1.1日本鋼鐵生產情況

2019年日本粗鋼產量為9928萬噸，同比下降4.8%，這也是自2009年以來，在經歷2007-2008年金融危機后，日本年粗鋼產量首次低于1億噸（如圖1）。按爐型劃分，轉爐鋼產量為7498萬噸（同比減少4.1%），電爐鋼產量為2430萬噸（同比減少6.9%），電爐鋼產量占比達24.5%（比上年減少0.5%）。按鋼種劃分，普碳鋼產量7560萬噸（同比減少4.0%），特殊鋼產量2368萬噸（同比減少7.5%）。

自2018年以來，日本主要行業需求下降影響了粗鋼產量。此外，由于較高的原材料價格與產品銷售價格低迷，使得日本所有鋼鐵廠舉步維艱。在這種環境下，2019年4月，原新日鐵住金、日鐵日新制鋼等多家公司合并后，正式更名為日本制鐵公司，并于2020年4月對鋼廠實施重組，合并為6個工廠，旨在提高工廠效率，以重建其制造能力。目前，日本僅有三家綜合鋼鐵制造商——日本制鐵、JFE鋼鐵公司和神戶制鋼公司。

2019年日本各個公司不斷促進海外發展和投資。日本制鐵與安賽樂米塔爾已經共同完成對印度埃薩鋼鐵公司的收購。JFE鋼鐵決定與中國最大鋼鐵企業寶武鋼鐵集團旗下的特殊鋼企業——廣東韶鋼松山股份公司成立合資公司，生產特殊鋼棒鋼。

2019年日本在信息技術方面以“人工智能”和“物聯網”為代表取得進展。日本制鐵推出具備超強計算能力、實施各種數據分析并應用AI的平臺“NS-FIG?”，在其供應鏈和工程鏈中部署先進互聯網技術。該平臺采用先進IT技術，可對大量數據進行深度分析。

JFE鋼鐵公司2019年完成8座高爐人工智能化（AI）生產，使用AI進行分析并根據數據進行操作，從而實現提前12個小時預測高爐溫度。

1.2日本鋼鐵下游產業用鋼情況

1）土木工程

2019財年，日本土木工程建設鋼材總需求量高于2018財年。由于政府的“國家彈性化”政策以及洪水、滑坡自然災害后的恢復和重建，公立部門訂單增加。而由于磁懸浮中央新干線的建設，以及在能源基礎設施及信息通信領域的投資，私營部門土建工程也有望收到更多訂單。

2）建筑

2019財年，日本租賃房屋建設和新房開工均有所減少。由于房屋尤其是公寓價格持續堅挺和庫存不足的原因，待售房屋量也將下降。以工廠和商店為中心的非住宅建筑量下降，因此，整個建筑業鋼鐵消費量預計低于2018年。

3）造船

2019財年，鑒于全球船舶產能過剩仍未解決，加之2020年1月生效的SOx排放限制新規，導致船用燃料油成本的增加，新船建造需求并未增加。預計龍骨鋪設量和鋼材消耗量都將低于2018年。

4）汽車

2019財年日本國內汽車銷量低于2018年。在整車出口方面，盡管全球汽車市場低迷，但是由于日本汽車制造商在北美和中國市場的不懈努力，日本汽車出口與上年持平。因此，2019年整車生產和鋼材消費量都將低于2018年。

5）工業機械

2019財年日本國內工業機械生產活動內需堅挺，但外部需求低迷。在工程機械領域，國內需求強勁，但亞洲和澳大利亞對工程機械需求下降，迫使一些制造商停止生產。因而，日本工業機械整體業績低于2018年。

6）電機

2019財年，智能手機市場增速放緩，由于Windows 7支持終止，個人計算機有強烈的更新換代需求。以工業電子為中心的工業用電子機械和電信機械也呈現高水平發展趨勢。另一方面，由于海外經濟增速放緩導致資本投資停滯，尤其是為了減少溫室氣體排放，燃煤火力發電廠項目審查更加嚴格，因此，重型電氣設備需求減少。盡管對具有較高附加值產品的家用電氣也有強烈的更新換代需求，但由于消費稅提高以及上一財年較高的銷量，這類產品需求會有所減少。因此，整個電機行業的鋼消耗量低于2018年。

