时间：2023-06-15 17:26:47
关键词 ：取样模 ; 白口化
中图分类号：G353文献标识码： A
1、 前言
目前国内外的钢铁企业中，生铁的分析方法多种多样，主要有化学法和仪器法。从准确性来讲，化学法有优势，并且已成型，具备相应的分析标准，但存在分析节奏慢，受人为因素影响较大的缺点，不利于快速检验和及时指导生产。仪器法主要有荧光光谱法和直读光谱法，常用于定性、半定量、定量分析，该法简单、快速、准确。一般情况下，可用于1％以下含量的组分测定，在钢铁工业中应用很广泛。但也有一定的局限性，由于分析样品存在着基体效应，首先需要为每类样品建立一套校准曲线。除此之外，光谱分析仪器易受外界温度、湿度、电流强度、磁场、电压稳定性等因素影响，外界环境要求相当的稳定。对于生铁来讲，除碳元素之外的其余元素能够准确的进行测定。然而，因碳元素含量相对较高，制备的试块碳的分布不均匀，而且石墨碳的大量存在，使不均匀性加剧，用正常的光谱成分检测方法，试样会激发不充分，无法完成准确的定量检测。
在国内钢铁行业，火花源原子发射光谱法分析生铁方面尚未得到广泛的应用，主要技术难题是对生铁试样白口化程度要求较高。日本、美国等国钢和铁产品采用X荧光光谱法快速分析，国内一些大钢厂也在开展生铁快速成分析法探索，其中相关论文很多，多是仪器分析法，但总之要想用直读光谱仪分析混铁炉试样，必须着手解决生铁白口化问题，这是焦点问题。
混铁炉是高炉和转炉之间的炼钢辅助设备，混铁炉的本体结构由炉体、支撑底座和倾动机构组成。它主要用于调节和均衡高炉和转炉之间铁水供求的设备，保证不间断地供给转炉需要的铁水，铁水在混铁炉中储存和混匀铁水成份及均匀温度，它对转炉炼钢非常有利。
因此，快速准确检验混铁炉铁水成分，对转炉炼钢意义重大。
2、现状分析及存在问题分析
2.1现状分析
黑龙江建龙钢铁技术处为转炉炼钢生产，配备三台OBLF公司GS-1000型直读光谱仪，为炼钢钢水成分分析提供有力支撑。该直读光谱分析仪是分析块状金属样品非常好的仪器，其以分析速度快，分析结果准确的特点，被广泛用于快节奏的炼钢生产控制。经现场确认：该直读光谱仪带有铸铁分析工作曲线，具备分析生铁样品软件条件，而且混铁炉离炉前直读光谱室距离很近，如用直读光谱仪分析混铁炉生铁样品，会大大缩短混铁炉生铁样品分析周期。从送样、制样、分析到结果报出约10分钟，这将大大利于炼钢生产。
2.2存在问题分析
2.2.1要用直读光谱仪分析混铁炉试样必须解决生铁白口化问题。
生铁中非金属元素 C、Si、P、S 等含量高，在试样采集时易偏析。碳在铁碳合金中以石墨或化合碳形式存在。石墨碳是影响碳及其它元素偏析的主要原因。若有更多的石墨碳转化为化合碳，则可大量减少偏析现象。硅和碳是促进碳石墨化的元素，硅高碳易石墨化；硅低碳易形成化合碳。而直读光谱分析生铁样品要求试样表面层碳都以碳化物的状态存在，不能有游离石墨，即铸铁的分析面必须是完全白口。当铸铁表面存在游离碳时(灰口铁)，光谱仪激发不充分，铁基体强度较低，会影响分析结果。特别是碳高达3.8～4.0％，硅高达1.0～2.6％，欲使这样的成分白口化是非常困难的。但生铁样品状态直接影响直读光谱分析结果。
下表为一块混铁炉生铁样品用直读光谱仪激发五个点分析结果：
生铁样品
序号 Si Mn P S
1 0.46 0.098 0.086 0.013
2 0.45 0.091 0.077 0.013
3 0.38 0.087 0.068 0.013
4 0.43 0.089 0.077 0.013
从结果中可以看出此块生铁样有偏析现象，甚至偏析严重样品无法激发。
2.2.2试样不规则有效激发点少的问题。
目前黑龙江建龙钢铁生铁试样采用印章样。（如下图），该种形状试样不像球拍钢样利于直读光谱仪样品夹持，造成激发点选择性少。
生铁样品
2.2.3直读光谱仪铸铁工作曲线修正问题。
OBLF公司GS-1000型直读光谱仪在出厂前，采用永久工作曲线法制作一条铸铁工作曲线，随着用户生产模式和原料结构不同，必须通过相应的控样进行修正来消除误差。
3、项目预期达到目标
拓展直读光谱仪分析范围，具备快速分析混铁炉生铁试样能力，更好指导炼钢生产。
4、实施方案及工作计划
4.1制定措施
4.1.1选用直读光谱仪分析混铁炉生铁试样。
4.1.2 制定混铁炉生铁样品白口化方案。
4.1.3光谱分析仪对生铁样品进行均匀性检验。
4.1.4对生铁样品进行金相组织检验确认白口化。
4.1.5在印章样尾部加装金属环，方便样品夹持和增加样品激发点数。
4.1.6采用生铁标样进行生铁各元素工作曲线进行控样修正。
5、实施过程
5.1新式样模制作：将原印章样模变薄（原厚度：10mm改为5mm），增加试样块的冷却面积(原直径30mm改为42mm)，同时样模外型尺寸加大，增加热量。
5.2样模底部垫钢板或铜板加速白口化。（注意：钢板面要平整否则样品磨制困难）
5.3生铁样品脱模后，稍冷却约两分钟投入冷水激冷后，立刻取出送光谱室。（注意不要过早投入冷水中以防样破裂，同时避免样品在水中停留过长的时间，防止样品中有积水影响分析结果）
5.4光谱分析员接到样品后用光谱磨样机对样品进行打磨约1mm后，用直读光谱仪生铁曲线进行分析。
5.5光谱分析员将生铁分析结果报混铁炉。
6、实施效果分析
6.1新样模生铁样品均匀性实验数据。
表1
样品名 炉号 化学成分
Si Mn P S
生铁 09211018 0.64 1.57 0.099 0.018
0.66 1.62 0.098 0.015
0.65 1.59 0.094 0.018
0.66 1.62 0.101 0.017
生铁 09110897 0.57 0.17 0.093 0.017
0.56 0.16 0.091 0.016
0.57 0.16 0.091 0.016
0.57 0.17 0.091 0.016
表2
样品名 磨制
次数 化学成分
Si Mn P S
生铁 1 0.64 1.57 0.099 0.018
2 0.66 1.62 0.098 0.015
3 0.65 1.59 0.094 0.018
4 0.66 1.62 0.101 0.017
生铁 1 0.57 0.17 0.093 0.017
2 0.56 0.16 0.091 0.016
3 0.57 0.16 0.091 0.016
4 0.57 0.17 0.091 0.016
上表1为不同样品多点激发后结果，激发点正常，各指标稳定性好。 表2为不同样品，多次磨制后测定结果，由此可得样品均匀性好。
6.2混铁炉生铁样品金相组织如下表。
生铁100倍金相图
通过金相组织检验，生铁为分布均匀的奥氏体+渗碳体组织，为白口化生铁组织。
6.3生铁样品分析结果比对。
样品名 分析方法 炉号 化学成分
Si Mn P S
混铁炉生铁 荧光分析 09210781 0.37 0.075 0.096 0.019
直读分析 0.38 0.080 0.100 0.020
化学分析 0.37 0.077 0.095 0.019
混铁炉生铁 荧光分析 09210806 0.38 0.095 0.089 0.026
直读分析 0.42 0.100 0.090 0.030
化学分析 0.39 0.097 0.088 0.027
混铁炉生铁 荧光分析 09210840 0.41 0.094 0.069 0.046
直读分析 0.38 0.100 0.066 0.048
化学分析 0.40 0.096 0.068 0.044
关键词：京津冀协同发展；钢铁产业；转型升级
中图分类号：F2
文献标识码：A
生态环境保护是在京津冀协同发展战略下发展河北省钢铁产业的出发点，钢铁产业作为河北省的支柱产业对经济的发展起着巨大的促进作用。但是钢铁产业是以牺牲自然生态环境为代价发展的行业，伴随着经济水平的迅速提高，自然环境破坏与产业发展之间的矛盾不断升级。钢铁产业排放的废气、废料、污水等已经严重危害京津冀三地人民的身体健康，资源浪费情况严重。所以进行河北省钢铁产业转型升级发展研究具有很强的迫切性，对改善生态坏境，促进京津冀协同可持续发展具有很强的现实意义。
1河北省钢铁产业发展现状
1.1河北省钢铁产业规模分析
钢铁产业是河北省最重要的主导支撑产业之一，2016年全省钢铁企业达到1217家，产业规模不断扩大，对河北省经济发展起着重要的推动作用。新世纪之前，河北省钢铁产业为粗放型发展模式，一味的追求经济效益的增长，进入21世纪以来，由于钢铁产业环境污染与经济效应间矛盾越来越大，河北省钢铁产业提倡循环经济发展模式，逐步加快钢铁产业转型升级进程。表1为2012年至2016年河北省主要钢铁产品产量总额。
通过表1可知，五年间河北省粗钢、生铁、钢材产量呈增长的趋势，到2016年底粗钢产量完成19260万吨，同比增长2.3%，生铁产量18398.4万吨，同比增长1.6%，钢材产量26150.4万吨，同比增长3.5%，河北省钢铁产量同比增速放缓，呈现出负增长的态势。
1.2河北省钢铁产业经济效益分析
河北省钢铁产业经历了2015年的低迷状态，在2016年呈现全面复苏的态势，钢铁产业创造利润占河北省工业利润总额的五分之一。如表2所示为2012――2016年河北省钢铁产业经济指标完成情况。
如表2所示，2012年至2015年，河北省钢铁产业主营业务收入及利润总额整体呈现下降趋势，但在河北省钢铁产业在2016年实现了较大的增长，尤其利润总额较去年同比增长高达69.1%，增长劲头迅猛。河北省钢铁产业产能约占全国的1/4，占全省工业利润19%，对于河北省经济发展处于十分重要的地位。
2河北省钢铁产业转型升级外部压力分析
PEST分析法是一种宏观环境分析方法，主要用于a业所面临的外部环境分析，本文利用PEST分析法对河北省钢铁产业转型升级外部压力进行分析，主要从政策、经济、社会文化、技术四个方面进行：
2.1政策分析
京津冀协同发展战略是当前中国三大国家战略之一，核心是京津冀三地作为一个整体进行发展，目的是为了优化区域分工和产业布局，为河北省钢铁产业发展进行政策方面的规范，京津冀协同发展战略要求河北钢铁产业进行供给侧结构性改革，加快淘汰落后产能的企业，对违规生产企业进行重点清理，严格控制新增产能，以进一步化解产能过剩的状况。对钢铁产业节能减排政策更加严厉，政府需要进一步提高河北省钢铁产业节能减排设备的要求，促使钢铁企业进行设备升级。
2.2经济分析
河北省经济发展进入新常态之后，出现经济发展放缓与经济下行压力增加的局面，2016年河北省经济增长速度持续放缓，全年生产总值共实现31827.9亿元，比去年增长6.8%，钢铁工业增加值下降0.2%，钢材价格大幅度下跌，钢铁行业竞争激烈，给钢铁企业经营带来了巨大的影响。面对越来越严峻复杂的形式和艰巨繁重的任务，河北省为了使经济运行稳重向好、动力增强就必须要求正确认识形势，进一步增加河北省钢铁产业转型发展的信心和决心。
2.3社会和文化分析
社会和文化环境是产业所处的社会结构、社会风俗和习惯以及人们的价值观。随着人民生活水平的提高，在重视物质享受的同时，也不断追求精神上的提升。而人们的生活健康需要美好的环境来保证，但是河北省钢铁产业与环境之间的矛盾越来越突显，居民环保意识、价值观念的不断提升，对钢铁企业保护环境、节约资源提出了更加严苛的要求，所以钢铁产业进行转型升级已经迫不容缓，需要引起钢铁行业的足够重视。
2.4技术分析
