我国钢铁工业科技创新发展面临的挑战

李 煜

钢铁工业是我国国民经济重要支柱产业，是国民经济发展的基础。经过多年发展，我国钢铁工业规模快速增长，粗钢产量连续22年位居世界第一，产品、技术、装备、节能环保水平不断提升，在稳定经济、改善人民生活、保障国防安全、支撑战略性新兴产业发展等方面发挥了重要作用。但在快速发展的同时，也面临着资源、环境压力增大，产能过剩、同质化竞争严重、高端供给不足、创新能力不强等发展不平衡、不充分的问题。随着中国特色社会主义进入新时代，钢铁工业发展的机遇与挑战并存，要求钢铁工业必须实施创新驱动战略，解决发展的深层次问题，以实现产业可持续发展。

一、钢铁工业科技创新面临的问题

党的十九大报告指出，中国特色社会主义进入了新时代，社会主要矛盾已经转化为人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾。我国钢铁工业转型升级，就是要着力解决好发展不平衡不充分的问题，要更好地解决好钢铁工业发展与国家、人民和社会对发展质量、供给质量、服务质量、生态环境质量日益增长的新需求间的矛盾，满足各方对钢铁质量、寿命、安全、环保、实用性的更高要求，面临的主要问题和挑战包括：

（一）产业技术创新体系不健全

我国钢铁工业技术创新体系还不能满足新时代下钢铁工业发展对创新提出的新要求。国家层面，涉及多个环节、多个政府管理部门的创新机构，还未形成分工明确又统筹协调的组织管理机制。同时，企业作为技术创新主体的作用有待进一步发挥，技术创新投入低、组织机制不完善、技术开发能力薄弱等问题有待进一步解决。虽然已基本建立起技术创新体系，但是产业各方对于产业关键共性技术的研发缺乏积极性。行业创新平台的作用由于资金来源等原因尚未充分发挥。企业创新平台的公共性、共享性在一定程度上难以完全实现。产学研协同创新尚未发挥应有功效，在协同攻关产业关键共性技术方面尚存在问题，有待进一步解决。

（二）创新机制作用未充分发挥

国家层面已基本形成涵盖企业、高校、科研院所、政府的技术创新机制，但各环节之间衔接不够紧密，目标导向、需求导向、市场导向的科研项目立项机制没有真正建立，创新政策体系不够完善，与创新有关的产业、科技、知识产权、贸易、财税等政策缺乏顶层设计和有效衔接。创新平台体系对于科技创新能力和服务行业能力的支撑作用不明显。产学研联合过程中知识产权创造、分享、利用的有效的风险共担、利益共享机制未形成。创新系统各要素之间相互作用的市场化机制还没有真正建立起来。在产业创新链中，钢铁企业技术中心（研究院）、大学、研究机构等创新活动交叉明显，科研、转化、推广三者之间未能形成良好的协作机制，甚至形成了竞争关系，创新目标聚焦不够，再加上产业集中度低，造成同质化的重复创新，降低了创新资源的利用效率。同时，创新投入和人才培养等仍显不足，资金投入政策有待创新，创新型科技人才力量略显薄弱，高端创新人才匮乏。

（三）原始创新、基础创新、共性技术创新能力不足

原始创新能力与发达国家依然存在较大差距，关键核心技术及装备主要依赖进口，如自动化硬件系统没有自主品牌，缺少自主知识产权，几乎全部是进口产品，尤其在高性能控制系统技术、装备方面，西门子、ABB、三菱等国外大公司优势明显。另外，我国钢铁工业基础研究和共性技术开发基础薄弱，核心技术和自主知识产权缺乏，影响了行业整体技术水平的提高。产业链延伸发展不均衡，应用技术研发和技术服务发展滞后，制约产业向高端升级。