1.3日本鋼鐵需求預測

新冠肺炎疫情在全球的蔓延仍在持續，日本業內對未來經濟和鋼材需求的擔憂與日俱增。盡管2019年的追加預算中包括13萬億日元的商業刺激措施，但對拉動內需效果甚微，因為積累了許多不利于商業環境的因素，包括消費稅提高、工作方式改革等導致的收入降低，以及東京奧運會和殘奧會的推遲舉辦，預計2020財年日本國內鋼鐵需求將連續第三年下降。

2鋼鐵行業的技術與裝備

2.1日本鋼鐵工業的技術發展環境

近年來，物聯網（IoT）、人工智能（AI）、傳感器、生物識別認證和機器人等科學技術正在飛速發展，在日本制造業，目前正在加速利用這些成果進行技術開發。為了實現世界上第一個“超級智能社會”即“5.0社會”目標，日本的第五個科技基礎計劃，旨在通過確保科學技術成果滲透到所有領域和地區，來創造未來產業并實現社會轉型。隨著“信息空間”（網絡）和“真實空間”（物理）的融合，并將延伸到“心理空間”（大腦等），網絡空間中信息和數據的獲取、集成、分析和平臺化已變得至關重要。在這樣的背景下，各大鋼鐵聯合企業都在利用人工智能技術，在生產現場開展設備維護及產品研發等工作。

為應對全球氣候變暖，日本鐵鋼聯盟制定了一項關于2030年后的展望——“日本鐵鋼聯盟減緩氣候變化的長期愿景：對煉鋼無碳排放的挑戰”，旨在研究和開發革命性的新技術，而不是基于傳統技術的改造。在此背景下，日本鋼鐵工業正穩步推進滿足用戶需求的產品，如具有高成形性超高強度鋼的開發，同時，也繼續考慮通過追求以不同材料組合為基礎的新材料的研發。

2.2煉鐵

2019年日本生鐵產量為7491萬噸，較2018年下降3.1%。截至2019年底，日本有25座高爐在產，與2018年相比，容積大于等于5000m3的高爐數量不變，為14座，平均日產量為1.80t/m3，比2018年低0.08 t/m3。

日本制鐵于2020年2月關停了吳制鐵所2號高爐；2021年9月底，計劃關停吳制鐵所1號高爐、1號和2號燒結廠；至2023年9月底，將關停吳制鐵所所有生產設備；八幡制鐵所小倉地區的高爐停運時間也從2021年3月底提前至2020年9月底左右。

在煉鐵領域技術改造主要集中在老舊焦爐的維修等方面。2019年，日本制鐵完成了君津廠5號焦爐A爐體的維修，以及室蘭廠5號焦爐爐體更新。JFE鋼鐵公司正在進行西日本福山3號焦爐A和B爐組的爐體更新，并已完成西日本制鐵所福山區3號燒結廠的擴建。此外，新日鐵關停了和歌山廠5號高爐，并啟動2號高爐。JFE鋼鐵公司宣布計劃對西日本制鐵所倉敷廠4號高爐停產改造，并計劃在公司擁有的所有高爐中，引入高爐信息物理系統（BF Cyber-Physical System：CPS）。

2.3煉鋼

新日鐵宣布將在2021年9月底關停吳制鐵所的煉鋼設備，并將原定于2020財年底關停的八幡廠小倉地區煉鋼設備提前至2020年9月。

新日鐵八幡廠戶畑地區新建的大方坯連鑄機投產。JFE鋼鐵公司西日本制鐵所（倉敷廠）新的連鑄機正在建設中。

2018年全球原材料價格急劇上漲也影響了煉鋼成本。中國嚴格的環境法規導致用作原料的氧化鎂等原材料的供應減少，鎂基耐火材料的價格從2017年開始上漲，由于全球經濟增速放緩，其價格從2019年下半年開始下降，但仍處于較高水平。由于電爐煉鋼石墨電極價格的上漲和用作原料的針狀焦供應緊張，導致煉鋼生產成本增加。

2.4鋼材

2.4.1薄板

高強度鋼板在汽車領域的應用正在不斷擴展。日本制鐵和JFE鋼鐵公司合作開發的1310MPa級高強鋼首次被用于馬自達汽車公司生產的新型汽車車身框架零部件。由于傳統1310MPa級高強鋼沖壓成形性的限制，只能將其應用于保險杠零件。而新產品的開發通過解決沖壓成形性的技術問題，可以將1310MPa級高強鋼應用于車身框架零部件及生產尺寸更精確的零件。

