独家！2019年日本钢铁工业发展综述

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1 日本钢铁工业发展概况

1.1 日本钢铁生产情况

2019年日本粗钢产量9928万吨，同比下降4.8%。 这是自2007-2008年金融危机以来，日本粗钢年产量自2009年以来首次跌破1亿吨（图1）。 按炉型分，转炉钢产量7498万吨，同比下降4.1%，电炉钢产量2430万吨，同比下降6.9%，电炉钢产量占比24.5%（比上年下降0.5个百分点）。 分钢种看，普通碳钢产量7560万吨，同比下降4.0%，特殊钢产量2368万吨，同比下降7.5%。

2018年以来，日本主要行业需求下降影响了粗钢产量。 此外，由于原材料价格高、产品销售价格低，日本所有钢厂都陷入困境。 在此环境下，2019年4月，原新日铁住金、新日铁日新制钢等公司合并后，正式更名为新日铁株式会社。 2020年4月，钢厂重组合并。 对于6家工厂，其目标是提高工厂效率以重建其制造能力。 目前，日本只有新日铁、JFE钢铁和神户制钢所3家综合钢铁制造商。

2019年，日本各企业继续推进海外开发和投资。 新日铁和安赛乐米塔尔联合完成了对印度埃萨钢铁公司的收购。 JFE钢铁公司决定与中国最大钢铁公司宝武钢铁集团旗下特钢公司广东绍钢嵩山有限公司成立合资公司，生产特殊钢筋。

2019年，日本在以“人工智能”、“物联网”为代表的信息技术方面取得进展。 新日铁推出了“NS-FIG®”平台，该平台具有超强算力、各种数据分析和人工智能应用，在其供应链和工程链中部署先进的互联网技术。 该平台利用先进的IT技术对大量数据进行深入分析。

JFE钢铁2019年完成了8座高炉的人工智能（AI）生产，利用AI根据数据进行分析和操作，从而实现提前12小时预测高炉温度。

1.2 日本下游钢铁行业钢材消费情况

1) 土木工程

2019财年，日本土木工程建筑对钢材的总需求高于2018财年。由于政府的“国民抗灾”政策以及洪水、山体滑坡等自然灾害后的恢复重建，公共部门订单增加。 由于磁悬浮中央新干线的建设以及能源基础设施和信息通信领域的投资，预计私营部门土木工程项目也将获得更多订单。

2）架构

2019财年，日本的租赁住房建设和新屋开工均出现下降。 由于房价（尤其是公寓）持续强劲以及库存不足，待售房屋数量也将下降。 由于以工厂和商店为中心的非住宅建筑下降，整个建筑行业的钢材消耗量预计将低于 2018 年。

3）造船业

2019财年，鉴于全球船舶运力过剩问题尚未得到解决，且2020年1月生效的新的SOx排放限制导致船用燃油成本增加，新船建造需求有所增加。没有增加。 预计龙骨铺设量和钢材消耗量均低于2018年。

4) 汽车

2019财年日本国内汽车销量低于2018年。汽车出口方面，尽管全球汽车市场低迷，但由于日本汽车制造商在日本汽车制造商的不懈努力下，日本汽车出口仍与上年持平。北美和中国市场。 因此，2019年汽车产量和钢材消耗量均将低于2018年。

5）工业机械

2019财年，日本国内产业机械生产活动的内需强劲，但外部需求低迷。 在工程机械领域，国内需求强劲，但亚洲和澳大利亚工程机械需求下降，迫使一些制造商停产。 受此影响，日本产业机械整体表现低于2018年。

6) 电机

2019财年，智能手机市场增速放缓。 由于对Windows 7的支持结束，个人电脑的更新需求强烈。 以工业电子为核心的工业电子机械和通讯机械也呈现高水平发展态势。 另一方面，由于海外经济增长放缓和资本投资停滞，特别是由于为减少温室气体排放而对燃煤火力发电厂项目进行更严格的审查，对重型电气设备的需求下降。 尽管用更高附加值产品替代家电的需求也很强劲，但由于消费税的增加和上一财年销量的增加，此类产品的需求将会减少。 因此，整个汽车行业的钢材消耗量低于 2018 年。

