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2019 , Vol. 39 >Issue 2: 146 - 151

DOI: https://doi.org/10.15957/j.cnki.jjdl.2019.02.018

产业经济与创新发展

钢铁工业技术转型与区位变迁

  • 童昕 ,
  • 罗朝璇 ,
  • 胡兆量
展开
  • 北京大学 城市与环境学院，中国 北京 100871

童昕（1975—），女，四川成都人，博士，副教授。主要研究方向为工业地理与产业生态学。E-mail: 。

收稿日期: 2018-07-03

  修回日期: 2018-09-13

  网络出版日期: 2025-04-27

基金资助

国家自然科学基金重点项目(41731278)

收起

The Locational Evolution of Steel Industry in China: A Perspective from Technological Transition

  • TONG Xin ,
  • LUO Zhaoxuan ,
  • HU Zhaoliang
Expand
  • College of Urban and Environmental Sciences，Peking University，Beijing 100871，China

Received date: 2018-07-03

  Revised date: 2018-09-13

  Online published: 2025-04-27

Fold

摘要

回顾钢铁工业的技术转型历程，分析对比了长流程和短流程两种技术条件下，影响钢铁工业布局的区位因素差异及空间格局变迁。在此背景下探讨当前中国钢铁工业转型与区位变迁趋势：首先，基于中国钢铁工业建设历程，阐述了在以长流程工艺为主导的发展时期，中国钢铁生产布局从“原料指向”到“交通指向”的变化过程和现状格局。其次，根据中国钢铁统计年鉴资料，描绘2017年中国钢铁工业流程结构的空间分布特征，并分析其背后的二元结构成因。最后探讨了随着汽车等产品消费增长带来的废钢产出逐步增加，未来面向循环经济发展转型的钢铁生产区位变化趋势。结论针对当前中国钢铁工业调整现状，提出了以智能化、分布式和绿色循环经济为目标的转型之路。

关键词： 钢铁工业; 技术转型; 区位; 智能化; 绿色循环经济; 中国

本文引用格式

童昕 , 罗朝璇 , 胡兆量 . 钢铁工业技术转型与区位变迁[J]. 经济地理, 2019 , 39(2) : 146 -151 . DOI: 10.15957/j.cnki.jjdl.2019.02.018

Abstract

The steel industry has experienced dramatic technological change in the past century, which has transformed the locational pattern of production worldwide. After a rapid growth for decades, the steel industry in China is confronting the challenge for restructuring. With a systematic review on the technological transition of steel industry, this article analyzes the various influencing factors on the locational decisions of steel firms with different processing technologies. With this background, we firstly describe the spatial shifts from resources-oriented to transportation-oriented in the location of steel industry in China, which has been dominated by the integrated process technology. Secondly, we use data from China Steel Industry Statistics to outline the distribution characteristics of processing technologies structure of steel industry in 2017 in China and explore the factors affecting the dual structure under market transition. Finally, we discuss the trend of spatial restructuring towards recycling-based steel production in future. The conclusion suggests a transition towards intelligent distributed production system with closed-loop of material flows for local consumption.

Key words： steel industry; technological transition; location; intellectualization; green circular economy; China

钢铁工业是大规模原料投入、高能耗的复杂流程工业。我国钢铁工业发展历经艰难曲折，在1990年代中期产量突破1亿t[1]，并在接下来的10年间以史无前例的高速增长成为世界最大的钢铁生产国[2]。2013年以来中国每年粗钢产量维持在8亿t以上，占全球总产量近一半。2016年中国人均钢铁表观消费量达到492.7 kg，与日本相当[3]。然而，随着中国工业化和城市化进程进入增长拐点，钢铁工业也进入艰难的转型调整期。在低碳循环经济发展的大趋势下，世界钢铁产业经历了深刻的技术转型。发达国家随着经济发展步入后工业化时代，钢铁生产逐步从传统的主要以铁矿石为原料的高炉炼铁—转炉炼钢技术主导，转向以废钢为主要原料的循环经济发展模式[4]。本文系统回顾钢铁工业技术转型及其对钢铁生产企业空间布局的影响，梳理钢铁工业区位因素的变化，分析中国未来钢铁工业生产空间格局的可能演化趋势。

