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在7月29日召开的中国钢铁工业协会四届二次常务理事(扩大)会议上,钢协市场调研部副主任陈芳在题为《2011年钢铁下游行业运行情况及用钢趋势分析》的报告中表示,随着钢铁下游行业的结构升级,下游行业产品用钢减量化趋势加强,对高性能钢材产品需求将明显增加。报告建议钢铁企业要关注下游行业用钢变化趋势,进一步落实生产经营差异化理念。
减量化用钢成为趋势
据了解,随着工业行业转型升级的需要,建筑、汽车、家电、集装箱、工程机械等用钢行业都提出了在“十二五”期间要节约使用钢材的目标,对钢材提出了高强度、耐腐蚀、轻量化、长寿命、可回收性等减量化的要求。报告建议,钢铁行业要开发减量化技术,实现节能减排和可持续发展,提高钢的使用价值,用最少的碳排放,实现价值最大化。在这种要求下,高强度钢材品种和技术进步的速度将加快。
建筑行业方面,钢筋混凝土建筑需要更高强度级别的钢材。报告表示,2010年,在我国生产的约1.3亿吨建筑钢筋中,60%是屈服强度小于335MPa的Ⅰ级钢筋、Ⅱ级钢筋。据测算,使用400MPa级与使用335MPa级(Ⅱ级)钢筋相比,可节约钢材12%~14%,如果推广大于400MPa的热轧钢筋,2010年,我国可减少消费钢筋1000万吨左右。今年7月1日起实施的新《混凝土结构设计规范》明确提出,要优先使用400MPa级钢筋,积极推广500MPa级钢筋,用HPB300光圆钢筋取代HPB235光圆钢筋(Ⅰ级钢筋),逐步减少使用335MPa级钢筋并最终取消该品种,并给出了带“E”抗震钢筋使用要求。国标《建筑抗震设计规范》和行标《高层建筑混凝土结构技术规程》中钢筋的应用以GB50010为依据。未来,用于钢筋混凝土建筑的钢材将逐渐向高强度级别的钢材转变。
汽车行业方面,高强钢板的使用比例将进一步提高。汽车轻量化发展,需要更高强度级别的钢材,高强度钢的用量直接决定着汽车轻量化的水平。当前,与国外同类车型相比,我国自主品牌轿车自重约比同类轿车平均重8%~10%,商用车平均重10%~15%。目前,汽车钢板的强度由之前的200MPa~300MPa级提高至500MPa~1000MPa级。2010年,国外高强度钢板的平均使用比例超过50%,而国内高强度钢板的使用比例只有26%左右。未来强度高于590MPa级别的超高强钢比例将进一步提高,我国汽车轻量化有较大的增长空间。
家电行业方面,对新功能钢板的需求快速增加。随着家电产品向美观、舒适与节能等高端化趋势发展,家电用钢也趋向轻量化、美观化、节能化。家电产品中具有高表面要求的涂装钢板、不锈钢板、镀铝锌板、宽幅板材,以及抗菌性、散热性等新功能钢板的比例增加,对高牌号电工钢、高强度钢板、热轧酸洗板、环保后处理钢板等的需求快速增加。2010年家电行业的用钢量达到840万吨,2005年~2010年家电用钢年均增长率为9.5%。目前,虽然家电业用钢总量继续增长,但单位产品用钢消耗下降较快。
对钢材综合性能要求提高
报告显示,未来下游行业的结构调整、产业升级,也对钢铁产品提出了新的要求,如对钢材的耐磨性、耐冲击性、耐疲劳性、低温韧性、耐腐蚀性等方面的综合要求将提高。
建筑行业方面,钢结构的安全性与经济性对钢材提出了新的要求。从安全性与经济性考虑,钢结构需要高韧性、低屈强比钢材。高韧性可保证材料在裂纹开始扩张之前具有足够的塑性变形能力,不发生脆性断裂。因此,采用高强度钢的建筑钢结构,对冲击韧性以及伸长率的要求更高。从改善加工性考虑,需要钢材具备良好的焊接性能。由于钢结构制作和安装多在现场焊接,不能够进行预热和焊后处理,且经常采用大线能量的高速焊接,对钢材焊接性能的要求尤其严格。从耐久性与安全性考虑,钢结构钢材应具备良好的耐蚀性、耐候性、耐火性、抗震性。