（四）供给侧结构性矛盾仍然突出

2016年至今，钢铁行业着力推进供给侧结构性改革，化解过剩产能超过1.15亿吨，去除“地条钢”超过1.4亿吨，有效缓解了产能过剩矛盾，但在产品质量和产品结构方面问题依然突出，一是钢材产品实物质量参差不齐，经钢铁协会冶金产品实物质量认定，产品实物质量达到国际同类产品水平认定的钢材产品比例只有40%左右。二是部分高端产品质量和性能稳定性还不能完全满足市场需求，仍然依赖进口，2016年全国进口钢材数量约1321万吨。三是与工业强国相比，我国特殊钢比例较低。目前，日、法、德特钢比为15%-22%，美、韩的特钢比达10%左右，以特钢为代表的瑞典则高达45%，而我国特殊钢比例仅为8%左右。

（五）绿色制造发展更加迫切

受环境约束日趋强化，全球性应对气候变化影响，钢铁工业低碳绿色发展也面临着新的困难和挑战。京津冀及周边地区、长三角等钢铁重要生产区域的环境容量和承载力制约越来越大。新修订的环境保护税法2018年也将正式实施，除二氧化硫、氮氧化物、化学需氧量、氨氮及五项主要重金属外，其他大气和废水的污染物收税标准大幅度提高，且将不符合处置规范的固体废物也纳入了收税范围。应对气候变化、落实碳减排承诺，钢铁企业碳配额趋紧将是大势所趋，钢铁将承受越来越大的国内外压力，一些经济发达地区已开始实施逐年递减的碳减排措施任务，推进高耗能企业转型或退出。钢铁企业员工对良好的工作环境要求、下游用户更多关注钢铁企业生态环境品牌及社会形象，也将成为钢铁工业今后提升企业生存能力和竞争能力的关键。各种压力之下，钢铁工业发展绿色制造的形势更加紧迫，也迫切需要相关节能减排技术的支撑。

（六）智能制造发展仍有差距

与其他制造业相比，原材料工业自动化程度高，发展智能制造的基础更为坚实，但是面临的挑战和问题也很突出。一是企业发展不均衡。宝钢、鞍钢等先进企业已开展智能制造实践，但还有大量企业仍处于“两化融合”阶段。二是智能制造标准不完善，企业对智能制造理解的差异及构建产品竞争壁垒的需要，不同企业建有不同的体系，在产品兼容性及集成度方面较差，市场无序发展现象初显。三是投资回报率难以量化，企业智能升级动力不足。四是核心知识产权掌控不足，原始创新应用比例不高。五是智能制造体系认识不深，硬件装备投入比例较大，但工业软件投入比例相对较低，工业软件自主研发、供应保障能力有待加强。六是生产过程中仍以经验为主导，大数据技术未能充分应用。

（七）标准化工作尚需完善

一是现有标准体系在适应、推动、引领产业转型升级上还需加强，具有市场机制的团体标准刚开始制定。二是标准先进性、前瞻性不高。制修订周期长，标准缺失老化滞后、水平低，很多标准难以体现行业、企业工艺、技术、管理等进步水平。三是标准的融通性急需加强。围绕钢铁材料的产业链标准协同，上下游标准的互通、协调存在较大差距。四是在国际上还未形成具有影响力的中国特色钢铁材料标准体系，制约着我国先进钢铁技术和产品走出去。五是标准的专业化、特色化作用尚需加强。

（八）替代材料带来的竞争压力

随着其他原材料产业和下游产业的发展和技术进步，铝、镁、塑料、陶瓷、碳纤维和复合材料等替代材料，正在汽车、包装和机械等诸多领域与钢铁材料展开竞争。对钢铁材料性能和质量的提升，提出了更高和更新的要求。目前虽然还没有替代品能完全取代钢材的使用，但替代材料的快速发展，已经引起钢铁行业的高度关注。

二、对科技创新战略的建议

党的十九大描绘了新时代中国特色社会主义建设蓝图，钢铁工业必须站在新的历史方位谋划转型升级战略和路径，以党的十九大精神为根本遵循，正确认识新时代，深刻理解新时代，准确把握新时代，全力支撑建设富强民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国目标的实现。创新方面，钢铁工业要加快技术创新体系和体制机制建设，加快先进技术研发，加快发展智能制造，加快推进标准和产品质量升级，以新钢铁适应新时代发展，以新钢铁支撑新时代发展。

