《鋼鐵行業(yè)2020～2035年技術(shù)發(fā)展預測報告》提要（下）

中國鋼鐵工業(yè)協(xié)會

（接上期）

1.鋼鐵行業(yè)技術(shù)發(fā)展目標及方向

2.1發(fā)展思路

習近平總書記多次強調(diào)科技創(chuàng)新的重要性，指出核心技術(shù)受制于人是最大隱患，核心技術(shù)靠化緣是要不來的，必須自立更生。未來15年內(nèi)，鋼鐵行業(yè)要繼續(xù)聚焦全面提升產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)鏈水平的根本任務，將核心技術(shù)攻關(guān)作為科技創(chuàng)新的主攻方向，把綠色化和智能化作為科技發(fā)展的兩大主題，以創(chuàng)新生態(tài)圈建設(shè)作為科技發(fā)展的切入點，實現(xiàn)鋼鐵行業(yè)技術(shù)創(chuàng)新引領(lǐng)世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展的新格局。

2.2基本原則

（1）堅持把自主創(chuàng)新作為鋼鐵工業(yè)發(fā)展的驅(qū)動力

密切關(guān)注鋼鐵行業(yè)前沿技術(shù)新動向，努力突破制約產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級的關(guān)鍵共性技術(shù)及核心技術(shù)，推進產(chǎn)品品種與質(zhì)量的提升，進一步提升原創(chuàng)技術(shù)的研發(fā)能力，持續(xù)增加技術(shù)積累，加快推動增長動力向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變，不斷增強鋼鐵行業(yè)核心競爭力和可持續(xù)發(fā)展能力。

（2）堅持把技術(shù)創(chuàng)新成果的轉(zhuǎn)化作為鋼鐵產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重點工程

把技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級緊密聯(lián)合，在鋼鐵流程綠色化與智能化方面取得關(guān)鍵突破，在產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、可靠性和適用性方面獲得顯著提升，通過產(chǎn)品技術(shù)分級，有效提高國產(chǎn)化鋼鐵產(chǎn)品的品牌價值，提升技術(shù)成果向市場轉(zhuǎn)化的效率。圍繞鋼鐵行業(yè)共性技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)，集中行業(yè)優(yōu)勢力量進行研發(fā)和改革，支撐鋼鐵產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)化發(fā)展。

（3）堅持把綠色化、智能化作為鋼鐵工業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的兩大主題

由單體節(jié)能減排技術(shù)的采用轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)集成和優(yōu)化，促進能源環(huán)境管控中心建設(shè)，提高能源環(huán)境管理水平，深入實施清潔生產(chǎn)，積極推動與相關(guān)產(chǎn)業(yè)間的循環(huán)經(jīng)濟戰(zhàn)略合作，全面推進建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型鋼鐵企業(yè)。

（4）堅持把技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)圈建設(shè)作為技術(shù)創(chuàng)新的支撐

從政府、行業(yè)、企業(yè)、研究機構(gòu)、金融機構(gòu)等不同功能單元建立完善的技術(shù)創(chuàng)新支撐體系，加強人才教育和人才發(fā)展規(guī)劃，建立以企業(yè)為創(chuàng)新主體的技術(shù)創(chuàng)新體系。

2.3發(fā)展總體目標

未來15年我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展的總體目標是：實現(xiàn)從跟跑到領(lǐng)跑世界鋼鐵工業(yè)技術(shù)的跨越，攻克一批關(guān)鍵鋼鐵材料和重點核心技術(shù)，實現(xiàn)一批前沿性和原創(chuàng)性的技術(shù)突破，最終實現(xiàn)核心技術(shù)的迭代升級與引領(lǐng)。

鋼鐵材料方面:量大面廣的鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、一致性達到國際領(lǐng)先水平；面向國家重大工程和高端裝備制造用關(guān)鍵高端鋼鐵產(chǎn)品100%自主可控。

重大技術(shù)裝備方面：鋼企牽頭、機電融合，顯著提高關(guān)鍵核心裝備自主創(chuàng)新能力，建成國內(nèi)技術(shù)總負責和設(shè)備總成套的新一代無頭軋制智慧生產(chǎn)線，擴大冶金設(shè)備的國際輸出。

