我国已建成全球产业链最完整的钢铁工业体系，有效支撑了下游用钢行业和国民经济的平稳较快发展。与此同时，随着经济下行压力加大，钢铁行业面临着产能过剩矛盾愈发突出，创新发展能力不足，环境能源约束不断增强，企业经营持续困难等问题。未来五年，我国钢铁工业将进入以结构调整、转型升级为主的结构性改革的关键阶段。中国科学院金属研究所（简称“中科院金属所”）研究员李殿中团队近年来面向钢铁与装备制造业重大需求持续攻关，开发出低氧纯净化冶炼、钢铁大铸坯构筑成形、稀土钢制备三项国际领先的原创性技术，先后在多家大型企业开展示范应用，取得显著效果。李殿中分析了我国钢铁行业面临的问题和形势，并提出了推动我国钢铁行业转型升级的相关建议。 

　　一、 钢铁行业面临的形势和问题 

　　1、需求呈现下降态势，产能过剩矛盾突出。“十二五”期间，我国粗钢产能利用率由2010年79%下降到2015年70%左右，产能过剩已由区域性、结构性过剩演变为绝对过剩。“十三五”期间，我国经济发展长期向好的基本面没有变，消费升级、“四化同步”发展、基础设施建设拓展了钢材需求空间，经济发展仍需大量钢材。但经济增长将经历一个发展阶段，总需求波动下降和产能过剩并存的格局将持续相当一段时间，产能过剩已不可能通过历史上持续、高速的经济增长来消化。着力化解过剩产能、实现脱困发展将是近几年钢铁工业第一要务。 

　　2、自主创新水平不高，有效供给水平亟待提高。长期以来，我国钢铁工业停留在以消化吸收，跟随创新为主的阶段，尚未形成原始创新、自主集成、引领创新能力。我国钢铁工业存在创新载体分散，各自为战，协同创新不足等问题，导致创新引领发展能力不足。每年约300万－400万吨关键高端钢材不能自主供应，还需依赖进口。“十三五”期间，制造业强国、创新型国家建设对钢材品种、质量和服务需求将不断升级，产业迈向中高端水平对钢铁工业有效供给水平提高将提出迫切需求。钢材品种需求将呈现个性化、多品种、小批量趋势，产品质量要求稳定性、可靠性、耐久性水平愈发提高，对钢铁企业服务需求将由单一的材料供应商向能够统筹提供材料推荐方案、后续加工使用方案等延伸服务的服务商转变。坚持创新驱动、提高有效供给水平将是钢铁工业发展的必由之路。 

　　3、能源环境约束增强，绿色可持续发展刻不容缓。随着新环保法的实施，主要污染物排放标准较老标准更为严格，目前不少企业节能环保投入历史欠账较多，还没有做到污染物全面稳定达标排放。“十三五”期间，社会发展与生态文明建设对钢铁工业节能减排提出了更新更高的要求，必须强力推进钢铁工业向绿色制造发展。 

　　二、中科院金属所开发三项原创性技术，在大型企业示范应用取得良好效果 

　　1、统筹钢铁与机械制造业部署，推广低氧纯净化冶炼技术 

　　氧含量是衡量坯料质量的一项重要指标，钢铁行业将氧含量控制到10ppm（ppm为百万分之一）以内比较容易，为机械行业（20ppm）一半左右。氧含量低代表氧化性夹杂物少，钢水纯净度高，成分均匀，不会出现缩孔疏松等。近年来中科院金属所通过计算机模拟和单重百吨级大钢锭的实物解剖，发现氧才是钢中偏析^[①]的根源。并在此基础上，开发了控氧纯净化技术，主要包括全流程控氧冶炼、合金与脱氧剂加入方式与顺序控制、低氧渣系控制、深脱氧夹杂物类型与数量控制、密闭氩气保护平稳浇注控制等关键技术，在10多家企业应用中均取得显著效果。中科院金属所与山东省西王特钢公司合作建立了一条清洁、智能浇注生产线，实现了从冶炼到浇注过程全流程控氧，钢中氧含量稳定控制到10ppm以下，生产的高品质钢锭服务于山东省内大型曲轴、风电主轴、高端轴承、工模具制造等装备制造企业，有效地拉动了山东省产业链条。该模式联合钢铁行业和机械行业，由钢铁行业集中炼钢为机械行业提供优质母材坯料，不仅可提高后续大型锻件/锻材的质量及其稳定性，而且替代了机械行业50%以上的炼钢产能，可显著实现节能减排。 

