城市轨道交通用钢和传统的高速铁路用钢范围高度一致,主要用于建设所需的轨道线路与车辆,以及工程配套所需的桥梁、隧道、车站等基础建筑用钢。具体看,包括轨道用钢如钢轨及轨枕,车辆用钢如不锈钢、中厚板、热/冷轧薄板、型钢、涂镀板、车轴钢、车轮钢、弹簧钢等,基础建设用钢如棒线材、螺纹钢、中厚板、涂镀板等。
我国城市轨道交通用钢分析
轨道用钢:城市轨道交通用钢区别于其他行业用钢的最大地方在于轨道用钢。以地铁为例,地铁用钢轨的选择需考量轮轨硬度、通行列车轴重、线路年总通行重量、材质、极端天气影响、表面质量等多种因素。目前,城市轨道交通用钢轨暂无特定标准,一般按国铁钢轨标准执行,部分特殊型号则参考欧洲标准执行。此外,不同交通制式对应的轨道用钢也不一致。国内地铁用钢轨与高速铁路用钢轨属于同一类,常用轨型为50 kg/m和60 kg/m。产品材质有U71Mn和U75V两种,其中U75V由于抗拉强度和硬度性能更为突出,近年在地铁建设中使用量更大。攀钢是国内最早进入地铁用钢轨市场的钢企,其产品应用在北京、上海、深圳、广州、大连、武汉、成都等多个城市地铁工程中,在该细分领域中处于优势地位。有轨电车用钢轨形状较为复杂,属于不规则的槽型轨,技术难度较高,国内目前仅有鞍钢和紫竹型钢两家钢企能生产,并且已在大连、苏州、沈阳、成都等多个城市的有轨电车工程中实际使用。
车辆用钢:城市轨道交通列车是城市轨道交通系统的重要组成部分,技术含量较高,造价昂贵。大致看,城市轨道交通列车均包含车体、车门、车轴、车轮列车自动控制系统、制动系统、电气系统、信息及监控系统、通风空调及照明等。其中,车体、车轴和车轮相对来说用钢量较大。车体多使用不锈钢、耐候钢板;车轮和车轴则需使用专业化的车轮钢和车轴钢,如动车组列车需使用专门的空心轴。
基建用钢:除轨道和车辆外,城市轨道交通系统还包括一些配套的基础设施,如通行所需的桥梁、隧道和换乘站等。这些配套基础设施的用钢标准与其他同类设施并无区别,满足设计规范即可。以桥梁为例,在建设工程中需使用大量钢筋,包括普通钢筋及预应力钢筋,此外还有一些钢丝、钢绞线、钢板、角钢、H型钢等。
城市轨道交通用钢未来发展方向
轨道用钢:轨道是保证城市轨道交通列车安全、平稳、舒适、快捷运行的基础。与普通线路或货运线路相比,城市轨道交通由于乘坐对象的特殊性和运输的高频次对轨道安全性能的要求更为严格,必须具有足够的强度、硬度、韧性及良好的焊接性能。
从实际应用看,为了提高线路的通过能力,小重量钢轨正逐步被淘汰,主干线一般铺设60 kg/ m的重型钢轨。此外,为了减少接头的冲击和磨损,减轻铺设难度,单节钢轨长度逐步加长,但受限于生产和运输条件的制约,目前国内城轨交通钢轨标准长度主要有12.5 m和25 m两种,长定尺钢轨还需要特殊订货。总结世界发达国家的发展经验,钢轨的发展方向是重型化、强韧化、一体化和良好的可焊接性。
车辆用钢:轨道交通列车是轨道交通运输的主要载体,也是用钢大户,主要用钢方向可分为车体用钢、车轮用钢和车轴用钢等。
车体用钢主要是车体主梁、车框、内外车厢板等。车辆车体用钢的基本要求是高强化、高耐蚀性、高焊接性和轻量化。随着我国铁路轨道技术的不断发展,特别是提速、变速和重载运输技术的革新,实现车身轻量化成为必要条件,发展高强度、高耐候钢成为主流。国内钢企中,宝武、鞍钢等国有企业率先进行试验并稳步生产可用于轨道交通列车制造的高强耐候钢和铁素体不锈钢板。
车轮用钢一般都由钢厂专用生产线生产,主要原料是用电炉或转炉冶炼的镇静钢。随着轨道交通车辆提速技术的更新及更高标准安全规范的提出,车轮钢正在向高强、高抗疲劳和高表面质量方向发展。
车轴用钢正处于从实心轴向空心轴发展的技术革新阶段。以往的列车车轴基本上都是实心车轴,原料是优质碳素钢。但随着车体轻量化带来的结构优化、疲劳强度提高和使用寿命延长,采用铬、钼合金钢制造的空心车轴将成为主流。空心车轴以前需要从国外进口,但现在我国攀钢、大冶特钢等钢企通过加大研发力度和技术升级,已能独立生产空心的车轴用钢。
基建用钢:事实上,基建用钢是轨道交通用钢的最大板块,车站、隧道和桥梁等基础设施需要使用大量的钢材,有时,一个地铁站消费的钢材量大于整条线路的轨道用钢量。根据相关数据,建设一座车站所需钢材量在3万吨左右,相当于鸟巢用钢量的一半。这些基础设施主要使用的原料是钢筋、线材和混凝土。
车站建设所需钢材需要兼顾美观和稳固,隧道建设所需钢材需要满足抗震、抗压和耐腐蚀,桥梁用钢所需钢材要有良好的强度和刚度、足够的韧性、较高的抗疲劳性、良好的可焊性和耐大气腐蚀性。除了这些共性要求外,根据不同地势、地形特点,轨道交通基建用钢还需因地制宜,在防水、耐盐碱、耐酸雨等方向进行调整。
在国家相关政策的推动下,我国城市轨道交通快速发展,较好地满足了居民出行需要,但仍存在线路衔接不畅、前期规划不完善等问题;未来,城市轨道交通建设还存在广阔市场,并将朝着更加方便、快捷、绿色的方向发展,这对城市轨道建设的基础--轨道交通用钢提出更高的要求。根据前述分析,在城市轨道交通建设中,将更多地采用具有重型化、强韧化、一体化和良好可焊接性能的轨道用钢,具有高强化、高耐蚀性、良好可焊性和轻量化性能的车体用钢,具有高强化、高抗疲劳性和高表面质量的车轮用钢,由铬、钼合金制造的空心车轴用钢,以及具有高强化、高抗疲劳性、良好可焊性和耐腐蚀性的基建用钢。
(内容来源于冶金经济与管理、信息资源网)