1、冶金工程技术学科的研究现状与发展前景新世纪以来，中国钢铁工业得到了高速发展，同时在钢铁生产流程优化、凑高效、节能降耗、环境治理等各个方面取得了相应的进步，技术经济指标显著改善.。几年来，中国冶金工程技术主要进展是：提出了新一代钢铁生产流程工艺与装备新理念，并作为国家重点项目进行研究；在现有生产装各在优化工艺的上：开发高洁净、高均匀性和超细晶钢；进一步促进薄板坯连铸连轧紧凑流程工艺装备技术的发展；丰富与发展冶金工程学理论与技术；推进高效、清洁生产。由于历史原因，中国钢铁工业属于一种多层次结构。大、中、小规模的钢厂并存，落后工艺装备与先进装备并存的局面在较长时间内还难以彻底改变，中国冶金工程技术的
2、发展与国际先进水平之间还存在一定的差距。本文将就中国冶金工程技术新世纪以来取得的新进展，未来发展的目标、研究方向和重点分别进行论述。1中国钢铁工业的新进展11具有广泛综合性的技术发展新进展111提出新一代钢铁生产流程新理念，推动冶金科学与工程发展中国钢铁工业高速发展的同时，提出了新世纪应重点开发新一代钢铁生产流程的命题。钢铁工业是流程工业，流程是企业生产运行的根本、产品开发的平台、信息贯通的框架、物质循环与能量有效利用的主要承载系统，流程的总体优化是钢铁工业整体优化的基础和保证。通过研究钢铁流程功能优化和钢厂在循环经济中的作用，研究环境与能源构对钢铁生产制约等问题后，明确提出了钢铁企业要集产品
3、制造、能源转化、社会废弃物再资源化三大功能于一体为主要内容的新一代钢铁制造流程新理念。目前这一理念正在不断完善，把研究钢铁制造流程的目标体系，研究流程中工序功能的解析一优化一集成，研究界面技术开发促进流程结构创新研究，实现动态有序一连续运行的制造流程作为重点，并深入研究流程设计的理论与方法，以指导现有企业的改造和新建钢铁基地的设计、建设和运行。目前这一课题已纳入国家中长期科学和技术发展规划纲要及“十一五”国民经济和社会发展规划纲要。首钢京唐钢铁公司采用两座高炉，一个炼钢厂，两条热轧带钢生产线，生产900万吨年钢，并延伸相应的工业生态值，就是力图按照这一理念建设的全新型钢铁生产流程的钢铁基地。1
4、12在进一步深入研究的基础上，实现超细晶钢产业化生产基于洁净钢、高均匀性和超细晶粒化的理论晗1，利用现有钢厂的装备，在优化工艺技术的基础上，开发出低成本批量生产高强韧性钢材的系统技术是中国冶金工程发展另一个的新进展。表1 中国钢铁工业持续高速增长及技术经济指标的改善情况年份项目2000 200l 2002 2003 2004 20051) 2006”生铁13lOl 14654 17079 2029l 25185 33741 40416增量568 1553 2425 3212 4894 8566 6675粗钢12849 15163 18225 22234 28280 35345 41878产量(
5、万ta1)增鼍454 2314 3062 4009 6046 7065 6533连铸坯10522 13360 16613 20800 260916 34184 4068l增量931 2838 3525 4187 5296 8088 6498连铸比 8189 8811 9115 9355 9566 9568 9714高炉喷吹煤粉(kgf1) 117 1222) 125752) 11772) 1162) 124 1352高炉入炉焦比(kgf1) 437 4222) 416962) 43007 42727 4122) 3962)高炉利用系数(t酊3d1) 215 2342) 2462 2482) 2
6、522) 26242) 26752)钢铁行业转炉炉龄炉3500 3525 4268 46312) 52182) 56472) 60522)注：1)2005年、2006年数据为快报数；2)重点统计企业数据。合理选择细化晶粒尺度(主要是3“lOlm，而不是llam)是其显著的特点。目前超细晶的平材和长材钢材都已有生产和应用。据不完全统计从20002006年，中国共生产和使用超细晶钢约1000万吨左右。113薄板坯连铸一连轧紧凑流程迅速发展，取得了显著的成绩进入新世纪以来，薄板坯连铸连轧工艺得到快速发展陷3，尤其是2005年和2006年薄板坯连铸一连轧流程的生产能力和产量都已居世界首位，并在生产高效
7、化、产品开发、装备与相关技术自主开发等方面取得了重大进展。开发了稳定高效的系统生产工艺技术，日产、月产和年产水平及作业率、事故率等主要技术经济指标居世界先进水平。形成炼钢一精炼一薄板坯连铸一热连轧一冷轧一涂镀层板等贯通全流程的系统优化技术。中国薄板坯连铸连轧的生产效率与产品开发基本上实现了同步发展。在产量迅速增加的同时，还成功生产细晶与超细晶钢低碳高强度钢、微合金化铌、钒、钛高强钢板等各类钢材，并逐渐形成各厂特色。全国11条转炉一薄板坯连铸连轧生产线生产的冷轧基料比例平均达27，马钢达到69以上。_冶金行业是我国国民经济的重要基础产业, 经过多年的建设, 已形成了由矿山、烧结、焦化、炼铁、炼钢
