《钢铁行业2020～2035年技术发展预测报告》提要（下）

中国钢铁工业协会

（接上期）

1.钢铁行业技术发展目标及方向

2.1发展思路

习近平总书记多次强调科技创新的重要性，指出核心技术受制于人是最大隐患，核心技术靠化缘是要不来的，必须自立更生。未来15年内，钢铁行业要继续聚焦全面提升产业基础和产业链水平的根本任务，将核心技术攻关作为科技创新的主攻方向，把绿色化和智能化作为科技发展的两大主题，以创新生态圈建设作为科技发展的切入点，实现钢铁行业技术创新引领世界钢铁工业发展的新格局。

2.2基本原则

（1）坚持把自主创新作为钢铁工业发展的驱动力

密切关注钢铁行业前沿技术新动向，努力突破制约产业优化升级的关键共性技术及核心技术，推进产品品种与质量的提升，进一步提升原创技术的研发能力，持续增加技术积累，加快推动增长动力向创新驱动转变，不断增强钢铁行业核心竞争力和可持续发展能力。

（2）坚持把技术创新成果的转化作为钢铁产业转型升级的重点工程

把技术创新和产业升级紧密联合，在钢铁流程绿色化与智能化方面取得关键突破，在产品质量稳定性、可靠性和适用性方面获得显著提升，通过产品技术分级，有效提高国产化钢铁产品的品牌价值，提升技术成果向市场转化的效率。围绕钢铁行业共性技术和关键技术，集中行业优势力量进行研发和改革，支撑钢铁产业的可持续化发展。

（3）坚持把绿色化、智能化作为钢铁工业创新发展的两大主题

由单体节能减排技术的采用转变为系统集成和优化，促进能源环境管控中心建设，提高能源环境管理水平，深入实施清洁生产，积极推动与相关产业间的循环经济战略合作，全面推进建设资源节约型、环境友好型钢铁企业。

（4）坚持把技术创新生态圈建设作为技术创新的支撑

从政府、行业、企业、研究机构、金融机构等不同功能单元建立完善的技术创新支撑体系，加强人才教育和人才发展规划，建立以企业为创新主体的技术创新体系。

2.3发展总体目标

未来15年我国钢铁工业技术发展的总体目标是：实现从跟跑到领跑世界钢铁工业技术的跨越，攻克一批关键钢铁材料和重点核心技术，实现一批前沿性和原创性的技术突破，最终实现核心技术的迭代升级与引领。

钢铁材料方面:量大面广的钢铁产品质量稳定性、一致性达到国际领先水平；面向国家重大工程和高端装备制造用关键高端钢铁产品100%自主可控。

重大技术装备方面：钢企牵头、机电融合，显著提高关键核心装备自主创新能力，建成国内技术总负责和设备总成套的新一代无头轧制智慧生产线，扩大冶金设备的国际输出。

绿色制造方面：电炉钢短流程占产能30%以上，碳排放1.55吨/吨钢以下、综合能耗500kgce/吨钢以下、新水消耗3吨/吨钢以下，大宗冶金渣高价值利用大幅提升，钢-建、钢-化工业生态链联合制造基本形成。

智能制造方面：实现钢铁全流程在线连续自动检测和智能闭环控制，智能制造成熟度评估指标达到4～5。

2.4技术发展方向

未来5～15年我国钢铁工业技术发展方向是绿色、可循环钢铁制造流程技术，低碳钢铁制造技术，高效资源开发与综合应用技术，高效、节能、长寿综合冶炼技术，高效、低成本洁净钢生产技术，高性能、低成本钢铁材料设计与制造技术，高精度、高效轧制及热处理技术、复合材料制造技术、面向全流程质量稳定控制的综合生产技术以及信息化、智能化的钢铁制造技术。在品种发展方面，围绕国民经济建设重大需求，重点围绕信息电子、能源、交通、海洋、先进制造、航空航天、健康民生等领域进行关键材料的研究和开发，满足下游用户不断提升的需求。