技术因素对于钢铁产业发展的战略导向能够产生重要的影响，新技术的出现能够使社会和新兴行业对钢铁行业的产品和服务的需求增加，促进行业向海外市场扩展。技术进步也可以指导钢铁产业创造竞争优势，目前河北省钢铁产品结构缺乏优势，产量居前三位的产品分别为热轧窄带钢、中厚宽钢带、钢筋，高端比例所占份额较少。所以需要新型技术提高钢铁产品的附加值，对钢铁产业转型的方向提出要求。
3河北省钢铁企业转型升级内部压力分析
SWOT分析方法是由美国哈佛商学院率先采用的经典方法，根据企业所用有的资源，进一步分析企业内部的优势与劣势以及企业外部环境的机会与威胁，为企业选择合适的发展战略。本文采用SWOT分析法分析河北省钢铁企业的内部劣势与不足，以进一步促进钢铁产业的转型升级。
3.1从企业内部压力角度进行分析
虽然河北省加大对钢铁企业改革的力度，但是钢铁企业依然存在很多的不足之处：（1）企业自主创新能力不足，制约企业的发展。仅2016年，河北省亏损的钢铁企业达到255家，亏损金额高达91亿元，加大河北省钢铁企业科研投入，提升核心竞争能力已经刻不容缓。（2）钢铁企业规模小，难以抵御激烈的市场竞争。河北省钢铁产业多为中小企业为主，规模小，生产经营方式零散，给河北省钢铁行业可持续发展带来了困境。（3）环境污染和资源浪费严重，许多钢铁小企业缺乏废气、污水的净化设备，能源消耗过大，与国内外先进企业还存在很大差距。
3.2从钢铁产业自身优势不足方面进行分析
河北省矿藏资源丰富，尤其是铁矿石储量位于全国首位，但是钢铁企业由于自身技术条件的限制，难以对丰富的铁矿石资源进行深加工，难以将资源优势转化为企业优势。另外，河北省是京津的门户，是首都北京联系全国各地的必经之地，直接受其经济、科技和信息的辐射，河北省地处环渤海区域的中心地带，是连接东北、西北、华北的重要枢纽，虽然拥有明显的区位优势，但是大小不一的钢铁企业分布较为分散，钢铁企业间难以利用交通便利条件形成规模经济，严重制约了河北省钢铁产业的转型升级发展。
4河北省钢铁产业转型升级对策建议
本文通过对河北省钢铁行业进行外部压力与钢铁企业微观内部压力分析，认为对河北省钢铁产业进行转型升级发展已经刻不容缓，所以提出进一步促进钢铁产业转型升级发展的对策建议：
（1）河北省钢铁产业应该紧随京津冀协同发展战略相关政策的指引，加快企业结构调整，进行钢铁企业整合。调整钢铁企业产品定位，将生产中心放在高效益的钢铁产品上，尽快对产业结构、生产结构、产品结构进行调整，对于中小型钢铁企业进行综合治理，整治污染严重的钢铁企业，逐步将污染大、产量低的钢铁企业向污染小、高质量、高效益钢铁企业转变。
（2）向国外市场发展，及时化解过剩产能。充分发]河北省钢铁产能过剩的特点，将有缺点转变为发展优势，逐步推进与中东欧等国家进行合作，利用投资、合作、收购等手段将河北省过剩产能向国外转移。河北省钢铁产业要及时进行自主净化，对于落后产能进行针对性关停，以进一步推进河北省钢铁产业的优化。
（3）将科技创新放在钢铁企业发展的第一位，不断加大科研开发的投入，增强钢铁企业核心竞争能力，利用河北省的资源优势与区位优势生产高端产品，发展钢铁产业规模经济，提高钢铁产业的市场绩效。坚持发展循环经济，通过科学研发，对钢铁企业产生的废水、废气等进行循环再治理。紧随互联网时展步伐，将钢铁产业的营销与网络创新性的联系起来，逐步发展新型钢铁产业采购、生产、销售一体化系统，促进钢铁产业的发展。
参考文献
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关键词：钢铁产业；动态效率；Malmquist指数；技术效率；纯技术效率；规模效率
中图分类号：F224
一、引言
钢铁产业是关系到中国国民经济发展的基础产业，钢铁产业的发展水平是衡量一个国家经济发展水平和综合国力的重要标准，并影响着与其相关的国防、机械、汽车、造船、建筑及家电等诸多行业。随着中国国民经济的快速发展，中国钢铁产业的发展也取得了巨大成就。我国是钢铁生产和消费大国，粗钢产量连续多年居世界第一。1996年我国的钢产产量达到1亿吨，成为世界钢铁产量第一，自此我国的钢铁产业发展进入了一个新的发展阶段。进入21世纪以来，随着国民经济的飞速发展，钢铁产业又开始了新一轮的高速增长，钢铁产量几乎每年都在以5000 万吨级的速度上升。2003 年我国钢铁产业产量突破2 亿吨，创世界钢铁历史发展新高。2012年，中国的钢产量将达到7.23亿吨，同比增长3%左右。与此同时，也应该注意到尽管我国是钢铁工业大国，但还不是一个真正的钢铁工业强国。本文主要从产业效率的角度对我国钢铁产业的发展进行实证分析，探析影响我国钢铁产业效率提高的因素，进而为我国钢铁产业效率的提高提供一些建议。
二、文献回顾
一般而言，关于产业生产效率的研究主要有三种方法：第一种是指标评价法，通过定性和定量研究相结合的方式构建一个指标体系，然后根据这一指标体系对决策单元进行综合评价，该方法还受到指标体系过程中主观意识的影响，指标体系的客观性很难保证，指标评价法更多的是体现了决策单元的经营绩效，而不是决策单元经济意义上的生产效率；第二种方法是参数法，是通过一些经济学和数学的方法建立生产函数或成本函数，通过分析这些生产或者成本函数来确定决策单元的生产效率，这种方法需要预先设定生产函数，如果预设的生产函数与实际不符就会造成结果的偏差，另外这种方法在处理当决策单元有多个投入和多个产出问题时也存在一定的困难；第三种方法是非参数法，这种方法主要包括数据包络分析法（DEA）、混合最有策略法（MOS）和指数法（IN）等，在这些方法中DEA方法在实践中应用比较广泛。
目前，国内关于钢铁产业动态效率研究的文献并不多。徐二明、高怀（2004）利用DEA方法对我国38家重点大中型企业的数据进行了分析，实质上是从动态能力的角度分析了这些企业的竞争力；焦国华，江飞涛等（2007）以中国57家重点大中型钢铁企业2006年的数据为基础，利用DEA方法分析了这些企业的相对效率和规模效率，得出结论为大型和特大型企业与中小型钢铁企业相比并不具备明显的效率优势，认为大型钢铁企业没有表现出规模效率，我国钢铁产业不存在显著的规模经济特征，他们的研究主要依据2006年一年的数据，对钢铁行业的动态效率的变化没有进行分析；伊淑彪，丁启军（2009）利用DEA方法中的CCR和BCC模型以在沪深两市30家上市公司2007年底数据分析了这些钢铁企业的规模效率，他们只是分析了这些企业的静态规模效率，没有分析企业动态效率的变化；刘秉镰，林坦等（2010）采用DEA和Malmquist指数方法，以2001-2005年我国45家钢铁企业的数据，利用企业规模和所有权这两个分析视角对这些企业的生产力变化进行了分析，其实质是分析了这些企业效率变化的影响因素，认为我国钢铁企业的效率在不断改善，而改善的原因主要在于技术的进步而非规模变化的影响，另外，分析还认为国有企业的生产效率在下降，而民营钢铁企业的效率有一定的改善。
从以上的文献中可以看到，目前国内关于钢铁产业的效率研究主要是从静态的角度进行分析，很难真正反映钢铁产业生产力的动态变化，而且目前的研究主要集中在企业层面的分析，很少有文献考虑到从区域角度对我国钢铁产业的生产效率进行研究。考虑到我国钢铁产业发展的特殊性，几乎大多数的行政地区对于区域内的钢铁产业的发展都有统筹规划，对区域内的企业发展产生了很大的影响，因此从行政区域的角度研究我国钢铁产业的发展也有着非常重大的意义。本为将利用DEA方法和Malmquist指数法，从动态效率的角度对我国各个省市自治区的钢铁产业生产效率进行分析。
三、 研究方法
四、实证分析
本部分包括指标选择和实证分析两部分。
（一）指标选择
由于投入和产出指标的选择对于DEA方法的有效性起着至关重要的作用，投入和产出指标的选择就显得格外重要，综合大多数文献的指标选择同时结合中国钢铁产业的投入和产出的特殊性以及现有数据的可获得性和可靠性，投入和产出指标的选择应该满足以下几个条件：一是数据的可测性，指标数据的内涵要清晰，可以准确计量并且在现有条件下可以收集到可靠的数据；二是指标数据要能够反映钢铁产业发展的特点，符合我国钢铁产业发展的实际情况。
本文选取的投入指标主要包括资本总额、工资总额及能源消耗三个指标。其中选择资本总额指标是因为考虑到钢铁产业固定资本投入的数据缺乏，而且流动资本也是影响钢铁产业发展的重要因素，因此选择了资本总额这一指标；选择工资总额指标是因为在职职工人数指标只考虑了劳动量的投入而没有考虑到劳动力质的差别，同时考虑到各地区工资水平的差异，因此选择了工资总额这一指标；钢铁产业是高能耗产业，能源是钢铁企业生产中重要的影响因素，因此将能源消耗作为一项投入指标。产出指标的选择主要包括工业增加值、利税总额及住钢产量三个指标。其中，使用工业增加指标是因为工业增加值是最终产品的价值，由于各个钢铁企业生产流程存在很大的差异，不同工业流程采用的中间投入产品可能存在很大的差异，如果使用工业总产值指标就会忽略中间产品的产出，而采用工业增加值指标衡量产出时可以有效避免这一问题的产生；采用利税总额指标主要是考虑到各地区税收政策的差异会影响到企业的利润总额，而是用利税总额这一指标可以有效回避这一问题；采用出钢产量这一指标是因为这一指标能够更好地反映各地区钢铁产业发展存在的差异。
本文选取2005-2010年我国30各省、自治区和直辖市的钢铁产业作为决策单元（DMU）。所有的数据均来自于各年的《中国钢铁工业年鉴》及各省市自治区的统计年鉴，还有部分数据是作者依据各地统计数据和其他公开的信息收集整理得到。
（二）实证分析
本文首先采用DEA模型计算我国30个省区市的技术前沿变化和技术效率的变化，而技术效率的变化又可以分解为规模效率和纯技术效率值。技术效率的变化主要反映了各地区在新技术的投入与产出的效率，该效率为1是表示该地区处于技术前沿面上，处于技术有效率的状态。该校效率值小于1表示该地区没有处在技术有效率的状态，地区效率值越接近1说明该地区离技术有效前沿面越近，也就越接近于技术有效率的状态。
通过计算发现，我国各地区的技术效率的均值普遍不高只有个别地方的技术效率值为1或者接近于1，其中上海和江苏两地的技术效率值较高，基本可以认为处在技术效率有效地状态。另外，天津、山东、广东、北京等地的技术效率值相对也比较高，尽管不是最佳的状态，但与其他地区相比也基本处于技术有效率的状态。而我国其他地区的技术效率值就相对较低了，这也基本反映了我国钢铁产业发展中的核心问题所在，我国钢铁产业的整体技术水平不高，在一些新技术研发及引进中投入很大，但是在实际应用中取得效果却并不好。
通过计算可以得出我国各省每一年的的规模效率的变动情况，在这几年中上海市一直保持规模效率值在1左右，也说明其一直处于规模有效率状态，这也与上海市的宝钢公司近年来的良好变现有很强的关系。另外，河北，江苏两地由于近年来发展速度很快，通过企业间不断地重组和整合，两地的钢铁产业发展迅猛，也一直处在规模有效率的状态。之后山东、天津、广东、湖南等地的规模效率值也比较高，规模效率的均值基本都在0.9以上，也处于规模有效率的区间上。其他省份和地区的规模效率均值要比以上这些地区小一些，这说明在实现规模效率这一指标上还存在一些差距。但这也只说明这些省份暂时处于省份规模的非效率，不一定能完全体现该地区单独一个企业的生产状况，要想更深地分析这一问题还需要从企业层面进行深入分析。