　　2、强化核电等大锻件自主制备，推广钢铁大铸坯构筑成形技术 

　　经过多年研发，中科院金属所开发了“钢铁大铸坯构筑成形”技术。该技术突破了传统制造“大钢锭造大锻件”的思想局限，可以用多块连铸板坯叠锻成所需的大构件。将钢厂生产的小而均质的连铸板坯经表面清洁、堆垛成形和真空封装后，施以多向锻造工艺，这样多块金属材料在高温高压下扩散连接，大大减轻大锻件的成分不均匀等缺陷，可实现成本低、污染少、质量稳定，制造高品质大锻件。运用该项技术，在山东，利用太原不锈钢连铸坯，与山东伊莱特重工股份有限公司合作，将制造世界上尺寸最大、质量要求最高的直径15米支承环，用于霞浦四代核电装备，目前已成功制造5米环。在辽宁用鞍山钢铁集团有限公司的连铸坯和铁岭的万吨压机，制造了百吨级水轮机主轴并获得应用；鞍山钢铁集团有限公司的均质连铸坯与沈阳鼓风机集团股份有限公司合作，实现了长7.5米的低温风洞压缩机主轴均质化样件制造。后续规划将在山东建设高端、智能、清洁的钢铁大铸坯构筑成形生产线，进行核电、石化等大锻件制备。这一原创技术的开发利用，有望从根本上实现我国核电等高端大锻件替代进口产品，并与国际品牌竞争，提高出口能力。 

　　3、发挥中国独特稀土资源优势，推广稀土钢制备技术 

　　稀土是我国的优势资源，但由于稀土加入钢中后钢的性能不稳定、连铸水口结瘤导致工艺不顺行等原因，我国曾对稀土在钢中应用攻关数十年却无果而终，使大量镧和铈稀土没有得到很好的应用，钢铁企业几乎放弃了稀土。中科院金属所近年来经过持续攻关，深入生产企业进行实地考察，通过大量实验室研究和工程化试验，揭示了氧含量对稀土钢的决定性作用，提出了稀土中氧含量的控制方法和低氧钢中稀土的正确加入方法，开发了稀土钢制备技术，并成功实现了稀土钢千吨连浇，突破了稀土在钢中进行规模化工业应用的技术瓶颈。目前此项技术已经在山东西王钢铁有限公司、莱芜钢铁集团有限公司、泰山不锈钢有限公司、包头钢铁集团有限责任公司、鞍山钢铁集团公司、本溪钢铁（集团）有限责任公司、西宁特殊钢股份有限公司、中信泰富特钢集团等十余家企业的三十多个品种钢中进行了批量试验，显著提高了钢的韧塑性和质量稳定性，一些品种可与国际顶级品牌相媲美，同时找到了水口不再结瘤的控制方法。添加几十ppm的微量稀土就可以显著提高钢的韧、塑性和疲劳寿命，使钢更加高强、高韧、耐热、耐磨和适当耐蚀。在成本方面，镧、铈轻稀土价格远远低于镍、钼、铌等贵金属。稀土在钢中应用可以在不增加成本或极少量增加成本的前提下，显著提高钢的质量，起到“四两拨千斤”的作用。  

　　三、相关建议 

　　建议通过政策和专项引导，选择国内优势钢铁行业和机械制造行业进行低氧纯净化冶炼、钢铁大铸坯构筑成形技术、稀土钢制备三项技术的推广应用，在“十三五”期间覆盖关键少数的轴承钢、工模具钢、海工钢、重轨钢、桥梁钢、管线钢、重大装备零部件用钢等，钢铁产能达1000万吨。以山东钢铁集团有限公司、西王集团有限公司、泰山不锈钢有限公司等企业作为试点单位，辐射全省，牵引全国，进一步完善技术，示范推广稀土钢。发挥钢铁业的炼钢优势和机械行业的成形优势，采用钢铁企业纯净化冶炼技术生产的优质大铸坯，机械制造企业利用构筑成形技术生产重大装备基础零部件，为钢铁转型升级提供示范，提高钢铁行业原材料供给侧水平，促进钢铁与制造业深度融合，助力“中国制造2025”，创造国际领先的钢铁和零部件制造品牌。