2.4.1 工艺技术发展方向

（1）绿色化与智能化钢铁制造流程技术

绿色、可循环钢铁制造流程技术，是以优质、高效、节能、环保、低成本为目标，通过钢铁流程结构优化和物质流、能量流、信息流网络集成构建及“三网协同”，对涉及高炉-转炉长流程和废钢-电炉短流程的工序功能解析优化集成、关键界面匹配、二次能源高效转化、低品质余热回收利用、低碳绿色制造工艺、钢铁流程三个功能的价值提升等关键技术进行深度开发，其范围涵盖整个钢铁制造过程，是在各项单体技术研发基础上的系统集成、优化和匹配，实现钢铁制造流程的“动态、有序、协同、连续”为特征的高质量运行。

（2）低碳绿色钢铁制造技术

低碳绿色钢铁生产技术研发重点方向是：集高效、节能减排综合效果的制造流程和清洁生产技术、在环境承载力约束下的NOx、VOC减排与控制技术、全生命周期环境友好导向下的绿色钢铁材料生产工艺技术、废钢高效预处理及分类分拣技术研究，碳俘获与存储（CCS）技术、氢冶金技术、替代能源（太阳能、生物能、原子能等）非碳冶金技术探索研究。

（3）矿产资源高效开发及综合利用技术

金属矿产资源开发技术发展的总体方向是高效低耗综合利用、节能减排和环境友好。总体趋势是以节能降耗为原则，生产规模与装备大型化、控制自动化、管理信息化；面向复杂难采选资源，发展高强采矿技术与特色选矿工艺，力求高效高质；强化综合利用与资源循环，发展共伴生组分与尾矿资源的综合利用技术；以环境友好为目标，发展清洁采选工艺、生态环境保护及修复技术。

（4）高效、节能、长寿炼铁技术

高炉冶炼在相当长的时期内仍然是炼铁的主要流程，实现高炉高效、节能、长寿运行十分重要。这些综合技术包括：高炉的高顶压、高风温、高富氧、高喷煤、高利用系数和长寿化技术、智慧高炉技术、高效TRT技术、实用高档耐火材料技术。同时，积极探索非高炉炼铁技术，争取在直接还原（气基、煤基）及熔融还原技术方面有所突破。

（5）高效、低成本洁净钢生产系统技术

高效、低成本洁净钢生产系统技术，主要由全量铁水预处理技术、转炉（电炉）冶炼与高精度终点控制技术、快速-协同的钢水精炼技术、高效恒速的全连铸技术这四项基础支撑型技术和流程网络集成构建、三网协同和动态-有序运行技术这两类集成技术组成。重点是进一步深入研究以多工序“动态-有序”、“连续-紧凑”、“协同-稳定”运行为核心的洁净钢平台系统技术，实现炼钢区段各工序的功能解析优化和集成、连续运行，实现钢质量的窄窗口稳定控制。深入进行各种铁水预处理工艺和装备的适用性研究及技术经济比较；深入进行二次精炼（包括吹氩）工艺和装备的适用性研究及技术经济比较；大力推进真空精炼装备和技术优化，特别是高效RH精炼技术研究；大力推进连铸工序的高效恒速技术优化研究；在炼钢厂新建或改造的设计过程中要高度重视平面布置图(流程网络)的合理化研究等。

（6）高性能、低成本钢铁材料设计与制造技术

钢铁材料产品要全面提高钢铁产品性能和实物质量，加快标准升级，有效降低生产成本，实现减量化生产。主要包括：低成本、高性能微合金化技术，组织和性能精确控制技术，表面质量控制技术，细晶化和均质化技术，特种成形技术，大型锻件生产技术，高等级特钢型材、不锈钢无缝管、高质量合金钢生产技术以及应用、成型及防腐等加工技术。

