高端装备制造拉动未来用钢需求

1、2010年10月10日，国务院发布了国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定（简称决定）。高端装备制造就赫然在决定提到的7个重点发展新兴产业中。决定中指出，高端装备制造业要重点发展以干支线飞机和通用飞机为主的航空装备，做大做强航空产业。积极推进空间基础设施建设，促进卫星及其应用产业发展。依托客运专线和城市轨道交通等重点工程建设，大力发展轨道交通装备。面向海洋资源开发，大力发展海洋工程装备。强化基础配套能力，积极发展以数字化、柔性化及系统集成技术为核心的智能制造装备。高端装备制造业的发展对于今后我国机械装备制造行业有着极其重要的作用。高端装备制造产业必然成为带动整个装备制造产业升级的重要引擎

2、，成为战略性新兴产业发展的重要支撑。高端装备制造业作为战略性新兴产业重点培育和发展是走上创新驱动、内在增长轨道的必然选择，是今后相当长一段时期内的重点举措。也是我国面对全球竞争加剧，环境资源约束日趋严峻和高级人才短缺等挑战，必须从战略的高度重视以发展高端装备制造业来推动整个装备制造业的振兴，更有效地为各领域新兴产业提供装备和服务的保障。高端装备制造业今后的发展将使多个行业收益，其中钢铁行业也将得到明显利好，下面就让笔者一一介绍。飞机制造业行业发展成果显著在决定中提到，飞机制造主要分为干线飞机、支线飞机以及通用飞机。干线飞机一般使用载客量和航程大的“大飞机”,大飞机主要指起飞总重超过100吨的大

3、型运输机,或150座以上的客机;而支线飞机主要为起飞总重在50-100吨之间,50-150座的客机通用飞机则指除公共运输航班客货运输活动外的所有使用民用航空飞机随着我国经济水平的快速发展,我国的飞机需求量将大大增加近30年来,中国民用航空市场保持每年近20%的增速,目前中国民航市场每年订购各类商用飞机200多架通用飞机100多架中国已拥有2600架飞机中国航空工业集团曾经预测,据2009-2029年中国民用客机的预测数据显示,中国今后20年内将需要补充4265架飞机,其中79%用于满足运量增长,21%用于替换退役飞机在干线飞机、支线飞机和通用飞机中，干线飞机也就是大飞机制造技术最为困难，我国也

4、在2006年将大飞机制造列入国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020年）中16重大专项。历经半个世纪的发展，我国飞机制造科研能力尽管与世界先进水平还存在一定的差距，特别是飞机制造的关键技术有待突破，设计人才有断层，风险较大，资金短缺等严重等制约了行业的进一步发展和品质的提高。但通过基础研究、应用研究和产品研发，已全面拉动飞机制造科技的发展。从最初独立研制失败的运-10飞机项目，到与麦道合作的MD-90客机项目的下马，期间经历了许多困难，走了很多弯路。在吸取了运-10和MD-90项目盲目追求“自主研制”的教训，在一开始就确定了飞机总体设计和机体生产以我为主进行，发动机和机载设备则面向国

5、际招标选购的思路，在经过近几年的发展，我国大飞机制造有了较为显著的成绩。2008年11月28日，我国首架自主研制的支线飞机ARJ21试飞成功，预计2012年可交付使用。同一年，中国商用飞机有限责任公司(2008年5月1日成立，专门承担中国民用大型客机的研制)正式启动了更大型客机的项目论证工作，并于2009年12月26日正式交付C919机头工程样机。并且在今年11月中旬中国珠海航展上斩获了100架的订单，而ARJ21也在珠海航展上获得100架订单，累计中外订单已达340架。带动未来航空用钢技术发展由于飞机体积庞大，为了飞机的轻便以及安全性，飞机制造所用的材料主要为铝合金、钛合金、镁合金等，虽说钢

