全世界的钢铁工业，过去20年来，一直持续发展。在需求方面，今后仍不致产生长时期的呆滞局面。尽管如此，整个工业的模式，正随着技术改革，新的经济、政治、社会因素以及能源危机等情况发生相应的变化。本文论述了最近的发展及其在新建钢厂的设厂位置、冶炼方法、操作规模等方面产生的影响。近年以来，小型电弧炉钢厂在数量上已有所增长。
钢铁冶炼萌芽于大约3,000年前的铁器时代，现已发展为世界规模的工业。1976年生产的粗钢约为六亿八千万吨，产值达九百亿英镑。
由于适合于烧制木炭的木材资源大量消耗，人们不得不改用其他较次木材，致使当地森林资源逐渐枯竭。采用煤炭炼铁的早期尝试，由于煤炭含杂过多，效果并不理想。直到1709年末，亚伯拉罕 · 道彼才首次在煤溪谷用焦炭还原铁矿石。虽则煤炭的使用迟至18世纪50年代才得到普遍推广，但此种新的冶炼方法确已使钢铁工业获得了新生，取得了重大突破。此时炼铁中心逐步移向那些与有开采价值的铁矿邻近的煤矿区。但其后，由于河运、运河乃至铁路（它本身就是钢铁工业蓬勃发展的产物）运输的发展，建厂位置有了前所未有的选择余地。而在目前，更由于承载20万吨铁矿石的大型钢船可通行于世界航道，越发有利于厂址的自由选择。无论过去现在，技术进展的结果都会产生深远的影响。钢铁厂的兴建，如能着眼于最佳设备、最新技术和其他决定因素，这些钢厂就能经受考验，兴旺发达。这种状况今后还会延续，只是变化的规模较前更大，步伐更快，同时，欧洲原有的钢铁企业受到的压力也就更大。
需要量的增长
过去20年来，钢铁及其各类合金的市场需要量一直持续增长，每年平均增加4%左右，尽管某种特定产品的钢铁用量历年来有所下降。例如，20年前一个12盎司的饮料罐约需钢5克，而目前同样大小的罐头用钢量仅为3.3克，约降低34%。
钢铁消耗的增大，不单由于世界人口的增长，还由于人口平均用钢量的增加。当前，世界上一时呈现经济呆滞，但对钢铁的需求，估计不会长期下降。原因是，先进国家里的钢铁用量可能减少，但发展中的国家则仍然需要（特别是产油国更有足够的财力）进行大规模的钢铁投资，实现工业化经济。在这些国家里，日益增长的人口也愈加希望获得先进国家中人们业已享用的那些节约人力丰富生活的钢铁制品。其结果，就有可能在那里筹建新的炼钢厂。
设备规模
市场需钢量的增长，促使每一新型的钢铁联合企业持续增产。各企业内部每种生产设备的规模也同时相应扩大，以期收得经济效果。一个现代化钢铁企业，其组成大致如下：（1）几座冶炼铁矿石的高炉，以及配套的原料处理和加工设备。这里包括炼焦炉在内，它主要将焦煤炼成冶金焦，同时生成焦炉煤气（这是一种氢和一氧化碳的混合物）及其他如焦油、苯等副产物。（2）用氧枪将铁水精炼成钢的氧气炼钢转炉。此时，多余的碳分和其他杂质化为气体或形成炉渣，予以清除。（3）连铸设备：使钢水连续地按要求的断面以适当的金属组织凝固成坯。（4）必要的精整、加工设备，用以完成本厂的钢铁产品。近年以来，钢厂家数及厂内设备台数都在逐渐减少，这样，钢厂设备规模的扩大速度实际大大超出地区或世界钢产量的增长率。而且，不同设备间的增长情况也很不平衡。目前一个现代化钢铁企业只须设置2~3座高炉，6座炼钢炉，分为两组操作，全年钢产量就可达到1,000万吨。另外，只要有24条连铸作业线，就可把所产钢制成板坯或类似的大型产品。全厂用料则由六艘大型矿石运输船，从国外将各种铁矿石运至本厂港口备用。这样的大型钢厂每年只须增建几所，就可满足全世界的钢铁需要。由发展中国家投资建造这样的钢厂，势必使传统的钢铁供应商在发展上受到一定限制。过去几百年，特别是近几十年突飞猛进的钢铁工业，今后仍有发展余地。但是高炉的最大容量看来不会有很大发展。其他设备，特别是炼焦设备的现有规模则仍然不够大。
炼焦炉
目前的炼焦炉均系成组联合操作，在机械化方面也不断有所革新，但要满足年产量一千万吨的大型钢厂需用的还原剂，大约需要220座炼焦炉。
