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一、前言
今年全球第七屆國際職業衛生大會(International
Occupational Hygiene Association, IOHA)在台北隆重舉辦(2/18~22,
2008)，閉幕前夕有來自北歐、南非、澳、日、港等二十多名外賓對中鋼公司的鋼鐵生產與其相關的職衛-環衛運作有興趣，乃組團南下，也可順便感受用中鋼產品所鋪設的高鐵(Taiwan
High Speed Rail)軌道與宏偉的車站結構。當天有南北學府的公衛所研究生與職安系學生多名隨行觀摩(field
trip)。
在1970年代規劃、興建的中國鋼鐵公司(China
Steel Corporation)，對後學職業衛生的學思過程具有潛移默化之功。在1972年出國進修公共衛生(專攻職業衛生學)時，正值中鋼進行「一貫作業大鋼廠」(Integrated
Steel Mill)的時候。深以為若能從一貫作業煉鋼廠的每個環節深入研究，將會是對一個研究工業安全衛生的人(an
Industrial Hygienist)是一種很完整的(comprehensive)學習，於是選定了‘Steel
and Occupational Health－ A New Look’(煉鋼與職業衛生的前瞻)作為博士論文題目，於1977年畢業於美國德州大學休士頓醫學中心公共衛生學院取得公衛(職衛)博士(Doctor
of Public Health, majoring in Occupational Health, U.T. School of Public
Health, Health Science Center at Houston, Texas, U.S.A, 1977)。回國後雖沒有機會在中鋼服務，但以上博士論文乙冊致贈當時的趙耀東董事長(註)，永存中鋼圖書館。回國任教後，有機會應經濟部國營事業工業安全衛生輔導的機會，數次參訪中鋼，每次都看到它的進步。(註：於2008年8月辭世享年93歲)
參觀簡報前，先代表台灣IOHA主辦單位蔡朋枝理事長向中鋼致意，贈送感謝狀以表達其對本次大會的財務贊助、參展與提供工廠參觀的盛情指導。這時也重溫起三十多年前國外求學的種種。這回工廠參觀除了高爐(Blast
Furnace)與熱軋鋼(Hot Strip Mill)二廠外，也從簡報中獲知了其他與環保、生態、員工健康促進與社區回饋等相關資訊；此外也獲得了一份中鋼過去幾年與學術單位合作探討相關職衛議題的綜合報告書，‘The
Study of Occupational Hygiene in China Steel Corporation, IOHA 2008’。
煉鋼是一門採礦(mining)、冶金(metallurgy)的學問，回想當年為了探討煉鋼技術，休士頓醫學中心的萊斯大學(Rice
University)圖書館是我取經煉鋼的寶庫。從一幅狄斯耐唐老鴨(Donald Duck
of Disneyland)扮演一位手持長柄鋼杓(ladle)作鋼水澆注的工人圖，給了我論文題目的靈感。隨著生產技術與時代變遷，這隻唐老鴨之身、心、健康的遭遇又如何？為了回顧與前瞻，首先得從鐵、鋼的性狀與工業煉鐵、煉鋼的技術演變有所認識，才能從中探討所需關心的職衛問題。
二、鐵、鋼的性狀
1.鐵(iron,
Fe)
化學元素：原子序26、原子量55.845、熔點1535℃、沸點2750℃、密度7.9(kg/L)、在週期表VIII族(詳見表一)，係一用途廣而便宜的金屬，在地殼(crust)中佔5％，其豐度在金屬中僅次於鋁居第二位，在所有元素中，排在氧、矽、鋁之後居第四位。鐵主要存在於地核(core)中，是整個地球豐度最大的元素(35％)。以上地殼、地核的組成可以從地球內部好似個核電廠，鐵是核分裂下的安定產物，而地殼量鐵之遜於鋁乃比重差異下的結果。
