真空熱處理

[拼音]：shijie gangtie gongye

[英文]：iron and steel industry in the world

鋼鐵工業係指生產生鐵、鋼、鋼材、工業純鐵和鐵合金的工業，是世界所有工業化國家的基礎工業之一。經濟學家通常把鋼產量或人均鋼產量作為衡量各國經濟實力的一項重要指標。

產量

鍊鐵和鍊鋼的大工業生產分別於17世紀20年代和19世紀70年代最先在英國發展起來，以後在聯邦德國、法國、美國、俄國、日本等國陸續得到發展。世界主要鋼鐵生產國曆年鋼產量示於表1（中國的歷年鋼產量見中國近代冶金工業和中國現代鋼鐵工業）。

1875年全世界生鐵產量為1400萬噸，鋼產量190萬噸。1875～1913年，西歐各國和美國等的工業化需要大量的鋼鐵，又相繼大力發展了轉爐和平爐，因此，生鐵產量和鋼產量都迅速增長，1913年分別達8000萬噸和7650萬噸。1914～1950年由於兩次世界大戰的破壞和多次資本主義經濟危機的影響，鋼鐵生產發展緩慢。1950年生鐵產量和鋼產量分別只增長到1.30億噸和1.89億噸。50年代中期至70年代初期，氧氣頂吹轉爐鍊鋼和連續鑄鋼技術的發展，帶鋼熱連軋機和冷連軋機的發展，使鋼鐵生產能力大為提高，各國恢復和發展經濟又需要大量的鋼鐵，於是鋼鐵生產又以較快的速度發展。1974年生鐵產量增至5.05億噸，而鋼產量更高達7.10億噸。隨後因1973年開始的石油調價和世界性的經濟蕭條，鋼鐵生產發展轉慢，甚至有些年份反而下降了。到1979年世界生鐵和鋼的產量才創造了新的紀錄，分別達5.29億噸和7.47億噸。但是，以後幾年又下降了。上述各時期世界生鐵和鋼產量的年平均增長量和增長率列於表2。總的來看，鋼鐵工業發展速度還是比較快的。

半個多世紀前，鋼鐵生產高度集中於美國和西歐。例如，1919年美國鋼產量佔世界鋼總產量的比重高達59.2%。從50年代中期起，日本、蘇聯和一些發展中國家的鋼鐵工業發展較快，在世界範圍內鋼鐵生產集中在某一國家的程度大為削弱了。70年代後幾年，最大產鋼國蘇聯鋼產量佔世界鋼總產量的比重為20％左右。近年來發展中國家鋼總產量增長比發達國家快，因此，雖然佔世界鋼總產量的比重還很小，但所佔比重不斷增大。1982年全世界產鐵的國家和地區已增至50個左右，產鋼的國家和地區增至100個左右。年產鋼量曾達到500萬噸以上的共有24個。其中年產鋼曾達 1億噸以上的有蘇聯、美國和日本；2000～6000萬噸的有中國、聯邦德國、義大利、英國和法國；1000～2000萬噸的有波蘭、加拿大、巴西、捷克斯洛伐克、羅馬尼亞、西班牙、比利時、印度和南朝鮮。

英國的鋼產量在1885年以前、生鐵產量在1889年以前的長時期內，一直居世界首位。美國的鋼產量和生鐵產量分別於1886和1890年躍居世界第一位，並保持了八十多年之久。蘇聯生鐵產量從1970年起居世界首位，鋼產量1971年首次超過美國，1974年以後一直居世界第一。1980年日本鋼產量佔第二位，以下依次為美國、聯邦德國、中國、義大利、法國、英國。在主要產鋼國中，日本鋼產量增長速度最快。日本年產鋼量從2000萬噸增加到1億噸只用了13年，蘇聯花了18年，而美國經歷了48年。在相應期間內，鋼產量年平均增長率，日本高達13.8％，蘇聯為8.6％，而美國僅為3.4％。近十幾年來，發展中國家和地區鋼鐵工業發展最快的是南朝鮮，其鋼產量1970年僅為48萬噸，1980年即達860萬噸，十年間平均每年遞增33.4%。其次是巴西，1980年鋼產量達1534萬噸，1971～1980年期間年平均增長率為11％。