JFE鋼鐵公司在“通過創新的微結構控制開發高強度/高成形性鋼板生產線”項目中，通過控制鋼中碳原子的分布，成功開發了兼具高強度和高成形性納米級超細晶高強鋼。

神戶制鋼開發出用于汽車框架的高強度熱沖壓鍍鋅鋼板（淬火后強度達到1500MPa級），并已開始量產，此種材料通過鍍鋅處理，具有高耐蝕性，并提高了適用范圍。

日本制鐵開發了一種沖壓方法制造高強鋼（抗拉強度為980MPa或更高），可制成復雜的L形和T形幾何形狀的零件。該方法通過彎曲成形來減少成形所需要的材料伸長率，從而能夠形成高強度鋼板同時在高負荷下，施加輔助模壓（墊）以限制鋼板頂端的折皺。該方法的開發使得980MPa和1180MPa級的高強度鋼板可以應用于制作車身框架部件，并在零件制造中，實現材料產量的大幅度提高（平均15％）。

JFE鋼鐵公司開發了多種汽車高強度鋼應用技術，并將這些技術系統分成三大類，即針對車身的設計支持、零件成形和零件連接。在高強鋼的成形方法、焊接方法等方面，可以為汽車制造商和零件制造商提供優化方案。

在其他板材產品中，日本制鐵開發了一種具有優異表面硬度和疲勞強度的氣體滲氮鋼板，可用于汽車變速器（AT/CVT）部件的生產。

JFE公司通過高強度、高延展性制罐用鋼板的批量生產，成功實現高強鋼成形性的提高和厚度減薄；同時還開發了用于高速焊接罐的無錫鋼，并成功實現量產，這也是世界上首次使用無錫鋼生產飲料罐。

2.4.2鋼管

日本制鋼所（JSW）、日本制鐵、高壓昭和氣缸三家公司共同開發的加氫站用新型鋼制蓄能器，正式進入商業化生產階段。與傳統蓄能器相比，新產品在減輕重量的同時，提高了耐用性。該產品采用了由新日鐵住金生產的耐99MPa高壓氫氣的高韌性和高強度兼備的大口徑厚壁無縫鋼管。

作為用于為燃料電池車輛提供燃料的高壓氫站的材料，具有比傳統材料高1.6倍的強度和出色的耐氫脆性，并且還是世界上第一種可焊接的不銹鋼。自2013年開始銷售以來，已在日本新建的固定式加氫站中被采用。

日本制鋼所進行了蓄壓器的總體設計，并將傳統蓄壓器的直筒上帶蓋結構，改為兩端變窄的氣瓶結構，大大減輕了重量，實現了成本的降低。而利用高壓昭和氣缸公司的大口徑厚壁無縫鋼管優秀的深沖加工部位鍛造技術，實現了有著大開口直徑的氣瓶結構的深沖加工，該結構可進行內面缺陷的去除加工和內面檢查，因此可確保高水平的安全性和可靠性。結合了三家公司技術，開發的新型鋼制蓄能器的耐久性達到世界最高壽命。

日本制鐵成功開發新型節能合金雙相不銹鋼無縫鋼管，并已開始商業化生產。新開發的無縫鋼管與之前新日鐵不銹鋼部門開發的省合金型雙相不銹鋼具有相同的化學成分（21Cr-2Ni-3Mn-Cu-N），與常見的SUS304（18Cr-8Ni）不銹鋼相比，具有2倍的屈服強度和更高的耐腐蝕性。使用新開發的無縫鋼管替代SUS304，能使壁厚減薄50%，并利用其高強度及高耐腐蝕性增加使用壽命。此外，新開發的不銹鋼使用更少的合金，也有助于節約資源。

2.4.3厚板

日本制鐵開發的高延展性和免涂漆高耐腐蝕鋼板，首次同時應用于最先進的超大型原油運輸船（ULCC）。新開發的高延展性鋼板，比常規鋼板的伸長率規定值高出50％以上，在碰撞時鋼板優異的延展性具有更高的抵抗船體破裂和開裂的能力，能夠抑制貨物、燃油的流出，防止海洋污染。

法律規定油輪必須進行涂裝或使用耐腐蝕鋼作為應對油箱腐蝕的手段。日本制鐵用于原油油輪的免涂漆高耐腐蝕鋼板可以在貨油艙中使用，而無需上漆，省略了涂裝工序，減少了維護負擔。自2007年開始全面接收訂單以來，這些產品已被用于超過10艘油輪，總訂單量超過3萬噸。

