世界最大高炉.doc

世界高炉之王沙钢5860立方米炼铁高炉(上）工程投资额：18亿元以上工程期限：2008年2009年沙钢5860高炉底部送风装置。这座世界第一高炉投产后，每天可生产1.3万多吨铁水，足够装满90只150吨铁水罐。 2009年10月21日凌晨1点36分，沙钢集团华盛炼铁厂5860立方米高炉顺利出铁，标志着这座目前世界上容积最大、技术最先进的“世界第一高炉”正式投产。该炉年产量高达500万吨，年产值超过120亿元；主要为沙钢集团新投产的300万吨热轧和200万吨宽厚板生产线提供铁水。 高炉炼铁技术已有数百年历史，2008年世界生铁产量9.267亿吨，高炉炼铁占总产量的90%以上。目前全世界约有炼铁高炉1400余座，我国约有炼铁高炉1100余座，2008年我国生铁产量达4.7067亿吨，约占世界生铁总产量的50.8%。高炉生产线是钢铁厂的“龙头”，通常由选料、制粉、烧结/球团、焦化、配料、鼓风机、热风炉、喷吹、高炉、除尘、煤气站、渣铁运输等庞大的系统组成。铁矿石经高炉冶炼成生铁，再用铁水罐转运到炼钢车间，用转炉等设备精炼成钢水，并铸成板坯钢锭，供后续生产流程轧制成钢材。因此高炉一旦出现问题，整个钢厂都有可能瘫痪，其重要性可见一斑。 沙钢集团位于江苏省张家港市锦丰镇，是我国最大的民营钢铁企业。华盛5860立方米高炉项目总投资18亿元，工程由原料运输设备、高炉本体、热风炉、高炉鼓风机、喷煤制粉及喷吹、轧铁处理及运输、煤气清洗以及三电控制系统组成。采用世界最先进的富氧喷煤系统、煤气洗涤循环系统、净化水增压系统、TRT余热发电、炉前脱硅及高效除尘环保等节能减排先进技术，装备水平居世界前列，吨铁能耗比国内同类装备降低40%左右，烟尘粉尘排放量可减少15%左右，技术经济指标达到国际一流水平。日本第二大钢铁集团日本JFE钢铁福山厂（左起）第2高炉、第3高炉、第4高炉、第5高炉，4号高炉2006年5月扩容到5000立方米，5号高炉扩容到5500立方米。世界特大型高炉一览 钢铁被誉为工业社会的骨骼，自人类进入工业化以来，钢铁产量成倍增长。1901年世界钢铁产量仅为3000万吨，到2000年已经跃升到8.437亿吨，上个世纪世界钢铁总产量约为327.02亿吨，主要由欧美国家和日本生产。进入新世纪后，随着以中国为主的新兴经济体高速发展，2008年世界粗钢产量已经达到13.297亿吨，主要由中国生产。钢铁消费量的急剧增长和能源价格上涨，以及各国对于环境保护的要求，都在促使炼铁高炉向大型化、高效化、清洁化发展。 高炉规格一般以炉内有效容积来衡量，1860年以前高炉最大容积在300m以下，日产铁水数十吨；到19世纪末期，容积增大到700m，日产量提高到500吨；20世纪初期，炉容扩大到1000-3000m，70年代后，扩大到4000-5000m。现在高炉最大容积已经达到5500m以上。这些巨型高炉日产铁水高达12000吨以上，足够用来建造2座埃菲尔铁塔。高炉从开炉点火到大修，单次炉役可以连续运转十几年时间，经数次停炉大修，炉龄可达50年以上，单炉累计产量以千万吨计。 截至2009年11月，全世界共有9座5500m以上的特大型炼铁高炉，除了沙钢的世界高炉之王外，其他8座分别是：日本新日铁大分厂1号、2号高炉（容积均为5775m），俄罗斯北方钢铁（Severstal）切列波维茨厂5号高炉（容积5580m），日本新日铁君津厂4号高炉（容积5555m），德国蒂森钢铁斯韦尔根厂2号高炉（容积5513m），日本JFE福山厂5号高炉（容积5500m），韩国浦项光阳钢厂4号高炉（容积5500m），中国京唐钢铁1号高炉（容积5500m）。 日本是特大型高炉最多的国家，全世界18座5000m以上的高炉中，日本就占了12座。近年来日本四大钢铁公司，一口气将12座1979年前建设的高炉，扩容改建到5000m以上；其中还包括2004年9月29日，住友金属鹿岛厂投产的5370m新1号高炉，这是日本25年来唯一新建的大型高炉。新日铁大分厂2号高炉于1976年10月点火投产，1988年8月大修扩容到5245m，2004年5月大修扩容到5775m，日产量达到13500吨，成为当时世界最大的炼铁高炉。该炉自1976年投产以来，累计铁水产量已接近1亿吨。2009年8月2日，新日铁大分厂1号高炉经过大修，也扩容到5775m，该炉1972年11月投产时的容积为4158m。这些老旧高炉经过不断的大修改造，依然具有很高的生产效率。 苏联于1974年底，在乌克兰克里沃罗格（Krivoi Rog）钢铁公司，建成容积5026m的9号高炉，年产量为400万吨，其炉壳用高强度钢板制成，配备有自立式热风炉，热风温度可达1450，比一般热风炉高200-300。这是苏联第一座5000m级高炉。2003年11月，9号高炉经大修后复产。该厂曾经是仅次于马格尼托哥尔斯克钢铁公司的苏联第二大钢铁企业，现被安赛乐米塔尔收购，2008年产量约810万吨。1986年4月，苏联在沃洛格达州的切列波维茨（Cherepovets）钢铁厂，建成容积5580m的5号高炉，该炉一度成为世界最大的炼铁高炉，2005年9月大修复产，2008年1月31日发生火灾，2天后恢复生产。