軌道交通用鋼情況分析
2019-05-15 12:02:53
作者：王興艷 李丹 來(lái)源：工業(yè)和信息化部賽迪智庫(kù)原材料工業(yè)研究所
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一、軌道交通用鋼種類(lèi)及特點(diǎn)分析
1.產(chǎn)品分類(lèi)
軌道交通包括地鐵、輕軌、有軌電車(chē)等城市軌道交通，也包括高速鐵路、普速鐵路等鐵路交通。軌道交通用鋼主要包括線路鋪設(shè)用鋼、車(chē)輛用鋼，以及橋梁、隧道、車(chē)站等基礎(chǔ)建設(shè)用鋼、電氣化鐵路用鋼等，鋼材品種種類(lèi)繁多（表1）。
表1 軌道交通線路鋪設(shè)及車(chē)輛用鋼主要品種
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用途
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主要用鋼品種
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線路鋪設(shè)
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主要包括鋼軌（輕軌和重軌）及其配件（配件包括魚(yú)尾板、墊板、道岔軌、軌距擋板等），軌枕用鋼（調(diào)制鋼筋、精軋螺紋鋼筋、高強(qiáng)螺栓、預(yù)應(yīng)力鋼絲等）
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車(chē)輛用鋼
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車(chē)輪、輪轂、車(chē)軸、滲透軸承鋼、彈簧鋼、耐蝕鋼、耐候鋼、冷彎型鋼、H型鋼、彩涂板、不銹板等，其中鐵路貨車(chē)用鋼主要是高強(qiáng)度耐大氣腐蝕鋼
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基建用鋼
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主要是螺紋鋼筋、線材、圓鋼、鋼板等
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電氣化鐵路用鋼
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H型鋼、鋼絞線、各種尺寸的耐候型鋼及鋼管等
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資料來(lái)源：賽迪智庫(kù)原材料所整理
2.特點(diǎn)分析
（1）鋼軌鋼軌直接承受車(chē)輪傳遞的列車(chē)及其載荷質(zhì)量，并引導(dǎo)列車(chē)的行進(jìn)方向。與普通線路相比，客運(yùn)專線、高速列車(chē)及重載列車(chē)對(duì)鋼軌的安全性要求極為苛刻。鋼軌不僅要承受機(jī)車(chē)、車(chē)輛的壓力，還要承受列車(chē)高速運(yùn)行所帶來(lái)的沖擊載荷，因此鋼軌需要具有足夠的強(qiáng)度、硬度、韌性以及良好的焊接性能。通常，按照抗拉輕度鋼軌可以分為普通級(jí)鋼軌、耐磨級(jí)鋼軌、特級(jí)鋼軌3個(gè)等級(jí)。鋼軌質(zhì)量越重，所能承受的載荷越大，我國(guó)主要線路一般鋪設(shè)60kg/m和75kg/m的重型鋼軌。我國(guó)高速鐵路用鋼軌主要包括U71MnG和U75VG材質(zhì)，通常時(shí)速200km/h以上高速客貨鐵路選用U71MnG，時(shí)速200～250km/h高速客貨鐵路選用U75VG。
（2）車(chē)輪用鋼車(chē)輪是車(chē)輛的主要承載零件，是車(chē)輛走行系統(tǒng)的重要組成部分。車(chē)輪與輪箍用鋼是采用電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉的鎮(zhèn)靜鋼，根據(jù)生產(chǎn)工藝劃分為輾鋼車(chē)輪和鑄鋼車(chē)輪，一般而言，客車(chē)、高速列車(chē)等較高端的車(chē)輪通常使用輾鋼工藝生產(chǎn)。對(duì)于重載列車(chē)，輪軌接觸應(yīng)力大，特別是在在高應(yīng)力下，輪軌接觸區(qū)的面積加大，列車(chē)行進(jìn)時(shí)車(chē)輪磨損大，容易出現(xiàn)接觸疲勞失效。所以對(duì)重載列車(chē)車(chē)輪用鋼需要更高的耐磨性和抗解除疲勞性能，同時(shí)還要考慮抗熱疲勞損傷性能。
（3）車(chē)軸用鋼車(chē)軸是鐵路機(jī)車(chē)和車(chē)輛的重要部件，是車(chē)輛走行系統(tǒng)的重要組成部分，如果車(chē)軸發(fā)生斷裂將會(huì)導(dǎo)致列車(chē)脫軌。車(chē)軸用鋼應(yīng)具有良好的疲勞強(qiáng)度和抗沖擊性能。我國(guó)普通客車(chē)和貨車(chē)車(chē)軸一般采用LZ50中碳鋼，機(jī)車(chē)少量采用JZ45，基本都是實(shí)心車(chē)軸；動(dòng)車(chē)組采用中碳合金調(diào)制鋼，車(chē)軸為空心車(chē)軸。