（一）加大技术创新投入，提升自主创新能力

钢铁行业实现创新驱动发展，要围绕国家战略需求和产业转型升级要求，加大科技创新投入。在政府投入引导下，不断提高技术研发投入，争取到2025年，研发投入强度达到2%以上。要加强关键共性技术研发和技术的扩散功能，实现创新资源的高效利用和产出。通过政策支持、经费投入、科技进步奖励等方式，强化钢铁材料基础研究。通过实施重大科技专项，在前瞻性技术研发和引领性创新方面取得重大突破，形成一批具有自主知识产权的产业核心技术。要积极推进工艺流程的优化再造，实现一批重大技术突破，解决制约行业发展的关键共性技术问题。要瞄准国家战略需求和相关产业升级要求，重点解决关键产品生产应用配套的关键技术，不断满足个性化、定制化、服务化的消费需求，推进生产型制造向服务型制造转变。要突破钢铁流程智能制造关键技术，重点解决柔性生产技术和精细化质量控制技术。要积极推进国际化战略，积极参与、组织国际创新合作，加强国际间产业技术交流。要在原始创新上下大气力，勇于挑战前沿技术，力争实现创新的跨越发展，甚至引领国际钢铁技术发展方向。钢铁工业重点科技创新方向包括：

矿产资源：共伴生组分与尾矿资源综合利用与循环利用技术，国内铁矿、焦煤等资源科学勘探技术，低品位难选矿综合利用技术。

流程、工艺与装备：焦炉烟道气脱硫脱硝，烧结、电炉二噁英防治技术，焦化（冷轧）废水处理回用与“零排放”，竖炉式烧结矿显热回收利用技术，浓盐水的减量处理与消纳，焦炉煤气初冷系统余热高效利用，可再生能源和清洁能源利用，炉渣余热回收和资源化利用，复合铁焦新技术，钢铁厂物质流、能源流和信息流（大数据）协同优化技术，二氧化碳捕集、利用和储存技术等、节能长寿高炉系统、冶金副产物治理及资源化应用等节能减排技术，洁净钢冶炼系统、高效轧制及热处理、薄带铸钆、无头轧制等工艺装备，智能制造系统技术。

钢铁材料：大线能量焊接钢，高止裂性能厚板，极寒与超低温环境船舶用钢，高锰耐蚀钢，LNG船用殷瓦钢，海洋平台桩腿结构用钢及配套焊材；高铁轮对用钢，高速重载高强度钢轨，车辆车体用耐候耐蚀钢；新一代超高强汽车钢，热冲压用镀层板，超高强帘线钢等；超超临界火电机组用耐热钢，汽轮机和发电机用大锻件与大叶片用钢，核电机组压水堆内构件用钢，水电机组用大轴锻件钢与蜗壳用钢；先进制造业用高性能轴承钢、齿轮钢、弹簧钢，传动轴用超高强度钢，高强韧非调质钢，12.9级以上高强度紧固件用钢等；高品质冷墩钢，机床滚珠丝杠专用钢，复杂刀具用易切削工具钢，特种装备用超高强度不锈钢，节能环保装备与化工装备用耐蚀钢，高效率、低损耗及特殊用途硅钢，大截面、高均匀、高性能模具钢，高性能冷轧辊用钢，高温合金，轧制复合板等。基于全生命周期节能减排以及不同服役环境下材料设计与评价、组织控制、精确成型与加工等关键技术装备。

（二）加快技术创新体系建设，构建持续创新能力

创新体系建设是产业持续创新的基础，钢铁产业经过多年发展，已拥有了不同类别的创新资源，不同层次、不同类别的创新体系也已基本建成。未来，产业创新体系建设的重点应放在整合各类创新资源，明确企业、科研院所、高校、社会组织等各类创新主体功能定位，逐步建成各类创新主体协同互动和创新要素高效配置的创新生态系统。