1.3 日本钢铁需求预测

COVID-19疫情在全球持续蔓延，日本业界对未来经济和钢铁需求日益担忧。 尽管2019年补充预算将13万亿日元纳入企业刺激措施，但由于消费税上调、工作方式改革等导致收入下降等诸多不利于营商环境的因素累积，对提振内需作用甚微。 。 加上东京奥运会和残奥会的推迟，预计2020财年日本国内钢铁需求将连续第三年下降。

2钢铁工业技术与装备

2.1 日本钢铁产业技术发展环境

近年来，物联网、人工智能、传感器、生物识别、机器人等科技发展迅速。 在日本制造业中，利用这些成果的技术开发目前正在加速。 为实现全球第一个“超智能社会”即“5.0社会”的目标，日本第五次科技基本计划旨在通过确保科技成果渗透，创造未来产业，实现社会转型渗透到各个领域和地区。 。 随着“信息空间”（网络）与“现实空间”（物理）融合，并将延伸至“心理空间”（大脑等），网络空间中信息和数据的获取、整合、分析和平台化发生了变化。至关重要的。 在此背景下，各大钢铁集团纷纷利用人工智能技术在生产现场进行设备维护和产品研发。

为应对全球变暖，日本钢铁联合会制定了2030年后时期的愿景——《日本钢铁联合会减缓气候变化的长期愿景：无碳炼钢的挑战》，旨在研究和开发革命性的新技术，而不是在传统技术的基础上进行改造。 在此背景下，日本钢铁行业正在稳步推进满足用户需求的产品开发，例如高成形性的超高强度钢，同时也在追求不同材料组合的基础上不断考虑新材料的开发。

2.2 炼铁

日本2019年生铁产量为7491万吨，较2018年下降3.1%。截至2019年底，日本有25座高炉在产。 与2018年相比，5000立方米以上高炉数量保持14座不变，日均产量1.80吨/立方米，比2018年下降0.08吨/立方米。

新日铁于2020年2月关闭吴工厂2号高炉； 计划于2021年9月底关闭吴工厂1号高炉以及1号、2号烧结厂； 到2023年9月底，将关闭吴钢厂的所有生产设备； 八幡制钢所小仓地区高炉停运时间也从2021年3月下旬提前至2020年9月下旬左右。

炼铁领域技术改造主要集中在老焦炉的维护上。 2019年，新日铁完成了君津工厂5号焦炉炉体A的维修以及室兰工厂5号焦炉炉体的更新。 JFE钢铁公司正在对西日本福山3号焦炉A、B炉组的炉体进行更新，并已完成西日本钢铁福山3号烧结厂的扩建。 此外，新日铁关闭了和歌山工厂的5号高炉，并启动了2号高炉。 JFE钢铁宣布计划对西新日铁仓敷工厂的4号高炉进行停产改造，并计划在该公司拥有的所有高炉中引入高炉信息物理系统（BF Cyber​​-Physical System：CPS） 。

2.3 炼钢

新日铁宣布，将于2021年9月下旬关闭吴制钢所炼钢设备，并提前关闭原定于本财年末的八幡工厂小仓地区炼钢设备2020年至2020年9月。

新日铁八幡工厂户畑地区新建的大方坯连铸机投入运行。 JFE 钢铁公司的西日本工厂（仓敷工厂）正在建造一台新的连铸机。

2018年全球原材料价格大幅上涨也影响了炼钢成本。 中国严格的环保法规导致用作原料的氧化镁等原材料供应减少。 镁基耐火材料价格从2017年开始上涨，由于全球经济增长放缓，其价格在2019年下半年开始下降，但仍处于较高水平。 电炉炼钢用石墨电极价格上涨以及作为原料的针状焦供应紧张，导致炼钢生产成本增加。

2.4 钢铁

2.4.1 薄板

高强度钢板在汽车领域的应用不断扩大。 新日铁与JFE钢铁公司联合开发的1310MPa级高强度钢首次应用于马自达汽车公司生产的新型汽车车身框架部件。 由于传统1310MPa级高强钢冲压成形性的限制，只能应用于保险杠零件。 新产品的开发，通过解决冲压成形性的技术问题，可以在车身框架件中使用1310MPa高强度钢，生产出尺寸更精确的零件。