6、铁在飞机上使用的不多，但是关键零部件还是需要钢材来制造。大飞机的研制属于高精尖项目，每架需用高温合金、钛合金近100吨，起落架用特种高强度钢约15吨。在飞机结构中，一般要利用到钢材的地方有飞机齿轮、飞机发动机曲轴、飞机机身大梁或骨架、飞机起落架等。不同的部位对于钢材的要求也各不相同。飞机齿轮、曲轴等要求钢材在具备一定硬度的同时还要有良好的韧性，特别是低温冲击韧性。并且例如传动轴之类受力截面不均匀的零件，则要求钢材在受力较大的表面有较好的性能。而飞机起落架、大梁、骨架用钢则要求钢材拥有高屈服强度以及抗高温性。其中，最为重要、技术要求最高的就是制作飞机起落架、大梁、骨架所用到的超高强度结构钢。那为

7、何不用铝合金来制作这些零件呢，主要由于目前铝合金的极限屈服强度为600MPa,而钢材的极限屈服强度已经超过1400MPa。另外，当飞机高速飞行时，飞行器表面温度最高将达到540，而铝合金只有在低于150时才具有较高的比强度，而钢材在这点上表现也比铝合金出色的多。所以研发超高强度钢是有重要的意义的。国内超高强度钢的发展超高强度合金钢按其物理冶金学特点大体可以分为：低温回火马氏体组织或下贝氏体组织强化的低合金超高强度钢；高温回火析出合金碳化物、二次硬化组织的超高强度钢和从低碳马氏体基体析出金属间化合物进行强化的马氏体时效钢，及正在探索和研究的复合强化型（沉淀强化、二次硬化和时效强化复合强化）的超高

8、强度钢。而用于大飞机制造的多为二次硬化超高强度钢，国际上，1978年开发了AF1410超高强度合金钢，该钢经830油淬+510时效后，0.21517MPa，KIC154MPam1/2。因此该钢以极高的强韧性、良好的加工性能和焊接性能成为受航空界欢迎的一种新型高强度钢。在保持AF1410超高强度合金钢良好韧性的基础上，为进一步提高其强度及在海水环境中的抗应力腐蚀开裂性能和降低韧脆性转变温度，1992年Carpenter公司开发出Aermet100超高强度合金钢。该钢与AF1410钢相比，强度有了进一步提高(b1930MPa)，但韧性稍有下降(KIC110MPam1/2)。Aermet100是目前

9、综合性能最高的超高强度钢，是新一代军事装备中关键器件的首选材料，美国己成功地将其应用在最先进的F/A-22战斗机起落架和F-18舰载机的起落架上。Aermet100是目前综合性能最高的超高强度钢。我国目前已经成功地研制出具有我国特色的二次硬化超高强度钢。G99是由钢铁研究总院、长城特殊钢公司、航天部703所、东北大学共同承担研制的，该钢的b1520MPa，KIC124MPam1/2，与国外应用最广的AF1410相当，成功用于神舟系列飞船的黑匣子壳体。钢院牵头组织攻关研制了16Co14Ni10Cr2Mo(F206)钢，并成功用于某飞机平尾轴。我国从“九五”期间开始研制Aermet100钢，超高纯

10、净钢材提纯技术取得重大进展，有害元素S、P、O、N、H控制在ppm量级，总和小于40ppm。抚顺特殊钢公司的试制产品达到了美国Aermet100钢实物水平，将用于我国四代机和舰载机的起落架。同时，国内各大钢厂也在积极研制大飞机用高强度钢。例如宝钢在国家“大飞机”项目启动后，宝钢特殊钢分公司管理、技术人员积极走访国内相关设计、设备制造及材料研究单位，加大前期技术交流，并组织骨干研发力量组成重大工程配套新材料专题开发项目组，确定了飞机起落架用高强钢、钛合金结构用钢、大飞机发动机用材等重点研发方向，全力攻关。目前，特殊钢分公司围绕“大飞机”项目进行的超纯净化冶炼工艺研究、大锭型自耗重熔工艺研究、大尺

11、寸材均质化工艺研究、大尺寸材锻造工艺研究等科研课题也已全面展开。2008年，宝钢成功研制了大型飞机起落架用300M超高强钢，其余与“大飞机”项目相关的发动机用特种钢材等的研发也已全面展开。随着我国大飞机项目的逐渐推进，我国大飞机用超高强度钢技术或将突飞猛进，从仿造到创造实现质的跨越。海工装备制造由于陆地资源日趋匮乏，海洋油气特别是深海油气，将是未来世界油气资源接替的重要区域，向海洋进军已成为国际性石油巨头的共识。而近年世界新发现油田一直像海洋倾斜，有利于海工领域的稳步拓宽。目前国际海洋工程装备市场年需求量约400亿到500亿美元。我国目前海洋石油已具备5000万吨油当量的生产能力。“十一五”期