綠色制造方面：電爐鋼短流程占產(chǎn)能30%以上，碳排放1.55噸/噸鋼以下、綜合能耗500kgce/噸鋼以下、新水消耗3噸/噸鋼以下，大宗冶金渣高價值利用大幅提升，鋼-建、鋼-化工業(yè)生態(tài)鏈聯(lián)合制造基本形成。

智能制造方面：實現(xiàn)鋼鐵全流程在線連續(xù)自動檢測和智能閉環(huán)控制，智能制造成熟度評估指標達到4～5。

2.4技術(shù)發(fā)展方向

未來5～15年我國鋼鐵工業(yè)技術(shù)發(fā)展方向是綠色、可循環(huán)鋼鐵制造流程技術(shù)，低碳鋼鐵制造技術(shù)，高效資源開發(fā)與綜合應用技術(shù)，高效、節(jié)能、長壽綜合冶煉技術(shù)，高效、低成本潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)，高性能、低成本鋼鐵材料設(shè)計與制造技術(shù)，高精度、高效軋制及熱處理技術(shù)、復合材料制造技術(shù)、面向全流程質(zhì)量穩(wěn)定控制的綜合生產(chǎn)技術(shù)以及信息化、智能化的鋼鐵制造技術(shù)。在品種發(fā)展方面，圍繞國民經(jīng)濟建設(shè)重大需求，重點圍繞信息電子、能源、交通、海洋、先進制造、航空航天、健康民生等領(lǐng)域進行關(guān)鍵材料的研究和開發(fā)，滿足下游用戶不斷提升的需求。

2.4.1 工藝技術(shù)發(fā)展方向

（1）綠色化與智能化鋼鐵制造流程技術(shù)

綠色、可循環(huán)鋼鐵制造流程技術(shù)，是以優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、環(huán)保、低成本為目標，通過鋼鐵流程結(jié)構(gòu)優(yōu)化和物質(zhì)流、能量流、信息流網(wǎng)絡集成構(gòu)建及“三網(wǎng)協(xié)同”，對涉及高爐-轉(zhuǎn)爐長流程和廢鋼-電爐短流程的工序功能解析優(yōu)化集成、關(guān)鍵界面匹配、二次能源高效轉(zhuǎn)化、低品質(zhì)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(guān)鍵技術(shù)進行深度開發(fā)，其范圍涵蓋整個鋼鐵制造過程，是在各項單體技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)上的系統(tǒng)集成、優(yōu)化和匹配，實現(xiàn)鋼鐵制造流程的“動態(tài)、有序、協(xié)同、連續(xù)”為特征的高質(zhì)量運行。

（2）低碳綠色鋼鐵制造技術(shù)

低碳綠色鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)重點方向是：集高效、節(jié)能減排綜合效果的制造流程和清潔生產(chǎn)技術(shù)、在環(huán)境承載力約束下的NOx、VOC減排與控制技術(shù)、全生命周期環(huán)境友好導向下的綠色鋼鐵材料生產(chǎn)工藝技術(shù)、廢鋼高效預處理及分類分揀技術(shù)研究，碳俘獲與存儲（CCS）技術(shù)、氫冶金技術(shù)、替代能源（太陽能、生物能、原子能等）非碳冶金技術(shù)探索研究。

（3）礦產(chǎn)資源高效開發(fā)及綜合利用技術(shù)

金屬礦產(chǎn)資源開發(fā)技術(shù)發(fā)展的總體方向是高效低耗綜合利用、節(jié)能減排和環(huán)境友好?？傮w趨勢是以節(jié)能降耗為原則，生產(chǎn)規(guī)模與裝備大型化、控制自動化、管理信息化；面向復雜難采選資源，發(fā)展高強采礦技術(shù)與特色選礦工藝，力求高效高質(zhì)；強化綜合利用與資源循環(huán)，發(fā)展共伴生組分與尾礦資源的綜合利用技術(shù)；以環(huán)境友好為目標，發(fā)展清潔采選工藝、生態(tài)環(huán)境保護及修復技術(shù)。

（4）高效、節(jié)能、長壽煉鐵技術(shù)