通过分析各地区纯技术效率值的计算结果，可以看出纯技术效率值最好的地区是上海和天津，由于纯技术效率反映的是地区钢铁行业的技术利用、企业管理、财务管理的综合能力的反映，这说明上海和天津两地的在这方面的优势还是比较大的，其中的原因可能就在于这两地都是直辖市，在行政协调方面与其他省区相比有很强的优势。另外，吉林、山东、湖北、广东、北京、江苏、辽宁等地的纯技术效率水平也比较高，也基本上处于纯技术效率有效地状态。而且这些省份也都是我国的钢铁产业的重点发展地区，可能正是由于这些地区产业发展时间较长、有良好的基础、积累了大量管理经验等因素，才导致这些地区拥有纯技术效率。
在测算了技术效率影响的基础上，本文采用Malmquist指数方法进一步计算钢铁产业动态效率的变化趋势。表1给出了全国各地区平均Malmquist指数及构成（由于篇幅所限，只列出了全国的平均值）。
根据表1中数据能够看出，从全国的平均水平看，近几年钢铁产业的M指数仅为1.042，其中对增长贡献最大的是技术前沿的变化，其平均贡献率达到了1.096，也就是说技术进步给钢铁产业的效率增加贡献是最大的。而技术效率指数贡献率仅为0.95，其中技术效率贡献平均为0.9542，规模效率贡献平均为0.9976，这说明我国钢铁产业整体技术水平在过去的几年中得到改善的同时，钢铁产业的技术应用能力、企业管理能力等并没有得到很好地改善，还有很大的进步空间，我国钢铁企业的规模经济效率水平也还有待提高，还没有真正实现发挥规模经济提高钢铁产业的效益。另外，从地区的角度来看，新疆、广东、江苏、上海、山东、河北等地过去几年钢铁产业平均的M值都在1.1以上，说明这些地区的钢铁产业的动态效率较高。
五、结论
从我国各地区钢铁行产业的动态效率测算结果看，我国钢铁行业的整体效率水平不高，而且效率提高的幅度比较有限，甚至有时效率并没有提高。从总体效率分解看，技术进步对我国钢铁行业的影响较大，这说明这些年我国钢铁产业取得了很大的技术进步。而钢铁产业纯技术效率的影响处于一个较低水平，这说明我国钢铁产业的管理水平、技术应用能力还有待提高。我国钢铁产业的规模经济效率也没有得到很好地体现，各地区的钢铁产业的规模效率平均水平不高，没有体现出规模经济特性，这说明各地钢铁产业的发展还是处于一个无序的状态，没有很好地发展地区特色，形成地域特点。纯技术效率和规模效率的水平不高导致我国钢铁产业整体技术效率不高。为了提高钢铁产业的发展水平应该在以下几个方面加以改进：一是提高我国钢铁产业的技术效率，增强企业的技术应用能力以及企业管理能力；二是要调整我国钢铁产业的布局结构，通过我国钢铁产业的规模效率分析可知，我国大部分的省区的规模效率不高，各地的重复建设问题严重，这就需要打破现有的钢铁产业布局模式，将钢铁产业的发展进行整体的协调规划避免重复建设，形成具有地区特色的发展模式；三是要建立地区钢铁产业发展的协调机制，目前我国各地钢铁产业发展还存在一定的地方保护，这就需要建立起一个整体的协调机构，由他来协调各地区的钢铁产业发展，这样可以有效提高我国钢铁产业发展的水平。
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关键词：节能减排；系统动力学；钢铁企业
引言
钢铁工业在我国民经济中占有举足轻重的地位，为我国经济发展做出了巨大贡献，同时给环境也带来了危害。钢铁生产会产生大量的污染物，如二氧化硫、氮氧化物、废水、粉尘等。通过大力推行清洁生产、实施节能减排等措施，钢铁行业整体环保水平在不断提升。新形势下，国家“十三五”规划又明确提出“资源高效利用与生态环境质量总体改善”的核心目标，不仅资源要高效利用，同时要改善生态环境质量，包括主要污染物排放总量继续减少，大气环境质量改善等。钢铁企业作为工业主要排放源之一，仍然存在着巨大节能减排潜力。“十三五”期间，钢铁企业也将成为节能减排的重点领域。系统动力学能够对企业复杂的生产过程进行合理的模拟推演，并做出动态分析，它从另一个角度来反映企业生产中各环节的动态特征。强瑞利用系统动力学的思想与方法，构建企业节能减排系统的模型，并以某铸造厂为案例进行仿真分析［1］。刘丽娟等［2］以火电企业为研究对象，建立了企业节能减排系统动力学模，分析了节能与减排系环节对企业经营利润的影响。黄飞等［3］运用系统动力学，对煤炭矿区节能减排效果进行仿真研究，分析了矿区主要能耗，以及主要污染物的排放情况。张华等［4］对钢铁企业节能减排状况进行了研究，并通过引入系统动力学，分析不同节能减排投资方案下，企业的节能减排效果，为企业节能减排投资路径的选择提供了科学的理论依据。杨勇波等［5］建立了耗能企业节能减排系统动力学模型，对政府、企业、环境三者之间的关系做了动态分析，并对节能减排政策进行了模拟推演。系统动力学在不同的工业领域得到了广泛的应用，但主要侧重于对企业生产事后节能减排效果进行了仿真模拟，对生产环节与节能减排效果之间的动态关系涉及较少。本文将以钢铁企业为研究对象，通过构建企业节能减排系统模型，分析环保投入、钢铁产量以及企业成本等对企业节能减排效果的影响。
1钢铁企业节能减排系统动力学模型
1.1系统动力学简介
美国麻省理工学院Forrester教授于20世纪60年代首次创立了系统动力学。系统动力学以分析研究控制反馈为基础，通过建立系统动态模型，利用计算机进行对系统发展变化趋势进行仿真预测的学科，是一种以以定性分析为先导，定量分析为支持的系统、分析、综合与推理的方法［6~8］。它强调系统整体的观点和联系发展运动的观点，最适用于研究复杂系统的结构功能与行为之间动态的辩证对立统一关系，而钢铁企业节能减排系统恰是一个具有非线性反馈性动态性等特点的复杂系统，因此本文引入系统动力学对其进行研究。
1.2模型的主要假设
钢铁企业节能减排系统庞大且复杂，系统内部受众多因素影响，为了能够更直观地对钢铁企业节能减排的效果进行分析，本文通过合理假设对模型进行简化：（1）模型边界为钢铁企业，不考虑相关政策以及市场变化等外部因素对模型的影响；（2）钢铁产量平稳下降，能源价格相对稳定。
1.3因果关系回路
钢铁企业节能减排各子系统相互作用，彼此联系，存在一种因果关系，通过分析得到相关因果关系：（1）钢铁产量增加，使得能源消耗量上升，能耗成本增加，企业利润随之减少，最终导致企业治污量降低，使得企业污染排放量增加，从而限制了钢铁生产，形成负反馈回路。（2）钢铁产量增加，直接导致生产过程中产生的污染物的增加，对钢铁生产产生制约影响，形成负反馈回路。（3）钢铁产量的增加，使企业总产值增加，将促进企业节能减排的投资，最终使企业增加对污染物的治理力度，使得污染物排放量下降，从而减小污染物排放对产量的制约影响，形成正反馈回路。
1.4节能减排系统主要参数及方程
钢铁企业节能减排系统反馈回路中各变量之间相互联系，在此基础上确立了变量之间的数学关系，节能减排系统模型涉及的主要参数及方程：利润：INTEG（利润变化量,0）；节能减排投资：减排投资比重*节能减排投资；SO2排放量：INTEG（SO2产生量-SO2减少量,18186）；COD排放量：INTEG（COD产生量-COD减少量,736）；总能耗：产量*吨钢综合能耗；总成本：其他成本+能耗成本+节能减排投资；SO2产生量：总能耗*单位能耗SO2产生量；SO2减少量：DELAY1I（单位投资SO2治理量,治理量延迟,0）*废气治理投资。
2实证研究-以宝钢股份节能减排系统仿真分析
2.1模型参数的确认
本文以宝钢股份为例进行研究，时间边界定为2010~2020，2010年作为基期，仿真模型步长DT=1。以企业2010年相关数据为初始值，涉及企业2010~2015的历史数据，相关参数主要通过以加权平均法、回归系数法等方法得到。
2.2模型的有效性检验
通过对企业进行分析研究，考虑建模目的，认为模型边界、变量设置和调控参数选取符合实际，企业节能减排因果关系图、流图和方程表述合理，方程的钢量也一致，因此，认为模型通过结构一致性检验。本文选取宝钢股份2010~2015年主要指标的历史数据，如钢铁产量、企业产值、成本、废水、废气、粉尘排放量等，对模型进行历史检验，发现仿真值与实际值基本拟合，各指标最大误差率均不超过20%。由于模型是理想状态下的简化模型，故仿真值与实际值存在一定的误差，本文主要分析不同决策方案下企业节能减排效果，允许误差存在，因此可以进行模拟仿真。
2.3节能减排模拟仿真
宝钢股份作为钢铁行业龙头企业，多年来积极响应国家号召，努力实施节能减排措施，取得了显著成效，在钢铁行业中树立了良好的形象。通过对宝钢股份实际情况分析，认为钢铁产量、节能减排投资比例以及成本是影响企业节能减排的重要因素。本文采用减少产量（方案一）、增加节能减排投资比例（方案二）、降低成本（方案三）、所有方案同时（方案四）四种不同的方案，通过模拟比较各种决策方案对企业节能减排的影响。
2.4仿真结果分析
通过运用VensinPLE软件仿真得出不同方案下企业大气污染存量、水污染存量和粉尘存量的变化情况。通过仿真模拟得出企业污染物存量呈累积上升趋势，但不同方案下引起的污染物存量不同。污染物产生的源头来自企业钢铁的生产，对产量的限制能够减少污染物的排放。通过分析，发现当产量下降5%时，与现状相比，污染物存量都有所下降。其中，SO2存量下降了14.6%，粉尘存量下降了3.2%，COD存量下降了4.16%，说明适当的降低产量能够减少污染物的排放。提高企业节能减排投资比例，由原来的0.01911增加到0.02，企业SO2存量下降了9.09%，粉尘存量下降0.62%，COD存量下降了2.72%。企业通过增加环保投入，改进了节能设备与工艺，优化了能源结构水平，提高了能源的利用效率，降低了企业吨钢综合能耗。同时，通过减排投资增强了企业治污能力，从而减少了污染物的排放量。企业节约成本，将原来成本降低5%，通过仿真得出：企业SO2存量下降了7.00%，粉尘存量下降0.41%，COD存量下降了0.56%。企业降低成本的消耗，增加了企业利润，使企业有足够的资金进行合理的优化配置，从而增加企业环保的投入，进一步促进了节能减排工作的进行，最终降低企业污染而排放。当所有方案同时进行时，企业污染物存量最低，节能减排效果最佳。
3结论
本文利用系统动力学能够对复杂系统作出动态分析的特点，用SD方法建模。通过对钢铁企业历史数据检验后仿真，得出不同方案下，钢铁企业节能减排的效果，为钢铁企业节能减排路径选择提供了参考依据。通过仿真结果我们可以得出钢铁企业节能减排要注重从源头治理，这就要求政府根据钢铁行业的具体情况，制定相关的政策来限制钢铁企业的产量。这样不仅能降低污染物的排放，化解过剩的钢铁产能，同时也有利于淘汰一批技术落后的企业，有利于行业的优化整合。同时，企业不仅要注重增加环保投入，还应重视节约企业的成本，减少一些不必要的开支。企业节能减排应制定实施“多脚”并行的发展战略，积极响应政府相关政策，不断增强企业环保意识，促进企业早日走向能耗低、污染少、经济效益高的可持续发展道路。
参考文献：
［1］强瑞,廖倩.企业节能减排的系统动力学研究［J］.武汉理工大学学报,2010,（4）:126-132.
［2］刘丽娟,王灵梅,杨春.火电企业节能减排的系统动力学仿真模型的建立［J］.华东电力,2010,38（10）:1499.
［3］黄飞,李兰兰，於世为.煤炭矿区节能减排系统动力学仿真研究［J］.煤炭工程，2012，（2）：108-111.
［4］张华,陈凤银,王艳红,等.钢铁企业节能减排投资系统动力学研究［J］.现代制造工程,2012,（7）:22-25.