韩国浦项制铁光阳钢厂，在1992年9月投产容积为3795m的4号高炉，年产量310万吨。2009年2月18日停炉大修，将容积扩大到5500m，年产量提高到430万吨。7月21日，该炉完工复产，成为韩国容积最大的高炉。 我国虽然从1996年起钢铁产量就已经超过日本，跃居世界第一位，2008年粗钢产量超过5亿吨，相当于日本的4倍。但在2009年前，我国仅有10座4000m级以上的大型高炉，其中最大的是宝钢于1985年9月投产的1号高炉（容积4063m），2008年12月扩容后达到4966m，年产量提高到405万吨。截至2009年9月28日，宝钢4座4000m级高炉，累计产铁超过2亿吨。 由于我国存在大量高污染、高能耗的小型高炉，国家从2005年制定钢铁产业政策时，就明确要淘汰300m以下的高炉。2009年初制定钢铁产业振兴规划时，进一步将高炉淘汰标准提高到1000m，这将直接压缩落后钢铁产能1.8亿吨以上。因此从2009年后，我国大型炼铁高炉将进入建设高潮。5月21日，唐山曹妃甸首钢京唐公司新建成的5500立方米1号高炉试生产成功。10月21日，沙钢5860m高炉投产。2010年首钢京唐5500立方米2号高炉将投产。此外宝钢湛江、武钢防城港项目均有建设5000立方米以上大型高炉的计划。不过这些项目受金融危机影响，可能暂缓实施。沙钢集团前身，沙洲县锦丰轧花厂老照片。没人会想到30年后，这里会诞生一家跻身世界十大钢铁集团的巨型钢铁企业。江苏张家港沙钢集团卫星图片，厂区占地13平方公里，是台湾中钢的2倍，有数万职工在这里工作。照片上方就是长江，沙钢产品从这里源源不断地运往世界各地。“钢铁沙皇”的传奇 沙钢集团成立于1975年，是我国最大的民营钢铁企业，经过三十多年发展，已经从一个县办小厂发展成为我国第四大钢铁集团。2008年完成钢产量2330万吨、铁1877万吨、轧材2057万吨，实现销售收入1452亿元、利税148亿元，跻身世界十大钢铁集团，在世界500强中排名第444位。目前沙钢集团拥有总资产1100亿元，职工35000余名，厂区占地13平方公里，主要技术装备均具有国际一流水平。这一系列数据，述说着一个企业成长的传奇。 1974年初，江苏省沙洲县（今张家港市）统配钢材紧缺，县里提出让锦丰轧花厂搞钢铁。轧花厂党支部书记张耀生和沈文荣等人，用借来的45万元自筹资金开始组建一个小型轧钢车间。他们用土法炼钢浇铸十副轧机牌坊，从上海一艘名为东方号的报废货轮，买来美国30年代制造的1250匹重型柴油机，用来带动轧机。用旧坦克上一台500匹马力汽油机和旧直流电动机，改为交流发电机解决辅助用电。10月份，厂里派沈文荣带领28个工人到吴县陆墓镇轧钢厂学习轧钢技术。1975年3月10日，轧钢车间正式投产。6月10日，锦丰轧花厂轧钢车间命名为沙洲县轧钢厂，隶属于沙洲县商业局。做了6年机修车间副主任的沈文荣，被任命为副厂长。沙洲县第一个冶金企业就这样诞生了。 1976年10月，沙钢建成第一台3吨小电炉，由于计划经济时代物资短缺，尽管设备原始，早期的沙钢还是取得了不错的效应。1983年产量近1万吨，有圆钢、螺纹钢、角钢等七八种产品。1984年4月，沈文荣被沙洲县委任命为轧钢厂厂长。刚上台的沈文荣就做出一个重大决定：收缩产品线，将当时大企业不屑一顾，而小企业又无法上规模的窗框钢作为主导产品。当时苏南地区先富起来的农民盖新房，用钢窗成为一种时尚，因此需求量很大。到1988年，沙钢已经建成9条窗框钢专业化生产线，产量达到13万吨，国内市场占有率达到65%。生产窗框钢使沙钢掘到了第一桶金，并享誉全国。 1988年底，当沙钢积累了1亿多元资金时，沈文荣把家底都砸进去，从英国比兹顿钢厂买进一条75吨超高功率电炉炼钢、连铸、连轧短流程生产线，年产25万吨螺纹钢。这个决定关系着沙钢的生死存亡。沈文荣破釜沉舟地说：“就是设备买来了运行不了，也要放在那里办成个展览馆，我自己在门口卖票，5分钱一张，让同行都来学习沈文荣的教训。”沈文荣和沙钢是幸运的，这一项目1992年投产后不久，适逢邓小平发表南巡讲话，中国迎来了基础建设的高潮，3亿元投资不到3年就全部收回。 1993年，沈文荣再行惊人之举，投资13亿元从德国引进亚洲第一条90吨超高功率竖式电炉炼钢、LF精炼、连铸、连轧高速线材生产线，投产第二年沙钢的产量就突破了百万吨大关。1997年，沙钢与韩国浦项制铁合资二亿多美元，生产冷轧不锈钢薄板，目前成为中国最大的不锈钢薄板生产基地。2001年2月，沙钢完成企业改制，国有股逐渐退出。德国赫施（Hoesch）钢厂，曾经是多特蒙德的骄傲，有些工人祖孙三代都在这里工作。 2001年10月，沈文荣花费3084万欧元，整体买下德国蒂森克虏伯集团位于多特蒙德的赫施（Hoesch）钢厂，该厂创立于1873年，曾经是德国第三大钢厂，1944年遭盟军轰炸，二战后重建，拥有3万多名员工，该厂汽车用板深冲钢板等产品在欧洲享有盛誉，主要生产线是一条具有80年代先进水平的650万吨长流程钢板生产线，集烧结、焦化、炼铁、炼钢、连铸、连轧配套于一体，设备原值20亿欧元，蒂森集团是因为该厂远离海岸，人员、原材料成本过高，失去竞争力，又遇到市场饱和，才关停出售。