台灣鋼鐵產業 升級拓新局 改變以量取勝觀念 用高值化產品提升國際競爭力
日期：2012-04-20
■林東毅（高雄大學扣件及
鋼鐵技術研究中心主任）
黃維彬（博士後研究員）
在全球人口膨脹、資源短缺的趨勢下，人類對於材料的使用無不要求其必須符合低污染及可回收再生利用；從2008年全球各種工程材料的用量統計資料得知，水泥材料用量為26億噸，位居第一；其次為鋼鐵材料，約13億噸；塑膠材料為2.4億噸；其它金屬材料（如鋅、鉛、鎳、鎂、鈦）約僅7千5百萬噸。而從生產、使用、回收及再利用的環境成本考量，鋼鐵材料乃最具環保指標且易於推廣發展的工程材料。
鋼鐵工業素有「工業之母」之稱，其代表一個國家工業化程度的指標，亦為經濟發展重要基礎。台灣的鋼鐵工業發展歷程從50年代的廢鐵煉鋼、拆船軋鋼，70年代的一貫作業高爐煉鋼與電弧爐煉鋼，80年代進入技術成熟期，上、中、下游鋼鐵產業體系亦形成，而在90年代達到鋼鐵相關產業之高峰，此一過程奠定日後台灣鋼鐵工業基礎。
鋼鐵產業 正向發展
近年來，受到金融海嘯的波及，全球鋼鐵市場一片灰暗。去年底，世界鋼鐵協會（WSA）發表一篇報告，其預測2012年全球鋼鐵產業供給大於需求的狀況將不會有明顯改變。話雖如此，去年全球鋼鐵需求仍成長約6%，而今年雖可能下滑至5%，可見鋼鐵產業仍舊以正面的方向前進發展。然而，在已開發國家由於勞動成本及能源費用不斷上升，以及對鋼鐵工業的限制，各國鋼鐵產業不斷透過併購和聯盟方式來擴大生產規模，降低成本，藉以提高市場占有率及競爭力；對台灣而言，其中最大競爭壓力及威脅莫過於來自鄰近國家，如日本、韓國、東南亞各國及對岸的中國大陸。台灣要如何面對這股來勢洶洶的國際競爭壓力，成為目前台灣鋼鐵產業界最大課題。
有鑑於此，台灣必須改變過去「以量取勝」觀念，取而代之的是以「高值化」的產品提高國際及市場競爭力。在地球能源逐日短缺之際，新一代的鋼鐵材料必須具備「高價值」與「多功能性」。高價值意指材料具輕量化、高強度或高耐蝕性等特點。其可應用於汽車結構工件或零組件等，除可減少材料使用量，同時在材料強度、加工性能以及使用壽命亦可有效提升，同時提高行車安全，這對未來汽車輕量化的趨勢亦具有指標性的意義；至於在功能性方面，可在嚮應環保，推展綠建築的同時，減少能源的散失浪費，建築用部分可增加絕熱之功能性，符合綠色環保的要求。因此，新一代鋼材開發刻不容緩，台灣鋼鐵產業也致力於「高性能新鋼材的開發」。
輕量議題 催生新鋼材
在環保及能源議題壓力下，各國紛紛制定嚴格的二氧化碳排放標準，降低車體重量達到汽車節能減碳目的。歐洲提出2020年的新車減重目標：十年內減重15%。汽車主要材料有80%為金屬類，當中鋼鐵就占了60~70%，因此汽車又被冠上「鐵盒子」稱號。在輕量化議題發酵下，汽車產業對鋼鐵業提出高強度及輕量化的新訴求鋼材，供汽車車體使用。發展至今，先後成功的開發了高強度鋼（HSS）及先進高強度鋼（AHSS），此種鋼材不僅結合高強度及高可塑性優點，可同時達到車輛減重與車體安全性。另根據World-Auto-Steel 統計資料可知，汽車重量每減輕1%，燃料消耗可減少0.6-1.0%，二氧化碳排放量亦可減少。
第一代的高強度鋼約於1980年開發成功，並應用於汽車車體，於歐洲市場嶄露頭角。直到1995年，超輕汽車用鋼（Ultra Light Steel Auto Body, ULSAB）聯盟針對現代車體應用設計進行研究，發現舊有的高強度鋼已無法符合進一步的減重節能需求，在車體結構應用上亦備受限制，為此開發新一代的先進高強度鋼，其具備高強度與延展性組合。此種鋼材可得到更加優異的機械性質，且製造成本較傳統或新高強度不銹鋼低，目前受到全球汽車產業及鋼鐵產業的注目。
先進鋼材 汽車新革命
另外，在美國鋼鐵協會和行業市場研究機構Ducker World Wide最近發布的研究報告中，從2007年到2009年，先進高強度鋼（AHSS）在輕型汽車中的使用將增加到整個車體重量的4%以上；期間每輛汽車的平均重量減輕75公斤。在全世界生產的汽車中，有一半以上都使用一定比例的先進高強度鋼材。其中使用最多的是新型號寶馬X6，其車體結構和隔板有32%。研究報告亦提及，至2020年，如汽車製造商要達到每加侖汽油行駛35英里的燃油標準，先進高強度鋼用量的年增長率將達到10%。為實現這一目標，經估算，每輛車必須用150公斤的先進高強度鋼及少量的鋁、鎂和聚合材料替代大約300公斤的低碳鋼、舊有的高強度鋼。因此先進高強度鋼的開發對汽車產業具有革命性影響。
另外，近年來各國亦為因應地球能源的耗損嚴重，競相開發替代能源，而風力發電為目前技術最成熟，且已商業化的代表性綠色能源。風力發電乃利用風力帶動風車葉旋轉，再透過增速機將旋轉的速度提升，促使發電機發電。一般而言，風電機組一般安裝於山間、河谷、海灘或近海等環境，其環境條件嚴峻，其安裝和維修皆不易，故針對發電機組之零組件的材料使用壽命要求至少十年；除此，選用的材料除了常規狀態下的機械特性外，還需具備低溫狀態之抗冷脆性及高抗蝕能力等特點，此乃為因應風力發電機組常年處於酷暑與嚴寒的極端溫度變化與腐蝕環境，因此在材料的選用上必須涵蓋高強度、高精度、高抗蝕性等特點。
鉬合金鋼 經濟效益高
有鑑於此，於風力發電設備用零組件的材料選擇以強韌鋼為優先考量。鉻-鉬合金鋼作為新一代的鋼材，其具備高溫強度、低回火脆性，且與鎳-鉻鋼有同等的強韌性，但價格卻比鎳-鉻鋼便宜。此外，鉬在煉製過程中可以完全回收，在經濟效益上較高。
以上具有「高價值」與「多功能性」的新一代鋼材，現今已成為眾多鋼鐵廠重點開發項目。因此開發生產新一代的「先進高強度鋼」與「高強度、高韌性鉻-鉬合金鋼」，對於無法以量取勝台灣鋼鐵產業將會是一個新契機，同時，亦有提升國際競爭力與從新詮釋「小兵立大功」的機會。