（7）高精度、高效轧制及热处理技术

为适应产品质量提高、品种开发能力增强对工艺装备提出的更高要求，具有高精度轧制能力及多功能热处理能力的成套技术成为重要的发展方向，尤其是关键装备的国产化及产业化，主要包括以下共性技术：高精度轧制技术、高性能交直交轧机主传动技术、新一代控轧控冷技术、多功能柔性超高强钢冷轧板连续退火生产技术、在线热处理技术、特种钢板热处理技术、三辊轧机/高精度棒线材定减径机组技术、直接轧制技术、温度梯度轧制技术、变截面轧制技术、低温增塑轧制技术、无头与半无头轧制技术以及长材绿色制造技术。

（8）面向全流程质量稳定控制技术

钢铁产品质量面临的主要问题是量大面广的钢材产品质量档次低和稳定性较差。为适应国家产业转型升级需要，钢铁企业在未来较长时间内的产品结构调整任务将主要是提高产品质量和稳定性。因此，有必要开展新一代的钢铁生产过程控制技术研究，包括钢水精炼的精准控制、连铸坯料质量控制技术、全流程板形及表面质量控制技术、精准热处理技术、基于智能建模及数据挖掘的产品质量优化及决策支持、微观组织性能在线闭环控制、生产异常检测及故障诊断，解决控制系统在生产批次之间、品种规格之间的适应性问题，大幅提高复杂工况下产品质量的控制能力和稳定性。

（9）数字化、网络化、智能化的钢铁制造技术

钢铁制造正在从自动化、信息化向数字化、网络化、智能化发展，通过工业互联网、大数据、人工智能技术与先进制造技术深度融合，实现智能化装备、操控、生产、经营、服务。主要关键技术包括：采用新型传感、机器视觉和软测量的检测技术，实现钢水温度成分、铸坯质量、钢材性能等在线检测或实时监测；恶劣环境和复杂工况条件下的智能工业机器人；基于数字孪生模型的冶炼、轧制等生产过程自动闭环控制、跨工序集中操控和全流程协调优化；贯通全流程各工序、协同经营生产多层次的一体化计划调度；质量变量在线监控、在制品在线评判、质量偏差动态调整、质量异议大数据溯源分析的全流程质量集成管控；与生产协同的能源系统优化；供应链协同优化和规模化定制；基于数字化“虚拟工厂”模型的全流程仿真模拟；网络互联、数据互通、信息物理融合的钢铁工业互联网平台。

2.4.2 钢材品种发展方向

在加大钢铁产业技术改造力度、提高工艺装备水平的同时，立足自主创新，积极开发高技术含量、高附加值、高档关键产品，是保障国家重大工程以及经济社会发展和国防安全的迫切要求。钢铁工业技术创新的途径和转型发展应结合国家重大工程和高端装备需求，重点围绕航空航天、能源石化、交通运输、建筑桥梁、海洋工程、高技术船舶、先进制造、电子信息、健康民生等领域对关键材料的迫切需求，开发重大工程与重大装备用高强度、高韧性、高塑性、低屈强比、高持久断裂强度的高技术含量、高附加值先进钢铁材料，为国民经济发展和国防建设提供关键钢铁材料支撑保障。

未来我国钢材品种要重点满足节能环保、电子信息、生物医药、高端装备制造、航空航天等新兴战略性产业的需要，同时要满足交通建筑、海洋工程、高技术船舶、先进能源石化、机械制造等传统产业升级的要求。要引导用户使用强度更高、寿命更长、综合性能更好的绿色钢材。总体来看，钢材品种结构优化方向主要有以下几方面：

（1）电子信息用钢领域

重点发展超低铁损高磁感无取向电工钢、高磁性能钢铁粉末软磁复合材料、AMOLED蒸镀用精细铁基金属掩模板（FFM）以及柔性屏用高性能超薄不锈钢带的研究、开发与产业化制备技术。