从2001年11月起，沙钢派出1000多名工人，将霍施钢厂重达25万吨的设备和40吨安装图纸全部拆运回国，这被称为“欧洲战后最大规模的工业拆迁”。随后沙钢投入200亿元进行技术改造及厂房建设，只用了4年就建成一条650万吨炼铁、炼钢、连铸、连轧生产线，2005年6月18日正式投产。这一交易成为沙钢发展史上最重要的分水岭。沙钢产能因此一举跃升到1000万吨，并迅速改变了以棒材、线材等初级钢铁产品为主的产业结构。德国多特蒙德赫尔德区拆迁后的Hoesch钢厂庞大厂区，让曾在这里工作的德国人颇为失落。 2006年沙钢年产铁1141万吨、钢1463万吨、材1272万吨，销售收入588亿元，跻身全国钢铁五强。并出资20亿元重组拥有200万吨优特钢产能的江苏淮钢集团。2007年9月，出资20多亿元重组河南最大的民营钢铁企业安阳永兴钢铁，并进行250万吨扩产技术改造。2007年12月，沙钢控股同属张家港的江苏永钢集团，使沙钢集团产能提高到2200万吨，成为与宝钢、鞍钢并驾齐驱的钢铁巨头。沙钢从一个县级轧棉花的小厂，经过35年的拼搏，已经成为世界一流的钢铁企业。从沙钢冲击世界钢铁之巅的雄心，可以看到中国工业崛起的惊人速度。沙钢5800立方米高炉系统全景沙钢5860m高炉工程 沙钢集团原有8座高炉，炼钢所需的铁水，主要由集团所属的宏发炼铁厂和华盛炼铁厂提供。宏发炼铁厂拥有3座2680立方米的炼铁高炉，陆续于2002年10月开始建设，2005年4月竣工投产，年产铁水650万吨，平均每座高炉日产铁水6000吨。主要供应年产450万吨的1700毫米热轧卷板和年产200万吨的5米宽厚板生产线。其中1号、2号高炉是利用德国蒂森赫施钢厂7号、4号高炉部分设备经过扩容改造而成，3号高炉为全新设计。华盛炼铁厂下设一分厂和二分厂，共拥有5座380立方米高炉，陆续于1999年12月开始建设，2004年2月投产，年产铁水250万吨，平均每座高炉日产铁水约1200吨。 沙钢华盛5860m高炉是沙钢集团推进节能减排、优化生产结构的代表性工程，由武汉钢铁设计研究总院设计，中冶天工上海十三冶承建，先后解决了大体积混凝土浇筑，高炉本体结构安装、焊接，高炉机电管仪安装，耐材砌筑等关键技术问题。2008年1月15日工程开始打桩，2月14日正式奠基开工，3月16日进入土建施工。高炉基础土方开挖达量到1.6万立方米，基坑深度4.9米，钢筋绑扎量1200吨，砼浇筑量达9028立方米。6月6日第一带炉壳吊装成功，标志着该工程从打桩土建转入结构吊装阶段。6月21日正式开始热风炉拱顶砌筑。高炉采用三座PW-DME外燃式热风炉，单座重达6000吨，由蓄热室、燃烧室和拱顶组成。12月25日，热风炉60米砼烟囱，经过30多名员工145天连续施工，完成447吨内衬耐火料的砌填任务，全面竣工。 2009年2月初，高炉2台总重172吨的炉顶料罐顺利地安装到62.5米平台上，3月23日，高炉粗煤气下降管顺利在百米高空对接就位，粗煤气下降管是高炉煤气出口的主要通道，且是整个高炉施工最重的构件之一，管径3400毫米，长度为58米，重约120吨。5月5日正式开始耐材砌筑，6月25日高炉炉底耐材全部砌筑完成。共完成4层炉底炭砖，2层陶瓷垫砖，5层环形炭砖及炉底保护砖铺设任务。7月9日，全厂35千伏动力、鼓风机站10千伏、主泵房10千伏、主控楼10千伏系统成功送电。9月，高炉鼓风机站系统试车成功，该设备电机重达123吨，额定功率60000千瓦，是目前世界最大的鼓风机。2009年9月20日12时28分，华盛5860高炉开始烘炉，标志着工程完成设备安装，进入负荷试车阶段。华盛5860高炉投产后，将使沙钢炼铁产能提高近三分之一。除华盛高炉技改项目外，沙钢集团还在全力推进焦炉技改、荣盛转炉技改、荣盛轧钢技改和5米宽厚板技改项目。五大技改项目总投资190亿元，预计2010年正式投产。日本JFE钢铁千叶厂（原川崎制铁千叶厂）1号高炉模型高炉炼铁流程 高炉是形似保龄球的圆形竖炉，用高强度钢板作炉壳，壳内砌耐火砖内衬，自上而下分为炉喉、炉身、炉腰、炉腹、炉缸5部分。炉顶开有进料口和四根炉顶排气管，这四根排气管在炉外接合为一根降流管，与除尘设备相连，用于清除炉顶气的粉尘。炉底设有出铁口和出渣口，沿炉缸四周开有数量不等的进风口，与热风炉用管道相连。炼铁的主要原料是铁矿石、焦炭/煤粉、石灰石和空气。从炉顶装料，炉底鼓风，形成炉料下降，和煤气上升的相对运动，将矿石还原成生铁。 从矿山采出来的铁矿石包括赤铁矿、磁铁矿、褐铁矿等种类，富矿经加工可以直接入高炉冶炼，贫矿由于含铁量较低，必须经过研磨、选矿等工序，提取含铁量较高的部分，制成精矿粉。由于精矿粉太细，不能直接入炉，必须通过烧结机制成烧结矿，或经过竖炉制成球团矿。球团成块后的矿粉具有高气孔率，有利于利于炼铁造渣，提高炼铁效率。 高炉炼铁时，将矿粉制成的烧结矿/球团矿，与焦炭、造渣熔剂（石灰石）等原料，按规定称重配比，从炉顶进料口分批装入炉身。