2013年綠色、低碳、節能環保下的用鋼變化
本文導讀:在“十二五”期間,我國建筑產業的升級,要求建筑用鋼強度高,重量輕,能抗震。中國確定高強鋼筋應用的發展目標是:取消235MPa級鋼筋,逐步減少使用335MPa級鋼筋,優先使用400MPa級鋼筋,積極推廣500MPa級鋼筋。
1.下游行業用鋼趨勢:減量化
“十二五”期間,在“低碳”發展的大背景下,各主要用鋼行業都將加大綠色、低碳、節能環保型鋼材的使用力度。“十二五”時期,建筑、汽車、家電、集裝箱、工程機械等用鋼行業對于高強度、耐腐蝕、長壽命等鋼材性能提出了更高的要求。
管道行業:管道行業在“十二五”期間的升級對鋼材質量提出了新要求。未來5年,中國的油氣管道干線建設將投資3500億元,需要鋼管1600萬噸;“十二五”期間,平均每年需要320萬噸,其中天然氣管道需要250萬噸。管線管產品的應用拓展態勢包括:地質環境對適用性的要求,海洋環境對適用性的要求,介質和抗沖蝕性的要求,輸送介質對耐蝕性的要求,管道輸送的經濟性要求。
建筑行業:在“十二五”期間,我國建筑產業的升級,要求建筑用鋼強度高,重量輕,能抗震。中國確定高強鋼筋應用的發展目標是:取消235MPa級鋼筋,逐步減少使用335MPa級鋼筋,優先使用400MPa級鋼筋,積極推廣500MPa級鋼筋。2011年7月1日起實施GB50010-2010《混凝土結構設計規范》,優先使用400MPa級鋼筋,積極推廣500MPa級鋼筋,用HPB300光圓鋼筋取代HPB235光圓鋼筋(Ⅰ級鋼筋),逐步減少使用335MPa級鋼筋并最終取消該品種,并給出了帶“E”抗震鋼筋的使用要求。
汽車行業:汽車輕量化需要更高強度級別的鋼材。高強度鋼是汽車上最主要的輕量化材料,是汽車輕量化后保證碰撞安全性的最主要材料,高強度鋼的用量直接決定著汽車輕量化的水平。汽車輕量化技術是汽車產業發展的關鍵共性技術。商用車主要通過提高大梁板、板簧和輪輻的強度等措施,進行減重。乘用車主要通過提高轎車使用各種高強鋼強度級別和應用比例,結合采用激光拼焊板、熱沖壓成型和液壓成型等汽車生產新技術的途徑。
電力行業:輸電塔建設需要更高強度級別的型鋼材料。目前我國在輸電塔使用的角鋼、型鋼仍主要以Q235、Q345低強度鋼材為主,鋼管產品強度等級也以Q345為主。鐵塔中采用高強鋼具有很明顯的經濟效益。要提高我國輸電塔的技術水平,就需要有更多高強度級別的型鋼材料給予支撐,這部分鋼材用量約占全部用鋼量的33%左右。
煤炭機械行業:需要更多高強度鋼材。大力發展新型采掘、提升、洗選設備,重點實現電牽引采煤機、液壓支架、大型礦用電動輪自卸車、大型露天礦用挖掘機等設備的國內制造。綜采液壓支架,一個工作面需要150架,年增150個工作面,可耗鋼45萬噸。由于綜采設備單重70噸,井下裝配運輸困難,因而須提高鋼板強度。鋼板強度由Q690提高到Q960,綜采設備單重可以減重到55噸。鋼廠應加大研制適用于高強鋼板的焊絲的力度,目前制約Q960鋼板大面積推廣的原因是焊接方面跟不上(焊絲占鋼板消耗的7%)。
鋼結構行業:隨著鋼結構建筑的高層化、大跨度化,高強度級別的鋼材需求量將明顯增加。高層化、大跨度化的鋼結構建筑采用345MPa鋼板,梁與柱將采用100毫米以上鋼板,斷面增大后,增加了施工和焊接的難度,并且容易產生焊接缺陷。采用強度更高的鋼板,不僅能夠降低施焊難度,而且有利于提高構件焊接節點的可靠性。
2.特鋼用鋼市場變化:高品質特殊鋼
高品質特殊鋼更是重大裝備制造、重大工程建設、戰略性新興產業和國防先進武器所需的核心、關鍵材料,是新型功能材料、高性能結構材料。
高品質特殊鋼的關鍵技術:
高品質特殊鋼具有高潔凈、高強度、高韌度、易加工、長壽命的特質,其面向的主要市場是能源、電力、石油、化工、汽車、鐵路、航空航天、船舶用鋼等。