8、、轧钢以及相应配套专业和辅助工艺等构成的完整工业体系。近10 年来, 我国冶金行业的建设和发展取得了举世瞩目的成就, 为我国国民经济建设做出了重要贡献。我国钢铁产量已连续10年居世界第一, 近年来发展尤其迅速, 1996年突破1亿吨,2003年突破2 亿t, 2006年突破4 亿t, 2007 年达到4. 89 亿t。据不完全统计, 全国现有钢铁工业企业4 000 余家, 拥有员工超过250 万人, 完成年工业总产值超过1 万亿元。其中年钢产量超过500 万t 的企业有20 多家, 其主要生产工艺和装备均达到了世界先进水平。冶金生产过程具有工艺复杂、流程长、重大危险源点多面广、设备连续作业等特
9、点。其中既有工艺所决定的高动能、高势能、高热能等危险, 又有化工生产的有毒有害、易燃易爆气体威胁, 尤其是冶炼生产过程中采用的各类高温炉窑、产生的高温高能铁水、钢水以及煤气等, 一旦发生事故, 可能造成灾难性的后果。冶金行业的安全生产形势不容乐观, 较大以上事故时有发生。例如, 2004 年, 江西南昌钢铁公司4# 高炉炉体开裂造成重大损失; 2005 年2 月9 日, 山西召欣冶金有限公司高炉出铁口烧穿, 死亡10 人; 同年4 月4 日, 贵州水城钢铁集团公司高炉内衬坍塌, 死亡8 人, 重伤3 人, 轻伤8 人; 同年10月26 日, 首钢煤气泄漏, 死亡9 人。2006 年1 月6 日
10、, 水钢制氧厂空分塔珠光砂喷溅淹埋7 名民工。2007 年4 月18日, 辽宁铁岭清河特殊钢有限公司发生钢水包倾覆特大事故, 是冶金行业历史上最严重的事故, 造成32 人死亡, 6 人重伤 , 直接经济损失866. 2 万元。造成这种局面的原因是多方面的, 但行内的许多企业仍然采取粗放式的安全管理模式, 安全管理存在的一些问题长期得不到解决, 是其主要原因之一。1、发展成就 （1）冶金机械装备水平有了根本性的提高 在改革开放初期，我国与日本、德国等钢铁强国在冶金装备技术上存在着巨大差距。改革开放30年，是中国钢铁工业的发展重点是在技术上积极追赶世界先进水平。进入21世纪以来，随着一批具有世界先
11、进水平的生产线建成投产，中国冶金装备由小到大、由粗到精，由半机械化到连续化、精密化、自动化，中国钢铁工业的装备水平、现代化生产水平都有了根本性的提高，中国钢铁工业的国际竞争力得到持续性增强。 目前，我国已能为年产800万t级钢铁联合企业成套提供常规流程设备，例如4000m3高炉、干熄焦成套装置、高炉尾气回收装置等已实现了国产化；一些大型冶金装备的国产化率已达到90%以上；鞍钢与一重合作研制的2150mm热连轧机、宝钢与二重合作开发的5000mm宽厚板轧机均采用了先进技术，达到了世界先进水平。 2007年年底，全国3000m 3以上的高炉有16座，年产铁能力达到4715万t；20002999高炉
12、有40座，年产生铁能力为7432万t；10001999 m3高炉有64座，年产生铁能力为6971万t。全国1000 m 3以上高炉总计有120座，年产生铁能力为19218万t。 2007年年底，全国300t以上转炉有5座，年产钢能力为1495万t；200299t转炉有17座，年产粗钢能力为3368万t；100199t转炉有118座，年产粗钢能力为15012万t。全国100t以上转炉总计有140座，年产粗钢能力为19875万t。全国100t以上电炉总计有21座，年产粗钢能力为2012万t。 2007年年底，全国共有连铸机495台，年产连铸坯能力为43844万t。 2008年年底，全国共有热连轧宽
13、带钢（1200毫米以上）轧机70套，年产宽带钢能力为21655万t。2007年年底，全国共有现代化的中厚板轧机有32套，年产中厚板能力为1060万t；现代化的冷轧宽带钢轧机有88套（其中连轧机组约占三分之一），年产冷轧宽钢带能力为5000余万t。此外，还有一批现代化的涂镀层生产线、不锈钢冷轧生产线、H型钢生产线和棒线材生产线建成投产。 改革开放30年来，我国钢铁工业规模适应国民经济高速增长、工业化、城镇化等要求。2007年我国钢产量达到4.89亿t，比1978年增长14.4倍，年均增长9.9%，占全球钢产量的比重由4.4%上升至36.4%。2007年我国钢材、钢坯进口和出口相抵并折合成粗钢，全
14、年净出口5488万t。产品结构得到初步改善，质量水平有了提高。供需矛盾突出的板、管、带材产量，从1978年的710万t，占钢材总产量的32%，上升到2007年的28474万t，占50.43%。 （2）走出了一条自主化开发大型冶金装备的成功之路 大型冶金装备的自主化，离不开冶金生产工艺技术的自主化，即只有冶金生产工艺的自主化，才有大型冶金装备的自主化。因此，建立装备制造业企业和钢铁生产企业及科研院所的联合创新体制，是大型冶金装备研制成功的必由之路。在实践中成功的例子有:一重与鞍钢建立了联合机制，研制成功我国第一套1750mm大型热连轧成套设备、1780mm大型冷连轧成套设备。二重与重庆钢铁设计研究院、新疆八一钢铁公司建立了联合开发体系，研制成功1700mm大型热连轧成套设备。中重院(西重所)与宝钢建立联合开发体系，研制成功我国大型连铸成套设备实验平台。 中冶京诚营口中试基地由研发机构、冶炼及轧制车间、大型装备与生产备件的制造工厂等不同单元组成，以冶金装备自主化为目标，探索集冶金生产工艺和装备开发、中间工业试验、冶炼及轧钢生产和装备制造于一体的冶金装备研发生产体制。其中， 2008年8月投产的、全国产化的、可生产500mm 超大连铸圆坯的100t电炉就是这一新基地和新体制的自主研发成果。