将冷空气用鼓风机吹入热风炉内，加热到800-1350摄氏度，用管道送入高炉底部四周的进风口，并向风口喷入焦炭/煤粉/重油等助燃剂。高温空气与焦炭/煤粉发生燃烧，产生2000以上的炽热煤气。高温煤气以60-120米/秒的速度，从底部风口连续稳定地吹入高炉内，使温度达到上千度。炉顶装入的焦炭和矿石在下降过程中，一直保持交替分层的结构。炉料降到炉身上部还原区时，被预热到300，水份蒸发排出，矿石与CO气体发生反应。炉料降到炉腰还原区时，加热到900，氧化铁还原为固态海绵铁，石灰石快速分解为氧化钙并与脉石结合。炉料降到炉腹熔融带时，加热到1350-2000，除焦炭外，其它炉料全部熔融，铁液熔化滴落到炉缸，炉渣逐步形成。炉料降到炉底时，焦炭在风口前燃烧气化。风口前有一个袋形的焦炭回旋区，焦炭在这里遇空气强烈地回旋和燃烧，放出大量的热并生成一氧化碳与二氧化碳，这里是炉内热量和气体还原剂的主要产生地。一氧化碳在上升过程中，与铁矿石中的氧反应成二氧化碳和铁，二氧化碳气体上升，跟炉料中的炙热焦炭反应，再次生成一氧化碳，继续跟从炉顶不断装入的炉料反应。 炉料在下降过程中，绝大部分铁的氧化物被还原成铁。混在铁矿石里的锰、硅、硫、磷等元素也会被碳或一氧化碳从它们的化合物中还原出来。少量的碳、锰、硅、硫、磷等在高温下熔合在铁里，成为生铁。铁矿石里还含有难熔化的脉石，炉料中加入石灰石就是用于除去脉石。石灰石主要成份为碳酸钙，与脉石里的二氧化硅反应，生成硅酸钙和二氧化碳，从矿石里分离出来。还原后的生铁和炉渣，聚集在炉缸中，定期从出铁口、出渣口放出。生铁是炼钢的主要原料，矿渣是生产矿渣水泥的原料。上升到炉顶的高温煤气流则逐渐冷却，从炉顶排出；经除尘后作为热风炉、加热炉、焦炉、锅炉等设备的气体燃料。炉顶气含尘量非常高，一座日产3000吨的高炉，仅每天从炉顶气分离的尘埃就高达70吨。现代化高炉还可以利用炉顶的高压，导出部分煤气用于发电。根据铁矿石品味，高炉炼铁通常需要1.5-2吨铁矿石、0.3-0.6吨焦炭/煤粉、0.2-0.4吨熔剂，2000m空气，才能冶炼出一吨生铁。 生铁性能坚硬但较脆，含碳量在2-4.3%之间，按用途可分为炼钢生铁（白口铁）、铸造生铁（灰口铁）、球墨铸铁以及合金生铁。炼铁厂生产的铁水用铁水罐转运到炼钢车间，与废钢、石灰等造渣料一起，投入转炉吹氧冶炼成钢，将含碳量降低到0.2-2%，脱除硅、磷、硫等杂质，钢水精炼后铸成板坯钢锭，供后续流程轧制成钢材。含碳量在0.2%以下的称为熟铁，由于缺乏碳素，性能较软，强度和硬度均较低。 大型高炉一旦点火后就不能轻易停止运行，否则会使炉体受到严重损伤。在经济不景气的情况下，企业压缩生产又不能停火，所以只能降低炉温，使高炉处于保温状态，延长产品出炉的时间，减少营运成本。这被称为闷炉。为了保证高炉生产的连续性，必须要储备足够数量的原料。如宝钢1号4063m高炉，日产生铁超过10000吨，炉渣4000多吨，日耗焦4000多吨。炼铁是能耗大户，高炉、烧结、炼焦三个工序的能耗在钢铁企业总能耗中约占70%，单是高炉的能耗即占50%左右。炼铁又是钢铁企业环境污染的重点户。高炉和烧结的烟尘，焦化的废水和烟尘对环境污染都比较严重，故它又是钢铁企业进行环境治理的重点部门，近年来高炉设备都在向环保节能化发展。11-15世纪使用的炼铁风箱高炉炼铁发展概况 高炉炼铁起源于炼铁竖炉，炼铁竖炉由炼铜竖炉发展而来，当时铁是炼铜时的副产品。公元前4000年的古埃及和两河流域，出现极少量陨铁制品。公元前1400年，小亚细亚的西台王国（今土耳其境内）掌握了原始的冶铁技术。即在土中挖一坑洞，周围堆上石块，以木柴为燃料，利用自然风力烧炼矿石，产品为类似块状的海绵铁。西台王国被腓尼基所灭后，冶铁技术逐渐向中东、非洲、欧洲传播，这个过程延续了上千年。 中国炼铁始于2500年前的春秋、战国之交，当时铁广泛应用于武器、农具和生活用具。汉武帝时(公元前110年)，将炼铁收归官营，先后设立了49个铁官。在郑州古荥镇出土的西汉中晚期冶铁遗址中，炼铁竖炉炉缸长轴约4米，短轴约2.8米。有专家估算这样的竖炉有效容积为50立方米，两侧各有2个风口，设鼓风器4具，日产量约500公斤。东汉时发明了以水力代替人力鼓风，有力地推动了炼铁生产的发展。炼铁技术逐步由中国传入朝鲜、日本等国。 欧洲直到12世纪初，才在瑞典出现竖炉炼铁。15世纪时由于铸造火炮的需要，炼铁技术得到较快发展，到16世纪欧洲已普遍采用竖炉冶炼。欧洲早期的竖炉多呈方形，用石块砌成，炉身较矮。由于不懂得加熔剂，因而往往不能获得流动性良好的炉渣，渣中铁的含量也相当高。到16世纪中叶时，炉缸边长1米多，有一个鼓风口和一个流出口，日产量不到1吨。到17世纪炉子明显加大增高，各项指标都有显著改善。然而由于生铁难以锻造，经过把生铁和矿石一起装炉再一次熔炼，便得到熟铁，同时产量增加，自此形成了炼铁的二步操作法。左图为14世纪德国使用的炼铁竖炉，右图为17世纪欧洲出现的水车鼓风炼铁炉，日产铁水可达到1吨。 18世纪中叶的英国工业革命大大推动了炼铁技术发展。