1.突出企业创新主导地位

（1）大型国有骨干企业利用科技创新基础和优势，完善自主研发机构，支撑企业构建核心竞争力。同时加强企业间、上下游用户、科研院所的协同创新，形成合力，为产业提供更强大的技术支撑。

（2）结合钢铁产业结构调整和优化升级，由优势企业加快整合资源速度，通过兼并重组提升细分领域或区域企业集中度，在不同层次打造极具竞争力的企业集团，逐步解决创新载体分散，资金、设备、人才等创新资源重复配置问题。

（3）要突出广大民营钢铁企业机制灵活、决策反应快速、研发成果转化贴近市场竞争等特点，在专业化、特定需求、特殊产品，尤其是在研发成果解决生产实际技术问题上发挥优势，通过灵活的创新模式，提升创新能力和水平，推进产业创新整体进步。

2.发挥国家级创新平台引领作用

对于各类国家级创新平台，要强化关键共性技术研发和技术扩散功能，进一步深化平台之间以及平台与企业之间的交流合作，加强在钢铁基础性研究上的主导作用，真正做到支撑、引领行业发展。同时，可探索整合现有的国家级创新平台，通过整合资源，遴选一批优势创新团队，建立能够为全行业或跨行业服务的产业共性技术创新平台，形成产业持续创新能力。

3.发展协同创新新模式

创新联盟是近年发展起来的协同创新的新模式，这种模式适应了流程产业的生产特征和原材料产业的产品特征需求。因此，要积极推进钢铁产业技术创新联盟的发展。在行业内开展产业创新联盟试点与培育工作，对单个企业难以开展的关键产业基础研究、前沿研究、共性技术研究等工作，通过技术创新战略联盟开展战略性、系统性、持续性、深入性和协同性创新合作，同时通过联盟内任务分工，逐步引导企业、高校、科研院所回归其在创新链中的功能定位，在不同创新阶段发挥相应作用，集中创新资源，高效、有序提升产业关键技术的供给和支撑能力。

4.发挥协会等行业组织创新协调作用

行业组织在产业创新链中的作用是不可忽视的，一般而言，行业组织可利用其贴近行业、了解需求、站位中立等特征，对产业技术创新起到导向、推进、协调、评价、服务等作用，因此，在产业创新体系中，行业协会一是要积极组织开展产业技术创新战略研究，帮助政府明确重大关键技术研究重点与方向，推进上下游产业的战略合作与协同创新，打破领域、部门在技术创新中存在的壁垒，整合相关资源，集中有限力量，实现重点突破。二是要强化中介服务功能，构建创新服务平台，提供政策咨询、技术评价、技术推广、标准咨询、产品认证、体系建设指导等服务。

（三）加快创新机制体制建设，激发创新活力

目前，我国重大产业共性技术创新仍以政府主导模式为主，市场配置资源的作用发挥不足，企业作为创新主体的活力尚未完全激发。加快创新能力提升和创新体系的建设，必须要深化科技体制改革，完善创新政策和考核体制，营造宽容失败的创新氛围；要重点发挥市场机制的作用，探索利益驱动机制、社会激励机制、运营机制、推广机制、人才机制及保障优化机制等，全面营造有利于产业技术创新发展的环境。

