彈簧鋼
一、我國彈簧行業的發展現狀及趨勢
?。ㄒ唬┬袠I現狀
彈簧作為裝備制造的基礎件、零部件之一,其規模品種的的擴大、質量水平的提高是保障機械裝備主機性能提高的先決條件。但是,我國彈簧行業的產業結構長期以來形成了低檔普通彈簧供過于求.高檔產品(高強度、高應力、異性件、特種材)供不應求的被動形勢。彈黃產品已經不能完全滿足高端裝備制造業的發展需求.轎車用懸架簧、氣門彈簧、離合器彈簧以及機車、機械、電力、軍工等行業用高級彈簧,仍需要進口。
此外,目前,我國彈簧產品性能方面與國外同類產品也有一定差距,如彈簧的負荷精度、垂直度精度等方面都存在差距.集中反應在性能不穩定,有些重要質量指標離散性大,使用壽命不穩定,特別是當主機要求彈簧在高速、高應力工況下工作時,矛盾更為突出。
?。ǘ┌l展趨勢
彈簧產品主要消費市場包括交通運輸、日用五金、儀器儀表及電子電器、工礦配件以及海外出口。交通運輸市場包括為汽車、摩托車、柴油機和鐵道等行業提供配套和維修件彈簧,這是目前我國彈簧行業最重要、最有發展前途的市場。據悉,汽車、鐵路行業合計彈簧需求量占我國彈簧消費總量的80%以上。未來,得益于國家的相關政策刺激及相關產業的振興規劃,我國汽車、鐵路、儀表儀器等行業均將保持快速穩定發展。在良好的外部環境及下游需求穩定增長的背景下,我國彈簧行業將保持穩定發展,彈簧產品規將繼續擴大。此外一些新興產業領域,如常規武器、核電和飛機制造,也將給彈簧行業帶來新的增長點。
未來.加強對彈簧新產品的開發.擴大彈簧產品的品種規模,提高高檔彈簧產品的比例,是我國彈簧行業可特續發展的必然趨勢。我國彈簧產品將向著高強度、高壽命、輕量化、小型化、異形件、組合件方向發展,見表1。
二、彈簧行業發展對我國彈簧鋼產晶的需求分析
?。ㄒ唬┥a消費情況
1.生產現狀
彈簧鋼是指由于在淬火和回火狀態下的彈性,而專門用于制造彈簧和彈性元件的鋼。按化學成分,分為非合金彈簧鋼(碳素彈簧鋼)和合金彈簧鋼。我國彈簧鋼主要鋼種分類情況見表2。據特鋼協會統計,2014年我國彈簧鋼產量約為286.3萬噸,其中碳素彈簧鋼106.7萬噸,合金彈簧鋼179.6萬噸。我國彈簧鋼重點生產企業有杭鋼集團、湘潭鋼鐵、邢臺鋼鐵、寶鋼集團、武鋼集團、東北特鋼、興澄特鋼等。
表1彈簧產品發展方向
下游行業 | 典型產品彈簧 | 發展方向 |
汽車 | 懸架彈簧.發動機氣門彈簧、穩定桿彈簧 | 向高疲勞壽命和高抗松弛方向發展.從而減輕重量 |
鐵道機車車輛、載重汽車和工程機械 | 大型彈簧和鋼板彈簧 | 向高強度和高精度方向發展,以穩定產品質量 |
日用五金 | 床墊、沙發、門鉸鏈、玩具、打火機等五金彈簧 | 向小型化方向發展 |
儀器儀表及電子電器 | 電動機刷彈簧、開關彈簧、攝像機和照相機彈簧,以及計算機配件彈簧、儀器儀表配件彈簧等 | 向著既高強度化又小型化方向發展 |
工礦配件 | 紡機搖架彈簧到化工彈簧、電站開關、支吊架彈簧、推土機彈簧、礦山震動篩用懸架彈簧等 | 向高疲勞性能、高抗腐蝕性方向發展 |
海外出口 | 鋼板彈簧 | 向少片變截面簧、變鋼度簧發展 |
表2彈簧鋼分類
彈簧鋼鋼種 | 典型牌號 | 主要應用領域 |
碳素彈簧鋼 | 65號、70號、85號 | 多用于工作溫度不高的小型彈簧,如汽車、拖拉機、鐵道車輛及一般機械用的彈簧 |
碳素彈簧鋼 | 65 Mn | 主要用于制造各種小截面扁簧、圓簧、發條等 |
硅錳彈簧鋼 | 60Si2Mn、60Si2MnA | 用途廣泛,制造各種彈簧 |
硅鉻彈簧鋼 | 60Si2CrA、60Si2CrVA | 多用于制造載荷大的重要大型彈簧 |
鉻錳彈簧鋼 | 55CrMnA | 多用于制造大截面的各種重要彈簧 |
鉻釩彈簧鋼 | 50CrVA | 適宜制造工作應力振幅高、疲勞性能要求嚴格的彈簧,如閥門彈簧、噴油嘴彈簧、氣缸脹圈、安全閥簧等 |
鎢鉻釩彈簧鋼 | 30W4Cr2VA | 主要用于工作溫度.500℃ 以下的耐熱彈簧,如汽輪機主蒸汽閥彈簧、鍋爐安全閥彈簧等 |
2.消費現狀
我國彈簧產業規模不斷擴大,帶動我國彈簧鋼市場需求日趨增加。2014年我國彈簧鋼消費量約320萬噸。其中,汽車和鐵路行業彈簧鋼需求量最大,占彈簧鋼全部消費量的80%以上;汽車用彈簧扁鋼是合金彈簧鋼需求量最大的品種,約占合金彈簧鋼的70%。
3.需求預測
