世界中で加速する太陽光発電の導入﹁欧州をはじめ世界各国で太陽光発電の導ギガワットであることに対し︑政増加させる目標を掲げています︒
太陽光発電の設置方式は︑屋根設置型や地上設置型︑水上設置型などに大別されますが︑太陽光発電に適した設置場所はあまり残されておらず︑政府の目標を達成するためには︑これまで設置が難しかった場所にも太陽光パネルを設置することが必要になってきています︒﹁沿 岸 な どの 腐 食 環 境 が 厳 しい 地 域 な ど
で太陽光発電を行うためには︑腐食に強いに耐えることができる強度︑② 現場での溶られる主な性能として︑① 強風や積雪など太陽光発電パネルを設置する架台に求め減していかなければなりません﹂︵齊藤主幹︶

ます︒同時に架台の材料や設置コストも低る場合には軽量化が重要なポイントになり架台材料が必要です︒また︑屋根に設置する こ と か ら︑ス ー パ ー ダ イ マ Ⓡと Ｚ Ａ Ｍ Ⓡ

上やメンテナンス周期の長期化も期待でき後めっきに比べて耐食性 が高く施工性の向きに比べて軽量化することができます︒また︑度を担保する板厚で済み︑加工後の後めっ発 生しません︒そのため︑必要とされる強を部品へと成形していくことから熱歪みが素も添加されています︒めっき研究室の德シウムのほかにアルミニウムや微量のケイ

ゼ クシー ド Ⓡのめっきには亜 鉛とマ グネ

村文彰部長代理は開発経緯を振り返ります︒

ることができました﹂と薄板商品技術室の中することが可能になり︑耐食性を向上させ

ゼクシード Ⓡでは ％のマグネシウムを添加と Ｚ Ａ Ｍ Ⓡよ り もさ ら に 日 本 製 鉄 は︑ス ー パ ー ダ イ マ Ⓡ
品を高温の溶けた亜鉛に漬けてめっきしま

倍の耐食性を誇る
す が︑めっき 時 に 熱 歪 み が 発 生 す る た め︑れる 強 度 以 上 に 鋼 板 の 厚 み が 必 要 と な り︑ると耐食性が向上することはわかっていま﹁めっき成分の亜鉛にマグネシウムを加え形状など品質レベルを保つために必要とさ重たく施工性も低い︑さらにコストもかかした︒スーパーダイマ ⓇとＺＡＭ Ⓡが開発さ〜％で し た︒
し か し︑日 本 製 鉄 独 自 の 技 術 開 発 に よ り

シウムの添 加 量の上限はれた 2000 年ごろは酸化しやすいマグネる架台になっていました︒
一方︑日 本 製 鉄開 発 鋼の高 耐 食めっき鋼® ー パー ダ イマ︶
板で ある︵スとSuperDymaⓇ
ＺＡＭ︵ザム︶は︑加工前にめっきした鋼板5した﹂と開発の苦労を打ち明けます︒

出すベストな組成を見極める必要がありまにある組み合わせから︑個々の性能を引き添加元素にもさまざまな役割があり︑無限くなり︑加工性が低下します︒そのほかのやせば耐食性は向上しますが︑めっきが硬田公平課長は︑﹁マグネシウムの添加量を増を 広 く 供 給 し て き ま し た︒今 後 も︑ＣＯスーパーダイマ ⓇとＺＡＭ Ⓡは︑2000考えています︒

接が不要で部材が軽量であること︑③ 現場

日本製鉄
（株）
薄板事業部 薄板営業部
高耐食めっき開発室
齊藤 祐介 主幹の排出削減に向けた取り組みが世界で加速

6で簡単に取り付け可能な形状にすることな年前後であることから︑架台に﹁日本では一般的に太陽光発電パネルの出力 保 証は年に世界で初めて工業生産化して以来英知を結集し開発したゼクシードています︒