JFE開發了額定輸出功率為30kW的大功率真空激光焊接技術，并將其引入西日本制鐵所厚板工廠的包覆鋼板生產工序，以提高復合板的生產率。自2018財年該技術被引入實際生產過程以來，至今已經生產1.8萬噸以上的復合鋼板，并持續穩定運行。

JFE鋼鐵公司還開發了一種高耐鹽大氣腐蝕鋼板，該鋼板適用于空氣中鹽分含量較高的環境，具有出色的性價比。由于使用含有1％-3％的Ni而導致的高成本，一直是使用Ni型高耐大氣腐蝕鋼板的問題。為了解決這個問題，通過添加微量的耐蝕元素Sn和Nb，同時，繼續減少Ni的添加量而不添加Cr，獲得致密的保護性防銹層，成功確保了與常規含Ni型耐大氣腐蝕鋼相當良好的焊接性和耐腐蝕性。同時，還實現了優異的成本性能。

日本制鐵開發了可替代SUS316系獨有雙相不銹鋼（23Cr-5Ni-1Mo-N），改善了現有省合金的雙相不銹鋼的焊接性，獲得了超過SUS316系列的耐腐蝕性能，機械性能優異，強度約為SUS316系的2倍（0.2％屈服極，限應力）。該鋼不僅可用于原使用SUS316系的食品、藥品存儲罐等，還可用于臨海地區水閘等基礎設施。

2.4.4棒材和型材

JFE鋼鐵公司的變形凸緣H型鋼被用于代替Yamba大壩上主體上水閘門墩鋼筋混凝土（RC）結構中的主鋼筋。這是首次用于除橋梁以外的其他結構中。迄今為止，該產品主要用于需要快速施工情況下代替橋梁的主鋼筋。該產品的使用可提高抗震能力，為大地震做準備，并提高施工質量。通過熱軋期間在H型鋼外表面凸緣寬度方向上形成突出的橫向結（線性形狀），使該產品比普通H型鋼具有更高的混凝土黏結性能。

JFE鋼鐵公司開發了超細珠光體組織用于重載鐵路的高耐磨熱處理鋼軌SP3。該產品通過優化化學成分并采用JFE的在線熱處理技術，來控制鋼的微觀組織，具有高耐磨性，抗疲勞性損壞和延展性。

日本制鐵開發出用于超高強度橋梁電纜的環保型鋼絲。該鋼絲通過向鋼成分中添加B來實現1960MPa級金屬絲的高延展性，再結合包括在線熔鹽浴熱處理在內的高生產率，環保軋制工藝，日本制鐵首次通過無鉛熱處理工藝，成功批量生產用于鋼絲的高強度線棒材料。自2008年以來，已使用該技術生產出強度在1770-1960MPa級線棒材料，并被應用于許多斜拉橋和懸索橋中心跨度較大的橋梁。

2.4.5鐵粉

JFE公司開發出一種用于粉末冶金的新型無鎳合金鋼粉，在網帶爐中燒結狀態下，即顯示出800MPa級抗拉強度。通常，燒結部件大量采用的是成分為4%Ni、1.5%Cu、0.5%Mo的合金鋼粉且在網帶爐中進行燒結的材料，但采用這樣的鋼粉存在燒結后硬度差變大、切削性變差、加工費用增加，而且易于受鎳價格波動影響等諸多問題。盡管通過對合金元素進行預合金化來降低粉末的可壓縮性，但JFE公司開發的添加3%Cu、1.3%Mo的合金鋼粉，通過控制生產工藝，成功地使其兼備高壓縮性。本次開發的無鎳合金鋼粉，將應用到汽車零部件和工程機械零部件上。

2.5測量及控制系統

日本制鐵開發出利用LED點陣投影法形狀計用于高強度熱軋鋼板的高精度生產技術。作為這項技術的顯著特征，新開發的形狀計將高亮度LED光的點陣圖案投射到溫度近1000℃的鋼帶表面上明暗區域。盡管軋制會引起帶材形狀的瞬時變化，但開發的形狀計可以處理該圖案圖像，以便在軋制過程中捕獲帶材的瞬時形狀，從而可以高度精確地測量橫向延伸率。與常規自動控制相比，相關缺陷減少了約30％，并且提高了高強度鋼板的生產率和質量。

JFE鋼鐵公司開發了在線微小凹凸表面缺陷檢測裝置，該裝置使用磁通量泄漏測試方法來檢測由于軋輥缺陷而導致的鋼板缺陷，以及由應變引起的磁特性變化。該方法在世界范圍內首次實現了對鋼帶微小凹凸表面缺陷的自動化檢測，從而實現穩定生產并提高高品質汽車鋼板的生產率。