隕石中含有62~75％的鐵，可見鐵是太陽系星球的重要組成。最主要的鐵礦有赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)、褐鐵礦和菱鐵礦。人體平均含鐵約4.5克(約佔0.004％)，其中65％存在於血紅素(heme)中扮演攜氧功能，1％存於各種酶中，人每天平均約需10~20mg的鐵。
雖然鐵也有+4和+6價的氧化態，但以+2和+3最為重要，如FeO、Fe2O3、Fe3O4。鐵銹(Fe2O3.．xH2O)，是鐵的氧化作用，鐵與空氣中的水蒸氣、二氧化碳與氧氣共同形成。
鐵可以改善缺鐵性貧血症，但過多或地中海性貧血症(thalassemia)患者大量輸血下，都會因過多的鐵反導致後遺症(如心臟病)，這時反而需要去鐵劑以幫助去高濃度鐵的負荷。
鴿子腦中有較高含量的磁性鐵份，有助其辨位歸巢。鐵之種種化合物之不同顏色，是古來彩繪之顏料。
在材料科學與人類文明的探索中，人類從青銅時期(the Bronze Age, 銅．錫合金，約3000
B.C.)進入鐵器時期(the Iron Age, 大約1100
B.C.)，如埃及中王國時期( the Middle
Kingdom)為外來入侵族群希克索人(the
Hyksos, 1750 B.C.)的征服，即是後者有鐵的武器，勝過了青銅。中國古代傳說中的「干將」、「莫邪」寶劍，應是鐵之加工鍛造與添加合金元素的說明，也是鐵提升為鋼的過程。
鐵有以下常見的幾個名詞：
(1)
Pig iron 鑄鐵、生鐵
The impure iron, with a
large content
of combined carbon
不純鐵，含有大量的碳（註：初期鑄鐵模具形狀似豬，故以“pig”名之）
(2) Wrought iron
鍛鐵、熟鐵
A very pure form of
commercial iron, having
a very small carbon content. It is tough, malleable, ductile and easily
welded.
相當純的商業用鐵，含碳量少，堅韌、鍛鑄性、延展性、易焊。
(3)
Cast
iron
鑄鐵
An iron-carbon alloy
produced in a blast furnace. It
contains up to 4％ carbon , and is more
brittle. But more easily fused than steel.
產自高爐的鐵─碳合金，含4%碳、易碎性，不過較鋼易焊。
表一 元素週期表
2.鋼(steel)
是所有金屬中有最廣泛的用途。鋼是通過加入微量碳而硬化了的鐵(含碳量0.03~1.5％，有時可高達2.5％)，含碳高於1.5％的稱生鐵或鑄鐵(pig
iron or cast iron)，由生鐵在平爐或鹼性吹氧爐(Open
Hearth or B.O.P.法)或電爐(
Electric Furnace) 中精煉而成。除碳外，經常還有其他元素加入，或者採用鍍覆方法(plating)，使鋼具特殊性能，如很高的強度、硬度、耐用度或抗腐蝕性。
鋼主要有三類商用產品：碳鋼、低合金鋼和高合金鋼。
(1)碳鋼(carbon
steel)：碳和鐵兩種元素組成的金屬，隨著碳的增加，強度和硬度將提高，物理性改變。
(2)低合金鋼(low
alloy steel)：含鎳(Ni)、鉻(Cr)、鉬(Mo)、鎢(W)、鈦(Ti)、鈮(Nb)等金屬的總量為1~5％，其硬度特別高。
(3)高合金鋼(high
alloy steel)：至少含有一種含量在5％以上的合金元素，最常見的是鉻、鎳、錳、鉬或鎢。不鏽鋼(stainless
steel)是含有各種不同成份的碳、鉻、鎳的高合金鋼(含鉻、鎳高達12~18％)。
如果鐵的含量少於50％，合金就不再稱為鋼。
利用熱加工(在高溫下對鋼進行撞鍛、模壓、軋製或擠壓)與冷加工(軋製、擠壓、拉拔)使澆鑄的鋼成形以便應用製造和建築。
三、鋼的生產(Steel
Production)
所謂煉鋼不外乎就是去除鐵中的雜質，調節其中所含的碳量，並加入所擬添加的合金成分，並將鋼水澆鑄成鋼錠(ingot)或透過連續澆鑄法(continuous
