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十六大以來的十年,是鋼鐵工業為國民經濟發展作出重大貢獻的十年,是我國鋼鐵工業推進結構調整、促進行業發展最快的十年,是為鋼鐵工業實現由大到強轉變奠定堅實基礎的十年,也是科技支撐鋼鐵工業發展成效顯著的十年。
這十年,鋼鐵工業滿足了我國國民經濟發展的需要,為保增長作出了巨大的貢獻;這十年,鋼鐵工業裝備大型化、現代化取得重大進展;這十年,鋼鐵工業緊隨下游行業快速發展和優化升級的步伐,產品市場占有率不斷提高;這十年,鋼鐵工業自主創新能力提升,創新體系逐步完善,突破了一批關鍵核心技術;這十年,鋼鐵工業節能減排工作進步顯著,噸鋼綜合能耗指標大幅度下降。
鋼鐵工業支持了國家重大工程建設和下游產業發展
十年間,鋼鐵工業以滿足國家重大工程和下游產業需要為出發點,依靠企業自主創新和國家科技支撐計劃“高品質特殊鋼技術開發”、“高效節約型建筑用鋼產品開發及應用研究”等項目的支持和帶動,開展相關基礎理論研究、關鍵工藝技術開發并形成產業化示范,將成果輻射、應用于其他品種開發中,整體提高我國鋼材品種的研發、生產水平,加速鋼鐵產業品種結構調整步伐,同時深化應用技術研究和環境協調化鋼鐵材料制備技術研究。
十年間,我國鋼材自給率和占有率不斷提高,自給率從2001年的88.9%提高到2011年的103.93%;占有率從84.3%提高到2010年的98.16%。鋼鐵工業在解決經濟發展對品種數量需要的同時,鋼材品種結構不斷優化,產品質量得到了明顯改善,不僅徹底改變了我國扁平材品種數量供需矛盾突出的局面,而且基本滿足了下游行業對材料質量性能不斷提升的要求,促進了鋼鐵品種結構優化。
鋼鐵工業緊隨下游行業快速發展和優化升級的步伐,通過產品結構調整和新產品開發,滿足了西氣東輸、三峽水電站、高鐵、核電站建設,以及北京奧運會、上海世博會、廣州亞運會等重點領域和重大工程的要求。
鐵路方面:時速350公里高速鋼軌全部實現國產化。
電力方面:實現了具有自主知識產權的高檔取向硅鋼批量生產并已替代進口用于50萬伏以上等級的超高壓大型變壓器,標志著我國已掌握了高端取向硅鋼技術,成為世界上少數能生產這一級別產品的國家之一;水電用鋼方面,開發出水輪機組蝸殼用鋼,突破了國外技術壁壘,填補了國內空白;核電用鋼方面,開發的包括核電蒸汽發生器用690U型管、核反應堆安全殼、核電常規島主設備及其配套系列用鋼,已在核電建設中得到應用。
石化方面:實現了大型原油儲罐用調質高強度鋼國產化研發,保障了國家石油戰略儲備庫重點工程建設;依托西氣東輸工程,我國管線鋼研發生產水平取得重大突破,其中X80級管線鋼已實現國產化,并成功試制生產出X120級管線鋼;低溫用鋼研發取得重大突破,一些企業相繼開發出LNG工程用低溫鋼板并已通過相關部門的認證,并用于建造大型低溫儲罐和低溫壓力容器。
汽車方面:寶鋼高強度鋼板專用生產線建成投產,開發品種最高強度級別已達到1470MPa;鞍鋼開發的低碳低硅無鋁(低鋁)鋼板已應用于一汽馬自達、奔騰系列,實現了輕量化;72A、82A簾線鋼通過世界著名鋼簾線生產廠家的質量認證。
橋梁方面:武鋼生產的第五代橋梁鋼已經在蕪湖長江大橋、京滬高鐵南京大勝關鐵路橋、杭州灣大橋等60余座大型及特大型鐵路、公路及跨海鋼結構橋梁上應用。
