日本の鉄鋼技術の発展と若き研究者に望むこと
すぎえ えいじ杉江英司

はじめに「鉄は国家なり」と言われ、また「鉄は産業のコメ」と昔から言われている。鉄は産業を支えるものであり、その使用量が国別あるいは国内の経済力のバロメーターとなっている。
その反面、世界の経済、産業の状態は直接・間接的に鉄に反映される。したがって、これからも鉄の使用量がこれまでのように推移し、また新興国を加えればさらに増加することが世界経済の発展を促すものと言えよう。国内においてみれば、図表 1 の「産業別実質市場規模（国内生産額）」にも示すように鉄鋼の生産額は電機機械、輸送機械と共に 2000 年以降も増加の傾向にあり、これからもその重要性はなお続くものと考えられる。
しかしながら、現在の世界の経済情勢は世界においては・リーマンショックによる需要落ち込み（2008 年～）
・欧州の経済力低下、ギリシャとそれに続く国々の経済破たん
いっぽう国内では、・人口減少、少子高齢化
・東日本大震災による災害地域企業の損傷、電力減少とそれに伴う製造業の海外流出
・原子力発電の停止、停滞
・長期デフレによる日本への投資減少といったもので日本にとって先行きは決して明るいものではない。
このような背景から、鉄鋼の現状と今後の需要動向、あわせて技術動向を考え、自らの経験から得た日本鉄鋼業の強み等を分析、評価し、鉄が今後も産業発展のためその地位を保つために何をすべきかを考えてみる。また、そのなかで現代の若き研究者たちに望むことを述べる。

11.

鉄鋼の需給動向

現在の鉄鋼の国内外の需要供給の動向をみると、・需要面
国内では・東日本大震災の復旧需要・超円高に伴う日本企業による海外企業のＭ＆Ａと製造業の生産拠点の海外移転、国内製造業の空洞化
・現状では下記分野での停滞
建設・土木（経済低迷・公共事業の減少、少子化・人口減による）造船（韓・中の躍進、日本の世界シェア 5％割れ）
建設機械（好調、しかし新興国の需要にかげり）
自動車・航空機（炭素繊維・非鉄金属による代替）といった状況にあり、海外では、BRICs（特に中国）を始めとする新興発展国の経済力増進に伴う増加加が著しい。
・供給面
国内では粗鋼ベースで年間 1 億トンの生産はキープが予想されるものの、円高による競争力低下（増勢鈍化）と海外での合弁化、原料価格の高騰による対外競争力の低下、というマイナス要因がある
一方海外では、図表 2 の「世界と日本の粗鋼生産量の長期推移」に示すように1950 年以降、粗鋼生産量は世界的に増加し、1990 年ころまでは米国、ソ連、日本が 3 強の状態であったが、1970 年ころから中国、韓国、インドの伸長が著しい。
その結果、世界のシェアでみればかつて 18％あった日本が相対的に低下して 2010
年では 8％程度に、これに対して中国は 44％と驚異的な発展を示しており、伸び率の減少はあろうがこの傾向は今後も続くものと予想される。
また、地球温暖化、CO2 排出排出量の増加の問題もより厳しくなり、マイナス要因となろう。