早期冶铁一般采用木炭为原料，随着产量扩大，欧洲当时森林砍伐过度，便尝试用煤作为高炉燃料。由于煤中含硫，使生产的铁较脆，于是用干馏的方法除去煤中的硫成为焦炭。1735年英国人达尔比(Darby)用焦炭炼铁获得成功。这样不仅解决了燃料问题，而且焦炭质地坚硬，可以承受较大的压力，使炉子能够加高增大，产量大幅度提高。焦炭多孔透气，有利于炼铁过程中化学反应进行，所以是极为理想的燃料和还原剂，自那时起一直使用至今。1755-1765年间，英国和俄国人出现以蒸汽机驱动的鼓风机，为高炉大型化创造了条件。1788年，英国的生铁产量为61300吨，而在各炼铁厂相继采用蒸汽机后，到了1796年，英国的生铁产量即猛增到125000吨。1828年苏格兰开始以热风炉给高炉预热鼓风，取得明显效果，推动了苏格兰高炉在10年间全部装备了热风炉。1857年发明蓄热式热风炉后，风温急剧升高，使高炉冶炼达到一个崭新的阶段。1832年英国人第一次利用高炉煤气来加热鼓风，与此同时出现了封闭式炉顶。这两项新技术使当时的高炉生产和炉顶构造发生了巨大变化。 19世纪中叶至20世纪中叶，现代高炉炼铁技术基本成型。1840年开始出现人造富矿（烧结矿、方团矿和球团矿等）。起初烧结配料中不加熔剂，烧结矿是自然碱度的，到20世纪中叶发展为自熔性烧结矿，进而发展成熔剂性烧结矿，其冶金性能大为改善。以前高炉炉顶压力为0.01-0.02MPa，20世纪中期出现了高压(炉顶)操作，随着鼓风机能力加大，到20世纪后期炉顶压力已达到0.15-0.25MPa。由于炉内压力提高，煤气速度减慢，使高炉的冶炼强度和利用系数提高了一大步。1960年代高炉喷吹燃料技术发展起来后，加湿鼓风、脱湿鼓风、富氧鼓风技术得到迅速发展，高炉风温20世纪中期的500-600提高到20世纪后期的1100-1350。随着原料质量和操作水平的提高，以及高炉耐火材料质量的改进，高炉寿命显著延长，到90年代已达到10-15年，最高达到20年。炉容从20世纪初的700m提高到4000-5500m，单炉日产量超过13000吨。高炉的自动化控制技术也得到广泛应用。沙钢5860高炉主体钢结构安装沙钢5860高炉主体钢结构安装沙钢集团厂区沙钢具有国际先进水平的1700mm热板卷生产线沙钢集团沙景宽厚板生产线沙钢年产能近1500万吨的工厂就依江而建，工厂到江岸的距离只有50100米，是离岸最近的钢铁厂之一。俄罗斯北方钢铁集团切列波维茨钢厂5号高炉（容积5580m），曾经是世界最大高炉。德国多特蒙德赫尔德区拆迁后的Phoenix钢厂，还留有部分设备作为工业历史的纪念。（未完待续，下篇介绍日本钢铁工业崛起过程，与中国工业落后历史背景）1852年前后，日本佐贺藩研制的反射炉和铁制大炮，这是日本工业革命的开端，也是日本侵略亚洲诸国的起点。当现在的中国人还在为工业落后的症结争执不休时，同样在工业发展中饱受挫折的日本，在历经屡屡失败后，认识到：只有做，才能成，无论经历多少失败，关键是要坚持下去。此后日本通过不断对外侵略扩张，用掠夺来的资源加大技术投入，最终成为亚洲第一个工业强国。 日本早期炼铁技术由中国传入。自1840年中国在第一次鸦片战争中战败后，西方国家的坚船利炮对日本幕府产生了极大震动。同时西方殖民者也敲开了日本的国门，日本幕府为严守海防武力自保，开始转向欧洲学习铸炮技术。1842年，长崎领主佐贺藩设立“兰传石火矢制造所”，秘密聘请荷兰人仿制荷兰式青铜大炮。但此时西方已经开始从制铁向制钢时代转变，制铁技术逐渐向外扩散。于是日本各藩镇竞相按照荷兰人的方式，建造熔炼铸炮生铁的反射炉。但耗时3年多时间和大量资金试制的11门火炮全部失败。经过不断改进，直至1852年，佐贺藩终于制成了第一门能实战的铁炮。至明治维新时，共造了200多门。由于反射炉所炼生铁性能很脆，熔铸非常困难，参与铸炮的大岛高任提出，应该使用洋式高炉从矿石制铁。在南部藩的支持下，由商人出资，大岛高任开始在岩手县釜石市建造高炉。1857年11月26日高炉点火，12月1日成功出铁水，日产2吨。这天被日本定为打铁纪念日。大岛型高炉使用水车送风，木炭消耗只有传统制铁法的1/3，到明治维新时共建成12座。此间，幕府开始派遣武士留学生到欧洲学习，向日本移植铁路、舰船、电信、港口等新技术，以期实现富国强兵。 1874年2月，日本工部卿伊藤博文（甲午战争时的日本首相）提出船铁国造计划，由政府补贴资金，强力推动本国工业发展。工部省于9月设立官营釜石制铁所。从英国进口设备、聘请技师，建设2座日产25吨高炉和精炼厂及铁板延压厂，1880年竣工，但仅运行3年就因技术故障、原料不足、亏损严重等原因关闭，直至1894年重新开炉。这一年日本高炉制铁突破1万吨，达到12735吨，首次超过传统制铁法的产量。经过48年屡屡失败，日本终于进入了钢铁国家的行列。这一时期，在日本政府倾力扶持下，日本的钢铁、造船、军火武器、纺织、矿产采掘、海运等产业开始起步，一个工业循环体系开始在日本逐步形成，但亏损极为严重，仍需要日本政府的巨额补贴。 也是在1894年，中日甲午战争爆发。