“十五五”钢铁工业规划丨我国炼钢“十四五”技术进展分析与“十五五”展望

根据国家统计局数据，2024年我国粗钢产量连续5年超过10亿吨，为10.05亿吨，同比下降2.3%。中国钢铁工业协会成员钢铁企业粗钢产量为8.26亿吨，同比下降1.4%，占全国粗钢产量的82%；非中国钢铁工业协会成员钢铁企业粗钢产量同比下降13.1%，占全国粗钢产量的18%。与2020年相比，全国粗钢产量减少5967.6万吨，下降幅度为5.6%，具体见图1。

分地区来看，2024年华东地区粗钢产量为32384万吨，占全国粗钢产量的32.2%，是我国粗钢产量最大的地区；华北地区粗钢产量为30870万吨，占全国粗钢产量的30.7%；华北、华东地区粗钢产量全国占比达到62.9%。2024年中南地区粗钢产量为17006万吨，占全国粗钢产量的16.9%；东北地区粗钢产量为9386万吨，占全国粗钢产量的9.3%；西南地区粗钢产量为6394万吨，占全国粗钢产量的6.4%；西北地区粗钢产量为4469万吨，占全国粗钢产量的4.4%。

据国家统计局统计，2023年我国粗钢产能合计约11.08亿吨，估测2024年底我国粗钢产能仍维持在11亿吨左右。

“十五五”时期，我国仍将严守严禁新增钢铁产能的政策红线，对违规新增钢铁产能的行为始终保持“零容忍”的高压态势。从粗钢产量调控方向来看，将实现由行政管控向碳配额市场化调控转变，以促进供需平衡和优胜劣汰。另外，国内粗钢需求已见顶回落，尽管政策释放积极信号，但受经济增速趋缓、人口下降、基础设施逐步完善、房屋建筑行业下行等因素影响，我国钢材需求将在“十四五”基础上进一步下降。虽然制造业用钢需求有提升趋势，但需求端结构分化明显，整体需求支撑不足。国际环境方面，海外反倾销、关税压力不断加剧，国际贸易环境持续恶化，严重影响钢材出口，倒逼国内钢厂压减产量。在政策调控的持续推动、需求转型的现实压力以及成本变化等多重因素的共同作用下，“十五五”期间，我国粗钢产能将转入“存量优化”阶段，粗钢产量或下降至9亿～9.5亿吨。

1.转炉装备

在炼钢装备领域，我国转炉装备已达到世界先进水平。2020年，200吨及以上转炉数量为60座，产能占比18.62%；2023年，200吨及以上转炉数量增至65座，产能占比提升至19.97%，显示出炼钢装备在大型化发展上持续迈进，进一步巩固了我国钢铁工业装备的世界先进地位。根据《中国钢铁工业年鉴》，2020年及2023年转炉装备产能变化情况如图2所示。

2.电炉装备

“十四五”以来，我国受限于废钢资源产出量不足等影响，电炉钢发展较为缓慢，产量占比始终维持在10%左右，但电炉短流程发展质量不断提升。绿色电炉高效冶炼技术发展迅速，水平连续加料、竖井式等多种形式的废钢预热装置在我国均有应用，电炉炼钢技术及装备水平不断提高。其中，四川省深入开展电炉短流程炼钢高质量发展引领工程，为全国“短流程炼钢”发展开辟了新思路、探索了新路径、实践了新模式。依托全省水电资源优势，集聚10余家电炉钢企业和20余家废钢加工企业，形成全链条循环，电炉钢占比达40%，建成全国首个千万吨级短流程示范区。

根据《中国钢铁工业年鉴》，2020年及2023年电炉装备变化情况如图3所示。我国电炉装备产能由2020年的5637万吨增长到7358万吨，其中100吨及以上的电炉数量及装备产能增长最明显，产能占比由2020年的37.7%增长到2023年的51.0%。