炼焦炉会引起空气和用水的严重污染，致使这些设备无法达到现代化的合格标准，并增大了焦炉操作工的招工困难。向炼焦炉加料时产生烟尘的问题，可以通过管道向炼焦炉送煤的办法加以解决，同时此法能把煤预热到200°C左右，使之干燥，也有利于缩短炉内的结焦时间。“出焦”时浇水骤冷而产生的蒸汽，也可以设法解决：焦炭的热量用循环的惰性气体作为传热介质引出，使之产生蒸汽，供钢厂其他部门使用。
但是，这些改进措施不仅十分费事，而且极不经济，从长远的观点来看，必须另求根本的解决办法。这便是所谓“人造焦”或称“成形焦”。方法是将合用的煤炭与粘合剂一起混合，进行热处理，然后压制成一种经久耐用外形规则的制品。显然，这种成形焦在高炉中的反应与冶金焦不尽相同，因此需要探究新的冶炼技术，以利使用。目前，在美、英、德等国新建的钢厂里，已为上述发展铺平了道路，预计在此后十年内，成形焦的使用一定会加快步伐。
焦煤和铁矿石的蕴藏量
并不是任一品位的煤炭都能用于炼焦。全世界有经济价值的炼焦煤总藏量，估计约仅一千四百亿吨，相当于非结焦煤总藏量的四分之一左右。这样，采用成形焦，不仅有利于改善工厂环境和操作条件，而且还有一个突出的好处，这就是炼钢用煤可不必要求煤炭的成焦性。今后如能逐步以成形焦取代现有的冶金焦，就可解决冶金焦炭来源不足的问题。在世界各地这种焦煤目前已经供不应求了。
资源丰富的非结焦煤，届时将可供给钢铁工业使用，尤其是露天开采的煤炭（这些一般不具有结焦性）也能适用。目前愿意从事深井采煤工作的工人人数愈来愈少，而露天采掘的成本又极低廉，这些因素都将刺激成形焦的发展，使之成为炼钢用煤的主要来源。至于铁矿石，它不同于炼焦煤，其分布面广，藏量丰富，矿床离地浅，开采比较经济。近年以来，更由于大型矿石运输船的发展，大大节省了长距离输送矿石的费用，钢铁厂址可以选择在深水港口附近，有利于采用进口的高品位矿石，比采用当地所产低品位的矿石合算。这类低品位矿石，由于熔炼时能源消耗大，成本高，其经济上的不利之处值得重视。
能源问题
生产每吨钢耗用的能量低于其他工业材料（表1）。但是，尽管生产每吨钢需用的能量不多，而由于钢铁生产是一种世界范围的工业，它仍然是最大的无与伦比的能源消耗工业，对世界能源会产生重大影响。例如，英国钢铁业消耗的能源将近消费用户总耗能量的1/10。
要经常注意节约能源。这就要求减少生产某一产品总的耗能量。显而易见，合理使用钢材常能收到显著的能源节约效果。不论是出于保证强度或防护表面等目的，都要尽量降低用钢量，并为此作出妥善的设计，以降低材料消耗，提高产品寿命。在生产过程的每一阶段，都要尽可能减少废料，有了废料，也要回收利用，以便节约原材料，降低耗能量（熔炼废钢所需能量，大大低于用原矿石炼钢的耗能量）。由能源消耗的总量来看，原材料的回收是极其重要的一个环节。炼钢工业在这方面已经收到了效果，如每年可回收钢二亿二千四百万吨。
未来的钢铁企业
电弧炉的基建投资较低，近年来在小型厂中有一定发展，对扩大钢铁生产已经起到了重要作用。这种炼钢炉具有灵活性，为钢铁生产开拓了一条有利途径。它用废钢作为原料，而这些废钢有的来自本厂，有的来自用户，有的则由钢铁制品报废回收而来。当然，这种低成本的炼钢炉，要受到废钢来源的限制，而且在钢产量持续上升的情况下，其产量也仅能解决一小部分的钢铁需要。电弧炉的主要原料废钢，不论成分如何，因为它本来就是钢，从而只须进行熔化和精炼，把冶炼矿石所需的资金和能量节约下来。废钢市场价格极易受到供求关系的影响，在短期内往往发生大幅度的涨落（例如，1976年英国的优质废钢由一月份的22镑/吨突然猛升，迄5月初高达45镑/吨，到10月下旬又回跌至35镑/吨）。这样，虽则以废钢作为炉料的电弧炉可以节省基建投资，并常能降低原材料成本，但这种炉子一般仅适用于当地废钢来源比较充足的小型厂。
十几年来，以电弧炉为主的小型厂陆续兴建。目前，这些钢厂的年生产能力一般不到50万吨，产品比较单纯（例如钢筋），它采用一台小型连铸机向棒材轧机供坯。原料几乎全为废钢，通常可以就地取材。这样的钢厂，规模不大，有灵活性，易于适应当地的市场变化和原料供应情况。在原料和成品的运输费用过高或在铁矿石和优质煤不易到手的地区，这类钢厂特别兴旺。在某些地区，这种小型厂的建设投资已经超出当地废钢的供应能力，这样就须另辟新的原料来源，其结果就对铁矿石的直接还原产生了兴趣。