在“通过创新微观组织控制开发高强度/高成形性钢板生产线”项目中，JFE钢铁公司通过控制钢中碳原子的分布。 钢。

神户制钢所开发出汽车车架用高强度热冲压镀锌钢板（淬火后强度达到1500MPa级），并已开始批量生产。 该材料通过镀锌处理，具有较高的耐腐蚀性，提高了其适用性。 范围。

新日铁开发了一种冲压方法来制造高强度钢（抗拉强度980MPa或更高），可制成具有复杂L型和T型几何形状的零件。 该方法通过弯曲成型减少了成型所需的材料伸长率，从而能够在形成高强度钢板的同时应用辅助成型（垫）来限制钢板在高载荷下顶部的皱纹。 该方法的开发使得980MPa和1180MPa级高强度钢板能够应用于车身框架部件的生产，并实现零件制造中材料成品率的大幅提高（平均15%）。

JFE钢铁开发了多种汽车高强钢应用技术，并将这些技术体系分为三大类，即车身设计支撑、零件成型和零件连接。 在高强钢的成形方法和焊接方法方面，我们可以为汽车制造商和零部件制造商提供优化解决方案。

在其他板材产品中，新日铁开发了一种具有优异表面硬度和疲劳强度的气体氮化钢板，可用于生产汽车变速器（AT/CVT）部件。

JFE通过批量生产制罐用高强度、高延展性钢板，成功提高了高强度钢的成形性并降低了厚度； 还开发了高速焊罐用无锡钢并成功实现批量生产。 采用无锡钢材生产饮料罐，这在世界上也是首次。

2.4.2 钢管

日本制钢所（JSW）、新日铁、昭和高压缸联合开发的新型加氢站用钢制蓄能器已正式进入商业生产阶段。 与传统蓄能器相比，新产品减轻了重量，同时提高了耐用性。 该产品采用新日铁和住友金属生产的大口径厚壁无缝钢管，可耐99MPa高压氢气，兼具高韧性和高强度。

作为为燃料电池汽车提供燃料的高压加氢站所使用的材料，其强度比传统材料高1.6倍，并且具有优异的抗氢脆性能，也是世界上第一种可焊接不锈钢。 自2013年开始销售以来，已在日本新建的固定加氢站中采用。

新日铁对蓄压器进行了整体设计，将传统蓄压器的直筒盖结构改为两端收窄的筒结构，大大减轻了重量，实现了成本降低。 利用昭和气瓶公司优秀的大口径厚壁无缝钢管深拉加工位置锻造技术，实现了大开口直径气瓶结构的深拉加工。 该结构可用于去除内表面缺陷并进行内表面检查。 ，从而确保高水平的安全性和可靠性。 结合三家公司的技术，开发的新型钢制蓄能器具有世界上最高的耐用性。

新日铁成功开发出新型节能合金双相不锈钢无缝钢管，并已开始商业化生产。 新开发的无缝钢管与新日铁不锈钢事业部此前开发的省级合金双相不锈钢化学成分相同（21Cr-2Ni-3Mn-Cu-N），与普通SUS304（18Cr-8Ni）不锈钢相比，具有2倍的屈服强度和更高的耐腐蚀性。 使用新开发的无缝钢管代替SUS304，可减少50%的壁厚，并利用其高强度和高耐腐蚀性来增加其使用寿命。 此外，新开发的不锈钢使用的合金更少，这也有助于节省资源。

2.4.3 厚板

新日铁开发的高延展性、免漆高耐腐蚀钢板首次在最先进的超大型原油船（ULCC）上同时使用。 新开发的高延展性钢板比传统钢板的规定伸长率值高出50%以上。 钢板优异的延展性，在碰撞时具有较高的抵抗船体破裂和开裂的能力，并能抑制货物和燃油的流出。 ，防止海洋污染。

法律要求油轮必须涂漆或使用耐腐蚀钢作为对抗油罐腐蚀的手段。 新日铁原油船用免漆、高耐腐蚀钢板可用于货油舱，无需涂漆，省去了涂漆工序，减轻了维护负担。 自2007年开始全面接受订单以来，这些产品已在10多艘油轮上使用，总订单量超过3万吨。