我国炼钢装备发展正以绿色化、智能化、高效化为主线，聚焦核心技术突破与产业升级。

一是高效化与装备升级。我国炼钢装备大型化趋势正加速推进，通过规模化效应实现效率提升、成本优化与低碳转型。例如，电弧炉炼钢技术向超大容量、超高功率方向演进，宝钢150吨超高功率电炉实现全废钢冶炼周期缩短至35分钟，金属收得率突破92%。

二是绿色化加速转型。电炉短流程将加速替代，政策明确鼓励全废钢电炉项目，电炉钢将随着废钢资源的丰富逐步进入加速发展阶段。同时，我国炼钢装备绿色化转型正以氢能冶金为核心突破口，通过技术迭代与产业链协同，推动钢铁工业向“零碳制造”跃迁，如河钢集团张宣科技依托“氢基竖炉+高效电炉”低碳绿色高端材料新型短流程生产工艺，在国内率先实现电炉配加DRI产品冶炼“绿钢”。

三是智能化重构生产全流程。作为突破行业多重瓶颈的关键路径，炼钢装备智能化升级是推动生产流程向成本优化、效率跃升、低碳转型发展的必然选择，将有力驱动产业向价值链高端迈进。钢铁企业正全面推进“数字孪生+物理系统”深度融合，构建全流程智能生态。以包钢集团为例，其搭建的全流程智能管控平台，实现炼铁、炼钢、轧钢等7大核心工序的集中化、智能化控制，推动人均生产效率提升30%，为行业智能化转型提供了典型范本。

我国炼钢装备发展正以绿色化、智能化、高效化为核心，电炉短流程替代、氢能技术突破、智能化改造成为关键方向。政策支持与市场倒逼双轮驱动下，装备大型化、技术国产化、生产全流程数字化将持续深化，助力钢铁行业实现碳达峰目标，并提升全球竞争力。

一是转炉洁净钢平台集成技术持续推广。宝武马钢采用高强度顶底复吹工艺技术、低耗高效率脱磷技术、有效复吹长寿命维护技术、高效率冶炼和集成控制技术等，实现原辅料源头减量化、炉渣循环利用。首钢京唐从钢水成分、温度、洁净度、时间等多因素协同角度开发钢水质量窄窗口控制技术，采用“近零缺陷”铸坯生产、铸坯热送裂纹控制等技术，实现跨工序动态协同运行。北京科技大学首创基于二氧化碳资源化利用的绿色洁净炼钢技术，采用“二氧化碳-氧气-氩气”多元气体耦合调控技术，建立基于二氧化碳利用的“炼钢-精炼”多工位洁净钢生产体系，已在首钢集团等10余家企业应用推广。

二是绿色智能电炉技术自主开发效果明显。中冶赛迪自主研发的绿色智能超级电弧炉应用新型IGBT柔性直流供电、电极无级双控智能调节、废钢连续预热阶梯加料、风冷触针底电极、二噁英治理、余热回收和智能炼钢等先进技术，在提高生产效率、降低电耗和电极消耗、提升金属收得率等方面优势突出，目前已在四川冶控都钢、仙福钢铁等企业应用。徐州金虹对电炉水平连续加料预热通道等进行优化改造，并采用全流程智能化控制系统，建成世界首条低成本绿色智能电炉炼钢—直接轧制短流程示范线，与传统电炉炼钢相比，碳排放和能耗降低20%以上，效率提高50%以上，运行成本降低30%以上。

三是连铸高效化关键技术稳步推进。Castrip双辊薄带铸轧、ESP带钢无头连铸连轧等近终型工艺技术，在江苏沙钢、日照钢铁、河北太行钢铁等企业逐步推广，生产效率和节能低碳方面的示范效应突出，且产品范围进一步扩大。采用凸透镜形结晶器和超强淬火扇形段的高性能宽厚板绿色制备关键连铸技术，在鞍钢、宝武八一钢铁、河钢中厚板、湖南钢铁等成功应用，大幅提高宽厚板坯成材率。宝武集团联合华为等研发并应用连铸AI模型，包括结晶器液面波动分析、异常检测、喷嘴状态监测等六大关键场景模型，并将数字孪生技术引入连铸工艺，达到行业领先水平。