（4）車(chē)體用鋼車(chē)體用鋼主要是車(chē)體主梁、車(chē)框、內(nèi)外車(chē)廂板等用鋼，鋼材品種主要包括不銹鋼、耐候鋼板、耐候型鋼等，基本要求是高強(qiáng)度、高耐腐蝕性、高焊接性及輕量化。對(duì)于鐵路貨車(chē)用鋼主要是高強(qiáng)度耐候耐蝕鋼。
二、軌道用鋼生產(chǎn)企業(yè)及發(fā)展情況
1.國(guó)內(nèi)重點(diǎn)企業(yè)情況
目前我國(guó)軌道交通用鋼生產(chǎn)企業(yè)主要包括攀鋼集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“攀鋼”）、鞍鋼集團(tuán)公司（以下簡(jiǎn)稱“鞍鋼”）、包鋼集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱“包鋼”）、寶鋼集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“寶鋼”）、馬鞍山鋼鐵股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“馬鋼”）、太原鋼鐵（集團(tuán)）有限公司（以下簡(jiǎn)稱“太鋼”）等鋼鐵企業(yè)及以江陰興澄特種鋼鐵有限公司（以下簡(jiǎn)稱“興澄特鋼”）、西寧特殊鋼股份有限公司公司（以下簡(jiǎn)稱“西寧特鋼”）、大冶特殊鋼股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“大冶特鋼”）等為代表的特鋼企業(yè)，各企業(yè)重點(diǎn)軌道用鋼產(chǎn)品如表2。
表2 我國(guó)軌道交通用鋼主要生產(chǎn)企業(yè)
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企業(yè)
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主要產(chǎn)品
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鞍鋼
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熱軋鋼軌、高速鐵路用重軌、鐵路車(chē)輛用高耐候結(jié)構(gòu)鋼、橋梁鋼板、建筑結(jié)構(gòu)用鋼及鐵路魚(yú)尾螺栓等
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攀鋼
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熱軋鋼軌、高速鐵路用重軌、310乙字鋼、鐵路車(chē)輛用耐候結(jié)構(gòu)鋼等
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寶鋼
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鐵路車(chē)輛用耐候結(jié)構(gòu)鋼、鐵路車(chē)輛車(chē)軸用鋼、彈簧鋼、軸承鋼、橋梁鋼板及建筑結(jié)構(gòu)用鋼等
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太鋼
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鐵路車(chē)輛用不銹鋼、車(chē)軸鋼等
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包鋼
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熱軋鋼軌、高速鐵路用重軌、310乙字鋼、鐵路車(chē)輛用耐候結(jié)構(gòu)鋼等
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武鋼
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鋼軌、鐵路車(chē)輛用耐候鋼板、橋梁鋼板、建筑結(jié)構(gòu)用鋼等
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馬鋼
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鐵路車(chē)輛用耐候鋼板、鐵路車(chē)輛用車(chē)輪、輪箍、H型鋼等
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特鋼企業(yè)
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軸承鋼、彈簧鋼、車(chē)軸鋼