JFE开发了额定输出30kW的高功率真空激光焊接技术，并将其引入西新日铁厚板工厂的复合钢板生产工艺中，提高复合板的生产率。 自2018财年将该技术引入实际生产过程以来，已生产复合钢板超过18000吨，并持续稳定运行。

JFE钢铁还开发了高耐盐大气腐蚀钢板，适用于空气中含盐量较高的环境，具有优异的性价比。 由于使用含1%-3%的Ni而导致的成本高一直是使用Ni类高耐大气腐蚀钢板的一个问题。 为了解决这个问题，通过添加微量的耐腐蚀元素Sn和Nb，同时在不添加Cr的情况下继续减少Ni的量，获得了致密的保护性防锈层，成功地保证了与常规含镍耐大气腐蚀钢具有相同的耐腐蚀性。 非常好的可焊性和耐腐蚀性。 同时，还实现了优异的性价比。

新日铁开发出一种独特的双相不锈钢（23Cr-5Ni-1Mo-N），可以替代SUS316系列。 它提高了现有合金-省双相不锈钢的焊接性，并获得超过SUS316系列的耐腐蚀性和机械性能。 优异，强度约为SUS316系列的2倍（屈服极限0.2%，极限应力）。 该钢材不仅可用于原本采用SUS316系列的食品、药品储罐，还可用于沿海地区的水闸等基础设施。

2.4.4 棒材和型材

JFE 钢铁公司的变形翼缘 H 型钢被用来替代扬巴水坝主上水闸墩钢筋混凝土 (RC) 结构中的主钢筋。 这是它首次用于桥梁以外的结构。 目前，该产品主要用于替代需要快速施工的桥梁主钢筋。 使用本产品可以提高抗震能力，防范大地震，提高施工质量。 通过热轧时在H型钢外表面上形成沿翼缘宽度方向突出的横向结（线状），该产品比普通H型钢具有更高的混凝土粘结性能。

JFE钢铁公司开发了用于重载铁路的高耐磨热处理钢轨SP3的超细珠光体组织。 通过优化化学成分并采用JFE在线热处理技术控制钢材的微观组织，使产品具有高耐磨性、抗疲劳损伤和延展性。

新日铁开发了用于超高强度桥梁电缆的环保钢丝。 该钢丝通过在钢成分中添加B，实现了1960MPa级金属丝的高延展性。 结合包括在线熔盐浴热处理在内的高生产率和环保轧制工艺，新日铁首次成功通过无铅热处理工艺。 批量生产钢丝用高强度线材材料。 2008年以来，该技术已用于生产强度为1770-1960MPa的线材材料，并应用于多座大中心跨的斜拉桥和悬索桥。

2.4.5 铁粉

JFE公司开发出一种新型粉末冶金用无镍合金钢粉末。 当在网带炉中烧结时，其抗拉强度为800MPa。 通常，大量的烧结件采用由4%Ni、1.5%Cu、0.5%Mo组成的合金钢粉末，在网带炉中烧结而成。 然而，当使用这样的钢粉时，烧结后硬度差变大。 存在机械加工性差、加工成本增加、易受镍价波动影响等诸多问题。 虽然合金元素预合金化降低了粉末的压缩率，但JFE开发的添加3%Cu和1.3%Mo的合金钢粉末通过控制生产工艺成功实现了高压缩率。 此次开发的无镍合金钢粉末将应用于汽车零部件和工程机械零部件。

2.5 测控系统

新日铁开发出采用LED点阵投影法形状测量仪的高强度热轧钢板高精度生产技术。 作为该技术的显着特点，新开发的形状仪将高亮度LED光的点阵图案投射到温度接近1000°C的钢带表面的明暗区域。 尽管轧制会导致带钢形状发生瞬时变化，但所开发的形状仪可以处理该图案图像，以捕获带钢在轧制过程中的瞬时形状，从而能够高精度测量横向伸长率。 与常规自动控制相比，相关缺陷减少约30%，提高高强钢板的生产率和质量。

JFE钢铁公司开发了一种在线微凹凸表面缺陷检测装置，采用漏磁测试方法来检测因轧辊缺陷引起的钢板缺陷，以及因应变引起的磁性能变化。 该方法在全球首次实现了钢带表面微小凹凸缺陷的自动化检测，从而实现稳定生产，提高高品质汽车钢板的生产率。