四是界面能效提升技术取得突破性进展。首钢京唐通过建立铁钢界面“平行+交叉”铁水分配流程，完善铁钢界面智能化管控系统，高效组织“一罐制”运行等措施，铁包周转率持续提高，铁水温降稳定控制在85.4°C；首钢迁钢鱼雷罐周转率达6.8次/日，温降首次“破8”控制在79.8°C。湛江钢铁钢轧界面热轧和厚板工序热装热送比例均超过80%，大幅降低加热炉燃料消耗。

五是炼钢循环经济发展水平不断提高。建龙西钢首次应用转炉宽温域（800～200°C）干式余热回收利用技术，实现吨钢蒸汽回收量增长40%以上，节能约5千克标煤/吨钢，减少二氧化碳排放13.3千克/吨钢。江苏永钢电炉采用烟气全余热回收装置，可回收第四孔出口烟气2000～220°C的全部余热，并采用自然循环的列管式余热锅炉，正常生产时可产生1.8兆帕饱和蒸汽20吨/小时，折吨钢蒸汽量160千克。2023年以来，宝武、首钢、鞍钢、河钢都开展转炉大废钢比生产低碳汽车用钢的实践，其中首钢京唐已实现50%大废钢比冶炼，转炉冶炼周期平均低于40分钟，产品质量达到常规冶炼水平，碳排放降低40%以上，为钢铁行业推进绿色低碳生产树立新标杆。

六是高端材料炼钢工艺取得重大突破。我国钢铁工业加速新产品新材料研发，其中电工钢供给产量和新产品研发能力不断提高，宝钢、首钢等企业多个顶级电工钢产品实现全球首发，处于国际领先水平。F级大厚度海工钢、高强耐磨钢、高强度变压壳体用钢等填补国内空白，实现替代进口。高强汽车用钢低密度系列产品、新型桥梁伸缩缝用钢、2200兆帕级特高强度桥梁缆索用钢、高温合金涡轮盘整体模锻件以及大飞机发动机用钢等产品填补了世界空白，达到国际领先水平。

2020～2024年中钢协会员企业转炉炼钢典型技术指标情况详见图4。转炉钢铁料消耗稳步降低，从2020年1062.5千克/吨降至2024年1054.1千克/吨；废钢铁消耗波动范围为134.1～162.4千克/吨，年平均值144.5千克/吨；转炉煤气回收量显著提升，从116.0立方米/吨提高到130.1立方米/吨，年均增幅2.9%；转炉工序能耗稳步下降，从-15.7千克标煤/吨下降到-20.0千克标煤/吨，年均降幅6.2%。

2020～2024年中钢协会员企业电炉炼钢典型技术指标情况详见图5。电炉金属料消耗波动范围为1105.9～1114.7千克/吨，年平均值1109.7千克/吨；铁水消耗总体呈先降后升趋势，波动范围458.5~533.0千克/吨，年平均值488.5千克/吨；电炉冶炼电耗总体呈先升后降趋势，波动范围253.8~280.5千瓦·时/吨，年平均值265.9千瓦·时/吨。

一是炼钢技术与AI技术深度结合。炼钢智能化的核心在于数据驱动与全流程协同，通过物联网、数字孪生、深度学习等技术，创建“智能感知、数据驱动、实时优化”的智慧管控模式，实现AI模型排产和智能炼钢，有效提高质量稳定性和综合生产效率，从而实现从原料配比到产品质检的全链路优化。

二是绿色低碳技术将迅速发展。结合我国钢铁行业进入碳市场履约进程以及下游客户对于低碳排放钢、绿钢产品需求分析，低碳冶炼工艺流程和降碳技术将得到迅速推广，例如氢基竖炉—近零碳电炉流程、大比例废钢应用、二氧化碳炼钢、近终型连铸连轧、系统能效提升、绿电应用等技术。