［5］杨勇波,陈缨,羊静,等.耗能企业节能减排政策模拟推演［J］.系统仿真学报,2016,（4）:972-978.
［6］王其藩.系统动力学［M］.上海:上海财经大学出版有限公司,2009.
［7］钟永光,贾晓菁,李旭.系统动力学［M］.北京:科学出版社,2009.
2.日本钢铁联盟管理体制研究李拥军，LIYong-jun
3.2000-2009年中国钢铁产业布局变化及国际比较杜立辉，聂秀峰，刘同合，DULi-hui，NIEXiu-feng，LIUTong-he
4.国内外经济形势对钢铁行业发展的影响冶金工业规划研究院，MetallurgicalIndustrialPlanningandResearchInstitute
5.福建钢铁工业现状及其钢材市场潜力分析高真凤，黄宝，何立波，GAOZen-feng，HUANGBao，HELi-bo
6.不动产管理——后危机时代企业价值提升的战略途径韩贞，赵光华，HANZhen，ZHAOGuang-hua
7.加快软实力建设促进我国钢铁企业发展肖瑞敏，XIAORui-min
8.凌钢应对危机和科学发展的实践与探索张续龙，祝刚，ZHANGXu-long，ZHUGang
9.浅谈作业长的基层管理欧阳飞跃，AUYANGFei-yue
10.对基础管理的反思冶金经济与管理 丁宁，DINGNing
11.钢铁设计企业过冬人才战略郑大伟，ZHENGDa-wei
12.实施差别电价政策的影响及对策何培育，HEPei-yu
13.推行清洁生产实现钢铁工业发展方式的根本转变刘涛，LIUTao
14.钢铁企业市场营销创新探讨李景云，LIJing-yun
15.对钢铁企业科研管理工作的思考俞文琦，YUWen-qi
16.对企业固定资产投资建设项目管理工作的研究张英，ZHANGYing
1.加大节能减排力度促进钢铁工业可持续发展《冶金经济与管理》编辑部，EditorialDepartmentof《YEJINJINGJIYUGUANLI》
2.对产能过剩的几点思考——参加国际钢铁大会有感董贻正，DONGYi-zheng
3.日本钢材流通中的物流与商流李拥军，LIYong-jun
4.企业物流过程中的金属平衡实证研究董效林，DONGXiao-lin
5.钢铁企业煤气系统节能探讨熊超，XIONGChao
6.2010年方大特钢含铁原料结构的优化思路徐冬华，舒红英，喻辅成，XUDong-hua，SHUHong-ying，YUFu-cheng
7.关于电炉钢成本竞争力的分析李志芳，LIZhi-fang
8.2001-2009年我国耐火材料制品制造业经营状况分析杜立辉，游杰刚，吴殿峰，DULi-hui，YOUJie-gang，WUDian-feng
9.中东北非地区钢铁工业发展现状与前景李金玲，焦弋，LIJin-ling，JIAOYi
10.JFE钢铁公司的环境管理绩效介绍袁宇峰，YUANYu-feng
11.厂商银业务在钢铁企业的应用李国清，宋长荣，彭蓉，马文莉，冯梅，LIGuo-qing，SONGChang-rong，PENGRong，MAWen-li，FENGMei
12.钢铁企业在微利时代提高创效水平的路径分析吴震，WUZhen
13.资源型企业生存与发展的难点及对策——江苏银茂集团主动实施转型发展的成功探索倪冈，杨智强，许虎，NIGang，YANGZhi-qiang，XUHu
14.浅谈岗位轮换管理模式对企业经营的影响袁新华，YUANXin-hua
15.基于垄断竞争视角的中国进口铁矿石市场分析及对策研究王宏剑，刘义生，WANGHong-jian，LIUYi-sheng
16.企业导师绩效指标体系的构建与评价研究贾建锋，任蕊，李姝，李彦彬，JIAJian-feng，RENRui，LIShu，LIYan-bin
2.2009年钢铁企业重组及对集中度指标的影响李拥军，LIYong-jun
3.世界金融危机对我国无缝钢管生产的影响分析李晓红，LIXiao-hong
4.我国铁合金行业的产能产量、盈利能力及企业数量演变杜立辉，高鹏，范常胜，DULi-hui，GAOPeng，FANChang-sheng
5.对"后危机时代"钢铁企业发展战略的思考陶恩魁，TAOEn-kuig
6.西北钢铁企业目前的发展困境与对策思考——以包钢为例刘建华，郝海燕，LIUJian-hua，HAOHai-yan
7.中国钢铁企业的战略风险与经济对策张和平，ZHANGHe-ping
8.非典型性用工的法律风险及控制宋春蓉，SONGChun-rong
9.从技术装备看钢铁工业节能减排对策韩明霞，乔琦，孙启宏，HANMing-xia，QIAOQi，SUNQi-hong
10.冶金经济与管理 对发展循环经济、实现可持续发展的思考由晓旭，YOUXiao-xu
11.海外并购热的冷思考刘晖，黄玲，LIUHui，HUANGLing
12.对区域钢铁产业并购重组的再思考——产业链纵向整合视角王晓燕，王宏剑，WANGXiao-yan，WANGHong-jian
13.SA8000与国际劳工标准孙训爽，卫薇，SUNXun-shuang，WEIWei
14.对我国冶金矿山三大税费的几点质疑王明宇，WANGMing-yu
1.正确判断形势增强忧患意识扎实做好工作汤毅
2.2009年重点钢铁企业钢材渠道流通情况分析李拥军
3.影响我国电炉钢发展的电力因素研究阎波，何培育
4.世界主要焦炭产销国家及企业供需形势分析杜立辉
5.河北省钢铁产业SWOT分析张玉柱，胡长庆
6.全球金融危机背景下我国海外并购矿产资源的对策研究吴红斌
7.蒂森克虏伯钢铁股份公司的经营实践研究袁宇峰
8.国际钢铁企业利润率、市场集中度和经营效率分析蒋为清
9.对钢铁企业并购重组的思考刘晖，薛俊
10.新劳动合同法规环境下农民工管理浅析朱足州，陈维民
11.国外钢铁企业文化的启示成华HtTp://
12.钢铁企业文化测评考核体系探讨李莹
13.浅论八一钢铁的合同管理与信用体系建设孔祥军
14.湖北省工程勘察设计产业发展战略及对策李云梅，周光汝
15.企业家、企业家精神与企业成长徐皓，洪渊，熊松
1.转变发展方式促进科学发展李新创，LIXin-chuang
2.2010年中国经济发展的政策选择李泊溪，LIBo-xi
3.关于中国钢材交易市场运行特性的分析李拥军，LIYong-jun
4.构建防范投资风险的财务监控体系冶金经济与管理 谢国安，唐小峰，XIEGuo-an，TANGXiao-feng
5.我国钢铁原料准备技术进步与展望金晖，JINHui
6.钢铁工业与低碳经济刘晖，薛俊，LIUHui，XUEJun
7.烧结烟气脱硫是钢铁行业二氧化硫减排的关键冶金工业规划研究院节能环保中心，EnergyConservationandEnvironmentalProtectionCenterintheMetallurgicalIndustryPlanningInstitute
8.钢铁工业铁矿原料含硫组分基本状况剖析柏林霖，BAILin-lin
9.金融危机中我国钢铁市场的"危"和"机"吴晓东，WUXiao-dong
10.美、日、韩三国钢铁产业集中度的演变及启示杜立辉，徐熙淼，DULi-hui，XUXi-miao
11.河南钢企发展汽车用钢的必要性和紧迫性刘振刚，LIUZen-gang
12.钢铁业的服务化发展趋势与钢铁企业的应对措施李国清，LIGuo-qing
13.2010'中国钢铁年度咨询报告即将出版
14.武钢加快结构调整步伐不断提高企业综合竞争能力邓虹峰，DENGHong-feng
1.转换钢铁工业发展模式增强我国钢铁话语权张群，ZHANGQun
2.对中国钢铁工业深化产业发展的认识李拥军，LIYong-jun
3.烧结工艺特性对二氧化硫减排的影响探讨刘文权，LIUWen-quan
4.安钢低成本运营管理机制研究与实践张予芳，徐秀腾，ZHANGYu-fang，XUXiu-teng
5.2008年不同规模和所有制钢铁企业盈利能力比较杜立辉，王兴艳，DULi-hui，WANGXing-yan
6.安赛乐米塔尔经营形势分析齐殿威，高真凤，QIDian-wei，GAOZhen-feng
7.JFE集团可持续经营研究袁宇峰，YUANYu-feng
8.对加强钢铁企业协力工队伍管理的思考陈芳义，CHENFang-yi
9.冶金经济与管理 从"力拓"案谈企业如何保护商业秘密刘晖，徐燕婷，LIUHui，XUYan-ting
10.辽宁上市公司董事会治理评价及实证研究——来自上市公司年报2003-2007的证据李宁清，张晶，LINing-qing，ZHANGJing
11.工程建设项目超投资现状分析及控制措施王成铭，WANGCheng-ming
关键词：钢轨;矫直断裂;原因
随着世界经济的高速发展与融合，交通在得到大发展的同时也在面临着新挑战，在二十一世纪解决交通问题最有效的方式还是大力发展铁路运输，尤其是高铁和地铁，铁路线具有高效率、高速度、大容量、安全性、舒适性等无可替代的优势。但铁路事业发展也存在着诸多问题，矫直断裂便是其中之一，本文以贝氏体钢轨、道岔轨、异型钢轨为例着重分析其断裂原因，为钢轨加工工艺提供发展新空间。
1.晶间脆性导致脆性断裂
钢轨的断裂处通常较为平坦，没有凹凸起伏，断面放射线明显，放射纹路起源于轨头的不同位置，断口附近没有异常塑性变形，属于脆性断裂断口[1]。科技和经济的不断发展，对铁路运输速度提出了新要求，同时对高强度钢轨的需求也日益增加，贝氏体钢轨的高强度、高韧性和高抗拉强度是适应当前铁路发展的不二之选 。但贝氏体钢轨在矫直过程中发生断裂现象，通过观察实验发现其断裂原因为脆性断裂。
1.1 检验分析
采用电子显微镜扫描断口观察可知，断口附近含有大量复合夹杂物，断裂口附近呈沿晶特征，且断面处存在大量二次沿晶裂纹痕迹。通过金相检测可以看出，贝氏体钢轨断面裂纹处均为马氏体和贝氏体，还有大量沿晶裂纹，而远离裂纹处显微组织则为少量贝氏体和马氏体。
1.2 综合分析
钢轨矫直过程中发生多处断裂，通过微观分析和金相检测可以看出断裂原因起源于轨头部位的脆性断裂，显微镜观察可知断裂形式为沿晶脆性断裂。金相检测得出断裂处的显微组织中含有大量针状马氏体，导致断裂部位硬度高于其他部位，说明钢轨轨头断裂处存在大量马氏体的晶间脆性是导致断裂的最主要原因。综上所述，由于钢轨轨头马氏体晶间脆性的作用，导致钢轨在矫直时，从脆性集中部位的夹杂物处开始断裂，裂纹沿脆性晶界扩散最终导致断裂。
1.3 结论与建议
分析可知，大量马氏体夹杂物集中的晶间脆性是导致断裂的主要原因，当钢轨收到外力作用时，就会产生裂纹，断裂由裂纹始逐渐扩展形成钢轨脆性断裂。为避免钢轨的这种断裂形式，可以从提高钢的纯净度和冶炼工艺入手，根据钢材的尺寸和环境温度调整冷却工艺。
2.热工艺不当导致氧化断裂
热加工工艺的不成熟是导致钢轨矫直过程中断裂的一大因素。以道岔轨为例，具体分析热加工不当使得钢轨部分部位氧化严重最终导致钢轨断裂。
2.1 检验分析
通过观察钢轨断裂面形貌可知：断裂口附近出现分层和裂缝，断口处显微组织晶粒粗大，分层处表面比较粗糙，呈朽木状。金相检测得出断口周围有脱碳，断口表面覆盖较厚的氧化膜[2]，经过化学成分分析可知其主要化学成分为氧化铁。
2.2 综合分析
从检验结果分析得出，矫直断裂断口处表面覆盖较厚的氧化膜，其断裂形貌呈朽木状，断口晶粒粗大，氧化严重，裂纹周围有明显的脱碳现象，种种分析结果表明断裂原因与加热温度相关。以道岔轨为例，加热工艺大多采用感应加热，用3到4分钟的时间将钢轨从850摄氏度加热到1210摄氏度，由于加热时间过短而升温速度要求高，必然导致钢轨表面氧化，钢轨内部温度偏低的情况发生。因此，在矫直过程中出现断裂，断口处分层，晶体粗大等现象。
2.3 结论与建议
加热工艺不当是导致钢轨矫直断裂的原因之一，钢轨内外部受热不均匀，导致部分氧化严重，在外力作用下，容易产生断裂。建议在冶炼钢轨时，根据不同种类的钢种采取不同的加热工艺，降低钢轨断裂可能性，增加生产优质钢材的概率，为社会主义现代化建设添砖加瓦。
3.轨腰次表层缺陷导致断裂
钢轨加热过程中，加热温度过高，轨腰表层部分区域发生沿晶氧化现象，在矫直过程中，由于轨腰表层受拉应力作用，沿晶氧化部位容易产生裂纹，随之的矫直过程中，轨腰三点弯曲受力，裂纹处集中受力致使裂纹扩展，最终导致钢轨断裂[3]。
3.1 检验分析
以异型钢为例，观察断口形貌，断口锈蚀严重且分为两个部分：原始缺陷部分和重新起裂扩展部分，电镜分析得出断口处没有明显夹杂物出现。金相检测结果表明，裂纹裂缝中有大量呈网状分布的氧化铁等氧化物，且周围存在较多珠光体组织，裂纹有沿晶特征。
3.2 综合分析
由断口锈蚀严重可知裂纹起源于钢轨轨腰一侧表层，后逐渐向轨腰里侧横向扩展，最终导致断裂。轨腰表层的原始缺陷处和次表层的断裂处都没有聚集物，可知断裂与冶炼质量无关，导致其断裂的直接原因是矫直前轨腰次表层缺陷。矫直前的轨腰次表层已经有缺陷，在矫直过程中轨腰三点受力导致缺陷处集中受力，产生裂纹并扩展成钢轨断裂。裂纹处有沿晶特征且出现氧化物，说明原始缺陷是由于加热温度过高，导致过高沿晶氧化，造成晶间结合力降低，在矫直中产生断裂。
3.3 结论与建议
轨腰次表层微裂缺陷使得在矫直时钢轨三点集中受力，微裂扩展导致钢轨断裂。建议在冶炼钢轨时，着重提高冶炼技术，控制好加热温度，降低钢轨轨腰缺陷出现的可能性，提高钢轨韧性和可抗拉能力，锻造优质钢轨，为铁路的发展提供先机。
4.结语
世界铁路的发展在本世纪迈入一个新的纪元，具有高技术的铁路运输在全球受到愈来愈高的追捧，以日本新干线列车为代表的新型客车和重载列车的问世，向世人展示了高科技现代化铁路的迷人风采以及广阔的发展前景。解决好铁路运输面临的问题是促进国家各方面发展的重要契机，其中铁路钢轨作为铁路运输的基础，其质量的好坏决定了铁路运输的先进性，同时，一定程度上适应了国家经济的发展速度。
参考文献：
[1]李淑华.钢轨矫直开裂原因分析[J].北京科学出版社，2012，4（33）：127-135.
