一、轨道交通用钢种类及特点分析

 1.产品分类

轨道交通包括地铁、轻轨、有轨电车等城市轨道交通，也包括高速铁路、普速铁路等铁路交通。轨道交通用钢主要包括线路铺设用钢、车辆用钢，以及桥梁、隧道、车站等基础建设用钢、电气化铁路用钢等，钢材品种种类繁多（表 1）

2.特点分析

（1）钢轨

钢轨直接承受车轮传递的列车及其载荷质量，并引导列车的行进方向。与普通线路相比，客运专线、高速列车及重载列车对钢轨的安全性要求极为苛刻。钢轨不仅要承受机车、车辆的压力，还要承受列车高速运行所带来的冲击载荷，因此钢轨需要具有足够的强度、硬度、韧性以及良好的焊接性能。通常，按照抗拉轻度钢轨可以分为普通级钢轨、耐磨级钢轨、特级钢轨 3 个等级。钢轨质量越重，所能承受的载荷越大，我国主要线路一般铺设 60kg/m 和 75kg/m 的重型钢轨。我国高速铁路用钢轨主要包括 U71MnG 和 U75VG 材质，通常时速200km/h 以上高速客货铁路选用 U71MnG，时速 200 ～ 250km/h 高速客货铁路选用 U75VG。

（2）车轮用钢

车轮是车辆的主要承载零件，是车辆走行系统的重要组成部分。车轮与轮箍用钢是采用电炉或转炉冶炼的镇静钢，根据生产工艺划分为辗钢车轮和铸钢车轮，一般而言，客车、高速列车等较高端的车轮通常使用辗钢工艺生产。对于重载列车，轮轨接触应力大，特别是在在高应力下，轮轨接触区的面积加大，列车行进时车轮磨损大，容易出现接触疲劳失效。所以对重载列车车轮用钢需要更高的耐磨性和抗解除疲劳性能，同时还要考虑抗热疲劳损伤性能。

（3）车轴用钢

车轴是铁路机车和车辆的重要部件，是车辆走行系统的重要组成部分，如果车轴发生断裂将会导致列车脱轨。车轴用钢应具有良好的疲劳强度和抗冲击性能。我国普通客车和货车车轴一般采用 LZ50 中碳钢，机车少量采用 JZ45，基本都是实心车轴；动车组采用中碳合金调制钢，车轴为空心车轴。

（4）车体用钢

车体用钢主要是车体主梁、车框、内外车厢板等用钢，钢材品种主要包括不锈钢、耐候钢板、耐候型钢等，基本要求是高强度、高耐腐蚀性、高焊接性及轻量化。对于铁路货车用钢主要是高强度耐候耐蚀钢。

二、轨道用钢生产企业及发展情况

1.国内重点企业情况

目前我国轨道交通用钢生产企业主要包括攀钢集团有限公司（以下简称“攀钢”）、鞍钢集团公司（以下简称“鞍钢”）、包钢集团 （ 以下简称“包钢”）、宝钢集团有限公司（以下简称“宝钢”）、马鞍山钢铁股份有限公司（以下简称“马钢”）、太原钢铁（集团）有限公司（以下简称“太钢”）等钢铁企业及以江阴兴澄特种钢铁有限公司（以下简称“兴澄特钢”）、西宁特殊钢股份有限公司公司（以下简称“西宁特钢”）、大冶特殊钢股份有限公司（以下简称“大冶特钢”）等为代表的特钢企业，各企业重点轨道用钢产品如表 2。

2.重点品种发展情况

（1）钢轨

目前，我国钢轨生产企业主要有攀钢、鞍钢、包钢和武钢等（表 3），其中攀钢是国内第 1 家能够生产百米定尺钢轨的企业，包钢生产的 U71Mn 和 U75V 铁路用热轧钢轨和武钢生产的 U71MnG 和 U75VG 高速铁路用钢轨均获得了 2016 年“金杯奖”产品。

“十二五”期间，我国钢企向中国铁路供轨约 1389 万 t，其中，普速钢轨 69%，高速钢轨 28.4%，道岔用非对称断面钢轨 2.6%。目前，各钢企均已具备现代化的钢轨生产能力，基本满足国内高速铁路和重载铁路对钢轨的质量需求。与国外相比，我国高速铁路用钢轨与国外差距不大，但在重载铁路用钢方面仍然存在一定差距。如重载铁路用钢轨方面，日本生产的过共析珠光体 SP3 钢轨，通过热处理，轨面硬度可达到 450HB，碳含量仅为 0.80%，但国产的过共析钢轨 U95Cr，通过在线热处理后，轨面硬度可达到 420HB，但其碳含量大于0.90%。

