一、軌道交通用鋼種類及特點(diǎn)分析

 1.產(chǎn)品分類

軌道交通包括地鐵、輕軌、有軌電車等城市軌道交通，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、車輛用鋼，以及橋梁、隧道、車站等基礎(chǔ)建設(shè)用鋼、電氣化鐵路用鋼等，鋼材品種種類繁多（表 1）

2.特點(diǎn)分析

（1）鋼軌

鋼軌直接承受車輪傳遞的列車及其載荷質(zhì)量，并引導(dǎo)列車的行進(jìn)方向。與普通線路相比，客運(yùn)專線、高速列車及重載列車對(duì)鋼軌的安全性要求極為苛刻。鋼軌不僅要承受機(jī)車、車輛的壓力，還要承受列車高速運(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）車輪用鋼

車輪是車輛的主要承載零件，是車輛走行系統(tǒng)的重要組成部分。車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)工藝劃分為輾鋼車輪和鑄鋼車輪，一般而言，客車、高速列車等較高端的車輪通常使用輾鋼工藝生產(chǎn)。對(duì)于重載列車，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，列車行進(jìn)時(shí)車輪磨損大，容易出現(xiàn)接觸疲勞失效。所以對(duì)重載列車車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）車軸用鋼

車軸是鐵路機(jī)車和車輛的重要部件，是車輛走行系統(tǒng)的重要組成部分，如果車軸發(fā)生斷裂將會(huì)導(dǎo)致列車脫軌。車軸用鋼應(yīng)具有良好的疲勞強(qiáng)度和抗沖擊性能。我國(guó)普通客車和貨車車軸一般采用 LZ50 中碳鋼，機(jī)車少量采用 JZ45，基本都是實(shí)心車軸；動(dòng)車組采用中碳合金調(diào)制鋼，車軸為空心車軸。

（4）車體用鋼

車體用鋼主要是車體主梁、車框、內(nèi)外車廂板等用鋼，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。

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。

“十二五”期間，我國(guó)鋼企向中國(guó)鐵路供軌約 1389 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 450HB，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 420HB，但其碳含量大于0.90%。

（2）車輪

馬鞍山鋼鐵股份有限公司是目前國(guó)內(nèi)最大的車輪生產(chǎn)商，除馬鋼以外，生產(chǎn)車輪的企業(yè)還有山西太重車輪廠、中美合資信陽(yáng)同合車輪有限公司、中美合資大同愛(ài)碧璽鑄造有限公司。我國(guó)在普通客車、貨車及機(jī)車車輪方面，技術(shù)水平與國(guó)外相差無(wú)幾。對(duì)于重載列車車輪，我國(guó)也已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一系列新材質(zhì)重載貨車車輪，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。但在高速列車車輪的研究和開(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)車組車輪和大功率機(jī)車車輪基本依賴進(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)具備高速車輪生產(chǎn)能力的企業(yè)進(jìn)口。

（3）車軸

普通客車和貨車的車軸主要以實(shí)心車軸為主，我國(guó)在車軸鋼冶煉潔凈度完全能滿足生產(chǎn)實(shí)心車軸的要求，所以在普通客車和貨車車軸生產(chǎn)完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。但在重載和高速列車車軸的研究與開(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 以上的重載車輛的車軸鋼坯，制造出的車軸已經(jīng)裝車試運(yùn)行，效果良好。動(dòng)車組列車采用空心軸，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）車體用鋼

不銹鋼車輛具有耐腐蝕、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體用不銹鋼，經(jīng)過(guò)不斷的鉆研與努力，車體用不銹鋼的國(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）。

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、鐵路客車、鐵路動(dòng)車組和鐵路貨車擁有量分別為21366 臺(tái)、67706 輛、17648 輛和 768516 輛（表 4），其中機(jī)車、客車和動(dòng)車組分別較 2010 年增長(zhǎng)了 9.96%、29.88% 和300.36%。

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 2000 萬(wàn) t 左右（圖 4）。

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) 4100 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) 2300 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) 3000km，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 5600 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。

車體用鋼：鑒于不銹鋼車體的免維護(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)不銹鋼在車輛制造中的應(yīng)用。

    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