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資料來(lái)源：賽迪智庫(kù)原材料所整理
2.重點(diǎn)品種發(fā)展情況
（1）鋼軌
目前，我國(guó)鋼軌生產(chǎn)企業(yè)主要有攀鋼、鞍鋼、包鋼和武鋼等（表3），其中攀鋼是國(guó)內(nèi)第1家能夠生產(chǎn)百米定尺鋼軌的企業(yè)，包鋼生產(chǎn)的U71Mn和U75V鐵路用熱軋鋼軌和武鋼生產(chǎn)的U71MnG和U75VG高速鐵路用鋼軌均獲得了2016年“金杯獎(jiǎng)”產(chǎn)品。
表3 2015年我國(guó)主要鋼軌生產(chǎn)企業(yè)情況
單位：萬(wàn)t
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企業(yè)
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產(chǎn)能
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產(chǎn)量
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品種
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攀鋼
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190
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121
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u71Mn／U71IInG、U75V／U75VG、U78CrV等材質(zhì)鋼軌，道岔用50AT、60AT、60D40、60TY等品種鋼軌，在線熱處理鋼軌
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鞍鋼
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80
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61
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U71IIn／u7lMnG、U75V／U75VG、U77MnCr等材質(zhì)鋼軌，道岔用50AT、60AT等品種鋼軌
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包鋼
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240
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79
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U71Mn／u71MnG、U75V／U75vG、U76CrRE等材質(zhì)鋼軌，道岔用50AT、60AT等品種鋼軌
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武鋼
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105
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58
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U71lJn／U71MnG、U75V／U75VG等
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資料來(lái)源：賽迪智庫(kù)編輯整理
“十二五”期間，我國(guó)鋼企向中國(guó)鐵路供軌約1 389 萬(wàn)t，其中，普速鋼軌69%，高速鋼軌28.4%，道岔用非對(duì)稱斷面鋼軌2.6%。目前，各鋼企均已具備現(xiàn)代化的鋼軌生產(chǎn)能力，基本滿足國(guó)內(nèi)高速鐵路和重載鐵路對(duì)鋼軌的質(zhì)量需求。與國(guó)外相比，我國(guó)高速鐵路用鋼軌與國(guó)外差距不大，但在重載鐵路用鋼方面仍然存在一定差距。如重載鐵路用鋼軌方面，日本生產(chǎn)的過(guò)共析珠光體SP3 鋼軌，通過(guò)熱處理，軌面硬度可達(dá)到450 HB，碳含量?jī)H為0.80%，但國(guó)產(chǎn)的過(guò)共析鋼軌U95Cr，通過(guò)在線熱處理后，軌面硬度可達(dá)到420 HB，但其碳含量大于0.90%。
（2）車(chē)輪