2

日本の産業別実質市場規模（国内生産額）の推移

上段：単位 10 億円
下段：１９９８年比1998 年

1999 年

2000 年

2001 年

2002 年

2003 年

2004 年

2005 年

2006 年

2007 年2008 年16,899

15,657

17,16016,623

16,42817,492

20,031

24,647

26,79331,45834,929

1.00

0.93

1.02

0.98

0.97

1.04

1.19

1.46

1.59

1.86

2.07

31,28732,17236,401

32,91432,29936,44439,80642,75347,12550,536

51,298

1.00

1.03

1.06

1.05

1.03

1.16

1.27

1.37

1.51

1.62

1.64

40,42939,55742,66743,28946,284

48,87051,45956,29661,42864,25865,018

1.00

0.98

1.06

1.07

1.14

1.21

1.27

1.39

1.52

1.59

1.61

77,61977,04075,866

74,58372,377

69,602

66,45366,55766,416

63,721

61,933

1.00

0.99

0.98

0.96

0.93

0.90

0.86

0.86

0.86

0.82

0.80

62,61264,13260,87159,14659,90659,93762,936

68,46565,556

69,212

66,490

1.00

1.02

0.97

0.94

0.96

0.96

1.01

1.09

1.05

1.11

1.06

36,77836,80936,35836,56436,49436,49935,68534,02734,552

34,722

34,913

1.00

1.00

0.99

0.99

0.99

0.99

0.97

0.93

0.94

0.94

0.95

37,68037,53338,15336,62736,431

36,40836,56537,401

38,58738,88838,912

1.00

1.00

1.01

0.97

0.97

0.97

0.97

0.99

1.02

1.03

1.03

情報通信

89,46092,737

98,899104,064

105,247

110,753

114,842

120,151

124,312130,877

132,102

産業

1.00

1.04

1.00

1.16

1.18

1.24

1.28

1.34

1.39

1.46

1.48

921,657

921,445947,850

939,994

939,999

964,790

980,749

1,015,460

1,039,958

1,076,955

1,078,840

1.00

1.00

1.03

1.02

1.02

1.05

1.06

1.10

1.13

1.17

1.17

鉄鋼

電機機械

輸送機械

建設

卸売

小売

運輸

全産業

図表１

日本の産業別実質市場規模（国内生産額）の推移（総務省 平成 22 年版 情報通信白書）

3

図表２ 世界と日本の粗鋼生産量の長期推移（「鉄鋼統計要覧」、日本鉄鋼連盟 HP、世銀 WDI（GDP））
4

２． 鉄鋼の技術動向

鉄鋼の歴史を振り返ってみると近代製鉄の基本として生まれ、今も生き続けている生産設備の中で最も大きなものとその誕生時期は、
・高炉：18 世紀初、転炉：19 世紀半ば、連続鋳造：20 世紀半ばの 3 つと言えよう。これらはその誕生の後、現在に至るまで国内鉄鋼メーカーでは
高炉：低コークス操業、低Ｓｉ化、低Ｐ化、等
転炉：短時間精錬、高純度鋼、脱ガス、等
連続鋳造：大断面化、高速鋳造、中心偏析の低減化、等といった技術開発がおこなわれ、またその後工程である圧延、熱処理等における技術の向上に伴って、高品質、低コスト、高生産性を達成し、「産業のコメ」としての地位を築いてきた。そしてこれら技術をさらに高めていくことが今後とも必要とされるものである。しかしながら今後の技術開発に影響する要因を人的な面で考えた時、最近の国内全般において、・少子化による競争の減（大学入試等）
・若者の「偉くなりたくない」人生観・学生の工学・理学系比率の減少化
・学生等の海外留学の減少（内向き志向、大学による学生の｢囲い込み」といったマイナス要因がみられ、さらに、鉄鋼分野においては・需要停滞による直面ニーズの減少・高炉の統合（ＪＦＥ、今後の新日鉄・住金）による競争意識の低下と研究開発費・研究員数の減少といった状況がみられ、また予想される。

3. 日本鉄鋼業の強みなど・・・自らの経験から（その 1）

筆者のこれまでの業務において経験し感じた日本鉄鋼業の強み等について述べる。
①

国内鉄鋼メーカーの協調による総合力

筆者は鉄鋼メーカーに入社後約 20 年間は技術研究所に所属し、主に厚板、鋼管、溶接に関する開発研究に従事した。この間、自らが参画した研究として特筆すべき5

ものとして国内鉄鋼 5 社（当時）によるガス輸送用ラインパイプに関する共同研究がある。これは 1978 年～1987 年に開かれた高級ラインパイプ共同研究委員会（HighStrength Line Pipe Committee、ＨＬＰ委）で、当時世界的に問題となっていた天然ガスラインパイプに特有な高速延性破壊に関する研究会である。ここでは国内５回、海外（英国）２回の実管破壊試験を遂行し、得られた結果からこのような特有な破壊の伝播を停止すべき材料の特性、操業条件を理論づけたもので、海外からも高い評価を得たものである。この会で特に記すべきことは、日頃競合する鉄鋼各社の若手研究員が試験法案の立案、試験の準備、実施、結果の解析まで所属を離れた立場で参加したことである。この試験では地下 1.5ｍに埋設した 48in.（1,219ｍｍ）径×12ｍ長の特性の異なる 6 本の試験鋼管に内圧（材料の規格最低降伏強さの 80％相当）を負荷し、中央の亀裂発生管に強制破壊発生させ、亀裂が試験鋼管のどこまで伝播するかを評価するものである（写真 1）。この試験場においては研究員自ら、鋼管へのセンサーの取り付け、測定、試験後の鋼管の発掘まで汗を流しておこなったものである。この研究は大きな成果を得て終了したが、日頃厳しい競争を繰り広げている国内鉄鋼メーカーがこのような大きな研究を協力して実施したことは極めて意味のあることで、国内の鉄鋼研究の歴史に残るものである一方、国内鉄鋼メーカーのある面の強さの表れと言えよう。