1．常识性介绍我国钢铁工业的发展。
2．常识性介绍几种常见的金属及合金的应用。
3．了解生铁和钢的成分和机械性能的主要差别。
4．掌握含杂质物质的化学方程式的计算。
能力目标
在生铁的种类及特性的教学中，可以启发学生用辩证的观点来认识生铁的共性，不同种类生铁的个性及它们之间的区别。培养学生科学的思维方法；通过我国古代的成就，使学生增强民族自信心和自豪感，增强学生的爱国主义激情。
通过几种金属的介绍和实物展示，使学生认识到金属单质色彩丰富。由于金属具有良好的延展性，所以金属材料的造型众多，应用广泛，从而向学生渗透物质美，物质用途美。
情感目标
培养学生的自学能力和化学计算技能。
教学建议
关于生铁和钢的教材分析
生铁和钢的一些物理性质有很大差异，但是它们的化学成分又极为相近，所以二者关系密切。本节教材指出，生铁和钢都是铁合金。由于初中学生所学的金属知识较少，目前很难理解合金的概念。教材只简介了几种具体的铁合金（白口铁、灰口铁、球墨铸铁、碳素钢、合金钢）的成分和性质上的差异，以及它们的用途。因此教学中对合金概念不必做过高要求。教材中生铁的概念是从合金的角度来定义的：生铁是含碳量在2%～4.3%之间的铁合金。这样的定义，事实是讲生铁是含碳量的幅度较宽的一组铁合金。含碳量在定义范围之内的所有铁合金，都具有相类似的特性，例如硬度高、机械性能差、性脆、不易机械加工等等，这类铁合金统称之为生铁。为了使学生了解各种不同种类生铁的差异性，除了应该使学生了解铁合金的共性之外，还应引导学生了解影响合金性质的其他因素。例如，铁合金中含碳量的多少、含其他杂质元素的不同以及碳元素在合金中存在的形态的不同等，都会对生铁的性质造成很大的影响。教材把生铁分为白口铁。灰口铁和球墨铸铁的分法，就是以铁合金中碳元素存在形态不同为依据来加以区分的。启发学生用辩证的观点来认识生铁的共性和不同种类生铁的个性及它们之间的区别，对培养学生科学的思维方法是必要的。
生铁的具体分类及它们的主要用途，教材都写得比较具体，便于学生阅读。
对上述知识学生是比较陌生的，既缺少感性认识又缺乏对诸如碳元素的存在形态等概念的理解。因此教师要形象地讲解，结合实际积极引导学生去想象各类生铁内部的微观结构，并跟它们的宏观性质结合起来，有条件的还可以准备一些标本，让学生观察比较，以丰富感性知识。
生铁的冶炼是一个很大的课题，知识性，技术性都很强。但在初中阶段的化学课里，仅做了一些最简单的介绍，只要求学生了解铁矿石还原成铁的反应就可以了。教师在组织上述内容教学时，可采取多种不同的方法，可详可略。但对于大多数学校应根据大纲的要求，不宜扩展过多内容。
关于几种常见的金属的教材分析
在介绍了铁的性质的知识以后，本节教材又对人们最为熟悉并且与日常生活和工农业生产最密切相关的钢铁的知识做了介绍，并简单介绍了几种常见金属。生铁和钢是在生活中和生产上使用最为普遍的金属材料。自从人类进入铁器时代以来，钢铁工业是否发达，一直是衡量世界各国经济实力的一个重要标志。我们伟大祖国是很早就掌握冶铁技术并且是首先使用铸铁和生铁炼钢的文明古国，钢铁生产曾在世界范围内长期处于领先地位，直到近代才停滞不前。随着新中国的建立，钢铁工业又以崭新的姿态迅速崛起，在短短几十年内，钢的年产能力从解放初的15.8万吨，发展到1989年的6000多万吨，1994年产量已达9000万吨，成为年产量居世界第四位的钢铁大国。初中学生通过化学课的学习，简要地了解一些钢铁方面的知识，了解祖国钢铁工业的发展和现状，（当然在这个问题上，时刻也不要忘记我国的人口多，从人均占有量来说，我们的钢铁工业还是甚感不足的，借以激励学生为祖国的繁荣昌盛而努力学习。）对他们今后的成长和发展具有重要意义。
本节教材的内容相当丰富，涉及到黑色金属和有色金属的分类，生铁和钢的成分、性质、种类以及冶炼，铝、铜、锌、钛等金属的性质和用途等知识。但是从学生的实际情况来看，尽管他们很熟悉司空见惯了的钢、铁、铜，也知道一些钢和铁不相同的事实，假若进一步追问其中的道理，他们就可能讲不清楚了。因此，对这一节教材如果教师处理得好，很容易引起学生的兴趣，激发起学习的积极性。
教材在内容安排上，可以分成生铁和钢以及几种常见的金属两部分，其中包含了含有一定量杂质的化学方程式计算。
关于含杂质物质的化学方程式的计算的教材分析
本节教材还有一部分是化学方程式的计算中有关不纯物的计算。这段教材可以单独处理。
含杂质物质的化学方程式的计算，是在第四章已所学习过的纯物质的化学方程式计算的基础上进行学习的。当学生对于化学方程式意义缺乏深刻理解时，处理这一类型的计算一定会感到困难。困难的集中点就在于不能很好地把含杂质或不含杂质跟化学方程式的意义联系起来考虑。为了帮助学生解决这一类的困难，教师首先要帮助学生理解（1）化学方程式所表达的都是纯净物质发生化学变化时的相互关系；各化学式所规定的化学量，反映的是纯净物之间的数量关系。（2）在现实生活中绝对纯净或理想纯净的物质是不存在的，或多或少都含杂质。当利用化学方程式计算的时候，所含的杂质并不遵守该化学方程式所遵循的规律。因此当参与反应的物质含有杂质时，先要把含杂质物质的质量换算成纯物质的质量，再用纯物质的质量进行计算。
教材第二节中给出了一个例题。在分析例题之前可以让学生先做一两个不必用化学反应方程式为依据的算术应用题。例如：赤铁矿能用于炼铁的主要成分是，其余都是杂质，某地产赤铁矿含杂质35%，问5000吨矿石中含杂质多少吨？能用于炼铁的成分占多少吨？
这样的问题，初三学生能毫不犹豫地给出答案：
该赤铁矿含为5000吨×65%=3250吨
含杂质为5000吨×35%=1750吨
又例如，今有含氯化钠95%的食盐250克，问其中纯氯化钠的质量是多少？
当学生有了这些概念，也懂得在什么情况下应该关心这类问题的时候，再分析课本上给出的例题，实际上就不会再有什么困难了。
关于含杂质的化学方程式的计算的教学建议
含杂质的化学方程式的计算是本节的重点和难点。这部分教学应以学生学过的纯物质的化学方程式的计算为基础。教师首先带着学生真正弄懂化学方程式的意义，然后让学生通过教师搭的小阶梯，自己完成学习任务。例如，教师可以把教材的例题分解成简单的根据化学方程式的纯量计算题和不用依据化学方程式就能计算的有关质量分数的计算题，让学生在自己做题的基础上，学会含杂质的化学方程式的计算。
关于几种重要的金属的教学建议
从铁的物理性质受杂质的影响引入本课，然后简单介绍合金的含义。从铁碳合金含碳量的区别导入生铁和钢在机械性能上的差异。让学生通过阅读教材，列表比较，自己得出结论。对于几种常见金属的教学，由于内容简单，又密切联系生活实际，可以采取先指导学生阅读，然后由教师小结的方法。含杂质的化学方程式的计算以学生学过的纯物质的化学方程式的计算为基础。教师先带着学生真正弄懂化学方程式的意义，然后让学生通过教师搭的小阶梯，自己完成学习任务，最后学会含杂质的化学方程式的计算。
关于炼钢和炼铁反应原理的教学建议
学生往往认为炼钢和炼铁的反应原理是相同的原因是：它们都是在高温下利用氧化一还原反应。这时有必要教师对它们的主要原理分析：炼钢的主要反应原理是在高温下，使用氧化剂（如氧气或铁的氧化物）将生铁中所含过量的碳及其杂质变成气体或炉渣除去，而炼铁的主要反应原理是在高温下用还原剂（如一氧化碳）将铁从它的氧化物中还原出来。所以炼钢和炼铁的反应原理不同。
教学设计方案1
重点：含杂质的化学方程式的计算。
难点：含杂质的化学方程式的计算。
教学过程：
1．复习提问：铁有哪些物理性质？
根据学生的回答，教师设问：前面我们学习了纯铁的一些性能，想一下与我们日常生活用的铁制品性能完全相同吗？不完全相同。纯铁很软，不宜用来制造机械和其他用品。我们平时使用最多的是铁的合金。生铁和钢就是铁的合金。自从人类进入铁器时代以来，钢铁工业是否发达，一直是衡量世界各国经济实力的一个重要标志。我们伟大祖国是很早就掌握冶铁技术并且是首先使用铸铁和生铁炼钢的文明古国，钢铁生产曾在世界范围内长期处于领先地位，直到近代才停滞不前。随着新中国的建立，钢铁工业又以崭新的姿态迅速崛起，在短短的几十年内，钢的年产能力从解放初的15.8万吨，发展到1989年的6000多万吨，1994年产量已达9000万吨，成为年产量居世界第四位的钢铁大国。当然在这个问题上，时刻也不要忘记我国的人口多，从人均占有量来说，我们的钢铁工业还是甚感不足的，因此每位学生都要为祖国的繁荣昌盛而努力学习。
（1）生铁都有哪几种，每种都有什么性能及用途？
（2）钢有哪几种，每种都有什么性能？
（3）炼铁和炼钢的主要原理是什么？
（4）生铁和钢有什么区别？
通过学生阅读教材，回答上述问题，然后师生共同小结。
2．铁是我们常见的金属外，日常生活和生产中，我们还要用到一些金属。
请同学们阅读教材，教师引导学生总结。
3．教师复习提问：（1）化学方程式都可以表示哪些意义？
（2）根据化学方程式计算的依据是什么？
根据学生的回答情况，教师进一步讲解：化学方程式所表示的都是纯净物质发生化学变化时相互关系；各化学式所规定的化学量，反映的是纯净物之间的数量关系。但在现实生活中绝对纯净或理想纯净的物质是不存在的，或多或少都含杂质。当利用化学方程式计算的时候，所含的杂质并不遵守该化学方程式所遵循的规律。那么我们如何解决这类问题呢？下面做几道这方面的练习题：
①赤铁矿能用炼铁的主要成分是三氧化二铁，其余都是杂质，某地产赤铁矿含杂质35%，问5000吨矿石中含杂质多少吨？能用于炼铁的三氧化二铁占多少吨？
②2000吨含氧化铁75%的赤铁矿石，可炼出多少吨铁？
关键词： 铌微合金钢 热处理 板条贝氏体铁素体
低碳微合金高强度钢是目前高强度钢材研究的热点之一。通过单独或复合加入微量合金化元素Nb、V或Ti，达到晶粒细化、提高力学性能的目的。其中Nb在钢中能显著提高奥氏体的粗化温度和再结晶温度，具有细化晶粒和弥散强化的作用，是提高材料强韧性最为有效的合金元素之一[1，2]。同时，Nb的加入能使钢实现高温轧制，并且Nb的价格相对稳定和相对于V与Ti的低廉，让Nb更具有经济性和竞争力[3]。因此，铌微合金化钢的研究具有重要意义。
本文设计了三种含铌量不同的微合金试验钢，并参照实际轧制过程中高温固溶、终轧温度及卷曲温度这个关键温度参数，采用了热处理模拟方法研究试验钢组织与性能。
1.实验材料及方法
表1为三种含铌试验钢的实际成分，三种试验钢由低铌到高铌的顺序标定为Nb1、Nb2、Nb3。
表1 试验用钢的实际成分（质量分数，%）