冶金工程方面:首鋼京唐5500立方米高爐以及寶鋼、鞍鋼、沙鋼、太鋼、馬鋼等20多家鋼廠的大型高爐建設,全部采用了國產高爐爐殼鋼板,累計用量達數十萬噸。
大型鋼結構建筑工程方面:北京奧運會、上海世博會、廣州亞運會等重大工程建設所需的各類鋼材,基本實現了國產化,其中我國自主開發的Q460E-Z35高層建筑用特厚板(厚度110mm)成功應用于奧運場館“鳥巢”的建設。
與此同時,在國家科技支撐計劃“高品質特殊鋼技術開發”、“高效節約型建筑用鋼產品開發及應用研究”等項目支持和帶動下,新產品開發工作取得了突出進展,特別是重點領域所需關鍵鋼材品種開發有了重大突破。
“高品質特殊鋼技術開發”項目重點突破了低鎳鐵素體不銹鋼板帶材、超超臨界火電機組用關鍵鍋爐管材、節能微合金非調質鋼棒材、高品質模具鋼鍛材和粉末冶金高速鋼復雜型材、LNG工程用低溫鋼板、煤機用高強度中厚板、ASP-冷軋流程生產汽車薄板、超高強度高疲勞性能絲材制品等品種及生產工藝成套關鍵技術,在我國建立了高品質特殊鋼管材、板帶材、中板、棒材、鍛材、復雜型材和鋼絲制品等專業化示范生產基地9個,生產線19條,有效提升現有產品的工藝技術和生產裝備,通過成果產業化和技術輻射,以點帶面推動企業及行業綜合競爭力迅速登上新臺階。
“高效節約型建筑用鋼產品開發及應用研究”項目開展了冶煉、軋制及應用技術研究,形成了具有自主知識產權的高效節約型建筑用鋼低成本生產成套核心技術,建成了熱軋鋼筋、熱軋H型鋼、高速線材3條示范生產線;成功開發出3大系列13項高效節約型建筑用鋼產品,并實現了工業化批量生產和應用。同時,促進了我國建筑用鋼的升級換代。
鋼鐵工業關鍵工藝技術與裝備國產化進展迅速
十年間,鋼鐵工業在引進、消化、吸收的基礎上,通過自主創新和系統集成,逐步實現了各主要生產工序主體裝備的國產化,形成自主知識產權,進而依托現代化鋼鐵廠的建設,形成可循環鋼鐵流程工程示范,進一步實現各先進技術的集成與系統優化,構建集鋼鐵產品制造功能、能源轉換功能、消納廢棄物功能于一身的現代化鋼鐵廠。
在“十五”期間的“重大裝備國產化”科研攻關的帶動下,我國中小型冶金裝備可全部實現國產化,大型冶金裝備國產化率可達到90%以上,噸鋼投資明顯下降,滿足和推動了鋼鐵工業快速發展的需要。
以一重和鞍鋼聯手研發的鞍鋼西區500萬噸精品鋼材基地中的2150mm熱連軋機組為例。該項目在消化吸收的基礎上,對總體方案、重要設備進行了多項再創新,結束了我國不能自主設計和制造現代化大型熱連軋機的歷史,同時標志著我國在大型熱連軋機組上具備了成套能力,實現了大型冶金成套設備具有自主知識產權的目標。據了解,當時由國外技術總成,合作制造一套2150mm熱連軋機生產線,約需人民幣60億元,而獨立自主設計制造該熱連軋機生產線僅需人民幣28億元。
與此同時,我國鋼鐵工業工藝技術裝備水平不斷提升,主要技術經濟指標不斷改善,生產效率明顯提高。
