2006年日本的钢铁生产与技术-译文

2006年日本的钢铁生产与技术HiroshiKagechika前日本钢铁协会技术分会主席日本钢铁工业概况日本2006年总的经济情况是好的。从2002年1月开始的经济复苏已进入第6个年头，超过了1965-1970年历时57个月的Izanagi时期，而那时是日本战后经济增速最快、持续时间最长的一段时期。尽管在个人住房方面遭到一些抱怨，但在生产活动与资金投入两个方面，由于受到BRIC国家如巴西、俄罗斯、印度和中国等国的高经济增长的支持，日本国内企业业绩都保持在高水平上。日本通产省（METI）在其2006年12月份的月度报告中谈到：尽管在消费方面还有薄弱环节，但日本总的经济情况是在恢复。谈到日本的钢铁工业，尽管创造盈利新纪录的企业数目自2005年以来有所减少，但与其他制造工业相比，钢铁仍然是盈利大户，排名前列。2006年日本许多工业部门的道路并不平坦，不少行业内出现重组高潮，寻求合作，齐渡难关。比如，造纸行业巨头Oji造纸兼并中型企业Hokuetsu造纸厂这种敌意收购，至今还在人们心中记忆犹新。去年，日本企业兼并重组(M&A)个案例的数量创出历史新高。2006年初世界钢铁头号巨人米塔尔（Mittal）恶意收购世界第二大钢铁集团公司阿塞罗（Arcelor）给人们造成的震撼远不止局限在钢铁工业范围内。尽管在收购过程中阿塞罗以及一些政府官员表现出明确的阻力，但最终米塔尔还是取得了成功，成为世界上真正意义上的亿吨级的头号钢铁巨人，占据世界10%的钢铁产量规模，比第3号钢铁巨人日本新日铁公司的产量高3倍，而且其年产量比全日本的年钢铁产量还高。造成上述兼并与重组现象的原因有以下几点：eq\o\ac(○,1)与上游工业（供应）及下游工业（消费）相比，钢铁工业的集中度还不算高，已经扩张了的钢铁企业开始有能力与其他的对手讨价还价。特别是当前世界铁矿业的前三名企业已经占有70%的铁矿供应量，而世界前三个汽车制造商已占有10%的全球供应量，因此有必要扩大钢铁企业规模以增强其在世界市场中的话语权。eq\o\ac(○,2)钢铁工业已经具备生产高等级钢材的技术，相应地，有必要占据引导钢材的消费的地位。在国民经济增长的初始阶段，要优先发展基础建设如交通网络，钢材消费是以低钢级的建筑钢材为中心。然而，国民经济发展到中、高级阶段时，人民生活标准改善，消费目标指向为汽车、住房等，则需要高等级钢材，因此，象米塔尔公司这样，兼并具有高等级钢材生产技术的企业则成为必须。eq\o\ac(○,3)全球范围内的工业已进入重组时期。米塔尔公司曾经咨询过阿塞罗公司，作为钢铁巨头之一，是否觉得有必要组成跨国联盟以保持公司的发展？它也咨询过欧共体当局有关成立亿吨级钢铁企业的必要性。最近的进展趋势是引人注目的，包括具有丰富资源国家中的成功钢铁企业兼并欧洲或美国的钢铁企业的动向。将来，钢铁工业重组现象也会波及到包括日本、韩国以及中国在内的东亚地区，各钢铁公司也会考虑扩大与强化国内外的合作。2007年5月，日本政府宣布解除禁止外国企业通过与一家日本公司股票交易的方式兼并另一家日本企业的所谓“三角形兼并”的禁令，从那以后，可以预期，外国资本通过钢铁工业兼并进入日本的趋势会加强。2006年12月，贸易与工业月报（METI）发起对全球经济中的国际投资环境的研究，组织讨论在外汇与对外贸易控制法框架下，如何针对外国投资进入日本企业的情况下保持本国的技术基础，从而保证日本经济的安全。2006年，日本粗钢产量是1.1622亿吨，同比增长3.3%（375）万吨。这是日本历史上第三个新高，（1973年为1.1932亿吨，1974年为1.1713亿吨，见表1）。其原因是对亚洲国家的出口增加以及日本在生产用于造船、汽车和其它工业的高等级钢方面的优势。