1 全球化背景下的钢铁工业技术转型

钢铁冶炼技术的发展促进了现代建筑、基础设施、机械装备、交通工具和一般工业产品生产的材料革命，因此钢铁的生产消费与区域工业化和城市化进程密切相关。总体来说，一个地区随着工业化发展，钢铁工业呈现先快速增长，然后逐步进入饱和的一般趋势[5]。自1970年代以来，欧美传统工业化核心地区普遍经历了煤钢主产区的去工业化进程，进而在漫长的摸索中寻求产业重组与区域复兴[6-8]。因此，钢铁工业的发展与转型具有深刻的经济地理意涵。

1.1 钢铁生产技术变迁

钢铁工业包含了生铁、钢、钢材、工业纯铁和铁合金的生产与加工，产品广泛应用于国民经济的各个部门（图1）。因生产工艺不同，钢铁企业分为两种类型。一类是以铁矿石和煤炭作为主要原料，从炼铁开始到炼钢、轧钢的长流程企业。1950年代以来，随着高效的转炉炼钢技术普及，平炉炼钢技术逐步退出市场。“高炉—转炉”（BF-BOF流程）相结合的长流程企业在全球钢铁生产中占据主导地位，其粗钢产量约占全球70%。由于规模经济优势显著，长流程工艺往往形成一体化的钢铁联合企业，产业链从上游矿石采购，一直延伸到下游各种钢材产品的连铸连轧，产业集中度日渐提升。2016年全球前十大钢铁企业粗钢产量占到全球总产量的27%[9]。另一类是用生铁或废钢为原料炼钢、轧钢的短流程企业。这类企业主要采用电炉炼钢技术（EAF流程），依靠电力作为主要能源投入，生产规模较小，能根据市场需求，灵活布局。1960年代以来，随着发达国家汽车等工业产品废弃量增长，废钢资源增加，价格下降，以废钢作为主要原料的短流程企业逐渐增加。目前电炉炼钢的粗钢产量占全球约25%，如果不包括中国，则该比例超过45%[9]。
图1 钢铁生产消费基本过程示意图

Fig.1 The main process of steel production and consumption

提高钢铁生产原料中废钢的比例有利于实现钢铁工业的低碳循环经济发展，以废钢作为主要原料的电炉“短流程”比依靠原生铁矿石冶炼的高炉—转炉“长流程”，平均每生产1 t钢可节约铁矿石1.4 t，减少能耗70%[10]。尽管钢铁联合企业也在不断通过技术改进提高转炉炉料中废钢所占的比重，但电炉钢厂占地少、投资小，区位灵活，在利用产品消费后产生的废钢（又称“折旧废钢” ① ）上更具优势。各国工业化历史和发展水平差异影响其国内钢铁生产和废钢资源的存量，进而影响到各国的钢铁工业流程结构。在新兴工业化地区，高速工业化带动钢铁产量增长，而其废钢资源相对短缺，不得不依赖大量原生铁矿石的投入，因此这些地区“长流程”企业更具竞争优势。而在已经完成工业化的地区，钢铁消费市场相对饱和，社会废钢资源却持续增加，导致废钢价格下降，给“短流程”企业带来市场商机[11-12]。