casting)，經大鋼胚(bloom)或扁鋼胚(slab)的連鑄機作成小鋼胚(billet)、條鋼(bar)、線材(wire
rod)、鋼板(plate)、鋼片(sheet)、鋼捲(coil)、電鍍鋅鋼捲(electro─galvanized
coil)等產品。
若以電爐(Electric Furnace，含電弧electric
arc與感應爐induction兩種)，最容易說明煉鋼，就是在高溫爐內將鐵水與回收鋼廢鐵料(90％)重新熔融、去渣即是。不過一個一貫作業的大鋼廠，其原材料有大部分是來自鐵礦砂，於是要更複雜的高爐生產鐵水(raw
iron)的繁重工程，從鐵礦砂(iron ore，如FeO)、焦炭(coke)，利用焦炭中之C以去除鐵砂中之氧，藉石灰石、螢石等爐渣形成劑，去除鐵水以外的雜質。
在現代的煉鋼技術中，原材料(生鐵與廢鋼)在不同的生產方式下，其所佔成分比各有不同：大型鋼鐵企業都從高爐供應鐵水，通常佔全部金屬進料1/2以上。廢鋼在平爐法(open
hearth method)中佔48~50％，在氧氣轉爐(basic oxygen furnace B.O.F. or
converter)中佔28~33％，在電弧爐中佔90％以上。
所謂平爐法，是指1846年英國的貝塞麥(Henry
Bessemer)與德、法的西門子．馬丁法的合併改良技術(指改變含矽之酸性爐襯採鹼性耐火爐襯，如鎂耐火磚取代矽耐火磚，並加入氧氣的強化冶鍊)，不過在B.O.F.
or B.O.P.方法發明後，20世紀上半世紀美國的煉鋼優勢逐漸被取代。
鹼性氧氣煉鋼法(basic oxygen process, B.O.P，又稱L-D法，氧氣頂吹轉爐煉鋼法)，係1952年奧地利的Linz
& Donawitz 兩地研發出的快速高效率煉鋼法，較貝塞麥與平爐法優點甚多。L-D法是在轉爐之頂將純氧以超音速從爐頂，藉冷卻水環流的銅管吹入，可藉噴嘴高度與吹氣速度調節轉爐反應時間，每次20~50分，每爐30~300
tons，較之平爐之7~9小時/爐之生產量效率提高很多。氧與鐵液中的碳、矽、錳與一小部分的鐵，形成爐渣，所形成的一氧化碳隨氣流帶走。出鋼時加入鐵合金，以調整鋼的成分。今日日本為首與其他鋼生產大國幾乎都採用此法。
為了預先去除鐵砂中的不純物，並提高鐵份濃度，而有鐵砂小顆粒(iron ore
pellet)在原產地預處理的過程與產品。鐵砂或鐵砂顆粒中所含的氧(如FeO中之O)，必須有焦碳(coke,含較純的碳C)以去除之。為此焦碳工廠(coke
oven)成了大煉鋼廠的重要附屬機構，如美國賓州匹茲堡(Pittsburgh, PA)之U.S. Steel有Clairton Works
焦碳廠的附屬機構，也是鋼鐵業職業衛生業務傷腦筋的地方，它的空污、粉塵與致癌物質都是職衛的難題。
配合高爐的方便作業，石灰石與鐵礦等原料有必要先經過燒結工廠(Sinter
Plant)的前處理，使燒結成塊(agglomerate)，於是燒結工廠也是一個高污染區。高爐鐵水轉注B.O.P煉鋼轉爐的過程，是藉魚雷(torpedo)容器的鐵軌轉運。
當以上原料準備就緒就是進入煉鐵(iron
making)與煉鋼(steel making)的偉大工程。高爐出鐵水量，以中鋼#4
BF為例，8,800 ton/day(高爐體積2400~3400
m3 ,全年無休作業，15年後爐襯耗盡，除役)。今日中鋼粗鋼年產量12x106
tons，2008年更朝向20 x106
tons邁進。以上煉鋼流程、焦碳生產如附圖一、二、所示。
四、一貫作業煉鋼廠的職衛問題
一個道地的一貫作業煉鋼廠，應該擁有更多的原材料之所及，比如採石場、煤礦場、鐵礦砂之礦山或小濃縮鐵顆粒廠(iron
ore pellet)、焦碳場、燒結場以及其他如圖一所示之高爐、煉鋼、軋鋼等設備，甚至包括所有運輸系統，如卡車、鐵軌車、平底駁船(barge)、貨輪等。今日企業之細分工以及礦產資源之不易取得已使產業形式大有變更。在勞工政策與環衛責任之考量下，廠區內有正式員工與下屬包商工人兩種(兩者傷害率不同，0.3