三是高端化、高性能材料研发与量产技术。例如，汽车用高强钢、建筑用高强钢、高速列车用轴承钢和车轮钢等，满足汽车轻量化、建筑高强化、轨道交通用钢长寿化需求；耐蚀合金、高温合金等，满足海洋工程、核电、航空航天等领域需求。

“十五五”期间，在供需失衡、结构性矛盾突出的背景下，我国钢铁行业将从“增量发展”阶段进入“存量优化”阶段，市场竞争态势更加严峻。总体看，这一轮市场调整是在钢材消费总量处于长期下降态势下的深度调整，不同于以前上升态势下的阶段性供需失衡，矛盾和问题不会随着时间的推移自动化解，我国钢铁供给强于需求的市场形势很长一段时期内难以根本性改变。行业运行持续呈现高产量、高成本、高出口、低需求、低价格、低效益的“三高三低”态势。

根据产业政策导向和技术发展趋势，我国钢铁行业炼钢技术装备在“十五五”期间将迎来绿色化、智能化、高端化的深度变革。绿色化方面，长流程企业通过提升转炉废钢比，电炉短流程企业凭借绿氢炼钢、高效废钢利用，大幅削减碳排放，重塑产业生态格局；智能化方面，大数据、AI深度融入，实现全流程智能管控，全面提升生产效率和质量控制水平，实现产业生态圈共融，加速竞争模式重构；高端化方面，钢铁企业借助技术创新引领产品结构升级，国产大型转炉、电炉、连铸机等将迈向国际前沿，加速替代进口，推动钢铁行业从规模扩张向质量效益转型。

1. 政府层面

建议立足新阶段行业发展特点，综合环保、能源、低碳、安全、质量、技术装备等多个指标形成高质量发展指标体系，对钢铁企业实施分类管控，实施差别化电价、水价、排污费等，推动落后产能或劣势产能逐步退出，优化供给总量和结构。严格落实产业政策、环保、能耗、质量、安全、统计等要求，加大企业违法违规行为的成本，倒逼不规范、不达标企业退出。建议取消企业之间的钢铁产能指标交易，实现钢铁产能去资产化，仅允许钢铁企业利用自有产能或通过实质性兼并重组企业产能进行产能置换。切实支撑短流程炼钢发展，研究扩大短流程在碳市场中的优势，将电炉短流程的低碳优势转化为成本优势。

2.企业层面

一是加强自律经营。充分认识国内需求下降、国际贸易缩量的严峻形势，深刻认清市场供需矛盾的长期性，严格执行产能置换政策，主动压减低效产线和产能。自觉遵守行业自律，严控生产节奏，坚定执行“三定三不要”经营原则，避免“以量换价”的恶性循环。主动参与信息共享、产能协调等行业共治活动，避免同质化、“内卷式”竞争。

二是开展顶层设计。充分分析企业发展环境和产业基础，开展“十五五”高质量发展规划编制，明确发展目标和具体路径，同时结合政策导向，积极创建工信部“引领型规范企业”，开展联合重组、降本增效、新技术应用等专项研究，建立“诊断—实施—反馈”闭环机制，定期评估专项进展，针对产业发展方面的潜在风险，制定分级应急预案。积极应对钢铁行业向低碳、零碳转型的深刻变革，重点把握“十五五”期间废钢资源、电炉短流程发展、氢冶金等流程结构方面的快速变化，紧抓行业转型机遇，引领行业发展。

三是注重降本增效。钢铁企业在炼钢装备绿色化、智能化、高效化发展中，应重点推进低碳冶金技术，如大废钢比、二氧化碳冶金等，采用清洁能源以降低碳排放，提升企业减碳能力；引入工业机器人及自适应控制系统，构建数据中台与数字孪生模型，开发智能检测与操作模型，以提升生产精准控制水平和智慧制造能力。此外，企业还需优化生产流程和设备配置，加强节能降耗先进技术应用，以实现降本增效和综合竞争力提升。