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1 日本钢铁业概况 1.1日本钢铁生产情况 2017年日本全年经济为二战后第二次长周期复苏，超过1965-1970年的繁荣时期。2017年实际GDP增长率大约为1.9%，名义GDP增长率约为2.0%。工业生产指数这一主要经济指标呈增长态势，到2017年12月，该指标连续14个月同比增长达到106.3。 日本国内下游行业用钢方面，公共事业建筑市场状况良好；虽然2016年制造业增长乏力，但汽车、工业机械、造船等领域已显露出增长迹象。基于此，日本2017年粗钢产量为1.0466亿吨，同比2016年1.0477亿吨的粗钢产量减少了0.1%。  2008年金融危机后，日本粗钢产量仅在2013与2014两个年度超过1.1亿吨，尽管依旧保持在1亿吨的产量水平，但不可否认的是，2017年的粗钢产量已经连续第三年出现下滑。其中：转炉钢产量为7934万吨（同比减少2.7%）；电炉钢产量为2494万吨（同比增长8.7%），占全年粗钢产量的23.9%（同比增长1.9%）（见图1）。按钢材的种类划分，普碳钢产量为7957万吨（同比减少1.5%），特殊钢产量2510万吨（同比增长4.4%）。值得注意的是，特殊钢的连铸比为94.9%，比前一年的95.2%略有下降（见图2）。钢铁企业方面，新日铁住金在3月份合并日新制钢为子公司，并对与钢铁相关的贸易公司和物流公司进行整合。  1.2日本下游产业用钢情况 2017财年，日本国内良好的经济形势和钢材销售价格调整，使各钢铁企业业绩改善。下游产业用钢方面，公共事业和建筑市场状况良好，汽车、机械、造船等领域呈现增长态势，其中：公共事业方面大规模补充预算结转，以及因举办东京奥运会、残奥会带动相关建设项目，市政用钢需求将有所增长。虽然住宅建设三年来首次出现下降，但是非住宅建设领域还在持续增长。 日本造船行业在经历多年运力过剩的低迷状况后，航运市场触底反弹迹象显现，造船订单与上年（历史低点）同比大幅增加。 由于轻型车燃油数据造假影响减弱和新车型示范效应，2017年日本国内汽车销量增加，同时对欧洲和北美市场的出口增长，汽车用钢消费增加。 工业机械方面，建筑机械、内燃机以及运输车辆由于需求强劲，与上年同比都有所增长。由于耗钢量大的重型电力设备的增长，电力机械领域钢材消费同比2016年微增。 2017年，日本铁钢联盟可持续发展委员会，主要围绕市政工程、建筑以及汽车领域，又开发出了新产品。 根据日本铁钢联盟对2018年钢铁需求的预测，日本国内建筑行业钢铁需求中，非住宅类的钢材需求将有所增加，土木工程中的钢材需求较前一年基本持平。因此，预测建筑用钢总需求较前一年略有增长。制造业中与机械有关的设备需求预计会有明显的增长，但汽车制造业与2017年的高增长相比，预计会出现小幅下降。因此，2018年制造业用钢预计与2017年基本持平。基于此，预计日本国内整体用钢需求没有明显变化，同比2017年略有增长。世界钢铁协会（WSA）称，世界范围内钢铁需求将比2017年略有增长，日本的钢铁出口也将略高于2017年的水平，而钢材进口将与2017年基本持平。 因此，预计2018年日本的粗钢产量将略高于2017年。不过，考虑到朝鲜与中东的政治风险，以及中国去产能等问题，仍需保持关注。 2 钢铁行业的技术与装备 2.1日本钢铁工业的技术发展环境 2015年，为提高日本金属材料的竞争力，日本经济产业省编制了“强化金属材料竞争力计划”，并推进三大战略：Ⅰ技术开发战略；Ⅱ强化国内制造基础战略；Ⅲ全球化战略。在这项计划中，金属材料产业面临的主要问题有：①用户对材料需求的高端化和多元化；②国外竞争对手实力增强；③国内需求下降以及诸多限制性商业因素，如：能源与环境限制、人力资源与设备限制；④信息化改革的影响。 针对Ⅰ技术开发战略，着重于发展材料设计技术、制造技术、分析评价技术、人才培养、利用数字化的预防性维护技术、对资源和能源的高效利用技术和发展环保型材料技术。