明治维新之后长达三十年的厉兵秣马，使日本在甲午战争中一举击溃清朝，并从清政府获得2.3亿两白银的赔款。这笔惊人的巨款，让差点破产的日本政府，获得了推动本国工业发展的“救命丸”。自1897年开始，日本便用甲午战争赔款，从德国引进全套设备和技术，在福冈县八幡村筹建官营八幡制铁所。1901年2月5日，八幡钢厂第一座高炉投产，但11月30日发生故障，经改造至1904年7月才重新投产，这台高炉一直运行到1961年才拆除。八幡制铁所在日本工业发展中，占有极其重要的地位。仅1908年，八幡制铁所的钢材产量就占日本总产量的71%，占总供给量（含进口钢材）的43%。八幡钢厂不仅为日后的日俄战争提供了大量军用物资，也为整个日本军工和重工业发展奠定了稳固的基础。日本政府曾明令其以军火生产为主，并指定其同吴造具工厂(日本军火企业)配套生产。吴造具厂生产大炮、水雷、枪炮弹等，八幡制铁所生产炮架，造船材料和速射炮弹坯料等。黑龙江省鹤岗煤矿东山万人坑遗骨。1932年8月日军占领该矿，后被满洲炭矿株式会社控制，成为其四大炭矿之一。至东北光复，日本在鹤岗共掠夺煤炭1554万吨，因此迫害致死劳工难以计数。1968年10月，挖掘万人坑一角，仅200平方米范围内，就堆积死难者尸骨近千余具。其中有7具尸体用铁丝从眼睛里穿过，还有几具头骨是被子弹打穿的。据初步调查，东山万人坑大约埋有死难矿工80009000人。 在生产物资方面，八幡制铁所用的铁矿主要来自中国和朝鲜。据统计，仅1908-1915年间，日本每年从湖北大冶铁矿运走6-7万吨铁砂。伪满时期，日军还从辽宁抚顺掠夺了大量优质煤炭，供应八幡钢厂。据档案资料记载，从1905-1945年，整整40年时间，日本侵略者从抚顺共计掠走了近2亿吨的优质煤炭，攫取了高达26.28亿日元的高额利润，因此迫害致死的中国劳工估计超过30万人。仅1917年1月11日的大山坑井下大爆炸，被日本人封于井下而遇难的矿工就有970余人（注：中国社会科学院经济研究所藏日文档案）。也是抚顺炭矿大山坑，1928年4月9日又发生井下透水事故，据日方声称淹死中国工人482名，实际当天井下作业华工共1560人，遇难人数应在千人左右。这些死难矿工的尸体都埋在抚顺市周边地下。目前发现的“万人坑”遗址超过36处，除了抚顺，1942年4月26日，日本人控制的本溪湖煤矿发生井下瓦斯爆炸，造成1549人死亡。这是人类历史上最为严重的矿难。这一震惊世界的矿难最终仅以公司炭业部长被罚年薪的1/10而了事。 而日本最早建设的官营釜石制铁所在一次大战后经营困难，被三井财阀接管。1934年2月，与八幡制铁所、富士制铁、东洋制铁、三菱制铁、九州制铁、轮西制铁等企业，合并成日本制铁。1945年，釜石制铁所遭到美国军舰的毁灭性炮击。二战后，日本制铁被拆分为八幡制铁和富士制铁，釜石制铁是富士制铁的主力工厂。1970年，八幡制铁和富士制铁重新合并，成为今天的新日铁。新日铁曾经是世界第一大钢铁集团和日本工业的象征，下辖八幡制铁所、君津制铁所、大分制铁所、名古屋制铁所、釜石制铁所、室兰制铁所等众多分厂，共有员工1.5万余人。 从历史来看，日本近代工业化因中国（鸦片战争）而起，因中国（甲午战争侵华战争）而兴，二战中部分被美军摧毁，朝鲜战争后再次趁机兴起。通过不断对外侵略扩张，让日本获得了推动工业发展的资金、生产物资和市场，同时也给亚洲人民带来了深重的灾难。尤其是中国，由于日本殖民侵略，抽干了中国推动工业发展的资源，严重影响了中国工业化进程。日本新日铁八幡制铁所，建于1897年，位于福冈县北九州市，占地15平方公里，2007年产量401万吨。这里是日本重工业的兴起之地，在日本对外侵略战争中发挥了重要作用。日军在日俄战争、侵华战争、太平洋战争中使用的军舰、坦克等重武器，大量采用八幡生产的钢材。该厂1944年曾遭47架美军B-29轰炸机轰炸。至今仍是新日铁的主力钢厂。1894年7月3日，张之洞视察汉阳铁厂。这是当时亚洲最大的钢铁厂，比八幡钢厂早7年建设，但在清朝末期的动荡时局下，已经注定了其难以为继的命运。具有讽刺意味的是，原本为汉阳铁厂供应铁矿石的大冶铁矿，最终被日本人霸占。从1900年至1945年抗日战争胜利，在长达近半个世纪的时间里，日本通过一系列不平等条款及军事占领，共从大冶铁矿掠走了超过1000万吨铁矿石，主要供应八幡制铁所。而日军再用八幡钢材制造的武器，来侵略中国。国民党政府的怯懦无能，更加凸显了中国在20世纪上半叶的深重灾难。中国近代高炉炼铁发展 我国进入近代以来，由于错过工业革命的洗礼，炼铁技术逐渐落后。1860年第二次鸦片战争后，清政府开始兴办近代冶矿工业。1890年湖广总督张之洞筹建汉阳铁厂，向英国订购了两座“酸性贝塞麦高炉”。1894年6月汉阳铁厂两座日产生铁100吨的高炉（1、2号高炉）建成，其高炉炉缸直径2.25米，高2.51米，容积248m。6月30日汉阳铁厂先开一炉炼铁，日夜出铁8次，共计50余吨。1号高炉连续生产102天，因焦炭不足，于11月16日停炼，再从德国进口焦炭。1908年盛宣怀将汉阳铁厂由官办改为官督商办，成立汉冶萍煤铁公司，自产炼铁焦炭。