vs. 1.14/106 工時，2007，相差四倍)；為了減低自己場區內以及國內的污染，更有將污染源遠離化(把污染留在原產地)等的措施與考量。於是今日的一貫化鋼鐵廠的內容已大大地簡化，比如礦砂已在澳洲預先處理成iron
ore pellet，輪船一靠碼頭，只要藉輸送帶就可送達燒結工廠；採石場運抵的石灰石與焦碳適當比例下，經燒結過程與粉碎等程序，就可將燒結塊狀物投送入高爐。當有一天，焦碳有其方便外購管道時，我們會發現，一貫作業煉鋼廠只是一個簡單的最後混合與鋼材成形工廠。當然從企業經營的著眼點，向高利潤較輕鬆的多角新事業、或海外設廠等都是謀生求發展之道。如今中鋼已有中碳、中聯資源、高磁、鋇泰、鑫科等投資公司，並擬在海外設廠。巴西之Vale
do Rio Doce公司，從基本礦產資源的掌握，是全球最大的鐵礦砂與鎳礦掌握者(後者購自加拿大)，並同時擁有銅、錳、鐵鋁氧石、鋁、煤與能源等，不禁讓人望而生畏(Ref.
Time, 3/3/08)；今年八月又有中俄合資購買澳洲角鐵礦的消息。掌握資源與能源，藉自家的航運設施，是今日鋼鐵重工業的生存命脈。
從過去中鋼與官方(勞研所)、學界(成大、高醫、中華醫技等)三方面產、官、學所從事的系列職業調查研究內容，可以看出以下幾個領域是較顯著的煉鋼廠職業問題：
1.
耐火磚(refractory)與火爐(mason)工人的SiO2暴露問題
註：Open Hearth
與B.O.F.採鹼性爐襯(如鎂磚)取代酸性耐火磚(如矽)，前者可去硫、磷雜質，並免去了SiO2的矽肺問題，如今剩焦碳爐尚待關心。
2.
噪音問題
3.
燒結工廠之戴奧辛類(PCDD/FS)暴露與粉塵污染源之控制問題
註：PCDD等dioxins問題以電器爐大量使用廢鋼材料者(>90%廢鋼材)較嚴重。
4.
苯(Benzene)的議題
註：與焦碳作業如影隨形。
5.
焦碳工廠之多環芳香烴(PAHs)之暴露問題
註：PAHs是煤炭在高溫悶燒(smoldering)下之產物。
從上述問題，不難看出若焦碳廠排除於外，所剩問題已不多，不過煉鋼廠仍存在有一些基本問題：
1. 高熱問題(Heat
stress)
除了一般WBGT問題熱源外，在南台灣暑熱下更應特別慎重考慮傳統公式與法規的規範。另外熱軌鋼地區之熱幅射問題(Radiation)要注意眼睛的保護。
2. 高爐之一氧化碳與煤儲存區之缺氧窒息性與煤塵問題。
3.電爐之進料90％是廢料，產生戴奧辛之機會大；也要注意爆炸品的進料。另外舊儀器廢料中之放射性源(radioactive
isotopes)要藉偵測儀防範之。
4.對下游業者使用合金鋼的職衛關心，如白鐵(zinc
galvanized steel sheet)與錳鋼(Mn alloyed steel)之電焊加工等所引起之鋅薰煙(zinc
fume)與錳塵(Mn induced Pakinsonism-like syndrome)；以及小型鋼鐵工廠的鑄造過程(foundry，俗稱「翻砂」)，其中所產生之SiO2、Cristobalite(白矽石，其晶型所帶來的矽肺傷害更嚴重)與澆注模具樹脂(resin)材質在高溫下的化學毒性。
五、環衛與生態
從中鋼之「公用設施處」部門所進行的種種努力，如氧氣生廠、63％的電力由自家生產、出售剩餘的熱蒸氣給當地的工業區、省水措施(每噸鋼的耗水量從10
m3降到5 m3，有97％的水再回收使用，僅需補償3％)；廢料回收更是做到100％的回收與再利用，如煤焦油提供給化學投資公司，廢渣(slag
& sludge)提供給下游公司作水泥用等，都是資源、能源、環衛與生態的好示範。
中鋼耗資＄130萬用在環保改善；自從1971年建廠以來就積極綠化，總面積佔總園區之1/10，有鋼鐵公園之美譽(相當於1400噸CO2的減少)，有助降低CO2排放量。此外並為台灣許多地區積極進行「綠海計畫」，以中鋼9071人的人力必能為社會作出一番大貢獻。中鋼不只是個有效率高利潤的公司，並時時肩負起社會使命(good
enterprise citizenship)，包括環境保護、生態保育、社會服務與社區關懷。在CO2的降低努力，已超過國際水準，並獲得Common