6写真

１ 鋼管破壊試験の状況（（社）日本鉄鋼協会資料）
7

② ユーザー・ニーズによる鉄鋼新製品の開発
筆者は技術研究所の後には、主に西日本の厚板ユーザーに対する技術サービスを担当した。ここでの仕事の多くは納入した製品に対する苦情の処理であったが、他方重要な任務はユーザーのニーズをより早く入手しこれを自社に有用な情報として役立てることであった。ユーザー・ニーズは内容により、時により、それが鉄製品の改良、開発につながることがある。時にはそれが非常に厳しいものもあるが、その場合には鉄鋼メーカーにとって大きな開発テーマとなることが多い。鉄鋼メーカーにとって新製品開発の起源は主に、社内からのシーズと顧客からのニーズにあるが、特に自動車、造船、工作機械等分野にとっては後者が大きな鉄鋼新製品の開発に結びついている。
ユーザーの情報を入手するには、まずユーザー担当者と親密な関係をもつことが重要であり、その為には、それを受ける側の技術力と人間性（要求には迅速に対応し、重要な情報を他に漏らすことがない）が評価されねばならない。しかる後にユーザーの指向する方向と、その為に必要とされる材料を確認することになるが、これに対する社内の対応としてはまず、本社、研究所、製造部門がその目的をはっきり認識し綿密な議論を行い、分担を明確にする。その後、各部署が自らの任務を果たすべく手法を見つけ、それに対し迅速な対応を行うことである。大きなテーマでは情報が数社の鉄鋼メーカーにもたらされ、各社間の競争になることが多い。テーマによってはまず、研究部門で試作研究を行って基礎的な情報を得た後、これを工場において確性を行うことが必要となるが、こうして製造した試作品をユーザーに提示し評価を受け、結果によっては再度検討、試作を行い、場合によってはこれを繰り返すこともある。この
際、製鉄所内においては上工程（製銑・製鋼部門）にとって下工程（圧延・精製部門）は“お客さま”であると認識し、よりよい素材を下工程に提供することが使命である。
こういった社内の“一体感”と他部門で得られた情報を自部門で生かす“情報の共有”がもっとも重要である。ユーザーからの要求はそれが厳しいものであればあるほど、当然ながらそれを達成した時の価値が高いものとなる。そのような例として自動車用
高張力鋼板、船舶用・建築用の厚肉高靭性鋼板、寒冷地用鋼管等多くのものがある。
そして場合により、得られた結果はユーザー・メーカー双方による特許出願、国内外の学会発表に結びつくものもあり、その分野における国際競争力の向上につながるものである。このようにユーザーの声、要求は鉄鋼メーカーにとって開発の源になるものであり、両者“持ちつ、持たれつ”の関係が日本の産業を支えていると言える。
③鉄鋼素材の品質の中小企業製品への役割
8筆者はここ数年、主に東海 3 県の中小製造企業を訪問し、材料の分析、試験、調査を行う業務に携わってきた。その企業の中では、東海地方という土地柄から自動車関連の部品の製造を行う企業が多い。ここで注目すべきことは従業員が 50 名に満たない企業が大手自動車メーカーの部品を独占的に製造していることが多いことである。
車 1 台には数万点もの部品が必要とされるが、このような小企業が数多く集まって日本の自動車産業を支えているのである。これらの企業では鉄を素材としてこれを精密機械加工、または熱処理等を行うことが多いが、小部品を大量に製造する際に素材の高品質と均一性は不可欠な条件である。特にその製造過程、製品の品質に大きく影響するのは鉄素材の偏析と非金属介在物である。これまでに経験した案件で、破断を生じた部品の破面観察をおこなったところ、最近では見ることが稀になった介在物 MnSが帯状に多数分布しているものがあった。1970 年ころ、世界の H2S を含む天然ガス輸送パイプの破壊事故で鋼板中の非金属介在物、とくに MnS が関与していることが明らかになり、以来国内鉄鋼メーカーはこの MnS を主体とする介在物の減少に大きな力を注いできた。すなわち H2S を多く含む天然ガス（サワーガス）の輸送用鋼管で特に問題となる水素誘起割れ（HIC：Hydrogen Induced Cracking、写真 2）は鋼管内外部から侵入した H が鋼板中の非金属介在物に捕捉され、ここで分子状の H2 となってふくれを生じ、これが階段状につながって開口し鋼管の破壊をもたらすものである。熱間圧延時に伸展しやすい MnS は特に有害な介在物であるが、これをなくすためには S 含有量の減少にあわせ、それをできるかぎり伸展し難い形とすることが肝要である。世界の天然ガスの掘削もその枯渇化に伴い不純物濃度の高いものを採取せざるを得ず、その結果掘削、輸送用鋼管に要求されるスペックも年々厳しくなる。国内高炉メーカーではこのための研究を 10 年以上にわたり研究所と現場が一体となり行った結果、S 含有量を 0.010％オーダーから 1ppm オーダーへ低下、Ca、RE（RareEarth）の適正添加による介在物形態制御に加え、連続鋳造における中心偏析の軽減対策、溶鋼注入時のシール等の技術によりこの種の介在物は画期的に減少した。このことから、最近では国内材料の MnS 系介在物によるトラブルは極めて稀になり、前述のように破面に MnS が見られた素材は海外製品であることが確認されている。このような清浄な鉄鋼材料の供給が国内の製造業を支えていると言える。