計 約 1500 万 ト ン が 国 内 外 で 採 用 さ れ

電パネルを支える架台材料に至るまで︑累道 路・鉄 道︑農 業・畜 産︑そして 太 陽 光 発

年はそれと同等の耐食性能が求められること

以 上 に わ た り︑建 築・土 木 か ら 住 宅 資 材︑きが使用されてきました︒部材を加工した

電 パネルの架台には︑これまで主に後めっメイン需要である地上設置型の太陽光発溶融亜鉛めっき鋼板と比べ５倍の耐食性を有するスーパーダイマ ®と ZAM ®になります﹂︵齊藤主幹︶

220® クシード︶︵ゼを開発し︑２０２１ZEXEED
年 月から販売を開始しています︒

あとにめっきする後めっきは︑成形した部

®

2

日本製鉄
（株）
薄板事業部 薄板営業部
薄板商品技術室
中村 文彰 部長代理
日本製鉄
（株）鉄鋼研究所 表面処理研究部
めっき研究室 研究第一課
德田 公平 課長

38Vol.11
季刊

入が加速しています︒その勢いは︑これま

年 で 導 入 し よ う と する ほ ど 積 極 的で過去に導入してきた設備容量と同じ容量をこので ・本の太陽光発電の導入量が 2019 年時点

き開発室の齊藤祐介主幹は分析します︒日に急速に導入されていくことを︑高耐食めっな もので す﹂と 太 陽 光 発 電 がこ れ まで 以 上

108

府は 2030 年に 100 ギガワット以上に55していきます が︑日本製鉄の高耐食めっき太陽光発電の普及を支えています。

どによる施工性やメンテナンスコスト低減

そこで、高耐食めっき鋼板が重要な役割を担っています。日本製鉄は高耐食めっき鋼板の供給を通じて、鋼板 が大きく貢献していくことができると太陽光発電を行うためには、発電パネルに加え、パネルを支えるための金属材料が必要です。のための高い耐食性の つを指摘します︒

高耐食めっき鋼板
2Vol.11
季刊

9

太陽光発電の普及を支える
10

屋根設置型
地上設置型
水上設置型

20日本製鉄のエコプロダクツ®

再エネを支える
架台の種類と要求性能 架台のコスト低減だけでなく、耐積雪・耐風性能、施工性、メンテナンス性などが求められ、日本製鉄の高耐食めっき鋼板シリーズはそれらの要求性能に応えています。

太陽光発電の普及を加速させる

ソーワイヤ

太陽電池のシリコンウエハを精密に切り出す

雨にさらされると、めっき層から極少量のマグネシウムイオンを放出し、めっき表面に極薄の保護皮膜を形成。その後のめっき層の腐食速度をさらに遅くします。

太陽光発電に欠かせない太陽電池の半導体に使われるシリコンウエハ。そのシリコンウエハを精密に切り出すソーワイヤに、日本製鉄の特殊線材が使われています。
ソーワイヤは固く切断しにくいシリコンを効率良く切断するために日々進化を続けています。歩留向上と切断工程の高速化を目指し、ワイヤ表面に微細なダイヤモンド粒を電着させたダイヤモンドソーワイヤが主流となりました。少しでも切断コストを低減するためにソーワイヤの細径化が進んだ結果、現在は直径 40マイクロメートルに迫る極細サイズの製品が登場しています。また、シリコンを高速で切断する際、ワイヤに大きな抵抗荷重がかかることから高強度化が進み、素材成分は 0.9％炭素が主流となっています。

電極（−）

太陽光反射防止膜
N 型シリコン半導体
PN 接合面
P 型シリコン半導体

電流電極
（＋）

太陽電池の仕組み﹁ ゼクシード Ⓡの開発では︑単に鋼板表面耐食性を向上させるだけでなく︑加工製品の端面耐食性や加工性なども考慮してベストな性能を実現できるめっきの組成を追求しました︒