生產規模

鋼鐵生產裝置和企業規模一直向大型化方向發展。例如，1870年前後英國高爐平均日產生鐵25噸，1969年即增至800噸以上，1979年又增至1370噸。1980年日本高爐平均日產生鐵高達3660噸。1981年6月，全世界2000立方米以上的高爐有126座，3000立方米以上的45座，4000立方米以上的23座，5000立方米以上的3座。日本平均每座氧氣頂吹轉爐的生產能力，1962年7月僅為43萬噸，1972年12月即增至118萬噸，1982年6月又增至140萬噸;世界帶鋼熱連軋機的年產能力，1960年以前建造的，絕大多數在 200萬噸以下，60年代投產的高水平軋機為350～450萬噸，70年代建成的現代化軋機高達500～600萬噸。

近年來的裝置大型化和自動化使得鋼鐵聯合企業生產規模迅速增大（表3）。1980年全世界年產鋼 500萬噸以上的鋼鐵廠有50個左右，其中蘇聯14個，日本13個，美國6個。年產鋼量最大的鋼鐵廠是日本鋼管公司福山廠，1976年產鋼達1919萬噸。累計產鋼最多的是蘇聯馬格尼託哥爾斯克鋼鐵公司（實際上為一個鋼鐵廠），至1982年2月共產鋼3.7億噸；其次是新日本鋼鐵公司八幡廠，至1982年初共產鋼 2.2億噸。全世界產量最大的是新日本鋼鐵公司，1973年產鋼4107萬噸，從建廠至1982年初的95年中，累計產鋼達6.5億噸。

在鋼鐵企業大型化的同時，中小鋼鐵企業，特別是小鋼廠也不斷髮展。至1981年初，全世界已有小鋼廠280家，年產鋼能力共約6000萬噸。美國1982年初小鋼廠的年產鋼能力已超過2000萬噸，其鋼產量佔全國鋼總產量的15％左右。

企業建設

增大鋼鐵生產能力的方式有三種：新建企業、擴建和改造原有企業。近二十年來，日本、南朝鮮和巴西等國和地區主要靠新建大型鋼鐵企業大幅度地提高鋼鐵生產能力，而蘇聯和美國等，則以擴建和改造原有企業為主，以新建企業為輔。過去大型鋼鐵廠大多建在靠近鐵礦和煤礦或靠近其中之一的地方，或建在靠近鋼材消費市場的地方。近二十多年來，日本、義大利、荷蘭、法國、南朝鮮等國或地區在沒有煤鐵資源的沿海建造了大型鋼鐵廠，如日本共建成21個沿海鋼鐵廠，其中年產鋼500萬噸以上的多達13個(見彩圖) 採用電爐-連鑄機-小軋機的小鋼廠，則多建在廢鋼充足、靠近使用者的中小城市。

許多產鋼國家千方百計地加快鋼鐵廠的建設速度。1960年以來，日本、聯邦德國和英國新建或擴建大型鋼鐵廠的速度比較快，平均一個廠每年能新增100～200萬噸鋼的綜合生產能力，而美國和蘇聯則僅為30～50萬噸。小鋼廠可在一年內建成投產。新增生產能力的噸鋼投資，以大型鋼鐵廠為最多，擴建的次之，小鋼廠和改造的最少。

生產技術

隨著世界經濟和科學技術的發展，對鋼鐵需求量日益增長，對鋼材質量要求越來越高，加上資源條件的變化，生產技術不斷髮展。

高爐

高爐鍊鐵在鍊鐵生產中一直占主導地位，並向著大型化、自動化和高效率的方向發展。70年代中期高爐大型化達到了高峰，1976年日本新日本鋼鐵公司大分廠投產的 2號高爐(內容積5070立方米)是世界最大的高爐，蘇聯計劃在第十一個五年計劃期間(1981～1985)將建成5580立方米巨型高爐。在操作技術上，通過改善入爐原料質量，提高熱風溫度和爐頂壓力，採用噴吹技術，回收利用二次能源，從而達到高產、優質、低耗。