（2）能源石化用钢领域

重点发展四代快堆用316H和2.25Cr1Mo关键材料及其服役评价技术，630～650℃超超临界电站用耐热钢厚壁管和转子锻件，700℃超超临界火电用耐热合金及铸锻件、塔式熔盐光热电站用镍基耐热合金及其超长薄壁管材，垃圾焚烧和危害品处置装置用耐热耐蚀合金，低温液氢储运设备用钢，高温、高压、高产（冲蚀）、高H2S等气井恶劣腐蚀环境下油井管，耐微生物腐蚀管线钢，CO2捕集和封存用钢，低应力耐腐蚀工程机械用高强及耐磨钢、工程机械用1000MPa级高品质气保焊丝、石油化工用超级奥氏体不锈钢和耐蚀合金。

（3）交通运输用钢领域

重点发展第三代汽车用钢，抗延迟断裂超高强热成形钢、780～1500MPa级热轧高强度汽车板、高性能温成形结构件用钢、汽车排气系统用钢、汽车用微合金非调质钢、长寿命高性能弹簧钢、新一代高速及重载列车关键零部件（轮轴、齿轮箱、轴箱、悬挂、车钩、制动、紧固件等）用钢、高铁车轮用钢、高铁轴承用钢、细珠光体重轨用钢、川藏铁路等用耐腐蚀耐磨损耐低温钢轨、道岔及扣件用钢，重载大功率柴油机新型激光熔覆耐热耐磨涂层材料等。

（4）船舶及海工用钢

重点发展抗碰撞和抗疲劳两种高服役性能船舶及海工用钢、690MPa及以上级别的高强韧性船舶及海工用钢、100mm以上大厚度高强韧海工用钢、高耐蚀、低温韧性（-60℃甚至-80℃）优异的超低温海洋工程用钢、低密度船舶用钢、免涂装耐候钢、海洋工程用超级奥氏体不锈钢、海洋工程用镍基-铁镍基耐蚀合金、海洋工程用特种高强度不锈钢材料、深海能源钻采集输用钢、南海岛礁基础设施建设用高性能耐蚀钢、船用耐蚀钢FCB大线能量埋弧焊材。

（5）先进制造用钢领域

重点发展高应力及异型截面气门弹簧用弹簧钢，航空和高铁用轴承钢与齿轮钢，盾构机主轴承用钢，海上大容量风电机组用齿轮、轴、螺栓等关键基础件，汽车用高性能含硫易切削齿轮钢，大尺寸柴油发动机用曲轴、连杆，高强度耐候紧固件和14.9级高强超高强紧固件用钢、农机装备用高端钢铁材料、极高强度轮胎用钢帘线材料。粉末冶金高性能工模具钢、高N高性能工模具钢、高性能钢丝（切割钢丝、帘线钢丝、绞线钢丝、弹簧钢丝）、精密机床用高性能丝杠与导轨用钢、军用特殊钢等。

（6）航空航天用钢领域

重点发展应用于起落架及套筒、主承力结构、连接紧固件、传动零件等先进特殊钢，包括低合金超高强度钢、高合金超高强度钢、高强度和超高强度不锈钢以及马氏体时效钢等，如大型宽体客机用高强结构承力部件用钢，远程大飞机宽体飞机起落架用超级300M钢锻坯，超大尺寸风扇轴用同步双向挤压深盲孔锻件，低压涡轮轴用2200MPa高模量超高强度合金及锻件，起落架用钢，为航空航天发动机、舰船用燃气轮机用提供新型、可靠的超高强度（高比强度）、高韧性、抗疲劳钢及部件高温结构材料、轻质高温结构材料等。

（7）民生用钢领域

重点发展刀剪用高性能马氏体不锈钢、锅具用高性能铸铁材料、抗过敏高氮奥氏体不锈钢、抗菌奥氏体不锈钢、抗病毒不锈钢、高生物相容性医用不锈钢等。

（8）建筑桥梁用钢领域

重点发展高性能混凝土结构用超高强度钢筋与预应力钢绞线，超高强度桥索用钢，高均质超大型热轧H型钢，全寿命周期经济型抗震、耐蚀、耐候、耐火、抗疲劳功能复合化建筑桥梁用钢，川藏铁路等低温易焊接高强韧低应力耐候桥梁钢及新型抗震阻尼器用合金等。