神戶制鋼的技術開發戰略

       神戶制鋼的技術開發戰略核心是強化鋼鐵產業的競爭力及推進汽車輕量化。

1. 強化鋼鐵事業部競爭力

       神戶制鋼的鋼鐵事業部，創造出眾多世界「獨一無二」的產品，並銷售到全球。

       在特殊鋼線材、棒鋼領域，作為閥簧及冷鐓鋼加工用線材的一流製造廠，其技術引領世界；在薄板領域，以汽車用高張力鋼板著稱的高強鋼的一流製造廠，積極致力於通過包括加工技術在內的技術開發與提案，儘力滿足客戶需求；在厚板領域，提供面向造船、能源領域的優質高強鋼，得到用戶的認可。

       尤其是在汽車領域，神戶制鋼的鋼材應用到汽車的各種零部件。如閥簧用鋼，達到世界50%的佔有率。每兩台車就有一台使用神戶制鋼的閥簧鋼。神戶制鋼正在積極致力於面向北美、歐洲等先進國家以及成長中的新興國家市場，即為全球性蓬勃展開的汽車產業，提供與日本國內同等的高質量鋼材，其事業部正在積極向海外擴展。

1.1鋼鐵事業部的海外發展戰略

       神戶制鋼事業部的海外發展戰略，以汽車用高強鋼為例，在北美與US鋼鐵合資的企業；在歐洲有技術轉讓的奧地利公司，製造與日本相同的高強鋼，供給汽車廠家。在中國，與鞍鋼合作創立合資公司，連續退火設備（CAL）正在建設中，預計2016年投入運行。

       自20世紀90年代開始，神戶制鋼事業部向海外拓展。1993年PRO-TEC Coating公司的1號熱鍍鋅設備（CGL）運行，1993年2號CGL設備運行投產，海外生產能力增加到100萬噸。2013年投入運行的CAL加上預計2016年鞍山投運的CAL能力，薄板的海外生產能力約增加到日本國內的兩倍。

       通過在中國合資公司的設立，整合了日、美、中、歐的高等級高強鋼的全球供給體制。即使在線材條鋼領域，通過積極開展技術支持與二次加工廠的合資建設，神戶制鋼公司高級線材的全球供給體制正在逐步整合。

1.2鋼鐵事業部的日本國內戰略

       神戶制鋼有神戶鋼廠與加古川鋼廠兩個鋼鐵廠。神戶鋼廠擁有特色產品群，被稱為「線材神鋼的象徵」，但只有一座在日本國內最小規模的高爐，粗鋼規模很小約120萬噸，並且沒有預處理工序，缺乏競爭力，這是急待解決的課題。

       加古川鋼廠擁有兩座大型高爐，粗鋼生產量達到600萬噸。根據中長期鋼材需求，日本國內鋼鐵生產擴大的希望不大，需要進一步強化成本的競爭力。因此，決定2017年，致力於加強具有煉鐵、鍊鋼成本優勢的加古川鋼廠的上游工序設備的改造，繼而由神戶鋼廠接受加古川鋼廠的鋼坯，維持棒鋼工廠以及第七線材工廠的作業。這樣，加古川鋼廠就彌補了神戶鋼廠上游工序中的薄弱部分，進而提高了上游工序的生產率。

       通過強化兩個鋼鐵廠的成本競爭力，使其餘各部門中作為世界戰略主工廠設備的技術力量也進一步得以強化。

2. 致力於汽車輕量化

       針對地球變暖，削減汽車CO2排放成為重要課題之一。從最先實施環境排放限制的歐洲向全球擴展。需要將排放限制值由現在的125g/km削減到2020年的95g/km，削減量達到35g/km。為了減少汽車CO2排放量，車體輕量化與發動機小型化、高效化成為解決問題的關鍵。從日本國土交通省彙集的車體重量與CO2排放量關係數據可知，車體重量減輕100kg，CO2排放量能夠削減15g/km。為解決這一課題，相反因素衝擊安全性的提高也必須考慮，針對車體車架輕量化，高強鋼需要進一步高強化。通過特殊鋼的高強化，實現發動機小型化、高效化。

2.1特殊鋼線材、條鋼領域的革新

       神戶制鋼的特殊鋼線材、棒鋼被用於製造眾多的汽車零部件，如驅動齒輪、行走部分。具有代表性的產品是閥簧。它是控制汽車發動機閥門開關的重要部分。汽車發動機高效化的要求是高效率、低燃費、小型化等，而這些需求，無論哪一項都要求實現閥簧的小型化、輕量化，即需要閥簧的高強化。因此，閥簧的高強化成為汽車廠家及彈簧廠家的永久追求。

       神戶制鋼為了滿足這些需求，數十年來積極致力於實現高強化材料的開發。基本是每10年開發出一種新閥簧用鋼。與以前通用鋼（9254V）相比，彈簧重量減輕了50%。通過組織的超微細粒化及氮化得到高效的表層強化。由化學成分設計實現量產化。

       同樣關於螺栓，尤其是從改善燃油費觀點出發，要求實現小型、輕量化所要求的強度。螺栓抗拉強度以1000MPa為基準，1300-1400MPa高強化約25%，1600-1700MPa高強化約達到40%的輕量化。神戶制鋼已開發完成達到1300-1400MPa高強度鋼材，並已實現產業化。