9104. 研究生活での心がけ・・・自らの経験から（その 2）
ここでは筆者が企業に入社し、すぐに配属され約 20 年間をすごした技術研究所において経験したことについて述べる。研究所においては 1 つのテーマは上司（多くは課長クラス）の下に１人の若手研究者に与えられ、方案作成、実験作業（数人の作業者を指導）、結果のまとめから、研究所およびテーマによっては製鉄所における発表までを任せられる。その結果、発表内容によって多くの出席者の前で称賛を得る機会もある半面、時によっては厳しい叱責を受け、その場に立ち往生することもある。筆者
も社内のみならず、社外の委員会においても何度かそのような経験をした記憶がある。
その理由の多くは本人の知識不足、問題のとらえ方、研究手法、解析のレベルの未熟さといったものであるが、これが視野の狭い、経験の薄い若手研究者にとって極めて辛い経験であると同時に、非常に有効な指針となることが多い。ところが最近の報道によれば、企業において若い（時に 30～40 才台を含め）社員が上司の小さな注意に対し自分を攻め、精神的なダメージを受ける一方、相手が悪い、会社が悪いと考え、結果的に出社拒否となるケースが多いと聞く（これを「現代型うつ」というとのこと）。
この理由のひとつは少子化により、家庭での「甘やかされ」によりひ弱な人間に育ったこと、とのことである。本来上司の指導、周辺の環境によって育てられるべき若者がそれを正当に受け止め活用しなければ、本人の成長はおぼつかない。筆者も自らの能力の無さを痛感し、退社を考えたことも数度はあるが、その都度、周囲の仲間の助言等により克服したものである。一方、研究成果が社外的にも十分発表価値のあるものとの評価が得られれば、国内の学会はもちろん、国際会議での発表という機会を与えられることになる。筆者も初の海外出張として、鋼管に関する研究発表をフランスにおける国際会議で行う機会を与えられたがこの際には会議の終了後に自分でアポイントメントを取った欧州各国の研究所、企業を訪問し、研究者たちと腹を割ったディスカッションを行い、同じ研究分野の仲間同士の連帯感を味わうと同時に、お国の違いといったものを感ずることもあった。このような経験はその後の自分の研究生活にとって後々まで残る貴重な経験が出来たものと考えている。このようなことは研究所に限ったことではないが、本人の未熟な部分を叩かれ、良い部分を引き上げられて若者は育っていくものである。若き研究者たちは物事を短期的にとらえず、粘り強い精神を持って育って欲しいものである。

11

5. 今後の方向

今後、鉄鋼の分野において開発が要求されると考えられる案件としては・生産効率とコストのさらなる競争力アップのための技術追求
・高級鋼の更なる改良（品質・コスト面）
・（政策方向により）原子力分野の新たな開発要素の有無検討
・再生可能エネルギー（自然エネルギー）への対応
ここでは、コスト、エネルギー収支比率の点で現状では火力、原子力に及ばないものが多いが環境、技術面の進展によっては優位となる可能性がある。
その例と開発対象としては、・・潮力発電。海上風力発電―耐塩素鋼の開発
・地熱発電―耐熱・耐酸化鋼の開発
・風力発電―機材の耐久性の向上
・天然ガス複合発電―高耐熱材料の開発
・燃料電池製造面の対応等がある。
・レアメタアル（Mo、V、W、Co 等）の寡占対策―代替金属の開発、リサイクル技術の開発といったものが考えられるが、これらの多くは当面要求されている技術案件である。
鉄鋼メーカーは各製造設備において、より高品質なものをより低コスト、高能率でつくるための当面の利益を目的とした技術開発を指向しがちである。
このような背景から、大学、各種研究機関においては特に資源、エネルギーの将来を見越した画期的なプロセス開発・・新製鉄法としては、これまでも水素による還元製鉄、省エネ、製鉄原料の枯渇化対応、CO２削減等を指向した多くの研究がなされているが・・を望むものである。

12

おわりに以上に述べたように日本の鉄はこれまで技術的な面を含め、世界をリードしてきたが今後の世界、国内情勢は必ずしも明るいものではない。
このことから鉄に関係する若き研究者、技術者たちにはこれまで築きあげられてきた技術の蓄積に学び、いっぽう好調他分野に学ぶ姿勢と強い意思を持って、鉄の将来を拓く新しい技術の開発を望むものである。
以

上席研究員

13上