今 回 の 新 し い 高 耐 食 性 めっ き 鋼 板 の 開 発が る こ と が 予 想 さ れ ま す﹂と 冷延・表面処

では︑研究者が生み出した技術の種︵シーズ︶ての 人︶の 知 恵 と 経 験 を 結 集 した からこそ︑

理鋼板輸出室の田川真優子主査は需要拡大に︑高耐食めっき鋼板のプロ集団︵製造︑品ベス ト な 組 成︵レシ ピ︶にた どり 着 くこと がに期待を寄せています︒

質 管 理︑需 要 家 対 応︑営 業 に か か わ る す べできました﹂︵中村部長代理︶
ま た︑齊 藤 主 幹 は﹁こ れ ま で は 太 陽 光 発

電パネルの寿命に合わせて架台も取り替える前提でしたが︑長寿命の高耐食めっき鋼になります︒架台のライフサイクルが長く板を使用することで︑寿命を迎える太陽光

日 本 製 鉄 は 海 外のお客 様 によりわかりやなることによる新たな CO 2削減効果 が期

25パネルだけを交換するという使い方が可能

す く 当 社 の 高 耐 食 めっ き 鋼 板 を 訴 求 す る た

耐用年数 年を保証する
海外市場向けブランド
ZAM ®|EX

4待できます﹂とこれまで以上に CO 2削減に貢献できると説明します︒

さらに︑高 耐 食めっき鋼 板は︑道 路︑鉄道︑鋼製水路など︑これまで後めっき鋼板が使用されていたところに使用することで︑

月 に 海 外 市 場 向 け ブラ

めに︑2021 年

ンド ZAM ®|EX︵ザムイーエックス︶を立ち上げました︒﹁欧州などの海外で設計される架台用の鋼25

年の耐用 年 数 保 証 が求 められ軽量化による使用材料の削減や長寿命化が20〜ています︒そこで ZAM ®|EX では︑お客実現でき︑太陽光発電分野以外でも大きな材には様 の ご要 望に 応 じて 個 別 契 約 単 位で︑一定ためニッケル基合金管が、また過熱器管 / 再熱器管には日本製鉄開発鋼であるボイラ用ステンレス鋼管 SUPER304H® が求められます。

CO 2削減効果が見込めます︒

受光部であるレシーバの伝熱管は高温強度と耐高温腐食性が求められる

25

年間︑穴あき が発型太陽熱発電が、サンベルト地帯と呼ばれる北緯 37 度以南の日照量の多いアフリカ北部、中東、アメリカの砂漠地帯などで実用化されています。の 腐 食 環 境 下 に おいて発電プラント用鋼管 高温環境に耐える

20

日 本 製 鉄 は 高 耐 食 めっき 鋼 板 につい て︑しています。

太陽光を反射鏡で集めて、その熱エネルギーを利用して発電する集光Vol.11※平面部めっき腐食減量を基に耐食性能を算定（複合サイクル腐食実験 JASO M609-91法、50 サイクル）日本製鉄調べ。