直接还原法
本法通常使用一种还原气体（一般为重整天然气产生的氢——氧化碳混合物）把高质量的铁矿石还原。操作温度得为900°C。此时铁矿石仍然保持固态，形成“海绵体”其中包含铁矿石原有的各种杂质，但氧化铁成分则被还原成铁。这种海绵铁经电弧炉熔融后，其中的“脉石”成为液渣清除出去，这样，铁水便可精炼为成分合格的钢。
海绵铁的生产能力，以产油国家增长最快。那里的天然气如果不加利用，只有作为废气白白烧掉。在中东地区，这项浪费十分惊人。在这些地区兴建直接还原设备，就可有效利用世界上这项重要资源，即用天然气制造经直接还原的球团铁，以节约天然气的储存和船运费用。这种球团铁，在足够干燥的环境下不致重新氧化。海绵铁今后极可能成为世界性商品，售给各家钢铁制造商使用，其总需要量虽难免时有波动，但与某一企业或某一国家需要量的波动相比仍然比较平稳。这样，直接还原设备大体上可以均衡生产。
最近的事态发展是，有些小型钢厂增设了直接还原设备，电弧炉不但可以熔化废钢，还可熔炼海绵铁。使用直接还原操作的小型钢厂，与用高炉及氧气炼钢炉的大型钢铁联合企业相比，具有多种优点：前者单位产量的基建投资低，所需资金少，人力配备及计划安排比较简便，能使用一大部分废钢。这些优点对于年产50万吨优质钢这样规模的钢厂特别有利。此外，这种生产又可为连续（即非间歇）操作开拓远大前景。废钢与海绵铁可以连续进料，在使用连铸机浇钢时，电弧炉本身也易于进行连续操作。而这种完全连续的生产过程极便于实施自动化，在每一生产环节又容易控制和协调。在一定规模下，还可节省设备投资。目前正值世界钢铁企业的萧条时期，看来更有必要大力发展这项新技术。
基建投资的重要作用
钢铁工业，因其投资额及其他成本高，各年度间需求量的变化会造成特殊困难。不景气期间取得的低额利润（或亏损），只能勉强在繁荣时期得到补偿。石油危机引起的世界经济紊乱，大大冲击了世界的钢铁工业，严重程度为30年代以来所未有。当前的问题是如何渡过这一难关，以及如何协调未来的投资活动。对此有两种相反的抉择：其一是按最高年度需求量确定建厂规模，这样，倘若开工不足，就会发生重大亏损。其二是按最低需要量建厂，这样，在需求高峰时期，又可能影响盈利。
不言而喻，我们必须尽可能地压低新建钢厂的固定成本，但若因此而不得不提高变动成本，那么，在高产期间，利润就会降低。
对现有某个钢厂，我们连下一年度的生产规模也无法进行预测，更不必说对目前尚在设计阶段的钢厂了。在筹建一个产量常有波动的新厂时，明智的做法是，固定成本高、变动成本低的设备规模，只须达到能够保证完成“基本负荷”的程度就已足够，其余则视需要另外引进固定成本低的设备。这种混合型设备更加合算，它使收支相抵点下降到较低的生产水平处。
这些简单论据，阐明了在新建钢厂，特别是在扩建老厂时采用低固定成本设备的做法是可取的。固定成本定得低，那么，只在生产需要时，部分设备的变动成本才会升高，因此影响不大。
与过去相比，现在更加迫切要求降低钢厂的基建投资。在今后十年中，将更加致力于兴建基建投资较低的钢厂，即使其每吨钢的变动成本有可能高出目前的大型钢铁联合企业。
一般结论
（1）由世界范围看，在本世纪内，钢铁用量仍将继续增长，其中以发展中国家增长最快。先进国家用钢量的增长速度会放慢，但将生产更加高级的钢铁制品。（2）废钢仍然是一项重要的平衡因素，它与海绵铁相结合会发展成一种国际性商品。（3）常用的高炉-氧气炼钢法适宜采用大型船舶稳定供料。其变动成本低，但固定成本高，缺乏灵活性，从而愈来愈不利于新建钢厂的投资活动。（4）直接还原法的基建投资低，但在目前，其变动成本仍然较高，要重视“基本负荷”的核算原则。
[译自Endeavour，New Series1978年2卷1期。卜国钧译]