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记者 刘经纬 报道
中车长江运输设备集团有限公司(以下简称中车长江集团)隶属于中国中车,成立于2018年5月份,是我国重要的铁路装备研发及制造基地,也是我国唯一的铁路冷藏车研发基地;整车及配件出口大洋洲、美洲、非洲的50多个国家和地区,累计出口3万多辆,产品广泛运用于福德士河(FMG)、罗伊山(RoyHill)、力拓等世界矿业巨头公司。
中车长江集团在产业链上可以说既是钢铁企业的下游,又是钢铁企业的上游。这家具有独特地位的公司生产了哪些产品,对钢材又提出了怎样的需求?近日,在铁路装备与钢铁产业高质量发展供需交流会上,中车长江集团科技开发分公司副总经理姜瑞金详细解读了该公司的产品体系和现有钢材需求,并对未来需求的变化进行了分析。
铁路运输装备“钢需”一览
姜瑞金介绍,为支撑以铁路运输装备为核心、战略性新兴产业为支撑的“双主”产业结构体系发展新格局,中车长江集团立足铁路货车,在铁路货运装备、冷运物流装备、联运物流装备、紧固件、弹簧等多个领域进行了广泛的业务布局。
首先是铁路货运装备,这是中车长江集团的核心业务。铁路货运装备运用工况复杂、工作环境恶劣,要求所用材料具有较好的机械强度、良好的塑性和低温冲击韧性、可焊性好以及抗腐蚀等性能。具体来看,目前铁路货车车体结构以屈服强度为450兆帕的第三代Q450NQR1高强度耐候钢、Q450AWR5高强度耐酸钢、Q450EWR1高强度高耐候钢,以及T4003不锈钢等轻量化材料为主;铁路货车转向架摇枕、侧架铸钢材料由原来的ZG230-450(ZG25)铸钢升级为B级铸钢,又由B级铸钢提升为采用精炼工艺的B+级铸钢;车轮采用的钢材包括ZL-C(铸钢轮)、ZL-B(铸钢轮)、CL65(辗钢轮) 、CL70(辗钢轮)等;车轴采用的钢材包括LZW、LZ45CrV钢等;轴承套圈、滚子等的材料则为G20CrNi2MoA(G20CrNi2MoAT)、GCr15(GCr15T)钢等。
冷运物流装备包括冷链运输装备和深冷储运装备,是中车长江集团重点发展的新兴产业。冷链运输装备主要包括铁路隔热保温车、铁路机械冷藏车、冷藏集装箱、隔热集装箱等。其中,铁路隔热保温车、铁路机械冷藏车底架主要结构材料为Q450NQR1高强度耐候钢,端墙板、侧墙板、车顶板等为Q345NQR2耐候钢;冷藏、隔热集装箱主要结构采用的钢材有铁素体不锈钢(SUS410L)、奥氏体不锈钢(BFS400Z)等,框架主要采用高强度耐候钢(Q345NQR2、Q450NQR1)。深冷储运装备内容器属于压力容器特种设备,对材料的性能要求极高,金属一般需要能承受零下196摄氏度的低温,主要采用的钢材有奥氏体不锈钢S30408、奥氏体不锈钢SA240 304等,外壳一般采用低合金结构钢(Q345R)、框架采用高强度耐候钢(Q450NQR1)等。
联运物流装备是中车长江集团培育中的新兴产业,中车长江集团创新研发了智能空轨集疏运系统、集装箱智能运输车、一体化公铁两用车、驼背运输车、铁路站场智能化装卸装备等技术和产品。目前联运物流装备的轨道梁、立柱,货运动车车体、构架等采用的钢材主要有普通碳素结构钢、低合金结构钢、高强度钢、不锈钢等,目前采用的材料主要牌号有Q235A、Q355B、Q345QE、Q450NQR1等。
在紧固件方面,眉山中车紧固件公司是专业研制高强度拉铆钉及配套工具的新型特种紧固件研制企业,产品主要以环槽铆钉连接副为主,广泛应用于轨道交通装备、城轨、动车、重型卡车、矿山机械、汽车、新能源、钢结构等领域。环槽铆钉连接副主要由环槽铆钉、套环等部件组成,生产铆钉的钢材需要具有较好的抗拉强度、较高的屈服强度、良好的韧性、良好的可锻性和加工性等,采用的材料主要牌号有ML40Cr、ML40CrMo或其他常用的中碳合金钢。