1.营造促进创新的政策环境

一是鼓励创新、宽容失败。创新探索的是未知领域，存在很大的不确定性。创新除了要求创新者具有战略眼光、专业能力和工匠精神，同时需要政府、社会和企业完善考核体系，去除“唯成功论”和“唯指标论”，营造鼓励创新、宽容失败的环境。二是激励创新的公平竞争环境。从政府职能、政策法律等多个层面发力，为创新发展提供可靠保障。政府要进一步精简科研项目审批流程，简化中间环节，为创新发展赢得时间。要深化科技体制机制改革，增强各类创新主体的动力和能力。加大对企业创新政策、资金等方面支持力度。在政府集中采购政策上，优先购买具有自主知识产权的钢材产品和技术装备，让创新成果尽快占领市场。要保护创新者的积极性和合法权益，防止侵权得利的“劣币驱逐良币”乱象。要不断改革创新人才管理体制，赋予科技人员更大的自主权，提高科技人员转化收益分享比例，提高创新积极性。同时积极构建全方面的社会保障机制，为人才流动提供制度保障，为创新发展提供强有力的人才支撑。

2.激活企业创新活力和动力

主要钢铁企业尤其是国有企业，应依据所处地区域市场、企业基础和特点、资源环境、主要客户需求等，科学制定科技创新发展战略和规划。一些有实力的中小企业要积极参与行业特色技术研发、转化应用，促进企业技术进步。钢铁企业尤其是民营企业要增强自主创新意识，加大科技创新投入。根据企业实际建立一套有利于创新的激励机制和收入分配机制，科学、全面的考核评价，激发创新人员的积极性。要着力创新人才、高端复合型人才以及具有工匠精神的技术人员的培养和引进，建立畅通的人才成长和发展渠道。

3.完善协同创新机制

重点解决多主体、跨行业协同创新的机制问题，结合创新联盟的建设和运行，探索资源整合与优化配置机制、风险共担与成果共享机制、开放发展机制、人才培养机制等，形成有效的协同、可循环创新体系。联盟在产业共性技术、基础机理研究和关键战略产品等方面，开展分工协作，进行有效衔接，实现优势互补和强强联合，提高创新效率和效果。

（四）加快推进标准化体系建设，加强标准对产业技术发展的支撑

钢铁行业要强化以科技创新为动力，必须坚持科技研发、标准研制和产业发展一体化推进，通过标准技术水平提升，满足钢铁和下游行业转型升级需求，为行业创新发展提供支撑。

1.完善标准体系

按照国家标准体制改革工作要求，要全面清理、整合、修订现行国家、行业标准，对钢铁相关标准进行科学、合理地分级归类。要加快推动团体标准的制定，更好地体现钢铁技术、产品、服务、节能环保等方面的先进性。争取到2020年，团体标准在钢铁行业标准化建设中发挥主要作用。到2025年，初步建立起以团体标准为主导的国家标准、行业标准、团体标准三级产业标准体系。

2.增加标准供应

全面围绕行业技术进步和品种开发，加强新产品和方法标准的制修订，在新材料发展、智能制造、节能环保、资源综合利用等方面有更大提升。调动优势产能企业标准修订积极性，通过加快标准制修订，更好地体现先进产能的市场优势。通过标准细化，增加先进工艺技术约束，体现为下游用户提供差异化产品和差异化服务，特别是团体标准要更加应适应市场竞争需要。争取到2020年完成一批特色化、专业化、差异化程度较高的标准项目的制定，2025年基本形成以团体标准为主导的推荐标准体系。

3.加强标准上下游协同

深化企业在标准制修订中的主体地位，建立钢铁企业与上下游产业、研究院所等的标准合作，推动钢铁标准制修订过程的市场化，更好地体现用户使用技术、技术规范、标准等要求，提高标准的先进性、协调性和有效性。通过强化质量、性能稳定性，更好地体现先进工艺装备的技术优势，推进标准升级。着力推进大型钢结构、高强建筑用钢、海工钢等新兴用钢领域和智能制造、新材料等前瞻性领域的技术标准转化、标准体系建设。

4.加快钢铁标准国际化

统筹“引进来”和“走出去”，在特色优势领域加快推动我国自主标准国际化，以标准“走出去”带动产品、技术、服务“走出去”。加强国际标准跟踪、评估和转化力度，加大国际标准制修订参与力度，更好体现我国钢铁制造优势。