JFE 钢铁公司正在推动其在日本拥有和运营的八座高炉实施网络物理系统 (CPS)。 通过在难以观察的高炉内部署大量传感器，可以发现高炉内的异常情况并及时进行规避操作。 利用AI根据数据进行分析和运算，提前8-12小时达到预测结果。

2.6 表征与分析

新日铁研究团队首次利用世界上最先进的 SPring-8 Angstrom 紧凑型自由电子激光器 (SACLA) 成功定量观察了马氏体钢在超快加热过程中位错的瞬时运动。 马氏体钢的快速加热可以避免加热过程中组织的回复和再结晶，通过无扩散相变获得细小的奥氏体组织。

2.7 建筑与土木工程

JFE钢铁公司开发了钢筋混凝土（SC）“帽型SC梁”，提高了施工效率并节省了劳动力。 该技术将薄钢板冷成型为Z形，并将两块Z形钢板组合在一起形成“帽形钢”。 内部仅布置主筋，浇筑混凝土，形成整体梁构件。 无需通常RC梁截面所需的箍筋和模板，可显着减少现场钢筋和模板安装和拆除的工作量。 当在帽形SC梁中浇筑混凝土时，帽形钢充当模板。 并且混凝土硬化后，形成RC梁和S梁的刚度和屈服强度有效协同作用的结构。 JFE钢铁公司开发的翼尖旋转穿透式钢管桩是一种先进的施工方法，可实现低噪音、低振动施工，可在有限空间内进行现场施工，可在不污染土壤或地下水的情况下实现低环境负荷施工。 。

2.8 环境与能源

2019年6月，日本政府内阁会议通过《基于巴黎协定的长期减排战略》，并提出“新能源环境循环可持续发展”计划。 该计划旨在于21世纪下半叶尽早实现“脱碳社会”，并重申到2050年温室气体排放量减少80%。在工业领域，“脱碳制造”的建议包括使用不含CO2的氢，如“零碳钢”的想法。

COURSE50项目是NEDO项目内“环境兼容炼钢工艺技术开发”的子项目，于2008财年启动。该项目旨在开发减少高炉二氧化碳排放的技术以及二氧化碳分离和回收技术以防止全球变暖。 通过使用测试高炉，我们将验证高炉使用氢气减少二氧化碳排放的可能性。 在高炉CO2分离回收过程中，实施世界顶尖的CO2回收工艺，采用创新技术减少炼钢过程中CO2排放。

COURSE50项目（第2阶段-第1阶段（2018-2022财年））包括氢还原等工艺技术的开发，于2018财年开始，第2阶段-第2阶段（2023-2025财年）将于2023年开始最初，与目前钢厂的总排放水平相比，该技术最终将使二氧化碳排放量减少约 30%。

2018财年的研发成果为： 1）在高炉采用氢气技术，对氢气部分替代焦炭还原铁矿石的实际应用进行了共5次试验，证实通过原料操作，从风口喷氢量对高炉操作的影响还利用三维数值模型来预测高炉内的反应，并进行了增加注氢量的实验操作； 2）开发了高炉煤气中CO2分离回收技术，开发出高性能、低成本技术，采用混合溶液化学吸收液，优化操作条件，进一步降低吨煤能耗采用化学吸收法分离回收CO2。 针对如何利用钢厂余热技术，对烟气特性和余热回收系统进行了研究，旨在建立一个长期保持传热的热回收系统。

2019年10月，神户制钢所真冈电厂首台机组开始商业运行。 该发电厂位于内陆地区，无海啸风险。 城市燃气由东京燃气提供，总发电能力为1248MW（624kW×2台）。 该工厂采用最先进的燃气轮机联合循环发电技术，发电效率为日本最高。 该电厂二号机组也于2020年3月开始运行。

3 日本钢铁行业的研发趋势

2019财年启动的新能源产业技术开发组织（NEDO）项目是“一种创新的、集成的高质量炼钢工艺，以应对铁矿石日益恶化的情况”。 表1列出了日本钢铁行业公共资金资助的主要钢铁相关研究和技术开发项目。 大多数项目与工艺、环境、能源和材料研究和开发有关。