前言 日本神户制钢2020年响应《2050年碳中和宣言》后，将实现碳中和（CN）纳入各事业发展规划。正如神户制钢碳中和愿景所明确的，企业一方面致力于削减自身生产环节的二氧化碳排放量，另一方面通过技术、产品及服务助力社会各界实现二氧化碳减排，并制定了相应目标。相关目标示例如下，企业拥有多项可助力二氧化碳减排的技术，通过推进这些技术的研发与产业化，将进一步扩大对社会二氧化碳减排的贡献，其中核心是以 MIDREX技术为代表的炼铁工序的碳中和战略。 日本钢铁行业经营环境
2.1内需减少和粗钢产量变化
自1990年以来，日本的内需比例呈缓慢下降趋势，目前转炉和电炉合计的粗钢年产量已不足1亿吨。在日本国内市场不断萎缩的情况下，由于海外市场持续增长，必须重新审视生产体制并制定全球战略。此外，汽车用钢材在订单中的占比逐年上升，因此对高品质的汽车用钢板的需求在未来仍将持续重要。
2.2客户需求动向
汽车行业正在加速电动化。各国对新能源车的规定，除燃效规定外，还提出了进入城市地区的规定和电动车的销售目标。乘用车销量预测在2030年以后也将增加，行业面临改善汽油车和电动车的燃效和电费问题，市场对轻量化的超高强度材料等高级钢的需求将持续增加。
2.3绿色钢铁的发展动向
表1展示了美、欧、中、日四地绿色钢铁（以下简称GS）的发展动向。
在欧洲，为了将欧盟以外的钢材排除在市场之外，碳边境调节机制（EU-CBAM）已在2026年正式实施，欧洲正在准备制定自己的规则。
美国凭借《通胀削减法案（IRA）》，推进能源安全保障和气候变动对策。中国建立了环境产品声明（EPD）平台，正在与各国进行相互认证。日本通过《绿色转型（GX）推进法》，发行GX经济转型债券和导入增长型碳定价，加速向脱碳社会发展。此外，3家高炉公司发布了采用质量管控方式生产的低碳排放钢。
为顺应脱碳社会的加速发展，神户制钢所率先推出适配市场需求的低碳排放钢产品。2022年5月，神户制钢在日本国内首次推出可大幅削减高炉工序CO2排放量的低碳排放钢“Kobenable Steel”，并已获得汽车、建筑、造船等行业客户的高度认可。
核心低碳炼铁技术 3.1MIDREX®直接还原技术 目前主流的炼铁工艺主要包括①高炉-转炉法；②电炉法；③直接还原法三类。神户制钢所加古川制铁所拥有高炉法炼铁业务，同时为保障炼铁原料供应，布局MIDREX®直接还原工艺：向竖炉内投入天然气改质后的还原气进行直接还原，在竖炉下部回收直接还原铁（DRI）；同时将就近生产的直接还原铁固形化制成热压块铁（HBI），可通过海运运往远端电炉、高炉使用。该工艺的还原气中氢气占比约55%，竖炉排出的炉顶气可作为改质炉的原料和燃料循环利用，与传统天然气基MIDREX®直接还原工艺（MIDREX NGTM）结合高炉工艺相比，可减少20%-40% 的CO2排放。 DRI的全球产量自工业化生产以来持续增长，2021 年全球年产量达1.2亿t，其中MIDREX工艺的产量占比约60%。 3.2高炉工序CO2减排技术 通过MIDREX®工艺生产的HBI还可以促进神户制钢高炉炼铁工序的CO2减排。高炉常规操作中，通过焦炭还原铁矿石，利用燃烧热实现铁水熔融，最终获得铁水。高炉是现有炼铁技术中生产效率最高、可大批量生产高品质铁水的工艺，但在具有高炉的联合钢铁厂中，CO2排放量的约80%是在高炉工艺中排放的。 神户制钢向高炉大量装入不需要还原的HBI代替铁矿石，挑战通过减少焦炭消耗（降低焦比）来削减CO2排放。 在海外积极尝试在高炉使用HBI，但由于高炉下部的透气性降低成为课题，降低焦比存在局限性，因此无法大量装入HBI。