针对Ⅱ强化国内制造基础战略，包括防止产业安全事故、通过产业重组提高竞争力、应对能源/环境问题，以及应对信息化的影响。在全球化战略Ⅲ中，该计划提到了资源循环使用，包括资源的回收利用，以应对原材料供应短缺的风险。所有的日本钢铁企业都在根据这些问题和方向来推进技术的发展和装备的引进。 在过去的几年，日本钢铁企业持续推进设备整合和陈旧焦炉的现代化改造工作，主要集中在几家高炉钢企。另一方面，与设备和操作有关的问题在不同企业也偶有发生，某些情况下会影响正常生产，也导致了除安全运行外，对稳定生产的强烈需求。在这样的背景下，日本钢铁行业稳步推进产品开发来满足用户需求，如在日益激烈的材料竞争中，开发具有高成形性的超高强度钢，同时继续考虑多种材料的共同使用，通过不同材料的组合应用，来提升产品的附加值。另外，将最先进的IT技术引入到钢铁制造设备维修领域，钢铁企业也努力通过数据库和AI技术，来更好地利用老员工的丰富经验，提高维修领域的效率，应对时代的快速变化。以下将对日本钢铁协会会员企业在技术发展趋势和技术课题方面的进展进行介绍。 2.2炼铁 2017年，日本生铁产量为7833万吨，相比于2016年的8019万吨下降了2.3%。神户制钢在10月关停了神户厂3号高炉（内容积2112m3），截止到2017年底，共有25座高炉在运行。目前运行的容积为5000m3及以上的高炉数量依然为14座，与2016年持平。平均利用系数从2016年的1.92t/（m3·d）下降到1.88t/（m3·d）。 在炼铁领域，集中在老旧焦炉的维修等方面。新日铁住金扩充鹿岛No.1焦炉的F炭化室和No.2焦炉的E炭化室，维修君津No.4和No.5焦炉的A/B炭化室，该项工作还在继续，并对合资公司Hokkai铁焦公司No.5焦炉进行维修。JFE钢铁公司对西日本制铁所（仓敷地区）的焦炉进行了维修改造，扩充了No.6焦炉B炭化室，维修No.1焦炉的A炭化室、 No.2和No.3焦炉的A/B炭化室。JFE还对东日本制铁所（千叶地区）No.6焦炉的A/B炭化室进行了维修，随后对西日本制铁所（福山地区）No.3焦炉的A/B炭化室进行维修。在铁前工序，JFE公司宣布了改造西日本制铁所（福山地区）No.3烧结厂的计划。 另外，以提高整个炼铁工序成本竞争力为目标，推进高炉关停工作。2017年10月底，神户制钢关停了No.3高炉，日新制钢宣布将在2024年前后，对吴制铁所No.1高炉进行扩容和换衬工作，并关停吴制铁所No.2高炉。由于小高炉的关停，日本高炉的运行数量有所减少，但高炉平均容积继续增长。 作为中试装备，JFE宣布在西日本制铁所（福山地区）建设一座日产能为300t的实验设备，并在日本新能源产业技术综合开发机构的支持下，开发“环境友好型炼钢工艺技术/采用铁焦的炼铁工艺技术”。目的是在高炉生产中应用铁焦技术，实现高炉生产中大幅降低CO2排放，并节约能源。同时，还可以扩大低品质煤和低品位铁矿石的使用比例，从而降低原料成本。 2.3炼钢 2017年日本粗钢产量为10466万吨，相比于2016年的10477万吨有所下降。2017年10月，神户制钢对上游工序进行合并强化，关停了神户厂的炼钢装备，加古川厂新建的No.6连铸机2017年2月建成投产，8月一套脱磷装备开始投入使用，此外还建设了用于钢水处理的真空脱气装置。JFE钢铁公司在设备建设计划中，宣布将在西日本制铁所（仓敷地区）新建一套连铸设备，计划于 2021年完成。 2.4钢铁产品 2.4.1 薄板 新日铁住金NSSMC 扩大了采用其高耐蚀镀锌薄板的“高强度承重墙”的应用范围。除了用于最初的4层钢结构住宅外，公司扩大了其应用范围，包括配有开放的空间和高天花板的设计，增加设计自由度以及成本更低的三层钢结构房体，以及用于木制房体的翻新加固，从而增强抗震性。 JFE公司开发了一系列高成形性的汽车零部件用高强钢板。