“十一五”期間我國大型高爐的技術經濟指標達到甚至部分超過世界水平;轉爐鋼鐵料消耗進一步降低,以終點控制為核心的轉爐自動化控制水平不斷提高;鋼鐵企業普遍重視二次精煉技術,滿足了不同類型產品的批量生產要求,達到超低氧、超低碳和超低硫等高品質潔凈鋼生產水平;部分關鍵品種的生產工藝技術水平已在世界處于領先地位。據統計,到2010年底,我國共有1000立方米級以上高爐260多座,寶鋼4966立方米高爐、首鋼京唐5500立方米高爐和沙鋼5800立方米高爐的投產更使得我國特大型高爐在世界范圍占有一席之地。總體來看,1000立方米級以上高爐的利用系數、燃料比、高爐風溫等技術指標與國外相當,部分指標處于領先水平。重點企業先進高爐的燃料比已經達到480千克/噸左右,首鋼京唐5500立方米高爐熱風爐實現國內最高的1300℃風溫,一批先進高爐的煤氣利用率達到了50%以上。高爐自動化操作水平普遍提升,高爐過程計算機的采用率已達到約80%,數學模型及專家系統等過程優化系統的采用率已達到29.7%。
“十一五”期間,我國建成投產了首鋼京唐300噸、鞍鋼鲅魚圈260噸、邯鄲西區300噸和馬鋼300噸等當代世界最先進的大型煉鋼轉爐。我國100噸以上轉爐和50噸以上超高功率電爐基本達到國外同類裝備的先進水平,已成為我國煉鋼生產的主體設備,并基本實現了煉鋼-精煉-連鑄-熱軋一對一最佳經濟規模的工藝裝備配置。鞍鋼、首鋼、馬鋼、邯鋼等企業新建的大型化裝備、工藝配備已實現了現代化、高效化、自動化煉鋼生產模式。煉鋼系統普遍采用了鐵水預處理技術、新型的轉爐頂底復吹技術、計算機和副槍自動化煉鋼技術、完善的二次精煉技術及轉爐煙氣干法除塵技術,電爐超高功率高阻抗技術、電爐鐵水熱裝技術,并研究應用了鐵水直運技術、轉爐雙聯冶煉技術、轉爐蒸汽回收再利用技術等。
“十一五”期間,我國軋鋼工藝技術裝備實現了跨越式發展,建成投產了一批現代化軋鋼生產線。到2010年底,我國已擁有熱軋寬帶鋼軋機72套,中厚板軋機71套,冷連軋寬帶鋼軋機(含酸洗軋機聯合機組)50余條,熱軋無縫鋼管生產裝置126套,其中比較先進的77套。
此外,國家科技支撐計劃———“新一代可循環鋼鐵流程工藝技術”項目,以循環經濟為理念,旨在將鋼鐵廠從單一生產鋼鐵產品功能拓展到生產鋼鐵產品、能源轉換和社會廢棄物消納的三大功能。經過近5年的攻關,該項目已取得重要進展,相關成果已經在曹妃甸首鋼京唐鋼廠得到應用。一些關鍵技術,例如超大型高爐工序系統工藝技術、高爐爐頂煤氣余壓發電(TRT)配干法除塵技術、轉爐煤氣干法除塵及回收技術、焦爐高溫高壓干熄焦技術、燒結機燒結工序余熱余能利用技術、一包到底式鋼包快速周轉技術、鑄軋一體化節能技術和綜合能源管理技術等可循環鋼鐵流程技術的研發均取得重要突破。在國內實現5500m3超大型高爐、300t轉爐分步煉鋼、鋼水快速精煉、高速連鑄、全干法除塵、爐渣和粉塵再資源化、海水淡化等相關技術相結合的全新工藝路線,在噸鋼能耗、噸鋼新水消耗、水循環利用率、噸鋼粉塵排放、噸鋼SO2排放、噸鋼CO2排放和余熱余能自發電比例等技術經濟指標上達到預定目標。
十年間,鋼鐵工業開發節能減排工藝,從提高能源一次使用效率和二次能源回收率,從節水、環境友好、資源循環利用入手,通過開發、推廣以“三干三利用”為代表的節能減排技術,實現鋼鐵產品的綠色制造,促進企業與社會、環境和諧發展。尤其是在“十一五”期間,鋼鐵行業節能減排技術研發突飛猛進,實施成效明顯。干法熄焦、高爐煤氣干式除塵數量與能力居世界第一,轉爐煤氣干法除塵,水循環綜合利用,以高爐渣、轉爐渣為代表的固體廢棄物的綜合利用,以副產煤氣為代表的二次能源利用均取得較大進展,主要節能減排指標與世界先進水平的差距大幅縮小。與2002年相比,重點統計鋼鐵企業2011年噸鋼綜合能耗由803千克標煤/噸降至601.72千克標煤/噸。