在主要產鋼國家中日本和義大利的焦比最低（500公斤/噸以下），1981年日本鋼管公司福山廠3號高爐創燃料比 396公斤的世界紀錄；大中型高爐最佳利用係數一般為每晝夜2.0～2.3噸/米3。80年代初高爐主要在節能、回收利用二次能源、提高爐體壽命和自動化水平、加強環境保護等方面改進生產工藝技術和裝備。由於高品位優質鐵礦日益減少，選礦量增多，熟料比提高，除不斷提高燒結質量外，球團比重也日益增加。直接還原鍊鐵，特別是以煤為還原劑的直接還原技術將得到進一步發展。

鍊鋼

在鍊鋼生產中，氧氣頂吹轉爐鍊鋼發展迅速尤以日本、聯邦德國、法國等國家發展較快。1970年世界氧氣頂吹轉爐鋼的產量超過平爐鋼而居各種鍊鋼方法的首位。80年代初，轉爐鋼和電爐鋼的比例不斷增加，平爐作為傳統的主要鍊鋼裝置正在逐漸退出歷史舞臺。氧氣頂吹轉爐的容量不斷擴大，1982年世界大於200噸的轉爐的生產能力約佔氧氣頂吹轉爐總的生產能力（5.28億噸）一半以上。目前世界最大的氧氣頂吹轉爐是聯邦德國奧古斯特·蒂森鋼鐵公司的400噸轉爐。同時，氧氣頂吹轉爐鍊鋼技術已臻完善，各項技術經濟指標達到了相當先進的水平，每公稱噸位年產量達1.5萬噸以上；爐齡一般為1000～2000爐，最高達 10110爐；耐火材料單耗為2～5公斤/噸鋼，最先進的僅為0.57公斤/噸鋼；鍊鋼工序能耗降至很低，有些轉爐還實現了“零能”或“負能”鍊鋼。普遍採用計算機控制冶煉過程，一些國家的轉爐實現了全自動化鍊鋼。氧氣頂吹轉爐冶煉的鋼種不斷擴大，與爐外精煉相結合可以生產許多特殊鋼和合金鋼。日本約62％、聯幫德國約40％的特殊鋼、美國約45％的合金鋼都是用氧氣頂吹轉爐生產的。1980年世界氧氣頂吹轉爐鋼產量佔鋼總產量的55％以上。

繼氧氣頂吹轉爐鍊鋼問世後，60年代後期出現氧氣底吹轉爐鍊鋼。目前世界最大的氧氣底吹轉爐是1977年日本川崎鋼鐵公司千葉廠投產的兩座 235噸氧氣底吹轉爐，年產能力為400萬噸。兼有氧氣頂吹和氧氣底吹轉爐優點的“複合吹煉轉爐鍊鋼”於1979年首先在日本投入工業生產，顯示出更大的技術經濟優勢，受到各國重視，發展十分迅速。為了使氧氣轉爐經濟地生產低硫鋼、低磷鋼，鐵水預處理技術發展很快，應用相當普遍，實現了在混鐵車中同時脫磷、硫、矽的技術，可使鐵水中磷降至<0.01％、硫≤0.002％、矽接近於零。

20世紀50年代以來，電弧爐鍊鋼產量顯著增加，電爐鋼產量佔鋼總產量的比例由1950年的 6.9％上升到1980年的21％。目前世界最大容量的電弧爐是美國西北鋼和線材公司 360噸的超高功率電爐。大中型爐的單位壓變器容量進一步提高 (≥700千伏安/噸鋼)，同時採用氧-油燒嘴和水冷爐壁、水冷爐蓋，實現快速熔鍊。爐外精煉和噴射冶金技術的迅速發展，使電弧爐鍊鋼工藝發生了很大變化，縮短了冶煉時間，提高了鋼的質量。目前真空脫氣RH裝置的最大處理容量為 300噸（美國國家鋼鐵公司威爾頓廠和日本新日本鋼鐵公司大分廠）；DH裝置的最大處理容量達 400噸（聯邦德國奧古斯特·蒂森鋼鐵公司布魯克豪森廠）。爐外精煉裝置中，美國阿姆科公司巴特勒廠的 175噸AOD爐，蘇聯引進的兩座150噸ASEA-SKF爐，瑞典烏德霍姆公司德耶福爾斯廠70噸的CLU爐是同類裝置中最大的。近幾年來發展了超高功率電爐泡沫渣長弧冶煉、複合水冷電極和電爐廢氣預熱廢鋼等新技術。同時出現了等離子電弧爐、直流電弧爐和連續裝料電爐。