JFE鋼鐵公司正在促進在日本擁有和運營的8個高爐實施網絡物理系統（CPS），通過在難以觀察到的高爐中，部署大量傳感器，能夠監測到高爐爐內異常，及時進行規避操作等。使用AI進行分析并根據數據進行操作，從而實現提前8-12h得到預測結果。

2.6表征、分析

日本制鐵研究團隊首次成功在世界上最先進的SPring-8埃緊湊型自由電子激光器（SACLA）上，定量觀察到馬氏體鋼在超快加熱過程中位錯的瞬時運動。對馬氏體鋼進行快速加熱，可以避免加熱中微觀組織的回復和再結晶，可以通過無擴散相變，獲得微細奧氏體組織。

2.7建筑與土木工程

JFE鋼鐵公司開發了可提高施工效率、省力化的鋼筋混凝土造（SC）“帽型SC梁”。該技術是將薄鋼板冷成形為Z型，并將兩塊Z型鋼板組合形成“帽型鋼”，只在內側配置主筋后澆筑混凝土構成一體的梁構件。無需通常的RC梁斷面所必需的箍筋和模板，可大幅減少現場配筋和模板安裝、拆除的相關作業量。帽形SC梁在澆筑混凝土時，帽型鋼起到模板的作用。且混凝土硬化后，形成RC梁與S梁的剛性和屈服強度共同發揮有效作用的結構。JFE鋼鐵公司開發的帶有翼尖旋轉穿透鋼管樁是一種先進的施工方法，它可以實現低噪音低振動的施工、空間有限的現場施工以及低環境負荷的施工且無土壤或地下水污染。

2.8環境與能源

2019年6月日本政府內閣會議通過“基于巴黎協定的長期減排戰略”， 提出了“可持續發展的能源環境新循環”計劃。該計劃旨在21世紀下半葉，盡早實現“脫碳社會”，并重申了到2050年前減少80%的溫室氣體排放。在工業領域，“脫碳制造”的提案包括使用不含二氧化碳的氫，例如“零碳鋼”的理念。

COURSE50項目是NEDO項目中“環境協調型煉鋼工藝技術的開發”的子項目，于2008財年啟動。該項目旨在開發減少高爐產生的CO2排放量的技術和為防止全球變暖而產生的CO2分離回收技術。通過使用試驗高爐，來驗證高爐利用氫氣減少CO2排放的可能性。在高爐CO2分離回收過程中，實現世界頂級的CO2回收工藝，利用創新技術，降低煉鋼過程中的CO2排放量。

包括氫還原等工藝技術開發的COURSE50項目（第二階段-第1步（2018-2022財年））于2018財年開始，第二階段-第2步（2023-2025財年）將于2023年開始，與目前鋼鐵廠的總排放水平相比，該技術最終將使CO2減排量達到約30%。

2018財年研發成果是：1）高爐中利用氫氣技術，針對將氫氣作為焦炭的部分替代品，來還原鐵礦石技術的實際應用，共進行了5次試驗，確認了通過原料操作，從風口注入的氫氣量對高爐操作的影響。還使用三維數值模型，對高爐中的反應進行了預測，并在增加氫氣注入的條件下進行了試驗操作；2）從高爐煤氣中分離和回收CO2的技術，開發了一種高性能、低成本的混合溶液化學吸收液，并優化了操作條件，以進一步降低化學吸收法每噸CO2分離和回收能量。關于如何利用鋼鐵廠余熱技術，研究了煙道氣的性質和余熱回收系統，旨在建設長時間保持熱傳遞的熱回收系統。

2019年10月，神戶制鋼Moka發電廠第一機組開始商業運行。該發電廠位于沒有海嘯風險的內陸地區，由東京燃氣提供城市燃氣，總發電量為1248MW (624kW×2組)。該工廠使用最先進的燃氣輪機聯合循環發電技術，擁有日本最高發電效率。該電廠第二機組也已于2020年3月開始運行。

3日本鋼鐵業的研發動向

2019財年啟動的新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）項目是“應對鐵礦石日益劣化創新和集成的高品質煉鋼工藝”。表1是日本鋼鐵業獲得公共資金資助的、與鋼鐵有關的主要研究和技術開發項目，多數項目與工藝、環境、能源以及材料研發有關。