生しないことを 保 証 しました︒海 外 においの安全性を確保

年 以 上 の ノ ウ ハ ウ・知 見 の 蓄 積 が あ り︑多 彩 な 製 品 ラ イ ン ナッ プ を 持って い ま す︒

への金属の溶解を抑え、蓄電池

季刊

Mg2+ても腐 食環 境の厳しい地 域︑およ び発電 ポ

テ ン シャル が 高 い 地 域 で 太 陽 光 発 電 の 設 置

パートナー企業と連携することでさまざまに優れ、電解液が 積 極 的 に 進 め ら れてい ま す︒現 在︑欧 州

うになるだけでなく、災害時のバックアップ電源にもなります。

なソリューションを提案でき︑これからもできれば、夜間や悪天候時であっても電力を賄うことができるよや 中 近 東︑イ ン ド な ど か ら ZAM ®|EX

蓄電池の導入により、昼間に発電した電力を貯めておくことが高耐食めっき鋼板を通じて環境問題の解決高加工性Niめっき鋼板
スーパーニッケル™

めっきの被覆性11

Zn2+た高耐食めっき鋼板シリーズを立ち上げました。

われています。めっき鋼板の界面に Fe-Ni 拡散合金層を有するこ

タワー式集光型太陽熱発電 (CSP=Concentrating Solar Power)®

®

た水に濡れたままの環境でも優れた耐食性能を示します。

光エネルギーが当たり続ければ電気は発生し続けます。とで、加工後の集光型太陽熱発電

®

SO42‑

高耐食ニーズに応えるため新しく開発した ZEXEED® を加えその蓄電池セルケース材に日本製鉄のスーパーニッケル ™ が使

写真提供：日鉄スラグ製品（株）

Cl‑ Cl‑多様な機能を備えた既存の高耐食めっき製品群に、さらなるの 問 い 合 わ せ や 引 き 合 い が 増 加 し て お り︑軽減しています。

強固な亜鉛（Zn）/ マグネシウム（Mg）系
保護皮膜

耐食性能を有しています。さらに SuperDyma® や ZAM® が苦手としていに貢献し続けていきます︒

る防草効果により、太陽光発電の架台足場での草刈り負担を鉄時間が経過することで、さらに亜鉛イオンやマグネシウムイオンがめっき表面に供給され、より強固な保護皮膜を形成し、塩分や硫黄酸化物などの腐食因子の侵入を防いで、腐食の進行がさらに遅くなります。

今後ますます高耐食めっき鋼板の採用が広性質を活用したバラス舗装材です。適量の散水と重機による®

ZEXEED® は高耐食めっき鋼板の約2倍、溶融亜鉛めっき鋼板の約10倍の蓄電池の安全性を確保する転圧を行うことにより、徐々に固化が進行します。固化によMg2+

帯びやすい N 型シリコン半導体を貼り合わせてありま乾電池と同じ状態になり、電線をつなげば電気が流れ、カタマ ®SP は、水と反応して自ら固まる鉄鋼スラグ特有のMg2+

日本製鉄の高耐食めっき鋼板シリーズられます。日本製鉄は独自開発の介在物制御技術と偏析制御技術を適用したソー草刈り負担を軽減する

Mg2+

ZEXEED® の防食メカニズム（平面部）

す。この 2 つの半導体の境目に光エネルギーが加わると、カタマ ®SP

Mg2+

プラスを帯びやすい P 型シリコン半導体とマイナスを極細で強いソーワイヤの製造には、高清浄度と高強度を両立した線材が求めワイヤ用高炭素線材を供給し、市場から高い信頼と評価を得ています。

極薄のマグネシウム（Mg）系保護皮膜
めっき層

日本製鉄
（株）
薄板事業部 鋼板・形鋼輸出営業部
冷延・表面処理鋼板輸出室
田川 真優子 主査

季刊

Vol.1110地熱発電
高温高圧の蒸気や熱水に負けない
山葵沢地熱発電所（秋田県湯沢市）

風力発電
大入熱溶接用 TMCP 厚鋼板

過酷な洋上環境に耐える

建造効率を高める

日本製鉄の大入熱溶接用 TMCP 鋼は、洋上風力発電を支える基礎構造物の建造効率の向上に貢献しています。高い強度と優れた溶接性で、すでに船舶や建築の分野において多数の実績を持っており、洋上風力発電においても軽量化と溶接効率の向上を図

写真提供：湯沢地熱（株）ります。

優れた耐久性を発揮する 地熱蒸気回収用鋼管

疲労ソリューション

地熱発電では地下深度 300〜3,000 メートルで高温高圧の熱水が蓄えられた貯留層を狙って生産井を掘削し、熱水を地上に噴出させることで蒸気を発生安全・安心を確保する

硫化水素などさまざまな腐食性物質が多量に含まれています。この過酷な使浪などから発生する繰り返し応力に起因する金属疲労を十分に地熱発電プラントの信頼性を向上させています。

安心の確保、部材の軽量化、メンテナンスコストの低減を実現させ、蒸気タービン発電機に供給して発電しています。地熱蒸気には塩化物や日本製鉄の疲労ソリューションは、風車ブレードの回転や波用環境においても、日本製鉄の地熱蒸気回収用鋼管は、優れた耐久性を発揮し、考慮した設計の対策技術として、大型風力発電における安全・します。