据推测，其原因是由于使用HBI导致的还原气量降低及焦比降低导致熔融带形状恶化，导致气体流动不稳定。根据神户制钢测算，采用传统技术时，高炉工序的CO2减排率上限为8%左右。 为解决上述问题，除了神户制钢独有的“颗粒改性技术”和预测炉热和透气性的“AI操炉”技术之外，还加入了高炉径向方向的深化“HBI装入位置控制技术”，优化软熔带形状的同时，通过氮气的“风控”确保了高炉稳定作业所需的煤气量。通过上述技术的组合应用，神户制钢实现了440kg/t铁水的HBI装入量，达到了较低的386kg/t铁水还原剂比，焦比降至230kg/t铁水。CO2减排效果方面，在实际高炉中，证实了高炉工序中CO2 减排了25%（截至2023年10月）。减排效果是传统技术上限的3倍以上。 今后面向2030年的CO2排放量削减目标（削减30%-40%），谋求各项技术的进一步高度化和最优化，为实现连续装料，推进设备战力化。 未来展望 4.1炼铁工艺的碳中和路线图 神户制钢利用MIDREX®的铁源，面向2030年推进“通过在现有高炉中大量装入HBI来削减CO2排放”，面向2050年的碳中和，在高炉氢还原（COURSE50 •Super COURSE50）和GI基金共同开展的“在大型电炉使用HBI制造高级钢的开发成果”的安装研讨等，对“未来最佳的生产工艺”进行多方面的讨论。 4.2 CO2减排技术开发 作为神户制钢独自的技术开发，除了进一步提高HBI的大量装入技术，还将MIDREX®工艺中的还原气从天然气置换为0%-100%氢（MIDREX Flexᵀᴹ）或全量氢利用（MIDREX H₂ᵀᴹ），进一步实现CO2排放量削减。 此外，作为GI基金的技术开发，通过对废弃物类生物质进行半碳化处理，使其成为可置换煤炭的性状，从风口向高炉大量喷吹的技术，在电炉大量且高效率装入HBI，实现高级钢制造（神户制钢的小型商用炉从2023年1月开始实证试验）。 4.3利用氢的减排CO2解决方案 MIDREX®工艺预计今后在中短期至长期的任何阶段都能提供CO2减排解决方案。随着使用再生能源的电力和无碳氢的普及扩大，在MIDREX®工艺中扩大还原气的氢混合比例，在钢铁厂的电炉中使用DRI、HBI以及在电熔炼炉中获得生铁。因此，考虑开展可削减80%以上炼铁工艺中CO2排放量的业务。此外，该炼铁工艺还考虑到今后高品位铁矿石短缺的担忧，考虑到低品位矿石的活用。 4.4社会实践 4.4.1多样化的绿色钢铁，定义统一的努力 到目前为止主要介绍了技术方面，但另一方面也应对政策和外部环境的变化。如图1所示，世界钢铁企业公布的“绿色钢铁（GS）”没有国际定义，呈现多样化。为了普及GS，有必要统一标准，以便客户能够用相同的指标评价GS。 作为统一定义的努力，在2023年4月召开的G7会议就创建钢铁行业排放量数据收集的全球通用方法达成一致，并开始讨论。在日本国内，3家高炉公司以统一标准为目的，通过钢铁联盟发行了“适用质量管控方式的绿色钢铁排放量计算方法相关指南”。此外，作为面向国际标准化的努力，通过钢铁联盟推进质量管控方式的ISO标准化。 4.4.2绿色钢铁普及措施 神户制钢从2022年到2023年先于其他公司向市场投入GS，至今已经被多个领域的客户采用。不过，虽然有很多客户对神户制钢的提案表示兴趣，但是对于GS环境价值的追加费用的自己负担方面都持慎重态度，价格谈判陷入了僵局。 2024年以后，神户制钢将在此基础上，不仅与本公司，还将与日本业界、日本政府共同致力于图1所示的5项活动，营造能够让客户使用的环境。企业在做决策时，必须确保投资的回收预见性。政府制定具体实施CAPEX、OPEX安装支援政策、讨论对绿色钢铁购买者的奖励、完善GS市场规模扩大的法律法规等。
