PART 01
神户制钢所2020-2025年新产品与新材料技术突破概览基于现有资料，神户制钢所（KOBELCO）在2020年至2025年间的技术发展，呈现出以核心战略为牵引、以跨领域技术融合为支撑、面向社会重大需求进行产品创新的清晰脉络。需要指出的是，现有资料主要聚焦于2025年的技术报告与综合展望，对于该时间段内具体的逐年研发里程碑记载有限。因此，本概览主要依据其公开的战略方向、已实现商业化的关键产品及明确的技术成果，勾勒出这一时期技术突破的整体图景。其技术发展的核心驱动力源于两大战略课题：“成长追求（AX）”与“对碳中和的挑战（GX）”。在此框架下，研发资源被重点投向现有事业的碳中和化、新机会探索、基础技术强化及数字化挑战四大领域。通过其独特的“素材”、“机械”、“电力”三大事业领域协同，以及系统化的21项核心技术体系（如金属组织控制、夹杂物控制、结构力学评估等）的交叉应用，神户制钢成功推出了一系列标志性新产品与解决方案。（一）核心技术的战略定位与起源神户制钢所的21项核心技术并非孤立存在，而是一个系统化、跨领域、动态演进的技术生态系统。其核心战略目标是支撑集团的三大“重要性”（Materiality）和价值创造：贡献绿色社会：应对气候变化，实现碳中和。确保社区发展与制造的安全：保障产品、工程和社会的安全与可靠。为未来社会提供解决方案：通过连接人与技术，解决复杂社会课题。这些技术源于集团自1905年成立以来在材料、机械、电力三大业务领域的长期技术积淀。2014年，集团技术开发总部将这些分散的技术成果进行系统化梳理与提炼，正式形成了21项核心技术的框架。随着2020年新企业理念和2021年重要性课题的制定，该体系被进一步深化，明确服务于集团的可持续增长战略。（二）21项核心技术全景图这21项技术覆盖了从基础研究到应用开发，再到解决方案提供的全价值链。它们被归纳为四大领域，并相互交叉融合，共同支撑三大业务板块。领域一：材料此领域聚焦于金属材料的本质性能与制造基础。碳资源转化与利用技术：将煤炭、生物质等碳资源转化为高附加值功能材料（如碳纤维、电极材料），而非单纯燃烧，实现资源循环和高值化利用。金属夹杂物控制技术：通过极致纯净钢冶炼技术（熔炼、铸造、焊接），最大限度地去除有害夹杂物，并控制有益夹杂物的成分与形态，从而大幅提升材料（如轴承钢、发动机部件）的疲劳强度和可靠性。金属熔炼、铸造与焊接技术：熔炼技术：基于高温冶金现象的精炼反应控制，精确调整成分并去除杂质、气体和夹杂物，获得高洁净度钢水。铸造技术：控制凝固过程，防止铸造缺陷和裂纹，细化晶粒，获得高质量铸坯。焊接技术：控制熔化与凝固过程以实现材料连接，追求卓越的焊接质量、效率和可操作性。金属加工工艺技术：涵盖轧制、锻造、成形和机械加工，通过三维FEM分析、自动控制等技术实现高精度、高效率的金属成型。金属组织控制技术：在微纳米尺度上精确控制材料的晶粒尺寸、析出相等微观结构，以开发超高强度钢、高韧性铝合金等高性能材料，满足汽车轻量化、建筑安全等需求。金属表面控制技术：通过镀层、转化膜、PVD/CVD等表面处理技术，赋予材料耐腐蚀、抗氢脆、抗菌、高导热等特殊功能。结构物变形与破坏特性评估技术：运用结构力学和材料强度理论，结合数值模拟（如碰撞仿真、热处理变形预测），在产品设计阶段预测其在使用寿命内的耐久性与失效模式，实现“设计即安全”。领域二：机械此领域侧重于设备、系统与过程的控制与优化。