将试验钢圆柱锭在箱式炉中加热，加热温度为1150 ℃～1250 ℃，在560 kg的空气锤上进行锻压变形，锻成宽120 mm×厚8 mm的试验钢钢板。将锻压后的钢板试样加热至1230 ℃保温25 min，盐水淬火进行固溶处理。然后将试样加热至900 ℃奥氏体化5 min，迅速分别放入550 ℃硝盐浴保温10 min，空冷。
在热处理后的钢板割取金相试样，经研磨、抛光、腐蚀，利用光学显微镜对试样显微组织进行观察。另取试样，经研磨、冲片、减薄制取透射试样，利用透射电镜观察试样的精细组织与粒子析出情况。
利用网格法[4]对试样进行组织中铁素体含量的测定。
为了对比分析，将SPHC钢放在相同条件下进行试验，其成分为0.05%C、0.02%Si、0.22%Mn。
2.实验结果与分析
图1所示为SPHC钢和三种含铌试验钢热处理后的金相组织。如图1（a）所示，SPHC钢的组织为多边形铁素体加极少量珠光体。如图1（b）所示，Nb1的组织为多边形铁素体加少量板条状组织。Nb2的组织为多边形铁素体加板条状组织加少量粒状组织，但板条状组织的含量明显增多，如图1（c）所示。Nb3的组织为板条状组织加粒状组织加少量多边形铁素体，板条状组织的含量大大增多且出现不少的粒状组织（如图1（d）所示）。
图1 SPHC钢与三种含铌试验钢热处理后的金相组织
（a） SPHC；（b） Nb1；（c） Nb2；（d） Nb3
利用网格法对试样进行组织中铁素体含量的测定，结果如图2，可见随着铌含量的增加铁素体含量减少。
图2 SPHC钢与三种含铌试验钢铁素体的体积分数
（a） Nb1；（b）Nb2；（c） Nb3
表2所示的是热处理后三种含铌试验钢的力学性能结果。可以看出，三种含铌试验钢在550 ℃等温温度条件下，随着含铌量增加，强度提高，而延伸率有所下降，但下降不大。中高铌钢σs>400 MPa，且三种含铌试验钢均有较低的屈强比（
表2 热处理工艺下三种试验钢的力学性能
对比含铌钢和SPHC表明铌可以明显促进贝氏体铁素体的转变，而对比含铌钢随含铌量的增加贝氏体铁素体明显增加。由于贝氏体铁素体相对于铁素体有更高的强度，贝氏体铁素体含量的增加，使含铌钢随着含铌量增加强度提高而延伸率下降不大，加上贝氏体铁素体与铁素体双相共存，使含铌钢有较低的屈强比（
3.结语
（1）试验钢在550 ℃等温后，含铌试验钢与SPHC钢组织有明显变化，低铌钢热处理后组织为多边形铁素体加少量贝氏体铁素体，随着铌含量增加试验钢组织中贝氏体铁素体含量明显增加，且组织细化。
（2）含铌试验钢在550 ℃等温后，含铌钢中随着铌含量增加强度提高而延伸率却有所下降，中高铌试验钢的屈服强度可达到400MPa水平，且屈强比小于0.8。
参考文献：
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[4]孙业英. 光学显微分析[M]. 北京： 清华大学出版社，2003： 78-79.
关键词：炼钢；精炼；连铸；质量管理
DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.001
高碳钢广泛用铸造各种精密工具、刀具、机械，在工业生产体系中有着不可或缺的位置。所谓高碳钢，是指碳含量约为0.60%到1.70%的特种钢材。高碳钢不仅坚硬，还有良好的淬火和回火性能。日常生活中的大锤、撬棒就属于高碳钢铸造工具的一种，钻头、铰刀等切割工具也是由高碳钢铸造而成。所不同的是，前者碳含量约为0.75%，后者含碳量约为1%。
作为高碳钢生产大国，国内的大部分钢铁企业都把高碳钢的质量控制放在首位，尤其是连铸技术出现以后，如果在智能化、自动化、机械化的生产过程中实现质量控制更是炼钢工艺的重中之重。本文首先对高碳钢的成分进行详述，在把握高碳钢成分的基础上对炼钢过程的质量控制进行分析，以钢铁制造企业有一定的参考意义。
1 高碳钢添加成分综述
在炼钢过程中，加入适量的碳元素固体而基本不加其他化合金属，经过热处理与冷拔之后，经过硬化而成形的钢坯就是高碳钢。这种钢材无论是硬度还是强度都强于一般钢种，且弹性较好，磨损及切口极限很高，还具有一定的削切性能，因此，被大范围使用。要确保高碳钢的质量，首先须从高碳钢的化学添加成分入手，各化学元素在高碳钢中起到的性能俱不相同，常用添加化学元素具体性能如下：碳元素C（提高强度）、硅元素Si（提高强度）、锰元素Mn（提高强度）、硫元素S（增大脆性、降低韧性、热脆性）、磷元素P（增大脆性、降低韧性、冷脆性）。
炼钢过程是一系列物理反应、化学反应的综合，因此，炼钢过程中，除了要注意各种化学元素的配比，还要注意空气中的主要气体元素对高碳钢性能的影响。空气中主要气体在炼钢过程中的来源、存在形式及相应的影响如下：氢元素（电离水可得，氢气溶解于表皮，表面气孔、增大脆性）、氮元素（电离空气可得，氮化物溶解于钢水，内部晶核、增大脆性）、氧元素（电离、还原可得，氧化物溶解与钢水、表皮，内部气孔、降低韧性）。
综上分析可得，各种化学元素通过主动或被动添加与炼钢过程中，都会对高碳钢的性能有所影响，因此，高碳钢质量的控制首先是添加化学元素的控制，这就需要机械操作人员在实际工作过程中根据实际情况而定，不可盲目操作。
2 高碳钢连铸过程的质量控制
钢丝是四大钢材中的一种，应用极为广泛。作为高碳钢的一种，本文以钢丝连铸过程为例，简述连铸过程的质量控制。
20世纪70年代，钢丝铸造技术以模铸生产方式为主，这种方式操作较为简单，但是生产效率不高；80年代后，钢水预处理工艺开始逐步应用，使得炼钢效率大为提升。此后，连铸小方坯技术逐渐问世，成熟的高碳钢丝质量也大为提高。
2.1 钢水预处理质量控制
钢水成分对钢丝质量影响巨大，对铁水进行预处理就是为了提高成品钢丝质量。钢水预处理工作的核心为脱硫，提高钢丝韧性。当前企业广泛采用的脱硫方法为喷吹法，通过严格喷水而后的钢水质量极高，可使含硫量降低至0.01%以下。
2.2 转炉冶炼质量控制
转炉冶炼过程其实就是炼钢过程的主体，目前国内企业主要通过以下两种方法进行该过程质量控制。
（1）高拉碳补吹法。这种方法主要对钢丝中的碳元素和硫元素、磷元素进行控制，从而取得最佳的炼钢效果。生产过程的前期材料可用高纯度铁水或者铁水与专业废钢的结合物，主要注意吹炼过程中的碳含量。碳含量的多寡通过道炉测温进行取样而判断，为了使碳含量的配比最为科学化，需要进行多次倒炉多次取样。值得注意的是，这种方法虽然可以保证碳含量科学化，却因为多次倒炉导致温度损失很大，提高了生产成本。另外，在多次倒炉后不利于温度控制，且氧化铁含量低，使出炉后的精炼工序开展困难。
（2）低拉碳增碳法。相比于高拉碳控制过程，低拉碳过程较为简单。低拉碳增碳法放碳过程只有两次，即在钢水注入前一次性加入所需碳量，一般约为0.07%-0.15%，连铸后再次加入碳粉。这种方法操作简单，要求炉温较高，脱磷效果较好，且对后期的精炼有较大的促进作用。不足的是这种方法是成品刚韧性受到影响，所以要求操作人员有极高的操作水平、观测水平。
2.3 脱氧过程质量控制
钢水凝固后，钢水中经过电离反应产生的氧元素会以氧化铁的形式分布在成品晶界上，使陈品高碳钢的可塑性受到影响。此外，氧化铁和伴生物硫化铁共同作用于成品高碳钢会发生热脆现象，因此，脱氧过程也是高碳钢连铸工艺质量控制必不可少的步骤。
一般钢铁企业都通过化学方式进行脱氧，所不同的是有铝脱氧和无铝脱氧。有铝脱氧是指通过硅铁，锰铁，和少量铝热剂进行反应，达到脱氧效果。无铝脱氧是指只用硅铁和锰铁进行反应，达到脱氧效果。在具体操作过程中，究竟用那种方式脱氧还需视具体情况而定。
2.4 精炼过程质量控制
精炼是高碳钢连铸过程的最后一步，通过精炼，高碳钢的性能进一步优化并固定，此过程进行质量控制同样必不可少。
一般的精炼或者二次精炼都才用钢包吹炉法，目的在于控制炉渣碱度。一般的低碱度数值为1，高碱度数值为2-3，主要依据为检测炉渣中氧化钙、二氧化锌等碱性物质的含碱度。
3 结语
【关键字】钢铁行业、利润率、产业集中度
1 前言
钢铁产业是国民经济的基础产业，在我国国民经济中具有举足轻重的地位。然而，目前较低的产业集中度已成为制约我国钢铁产业发展的主要问题，国内外学者已进行了大量的实证研究，表明产业集中度与利润率间存在着一定的相关关系。但不同学者对此相关关系的研究却有不同的剖析，大致分为以下两种观点：
观点之一：集中度与利润率之间具有平滑的、线性的、连续的和单调的关系。代表学者贝恩认为，在垄断市场或寡头市场的产业中，因少数企业间的共谋、协调及限制准入原则、市场的竞争性较弱，从而产生了超额利润，所以集中度与利润率成正相关关系。
观点之二：行业集中度与利润率之间的关系不是简单的线性关系，而可能是一种非线性和非连续的关系。代表学者德姆塞茨经过实证研究，表明卖方产业集中度与利润率间呈现双S曲线的非线性关系。我国学者魏后凯（2003）也认为，我国制造业集中度与利润率之间的关系是正相关关系，但又受到各种因素的综合影响和扰动，并非完全是线性的、连续的和单调的[2]。
虽然上述两种观点对产业集中度与利润率间相关关系的程度和解释不一致，但这证明了产业集中度与利润率的关系不可能是简单线性的函数关系，为此，本文采用1999-2007年的数据，选取钢铁行业内产量最大的前10家企业的粗钢产量为指标研究钢铁产业集中度，以销售利润率为经济指标，利用钢铁产业自身发展的集中度纵向比较，进而研究行业集中度与利润率的动态关系。
2 我国钢铁行业集中度与利润率关系的数据分析
行业集中度与利润率的相关关系的研究，可运用了各种不同分析方法，比如采用两位数大行业作为产业分类口径和采用静态的计量分析方法，以及三位数行业作为产业分类口径和采用向量自回归模型的计量方法。本文由于数据的缺失，无法满足计量模型的样本数据要求，故只采用直观的数据图表分析方法。
2.1我国钢铁产业集中度的比较分析
国内外学者主要通过横向和纵向比较分析了我国钢铁产业集中度，本文也借鉴这两种方法对我国钢铁产业集中度进行比较分析。
对于钢铁行业集中度研究，学者们几乎都选用CRn指标来衡量集中度指标，但不同学者对n的选择有所不同，在国际间横向比较时，有的选用CR1，有的选用CR3、CR4等；在自身发展的纵向比较时，有的选用CR4，有的选用CR8、CR10。本文选用CR3用于国际间横向比较的指标，选用CR4、CR10用于自身发展的纵向比较的指标。
2.1.1国际间的横向比较
