日本神戶制鋼研發現狀分析

□ 辜海芳

日本神戶制鋼研發現狀分析

□ 辜海芳

介紹了神戶制鋼公司的研發現狀，在研發投入、科研機構設置、主要研究內容和近年來的研發成果等方面進行了分析和總結，指出神戶制鋼研發主要是開展多元化產品技術研發增強盈利能力、開展節能環保產品技術研發實現企業可持續性發展、開展全球化業務合作提高企業競爭力。

神戶制鋼；多元化；節能環保；技術研發；全球化

一、公司概況

神戶制鋼作為日本第三大鋼鐵企業成立于1905年，是一家集生產和服務于一體的多元化企業。其業務涵蓋了機械制造、材料制造、電力供應等方面，公司有九大事業部：鋼鐵、焊接、鋁銅、產業機械、建設機械、起重機、工程技術、環境解決方案和其他業務。2014年，粗鋼產量為762萬噸，銷售總額為18 247億日元，其中鋼鐵事業部的貢獻最大，所占比例為44.3%，其次是建筑機械事業部和鋁銅事業部，各占17.4%和16.2%。

二、神戶制鋼研發現狀

1．研發投入

神戶制鋼公司每年投入大量資金用于研發新技術和新產品，神戶制鋼公司各部門業績及研發費用情況見表1。公司研究所與各事業部的開發部門密切合作，開發鋼鐵、材料、機械、環境、能源和電子行業的新技術和新產品，有助于神戶制鋼公司更好地服務于不斷變化的市場和用戶需求，增強自身在技術和產品上的“唯一性”優勢，提高技術競爭力。

表1 神戶制鋼公司各部門業績及研發費用

2．科研機構

神戶制鋼將技術開發總部的基礎性研究和尖端技術研究與客戶和現場的應用技術相結合，在各技術領域有效地加強產品創造和制造能力的提高。機構設置見圖1。

圖1 神戶制鋼科研機構設置

3．主要研究內容

(1)材料研究所

材料研究所主要以精煉凝固、材料設計、機械加工、表面控制這4項技術領域為主要研究對象。在材料方面，利用表面控制技術來開發高性能產品和優化生產工藝。在機械相關領域，利用材料方面的技術優勢創造出差異性產品，還通過其高附加值產品開拓新的商業領域。主要研究內容：一是精煉凝固，包括高溫冶煉反應和控制、夾雜物結構和形態控制、凝固分析和凝固組織控制、高溫原位監測和特種熔煉技術；二是材料設計，包括結構和性能預測、納米結構分析、微結構控制和材料設計、材料結構與轉化、粉末冶金；三是機械加工，包括軋制與鑄造技術、切割與打磨技術、成形工藝分析；四是表面控制，包括耐腐蝕和環保材料設計、摩擦學材料設計、電子和薄膜材料設計等。

(2)工程機械研究所

工程機械研究所以結構、強度、動力學、聲學、流體和熱傳導、燃燒、先進模擬技術等化學領域為研究重點。該研究所主要在機械、材料、環境、能源和鋼結構方面，提高產品性能、加工工藝和流線型設計，以及開發新產品和技術。主要研究內容：一是強度與結構工程，包括結構設計工程、環境裝備設計工程、材料強度與可靠性評估和預測、材料模擬(鍛造、相變等)、建筑設備和機械強度分析；二是動力與聲學，包括振動分析和控制、系統動力學、聲學和波分析、隔音結構開發、聲音和振動測量；三是流體與熱工程，包括流體和熱傳導控制與分析、材料過程模擬、等離子體與燃燒反應控制、先進的流體計量、節能和廢熱利用；四是化學與環境技術，包括有機涂料、化學工程、分離和凈化、潤滑和清洗、塑料加工機械聚合物混煉技術。

(3)生產系統研究所

生產系統研究所以尖端的測量檢測、控制、生產計劃及信息系統和信號處理等技術為基礎，開發出創新性的生產工藝來提高企業的生產能力。主要研究內容：一是控制技術，包括過程自動控制系統、系統的建模和識別、動態模擬、電子元件控制系統、運動控制系統；二是系統工程，包括工藝和生產優化、生產調度、制造工藝模擬、技術轉化遠程教學；三是儀器儀表技術，包括表面及內部缺陷檢查、剖面及溫度測量、超聲波及渦流探傷、材料性能檢測、光學測量、高頻及X光檢測、高速信號處理、自動化檢測。

(4)電子技術研究所

電子技術研究所以薄膜材料、微細加工技術和超導電技術為核心，在納米技術、環境和能源方面為加強企業的競爭力起著重要作用。同時，還利用電磁設計和電子控制技術開發電子電力新產品以及拓展新事業。主要研究內容：一是薄膜，包括濺射靶材、薄膜元件、微細加工、太陽能電池；二是超導電，包括超導電纜、超導磁體、電磁設計；三是電力電子，包括電子控制系統。

(5)煤炭能源技術部

煤炭能源技術部主要開發能源轉化技術，如通過脫水、脫灰優化低品位礦，煤液化和重油加氫裂化。同時，還致力于尋求方法有效利用世界上未開發的自然資源，實現日本能源的多樣性和穩定性利用。主要研究內容：煤與能源，包括褐煤提質、無灰煤、重油加氫裂化、煤液化。