馬鞍山鋼鐵股份有限公司是目前國(guó)內(nèi)最大的車(chē)輪生產(chǎn)商，除馬鋼以外，生產(chǎn)車(chē)輪的企業(yè)還有山西太重車(chē)輪廠、中美合資信陽(yáng)同合車(chē)輪有限公司、中美合資大同愛(ài)碧璽鑄造有限公司。我國(guó)在普通客車(chē)、貨車(chē)及機(jī)車(chē)車(chē)輪方面，技術(shù)水平與國(guó)外相差無(wú)幾。對(duì)于重載列車(chē)車(chē)輪，我國(guó)也已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一系列新材質(zhì)重載貨車(chē)車(chē)輪，并且已經(jīng)投入應(yīng)用，研發(fā)水平已處于世界先進(jìn)水平之列。但在高速列車(chē)車(chē)輪的研究和開(kāi)發(fā)方面，我國(guó)與國(guó)外存在一定差距。目前我國(guó)動(dòng)車(chē)組車(chē)輪和大功率機(jī)車(chē)車(chē)輪基本依賴進(jìn)口，全部從日本住友、法國(guó)VALDUNES、德國(guó)BVV、意大利LUCCHINI等少數(shù)幾個(gè)具備高速車(chē)輪生產(chǎn)能力的企業(yè)進(jìn)口。
（3）車(chē)軸
普通客車(chē)和貨車(chē)的車(chē)軸主要以實(shí)心車(chē)軸為主，我國(guó)在車(chē)軸鋼冶煉潔凈度完全能滿足生產(chǎn)實(shí)心車(chē)軸的要求，所以在普通客車(chē)和貨車(chē)車(chē)軸生產(chǎn)完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。但在重載和高速列車(chē)車(chē)軸的研究與開(kāi)發(fā)方面，仍然比較落后。目前，我國(guó)采用微合金化路線生產(chǎn)出適用于30t以上的重載車(chē)輛的車(chē)軸鋼坯，制造出的車(chē)軸已經(jīng)裝車(chē)試運(yùn)行，效果良好。動(dòng)車(chē)組列車(chē)采用空心軸，目前空心軸核心生產(chǎn)技術(shù)主要掌握日本等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家手中。
（4）車(chē)體用鋼
不銹鋼車(chē)輛具有耐腐蝕、免維護(hù)、安全、輕量化、全壽命周期成本低等特點(diǎn)，隨著綠色、節(jié)能、環(huán)保、安全等意識(shí)的提高，不銹鋼車(chē)輛漸成趨勢(shì)。特別是隨著輕量化要求越來(lái)越高，不銹鋼已經(jīng)成為車(chē)體主要用鋼。2005年太原鋼鐵集團(tuán)有限公司就開(kāi)始為軌道交通提高車(chē)體用不銹鋼，經(jīng)過(guò)不斷的鉆研與努力，車(chē)體用不銹鋼的國(guó)產(chǎn)化率由最初的100%依賴進(jìn)口，到目前僅有少數(shù)高耐蝕不銹鋼種需要進(jìn)口。
三、軌道交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展及鋼材消費(fèi)情況
1.軌道交通產(chǎn)業(yè)發(fā)展
現(xiàn)狀城市軌道交通方面，截至2015年底，我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)線路網(wǎng)長(zhǎng)度達(dá)到3195.4km（圖1），是2005年的8.2倍，10年內(nèi)年均增長(zhǎng)23%。“十二五”期間，我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)線路新增1 724km，同期我國(guó)城市軌道運(yùn)營(yíng)車(chē)輛也從2010年的21 165標(biāo)臺(tái)增至48 165標(biāo)臺(tái)，年均增長(zhǎng)18%（圖2）。
數(shù)據(jù)來(lái)源：wind 圖1 2010-2015年我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)線路長(zhǎng)度
數(shù)據(jù)來(lái)源：wind 圖2 “十二五”期間我國(guó)城市軌道交通運(yùn)營(yíng)車(chē)輛
鐵路交通方面，2011-2015年，我國(guó)新增鐵路營(yíng)運(yùn)里程逐年保持增長(zhǎng)（圖3）。截至2015年底，全國(guó)鐵路營(yíng)業(yè)里程12.1萬(wàn)km，其中高鐵運(yùn)營(yíng)里程達(dá)到1.9萬(wàn)km。2015年全國(guó)鐵路機(jī)車(chē)、鐵路客車(chē)、鐵路動(dòng)車(chē)組和鐵路貨車(chē)擁有量分別為21 366臺(tái)、67 706輛、17 648輛和768 516輛（表4），其中機(jī)車(chē)、客車(chē)和動(dòng)車(chē)組分別較2010年增長(zhǎng)了9.96%、29.88%和300.36%。
數(shù)據(jù)來(lái)源：wind 圖3 “十二五”期間我國(guó)鐵路新增營(yíng)業(yè)里程
表4 2011-2015年鐵路車(chē)輛擁有量
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機(jī)車(chē)/臺(tái)
|