1910年4月，从德国进口设备建成日产250吨高炉的3号高炉，其炉缸直径为3.39米，高5米，容积477m。1911年10月10日辛亥革命爆发，工人逃亡，汉阳铁厂全部停产。1912年11月14日，汉阳铁厂高炉修复开工。1913年基本恢复到辛亥革命前的生产水平，1914年生产生铁130846吨，钢51252吨。1915年，汉阳铁厂又从德国购进一座日产250吨的高炉（4号高炉），于1917年建成。至1924年10月，汉阳铁厂因严重亏损而全部停产，大冶铁矿沦为日本八幡制铁所供矿基地。抗战时期，汉阳铁厂冶炼设备内迁重庆大渡口另建新厂，大冶铁矿被日军侵占。 除汉阳铁厂外，第一次世界大战前后(1915-1920年间)，本溪、鞍山、上海、阳泉、石景山等地也先后建起高炉10余座(其中200-695m高炉7座，其余为100m以下的小高炉)，1920年生铁年产量达到43万吨，但因一战后，钢铁价格下跌，导致部分工厂关闭，钢铁产量长期徘徊在40万吨以下。 东北地区的钢铁企业主要由日本殖民者建设，其中本溪湖煤铁公司制铁厂（现本钢一铁厂）1、2号高炉，分别于1915年和1917年建成投产，是东北地区最早使用的高炉，1945年日本撤离时，将炉体破坏。1949年7月3日修复投产，至2008年12月17日正式停炉，共生产了2940万吨生铁。 鞍钢炼铁总厂老1号高炉，始建于1917年3月，1919年4月29日正式点火生产。1号高炉是料罐式高炉，有效容积633m，年生产能力为50万吨。至1945年9月24日，日本侵略者共掠夺1号高炉生产的生铁195.7243万吨。1945年8月，苏联红军进军东北，鞍钢被洗劫一空，1号高炉受到遭受破坏。1949年9月7日，以老英雄孟泰为代表的鞍钢工人恢复1号高炉生产，至2005年8月5日停炉，1号高炉累计为新中国生产合格生铁1600万吨。2006年3月，老1号高炉异地重建，成为见证鞍钢发展的工业遗产景观。从1921年至1971年，鞍钢还陆续建设了2-11号高炉，容积从888m提高到2580m。2003-2006年，鞍钢陆续拆除早期建设的老式高炉，投产新1号、新2号、新3号三座3200m高炉。2008年至2009年，鞍钢营口鲅鱼圈新厂2座4038m高炉陆续投产。进一步加快鞍钢淘汰落后产能的力度。 首钢1号高炉由北洋军阀政府于1919年9月动工兴建（原北京石景山钢铁厂），1922年工程建至80%，因直奉战争被迫停工，北伐战争胜利后，被国民党政府接管。1937年卢沟桥事变后，日军占领该厂，驱使大量战俘劳工修复重建。次年11月20日开炉出铁，一号高炉有效容积为389m。1943年后，日军又抢建了11座日产20吨的小高炉。该厂所产钢铁主要用来制造武器弹药。1945年日军投降后，石景山钢铁厂被国民党接管。但国民党忙于内战，该厂只有部分小高炉恢复生产。北平和平解放后，1949年6月26日首钢1号高炉复产。1993年进行易地扩容改造，新建设的1号高炉有效容积达到2536m。首钢2号高炉于1941年从日本釜石制铁所迁来，于1943年建成，容积为516m。具有讽刺意味的是，在抗战全面爆发前，石景山钢铁厂在1928年后，被国民党政府接管的近10年时间里，不闻不问任其废弃。而在1937年日军占领该厂后迅速投产，所产的26万吨钢铁，全部用于侵略战争。 1978年3月,首钢2号高炉移地大修，1979年12月15日投产，高炉容积增大到1327m。1991年、2002年进行两次大修改造。1993年6月竣工的首钢新3号高炉容积为2536m。1972年10月竣工的首钢4号高炉容积为1200m，1992年扩容到2100m。1959年5月投产的5号高炉容积为1036m，2005年7月停产。首钢搬迁至曹妃甸后，这些高炉都将拆建。 日本侵华战争开始后，从1931年至1949年，民国政府将汉阳铁厂、六河沟铁厂、上海钢厂等内迁，在四川、云南建设一批小钢铁厂投入生产。日本侵略者在其占领区新建了一批高炉和铁厂。1942年国统区生铁产量仅为7.8万吨，敌占区高达170万余吨。1945年日本战败投降，敌占区大部分钢铁厂被日本人破坏，生铁年产量降到不足20万吨，到1949年新中国成立前，全国能开工的高炉只有9座，生铁产量只有16万吨，居然还不到一战末期生铁产量的一半。 由于中华民国时期，战争连连、时局动荡、买办当道，再加上国民党政府在相当长的时间里，不重视本国重工业发展，导致我国在清朝末期已经起步的钢铁、造船、军工等产业，大多都没能维持下来，这使得我国工业化大发展至少延后了40年。而这个时期正是世界工业大发展的关键时期，钢铁、电力、化工、航空、造船等产业飞速进步。二次世界大战又进一步刺激了工业技术发展。而我国衰微的工业和军工国防体系，使中国人在抗日战争中，付出了血的代价。1949年内战失败后，国民党带着200多万残兵败将逃到台湾，同时将全国的黄金储备、工业物资、技术人才，尽其所能运往台湾，不能运走的就破坏掉。这又进一步抽干了我国推进工业化发展的血液，从这个意义上说，国民党政权是中国工业发展历史上的罪人。他们拉下的差距，让中国人追赶得太辛苦了。 