Wealth雜誌如下之美譽：「公司社會責任的最佳典範」(“Excellence in
Corporate Social Responsibility” Award from the Common Wealth Magazine
in 2007)
六、煉鋼工業與職衛的回顧與前瞻
落筆至此，攤開三十年前的博士論文，就結語部分重新讀過，頗感欣慰，當年的論述與今日之觀察，幾乎沒有什麼偏差。在此將之中譯，以供參考。英文原稿詳如附件一。
《煉鋼與職衛的新展望》譯自林佳谷博士論文(1977)
過去十年間，諸多因素如：科技更新、能源與原料之供應、社會變遷、政府職衛─環境衛生法規等帶給鋼鐵業之運作有很大的改變。這些改變因素也帶給鋼鐵業之職業安全衛生顯著的影響。在此博士論文，首先就上列因素逐一分析討論，從所浮現的趨勢與傾向，可以規劃出將來鋼鐵業之職業安全衛生管理之藍圖。
在進步的工業技術下，一些鋼鐵業傳統的職衛問題已緩和或消除，某些進步的科技被認為對職衛是有益的，比如：煤與礦砂之預先濃縮或預製成小顆粒狀、鐵礦砂之直接還原、廢鋼材之預處理改善、焦碳爐之管線加料法、焦碳之固型化、煉鋼爐耐火磚之由酸性(含矽)改為鹼性(鎂磚)、螢石之取代；耗時、耗人力、耗能源之平爐煉鋼法改由吹氧鹼性轉爐之運作、連續鋼水澆鑄取代鋼錠法、氬•氧之鋼精煉術、遠距或電波控制的天車吊運工作、放射線同位素與雷射在品質控制上的廣汎運用，以及電腦與自動化的應用等。
然而，隨著工業技術的改變，一些職衛問題也可能應運而生，比如：強化生產運作下與更細微塵之產生、噪音加劇、多種合金鋼的製造與可能的毒物學問題、精進的科技與心理衛生問題等。
以上這些工業技術改變下的議題，在安衛與環保法規的逐步嚴苛強化、從業人員健康意識的抬頭、以及低劑量、長期慢性的危害考量下，問題都可能益形困難。於是在此回顧下，就1/4世紀時間後的21世紀，我們前瞻性地提出了一個鋼鐵業職業衛生管理的總整合規劃，包括環境偵測、醫學偵測與精神衛生的工作團隊。這當中所要強調偵測的有害物質包括焦碳爐之煙塵與空污、一氧化碳、金屬氧化燻煙、硫化氫、二氧化碳、苯、鎳與鎘、鉛、噪音等。
從整體一貫煉鋼作業之評估，顯然，美國與全球鋼鐵業都朝向增進生產與省人力的方向邁進。在新的技術介入下，許多傳統煉鋼的職業危害都被除去或減輕。能源與材料的短缺，將使人們更珍惜資源並防止污染。
有些時候看似不近情理的安全衛生法規的管理，終將迫使廠方之工作環境更進步。總之，不論職衛的改進是主動或是被動，成就是有心或無意，鋼鐵公司與工人二者均蒙其益。如果一周延全方位的職衛策略，能夠在一個有能力團隊的領導以及一個勞資合諧的安衛委員會運作下，此一展望，21世紀當更可預期。
1969
WHO的主題是：「健康─勞動力與生產力」，勞工健康與生產力是評估一個成功企業的最好兩項指標。二者互補：沒有健康，生產乏力；生產增進，帶給健康更多的方法與機會。
七、結語
依國際鋼鐵研究所(International
Iron and Steel Institute)就2008年的預估，全球鋼鐵總生產量將達1,343.5x106
tons，台灣名列第12(預估年產值近2千萬噸)，僅次於中國大陸(1)、日本(2)、美國(3)、俄國(4)、印度(5)、南韓(6)、德國(7)、烏克蘭(8)、巴西(9)、義大利(10)、土耳其(11)，其中值得注意的是，中國大陸年產489
x106
tons是日本產量的四倍，佔全球產量的36％。亞洲產值占55％，亞洲地區的空氣污染可想而知。
表二、近十年全球粗鋼生產與消費表
資料來源：世界鋼鐵協會IISI
中鋼建廠於1974年，於2007年在九千員工的努力下，年產粗鋼1000萬噸，今並朝2000萬噸目標邁進。在產值倍增中不忘員工之安全、健康與舒適(safety,
health and ease, S.H.E)，不但是個高利潤公司，更兼顧員工的健康促進、關心社區與員工生態，可喜可賀。不禁讓人聯想世界鋼鐵業之龍頭老大日本鋼鐵公司(Nippon