連續鑄鋼

在世界範圍內得到了普遍重視，技術上比較成熟，發展很快。世界連鑄比由1970年的6％增加到1980年的30％，1981年丹麥(95.8％)、芬蘭(91.9％)、日本(70.7％)的連鑄比居世界前三名。1982年世界連鑄機達到1100多套，年產能力超過了 2億噸。為了與高效、大容量的鍊鋼裝置相匹配，連鑄機正日趨大型化，鑄坯斷面不斷擴大。目前生產的最大方坯為450×450毫米（蘇聯），最大扁坯為700×355毫米（英國），最大圓坯為φ 450毫米(美國)，最寬板坯為2640×304毫米（美國）。在機型方面，立式和立彎式連鑄機比例逐漸下降，弧型連鑄機比例上升，水平連鑄機正在興起。80年代初連鑄發展主要側重於提高注速和作業率，改善鑄坯質量和擴大品種。

軋鋼

60年代以來，為適應大高爐、大氧氣轉爐的發展，軋鋼生產在大型化、高速化、連續化和自動化方面取得顯著進展(見金屬塑性加工)。初軋機軋輥直徑最大達1500毫米，年產能力達600萬噸，板坯初軋機最高年產量達700萬噸;帶鋼熱連軋機最大輥身長度為2500毫米，最高年產能力達 600萬噸；帶鋼冷連軋機最大輥身長度2500毫米，最高年產能力達250萬噸；最大的UOE成型焊管機可生產外徑1626毫米的管子。線材軋機最高軋製速度達 102米/秒；帶鋼冷連軋機的速度達41.7米/秒。在熱軋、冷軋帶鋼軋機和線材軋機上普遍實現了連軋，還發展了連續式型鋼軋機和連續式鋼管軋機；出現了“無頭軋製”的全連續式帶鋼冷軋機；連續酸洗、退火和精整作業線逐步推廣；連續鑄軋機組不斷增加。各種高剛度軋機相繼問世。自動化水平越來越高，許多軋鋼車間實現了某個工序或幾個工序的自動化。軋鋼能耗不斷下降，初軋機均熱爐熱能單耗降至 2.52萬大卡/噸鋼（日本神戶鋼鐵公司加古川廠）；帶鋼熱連軋機加熱爐熱能單耗達到 9.41萬大卡/噸鋼（日本新日本鋼鐵公司室蘭廠）。成材率迅速提高，1981年日本綜合成材率為90％。80年代初，軋鋼生產技術的發展主要圍繞著節能、提高成材率和改善質量、擴大品種，為此，積極發展控制軋製和控制冷卻技術，改進軋機裝置，開發節能新工藝。在新建軋機的同時，加速進行老軋機的改造。

重要原料──鐵礦石

70年代後期，全世界鐵礦石總儲量約為3500億噸，其中富礦儲量約為1500億噸（以上均不包括中國的儲量）。蘇聯鐵礦石儲量佔世界總儲量的近三分之一，居世界首位，以下依次是巴西、玻利維亞、加拿大和澳大利亞。這五國鐵礦石儲量之和佔世界總儲量的90％左右。蘇聯70年代各年的鐵礦石產量為1.95～2.46億噸，佔同期世界年總產量的四分之一強，是最大的鐵礦石生產國。澳大利亞、巴西、美國、中國、加拿大的鐵礦石產量依次佔第二至第六位。