1949年新中国成立后，全国努力休养生息积累资源、恢复生产，对各钢厂原有高炉进行修复改造，使生铁产量迅速提高，到1957年上升至593万吨。1958-1978年间有武钢、包钢、攀钢等数十家新建钢铁企业投入生产，加上老厂扩建，新增高炉有百余座之多，使1978年生铁产量增加到3470万吨。改革开放后，中国钢铁工业发展加速。1978-1998年间又新建改造包括宝钢4063-4350m高炉在内的一批现代化大高炉，加上新增的一大批300m小高炉在内，新增容积约8万m。1993年我国生铁产量达到8730万吨，跃居世界第一。1997年统计，全国有高炉3228座(其中大于1000m的仅44座)，年产生铁能力12648万吨。2008年我国生铁产量达4.7067亿吨，约占世界生铁总产量的50.8%。大型高炉技术指标达到世界先进水平。 截至2009年底，全世界2000m以上高炉约有150多座，4000m以上高炉约40多座。我国约有高炉1100余座，1000m以上高炉超过170座，4000m以上高炉13座。随着国家加速淘汰落后产能，高炉座数会大幅度减少，高炉单产、寿命、技术水平都在不断提高。我国钢铁工业已经进入从量变到质变的跃升期。日本新日铁大分制铁所高炉远景。该厂占地7平方公里，2007年产量为939万吨。世界5000立方米以上特大型炼铁高炉概况日本新日铁大分制铁所1号高炉 容积5775立方米 1972年11月投产（原4158m），2009年8月2日扩容复产（原4884m）日本新日铁大分制铁所2号高炉 容积5775立方米 1976年10月投产，1989/2004年5月扩容复产（原5245m）日本新日铁君津制铁所4号高炉 容积5555立方米 1975年10月投产，1987/2003年5月扩容复产（原5151m）日本新日铁名古屋制铁所1号高炉 容积5443立方米 1979年3月投产，1992年5月/2007年4月扩容复产（原4650m）日本JFE京浜厂2号高炉 容积5000立方米 1979年投产，1990年7月/2004年3月扩容复产（原4052m）日本JFE福山厂4号高炉 容积5000立方米 1971年4月投产，1990年6月/2006年5月扩容复产（原4288m）日本JFE福山厂5号高炉 容积5500立方米 1973年11月投产，1986年2月/2005年3月扩容复产（原4664m）日本JFE千叶厂6号高炉 容积5153立方米 1977年投产，1998年5月扩容复产（原4500m）日本JFE仓敷厂4号高炉 容积5005立方米 2002年1月扩容复产（原4826m）日本住友金属鹿岛厂1号高炉 容积5370立方米 1971年1月投产，1979年/2004年9月新建投产日本住友金属鹿岛厂3号高炉 容积5370立方米 1976年9月投产，1990年/2007年5月扩容复产（原5050m）日本神户制钢加古川厂2号高炉 容积5400立方米 2007年5月扩容复产（原3850m）德国蒂森斯韦尔根厂2号高炉 容积5513立方米 俄罗斯切列波维茨厂5号高炉 容积5580立方米 1986年4月投产，2005年9月大修复产乌克兰克里沃罗格厂9号高炉 容积5026立方米 1974年投产，2003年11月大修复产韩国浦项制铁光阳钢厂4号高炉 容积5500立方米 1992年9月投产，2009年7月扩容复产（原3795m）中国京唐钢铁1号高炉 容积5500立方米 2009年5月投产中国京唐钢铁2号高炉 容积5500立方米 2010年投产中国沙钢华盛 容积5860立方米 2009年10月投产巴西米纳斯吉拉斯Ipatinga厂 容积5000立方米 2011年投产我国4000-5000立方米高炉概况宝钢1号高炉 容积4966立方米，1985年9月投产，1996年4月/2008年12月扩容复产（原4063m），年产405万吨。宝钢2号高炉 容积4706立方米，1991年6月投产，2006年12月扩容复产（原4063m3），年产387万吨。宝钢3号高炉 容积4350立方米，1994年9月投产，年产325万吨。宝钢4号高炉 容积4747立方米，2005年4月投产，年产生铁400万吨太钢3号高炉 容积4350立方米，2006年10月投产，年产生铁320万吨(易地大修)本钢新1号高炉 容积4747立方米，2008年10月投产，年产生铁335万吨本钢8号高炉 容积4350立方米，2008年9月投产，年产生铁320万吨(改造大修)鞍山鲅鱼圈1号高炉 容积4038立方米，2008年9月投产，年产生铁325万吨鞍山鲅鱼圈2号高炉 容积4038立方米，2009年4月投产，年产生铁325万吨马钢新区A号高炉 容积4000立方米，2007年2月投产，年产生铁293万吨马钢新区B号高炉 容积4000立方米，2007年5月投产，年产生铁293万吨2008年世界生铁产量排名01、中国 产量达47067万吨，占世界生铁产量的50.8%。02、日本 产量达 8617万吨，占世界生铁产量的9.3%。03、俄罗斯 产量达 4830万吨，占世界生铁产量的5.2%。04、巴西 产量达 3497万吨，占世界生铁产量的3.8%。05、美国 产量达