热流体控制技术 ：应用于压缩机、热交换器、燃烧系统等的设计与优化，旨在实现高效能量转换与传递，对节能减排至关重要。机械振动、噪声与动力学特性控制技术 ：确保大型设备（如压缩机、工程机械）运行平稳、低噪，同时用于设备状态监测与故障诊断，实现预测性维护。焊接机理建模技术 ：对焊接物理过程（电弧、熔池、凝固）进行数字化建模与仿真，用于优化焊接工艺参数和机器人路径规划。吸附/分离技术 ：用于气体净化、资源高效分离与转化（如氢气提纯、碳捕集），是实现循环经济和碳中和的重要化学基础。电气控制技术 ：对电机、电源、驱动系统进行高精度控制，提升机械产品的运行效率、精度和节能性能。磁控技术 ：利用磁性材料与电磁场控制技术，开发高效电机、传感器、非接触传动装置等。领域三：电力此领域关注能源的产生、转换与管理。碳资源转化与利用技术 （与材料领域交叉）：在电力领域侧重于将含碳资源高效、清洁地转化为能源或化工原料。热流体控制技术 （与机械领域交叉）：应用于发电厂的热力循环系统、燃气轮机等，提高发电效率。吸附/分离技术 （与机械领域交叉）：用于发电过程中的废气处理（如脱硫、脱硝、碳捕集）。金属表面控制技术 （与材料领域交叉）：开发用于电力设备的耐高温、耐腐蚀涂层。金属组织控制技术 （与材料领域交叉）：开发用于输电线路、发电机部件的高性能导电材料。领域四：制造业（赋能技术）此领域提供支撑现代智能制造与服务的通用性、数字化技术。特殊条件下的测量技术 ：在高温、高压、多尘等恶劣工业环境下，利用微波、宇宙射线、激光等先进手段进行无损检测和过程监控，是保障质量和安全的基础。过程控制技术 ：作为制造的“神经中枢”，通过自适应控制、鲁棒控制以及引入机器学习和AI，实现对复杂生产流程（如炼钢、焚烧）的精准、稳定、高效控制。数据驱动科学与人工智能应用技术 ：将AI、机器学习与深厚的工业知识（领域知识）相结合，应用于材料开发（材料信息学MI）、工艺优化、质量预测和设备维护，实现数据驱动的创新。决策支持技术（运筹学技术） ：运用数学优化和仿真技术，解决从单一工厂到整个供应链的复杂调度、物流和资源分配问题。服务技术 ：推动售后服务业务的数字化转型，构建基于ICT的全球服务平台，系统化管理服务工程师、数字化传承百年服务知识、与客户共创设备维护方案，目标是提供全生命周期的价值服务。注 ：部分文档列表显示为21项，但详细内容中“制造业”领域列出了5项（19-23），这可能是在不同层级归类上的差异。核心在于这 20余项技术 构成了一个完整的、相互关联的体系。（三）技术体系的独特优势与未来方向跨领域协同创新：神户制钢所的核心优势在于其横跨材料、机械、电力三大事业的独特业务结构。这使得一项基础技术（如热流体控制）能在多个业务领域（压缩机设计、发电系统、炼钢过程）得到应用和深化，产生“1+1>2”的协同效应。微观与宏观的连接：技术体系强调从原子尺度（物理分析技术）到宏观产品性能（结构力学评估） 的全链条贯通。例如，通过原子探针分析理解材料强化机理，进而指导合金设计和工艺优化，最终通过仿真预测部件寿命。应对四大价值体系：文档指出，这些技术将在四个“世界”中接受检验并创造价值：流程创新世界（智能制造）、先进技术世界（前沿材料）、可持续发展世界（碳中和）、以及至关重要的实用世界（经济可行性与市场接受度）。核心技术是连接理想与现实的桥梁。持续进化与开放合作：集团通过内部的“要素技术研究所”和“机能分担中心”作为研发枢纽，并积极与外部机构（大学、研究机构、客户）开展合作，持续强化和融合这些核心技术，以应对碳中和、人口减少、数字化等未来社会挑战。总结而言，神户制钢所的21项核心技术体系是一个根植于其百年制造经验、横跨多学科、旨在解决社会重大课题的动态技术矩阵。其力量不仅在于单项技术的深度，更在于它们之间有机组合、交叉融合所迸发出的系统性创新能力，这正是神户制钢所实现其“重要性”和创造独特价值的根本所在。PART 02