去年全球粗钢产量为12.4亿吨。中国生产4.19亿吨，约占世界总产量的34%，见图1。与前一个财政年度相比，2006年世界钢产量约增加1亿吨，见图2。2005年中国创纪录地增加粗钢产量7千5百30万吨，超过当年全世界的粗钢增加产量7千零14万吨。尽管中国钢铁生产的步伐在2006年少有放慢，但也比上一年增加产量6千3百万吨。2005年，几乎全世界的钢铁生产都受到中国的影响，产量持平或有所下降，只有印度例外。可是2006年，几乎全世界所有国家的钢产量都有所增长，只有巴西由于高炉出事故例外。总体来说，过去世界钢铁市场供大于求，而中国不断地增加生产，引起全世界关注。但在2006年，由于全球钢铁需求比预想的要强劲，钢材市场没有出现重大扰动。再看原料市场，面对中国对铁矿持续增长的需求，世界铁矿价格过去4年间增长250%。由于世界三大铁矿供应商占据70%的份额，近年来这几家公司从价格谈判中明显受益。结果矿石价格连续4年增长，成为全球钢铁企业成本增加的主要因素。新日铁公司与韩国浦项公司决定于2007年建立战略伙伴关系，联手进行铁矿价格谈判。焦煤价格在2004-2005年间达到高峰以后，近年也有所回落，这主要得益于中国减少了从蒙古的进口、扩大了国产焦煤的使用。然而，我们还必须关心印度和巴西的动向。尽管这两个国家都有丰富的铁矿资源，但他们都依赖于进口焦煤而且都在兴建新钢厂，进口焦煤的数量还会增加。其他原材料，如作为生产不锈钢的主要原料镍，其价格在2006年一年间增长300%，而不锈钢在汽车工业中又大量使用，因此其价格也是居高不下。又比如金属锌的价格增长无法在钢材销售中体现，但只靠钢铁企业自身又无法消化这部分成本的增加，以上这些使钢铁工业的成本负担超出1000亿日元。谈到日本各钢铁企业的合作问题，目前，所有的钢铁联合企业正在从国内制造业强劲的需求势头中获益，原材料价格增长以及其他提高成本的因素所造成的影响已经为钢材销售价格增长所抵消。钢铁企业可以保持历史上形成的高水平经济效益。日本的电炉钢厂，也同样面临成本增加的情形，如废钢涨价，但作为电炉钢厂主要产品的小尺寸棒材与H型钢，由于私人投资增加，同样需求强劲。电炉钢厂家因此一致保持稳定价格的姿态，以保持高收益。特殊钢厂由于汽车生产旺盛，经济效益也保持在高水平上。具体到下游工业部门，日本新建房屋开工数今年可望达到9年半以来的历史新料开发基础研究”和基于日本政府制定的第三届（2006-2010）日本科技基础计划中的其他研究项目。2007年财政年度政府用于钢铁方面的财政拨款，共涉及8个项目，包括（钢中）残余元素无害化技术改善板坯表面质量；使用新型结构材料的新型结构系统的结构开发研究等，总预算金额为22.56亿日元（比上一财政年度减少3.7%）。在劳动力方面，日本现正面临所谓“2007问题”。日本战后生育高峰今年算起已整整过去60年，正是这些人的退休高峰时期。对年轻人技术和技艺的传授已成为头等重要的问题，特别是在制造行业中更是如此。日本钢铁协会（ISIJ）技术分会所辖的各个技术委员会正在积极考虑与讨论这个问题。作为ISIJ资助的Shiraishi纪念讲座将在2007年7月5日召开，协会计划将“技术和技艺的传授”这个议题专门设置一个分会场。综观2007年日本的钢铁工业，我们认为国内需求会增加，而出口会减少。日本铁钢联盟预测：2007年日本将生产粗钢1.155亿吨，比2006年的1.1622亿吨略少一些。2007年全世界粗钢产量尽管预计增长步伐会减慢，但同比增长率也会达到7.4%。中国由于加强对钢铁工业的宏观调控，一些小企业会被关闭。尽管如此，2007年其钢铁生产由于国内的强筋需求和大量出口，仍会有较大的涨幅。巴西由于其大高炉的即将投产，钢产量也会有大幅度提高。谈到欧美，由于其储存战略的调整，钢产量会比2006年有所下降。