据据《2014年版世界钢铁统计数据》计算出世界各大国家钢铁企业产量，并分别算出排名第一位、前二位和前三位的钢铁企业产量占全国产量的比重，如下表所示：
表1 2013年世界前六名产钢国家粗钢产量及产业集中度比较
资料来源：据《2014年版世界钢铁统计数据》计算所得
从表中可以看出，与世界各国的钢铁产业比较，我国钢铁产业作为世界第一大钢铁国家，其总产量远远超过其他国家的总产量，但排前三名的河北钢铁集团、宝钢和武钢集团产量之和占全国产量的比重仅有16.56%却远远落后于其他各国，甚至比其他国家的第一大钢铁企业产量所占的比重还要少，这说明我国钢铁企业相对而言是小规模生产，企业的数量很多，而大规模企业的产量相对总产量而言也不高，我国河北钢铁集团作为第一大钢铁企业，它的产量占全国总产量比重仅为5.88%，而其他国家一厂的产量比重却超过20%，已形成寡头垄断的市场格局。因此，我国钢铁产业集中度严重低下，远不如其他国家钢铁产业集中度。
2.1.2自身发展的纵向比较
20世纪90年代，虽然宝钢合并几家较大的钢铁企业成立宝钢集团，产业集中度有了较明显的提高，但进入21世纪，我国钢铁行业集中度处于下降阶段，从1999-2007年的数据计算的CR10得知，我国钢铁行业集中度在30%-60%之间，相对较低，且最近几年有明显的下降趋势。
图1 1999-2007年中国钢铁产业集中度趋势图
数据来源：中国钢铁工业年鉴2000-2007年
注：1）集中度CR4=前4强产量/全国总产量，CR10=前10强产量/全国总产量；
2）从图1得知，用CR4或CR10来描述钢铁产业集中度的趋势是一致的，故本文中选用CR10作为集中度的衡量指标。
上图表显示，21世纪以来，我国钢铁产业集中度有着明显的下降趋势，2006年集中度又开始回升。从2013年主要钢铁公司产量排名得知，2008年之后几年，我国钢铁产业集中度有着明显的上升趋势，但2013年我国产钢量最多的前十名企业的粗钢产量达30700万吨，占全国总产量的39.41%，有略微下降。2008年之后钢铁行业集中度的提高，主要得益于几大钢铁企业的并购重组，如宝钢并购韶钢、广钢成立了广东钢铁集团，武钢吞并柳钢成立广西钢铁集团，唐钢、邯钢合并成立了河北钢铁集团等等。
通过上文对钢铁产业集中度的横向和纵向比较可看出：一从全球来看，我国钢铁总产量排名第一，但产业集中度却远远落于其他国家；二从国内来看，我国钢铁企业的生产规模逐步扩大，集中度逐渐提高，但集中度CR10仍然徘徊在30%-60%，相比其他国家而言，仍存在企业规模分布散乱的严重现象。
2.2我国钢铁行业利润率分析
本文选取中国钢铁工业年鉴1999-2007年财务数据中的利润总额和产品销售收入作为经济指标，来对钢铁行业利润率进行研究。
我国钢铁行业的利润率总体上呈上升趋势，特别是2005年之前，钢铁行业利润率从1999年的0.89%到2004年的7.97%近似呈直线上升趋势，2005年出现了小波动，从7.97%下降为6.25%，利润率下降的主要原因是：原、燃材料供应紧张，采购价格较高，致使生产成本增加，减少了产品的利润空间，但由于国家的宏观调控，钢铁市场需求由高速增长转入适度较快增长，及时解决钢铁企业布局调整、合理配置资源，消除无序竞争，使得2006、2007两年利润率又开始回升；但2008年下半年受到全球性金融危机的影响，利润率反而下降，所以从钢铁工业协会的数据显示，2008年我国71户大中型钢铁企业全年实现利润846.38亿元，同比07年下降了43.32%，实现利税1949.88亿元，同比上年下降23.17%。这主要受到国际金融危机的严重冲击和挑战，而且我国经济发展的周期转入下行区间，GDP明显下滑，使得国内钢铁市场需求明显萎缩，钢材价格大幅度下降。
2.3我国钢铁产业集中度与利润率关系的数据分析
德姆塞茨和戚聿东两位学者在研究产业集中度与利润率的相关关系时，是以集中度的某一具体值为临界点，来划分二者的相关关系，故本文以年份设置临界点，进一步研究我国钢铁产业集中度与利润率的相关关系。
图2 中国钢铁产集中度与利润率的关系图
从图2得知，从1999年到2000年，钢铁行业利润率随着集中度的上升而提高；但从2000年到2004年，钢铁行业利润率则随着集中度的降低而提高，二者呈负相关关系；而从2004年到2007年，钢铁行业利润率又随着集中度的降低而降低，或者随着集中度的上升而提高，二者又呈正相关关系。由于缺乏1999年以前的数据，故本文只试分析从2000年到2007年钢铁行业集中度与利润率的相关关系的成因。
本文认为2000年至2004年，我国钢铁行业集中度与利润率呈负相关关系，原因如下：一是此期间我国钢铁产业集中呈下降趋势，这从以下几方面来说明：①我国钢铁总产量是全球第一，比第二大国的产量超出了80%；②我国规模相当的钢铁企业数量很多，每家企业产钢量仅占全国总产量的比重不超过6%；③我国也是钢铁消费量第一的国家，如2003年我国产钢总量占全球总产量的22.9%，但钢铁消费量占全球消费总量的27.3%，说明我国钢铁市场仍不能满足市场需求，钢铁企业的数量还会进一步增加；④由于当时钢铁行业的市场准入标准比较低，导致大量民营企业迅速发展，且发展速度和技术进步明显比国有重点大型企业，使得民营企业逐步瓜分了国有企业的市场份额。二是此时我国钢铁行业利润率逐渐上升，这主要是因为我国钢铁行业仍处于供不应求的现状，市场总需求量处于扩张时期，所以钢铁行业平均利润率远远高于其他行业。三是因为钢铁行业存在着高利润和巨大的发展空间，所以小型企业的生存空间较为广阔，企业间的并购重组就缺少动力和压力，钢铁产业集中度就进一步降低。总之，在此期间内利润率从3%持续上升到8%，而集中度却从55.56%降低至35.83%，故钢铁行业利润率与集中度呈负相关关系。
本文认为2004年至2007年，我国钢铁行业集中度与利润率呈正相关关系，原因如下：一是钢铁产业集中度有所提高，这主要的原因是：随着钢铁市场的发展，小规模企业逐渐出现了发展的局限性，而且我国铁路运输条件改善了，所以企业间逐渐出现了联合重组的现象，如沙钢重组后产量大幅度提高，达2500万吨。且2008年的宝钢并购韶钢、广钢成立了广东钢铁集团，武钢吞并柳钢成立广西钢铁集团，唐钢、邯钢合并成立了河北钢铁集团等，使得钢铁产业集中度随之上升。二是钢铁行业的利润率也在持续上升，但由于2005年原、燃材料供应紧张，采购价格较高，致使生产成本增加，减少了单位产品的利润空间，故在2005年出现一个小转折，且2005年之后，我国钢铁产业几乎处于成熟稳健发展时期，钢铁消费总量几乎达到峰值，逐渐出现产能过剩现象，导致一些低端产品的中小型企业逐渐退出钢铁产业，以致产业集中度也有不断提高的趋势，因此，此时我国钢铁行业集中度与利润率呈正相关关系。
3 结论与建议
在前人研究的基础上，本文的研究是以年份设置临界点来研究我国钢铁行业集中度与利润率的相关关系。从1999年到2007年统计数据的图表分析，得出一个结论：我国钢铁行业集中度与利润率的相关关系是以2004年为转折点，在2004年之前，二者呈负相关关系；而2004年之后，二者呈正相关关系，这也验证了贝恩的“集中度―利润率”假说，说明集中度与利润率存在一定程度的相关性，但我国钢铁行业的这种相关性不是简单的线性关系，而是以年份为临界点的非线性关系。
本文也试着分析钢铁行业集中度与利润率的相关关系的成因，发现我国较低的钢铁产业集中度与产业的发展周期、市场准入壁垒低、钢铁产品消费结构和市场区域划分等因素相关，且当我国钢铁行业存在市场供不应求而导致较高利润空间时，很多小规模民营企业就能容易越过较低标准的市场壁垒进入钢铁行业，这就是我国钢铁行业集中度持续不高的原因。
从图3得知，目前我国钢铁行业集中度与利润率呈正相关关系，所以提高我钢铁行业集中度是提高我国钢铁行业利润率的关键因素之一，因此，我国应着重提高钢铁行业集中度。本文提出以下几点建议：
（1）扩大龙头企业规模，挖掘钢铁产业链市场。由于产业集中度与行业内前几名龙头企业的产量有关，产量之和越大，那么产业也就越集中，因此在全行业钢铁总量规模和产品市场需求一定的情况下，采取相应措施促进龙头企业积极扩大钢铁生产规模，提高产量来提高产业集中度。同时可以努力挖掘钢铁下游产业，增加钢铁产品市场需求量，也可以通过改善钢铁产品性能、加大产品用途范围等开发钢铁副产业的发展，完善钢铁产业链市场。
（2）资源整合重组，优化市场结构。对每个省份的钢铁企业进行省内资源整合，即通过省内市场中各主要钢铁企业的合并重组来减少钢铁企业数量，淘汰省内低效落后企业，优化省内钢铁企业的资源，降低企业生产成本；或通过“大鱼吃小鱼”的形式来并购小型钢铁企业，扩大大型钢铁企业的规模，体现出钢铁行业规模经济的优势，从而改变当前钢铁生产企业“散、乱、小”的市场格局，优化市场结构。目前，我国部分省区已经开始进行省内区域整合，并取得了一定的效果。如2005年新唐钢集团的成立及2008年的几大企业重组，使得钢铁行业集中度呈现回升的趋势。
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关键词：钢铁 自动化技术 创新 发展
中图分类号：TG335 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（b）-0087-01
钢铁行业因社会经济的进步致使它的春天到来了，但由于该行业的高利润使得大量的资本涌入这一行业使得该行业的竞争越发的激烈，自动化技术作为钢铁企业的核心技术，自动化技术的运用和变革将促进钢铁公司的竞争力，因而作为钢铁行业的重要组成部分，只有重视自动化技术的创新发展，钢铁公司才能做大做强。
1 自动化技术的解释
自动化技术就是将自控技术、电脑技术、机械技术等全方位的融合运用于公司操作麻烦、大面积生产的行业里面，像钢铁行业。这项技术的运用将为这样的行业提供精准、便捷、超速、长时间生产等，使这方面的行业得到快速的发展。
2 自动化发展的历程
自动化的发展历程可以分为三个阶段：离心式调速器于20世纪70年代末发明出来，进而将蒸汽机的阀门与离心式调速器相结合，自动控制系统在蒸汽机中出现了，它的出现代表着自动化技术运用的开端，这是第一个阶段，自动化技术的初步出现；经典的控制理论出现于二战，它的出现影响着以后的自动化的发展，这是战争促进了它的出现，从而使控制与系统相结合的学科的出现，这是第二个阶段，部分自动化的成熟；微电子技术于20世纪50年代末得到突破，单片微处理器和电路计算机的出现更是为自动化的全面运用起到了促进作用，这是第三个阶段，全面自动化，此后随着社会经济的发展使得自动化技术不断的突破，从而形成了现在的自动化技术，当然，在未来自动化技术的创新发展永远不会停止。