高爐冶煉在相當長的時期內(nèi)仍然是煉鐵的主要流程，實現(xiàn)高爐高效、節(jié)能、長壽運行十分重要。這些綜合技術(shù)包括：高爐的高頂壓、高風溫、高富氧、高噴煤、高利用系數(shù)和長壽化技術(shù)、智慧高爐技術(shù)、高效TRT技術(shù)、實用高檔耐火材料技術(shù)。同時，積極探索非高爐煉鐵技術(shù)，爭取在直接還原（氣基、煤基）及熔融還原技術(shù)方面有所突破。

（5）高效、低成本潔凈鋼生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)

高效、低成本潔凈鋼生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)，主要由全量鐵水預處理技術(shù)、轉(zhuǎn)爐（電爐）冶煉與高精度終點控制技術(shù)、快速-協(xié)同的鋼水精煉技術(shù)、高效恒速的全連鑄技術(shù)這四項基礎(chǔ)支撐型技術(shù)和流程網(wǎng)絡集成構(gòu)建、三網(wǎng)協(xié)同和動態(tài)-有序運行技術(shù)這兩類集成技術(shù)組成。重點是進一步深入研究以多工序“動態(tài)-有序”、“連續(xù)-緊湊”、“協(xié)同-穩(wěn)定”運行為核心的潔凈鋼平臺系統(tǒng)技術(shù)，實現(xiàn)煉鋼區(qū)段各工序的功能解析優(yōu)化和集成、連續(xù)運行，實現(xiàn)鋼質(zhì)量的窄窗口穩(wěn)定控制。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(shù)經(jīng)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(shù)經(jīng)濟比較；大力推進真空精煉裝備和技術(shù)優(yōu)化，特別是高效RH精煉技術(shù)研究；大力推進連鑄工序的高效恒速技術(shù)優(yōu)化研究；在煉鋼廠新建或改造的設(shè)計過程中要高度重視平面布置圖(流程網(wǎng)絡)的合理化研究等。

（6）高性能、低成本鋼鐵材料設(shè)計與制造技術(shù)

鋼鐵材料產(chǎn)品要全面提高鋼鐵產(chǎn)品性能和實物質(zhì)量，加快標準升級，有效降低生產(chǎn)成本，實現(xiàn)減量化生產(chǎn)。主要包括：低成本、高性能微合金化技術(shù)，組織和性能精確控制技術(shù)，表面質(zhì)量控制技術(shù)，細晶化和均質(zhì)化技術(shù)，特種成形技術(shù)，大型鍛件生產(chǎn)技術(shù)，高等級特鋼型材、不銹鋼無縫管、高質(zhì)量合金鋼生產(chǎn)技術(shù)以及應用、成型及防腐等加工技術(shù)。

（7）高精度、高效軋制及熱處理技術(shù)

為適應產(chǎn)品質(zhì)量提高、品種開發(fā)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(shù)成為重要的發(fā)展方向，尤其是關(guān)鍵裝備的國產(chǎn)化及產(chǎn)業(yè)化，主要包括以下共性技術(shù)：高精度軋制技術(shù)、高性能交直交軋機主傳動技術(shù)、新一代控軋控冷技術(shù)、多功能柔性超高強鋼冷軋板連續(xù)退火生產(chǎn)技術(shù)、在線熱處理技術(shù)、特種鋼板熱處理技術(shù)、三輥軋機/高精度棒線材定減徑機組技術(shù)、直接軋制技術(shù)、溫度梯度軋制技術(shù)、變截面軋制技術(shù)、低溫增塑軋制技術(shù)、無頭與半無頭軋制技術(shù)以及長材綠色制造技術(shù)。

（8）面向全流程質(zhì)量穩(wěn)定控制技術(shù)

鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量面臨的主要問題是量大面廣的鋼材產(chǎn)品質(zhì)量檔次低和穩(wěn)定性較差。為適應國家產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級需要，鋼鐵企業(yè)在未來較長時間內(nèi)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整任務將主要是提高產(chǎn)品質(zhì)量和穩(wěn)定性。因此，有必要開展新一代的鋼鐵生產(chǎn)過程控制技術(shù)研究，包括鋼水精煉的精準控制、連鑄坯料質(zhì)量控制技術(shù)、全流程板形及表面質(zhì)量控制技術(shù)、精準熱處理技術(shù)、基于智能建模及數(shù)據(jù)挖掘的產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化及決策支持、微觀組織性能在線閉環(huán)控制、生產(chǎn)異常檢測及故障診斷，解決控制系統(tǒng)在生產(chǎn)批次之間、品種規(guī)格之間的適應性問題，大幅提高復雜工況下產(chǎn)品質(zhì)量的控制能力和穩(wěn)定性。