先进材料技术深度解析承接神户制钢所以“碳中和（GX）”与“成长（AX）”为双轮驱动的技术战略，其近年来推出的先进材料产品并非孤立成果，而是其 21项核心技术体系 在具体应用场景下的系统化结晶。本章将超越产品列表，深入剖析其核心材料技术的实现原理、性能特点与应用价值。低碳材料技术：从工艺革新到品牌落地神户制钢所的低碳材料技术核心在于 从源头到产品的全链条碳减排 ，其技术路径清晰，且已形成可量化、可验证的品牌化产品。1. Kobenable® Steel：高炉低碳化的工程极限突破该技术的根本原理并非简单的原料替代，而是对传统高炉冶炼流程的深度重构。其实现 约25% CO₂减排 的核心机制在于：高比例热压块铁（HBI）喷吹：通过将MIDREX®工艺生产的直接还原铁（以HBI形式）大量装入高炉，替代传统的焦炭和煤粉作为还原剂和铁源。在加古川制铁所的实证中，将HBI喷吹比例提高至305 kg/t-HM，使还原剂比大幅降低，从而直接削减了高炉工序的碳排放。AI操炉（AI Souro）技术的深度赋能：为实现高比例HBI下的高炉稳定运行，神户制钢开发了融合AI、数学模型与先进测量的智能控制系统。其关键技术突破在于铁水温度的连续精确测量与预测：传统局限：依赖间断性热电偶测量，数据不连续。创新方案：采用热图像分析技术，对出铁口流出的铁水熔渣混合射流进行拍摄，通过分析“大理石纹”外观中更亮的铁水区域，实现铁水温度的连续、实时测量。系统价值：将此连续测温数据输入AI模型，可提前5小时高精度预测铁水温度，从而实现对炉况突变的前瞻性调控，保障了在逼近物理极限的低焦比、低还原剂比操作下的高炉稳定顺行。2. Kobenable® Aluminum：全品类低碳铝的解决方案该品牌将低碳承诺从铝板扩展至挤压材、锻件等加工品，其减排机制依托于对铝生命周期碳排放的深度管理。技术资料表明，其减排效果通过对比得以凸显：与传统原生铝（PA）对比：应用先进技术的原生铝（PATA）生产，碳排放可降低约14.94%。与再生铝（RA）协同：再生铝的碳排放可降至传统原生铝的约10.86%。Kobenable® Aluminum通过整合使用低碳能源、提高废铝回收利用率等工艺，致力于实现类似的深度减排，支撑集团2030年减排30-40%的中期目标。3. MIDREX®技术：低碳工艺的基石作为Kobenable® Steel的上游工艺支撑，MIDREX直接还原铁技术及其进化版（MIDREX H₂™, MIDREX Flex™）提供了 灵活的碳中和技术路径 。该技术以天然气或氢气为还原剂，生产出的HBI作为低碳炉料，为高炉和电炉的绿色转型提供了关键原料，是神户制钢所贯穿“素材”与“能源”事业的核心低碳技术资产。高性能特种材料：面向极端与精密需求的材料设计在追求低碳化的同时，神户制钢所依托其在金属材料领域的长期积累，针对特定高端应用场景开发了一系列高性能特种材料。1. 