2006年中国成为世界上最大的出口国，出口量达到4千万吨。尽管近年来日本国内的钢铁供需状况令人满意，但如果中国把对欧美的出口转向日本和亚洲，则会打破目前日本钢铁市场的平衡。除此之外，我们还要关注2006年出现的阿塞罗-米塔尔现象，要关注是否还会出现新的全球性工业重组。技术和装备炼铁2006年，日本生铁产量同比上升1.5%，达到8427万吨，是连续第4个年头产量维持在8千万吨的水平之上。高炉利用系数平均由2005年的2.3吨/米3•天，上升为2.4吨/米3•天。日本的高炉大修项目见表2。2006年高炉运行情况与2005年底相同，还是有28座高炉在运行。JFE制钢公司的西日本钢铁厂的4号高炉从2月到5月大修72天，其内容积由原来的4288米3扩大到5000米3。在2006年底，日本共有8座内容积在5000米3以上的高炉运行。由于对钢产量需求的增长以及对提高作业率的需要，5000米3级的高炉数目还会增加。例如，神户制钢的Kakogawa钢厂的2号高炉和其他公司的高炉都会趁大修时候扩容。铁前系统原材料的价格一直居高不下，特别是焦煤与焦炭价格直接提升钢铁制造价格水平。日本钢铁业者正在密切注视着供求关系与市场价格的变化。如图3所示，2006年日本高炉喷煤（PCI）比，比上一年略高，达到119.3kg/t，同时，焦比也有所上升，达到379kg/t。新日铁公司准备在室兰（Kimitsu）厂扩大其烟尘回收设备（能力为30万吨/年），该项目可望2007年底完工。JFE公司正在其所属东日本厂（Keihin地区）建设一座废钢熔化竖炉，年产50万吨，目标是减低CO2排放。关于提高焦炭生产能力的措施，2006年JFE公司在其所属西日本厂（福山地区）的5号焦炉上（55孔、D形干馏室）实行扩产改造。三井矿业（MitsuiMining）检修了它于1988年停产的46孔、1A干馏室的焦炉，使其于2006年5月投产。住友金属工业Wakayama厂也宣布将对其焦炉进行改造，计划于2009年投产。新日铁公司已经在其Oita厂开始建设一座新一代焦炉，年产量100万吨，并计划于2008年1月完工。炼钢表3及表4列出了2006年日本转炉炼钢与电炉炼钢的状况。转炉的操作水平依然保持在高水平上，由于铁水比比前一年有所下降，可以认为是冷铁源（废钢）用量增加的缘故。转炉钢水的真空处理率与上年持平，仍为75%。日本的电炉炼钢利用系数2006年比上一年提高4%。连铸情况见图4。普碳钢的连铸比连续4年达99.8%，特殊钢连铸比比上一年提高了1%。日本冶金工作者2006年努力提高技术装备水平满足市场对质量的高标准要求，一些新技术措施介绍如下：新日铁室兰厂，上了一台新的板坯连铸机，月产16万吨。产品可满足高质量中厚板以及UO管材的要求；住友金属Kokura厂，日本最小的复吹转炉进行了炉壳改造；Sumikin的Wakayama厂实现了在转炉冶炼终点依靠测量炉内渣中氧活度，实现对钢水中氧的精确控制；住友金属鹿岛厂开发出高效连铸保护渣；神户制钢神户厂建设了第5号大方坯铸机，月产6万吨高级特殊钢坯。Kyoei制钢Hirakata厂建设了一条联合生产线，通过一条隧道把原来被公路分割成两边的炼钢与加工部分连接起来，实现了节能并可降低生产成本5%。炼钢方面主要的新技术开发可归结为以下几点：KrosakiHarima公司开发了一种新型耐火材料(FANON)，用网状纳米级碳纤维制成，具有高热阻与良好的绝缘性，这种耐材可有效地改善热效率。新日铁Hardfacing公司与新日铁钢铁公司合作，开发转炉自动修理技术，可以把耐热金属自动地喷涂在OG烟罩罩裙内侧，以延长转炉炉役期，减少修炉时间。至今日本制定了一项关于利用电炉氧化渣作为混凝土骨料的新钢铁行业标准，Chubu钢板公司欣赏了一条电炉钢渣处理线，包括破碎、吸铁等工序，目前在日本是唯一的。