       目前，正致力於1600-1700MPa高強鋼材的開發。高強化時，在提高靜態強度的同時，確保耐延遲斷裂特性，化學成分設計與最恰當的熱處理條件選擇成為關鍵。

       關於懸掛彈簧，通過鋼材高強化技術措施的推進，實現了鋼材小型化、輕量化。目前針對鋼材本身的高強化開發仍在持續進行，但為了實現輕量化的飛躍性發展，挑戰了懸掛彈簧的中空化。

       目前，24%輕量化已通過了試驗證明，已有試驗性產品。中空化採用神戶制鋼獨自開發的工藝靜水壓擠壓技術，最大限度地靈活應用線材等產品檢查機構培育出的微細探傷技術取得成功。今後，在特殊鋼本身高強化的基礎上，繼續挑戰汽車輕量化技術的開發。

2.2車體輕量化的革新

       車體重量與製造成本呈相反關係。全部用鋼板製造車體車架，成本降低，但車體重量增加。大量使用鋁板可以實現車架輕量化，但由於成本高，僅用於高級轎車。為同時滿足低成本與輕量化的要求，開發更高強度、易加工、高延展性的高強度鋼板成為重要課題。為此，得到了日本經濟產業省的大力協作，作為國家項目著手開發革新性新結構鋼板。本項目目標是開發的高強度鋼板，僅在材料方面，就能夠比現有車體車架減輕20%。另外，神戶制鋼致力於開發高強度鋁合金板及鐵鋁複合板製造技術。通過這種多原料化，實現車體更加輕量化目標。

       車身車架是使用高強度鋼板及高強鋼的部位。車身車架吸收從正面、側面撞擊時的衝擊力，確保乘坐人員安全，是撞擊安全的關鍵部位，如正面部位是正面撞擊時吸收衝擊力的區域，使用590MPa級高強鋼。正面撞擊時正面縱梁吸收破損衝擊時的能量，為了保護其他乘坐人員，使用撞擊時不破損的980MPa以上的高強鋼或鍛壓材料。

       為了在確保安全性的基礎上實現輕量化，要求易加工，所以作為鋼材特性，必須同時提高強度與延展性。神戶制鋼為滿足這些需求，致力於實現高強度材料的開發，已開發成功強度和延展性兼顧的第三代超高強鋼並達到了實用化。目前，積極致力於強度1.5GPa以上，延展性提高20%的更高強度、更高延展性鋼材的開發，預計2025實現目標。

       圖1所示為革新鋼板的開發方案。以前用微米級組織控制致力於強度和延展性的提高。原來的TRIP鋼通過顯示軟組織與高延展性的殘留奧氏體來確保延展性，通過母材貝氏體提高強度。

       第三代TBF鋼將殘留奧氏體用微米級薄、微細化，解決破損起點問題。提高強度與延展性的平衡，實現高強度、高延展性。針對這些材料，為了開發更好的高強度與高延展性革新鋼板，將顯示高延展性殘留奧氏體形狀採用納米標尺，使其微細分散的同時，把母相貝氏體組織更加微細化，實現更高等級的高強度與高延展性的平衡。

       為了實現用納米級組織控制，確立分析解析技術成為重要課題。在以前分析方法的基礎上，聯合各鋼鐵企業、大學、研究機構通過採用電子線加速器，陽子加速器產生的中性子等宏觀尺的組織解析技術，確立合金元素等統計性分布狀態的評價技術。另外，開發了為解析微細組織，通過採用三維原子感測器，用碳原子、鐵原子分布狀態可能解析的納米級的元素分布狀態評價技術。靈活採用納米級組織解析技術，實現具有新時代高強度、高延展性鋼板的目標。

       目前，在汽車零部件單體試驗評價中，汽車撞擊時針對複雜破壞狀況的解析還有限制。因此，引進實體汽車撞擊試驗設備，評價撞擊時汽車破壞狀況，使再現實際破壞現象的模型解析成為可能，積極致力於用零部件水準的高精度設計、評價技術的確立。這時採用納米級的分析解析技術，進行材料破斷時的局部延伸評價以及破壞發生點的解析，提出新材料概念，加速材料開發的進程。

       神戶制鋼的業務範圍除鋼鐵主業外，積極致力於包括鋁材料、焊接材料等多樣化複合型經營。在材料技術的基礎上，針對汽車撞擊，靈活應用零部件水準的高精度解析與材料的納米標尺的組織分析解析技術，為了開發車架構造，並達到實用化，通過獲得必要的設計、評價、解析技術、成型技術等，不斷擴展基礎技術群，強化汽車輕量化的革新。在實現向汽車廠家提供綜合技術提案的同時，共同進行先進技術的開發。為了對削減CO2排放作出貢獻，協同產業部面向更加輕量化零部件水準作出提案，將「多原料化」定為關鍵詞，逐步推進。

3. 結語

       鋼鐵產業可稱為「成熟產業」，但鋼鐵材料的研究開發不僅對汽車產業，對整個產業界都是不可或缺的。未來鋼鐵材料的研究開發還有廣闊的發展空間，但需要融合更多的技術，來攻克這些難題。神戶制鋼不斷強化「以材料類事業、機械類事業為兩大支柱，並以電力供應業務為穩定收入基石的神鋼集團特有的複合經營」模式。

          圖1 高強度、高延展性革新鋼板開發方向