极端环境耐受材料超低温韧性材料：针对LNG（-162°C）储存与运输，开发的9%Ni钢及其配套的PREMIARCTM DW-N609SV焊材、KI-700焊接机器人，构成了一个完整的“材料-工艺-自动化”解决方案，确保在严酷施工条件下的焊接可靠性与结构完整性。高耐腐蚀与耐磨材料：KOBEMAG®高耐腐蚀钢板通过特殊的表面处理与合金设计，在建筑外装、家电面板领域兼顾耐久性与美观。ISIC12ES风电齿轮材料则针对大型风电齿轮箱对高强度、高韧性和高纯净度的要求进行开发，以提升设备在恶劣环境下的服役寿命与可靠性。2. 汽车轻量化与电动化材料矩阵多材料轻量化路径：提供高张力钢板与汽车用铝材（锻件、挤压品） 的组合方案。高张力钢板通过提升强度实现减薄与减重；铝锻件与挤压品则利用铝的轻质高比强度特性，用于悬架、电池托盘等关键安全结构件，共同应对车身与底盘轻量化挑战。电动化核心功能材料：电工钢板（非取向/取向） 作为电机和变压器的核心材料，其技术发展方向明确指向更低铁损、更高磁通密度，以直接提升电动汽车的驱动效率与续航里程，以及充电桩、电网变压器的能效。3. 半导体制造装置专用材料为满足半导体制造设备对 超高洁净度、低热膨胀性及特定功能 的苛刻要求，神户制钢所提供了系列化材料解决方案：尺寸稳定性材料：低热膨胀合金，确保设备腔体在工艺温度波动下的尺寸稳定。洁净环境材料：高洁净不锈钢，严格控制杂质析出与气体含量，防止污染超纯工艺环境。功能性与结构材料：高纯度铜条材用于引线框架等导电部件；精密铝部件用于设备结构件，在满足轻量化和强度的同时，保证真空环境兼容性。氢能关键材料与工程示范在氢能领域，神户制钢所的技术布局覆盖了从制氢、储运到应用的关键材料与装备。1. 储运环节的材料兼容性技术氢能大规模应用的核心挑战之一在于材料在高压或低温氢环境下的性能退化（氢脆）。神户制钢所的相关技术积累体现在对材料体系的深刻理解：高压氢环境：明确奥氏体不锈钢（如SUS316L） 因其高镍当量而具备优良的抗氢脆性能，而低合金高强度钢的使用强度则受到限制（通常上限约900 MPa）。液氢低温环境：奥氏体不锈钢（如SUS304L） 和高镍钢（如15%Ni钢） 因其在-253°C下仍保持良好韧性，成为液氢储罐的首选材料。配套的焊接材料也需满足严格的低温韧性指标。管道运输：关注未来氢管道主流材料X70钢的抗氢脆性能，以及现有天然气管道掺氢（≤20%）的兼容性改造技术。2. 工程化示范与系统集成氢燃料电池工程机械：与神钢建机共同开发的氢燃料电池电动挖掘机，是“电力”与“机械”事业协同的典范，实现了施工现场的零尾气排放。现场制氢装置：HHOG（水电解式高纯度氢气发生装置） 提供了分布式、低碳的氢气供应解决方案，减少对化石能源制氢和长途运输的依赖。核心技术体系：先进材料研发的基石上述所有材料产品的突破，均根植于神户制钢所长期积累的 21项核心技术体系 。在材料研发层面，以下几项技术尤为关键：金属组织控制技术：是开发高张力钢、高性能合金的基础，通过精确调控微观组织获得目标性能。夹杂物控制技术（去除/无害化/形态调控）：对于电工钢板、半导体用高洁净不锈钢等对纯净度要求极高的材料至关重要，直接影响其电磁性能或工艺污染风险。结构力学与材料强度评估技术：通过碰撞、断裂、热处理模拟等，在材料设计阶段预测其在实际工况下的性能，加速产品开发并确保可靠性。先进测量技术：不仅支撑了AI操炉中的铁水连续测温，也应用于特殊环境下的无损检测和过程监控，是连接材料研发、工艺优化与质量控制的纽带。综上所述，神户制钢所的先进材料技术是一个以 核心工艺技术为根、以市场需求为牵引、以跨事业协同为脉 的有机体系。其技术深度不仅体现在单一产品的性能参数上，更体现在从基础研究、工艺创新到工程应用、乃至最终实现碳中和目标的完整技术链条构建能力。PART 03