（9）數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化的鋼鐵制造技術(shù)

鋼鐵制造正在從自動化、信息化向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化發(fā)展，通過工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)與先進制造技術(shù)深度融合，實現(xiàn)智能化裝備、操控、生產(chǎn)、經(jīng)營、服務。主要關(guān)鍵技術(shù)包括：采用新型傳感、機器視覺和軟測量的檢測技術(shù)，實現(xiàn)鋼水溫度成分、鑄坯質(zhì)量、鋼材性能等在線檢測或?qū)崟r監(jiān)測；惡劣環(huán)境和復雜工況條件下的智能工業(yè)機器人；基于數(shù)字孿生模型的冶煉、軋制等生產(chǎn)過程自動閉環(huán)控制、跨工序集中操控和全流程協(xié)調(diào)優(yōu)化；貫通全流程各工序、協(xié)同經(jīng)營生產(chǎn)多層次的一體化計劃調(diào)度；質(zhì)量變量在線監(jiān)控、在制品在線評判、質(zhì)量偏差動態(tài)調(diào)整、質(zhì)量異議大數(shù)據(jù)溯源分析的全流程質(zhì)量集成管控；與生產(chǎn)協(xié)同的能源系統(tǒng)優(yōu)化；供應鏈協(xié)同優(yōu)化和規(guī)?；ㄖ疲换跀?shù)字化“虛擬工廠”模型的全流程仿真模擬；網(wǎng)絡互聯(lián)、數(shù)據(jù)互通、信息物理融合的鋼鐵工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。

2.4.2 鋼材品種發(fā)展方向

在加大鋼鐵產(chǎn)業(yè)技術(shù)改造力度、提高工藝裝備水平的同時，立足自主創(chuàng)新，積極開發(fā)高技術(shù)含量、高附加值、高檔關(guān)鍵產(chǎn)品，是保障國家重大工程以及經(jīng)濟社會發(fā)展和國防安全的迫切要求。鋼鐵工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的途徑和轉(zhuǎn)型發(fā)展應結(jié)合國家重大工程和高端裝備需求，重點圍繞航空航天、能源石化、交通運輸、建筑橋梁、海洋工程、高技術(shù)船舶、先進制造、電子信息、健康民生等領(lǐng)域?qū)﹃P(guān)鍵材料的迫切需求，開發(fā)重大工程與重大裝備用高強度、高韌性、高塑性、低屈強比、高持久斷裂強度的高技術(shù)含量、高附加值先進鋼鐵材料，為國民經(jīng)濟發(fā)展和國防建設(shè)提供關(guān)鍵鋼鐵材料支撐保障。

未來我國鋼材品種要重點滿足節(jié)能環(huán)保、電子信息、生物醫(yī)藥、高端裝備制造、航空航天等新興戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)的需要，同時要滿足交通建筑、海洋工程、高技術(shù)船舶、先進能源石化、機械制造等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)升級的要求。要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?？傮w來看，鋼材品種結(jié)構(gòu)優(yōu)化方向主要有以下幾方面：

（1）電子信息用鋼領(lǐng)域

重點發(fā)展超低鐵損高磁感無取向電工鋼、高磁性能鋼鐵粉末軟磁復合材料、AMOLED蒸鍍用精細鐵基金屬掩模板（FFM）以及柔性屏用高性能超薄不銹鋼帶的研究、開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化制備技術(shù)。

（2）能源石化用鋼領(lǐng)域

重點發(fā)展四代快堆用316H和2.25Cr1Mo關(guān)鍵材料及其服役評價技術(shù)，630～650℃超超臨界電站用耐熱鋼厚壁管和轉(zhuǎn)子鍛件，700℃超超臨界火電用耐熱合金及鑄鍛件、塔式熔鹽光熱電站用鎳基耐熱合金及其超長薄壁管材，垃圾焚燒和危害品處置裝置用耐熱耐蝕合金，低溫液氫儲運設(shè)備用鋼，高溫、高壓、高產(chǎn)（沖蝕）、高H2S等氣井惡劣腐蝕環(huán)境下油井管，耐微生物腐蝕管線鋼，CO2捕集和封存用鋼，低應力耐腐蝕工程機械用高強及耐磨鋼、工程機械用1000MPa級高品質(zhì)氣保焊絲、石油化工用超級奧氏體不銹鋼和耐蝕合金。

