彈性模量高于室溫指標75%以上等性能的新一代功能復合化建筑用鋼；涂鍍層板將向資源節約、環境友好產品方向發展；橋梁用鋼發展Q500、Q550甚至更高強度級別橋梁用鋼，屈強比在0.85以下，同時具有良好焊接性能、耐候性能、抗疲勞性能。
2)能源用鋼
重點發展高鋼級X90、X100以上級別和特厚規格X80管線鋼，耐C02/H2S腐蝕管線鋼、耐磨耐蝕管線鋼，高強度級別耐H2S應力腐蝕油井管、經濟型耐C02+H2S+Cl-腐蝕油井管、供東海和南海安全服役的耐腐蝕油井管。特殊環境(地震帶、海底、低溫LNG、低溫裸露等)高強度管線鋼的開發。高強韌性、耐高溫的救生艙專用高強鋼板，700℃超超臨界電子汽輪機用耐熱合金的研發和關鍵部件研制，核電機組用高性能不銹鋼、合金鋼管，低鐵損、高磁感硅鋼，鍋爐容器用鋼、特厚臨氫設備用鋼及相應焊接技術研究。
3)船舶及海工用鋼
重點發展690MPa及以上級別的高強韌性船舶及海上用鋼、100mm以上大厚度高強韌海工用鋼、高耐蝕鋼、低溫韌性(-60℃甚至-80℃)優異的超低溫海洋工程用鋼、大型液化天然氣(LNG)運輸船用低溫壓力容器板、海洋工程用超級奧氏體不銹鋼、海洋工程用鎳基--鐵鎳基耐蝕合金、海洋工程用特種高強度不銹鋼材料。
4)汽車與軌道交通用鋼
重點發展第三代汽車用鋼，深沖雙相鋼(DQ-DP鋼)、超細晶相變誘導塑性鋼(FG-TRIP鋼)、淬火一配分鋼(Q&P鋼)和相變／孿晶誘導塑性鋼(TRIP/TWIP鋼)、700MPa級以上汽車大梁板、780-1500MPa高強度汽車板、汽車排氣系統用鋼、汽車用微合金非調質鋼、長壽命高性能彈簧鋼、高鐵車輪用鋼、高鐵車軸用鋼、高鐵軸承用鋼、軌道用鋼等。
5)關鍵特殊鋼
重點發展高品質高碳鉻軸承鋼和滲碳軸承鋼、航空發動機用軸承鋼、高性能齒輪鋼、低成本超純鐵素體不銹鋼，氮合金化高性能奧氏體不銹鋼、高性能工模具鋼、高性能鋼絲(切割鋼絲、簾線鋼絲、絞線鋼絲、彈簧鋼絲)、精密機床用高性能絲杠與導軌用鋼、軍用特殊鋼、環保設備用高性能耐蝕鋼。