（2）车轮

马鞍山钢铁股份有限公司是目前国内最大的车轮生产商，除马钢以外，生产车轮的企业还有山西太重车轮厂、中美合资信阳同合车轮有限公司、中美合资大同爱碧玺铸造有限公司。我国在普通客车、货车及机车车轮方面，技术水平与国外相差无几。对于重载列车车轮，我国也已经开发出一系列新材质重载货车车轮，并且已经投入应用，研发水平已处于世界先进水平之列。但在高速列车车轮的研究和开发方面，我国与国外存在一定差距。目前我国动车组车轮和大功率机车车轮基本依赖进口，全部从日本住友、法国 VALDUNES、德国 BVV、意大利 LUCCHINI 等少数几个具备高速车轮生产能力的企业进口。

（3）车轴

普通客车和货车的车轴主要以实心车轴为主，我国在车轴钢冶炼洁净度完全能满足生产实心车轴的要求，所以在普通客车和货车车轴生产完全实现国产化。但在重载和高速列车车轴的研究与开发方面，仍然比较落后。目前，我国采用微合金化路线生产出适用于 30t 以上的重载车辆的车轴钢坯，制造出的车轴已经装车试运行，效果良好。动车组列车采用空心轴，目前空心轴核心生产技术主要掌握日本等少数发达国家手中。

（4）车体用钢

不锈钢车辆具有耐腐蚀、免维护、安全、轻量化、全寿命周期成本低等特点，随着绿色、节能、环保、安全等意识的提高，不锈钢车辆渐成趋势。特别是随着轻量化要求越来越高，不锈钢已经成为车体主要用钢。2005 年太原钢铁集团有限公司就开始为轨道交通提高车体用不锈钢，经过不断的钻研与努力，车体用不锈钢的国产化率由最初的 100% 依赖进口，到目前仅有少数高耐蚀不锈钢种需要进口。

三、轨道交通产业发展及钢材消费情况

1.轨道交通产业发展现状

城市轨道交通方面，截至 2015 年底，我国城市轨道交通运营线路网长度达到 3195.4km（图 1），是 2005 年的 8.2倍，10 年内年均增长 23%。“十二五”期间，我国城市轨道交通运营线路新增 1 724km，同期我国城市轨道运营车辆也从2010年的21 165标台增至48 165标台，年均增长18%（图2）。

铁路交通方面，2011-2015 年，我国新增铁路营运里程逐年保持增长（图 3）。截至 2015 年底，全国铁路营业里程12.1 万 km，其中高铁运营里程达到 1.9 万 km。2015 年全国铁路机车、铁路客车、铁路动车组和铁路货车拥有量分别为21366 台、67706 辆、17648 辆和 768516 辆（表 4），其中机车、客车和动车组分别较 2010 年增长了 9.96%、29.88% 和300.36%。

2.轨道交通用钢消费情况

城市轨道交通用钢方面，据统计，城市轨道交通每新增1km，将带动钢材消费 5.6 万 t，钢轨消费 260t。照此估算，“十二五”期间我国城市轨道交通拉动钢材消费近 1 亿 t，轨道用钢 40 多万 t，年均消费钢材 2000 万 t 左右（图 4）。

总体来看，“十二五”期间，我国城市轨道交通和铁路交通共带动钢材消费 2.06 亿 t，年均消费钢材超过 4100 万 t。

四、轨道交通用钢的未来发展趋势

1.未来需求预测

“十三五”期间，我国铁路建设和城市轨道交通将继续保持快速发展。铁路建设方面，到 2020 年，我国铁路网规模将达到 15 万 km（其中高速铁路 3 万 km），预计每年拉动钢材消费 2300 万 t，“十三五”期间预计拉动钢材消费 1.15 亿t 左右。城市轨道交通方面，“十三五”期间我国城市轨道交通建成投运线路将超过 3000km，年均新增营运里程 600km 以上，预计“十三五”期间将带动钢材消费 1.68 亿 t，钢轨消费 79 万 t；平均每年拉动钢材消费 3300 万 t 以上，钢轨消费16 万 t 左右。综合来看，“十三五”期间，我国轨道交通用钢 5600 万 t 左右。

2.重点发展方向

钢轨：随着我国轨道交通向高速、重载方向发展，对钢轨的断面、钢种、钢的纯净度、外观平直度以及钢轨表面质量、尺寸精度等各方面要求更加严格，今后应将高速重载轮轨用钢作为重点发展方向。

轮轴：已经进入试用的重载轮轴，加快推进国产替代的速度；对尚未拥有生产技术能力的高速轮轴要加大研发力度，突破钢种成分优化、强韧性匹配、抗剥离性能、接触疲劳性能批量生产及检测技术，早日改变我国在高速轮轴进口依赖的被动局面。

车体用钢：鉴于不锈钢车体的免维护、绿色、节能、环保、全寿命周期成本低及轻量化等优势特点，积极推进不锈钢车体的研发设计，特别是加强高耐蚀钢和耐候钢的技术研发，大力促进不锈钢在车辆制造中的应用。

    来源：工业和信息化部赛迪智库原材料工业研究所