傾斜機能材料 密着二重管

バイオマス発電は、成長の際に CO2 を吸収した樹木から発生する間伐材や廃材などを燃焼する際の熱を利用して電気を起こすことにより、カーボンオフセッ

トとして実質 CO2 を排出しない発電方式です。日本製鉄は厚板・建材製品やボイラ用鋼管などの供給を通じて、バイオマス発電所の建設に貢献しています。

日本製鉄のボイラ用鋼管は、使用条件に合わせて対応可能な炭素鋼鋼管、合金鋼鋼管、ステンレス鋼鋼管、ニッケル基合金管と豊富な製品群を取り揃えています。

近年のインターネット販売市場の拡大などにより板紙（ダンボール原紙）の世界需要が増加傾向にあります。そのため製紙工場ではパルプ製造工程から発バイオマス発電

顧客ニーズに応じた製品ラインナップ

係留システム

耐久性と長寿命化を実現する
日本製鉄は浮体式係留に多くの実績を持つ日鉄エンジニアリ

ング（株）と、チェーン製造に多くの実績を持つ濱中製鎖工業（株）と共同で、高強度鋼材（棒鋼）の適用により係留チェーンの耐摩耗性と耐疲労性の向上を図り、係留システムの耐久性・長寿命化を実現しています。

浮体式洋上風力発電設備の模式図

生する黒液を回収して燃焼させ、エネルギーとして活用する黒液回収ボイラなどのバイオマス発電が増えています。黒液回収ボイラの水壁管は、管内面と管小入熱溶接と大入熱溶接の比較

外面での要求性能が異なるため「密着二重管」と呼ばれる外面と内面で異なる

小入熱溶接

材質を合わせた鋼管ニーズがあります。ボイラ内での腐食が懸念されることか

溶接金属

大入熱溶接

ＨＡＺ
母材

ら、外面にはステンレスをはじめとする高合金、内面は炭素鋼という組み合わせが増えており、この密着二重管を製造できるのは日本製鉄を含め世界で 2 社となります。

日本製鉄では、グループ会社とも連携し需要捕捉にも対応しています。

金属組織を制御して溶接部の靱性を向上（溶接部の断面：溶接方向は紙面に垂直）

鋼製の基礎には着床式と浮体式があります。着床式と同様、浮体式もまた巨大な鋼製の構造物で、厚手の鋼材を数千トン用いますが、このような厚手鋼材を溶接するには数十回もの溶接を行うため効率が悪くなります。そこで建築や造船の分野で実績のある大入熱溶接を用いて効率的

密着二重管 横断面マクロ写真に溶接施工する方法が用いられますが、大入熱溶接の場合は高温からゆっくり冷えるため結晶粒が粗大化して靱性の低下をもたらす課題がありま

製鉄所の火力発電で未利用間伐材を活用
日本製鉄は東日本製鉄所釜石地区と九州製鉄所大分地区の火力発電施設で、木質バイオマス資源を石炭と混焼することにより、石炭使用

熱 熱 熱量と温室効果ガスの削減を図っています。大分地区では、地域で発生する未利用材を破砕処理した木質チップの混焼を 2014 年から運用。釜熱す。電力の安定供給に加え、木質バイオマス資源の利用を通じた温室効果ガス削減、森林整備や地域経済の活性化などにも貢献しています。

なナノサイズ酸化物を鋼中に分散させることにより結晶粒の粗大化を抑熱 熱 熱 熱熱 熱 熱
熱 熱

石地区では 2010 年より運用開始し、地域の林業振興にも貢献していま
日本製鉄 東日本製鉄所 釜石地区（岩手県釜石市）の発電施設した。この課題を克服したのが HTUFF® 技術です。HTUFF 技術は微細熱

熱 熱ＨＡＺ（熱影響部）
小量の熱で何度も溶接を積み上げるため、低能率だが熱の影響は小さい

制し大入熱溶接をしても靱性を維持できるため、健全な浮体構造物が高能率で製造可能となります。また、浮体式には波浪、風、風車の振動などにより変動する外力が作用するため、溶接部には疲労特性が求められＨＡＺ

大入熱靱性低下大量の熱で一度に溶接するため、高能率だが熱の影響が大きいます。疲労特性向上をもたらす技術として超音波衝撃処理 (UIT) ※を用いることで、特に大型浮体での使用が想定される高強度鋼 ( ハイテン鋼 )に対して長疲労寿命への効果が期待されます。

※ 超音波衝撃処理 (UIT)：Ultrasonic Impact Treatment。超音波振動された鋼製ピンを押し当て打撃処理することで、被処理部の形状、組織、残留応力を改善するもの。

13季刊

Vol.11

季刊

Vol.1112