钢板、钢管和长材中厚板生产，新日铁和Sumikin不锈钢公司在Yawata厂建设了一条新生产线，包括酸洗、检查线以及发货场等，年产能力3万吨，加上其原有的10万吨生产能力，总处理能力达到13万吨。东京制钢目前也在新建一座中板厂，计划2007年内完工。住友金属宣布在鹿岛厂中板厂建设一座新加热炉并改造其末端剪切系统，也计划在2007年内完工投产。新日铁计划在其全国范围的板材厂安装新一代控冷系统，“CLC-μ”，2005年3月室兰已经引进这套系统，同年7月开始满负荷生产。随后，公司计划在名古屋及Oita厂也安装这套系统。住友金属开发了X100/X120级超高强度、大直径焊管，以满足跨大陆、长距离天然气输送要求。不仅在冶炼工序要求纯净化，而且因为强度指标要求，钢中含有微量的硼，在轧钢工序也要求实现控制轧制。特别是X120级焊管，要求极高的抗张强度与低温韧性，而且焊接性能要好，工艺控制上更要严格。JFE制钢实现了高强度棒材的工业化，要求控制晶粒尺寸在2-3μm。由于精准的成分设计以及客户方热处理工艺的制定，产品实现了稳定的超细奥氏体晶粒控制。大岛制钢开发了防止过度碳化的新钢种，过去，在真空碳化过程中，容易发生过度碳化问题。基于真空碳化的基础理论，大岛公司独立地开发出在此基础上的成分调整方案，生产出可用于汽车上的高强度零件。2.4带钢热轧设备方面中山钢厂宣布上一座新加热炉并添加一个新的卷曲箱，计划2007年内投产。冷轧设备，JFE正在Keihin区东日本公司建设一个月产10万吨的连续酸洗线，计划2007年中投产。一些涂层生产线也陆续投入。2006年6月，新日铁室兰厂5号热镀锌线建成投产，月产4万吨能力。同年9月，名古屋厂2号热镀锌线建成投产，月产2万吨。12月，Hirohata厂2号热镀锌线建成投产，月产3万吨。住友金属同年12月在鹿岛建成其3号热镀锌线，月产3万吨。2007年1月，JFE在福山区西日本厂投产新建的4号热镀锌线，月产5万吨。产品开发方面，JFE开始批量生产其高润滑镀锌钢带，它具有良好的冲压成型性能及耐腐蚀性能，可以满足汽车工业需要。神户制钢开发出高抗张强度的镀锌板high-ten并工业化生产，也是为汽车工业服务的。新日铁和住友金属在镀锌板领域进行合资，年内建成两个镀锌板公司，分别叫做新日铁与Sumikin涂层钢板公司以及新日铁与Sumikin金属制品公司，把两大钢铁公司的与道路及其他民用工程领域有关的业务融合在一起。2.5仪器仪表、系统和分析JFE新近完成了一个新的集成项目，即JFE战略现代化与创新系统，简称J-smile。其目的是在2003年4月兼并后的新公司成立后，立即着手实现管理创新。该系统创立了IT行业管理新标准，受到高度评价，于2006年财政年度获得通产省“IT行业突出贡献奖”。神户制钢也创立了可用于遥远地区通信的实时数据存储回放系统，有利于在公司遇到灾难时的对策，强化主机与各地的通讯。为了满足汽车业及其他行业的需求，住友金属工业公司开发出世界最大和最快的“下落重量测试装置”以及试验方法，可以高度准确地重现和评价汽车碰撞时发生的现象。该公司在上述实验装置得到的数据基础上，建立高精度的计算机辅助实验技术（CAE），开发出了一种新型的“碰撞价值评价体系”。三洋特殊钢公司实现了世界上第一次把相阵超声波测试装置应用在大生产线，该装置加上旋转型常规UT探头，可以改进对中、小尺寸圆钢的在线测量。许多日本钢铁企业引进了纳米级测量、分析技术，例如Kobelco研究所的FE-EPMA技术，可以对微米级以下的尺寸进行定量分析。JFE技术研究公司的超低加速带衍射分析的扫描电镜SEM-EDS，已经可以实现纳米级的元素分析。大岛制钢公司的Bunseki研究院是日本第一个根据最新的日本工业标准法（JIS法规）登记的测试专业院所。