從鋼鐵工業三百年的技術發展看工業化的本質_風聞

 

什麼是工業化？

為什麼要工業化？

工業化的目的是提高生產力，提高物質生活水平！

 

那如何才能提高生產力呢？

答案很簡單：科學技術是第一生產力！

 

為什麼説科學技術是第一生產力？

因為從產業發展過程中可以清晰的看到科學技術對生產力的提升作用！

鋼鐵工業的技術進步，特別是第一次工業革命後鋼鐵工業生產力的飛躍生動的體現了這一論斷！

 

正是科學技術的進步，使得人類社會的鋼鐵產量在短短兩三百年的時間裏從幾萬噸增長到數百萬噸，再上升到數十億噸。

正是科學技術的進步，使得人類社會避免了馬爾薩斯陷阱，使得更多的人能夠享受到更高水平的物質生活。

 

中國的工業化工程也是不斷學習、掌握技術的過程。

正是因為掌握了技術，中國的生產力才得到空前的發展！

中國在發展過程中掌握了一個又一個產業領域的技術，最終才達到現在的發展水平。

 

工業革命前（1750年前）——木炭高爐

 

工業革命前，高爐鍊鐵以木炭為燃料，鼓風機由水力驅動。

木炭高爐的平均年產量只有兩三百噸。

 

 

木炭高爐的生產能力極低！

生鐵總產量不僅受制於木炭的供應量，而且還會受到天氣等自然因素影響。

1660年至1750年整個時期，英國全國的木炭生鐵產量一直維持在22,000噸左右的水平，上下浮動的範圍不超過2,000-3,000噸。

這就是木炭高爐時代的生產力水平！

 

 

18世紀後期（1750-1800年）——焦炭和機械鼓風

 

高爐鍊鐵技術在工業革命時期發生了翻天覆地的變化，誕生了兩項革命性的新技術：

1、焦炭取代木炭成為主要燃料；

2、蒸汽鼓風取代水力鼓風，機械動力取代了天然動力。

 

由於採用蒸汽機鼓風，鼓風動力顯著增加，焦炭高爐的容積可以建的更大，高爐的產量有了顯著增長。

在18世紀50年代早期每座高爐的平均年產量為700噸；

到18世紀80年代晚期，每座高爐的平均年產量達到了1000噸；

到1805年，每座高爐的平均年產量更飆升至1500噸。

 

1750年，英國的生鐵總產量還只有2.8萬噸，大部分產量都來自木炭高爐。

1800年，英國的生鐵總產量增長到18萬噸，相比木炭高爐時代的總產量上升了一個量級。更重要的是：相比木炭，煤炭的供應充足！以焦炭為燃料的高爐生鐵產量不會受制於燃料供應，擁有更大的增長潛力。

 

 

19世紀（1801-1900年）——熱鼓風和高爐大型化

 

進入19世紀，鍊鐵技術繼續快速發展，高爐的平均產量也在繼續增長。

熱鼓風是這一時期誕生的革命性技術。鼓風温度提高不僅提高了產量，而且使得鍊鐵的燃料消耗減少近80%，極大降低了生鐵的生產成本。

此外高爐的容積繼續擴大，這是高爐產量增長的主要原因。

 

 

在19世紀，英國高爐的平均年產量從1000噸左右增長至1萬多噸，單座高爐的生產能力提高了近10倍。

隨着單座高爐生產能力和數量的增加，英國的生鐵產量迅速增長。

1835年，英國的生鐵產量首次超過100萬噸。這是中英鴉片戰爭時期英國的生產力水平，對比此時中國只有土法鍊鐵，每年的鐵產量不過數萬噸！

到1900年，英國的生鐵產量達到910萬噸。

在19世紀這100年的時間內，英國的生鐵產量從18萬噸增長至910萬噸，增長了近50倍。

 

 

英國的生鐵產量在19世紀的大部分時間內都處於全球第一的位置。

1890年，美國的生鐵產量首次超過英國成為全球第一。

此後，美國鋼鐵產量第一的優勢一直持續至第二次世界大戰後。

 

**1902年，美國鋼鐵公司建造了當時全球最大和最新式的高爐，其日產生鐵大約為500****噸。**這座高爐的高度差不多有89英尺,爐缸直徑為15英尺6英寸，高爐產量再度上升了一個等級：生鐵年產量超過10萬噸！

這座高爐的年產量在16萬噸左右，幾乎相當於100年前英國整個國家一年的生鐵產量（1800年英國的生鐵產量只有18萬噸）！

 

1891年，近代中國第一座採用現代技術建設的鋼鐵廠——漢陽鐵廠開工建設。

漢陽鐵廠的高爐設備主要從英國和比利時引進。

漢陽鐵廠一期兩座高爐的日產量是100噸，設計年產量是3萬噸左右，技術上屬於英國比較大型和先進的高爐。

 

 

20世紀至今（1901-2020年）

——高爐技術逐步達到成熟

 

 

20世紀前，現代高爐鍊鐵技術的主要組成要素都已經被髮明出來並得到普遍的應用：

1、焦炭取代木炭成為主要燃料；

2、機械鼓風取代水力鼓風；

3、熱鼓風取代常温空氣鼓風；

4、人造富礦取代礦石直接入爐；

 

20****世紀，高爐鍊鐵技術發展的主要方向是高爐的大型化！

1902年，美國鋼鐵公司建造的全球最大高爐的日產量大約為500噸。

1950年前後，美國最大的高爐日產量接近1400噸。

1976年，全球最大的高爐是新日鐵大分廠建成的5000m3高爐，日產量超過10000噸。

 