Steel Co.)所強調的「共生」口號(Symbiosis)，它把公司比喻做是花叢中的一隻蜜蜂，不但採他人之花粉釀蜂蜜，也幫忙植物的花粉傳播與繁殖，是為共生哲學(Symbiosism)。高興看到中鋼之所為正是這種美德的寫照。難怪，在2007年Forbes雜誌的多元評比(包括資金、利潤、資產與市價值)，中鋼被列為全球鋼鐵生產業之第11名。
在中鋼行政大樓的大廳，高懸有「觀濤」兩個大字的墨跡。濤者大波也。平日有「驚濤駭浪」或「驚濤裂岸」等比喻波濤洶湧強烈與情勢危急之意。相對於漫觀天外雲捲雲舒的悠閒觀雲，大異奇趣。商機如觀濤，瞬息萬變；戒慎恐懼，應該是題字者的用意。在此預祝中鋼在觀濤中更上一層樓。
八、參考文獻
1. 大英百科全書(中文版)：鐵、鋼、鋼的生產
2. 中鋼公司：The
study of occupational hygiene in China Steel Corporation, IOHA 2008.
3. 董寶鴻：中鋼工廠參觀導覽，2/22/08
4. Lin,
CK：Steel and Occupational Health ─ A New Look (Dissertation, 1997)
5. Stier,
K：Brazil’s Behemoth ─ Vale do Rio Doce,Time, Mar. 3, 2008
6.IISI：World Steel
Production Report, Feb. 2008
http://www.steelonthenet.com/production.html
&
http://en.wikipedia.org/wiki
7.陳源成：訪中鋼總經理談台灣市場鋼價上揚問題。自由時報，3/3/08
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圖一、鋼鐵生產流程圖 |
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圖二、焦碳生產流程圖 |
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美：William
Kelly (1811~1888)
W.凱利空氣吹煉煉鋼法 |
英：Sir
Henry Bessemer (1813~1898)
貝塞麥煉鋼法 |
德：Ernst
Werner von Siemens(1816~1892)
西門子鹼性襯煉鋼法 |
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法：Pierre
Émile Martin (1824~1915)
馬丁鹼性爐襯煉鋼法 |
法：Paul
Louis - Toussaint Héroult
(1863~1914), P.L.T.埃魯電弧煉鋼法 |
Carl von Lind
(1837~1913)
空氣液化與氧之分離 |
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英格蘭：Andrew
Carnegie (1835~1919)
美國鋼鐵業先驅 |
美：John
Pierpont Morgan (1837~1913)
U.S. Steel
創辦人 |
奧地利地圖
B.O.P.
煉鋼法(1952) |
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圖三、煉鋼事業之重要發展事蹟 |
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圖四、中鋼安衛處長莊敏男先生與作者 |
圖五、中鋼熱軋工廠 |
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圖六、IOHA中鋼參觀
2/22/08 |
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圖七、中鋼行政大樓墨寶「觀濤」 |
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