日本神户制钢研发现状分析

□ 辜海芳

日本神户制钢研发现状分析

□ 辜海芳

介绍了神户制钢公司的研发现状，在研发投入、科研机构设置、主要研究内容和近年来的研发成果等方面进行了分析和总结，指出神户制钢研发主要是开展多元化产品技术研发增强盈利能力、开展节能环保产品技术研发实现企业可持续性发展、开展全球化业务合作提高企业竞争力。

神户制钢；多元化；节能环保；技术研发；全球化

一、公司概况

神户制钢作为日本第三大钢铁企业成立于1905年，是一家集生产和服务于一体的多元化企业。其业务涵盖了机械制造、材料制造、电力供应等方面，公司有九大事业部：钢铁、焊接、铝铜、产业机械、建设机械、起重机、工程技术、环境解决方案和其他业务。2014年，粗钢产量为762万吨，销售总额为18 247亿日元，其中钢铁事业部的贡献最大，所占比例为44.3%，其次是建筑机械事业部和铝铜事业部，各占17.4%和16.2%。

二、神户制钢研发现状

1．研发投入

神户制钢公司每年投入大量资金用于研发新技术和新产品，神户制钢公司各部门业绩及研发费用情况见表1。公司研究所与各事业部的开发部门密切合作，开发钢铁、材料、机械、环境、能源和电子行业的新技术和新产品，有助于神户制钢公司更好地服务于不断变化的市场和用户需求，增强自身在技术和产品上的“唯一性”优势，提高技术竞争力。

表1 神户制钢公司各部门业绩及研发费用

2．科研机构

神户制钢将技术开发总部的基础性研究和尖端技术研究与客户和现场的应用技术相结合，在各技术领域有效地加强产品创造和制造能力的提高。机构设置见图1。

图1 神户制钢科研机构设置

3．主要研究内容

(1)材料研究所

材料研究所主要以精炼凝固、材料设计、机械加工、表面控制这4项技术领域为主要研究对象。在材料方面，利用表面控制技术来开发高性能产品和优化生产工艺。在机械相关领域，利用材料方面的技术优势创造出差异性产品，还通过其高附加值产品开拓新的商业领域。主要研究内容：一是精炼凝固，包括高温冶炼反应和控制、夹杂物结构和形态控制、凝固分析和凝固组织控制、高温原位监测和特种熔炼技术；二是材料设计，包括结构和性能预测、纳米结构分析、微结构控制和材料设计、材料结构与转化、粉末冶金；三是机械加工，包括轧制与铸造技术、切割与打磨技术、成形工艺分析；四是表面控制，包括耐腐蚀和环保材料设计、摩擦学材料设计、电子和薄膜材料设计等。

(2)工程机械研究所

工程机械研究所以结构、强度、动力学、声学、流体和热传导、燃烧、先进模拟技术等化学领域为研究重点。该研究所主要在机械、材料、环境、能源和钢结构方面，提高产品性能、加工工艺和流线型设计，以及开发新产品和技术。主要研究内容：一是强度与结构工程，包括结构设计工程、环境装备设计工程、材料强度与可靠性评估和预测、材料模拟(锻造、相变等)、建筑设备和机械强度分析；二是动力与声学，包括振动分析和控制、系统动力学、声学和波分析、隔音结构开发、声音和振动测量；三是流体与热工程，包括流体和热传导控制与分析、材料过程模拟、等离子体与燃烧反应控制、先进的流体计量、节能和废热利用；四是化学与环境技术，包括有机涂料、化学工程、分离和净化、润滑和清洗、塑料加工机械聚合物混炼技术。

(3)生产系统研究所

生产系统研究所以尖端的测量检测、控制、生产计划及信息系统和信号处理等技术为基础，开发出创新性的生产工艺来提高企业的生产能力。主要研究内容：一是控制技术，包括过程自动控制系统、系统的建模和识别、动态模拟、电子元件控制系统、运动控制系统；二是系统工程，包括工艺和生产优化、生产调度、制造工艺模拟、技术转化远程教学；三是仪器仪表技术，包括表面及内部缺陷检查、剖面及温度测量、超声波及涡流探伤、材料性能检测、光学测量、高频及X光检测、高速信号处理、自动化检测。

(4)电子技术研究所

电子技术研究所以薄膜材料、微细加工技术和超导电技术为核心，在纳米技术、环境和能源方面为加强企业的竞争力起着重要作用。同时，还利用电磁设计和电子控制技术开发电子电力新产品以及拓展新事业。主要研究内容：一是薄膜，包括溅射靶材、薄膜元件、微细加工、太阳能电池；二是超导电，包括超导电缆、超导磁体、电磁设计；三是电力电子，包括电子控制系统。

(5)煤炭能源技术部

煤炭能源技术部主要开发能源转化技术，如通过脱水、脱灰优化低品位矿，煤液化和重油加氢裂化。同时，还致力于寻求方法有效利用世界上未开发的自然资源，实现日本能源的多样性和稳定性利用。主要研究内容：煤与能源，包括褐煤提质、无灰煤、重油加氢裂化、煤液化。