2.6环境新日铁Yawata厂已经开始试验使用Kyushu造纸工业公司（现在的日本造纸工业公司）的经过固化的造纸废液作为转炉冶炼的压渣剂。在得到世界能源与工业技术组织（NEDO）的认可以后，新日铁公司也在Kitakyushu市的生态城开始进行利用食品工业废乙醇的转化回收项目。日本一些电炉炼钢厂家现在也正积极着手利用现有设备进行废物回收的工作。2006财政年度，Daiwa制钢接受政府的一项新政策，比2005年加倍回收各种干电池，数量达2400吨/年。新日铁名古屋钢厂建立了一套熔化汽车破碎废钢下脚料（ASR）的装置，回收其中可用物质并回收过程中产生的能量。东京Tekko公司引进ASR的碳化装置，并作为其主业，公司名称为“东北Tekko有限公司”。日本最大的电炉炼钢厂家Kyoei制钢公司计划通过全日铁运输公司回收全日本的医药废物，并在其旗下4个厂内进行处理。其中Yamaguchi厂已经开始处理作为工业废水的废饮料，处理能力比以前扩大了3倍，达3吨/小时。Kobelco公司的VinyLoopEast厂已开始处理氯化维尼纶。为响应欧共体2006年7月生效的关于“在电器与电子工业中减少使用部分有害物”（RoHS）的号召，日本钢铁企业开始提供一系列无号召中所列有害物质的产品。住友金属工业公司、JFE镀锌与涂层公司、新日铁与Sumikin涂层带钢公司、Yadogawa钢铁厂、Nittetsu钢管公司和Maruichi钢管公司生产的各种产品都已不含有有害的6价铬（CrVI）离子。新日铁生产出低碳无铅易切削钢线材，可用于办公室用品（打印机轴）与汽车零件（刹车件与自动传动零件）。JFE棒材与型钢公司生产的无铅易切削钢已经用于制造（打印机）调色剂夹的轴。住友金属安装了一台真空重熔电弧炉生产高等级特殊钢以及高强度含钛合金，可以满足减重与环保产品的需要。神户制钢开发出一种喷漆带钢，其油漆中添加了可以在室内吸收和降解甲醛的物质，这种产品可以缓解室内空气污染症状。爱知制钢开发出一种土壤改质剂（TetsurikiAgri），可大范围地用于弱酸和强碱性土壤，促进植物的光合作用。JFE制钢展示了一种可长期保持水分的筑路材料，使用高炉炉渣制成，这种材料可以减轻城市热岛效应。该公司还与川崎市合作，试验一种可以保持水分的屋顶砖。千叶县与东京相邻。该县正与东京湾及其周边的与节能级材料有关的公司进行合作，促进该省的节能战略。不仅局限于象新日铁和JFE这样的钢铁企业，其他一些与能源有关的公司如IdemitsuKosan石油石化公司、三井化工、住友化工、东京电力公司、东京煤气公司等等，都参加到节能战略的大目标中来。日本钢铁协会ISIJ提出了一个概念与设想：通过各种不同行业的合作使得有可能形成以钢铁为中心的“工业生态园”，即各个局部的原料、副产品、能源与废物首尾相接。为防止全球变暖，日本钢铁工业积极参与了CDM（在东京条约框架下的清洁发展）项目，每一个参与的公司可得到自己的排放指标。比如，在处理烟尘方面，新日铁和三菱公司得到联合国批准的排放指标，大约为1000万吨/年。此外，新日铁还从联合国得到属于CDM项目的中国的干熄焦（CDQ）工厂合同。值得注意的是，新日铁公司已经被“对环境负责经济体联盟”（CERES）评为世界第10位，其中有10个业务领域已被选为“气候变化引导指数”前50强。技术出口与进口表5列出了2006年全年ISIJ所属80个常在公司技术贸易的情况。与前一年出口73项技术相比，06年下降为41项。从2004年起，技术进口一直为零。对亚洲技术出口排第一，下来是北美和非洲。从技术领域来说，炼钢占49%，而后续加工与处理占37%。图5示出从1999年到2005年之间钢铁技术贸易的地域平衡情况。