（五）加快发展智能制造，优化制造流程结构

发展智能制造是钢铁工业实现转型升级的重要措施，也是钢铁行业提质增效、提高有效供给水平的重要途径。我国钢铁行业要充分发挥现有的良好自动化和信息化基础优势，将人工智能、大数据、云计算、物联网、运筹优化、系统仿真、机器人等网络化、智能化、数字化工具与研发、运行、管理、服务等制造流程的各个环节相融合，有效优化钢铁制造流程结构，提升全流程运行过程智能化控制和管理水平，将科技创新和管理创新深度融合到智能化中，推进钢铁制造、运营和商业模式全系统全方位智能化。力争到2020年钢铁智能制造示范试点达到10家以上，到2025年主要钢铁企业基本达到智能制造要求。

1.行业层面

（1）加大智能制造共性关键技术研发力度。围绕制造流程结构优化、制造流程技术提升、钢铁制造服务平台建立、新型商业模式建立与运营等方面开展研发。一方面要突破一批智能设计、制造流程优化与协同动态调控等关键技术，另一方面要提升数字化、智能化等高端装备及控制水平。

（2）加快智能制造标准体系建设。发挥标准在推进智能制造发展中的基础性和引导性作用，“智能制造、标准先行”。为解决标准缺失、滞后和交叉重复等问题，建议建立由政府主导制订、市场标准协同发展，协调配套的新型标准体系。

（3）研究建立钢铁智能制造基础指标体系。推进大数据的集成应用，整合冶金数据资源，突破钢铁行业大数据核心技术，提升钢铁大数据分析应用能力，提高数据安全保障能力，组织实施制造业大数据创新应用试点。建立完整的、系统的生产制造信息化平台，建立智能制造基础技术指标体系和综合信息化平台。

（4）发挥智能制造试点示范作用。总结宝钢、南钢、鞍钢矿业等列入工信部智能制造试点示范项目经验成果，加快推进钢铁企业试点建设智能工厂或数字化车间，加快人机智能交互、工业机器人、智能物流管理等技术和装备在生产过程中的应用，促进钢铁制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制等的发展。

2.企业层面

先进钢铁企业加强与相关科研院所合作，共同研究重大科技专项，利用最新科技成果，提高行业智能制造水平；其他企业可将两化深度融合作为切入点，利用行业研究成果，逐渐推进企业的智能制造。

（1）完善智能制造基础要素。钢铁企业完善基础自动化、生产过程控制、制造执行（EMS）、企业管理（ERP）四级系统建设。配置高精度计量仪表和传感器，实现关键制造工序自动化数据采集。建立工业通信网络和大数据平台，实现各工序环节之间，以及数据采集系统、制造执行系统（MES）与企业资源计划系统（ERP）的高效协同与集成。

（2）推进制造过程智能化。加强对生产工艺参数、产品的物化性能、装备运行状态等数据的采集、分析，利用大数据平台共享各生产环节实时信息数据，配置炼铁、炼钢、连铸、轧制、热处理等关键工序过程控制模型并提升应用水平，对制造过程各工序操作条件和控制特性进行优化，建立多工序协调优化和精准匹配模型，促进各工序间的高效协调与集成，从而逐步实现制造过程的智能化提升。

（3）推进管理运营智能化。通过运用人工智能、运筹优化、系统仿真、物联网、大数据、云计算等智能制造关键技术，开展高级计划排程、产购销供应链协同、库存与物流优化、质量辅助监控分析系统等新型智能决策系统的研发和应用，推动企业实现从用户需求到研发、生产、销售、服务等全过程的信息集成优化，促进企业运营向智能化和服务转型。提升企业品种高效研发、稳定产品质量、柔性化生产组织、成本综合控制、科学决策等方面的智能化水平。

（4）发展“互联网+”生产新模式。发展“互联网+”模式，有条件的钢铁企业在汽车、船舶、家电等重点行业，以互联网订单为基础，满足用户多品种、小批量的个性化、柔性化产品需求，创造智能化生产模式，为钢铁企业精准制造提供指导和服务。