12、间，海上油气资源开发投入1200亿元；预计“十二五”期间投入2500亿3000亿元。在巨大的市场机遇面前，国内很多企业纷纷上马海工项目，包括船舶行业龙头外高桥船厂和大连船舶重工集团、港口机械龙头振华重工和集装箱龙头中集集团。由于海洋工程装备不但能够支撑中国海洋油气的开发，也能带动冶金、机械和精密仪器等多个工业部门的发展，因此该产业目前已进入战略性新兴产业之列，未来有望受到国产重大技术装备“首台套”政策的支持。据悉，“十二五”期间，中国海洋工程装备产业的总体目标是年产值达到1000亿元以上，占国际市场的份额达到20。同时要形成4个年产值200亿元以上的产业基地，56个年产值150亿元以上的总承包

13、商。海工装备将成用钢需求新亮点随着我国海洋工程装备制造业的快速发展，与之相配套的海洋工程用钢必然会成为钢铁需求的新亮点，海洋工程用钢的研发与生产也将成为业内关注的热点。海洋工程用钢分为几类，第一类是海洋平台（包括采油平台和钻井平台）用钢。由于常年浸泡在大海中，就像一座座浮出水面的海岛，要求可以在45海里/小时的风速下正常作业，在109海里/小时（18级以上超强台风）的风速下生存。海洋平台不仅要经受海浪、海底地震、低温等自然力的侵蚀和破坏，还必须充分考虑风暴、海浪、潮流、冰川等各种恶劣海况条件，要能抵御200年一遇的台风。因此，海洋工程对用钢的各项技术指标要求极高，不仅要有很高的耐大气腐蚀和耐海

14、水腐蚀性能，还要求高强度、高韧性、耐腐蚀、易焊接。尤其是桩腿和升降系统的电动齿轮、齿条等关键部位用钢，其技术标准要求更加苛刻，屈服强度要满足在690兆帕以上的超高强度指标，确保-40的低温高韧性指标，抗层状撕裂性能达到Z向35%，并要有完美的焊接性能。从目前情况看，我国EH36（屈服强度355兆帕）以下的海洋工程用高强度结构钢材虽然基本实现了国产化，并且占了海洋工程用钢量的90%，但关键部位所用超高强度、大厚度钢板、抗层状撕裂的Z向钢和深海天然气工程用的海底大壁厚深海用管线钢等，国内只有个别钢厂能够生产，大多钢厂还处在研发试制阶段，多数依赖进口，特别是屈服强度在690兆帕以上、高韧性、耐腐蚀、

15、易焊接的海洋工程用钢完全依赖进口。根据目前的统计，当前海洋平台用钢年需求总量在300万吨以上。相对而言，此类型的海洋平台用钢将是未来几年国内钢厂企业重点研发生产的产品。第二类是海洋能源设备用钢。海洋能源设备主要利用潮汐、海流、波浪及海水温差进行能源开发，除要经受风、浪、的冲击外，海洋能源设备还要考虑台风、冰、地震等灾害性环境破坏的作用，这类海工设备用钢对结构防腐、焊接工艺等要求更高，一般采用高强度，大厚度Z向钢材和钢管等。我国大陆架浅海海域广阔，海洋能源十分丰富，其中我国近海可开发和利用的风能储量就达7.5亿千瓦，预计2010-2015年我国将形成600亿元左右的海洋风电市场，仅此一项年用钢就

16、在100万吨以上。第三类是海底油气管线用钢。由于海洋环境恶劣，海洋工程中的对海底油气管线用钢在质量、产品性能方面提出了比陆地用管线更高的要求。所需要的钢管要具有很高的横向强度、纵向强度及良好的高、低温止裂韧性、可焊性、抗大应变性能，另外还要有较强的耐海水腐蚀性能。目前，在建造海底油气管线国际上广泛采用的是AP1X42-X80高强度管线钢。根据规划，2010年-2015年，我国每年需要建设源油管线6000公里，其中，海底管线的比重日益增加。如果国家加大对南海油气资源的开发力度，海底管线钢的需求数量将进一步大幅度增加。据初步预计，今后几年我国每年需要20-25万吨的海底管线钢。从目前情况来看在20

