綠能減碳的再生能源政策下鋼鐵產業的演進發展令人期待

李振麟2025 年 4 月 18 日

文/李振麟

生活應用普及化鋼材的性能持續提升

工業革命下，煉鋼技術取得更新進展，新技術與基礎設施同步推動鋼鐵的物性需求走向多元化，如何才能得到更有利的鋼材應用，成為每一位鋼鐵製造商所面對的挑戰議題。高爐中的「鐵水」，添加各種不同金屬元素，藉以開發更高性能的合金鋼，以適應現代化生活的變革需求，因此造就許多研發單位成立。如「天然氣」與「石油」產業，便需要更堅固強韌的鋼材，以利於開挖輸送，因此擁有完美無縫的「焊接性能」極為重要，才能確保接縫處沒有弱點洩漏，如今研發上得知，添加錳與其他微量元素，便可滿足其需求，這也就是所謂的「錳鋼」。

二十世紀中葉期間，新的冶煉技術出現，煉鋼生產過程有了「電弧爐」發明，從火焰到電力生產提煉，便可將原本的鍋爐燒煉，成為省時、節能的電力生產方式，有了快速便捷以及低耗能的條件，也就有了廢邊料的再回收利用，工業廢料逐漸成為一種廉價的重要資源，也就是後來所謂的「廢鐵資源」。

除了傳統的製造方式改變，鋼鐵製造商的軋制技術也有所突破，可以製造出鋼板板材，以滿足客戶的產品應用。在融化後的鋼液倒入固定模具中，形成「鑄錠」，然後軋製成薄片或更小的形狀和尺寸。鋼液連續輸送入模具中，形成長條型鋼狀，這些條狀物再從模具中出來，切割成為一塊初級胚狀，也就是「鋼胚」，如此一來，將更容易軋製成為成品和半成品。

冷熱加工技術使得材料更薄

「粗胚鑄錠」只是工業煉鋼的第一步驟，鋼鐵的性能上，不僅有化學成分的基本要求，還需要「加熱」、「冷卻」、「錘擊」和「軋制」等物性承受功能。這些巨大的鑄錠，經過冷熱退火的繁複軋制過程，以形成所需要的形狀和尺寸。如今，煉鋼製造商的生產工藝，已經有能力製作出厚度如同薄紙的箔片。

在機械性能上，經過不斷來回地淬火（快速冷卻）以及回火（淬火後再加熱）過程，則可以得到更精確的機械性能，也就是加熱到800°C左右再緩慢冷卻，此時金屬鋼板本身的晶體構造將被改變，也提升了鋼片的「延展性」與「抗張強度」，讓鋼品更有其「彈性」、「韌度」與「強度」，退火作業使得金屬物性提升，軟化到足以保持相當的硬度，成為製造汽車零件的主要材料。製成的厚鋼材金屬，經過「防鏽」與「防腐」等塗層處理，將更能適應於冷、熱溫差或含有鹽分的海水中，可適用於橋梁、造船和鐵路等工程應用。

「鋼鐵」成為國家經濟建設的工業材料

如今全球鋼鐵廢料回收率已經超過七十％，高達九十七％左右的鋼鐵副產品可再生利用，就如同鋼爐中的爐渣，通常用於生產製造混凝土。如今，現代化的鋼鐵廠，都比以往更加安全、清潔，事故發生率也減少改進中，「鋼鐵金屬」可視為推動工業革命與國家經濟發展的重要工業材料。鋼鐵商品在我們日常生活中，發揮極大作用，隨著都市化迅速擴張，城市人口密集度越來越高，高樓大廈與捷運交通等基礎設施，對於鋼鐵建材的需求，也在持續增加中，尤其是新興國家的建設與能源探勘，對於鋼鐵建材的需求更不可缺。今日在全球推動綠能碳排政策下，鋼鐵金屬材料，更是「風力發電」與「太陽能」工程建設的主要工業材料，提供了綠能環保技術上所需的硬體設施。

鋼鐵的特性變化多端，不僅擁有「強度」、「延展性」與「韌性」等特質，也擁有「耐火」與「焊接」等物性指標，可以滿足各式民生工業需求。一般常見的鋼鐵防腐方式，則以「鍍鋅」或「鍍錫」在表面，以阻絕氧氣、濕度與金屬面接觸，便可製成我們生活中的鐵罐頭，或者是支撐橋面的防銹鋼桿，鋼鐵如果加上金屬元素「鉻」，便可以形成氧化保護層，也就是力抗腐蝕性的「不鏽鋼」，不僅降低生鏽速度，也帶動很多現代化商品。

近幾年來的綠能環保意識抬頭，為鋼鐵產業帶來許多商機，如離岸風電的再生能源興起，帶動鋼鐵消費需求增加，同樣因為多數風場都位於海邊或架至外海海面上，鋼板的「抗腐蝕」與「焊接性」，就具有高度要求條件。同時，在面臨減碳綠能政策上，煉鋼過程中的碳排放總量，也同樣成為被檢討的對象。

根據「世界能源總署」統計，二○二○年全球鋼鐵的碳排放總量，在減碳需求上，面臨「核心製程」的技術檢討，原傳統的高爐煉鋼製程，必須更換為「電爐煉鋼」。有了電爐煉鋼技術，可以從「煉鋼」執行到「熱軋」，再到最後的「冷軋」一貫作業。目前國際上，所推動的幾項減碳製程方式，如煤炭冶金改成「氫能」，使用「氫氣」技術來還原「鐵礦石」，或是採用「電爐煉鋼」，將廢鐵轉為再生能源材料，重新製程來減少碳排量，達到最終的綠能減碳目的。