至此，高爐的大型化基本尾聲：

受制於焦炭的強度，高爐內容積無法進一步擴大，當今全球最大高爐的容積一直都未超過6000m3，代表性高爐有韓國浦項制鐵光陽鋼鐵廠6000m3的高爐，首鋼京唐5500m3的高爐，江蘇沙鋼5860m3的高爐等。

當今全球最大高爐的日產量維持在12000~13000噸之間。

 

除了高爐大型化之外，現代高爐鍊鐵技術的各組成要素則繼續深化發展，也提升了高爐的生產效率。

例如富氧鼓風取代了空氣鼓風，鼓風温度進一步提高至1200℃以上的水平，噴吹煤粉等加快高爐內部燃燒和提升燃燒穩定的措施。

 

高爐鍊鐵技術在1980年前後達到成熟，後期新建高爐的技術經濟指標繼續提高的空間已經十分有限。

21世紀中國在建設大型沿海鋼鐵基地中，高爐的容積不是一直擴大，而是根據鋼材產品結構選擇最合適大小的高爐。

此外，高爐的利用係數、焦比、燃料比等重要技術經濟指標相比80年代引進的寶鋼1號高爐也僅有一定幅度的提高——這都表明了高爐技術已達到成熟。

 

 

鍊鐵成本的下降

 

工業化的要點有兩項：提高生產力，降低生產成本。

高爐的產量，在1800年前後是每年1000噸左右，在1900年則上升至數萬噸，在2000年則增長至數百萬噸。

在高爐產量增長的同時，鍊鐵成本也出現了大幅度的下降，使得鋼鐵成為一種廉價、能夠普遍使用的材料。

 

鍊鐵過程中最重要的燃料是煤炭。

我們以生產一噸生鐵消耗的煤炭數量來比較不同時期生鐵的生產成本。

 

在木炭高爐時代，冶煉一噸生鐵需要800立方英尺實木，相當於10英畝（60.7畝）林地一年的自然增長(一英畝林地一年內增長達100 立方英尺)。

一座年產500噸生鐵的高爐需要近7,000英畝林地才能維持生產，此外為了將這些生鐵精煉成鍛鐵還需6,000英畝林地的木材。

 

焦炭取代木炭成為鍊鐵的主要燃料，使得生鐵的產量不再受到木炭供應量的制約。

1800年前由於高爐對熱量的利用效率極低，生鐵生產需要的燃料數量非常高：冶煉一噸生鐵需要將近8噸的煤炭。

 

 

隨着加熱鼓風技術的發明，高爐的熱量使用效率得到了顯著提升。

熱鼓風技術是提高熱量利用效率的最有效技術！

 

 

熱鼓風技術發明之後，人們繼續提高鼓風温度以降低鍊鐵的燃料消耗。

目前最先進高爐的鼓風温度一般在1200℃以上。

除此之外，向高爐噴吹煤粉以降低焦炭的消耗量，也可以降低鍊鐵生產成本。

 

生產一噸生鐵的燃料（煤炭）消耗量，從1750年的8噸左右，到1830年在熱鼓風技術發明後降低至3噸左右，再到現在最先進高爐的燃料比僅有0.5噸左右。

在這過程中，鼓風温度從最早的100℃上升至300℃，在上升至當今的1200℃以上的水平。

 

 

鋼鐵技術發展過程的啓示

 

工業化的核心是技術，技術是提高生產力的最有效方式。

正是技術的進步，使得高爐的年產量從數千噸的水平，增長至1900年數萬噸的水平，再增長至20世紀末300~400萬噸的水平。

正是技術的進步，使得冶煉每一噸生鐵消耗的燃料數量，從1800年前每噸生鐵消耗8噸煤炭降低至20世紀末每噸生鐵僅消耗0.5噸焦炭（煤炭）的水平。

技術進步使得鋼鐵工業的生產力極大提高，生產成本極大降低！

 

 

在鋼鐵工業技術三百年的發展過程中，我們看到技術演進的特點：

技術的進步不是均勻的，有低速發展時期，有快速發展時期，有成熟期。

高爐鍊鐵技術在1750-1900年的進步速度緩慢，高爐平均年產量只從幾百噸增長至上萬噸。

1950年後是鍊鐵技術的快速發展時期，高爐的平均產量年在短短幾十年內就增長至三四百萬噸。

1980年後則是高爐鍊鐵技術的成熟期，此後高爐的年產量以及生產成本的改進程度都不明顯。

 

1900年前，現代鋼鐵工業技術的主要發明幾乎都誕生在英國。

1890年後，美國接過了英國的接力棒，繼續改進鋼鐵工業生產技術，並使得美國的鋼鐵產量持續領先。

1950年後，日本的鋼鐵工業開始興起。雖然氧氣頂吹轉爐、連鑄、大型連軋機等技術都不是日本發明的，但日本鋼鐵工業卻把這些技術發揚光大，並使得日本鋼鐵工業成為全球第一。

中國的鋼鐵工業經過幾十年的辛苦積累，在1996年首次成為全球最大的鋼鐵生產國。中國的鋼鐵產量在2000年後持續加速，2020年中國的鋼鐵產量佔據了全球的半壁江山。

 

中國鋼鐵工業的技術主要是從國外先進國家引進的！

中國有能力徹底掌握這些技術，並在此基礎上有所發展。

中國鋼鐵工業發展的基礎是技術，我們掌握了引進的技術，有能力製造現代鋼鐵企業的全套設備！