船舶行业方面,绿色环保对钢材提出了新的要求。未来几年,全球油船订单将呈现上升势头,油船货油舱作为油船上承载原油的主体容器,其用钢多为厚板,数量大约占到油船用钢总量的40%~45%,全球需求量达到数百万吨/年。国内大型油轮的建造一般使用A32、D32、A36、D36船板钢,但是这类传统高强船板在服役过程中耐腐蚀性能较差。特别是近年来中东高硫、高酸原油被大量开采、运输,油船货油舱的腐蚀问题日益严重,使得油船的寿命大大缩短,甚至威胁到原油运输的安全。
新日铁和日本邮船合作,在世界上率先开发出油轮油仓底面用高耐蚀性厚钢板并实用化。该钢板的耐腐蚀性约为普通厚钢板的5倍,不必进行防腐蚀涂装,所以不须使用涂料和有机溶剂,使船舶成为环境友好型船舶。而且,由于无防腐蚀涂装,可以大大降低造船、维护、维修的成本。目前,由日本提出并制订的油船货油仓耐蚀钢性能标准即将启用,给我国造船行业带来了巨大压力。建议相关钢铁企业加快研制和生产大型油船货油仓用耐蚀船板钢,满足我国新型油轮建造的要求。实现储运用耐蚀船板的国产化,不仅可以打破国外相关技术垄断,提升我国耐腐蚀钢的技术水平,还将有效促进我国造船和航运行业的技术进步。
石油行业方面,恶劣的地质条件和新工艺对钢材提出了新的要求。“十二五”期间,作为我国石油天然气开发主战场的塔里木和川渝地区,油井管服役条件更加复杂和严酷。对所用设备材料性能也提出了新的要求。在钻柱构件方面,高含H2S气田开发对钻柱构件的抗氢损伤性能是重大的挑战;强化钻井(大钻压、高转速、高泵压)对钻柱构件强度(特别是抗扭强度)、疲劳和腐蚀疲劳抗力提出了新的、更高的要求。对超高强度钻杆、高强度抗硫钻杆、高抗扭接头钻柱构件等高端产品的需求增加。在套管和油管方面,高温高压井使套管和油管柱承受的压力增加,而承压能力降低;H2S、CO2和Cl-单独或复合作用下,油套管的腐蚀都是相当严重的;特殊地质条件(如盐岩层塑性流动、疏松砂岩油层出砂、山前构造等)对管柱抗挤性能提出了特殊要求。对高强度抗硫油套管、双相不锈钢油套管、耐蚀合金油套管、高抗挤套管等高端产品需求增加。未来重点发展的高端产品包括性能更好的X80钢级焊管、X90和更高钢级焊管、满足-45℃低温韧性要求的高强度钢管、抗大变形管线钢及焊管、深海油气管道钢管、酸性服役钢管等。
桥梁方面,安全性对钢材提出了新的要求。在桥梁建设方面,与以往相比,我国桥梁用钢大体上沿着低碳钢—低合金钢—高强度钢—高性能钢这条轨迹在发展。但我们在理论研究的深度、实用化的广度、高性能钢拓展的进度上与国外相比仍有一定差距。今后,将从进一步提高对桥梁钢要求的强度、断裂韧性、焊接性、耐蚀性以及加工性能的角度出发,将各项性能提高到最佳范围的材料,推广“高性能钢材BHS”。
机械行业方面,产品升级对钢材提出了新的要求。在传统装备制造业中,工程机械用钢向高强度、高耐磨性、特种性能钢材发展;新能源机械设备,如风电设备要提高轴承钢寿命,这就要求提高轴承钢的纯净度(减少夹杂物);重型机械用锻件要求解决钢材机加工能力和热处理水平;通用机械用钢向易切削钢、非调质钢、银亮钢材等品种发展。
在航空设备(如飞机)的制造中,也对钢材提出了较高要求。在飞机结构中,需要使用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。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,对超高强度结构钢提出了更高的要求。
综合来看,在减量化的需求下,薄规格、高强度、新性能等钢材的需求将越来越大,在“十二五”期间,研发和生产高性能、低成本的耐候、耐蚀钢,开拓新的应用领域,扩大使用量,将成为钢铁行业品种结构优化的主要任务之一。