隨著我國汽車、鐵路等裝備制造業發展,將繼續帶動彈簧產品的生產需求,未來一段時間內,彈簧鋼消費量將保持穩步增加。預計2015年我國彈簧鋼需求量約330萬噸,2020年或將達到370萬噸。
?。ǘ┢贩N質量情況
目前,我國彈簧鋼產品仍然存在低中端產品過剩,高端品種以及特殊品種難以提供;一般的力學特性能達到,但工藝水平及質量控制不穩定等一系列問題,部分高檔次及深加工品種仍需要依賴進口。
1.品種方面
目前,高檔次及深加工彈簧鋼的生產不能滿足需求,需要進口彌補。進口品種主要為轎車用彈簧鋼、鐵道用彈簧圓鋼、油泵閥門彈簧鋼絲等。其中,國產轎車用彈簧圓鋼每年需進口3000~4000噸;汽車閥門用彈簧鋼絲每年需進口2000噸左右;汽車懸架彈簧用彈簧鋼70%從國外進口;汽車汽門彈簧和汽車穩定桿的彈簧鋼則100%采用國外進口鋼材。
未來,為滿足高端彈簧基礎零部件國產化的發展需求,應不斷開發高性能彈簧鋼產品,一方面是向高強度方向發展,要求在高應力下同時提高疲勞壽命和抗松弛性能;另一方面是向功能性方向發展,根據不同的用途,要求具有耐蝕性、非磁性、導電性、耐磨性、耐熱性等。
2.質量方面
目前我國彈簧鋼的純凈度、抗疲勞性、表面質量以及質量穩定性等與國外仍存在較大差距,無法滿足高檔乘用車懸架簧、氣門彈簧、鐵路及重載貨車專用彈簧等對彈簧鋼性能的要求。
未來,為滿足彈簧高可靠度的發展要求,應不斷改善彈簧鋼產品的質量,嚴格控制化學成分、降低非金屬夾雜、提高表面質量和尺寸精度,提高彈簧鋼質量穩定性。
三、彈簧鋼產品重點發展方向
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目前,我國彈簧鋼無法滿足高檔乘用車懸架簧用鋼性能需求,強度1200兆帕及以上懸架彈簧產品用彈簧鋼全部依賴進口。日本早在20世紀90年代已經研究出用于應力達到1200兆帕、1300兆帕的懸架彈簧用鋼,已經投入市場的有UHS1900及UHS2000兩個牌號。此外,德國M&B公司已為上海大眾設計出應力高達1380兆帕的懸架彈簧。未來,隨著汽車輕量化,發展高強度、優良抗彈減性能和抗疲勞性能的汽車懸架用彈簧鋼是提高我國高端裝備零部件自主配套能力、有效替代進口的必然趨勢。
?。ǘ┊愋徒孛鏆忾T彈簧用彈簧鋼
所有彈簧產品中,氣門彈簧對材料要求最為嚴格,特別是高應力及異型截面氣門彈簧對材料要求近乎苛刻。例如,要求抗拉強度達到2000兆帕;對氧化物、硫化物的夾雜物等級均達到0級;異型截面材料對曲率、長短軸等有特殊要求。目前,國外氣門彈簧專用彈簧鋼生產主要集中在日、韓、瑞典,生產企業有日本鈴木、三興、住友、神鋼鋼線、韓國KisWire、瑞典Garphyttan等,幾乎壟斷了我國全部異型截面和高應力氣門彈簧鋼市場。未來,發展異型截面氣門彈簧用彈簧鋼是滿足我國彈簧行業高端發展需求、提高重大裝備配套彈簧自主化率的必然選擇。
?。ㄈ╄F路提速貨車用彈簧鋼
目前,新造鐵路貨車必須滿足每小時120公里的提速要求,對制造貨車各種零部件的材料提出了更高的要求。根據鐵路貨車發展方向和設計制造單位的具體技術要求,改進和研發鐵路提速、重載貨車專用彈簧鋼及彈簧產品已勢在必行。例如,為適應重載貨車的發展需要,彈簧線徑趨于增大,這就要求彈簧鋼具有更高的淬透性;鐵路貨車轉向架用彈簧常年在惡劣的環境下工作,對防蝕性、耐腐蝕疲勞性能要求很高。未來,亟需發展高安全性、長壽命、經濟性良好、高耐蝕性和耐氫脆性、高強度的彈簧鋼產品,以滿足我國提速、重載鐵路車輛減震系統和軌枕彈簧扣件等的需要。
四、展望
隨著我國新型工業化的發展,在重點投資發展農機、工程機械、通用機械、環保機械、汽車、鐵路等主機行業的拉動下,我國彈簧行業市場規模將維持穩定發展。同時,隨著彈簧應用行業的升級換代,對彈簧的要求越來越高,彈簧產品結構將有所改變,高技術產品的比重將逐步增加。彈簧制造業的發展,必將帶動彈簧鋼的市場需求,而且,為提高高端彈簧產品及其零部件的國產化率,彈簧鋼產品亟待向高強度、功能性方向發展。從發展趨勢看,適應汽車輕量化需求的高強度汽車懸架用彈簧鋼、氣門彈簧鋼、汽車穩定桿用彈簧鋼等產品;適應鐵路車輛提速、重載需求的彈簧鋼產品的需求量將增加。
注:轉自鋼鐵規劃研究
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