（3）交通運輸用鋼領(lǐng)域

重點發(fā)展第三代汽車用鋼，抗延遲斷裂超高強熱成形鋼、780～1500MPa級熱軋高強度汽車板、高性能溫成形結(jié)構(gòu)件用鋼、汽車排氣系統(tǒng)用鋼、汽車用微合金非調(diào)質(zhì)鋼、長壽命高性能彈簧鋼、新一代高速及重載列車關(guān)鍵零部件（輪軸、齒輪箱、軸箱、懸掛、車鉤、制動、緊固件等）用鋼、高鐵車輪用鋼、高鐵軸承用鋼、細珠光體重軌用鋼、川藏鐵路等用耐腐蝕耐磨損耐低溫鋼軌、道岔及扣件用鋼，重載大功率柴油機新型激光熔覆耐熱耐磨涂層材料等。

（4）船舶及海工用鋼

重點發(fā)展抗碰撞和抗疲勞兩種高服役性能船舶及海工用鋼、690MPa及以上級別的高強韌性船舶及海工用鋼、100mm以上大厚度高強韌海工用鋼、高耐蝕、低溫韌性（-60℃甚至-80℃）優(yōu)異的超低溫海洋工程用鋼、低密度船舶用鋼、免涂裝耐候鋼、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、深海能源鉆采集輸用鋼、南海島礁基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用高性能耐蝕鋼、船用耐蝕鋼FCB大線能量埋弧焊材。

（5）先進制造用鋼領(lǐng)域

重點發(fā)展高應力及異型截面氣門彈簧用彈簧鋼，航空和高鐵用軸承鋼與齒輪鋼，盾構(gòu)機主軸承用鋼，海上大容量風電機組用齒輪、軸、螺栓等關(guān)鍵基礎(chǔ)件，汽車用高性能含硫易切削齒輪鋼，大尺寸柴油發(fā)動機用曲軸、連桿，高強度耐候緊固件和14.9級高強超高強緊固件用鋼、農(nóng)機裝備用高端鋼鐵材料、極高強度輪胎用鋼簾線材料。粉末冶金高性能工模具鋼、高N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、軍用特殊鋼等。

（6）航空航天用鋼領(lǐng)域

重點發(fā)展應用于起落架及套筒、主承力結(jié)構(gòu)、連接緊固件、傳動零件等先進特殊鋼，包括低合金超高強度鋼、高合金超高強度鋼、高強度和超高強度不銹鋼以及馬氏體時效鋼等，如大型寬體客機用高強結(jié)構(gòu)承力部件用鋼，遠程大飛機寬體飛機起落架用超級300M鋼鍛坯，超大尺寸風扇軸用同步雙向擠壓深盲孔鍛件，低壓渦輪軸用2200MPa高模量超高強度合金及鍛件，起落架用鋼，為航空航天發(fā)動機、艦船用燃氣輪機用提供新型、可靠的超高強度（高比強度）、高韌性、抗疲勞鋼及部件高溫結(jié)構(gòu)材料、輕質(zhì)高溫結(jié)構(gòu)材料等。

（7）民生用鋼領(lǐng)域

重點發(fā)展刀剪用高性能馬氏體不銹鋼、鍋具用高性能鑄鐵材料、抗過敏高氮奧氏體不銹鋼、抗菌奧氏體不銹鋼、抗病毒不銹鋼、高生物相容性醫(yī)用不銹鋼等。

（8）建筑橋梁用鋼領(lǐng)域

重點發(fā)展高性能混凝土結(jié)構(gòu)用超高強度鋼筋與預應力鋼絞線，超高強度橋索用鋼，高均質(zhì)超大型熱軋H型鋼，全壽命周期經(jīng)濟型抗震、耐蝕、耐候、耐火、抗疲勞功能復合化建筑橋梁用鋼，川藏鐵路等低溫易焊接高強韌低應力耐候橋梁鋼及新型抗震阻尼器用合金等。