3 自动化技术在钢铁行业的运用
从原料的购买到成品的出场这个过程对钢铁公司来说非常的麻烦，尤其是它囊括的范围太广了，这就回使得其中会出现很多的问题，将自动化技术运用到这之中将很好的解决这种现象，从而为钢铁公司的发展保驾护航。
作为钢铁生产中的重要组成部分，检测环节非常受到钢铁公司的重视，因为钢铁的质量需要它来保障。在以前主要靠人工检测，这对钢铁的质量无法做到完全的保障，因为人工总有些不确定的因素产生，运用光电直读光谱仪将有效的分析样本的化学成分，而X荧光光谱分析仪将有效的分析生铁类矿石的化学成分等，这些自动化技术的运用和以前的手段相比有着无可比例的优势，尤其是精确度、灵敏度、失误率等方面。对自动化技术来说，它拥有完整的系统和体系如电子传感测量系统、计算机数据处理系统、物理体系等，这些系统和体系将全面准确的检测所需的物体，稳定性方面有着可靠的保障，而且相比以前更加的简便。
自动化技术的信息流传送就是将检测分析得出的信息传递到有关部门，这样可以准确、快速的传递给相关人员，从中分析出的检测信息若出现问题可以及时纠正过来，很好的避免了大祸的酿成。而以前的手段则是依靠人员和电话传送信息，这样的手段造成发生问题的可能性很大，这样将使得钢铁公司迫切希望解决，而自动化技术的信息流传送依靠其精准的信息传送很好的解决这个难题。
自动化技术虽在到钢铁行业中运用拥有着很多的优点，但发展中出现的问题也不能因此而遮掩。像在钢铁的生产中矿石因融化其中的有毒气体会向四周大量的散发，这些气体对人体的危害很大，自动化技术中的检测手段虽可以对散发的气体进行检测，虽说清除有毒气体的资金与检测技术机器的购买相比多得多，但是不说它的安装很麻烦，就说它的只能检测却对有毒气体的清除没有帮助也是无用的，因为钢铁公司不可能在买了这些自动化技术检测机器在用大量的资金来亲消除有毒气体，这是不现实的，因而很多的公司根本不重视这一块，但社会的进步使得那些垃圾钢材慢慢消失在市场上，这对那些小钢厂来说是灭顶的灾难。就另一方面来说，自动化技术在钢铁行业的运用虽然比旧的生产方式有着很多优点，但是整个自动化系统是一体的，若钢铁公司在生产中某个环节出现的问题会使得整个生产受到影响，这是无法避免的，只有将这个环节的问题解决好生产才能继续进行但这种现象的产生，但出现的情况不可避免的对钢铁公司产生了不好的影响，而这种问题要想避免就得定期对自动化技术设备进行检查和维护，而且在生产前也要进行检测，这样也是为了更好的生产，毕竟对钢铁公司来说时间就是金钱。
4 自动化技术在以后的创新发展
随着时代的进步，作为钢铁公司内控系统的重要环节，钢铁公司的自动化操作、现代化管理时刻在创新发展，钢铁公司的内控系统时刻的控制监察这自动化的运用，从而在成本和收益上达到一个平衡点，实现生产量和收益的共同扩大。运用自动化技术的信息管理系统将使成本降到最少，从而扩大收益。自动化技术的信息管理系统就是将计算机技术和现代化管理融合在一起拥有信息的收集、处理、储存、传送等各项能力，当然还需要计算机的帮助。从而达到各项自动化的管理如资源管理、信息管理、事务管理等，信息管理系统将是自动化技术的发展的缩影。从另一点来说，计算机系统依靠互联网有效的控制着自治的各个自治分部，这需要依靠控制器，若出现问题也会传达到有关人员从而有效的解决掉，因而自治分散的系统在以后很长的一段时间还会在运用，技术也需要创新发展。钢铁公司在以前依靠大面积生产来扩大收益，但现在不同了，社会的进步，生活水平的提高使得人们的要求也变得越来越高，自然对钢铁的质量的要求也高了起来，这是不可避免的，钢铁公司也要适时地转变，以市场的需要为目标。时代的进步使得自动化技术也要创新发展，从而更上时代的步伐，当今的人们因生活水平的提升非常注重环保节能，21世纪是环保节能的时代，作为钢铁行业的重要组成部分，钢铁自动化技术也要在这个方向进行创新，从而促进自动化技术在钢铁行业的发展。
5 结语
创新发展一直是永恒的焦点，作为钢铁行业的重要组成部分，只有重视自动化技术的创新发展，钢铁公司才能做大做强。
参考文献
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[2] 张寿荣.中国钢铁工业领域高新技术发展和产业技术创新发展战略研究[J].材料导报，2000.
在中国经济向集约化发展的大背景下，促进我国钢铁产业集中度提高、产业竞争力提升，是我国钢铁行业发展的重要渠道。因此，研究中国钢铁产业市场势力和市场绩效之间的关系对提升中国钢铁产业竞争力具有重要的理论价值和现实意义。本文拟利用中国钢铁产业的数据，利用结构主义研究方法对钢铁产业市场势力、市场结构及相互之间的关系进行实证研究，剖析市场集中度对内外资企业市场绩效影响程度差异的原因，探讨相关的政策建议，以期对中国钢铁产业发展提供有益的思路。
中国钢铁产业集中度演化
一般而言，在产业资源市场化配置条件下，竞争和规模经济的效率优势会促使产业渐进式重组，部分企业的规模会越来越大，这时若没有产业政策的限制，市场会从离散状态趋向相对集中状态，一个直接的结果就是产业集中度的提高。但是，在市场竞争比较充分的情况下，我国的钢铁产业并没有呈现出集中化的态势。钢铁产业的生产集中度总体不高，CR4和CR10这两个指标值在这段期间基本保持稳定，大致在30%和50%上下徘徊。从2001年开始呈现急剧下滑的趋势，到2004年，CR4值已跌至18.52%，比2000年下降了约12个百分点；CR10值也仅为34.77%，比2000年下降了约15个百分点。这主要是因为2001～2006年我国钢铁行业高速发展，大量中小钢铁企业进入该行业。2007年以后由于国务院出台宏观调控政策规范钢铁行业盲目投资，以及行业内兼并重组的加快，行业集中度有所提高。
造成国内钢铁行业集中度过低的原因是多方面的：一是我国现阶段经济发展的不平衡性。我国东部地区经济发展较快，西部地区相对落后，在一些相对落后的地区，钢铁行业仍然对当地的经济发展、就业起到举足轻重的支撑作用；二是我国经济发展阶段仍处于工业化中期，经济处在快速发展期，对钢铁有较大的需求，对外贸易的强劲增长拉动了钢铁的直接和间接出口，钢铁消费仍在增长，2001～2010年十年间，我国粗钢产量由14，892.7万吨增长到62，665.4万吨，年均增长率达到17.3%。当我国工业化阶段完成以后，钢铁产量会趋于回落；三是由于国家实行分税制改革后，地方政府为发展经济，保证财政支出，加大扶植地方中小民营企业力度，在钢铁工业的高速发展期，中小民营钢铁企业受到各级地方政府的支持，市场出现大量的小规模钢铁企业，与此同时行业的少数核心大企业规模扩张速度跟不上地方钢铁企业的发展，导致了行业集中度下降。
当前，在国家严控钢铁行业新增产能的大环境下，行业的兼并重组是提高行业集中度的最重要手段。重组模式主要分为两种：市场化重组和行政化重组。市场化重组效率高，可以快速成长实现规模经济，提高产业链控制能力，发挥协同效应，合理配置资源。在我国目前转轨经济的条件下，钢铁企业的重组往往存在行政力量的介入，以政府为主导的并购模式是我国钢铁行业的主要并购模式，行政化重组的优点是整合的成功率更高一些，对钢铁行业集中度提高起到推动作用，但“行政化重组”并不是企业间的自愿行为，存在“拉郎配”的现象，这也是我国基本国情所决定的，因此国内钢铁行业并购模式不可能一蹴而就完全实现市场化，目前情况下，没有政府的扶持，单靠市场化运作很难推进跨区域的实质性重组，而单纯的行政主导又有种种后遗症。因此，采用“市场化与行政干预相结合，逐步过渡到市场化”的模式较为可行。
中国钢铁产业市场集中度与市场势力关系分析
通过前面的分析能够看出，如果使用CR4、CR8这样的集中度指标对我国钢铁产业进行分析，那么将很容易地得出我国钢铁市场是处于低寡占型市场结构的结论，这样的结论能否经得起推敲是值得探究的。从全球钢铁企业产量50强的排名中我们可以看到，在全球钢铁企业排名前十名的钢铁企业中中国企业有5家，占了一半。在全球钢铁企业排名前20的企业中中国企业占了9家，也有将近一半企业为中国企业。在全球钢铁企业排名前50的企业中中国企业占了24家，仍然可以占全部企业的大约50%。
从这个数据中我们可以看到，尽管我国的CR4、CR8的比重比较低，但这并不一定能够说明我国产业集中度比较低。我国钢铁企业的CR4、CR8比较低，是多方面原因造成的。首先，我国总体幅员辽阔，大型钢铁企业分布在国家的各个地区，整合起来难度较大，不像欧洲国家和日韩那样更容易整合成几家企业，使得集中度可以迅速提高。其次，我国大型钢铁企业的数量众多，且规模普遍较大，在全球的钢铁企业中占据了主要地位，这也导致了我国的CR4、CR8水平普遍不高。第三，我国各地区钢铁发展的产业政策原因，区域内的企业并购行为较容易实现，而跨地区的并购行为难以形成，因此导致我国形成了几个钢铁生产的重点省份和地区，每个地方都有自己的龙头钢铁业，并且这样的企业在全球企业排名中都是很靠前的。如果计算分区域的集中度指标，例如CR4，那么每个地区的集中度都将是非常高的。因此，笔者认为在中国这样的特殊的钢铁行业的发展情况下，使用CR4、CR8指标是存在一定不全面性的。因此，分析了了我国的CR10、CR20、CR50指标，我国的CR10指标在最近两年呈现了较强的上升趋势，2009年达到了45%；CR20指标2009年接近60%，而且也有比较强的上升趋势，随着我国钢铁企业并购的不断进行，这一指标将会进一步上升。而且CR10、CR20指标的上升速度明显比CR4、CR8指标的提高速度要快，这也体现了我国钢铁企业发展的现实情况，我国排名前几位的企业相对比较稳定，排名在10～20位的企业这几年的变化比较大。
结论
通过分析近十年来我国钢铁厂产业的产业集中度发展变化过程，发现我国钢铁产业的生产集中度总体不高，CR4、CR8和CR10等指标在这段期间基本保持稳定，大致在30%和50%上下徘徊。从2001年开始呈现下滑的趋势，2007年后又开始逐渐上升，呈现了一种倒“U”型的变化趋势，这主要是因为2001～2006年我国钢铁产业高速发展，大量中小钢铁企业进入该行业，导致产业集中下降。2007年由于国务院出台宏观调控政策规范钢铁行业盲目投资，以及行业内兼并重组的加快，行业集中度有所提高。