为了提供适用于汽车不同部件形状和加工方式的钢板，JFE开发了强度等级和成形性能范围比较宽泛的系列冷轧板和镀锌板产品，主要包括高伸长率型钢板，高伸长率高拉伸凸缘型钢板和超高伸长率型钢板三种类型，每种类型产品的强度范围均为590-1180MPa。 神户制钢开发了用于热冲压成型的冷轧钢板，冲压硬化后抗拉强度为1470MPa，具有良好的冲压性能，已大批量用于汽车车身骨架的生产。通过改进钢板成分，淬透性大幅提高，大大减少了在模具中的冷却时间，也使得生产效率比原来提高了2-4倍。作为该产品的另一个特点，由于冷却不均匀而导致强度不足的情况很少发生。 2.4.2 厚板及管线 JFE公司开发了可应用于超大型集装箱船的、板厚为100mm（目前世界最大厚度）的YP460MPa级高止裂钢板。通过成分设计，使轧制时组织中的晶粒取向易于调整，确保了高止裂性能，并且充分利用TMCP技术，使合金添加量控制到最低限，保证了YP460MPa级钢板焊接性和高止裂性并存，有助于集装箱船的进一步升级。JFE公司还开发了一种不锈钢复合钢板，可应用于化学品船的货舱，并获得了日本NK船级社的生产许可。预计未来将实际应用于化学品船的制造。 2.4.3 棒材和型材 NSSMC和J-Witex公司共同开发了一种高耐蚀锌合金镀层线材。新产品的耐蚀性比传统的镀锌钢丝高出8倍，因此，可以大幅延长相关产品及设备的使用寿命，从而降低生产成本，并有望应用于使用硬钢丝的输配电线领域、通信电缆受拉杆件、铁路用架空线等领域。 作为强化日本西部工厂（仓敷）型钢生产能力的第一步，JFE公司对型钢产线进行了现代化改造，并于2017年3月18日开始商业化生产。随着生产稳定性进一步提高，以及高性能和高强度产品的高效生产，将极大地满足日本旺盛的建筑市场需求。 2.5建筑与土木工程 为了提高建筑物的功能，近年来出现了减少建筑物中柱子的数量和增加柱子支撑载荷的趋势。此外，为降低施工成本，采用了一桩一柱的施工方法，这样做的结果是桩基的承载力增加。JFE和日本桩柱生产公司共同开发了一种高承载力的钢桩，其垂直和水平载荷力都增加了，因此，对于要求高承载力、高抗震性能的大型建筑，可以减少桩数，减小地基尺寸，从而缩短施工时间。 2.6环境和能源 日本铁钢联盟继续推进“钢铁业环境保护自主行动计划”，该方案从《京都议定书》的第一个承诺期开始执行，现在推进的是“低碳社会行动计划-第Ⅰ阶段”，目标年限为2020年。2014年11月，日本铁钢联盟创建了到2030年的第Ⅱ阶段，针对减少温室气体排放的自主行动计划。该计划基础构想是三项环境友好型路径，分别是：“生态型工艺”、“生态型产品”和“生态型解决方案”，并与“创新型技术发展”项目相结合。 在2016年，参与“低碳社会行动计划”的公司在BAU情境下的CO2排放量为17906万吨，与2005年基准线相比减排246万吨，300万吨的减排目标任务已完成超过80%。2016年日本钢铁行业的排放量为18675万吨。 “生态型工艺”旨在节约能源和减少钢铁生产过程的CO2排放；“生态型产品”是通过提供高功能性产品而实现产品使用过程的减排化；“生态型解决方案”是通过传播和传递日本钢铁工业已经发展和应用的实际节能技术，来减少全球范围内的节能问题。针对“创新型技术发展”项目，日本钢铁企业主要开发创新型钢铁生产工艺（COURSE50：日本环境和谐型炼铁工艺技术开发项目）和发展创新性炼铁工艺（铁焦），表1列出了低碳社会发展目标。  COURSE50项目从2008年开始实施，第一阶段第一步（2008-2012年）开展了要素技术的工作，主要涉及氢还原炼铁法、从高炉煤气中分离和回收CO2等技术的研发。取得的主要成绩是氢还原炼铁法CO2减排3%的效果得到证实。另外，开发了成本为2000日元/t-CO2的CO2分离回收技术。在此基础上，推进第一阶段第二步（2013-2017年）工作，通过试验高炉进行实证试验，为第二阶段做准备。