1.2 钢铁工业区位变化

钢铁工业流程结构变化影响了钢铁生产的区位选择。市场定位、技术变化和企业策略共同塑造了钢铁产业的空间格局变迁[13]。1980年代以前，高炉—转炉“长流程”技术逐渐取代平炉炼钢技术成为行业主导，随着生产规模扩大，企业从靠近煤矿和铁矿的原料指向逐步转向交通运输指向，特别是向靠近钢铁消费市场的海港集中，方便原料和产品运输。
与此同时，“短流程”企业的区位选择则呈现不同的格局。一方面，这类企业需要靠近钢铁消费市场，根据废钢资源的供给和钢材市场需求决定生产规模。另一方面，由于早期用电炉冶炼废钢不易控制钢水中的组分，因此钢材质量较差，只能生产建筑钢条之类的廉价产品。这类企业在选址上刻意避开传统钢铁工业中心，从而能够获得更加廉价的废钢资源。以美国为例，“短流程”钢厂在1960年代开始出现，采取了与“长流程”企业差异化的市场定位，分散在传统钢铁工业中心的外围，靠近城市和交通比较便利的地方。随着电弧炉技术的发展，“短流程”钢厂对废钢冶炼的温度、组分控制越来越好，产品质量不断提升，这类企业逐渐扩大产品市场范围，蚕食了“长流程”企业的市场份额。在与“短流程”企业的竞争中，“长流程”企业逐步转向汽车钢板、电器钢板等附加值较高、对外观要求更严格的产品领域[14]。
1980年代初，在外部市场竞争和内部产业转型的双重挤压下，欧美不少大规模的“长流程”企业停产关闭，传统钢铁生产中心市场份额下降。而以电炉冶炼废钢的企业则选择廉价电力资源丰富的地方，进一步降低生产成本，扩大生产规模。其中最典型的就是美国最大的钢铁企业纽柯公司，在多地建有年产量超过100万t的电炉钢厂[9]。在欧洲也有类似的钢铁工业区位变化，传统的钢铁生产中心德国、法国仍然以“长流程”为主导，但一些新兴的钢铁生产国，如意大利、西班牙依靠进口废钢资源，发展“短流程”钢厂。而欧洲重要的铁矿开采和钢铁生产国瑞典，在低碳转型的大背景下，也在积极寻求从铁矿石依赖型的钢铁工业向低碳循环经济型的“短流程”钢铁工业转型[7]。
在全球范围，新兴工业化国家逐步进入钢铁生产和消费的快速增长期，其中东亚增长尤为迅猛。由于钢铁生产需求增速大，废钢资源相对不足，加上工业电价偏高，新兴工业化国家的钢铁技术多以“长流程”为主。特别是出口导向型的国家，大量进口铁矿石和废钢满足钢铁生产需求，其铁矿石和废钢用量主要受国际市场价格影响，倾向于靠近港口建立大型一体化的钢铁生产综合体。

2 中国钢铁工业转型与区位调整

中国钢铁工业经历了曲折的发展历程，当前处于调整转型期，钢铁工业技术转型对未来空间布局可能产生深远影响。

2.1 从“原料指向”到“交通指向”

中国现代钢铁工业肇始于1890年李鸿章在上海办江南机器总局。为兴建现代化的长流程钢铁企业，需要考虑接近原料供应地。由于当时华北有开滦煤矿，湖北大冶有优质铁矿，钢铁生产需在移煤就铁或移铁就煤之间抉择。1894年张之洞主持汉阳铁厂1号炉投产，率先开启我国全流程钢铁生产的先河[15]。随着当地铁矿和煤矿资源的勘探开发，这两个地区都逐步发展起中国最早的现代煤钢工业体系。
新中国成立以后，在计划经济时期，中国钢铁工业经历了三次基本建设高潮，基本延续了原料指向的布局原则，依托当地的煤炭、铁矿，形成了华北北部、辽宁南部、山东中部等典型的地域性煤钢工业综合体[16]。第一次高潮是1953—1957年第一个五年计划，中心是苏联援建的156个项目中的八大钢铁工业项目：扩建鞍钢和本钢，新建武钢、北满钢厂（齐齐哈尔）、吉林铁合金厂、吉林炭素厂、热河钒铁厂（承德钢铁厂）。第二次高潮是1956年规划的“三大（鞍钢、武钢和包钢）五中（太钢、重钢、马钢、首钢和湘潭钢铁厂）十八小（邯郸、济南、临汾、新余、南京、柳州、广州、三明、合肥、江油、新疆八一、杭州、鄂城、涟源、安阳、兰州、贵阳和通化钢铁厂）”。第三次高潮是1964年开始的三线建设，重点是攀枝花、酒泉、水城、江油和成都无缝钢管厂，其中包括一批对口支援企业，如本钢支援西宁特钢，大连钢厂支援陕西钢厂，为西部钢铁工业打下基础。
改革开放以后，随着我国工业化和城市化进程加速，钢铁工业快速发展，1996年产量突破1亿t后跃居世界第一，2013年以后保持年产量超过8亿t的规模，占全球产量一半左右，就业总人数超过400万，主要集中在华北、东北和华东等地（图2）。由于国内铁矿资源无法满足钢铁产量快速增长的需求，需要大量进口铁矿石，因此，水资源和交通条件成为限制钢铁工业布局的主导因素。同时，下游市场需求的拉动作用日趋显著，钢铁工业逐步向沿海和长江中下游地区集聚[17]，其中以主要依靠进口铁矿石生产的上海宝钢最具代表，产能和技术都达到国际先进水平。
图2 2013年中国地级市钢铁工业就业人数空间分布