技术出口收入05年与04年持平，而技术进口的支出比04年略高一些。研究与开发研究经费与人员图6至图8是依据国家统计局、内务省和交通省的研究与发展白皮书提供数据制成，包括研究经费占总收入比重、研究人员比例及在编研究人员人均研发经费等。整体工业研究经费比重从2004年至2005年间变化不大，但钢铁工业研究经费所占比重则明显降低。但从绝对费用来说，2005年为1379.58亿日元，而2004年为1350.87亿日元，还略涨一些。研究经费比例的明显下降可解释为国民经济总产值明显增长，从04年的10235.9亿日元上升至05年的13125.4亿日元。钢铁工业每万名职工中研究人员数目2006年减少到300，但绝对人数：2003年是4204人，2004年4238人，2005年4259人。钢铁工业研究人员的人均科研经费与其他所有工业部门相比是高的，但近年来有下降趋势，开始与其他工业部门研发经费相接近。然而2005年钢铁工业研发费用再次飙升，因而又一次扩大了差距。公费支持的研发走向ISIJ对其所属80个常在公司在与钢铁工业有关的研究与技术开发项目作过调查，主要结果列于表6。钢铁工业涉及的课题广泛，包括环境、能源、纳米技术、材料以及其他。ISIJ的技术创新活动新举措2004-2006三年中，能源与环境部门被各成员单位所高度重视。从2007年起，该部门将进一步加深与其他科学部门以及技术委员会（如热经济技术委员会等）的合作。ISIJ要引导进行年度评价，在钢铁工业能源与环境领域，在学术与技术两方面取得进步。为扩大协会杂志覆盖面，跟上诸如电子杂志的发展，ISIJ协会用了大约一年时间研讨协会的两本主要杂志的发展：日文的“铁与钢”以及英文的“ISIJInternational”。然后，对有关发行事宜也作了一些修改，包括eq\o\ac(○,1)购买方式从以单行本购买改为按页数收费；eq\o\ac(○,2)对英文版本建立电子版本；eq\o\ac(○,3)采取电子版本发送及观看系统；eq\o\ac(○,4)强化日文杂志“铁”和“铁与钢”，目前已完成问卷调查。具体的改进措施已经制定，ISIJ会尽快组织实施。从2006年1月起英文版杂志进入日本科学技术汇集，电子版。2007年所有自1981年（Vol.21）以来的各期期刊，都会被录入该系统，为读者服务。自从2006财政年度起，ISIJ以日本材料战略委员会秘书处的角色，为公众服务。该委员会由政府代表、独立管理机构、大学、工业界以及其他学术团体组成。材料方面的战略课题由各个学术团体提出建议，目前已有约70个提案，这些提案在第三届日本科学与技术基础计划的框架下按照R&D课题的优先程度仅进行分类，例如，纳米技术/材料，制造技术等。然后再由日本科学团体协会下属的协调机构，即计划委员会进行逐一讨论，再按不同专业委员会划分成10大课题。这些材料战略课题将会被提交到第12届日本材料战略会议上研究（12月22日），并在下一阶段实施。技术委员会ISIJ分为学术协会与技术协会两部分，与钢铁生产技术有关的研究和技术开发成果的推广主要由技术协会承担。技术委员会、跨学科技术委员会以及科研组织的技术创新活动由表7列出。技术委员会下面又细分为不同的分会，与科学委员会对应，参与由ISIJ组织的工业与学术的合作项目。委员会会议通常也会有大学的研究人员参加，这种企业与学术的合作受到鼓励。双方联合、互相参加学科分会的企划与操作会议或者以其他形式交换意见，这种方式已经有了坚实的基础。另一方面，技术委员会也有其自身活动的全面规划。2006财政年度内技术委员会安排的各种会议列于表8。每个会议都是研讨当前认为重要的课题，或是公共的课题，或是需要优先考虑的课题。2005与2006财政年度每年共召开35个会议，春季17个；秋季18个。2005年参会者为2659人，其中大学