客車(chē)/輛
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動(dòng)車(chē)組/輛
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貨車(chē)/輛
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|
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2011
|
20721
|
54731
|
6792
|
651175
|
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2012
|
20797
|
57720
|
8566
|
670642
|
|
2013
|
20835
|
58965
|
10464
|
721850
|
|
2014
|
21096
|
60629
|
13696
|
716578
|
|
2015
|
21366
|
67706
|
17648
|
768516
|
數(shù)據(jù)來(lái)源：wind
2.軌道交通用鋼消費(fèi)情況
城市軌道交通用鋼方面，據(jù)統(tǒng)計(jì)，城市軌道交通每新增1km，將帶動(dòng)鋼材消費(fèi)5.6萬(wàn)t，鋼軌消費(fèi)260t。照此估算，“十二五”期間我國(guó)城市軌道交通拉動(dòng)鋼材消費(fèi)近1億t，軌道用鋼40多萬(wàn)t，年均消費(fèi)鋼材2 000萬(wàn)t左右（圖4）。
數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪智庫(kù)原材料工業(yè)研究所整理 圖4“十二五”期間城市軌道交通鋼材消費(fèi)量
數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪智庫(kù)原材料工業(yè)研究所整理 圖5“十二五”期間鐵路交通鋼材消費(fèi)量
總體來(lái)看，“十二五”期間，我國(guó)城市軌道交通和鐵路交通共帶動(dòng)鋼材消費(fèi)2.06億t，年均消費(fèi)鋼材超過(guò)4 100萬(wàn)t。
四、軌道交通用鋼的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)
1.未來(lái)需求預(yù)測(cè)
“十三五”期間，我國(guó)鐵路建設(shè)和城市軌道交通將繼續(xù)保持快速發(fā)展。鐵路建設(shè)方面，到2020年，我國(guó)鐵路網(wǎng)規(guī)模將達(dá)到15萬(wàn)km（其中高速鐵路3萬(wàn)km），預(yù)計(jì)每年拉動(dòng)鋼材消費(fèi)2 300萬(wàn)t，“十三五”期間預(yù)計(jì)拉動(dòng)鋼材消費(fèi)1.15億t左右。城市軌道交通方面，“十三五”期間我國(guó)城市軌道交通建成投運(yùn)線路將超過(guò)3 000km，年均新增營(yíng)運(yùn)里程600km以上，預(yù)計(jì)“十三五”期間將帶動(dòng)鋼材消費(fèi)1.68億t，鋼軌消費(fèi)79萬(wàn)t；平均每年拉動(dòng)鋼材消費(fèi)3300萬(wàn)t以上，鋼軌消費(fèi)16萬(wàn)t左右。綜合來(lái)看，“十三五”期間，我國(guó)軌道交通用鋼5 600萬(wàn)t左右。
2.重點(diǎn)發(fā)展方向
鋼軌：隨著我國(guó)軌道交通向高速、重載方向發(fā)展，對(duì)鋼軌的斷面、鋼種、鋼的純凈度、外觀平直度以及鋼軌表面質(zhì)量、尺寸精度等各方面要求更加嚴(yán)格，今后應(yīng)將高速重載輪軌用鋼作為重點(diǎn)發(fā)展方向。
輪軸：已經(jīng)進(jìn)入試用的重載輪軸，加快推進(jìn)國(guó)產(chǎn)替代的速度；對(duì)尚未擁有生產(chǎn)技術(shù)能力的高速輪軸要加大研發(fā)力度，突破鋼種成分優(yōu)化、強(qiáng)韌性匹配、抗剝離性能、接觸疲勞性能批量生產(chǎn)及檢測(cè)技術(shù)，早日改變我國(guó)在高速輪軸進(jìn)口依賴的被動(dòng)局面 。
車(chē)體用鋼：鑒于不銹鋼車(chē)體的免維護(hù)、綠色、節(jié)能、環(huán)保、全壽命周期成本低及輕量化等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，積極推進(jìn)不銹鋼車(chē)體的研發(fā)設(shè)計(jì)，特別是加強(qiáng)高耐蝕鋼和耐候鋼的技術(shù)研發(fā)，大力促進(jìn)不銹鋼在車(chē)輛制造中的應(yīng)用。
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標(biāo)簽： 軌道交通, 用鋼情況, 特點(diǎn)分析
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