数据来源：全国第三次经济普查资料。

Fig.2 The spatial distribution of employment in the steel industry in prefecture-level cities of China in 2013

2.2 市场经济转轨下的二元结构

改革开放以来，除了大型国有钢铁企业，各地成长起一大批民营钢铁厂。起初个人主要通过承包、租赁小型国有和集体企业，进入钢铁市场。1990年代起，国有企业转制，使一大批国有中小型钢铁企业改制为民营企业。随着市场开放深化，越来越多的民营资本投入钢铁工业建设，到2014年我国民营经济已占到钢铁工业固定资产投资80%以上。
由于快速工业化和城镇化带动钢铁需求快速增长，中国钢铁工业总体以长流程为主，占粗钢总产量的90%以上[18]。但由于原料和市场方面的局限，民营钢铁企业中采用“短流程”工艺的企业相对较多一些，有的采购生铁或废钢，再用电炉加热熔化后，铸锭或轧制，有的则专注于下游的冷轧或热轧环节。这类钢铁企业大部分规模较小，产品定位低端，以建筑用螺纹钢、角钢、管材和棒材为主。其中一些企业不断投入技术改造，寻求产品升级，在高强度螺纹钢筋、取向硅钢等中高端钢材产品领域逐步实现市场突破。
在民营钢铁企业中还有一部分由于缺少资金和技术能力，使用感应炉简单熔炼废钢生产劣质钢材，也就是所谓的“地条钢”。这种生产能耗大、污染重，而且产品质量低劣，成为市场整顿取缔的对象。尽管国家质检等相关部门一再发起清理整顿“地条钢”的行动，但由于这种小钢厂投入少、兴建快，总是一再死灰复燃。而城乡建设中建筑钢材市场需求大，给劣质“地条钢”提供了广阔的市场空间。“地条钢”吸收了大部分从消费端回收的废钢资源，而正规钢铁企业反而不易获得废钢资源，限制了“电弧炉”冶炼废钢的发展。相比于世界电炉炼钢份额的不断扩大，我国2016年电炉钢占钢产量不到5% ① 。
在市场经济转轨过程中所形成的产品结构分化在我国钢铁生产的地区差异上有所反映。生铁粗钢比是用来反映钢铁产品结构特征的重要指标，随着技术转型的深化，生铁粗钢比通常会逐渐下降，目前世界总体的生铁粗钢比在0.7左右，如果不包括中国为0.56，而中国为0.94[9]。图3显示了我国各省市自治区的生铁粗钢比，东北、华北等传统资源型钢铁产业区生铁粗钢比较高，接近1。而在沿海工业发展水平较高的上海、浙江、江苏、广东等地区，生铁产量则远低于当地的粗钢产量。图3中显示了中国钢铁工业协会122家成员企业长短流程的空间分布概况，从中也可以看出短流程生产在传统资源型钢铁产业区之外分布相对较多。这在中国钢铁工业最为集聚的两个区域，京津塘和江苏，对比最为明显。
图3 2016年中国钢铁企业流程结构及地区铁钢比

数据来源：中国钢铁统计2017。

Fig.3 The distribution of three types of steel enterprises based on processing technologies and the ratio between the pig iron and the crude steel in China in 2016