三、近年神戶制鋼公司研發成果

1．利用耐腐蝕鋼降低原油船生命周期成本

針對原油中的單質硫和原油中含有的低pH值氯化物溶液這兩個原油倉的主要腐蝕因素，神戶制鋼在所開發的鋼中添加相應的合金元素并進行成分優化，使鋼在原油腐蝕環境下，表面生成的腐蝕產物成為穩定的保護膜，防止硫與鋼材基體接觸，起到抑制腐蝕反應的作用。實踐證明，神戶所開發的耐蝕船用鋼在硫腐蝕下的點腐蝕速率僅為傳統鋼的1/4，在低pH值氯化物溶液下的點腐蝕速率僅為傳統鋼的1/5，因此大大地降低了原油船的生命周期成本。

2．開發非晶IGZO替代性材料

神戶制鋼電子研究所開發出適用于平板顯示器(FPD)源極/漏極電極(S/D)制作工藝的新型氧化物半導體材料及其濺射靶材，該半導體可替代非晶IGZO(氧化銦鎵鋅)材料，應用于生產效率高的背溝道型薄膜晶體管(BCE-TFTs)。該半導體材料的優點：對返修工藝中使用的酸浸液具有耐蝕性，可獲得與IGZO相同的薄膜晶體管特性；場效應遷移率是IGZO的5倍，達到50cm2/Vs。

3．利用原子級結構分析技術開發新產品

汽車用5xxx系鋁鎂合金板材具有高強度、高成形性、高耐腐蝕性、高表面處理性，以及焊接性能好等優點，因此廣泛用于汽車發動機內蓋板。但是，該板材在深加工時易發生拉伸應變痕跡(SS Mark)，這主要是由原子結構引起的。神戶制鋼公司開發出先進的原子級三維探針分析技術，能有效地評估組織原子立體分布，從而很好地抑制拉伸應變痕跡的形成。

4．利用蒸汽熱源式發電系統開發可再生能源

神戶制鋼公司開發的小型雙工質發電系統、螺旋槳式小型蒸汽發電機和輻流式汽輪機式的發電機，均采用工廠廢熱、溫泉及地熱等所產生的蒸汽進行發電。這種蒸汽熱源式發電系統已在日本國內得到廣泛應用，有效降低了發電燃料費用及其所產生的二氧化碳排放量。

5．采用氫氣精制和貯藏工藝（COA-MIB）促進燃料電池使用

為提高燃料電池的普及率，開發能夠提供高效精制、貯藏和供給氫氣的系統必不可少。神戶制鋼機械研究所和筑波大學共同研制出占地面積小、啟動和停止性能優越、抗負荷變動性能良好的氫氣精制、貯藏工藝--COA-MIB工藝。該工藝采用一氧化碳選擇吸附劑和吸附氫氣合金，從煉鋼廠副產物氣體中可回收利用85%以上的純氫氣供燃料電池使用。COA-MIB工藝流程示意圖見圖2。

圖2 COA-MIB工藝流程示意圖

6．采用新型焊劑焊接鋁合金和鋼加速汽車輕量化

為實現汽車輕量化，神戶制鋼積極嘗試將各種部件的原材料改為鋁材，而鋁合金和鋼等不同材質間實施異材焊接時，連接部位比較脆弱，容易生成化合物，難以實現足夠的連接強度。因此，材料研究所開發了一種可去除焊接阻礙物的焊劑進行異材焊接，這不僅可以改善焊接條件，還可以獲得與焊接兩塊鋁材時同等的連接強度。

四、神戶制鋼研發特點

神戶制鋼公司有著強大的研發能力，能夠根據市場和客戶需求變化提供高附加值產品，其研發特點總結如下：

1．開展多元化產品技術研發，增強盈利能力

神戶制鋼強化多元化產品和技術的研發能力，重視研發成果在各個事業部之間的相互滲透和協同發展，以巨額的研發投入確保其擁有獨有產品與技術，為提高企業的盈利水平奠定基礎。

2．開展節能環保產品技術研發，實現企業可持續發展

在節能環保方面，神戶制鋼制定了相關政策和措施，并加大了研發投資以確保企業的可持續發展。如在汽車用鋼方面，不斷提高高強度用鋼比例，并通過積極開發鋁材的使用來實現汽車的輕量化。在環保方面，開發新型工業機械和建筑設備以及煉鐵新工藝來降低二氧化碳等的排放量。

3．開展全球化業務合作，提高企業競爭力

神戶制鋼各部門除與日本國內企業合作外，還積極與全球各大鋼廠進行合作開拓新市場。如在美國、印度、奧地利和中國等地，與當地鋼鐵企業進行合資建廠，通過海外制造和銷售來提高企業的競爭力。

[1]神戶制鋼公司年報(2010-2014年) [R/OL].http://www. kobelco.co.jp/english/ir/library/annualreport，2010-2014.

[2]神戶制鋼公司競爭力分析[N].世界金屬導報，2013-07-30.

[3]王艷紅，梁慧智，馮士超，等.日本四大鋼鐵企業研發動向分析[J].冶金信息導刊，2011(5).

（作者單位：武鋼研究院信息所，湖北武漢430080）

F403.6

A

1002-1779 (2015) 06-0019-03