研发投资与未来技术路线图神户制钢所（KOBELCO）近年来的技术突破，均紧密围绕其“成长追求（AX）”与“对碳中和的挑战（GX）”两大核心战略课题展开。其研发资源的配置与未来技术的布局，清晰地指向了通过 技术创新驱动业务转型 ，以在2050年实现碳中和的长期愿景下，构建可持续的竞争力。本章将基于现有信息，梳理其研发投资的战略框架、产学研合作生态以及面向2030年的关键技术路线图。（一）研发投资的战略框架与资源分配尽管公开资料未提供逐年详细的研发经费总额及占营收比例，但其研发体系的管理逻辑与资源投向清晰可见。1. 以核心技术体系为基石的研发组织神户制钢所的研发活动由 技术开发本部 统筹，其下属的“要素技术研究所”和“机能分担中心”作为核心枢纽，系统化地推进 21项核心技术 的深化与交叉融合。这21项技术涵盖了从金属组织控制、夹杂物控制、结构力学评估到先进测量、还原铁制造等基础与关键工艺领域，构成了所有新产品、新材料开发的共同技术底座。研发投资首先用于强化这些基础技术的储备与迭代。2. 聚焦四大资源投向领域公司的中期经营计划明确将研发资源重点配置于以下四个相互关联的领域，以同时应对AX与GX挑战：现有事业碳中和化：投资于能直接降低生产流程碳排放的工艺革新，如高炉氢利用技术、大型电炉开发、节能技术等。新机会探索：投资于氢能、氨能等新能源应用产业链的关键材料与装备，以及服务于电动汽车、半导体等增长市场的新材料开发。基础技术强化：持续投资于前述21项核心技术，确保材料性能与质量的领先优势。数字化挑战：投资于AI操炉、材料信息学（MI）、多尺度模拟及自动化焊接机器人等数字化制造与研发技术。3. 外部合作与政府项目作为重要杠杆为分担前沿技术研发的高成本与高风险，神户制钢所积极利用外部合作资源：参与国家重大专项：作为核心成员参与日本新能源与产业技术综合开发机构（NEDO）的“钢铁工艺氢利用”绿色创新基金项目（GREINS项目），与日本制铁、JFE钢铁、日本金属材料研究开发中心（JRCM）组成联合体，共同攻关氢还原炼铁等碳中和核心技术。构建开放式创新网络：通过设立联合研究所、参与学术研究等多种形式，吸纳顶尖科研机构的智力资源。（二）产学研合作的具体模式与项目神户制钢所与高校及研究机构的合作并非泛泛而谈，而是聚焦具体技术难题与业务孵化，形成了多层次、目标明确的合作模式。合作机构合作形式与项目聚焦领域与目标日本金属材料研究开发中心（JRCM）等参与NEDO“GREINS项目”联合体碳中和（共性技术）：联合开发氢还原炼铁等颠覆性工艺技术。爱媛大学双边研发合作碳捕集利用（CCUS）：共同开发“通过钢渣快速、大量碳酸化进行二氧化碳封存技术”，并验证封存后钢渣的资源化利用。大阪大学共同设立 “KOBELCO未来协働研究所”跨学科解决方案与业务孵化：结合大阪大学的AI等尖端科技与神户制钢的制造经验，在3年内创造出可社会应用的新业务核心解决方案。九州大学、佐贺大学基于联合发表学术论文的研发合作材料科学基础研究：在材料微观组织、性能评估等前沿领域开展合作。静冈大学衍生企业（ARMIS）等多方产业合作新产品原型开发：共同设计并原型开发了使用神户制钢所绝缘纯铁粉末“Denjiro™”的薄型、轻量化电机。