17、09年我国大型钢厂企业所生产的高强度船用板材达476.77万吨，占船板生产总量的38.6%，但与国外钢铁企业相比我国的产品不论是在产量还是质量上都有很大的提升空间。表：我国主要钢厂生产海洋工程用钢的生产能力（单位：万吨）钢厂船板产量海工用钢产量主要生产设备、轧机类型认证级别规格范围鞍钢172.5959.82500、4300、5500 mmFH5506-100*1500-5200 *6000-25000新钢140.0959.622800、3800mmFH406-60*1700-3400*4000-12000宝钢136.7872.414300、5000mmFH366-80*1800-4500*60

18、00-18000南钢101,3237.532800、3500mmEH366-40*1800-3000*6000-18000首钢92.0550.643450-3500-4300mmEH366-40*1800-3800*6000-18000济钢88.4439.422500-3500-4300mmFH406-60*1800-4100*6000-25000湘钢86.3842.153800-3800mmFH406-60*1800-3500*6000-18000舞钢50.3250.324100-4200mmFH368-120*1500-3000*4000-180000轨道交通迎来黄金十年中国已成为世界上城

19、市轨道交通发展最快的国家。截至去年年底，国内10座城市已建成运营的30条城市轨道交通线路运营里程已达813.7公里。据悉，目前国内城市轨道交通发展最快的京、沪、穗三地的运营里程都已突破百公里，其中运营里程最长的上海已达235公里左右，北京达198公里，广州则超过117公里。大连、天津以70公里至90公里的规模紧随其后。目前全球城市轨道交通运营里程最长的城市是英国伦敦，总长度达到408公里；排名第二的纽约则达到370公里；东京运营总长度为304.1公里排第三；莫斯科、首尔、马德里、上海、巴黎、墨西哥城、北京分别排在4位至10位。至2020年，京、沪、穗三地的城市轨道交通运营里程都将超过500公里

20、，其中上海将以877公里的总长度“领跑”全国。国家发改委基础产业司巡视员李国勇今年3月份曾透露，全国有33个城市正规划建设地铁。2020年全国规划地铁总里程将达6100公里，2010至2015年地铁建设投资规划额将达11568亿元，将是今年的5.93倍。如此巨大规模的投资，将给未来轨道交通用钢带来巨大的需求。轨道交通用钢需求凸显轨道交通用钢用途主要有钢轨、车辆、桥梁、车站、隧道等，其中车辆用钢是重点，轨道交通车辆用钢主要分为两方面：一是关键设备用钢。主要有机车车辆、信号、环境控制、防灾报警系统、自动售票检票系统等，其中投资最大的部分是车辆，占所有设备投资的25%以上。而轨道交通的所有设备都离不

21、开钢材及金属材料，尤其是车辆，用钢量最大。如国产的耐候钢车就需要大量的耐腐蚀中板、薄板、型钢以及弹簧钢、罐车板、H型钢、帽型钢、冷弯型钢等，其中车辆上采用的冷弯型钢的规格品种就达20种之多。用于车梁、车框、车厢内外结构的车辆车体用钢，要求高强度、高耐腐蚀性、高焊接性和轻量化；而用于车轮、车箍、车轴的钢材，如轴承钢，则具有高韧性、高强度、高纯净度、高耐磨性和高加工精度。部分钢材还有待钢铁企业研制和开发，进一步提高质量，替代进口。二是车体用不锈钢。自2005年起，太钢开始为地铁客车生产企业提供客车车体用不锈钢。多年来，通过产、销、研等多方面的努力，国内不锈钢轨道客车车体用钢由过去100%进口，达到目前80%的国产化率。据有关资料介绍，车体用不锈钢具有五大优势，即高防腐蚀性与低维修量及表面美观的优势；简化制造工序，缩短制造周期的优势；有利于车辆轻量化和提高车速的优势；安全性能优良的优势；环保和节能方面的优势。据调查，不锈钢车体通常使用301L和304冷轧板，其中304冷轧板用于车厢内部的配件和强度要求不高的