在弹簧钢方面,采用的主要牌号有60Si2CrVAT、60Si2CrVA、60Si2CrA、51CrV4、52CrMoV4、50CrVA等。其中,60Si系列的弹簧钢主要应用于铁路货车、出口货车、城市轨道交通、工程机械弹簧生产制造;50Cr系列的弹簧钢主要应用于城市轨道交通、国内及出口机车弹簧生产制造。
未来铁路“钢需”集中在7个方面
姜瑞金介绍,中车长江集团正瞄准科技自立自强,强化创新引领,加快新质生产力培育,深化产业链协同,打造绿色低碳生态。他表示,为适应未来铁路物流装备在轻量化设计、高耐腐蚀性环境适应性、低成本高性能的客户期待、产业链绿色低碳发展要求等方面面临的诸多挑战,提升铁路物流装备技术水平,满足铁路物流货物运输需求,未来铁路“钢需”主要集中在7个方面。
一是高耐腐蚀性耐候钢、经济型不锈钢。在铁路物流装备运用过程中,许多部件长期处于潮湿、腐蚀性环境中,传统的结构钢和普通耐候钢无法彻底解决钢材在使用过程中的腐蚀问题。目前物流装备结构检修维护时需大面积截换,检修工作量大,维护成本高,无法满足装备结构全寿命周期内免截换需求,需进一步提高钢材耐腐蚀性能。目前大量采用的耐候钢和不锈钢为Q450NQR1和T4003铁素体不锈钢,预计未来更高标准的高耐蚀性的耐候钢及经济型不锈钢材料的需求会更加旺盛。
二是更高强度的低合金钢和特殊合金钢。物流装备运用工况复杂,低合金钢和特殊合金钢具有更高的屈服强度和抗拉强度,能够显著提升物流装备的承载能力和抗冲击能力,实现结构的轻量化设计,提高结构的安全性和可靠性。随着物流装备新产品开发和应用场景拓展,将对钢铁材料强度、韧性、疲劳性能等提出更高要求,如屈服强度达到700兆帕的高强度高性能材料需求量将进一步增大。
三是复合结构钢材料的应用。复合钢材可充分利用各种材料的优点,在提高板材耐腐蚀性能的同时确保材料的高强度,实现材料高强度、高耐腐蚀性和低成本的统一,如将T4003铁素体不锈钢与高强度耐候钢Q450NQR1复合形成高强耐腐蚀不锈钢复合材料,可有效解决碳钢车体运输煤炭等腐蚀性介质时的腐蚀问题,降低检修截换成本。预计更具经济性的复合结构钢材在特殊运用场景上会有更多的需求。
四是焊接性能良好的钢铁材料。焊接性能良好的钢铁材料要求塑性、韧性好,焊接变形小,焊丝通用性好,可以在正常工作条件下进行焊接,不附加过多的额外条件,从而确保生产制造过程中的焊接质量,实现物流装备连接的可靠性和安全性。预计能够兼具高强度和良好焊接性能的钢铁材料需求量将进一步增大。
五是型钢材料的应用。型钢包括热轧型钢和冷弯型钢,使各部件之间的连接更为简便,减少了焊接工作量,且因其截面形状和尺寸可以根据具体需求进行定制,以满足不同轨道交通装备的设计要求等特点,在物流装备的制造中得到了大量应用,提升了结构强度及疲劳性能,有效节约了材料,方便生产制造。预计为满足多品种、个性化物流装备的绿色、低碳制造要求,定制尺寸及截面的热轧和冷弯型钢的需求也会进一步增加。
六是零碳、低碳绿色钢材的应用。2024年2月份,国家铁路局、国家发展改革委、生态环境部、交通运输部和国铁集团联合印发了《推动铁路行业低碳发展实施方案》,提出加强绿色低碳设计、推动装备低碳转型、从源头上减少二氧化碳排放。预计未来零碳、低碳绿色钢铁材料将逐步在铁路物流装备制造中得到推广。
七是对标国际标准,推动中国标准的材料“走出去”。应通过加强产业链上下游联合创新攻关,推动创新链、产业链、资金链、人才链深度融合,例如与钢铁企业联合研发的具有较高耐蚀性能、较好可焊接性能和较低制造成本的T4003铁素体不锈钢,已经大量应用于出口铁路货车等产品,得到国外客户的广泛认可。后续需要继续对标国际标准材料,实现国产材料的完全替代和转换,并推动中国标准的钢铁材料“走出去”。