这种合作生态使其研发投资能够有效触达基础研究前沿（大学），对接国家战略方向（NEDO项目），并快速向商业化原型转化（产业合作），提升了研发的整体效率和成功率。（三）面向2030年的技术路线图与实施路径神户制钢所的未来技术路线图以 2030年 和 2050年 为关键时间节点，路径清晰，体现了渐进改良与革命性创新并行的策略。1. 核心目标：深度脱碳与工艺转型2030年中期目标：将生产过程中的CO₂排放量较2013财年基准减少30%~40%。截至2024财年，已实现减排22%。2050年长期愿景：实现整个集团业务的碳中和。2. 至2030年的重点技术实施路径为实现2030年目标，研发与投资将集中於以下可商业化的技术路径组合：高炉工艺的低碳化改造：高比例HBI（热压块铁）装入：继续推广并优化已在加古川制铁所验证的“高炉多量装入HBI”技术，这是实现约25%工序减排的现成且关键路径。投资将用于扩大MIDREX®系列设备产能及工艺稳定性提升。氢还原技术应用：作为日本“COURSE50”国家项目的延续，投资研发向高炉注入氢气（来自焦炉煤气等）以部分替代焦炭的技术，目标是实现30%至更高比例的CO₂减排。电炉短流程的战略布局：为长远脱碳，正积极研究和评估能够生产高级钢的大型、高效率电弧炉（EAF），目标是到2030年左右实现商业化应用。这是从碳基高炉工艺向以废钢和直接还原铁为原料的电炉工艺转型的关键一步。直接还原铁（DRI/HBI）技术的绿色升级：在推广现有MIDREX®技术的同时，投资开发其低碳变体MIDREX H₂™（可使用高比例氢气）和 MIDREX Flex™（燃料灵活性），降低直接还原铁生产本身的碳足迹。材料创新助力下游脱碳：扩大低碳品牌产品线：将Kobenable® Steel和Kobenable® Aluminum从当前品类向更广泛的钢材和铝加工产品（如挤压材、锻件）扩展，为客户提供减碳解决方案。开发“工程省略型”材料：投资研发具有更优加工性能的新材料，使客户在制造中能简化或省略热处理等能耗高的工序，从而降低供应链整体碳排放。数字化与自动化赋能：将AI操炉系统的成功经验复制到其他高温工艺过程，投资于连续监测、预测性控制等数字化解决方案。发展ARCMAN™ PORTABLE、KI-700机器人等自动化焊接方案，适应更多复杂工况，提升制造效率与一致性。3. 面向2050碳中和的探索性技术储备为达成终极目标，公司将持续投资于更具突破性的技术方向，包括 100%氢直接还原炼铁工艺 、 碳捕集、利用与封存（CCUS）技术 以及 基于可再生能源的电力解决方案 等。这些技术目前尚处于研发或早期示范阶段，需要长期、巨额的资本投入。（四）挑战与不确定性技术路线图的实现并非仅靠研发投入，还面临系统性挑战：商业模式重塑：绿色钢材（如Kobenable®）的溢价需要市场接受，氢、氨等新能源的经济性与稳定供应体系有待构建。巨额资本需求：开发并商业化电炉、氢直接还原等突破性技术，需要高达数万亿日元的设备投资。政策与市场环境：全球碳定价机制、绿色产品标准、气候变化导致的物理风险等外部因素，将对技术路线的经济性和实施节奏产生重大影响。综上所述，神户制钢所的研发投资与未来技术路线图，展现了一条以碳中和为轴心 ，通过持续投资基础技术、深化产学研合作、并行推进工艺改良与革命性创新的清晰路径。其成功不仅取决于技术本身的突破，更在于能否构建支撑绿色转型的可持续商业模式与产业链生态。