高品質特鋼重在高性能(如高強度、長壽命等)、高質量(如窄化學成分、高潔凈度、高均勻度、組織精細控制、高尺寸精度等),這需要一系列先進的工藝和技術。高品質特殊鋼的主要關鍵技術包括以下方面:高潔凈度化學冶金與精確控制化學成分的技術;凝固過程的潔凈度與均勻度控制技術,包括板(方、圓)坯連鑄、大錠型模鑄、大錠型電渣的凝固控制技術;高品質特殊鋼的軋制(鍛造)工藝技術,包括提高鋼材尺寸精度與表面質量技術、在線熱處理技術等;后步精整熱處理技術研究,含組織調控技術與缺陷檢測控制技術;特殊鋼品種的應用技術研發;建設品種、工藝流程、裝備、在線檢測技術集成的生產示范線,推動特殊鋼技術整體的進步。
重點用鋼市場變化:
目前,國內特鋼消費市場中潛力較大的領域是:工程機械、石油化工、電站(核電、火電)、運輸機械(含高速列車、汽車等)、航空、軍工等行業。從進口的角度分析,我國高品質特殊鋼的未來市場空間有:
高溫合金。伴隨我國核電、石油、汽輪機、能源等行業發展,急需UNSN06690、UNSN08367、TDJ-G3、HR120等高溫、耐蝕合金,目前需要大量從國外進口。
大型客機用超高強度鋼。國產化大型客機開發主要鋼種有300M、4340、PH13-8Mo、15-5PH等。國內生產的上述航空結構鋼種存在的問題:一是尺寸規格達不到;二是產品均勻性和穩定性不夠,至今未能完全消除點狀偏析;三是一直未能徹底解決混晶和低倍組織粗晶問題。
模具鋼。國外模具鋼的品質主要體現在:高純凈度、高均勻度、組織細小、高尺寸精度等。高純凈度、高拋光性能、高耐蝕性能的塑料模具鋼,超級質量水平(長壽命)的熱作模具鋼,以及熱成型馬氏體模具鋼、透氣鋼、無磁模具鋼等特殊性能要求的模具鋼主要還依賴進口。如超級熱作模具鋼H13,無論是夾雜物、一次碳化物、退火組織中碳化物、橫縱向的沖擊韌性比還是鋼中的硫磷含量,國產H13鋼大型模塊都無法與進口H13鋼相比。
新能源產業用特殊鋼新材料。700℃超超臨界機組材料用鎳基合金,如GH617、GH740、護環鋼材料P900(18Cr-18Mn-0.6N)、P900-N(18Cr-18Mn-0.9N)和P2000(16Cr-14Mn-3Mo-0.9N),以及超超臨界汽輪機轉子材料12Cr鋼,超超臨界汽輪機用高等向性葉片用鋼。
高速鐵路用材料。中國高速鐵路用軸承以及軸承材料全部進口,高速鐵路用車軸、車輪材料主要依賴進口,CRH轉向架用彈簧材料、G355NH-HS高速鐵路轉向架焊接新材料也有很大一部分需要進口。
從“十二五”發展的需要來看,建筑設施需要高性能建筑用鋼,動力系統需要耐高溫特殊鋼、高精度特殊鋼,能源開發領域需要耐溫耐蝕特殊鋼,石油化工領域需要耐蝕合金,海洋開發領域需要高性能不銹鋼,基礎零件領域需要長壽命、高性能鋼和超高均勻度模具鋼,等等。
從總體來分析,“十二五”期間,質量、性能、品種需求是特鋼市場需求的重中之重,對鋼材質量的穩定性、性能的特殊性是特鋼市場需求的本質特征。“十二五”期間,鋼材需求不僅僅是數量型,還有功能價值型、資源節約型、低碳減排型,對鋼材的要求由粗放需求轉向精細化需求,一是鋼材單耗下降,二是減量化的需求。
“十二五”時期,發展綠色、低碳、節能環保型鋼材已成為下游行業的共同要求。分品種來看,節能省地型建筑成為趨勢,高效節能型鋼材的需求量會加大;汽車輕量化對高強度鋼材提出新要求;國家加強開發綠色環保型高技術船舶,高強度、耐腐蝕船板用量將增加,大型LNG(液化天然氣)運輸船采用的低溫壓力容器等將大量使用不銹鋼和鎳基耐蝕合金等材料;綠色環保家電對高牌號電工鋼板、高強度薄板材、高性能涂鍍板的需求量將增加。
此外還有鐵路用材需求,如高速(350公里/小時)、重載(100米長鋼軌)需求,不銹鋼運煤車所需的軸承鋼、車軸鋼、彈簧鋼;超高壓電網用高強鋼材,海洋工程裝備及其配套設備用特殊鋼材,低碳產業用特殊鋼材,高檔數控機床用特殊鋼材,新型高效農業用特殊鋼材等,需要重點關注的高品質特鋼品種主要有鎳基合金、鈦合金、特殊不銹鋼、高合金工具鋼等品種。