目标设定为：a）针对高炉减排CO2技术，采用12m3试验高炉进行实证试验；b）开发出从高炉煤气中分离和回收CO2成本控制在2000日元/t CO2的技术。 新日铁住金在君津厂建造了一座12m3中试高炉，2015年12月开展了首次出铁热试操作。第一轮试验操作于2016年7月开展，截至2017年12月，共进行了四次试验。确认了通过氢还原炼铁法，实现CO2减排9.4%的效果，尽管没有达到预设的10%的目标。另外，3D仿真技术得到良好发展，通过对高炉内部进行3D仿真的结果和试验操作结果高度吻合。试验表明，使用氢还原炼铁法减排CO210%，通过从高炉煤气中分离回收CO2技术减排20%，从而达到整体减排30%目标。 铁焦项目于2006年启动，包括运行超过3年的日本经济产业省“创新性炼铁工艺研究”产学合作项目和自2009年起运行超过4年的、由日本经济产业省和新能源产业技术综合开发机构（NEDO）共同推进的“增强资源灵活性创新型炼铁技术开发”项目。尽管该项目在2012年暂时结束，但是新能源产业技术综合开发机构从2017年设定了五年计划，开展“环境友好型炼钢工艺技术/采用铁焦的炼铁工艺技术”项目。 “铁焦”是指将低品位煤和铁矿石粉碎到规定粒度并按一定比例混合后，经热成型、干馏，使金属铁分散在焦炭中的高炉原料。由于可以提高金属铁在高炉中的还原反应速度，使用于还原氧化铁的焦炭用量低于传统水平，从而实现节能目标。在该技术的开发中，将建设生产规模为300t/d的中型试验设备，通过实证试验确立铁焦生产技术，在2022年实现炼铁工序能耗降低10%的目标。作为该项目的一部分工作，JFE公司已决定在西日本制铁所（福山）建设一座日产能为300t的实证设备。 日新制钢在吴制铁所新建了6号锅炉和11号蒸汽发电机组 (额定输出功率：74MW)，并于2017年11月投入商业运行。该制铁所以使用清洁燃料、有效利用副产煤气和高效率设备为主要特点，支撑钢厂节能和稳定生产，减少对环境的影响。具体而言，是应用DCS（中央控制室）和计算机控制设备，通过蒸汽发电机组,把富余的余热蒸汽转换成电能，提高了约4%的工厂能源效率。 3 日本钢铁业的研发 3.1日本钢铁业研发费用的变化 日本钢铁业2016年技术出口费用同比减少了13%，技术进口支出同比减少了约1/4。日本全产业中，研究经费占销售额的比例在2015年略有增加；但2016年，该指标下降至2009-2014年的水平。2017年该指标同比略有增长。 3.2日本钢铁业研发动向 与钢铁相关的技术开发项目中，2016年完成了新能源产业技术综合开发机构（NEDO）的“能源战略技术创新计划”，经济产业省的“先进的超超临界（A-USC）火力发电实用化关键技术开发”、“先进的超超临界设备（A-SUC）技术开发”、“面向新一代汽车的高效电机用磁性材料的开发”项目的研究。 主要继续研发的项目有： 1）文部科学省（MEXT）：异质结构控制：金属结构材料的创新发展（2010-2019年，由日本科学技术振兴机构（JST）组织实施）； 2）经济产业省（METI）：环境和谐型炼铁工艺技术开发第二步（2013-2017年，由新能源产业技术综合开发机构（NEDO）组织实施）； 3）经济产业省：“创新性新结构材料”项目（2014-2022年，2016年为43.5亿日元）； 4）内阁府：“战略性技术创新创造项目（SIP）”中的“创新性结构材料（SM4I）”项目（2014-2018年，由JST组织实施）等； 5）“超先进材料超快速发展的基础结构技术”项目（2016-2021年，由新能源产业技术综合开发机构组织实施）。表2是获得公共资金资助的、与钢铁有关的主要研究和技术开发项目。日本跨学科技术委员会一直致力于研究跨领域的技术课题。2016年新启动的项目是“通过一体化生产流程，追求结构钢的极限性能和提高结构钢的可靠性”，目前已开展相关文献调研。（首钢技术研究院信息所）   |
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