鐵礦石資源豐富是發展鋼鐵工業的重要條件，而隨著重型列車、巨型礦石船和裝卸機的發展，許多國家，特別是靠海的國家，雖然缺乏鐵礦石資源，也可以獲得充足的優質鐵礦石。因此，既有全靠本國鐵礦發展鋼鐵生產的國家，如蘇聯、澳大利亞和瑞典等，又有基本上全靠進口或部分靠進口鐵礦石發展鋼鐵工業的國家，如日本和美國等。主要鋼鐵生產國大多不是主要的鐵礦石生產國，其鐵礦石自給率甚低，而且越來越低。輸出鐵礦石的國家和地區主要有澳大利亞、巴西、加拿大、蘇聯、瑞典、賴比瑞亞、印度和南非。礦石消費量與生鐵產量之比稱為礦鐵比(ore/iron ratio)。對於全世界的礦鐵比，可按鐵礦產量與生鐵產量來計算。

全世界平均的礦鐵比總的趨勢是下降的，50年代末高於2.00，60年代末降為1.80左右，70年代末又降至1.70左右。礦鐵比越低，表明進入高爐的廢石越少，渣量越少，燃料消耗量越低，鍊鐵生產的綜合經濟效益越大。在富鐵礦所佔比例逐漸減小的情況下，要降低礦鐵比，需要在選礦、燒結和球團等方面作大量的工作，並不斷提高鍊鐵生產技術水平。70年代主要產鐵國中，日本的礦鐵比最低，僅為1.42～1.47；聯邦德國次之，為1.42～1.59；法國最高，達2.00～2.64。

國際貿易

早在1806年，英國生鐵總產量中就有20%銷售到國外。隨著鋼鐵工業和大型輪船的發展，鋼鐵國際貿易量迅速增加。1955年全世界鋼鐵出口量為2612萬噸，1973年增至1.07億噸，70年代後期保持在1.2億噸左右。70年代全世界年平均鋼鐵出口量，若折算成鋼，約為年平均鋼產量的四分之一，日本的為25.4～44.5％，聯邦德國35.5～59.5％，法國40.8～59.2％，比利時-盧森堡的最大，高達90％以上。鋼鐵出口額佔總出口額的比重，最大的是日本，為12.1～19.4％。過去，英國、美國和聯邦德國的鋼鐵出口量先後居世界第一位。從60年代末期以來，日本一直是最大的鋼鐵出口國，其次是聯邦德國、比利時-盧森堡和法國。這五國70年代鋼鐵出口量之和佔世界總量的60％以上，其中日本佔世界總量的20.0～30.1％。

鋼鐵國際貿易中，鋼鐵出口量減進口量後的淨流向，一般是由發達國家或次發達國家流向次發達國家或發展中國家;由生產成本低的國家流向生產成本高的國家，但有些生產成本高的國家；其政府為了獲得外匯和發展本國鋼鐵工業，而制訂補貼的政策鼓勵出口鋼鐵。曾是最大鋼鐵出口國的美國，70年代竟成了最大的鋼鐵進口國，每年平均淨進口鋼鐵1270萬噸，佔全世界年平均總進口量的11.7％。

鋼消費量

一般以所消費鋼材折算成的鋼量──鋼消費當量(apparent steel consumption)表示。人均鋼消費當量在一定程度上反映了一個國家或地區的經濟發展程度和生活水平。世界各地區和各國的鋼消費水平差別很大。70年代全世界平均每人每年消費鋼156～184公斤，北美高達550～704公斤，蘇聯和東歐為438～576公斤，而非洲只有26～38公斤。日本、瑞典等工業發達國家平均每人每年用鋼600～700公斤，日本1973年高達802公斤，而許多發展中國家僅幾十公斤，有的甚至只有1～2公斤。因此，雖然發展中國家人口占全世界人口的70％左右，但其總的鋼消費當量佔全世界的比重較低，如1979年僅佔20％左右。但是，近年來其總消費量的平均增長速度比發達國家要快。一般地說，各國或地區當人均年國內生產總值在4000美元（按60年代中期平均匯率換算為1980年價格，下同）以下時，隨著人均年國內生產總值的增加，人均年鋼消費當量近似於直線地迅速增長；國民經濟進一步發展時，人均鋼消費當量的增長速度減慢；而當經濟發展到人均國內生產總值高於6000美元時，人均年鋼消費當量增長更少，有的國家甚至反而下降了(見圖)。