三、近年神户制钢公司研发成果

1．利用耐腐蚀钢降低原油船生命周期成本

针对原油中的单质硫和原油中含有的低pH值氯化物溶液这两个原油仓的主要腐蚀因素，神户制钢在所开发的钢中添加相应的合金元素并进行成分优化，使钢在原油腐蚀环境下，表面生成的腐蚀产物成为稳定的保护膜，防止硫与钢材基体接触，起到抑制腐蚀反应的作用。实践证明，神户所开发的耐蚀船用钢在硫腐蚀下的点腐蚀速率仅为传统钢的1/4，在低pH值氯化物溶液下的点腐蚀速率仅为传统钢的1/5，因此大大地降低了原油船的生命周期成本。

2．开发非晶IGZO替代性材料

神户制钢电子研究所开发出适用于平板显示器(FPD)源极/漏极电极(S/D)制作工艺的新型氧化物半导体材料及其溅射靶材，该半导体可替代非晶IGZO(氧化铟镓锌)材料，应用于生产效率高的背沟道型薄膜晶体管(BCE-TFTs)。该半导体材料的优点：对返修工艺中使用的酸浸液具有耐蚀性，可获得与IGZO相同的薄膜晶体管特性；场效应迁移率是IGZO的5倍，达到50cm2/Vs。

3．利用原子级结构分析技术开发新产品

汽车用5xxx系铝镁合金板材具有高强度、高成形性、高耐腐蚀性、高表面处理性，以及焊接性能好等优点，因此广泛用于汽车发动机内盖板。但是，该板材在深加工时易发生拉伸应变痕迹(SS Mark)，这主要是由原子结构引起的。神户制钢公司开发出先进的原子级三维探针分析技术，能有效地评估组织原子立体分布，从而很好地抑制拉伸应变痕迹的形成。

4．利用蒸汽热源式发电系统开发可再生能源

神户制钢公司开发的小型双工质发电系统、螺旋桨式小型蒸汽发电机和辐流式汽轮机式的发电机，均采用工厂废热、温泉及地热等所产生的蒸汽进行发电。这种蒸汽热源式发电系统已在日本国内得到广泛应用，有效降低了发电燃料费用及其所产生的二氧化碳排放量。

5．采用氢气精制和贮藏工艺（COA-MIB）促进燃料电池使用

为提高燃料电池的普及率，开发能够提供高效精制、贮藏和供给氢气的系统必不可少。神户制钢机械研究所和筑波大学共同研制出占地面积小、启动和停止性能优越、抗负荷变动性能良好的氢气精制、贮藏工艺--COA-MIB工艺。该工艺采用一氧化碳选择吸附剂和吸附氢气合金，从炼钢厂副产物气体中可回收利用85%以上的纯氢气供燃料电池使用。COA-MIB工艺流程示意图见图2。

图2 COA-MIB工艺流程示意图

6．采用新型焊剂焊接铝合金和钢加速汽车轻量化

为实现汽车轻量化，神户制钢积极尝试将各种部件的原材料改为铝材，而铝合金和钢等不同材质间实施异材焊接时，连接部位比较脆弱，容易生成化合物，难以实现足够的连接强度。因此，材料研究所开发了一种可去除焊接阻碍物的焊剂进行异材焊接，这不仅可以改善焊接条件，还可以获得与焊接两块铝材时同等的连接强度。

四、神户制钢研发特点

神户制钢公司有着强大的研发能力，能够根据市场和客户需求变化提供高附加值产品，其研发特点总结如下：

1．开展多元化产品技术研发，增强盈利能力

神户制钢强化多元化产品和技术的研发能力，重视研发成果在各个事业部之间的相互渗透和协同发展，以巨额的研发投入确保其拥有独有产品与技术，为提高企业的盈利水平奠定基础。

2．开展节能环保产品技术研发，实现企业可持续发展

在节能环保方面，神户制钢制定了相关政策和措施，并加大了研发投资以确保企业的可持续发展。如在汽车用钢方面，不断提高高强度用钢比例，并通过积极开发铝材的使用来实现汽车的轻量化。在环保方面，开发新型工业机械和建筑设备以及炼铁新工艺来降低二氧化碳等的排放量。

3．开展全球化业务合作，提高企业竞争力

神户制钢各部门除与日本国内企业合作外，还积极与全球各大钢厂进行合作开拓新市场。如在美国、印度、奥地利和中国等地，与当地钢铁企业进行合资建厂，通过海外制造和销售来提高企业的竞争力。

[1]神户制钢公司年报(2010-2014年) [R/OL].http://www. kobelco.co.jp/english/ir/library/annualreport，2010-2014.

[2]神户制钢公司竞争力分析[N].世界金属导报，2013-07-30.

[3]王艳红，梁慧智，冯士超，等.日本四大钢铁企业研发动向分析[J].冶金信息导刊，2011(5).

（作者单位：武钢研究院信息所，湖北武汉430080）

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1002-1779 (2015) 06-0019-03