2.3 循环经济转型下的分布式生产系统

钢铁工业快速发展导致产能严重过剩。2015年我国钢铁产能达到11.3亿t，粗钢产能利用率由2010年的79%下降到2015年的70%左右，已由区域性、结构性过剩演变为绝对过剩，出现全行业严重亏损[19]。为此国务院发布《关于钢铁行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》，提出用5年时间进一步压减粗钢产能1.0~1.5亿t。同时，作为淘汰落后产能的重要举措之一，2017年我国全面取缔“地条钢”，共取缔、关停“地条钢”生产企业600多家，涉及产能约1.4亿t [20]。
全面取缔“地条钢”造成当前废钢供给过剩。据估算，我国2010年钢铁积蓄量达到40亿t，废钢年产生量在1亿t左右，主要通过“地条钢”市场消纳[21]。虽然国内高炉—转炉“长流程”企业加大了废钢利用量，但由于废钢回收环节中存在的问题，难以消纳社会产生的全部废钢。2017年中国出口废钢激增，从2016年不足1 000 t，猛增到220.3万t[22]。考虑到我国2003年大规模开启家庭汽车消费，目前已经开始进入汽车报废增长期。而近20年来，房地产市场快速增长，大部分建筑都按50年使用期建设。可以预期未来20~30年将进入废钢快速增长期，预计到2025年，每年废钢产生量将达到2亿t，超过目前建筑钢材市场的消纳能力，必须在钢铁产品全生命周期推动循环经济转型，才能有效消纳废钢资源[21]。发展以废钢为主要原料的短流程钢铁产业是重要的技术转型方向[18,23]。
以废钢为原料的钢铁厂首先需要靠近废钢产生地，或者便于废钢运输集中的区位。其次，采用电弧炉冶炼废钢，电能消耗在生产成本中占较大比重，因此电力资源丰富且便宜的区位也比较有吸引力。第三，短流程与长流程相比，生产规模相对较小，适合根据下游用户的需求，灵活配置。这些特点都使得以废钢为主要原料的短流程钢铁厂更适合分散的，靠近终端用户的分布式生产模式。

3 结论与建议

中国钢铁工业历经艰难曲折，伴随国家工业化进程，实现跨越式增长。当前以淘汰落后产能，提升资源能源效率为切入点的钢铁工业转型升级，重在从数量增长转向质量增长。从全球经验来看，钢铁生产技术变迁中，提高废钢循环利用的电炉短流程是未来转型的方向，这种技术转型对钢铁工业区位也带来深远影响。首先，煤炭、钢铁等传统区位因素的影响下降，依靠矿产资源形成的钢铁工业中心地位逐步下降；其次，钢铁的市场消费地对钢铁工业的吸引力进一步增长，在“短流程”工艺下，市场消费地不仅是钢铁产品的消费市场，也是生产的原料来源；第三，交通运输因素仍然发挥重要的作用，在全球尺度，废钢贸易和铁矿石贸易一样强化临港工业综合体的优势，这在新兴工业化国家尤为突出。但在地方尺度，靠近本地消费市场、灵活专业化的小规模“短流程”企业，在收集原料和面向客户需求提供定制产品方面的优势也逐渐凸显。
中国在《钢铁工业调整升级规划》中提出钢铁行业的“长短流程”合理布局，提高废钢资源的综合利用水平。“长短流程”的技术转型，涉及上游钢铁产品设计中面向回收利用的优化以及废钢回收体系的重塑等系统转变。其中，技术转型对钢铁工业区位变迁的影响值得经济地理学者的关注。我国钢铁工业的区位指向在改革开放以来，经历了从煤铁资源导向到港口交通导向的变化。但在当前的产业调整转型过程中，一味追求钢铁工业临港布局，发展大规模临港综合体的模式并不符合钢铁生产消费格局的发展趋势。短流程的钢铁生产与建材、电力、化工等产业耦合发展，为城市就近提供钢铁产品制造、能源转换和废弃物消纳三大功能，将成为钢铁生产从规模扩张到内涵提升的重要方向。

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