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）。

表1  轨道交通线路铺设及车辆用钢主要品种

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。

表2  我国轨道交通用钢主要生产企业

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。

表3 2015年我国主要钢轨生产企业情况

单位：万t

　　“十二五”期间，我国钢企向中国铁路供轨约1 389 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450 HB，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420 HB，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）。

图1  2010-2015年我国城市轨道交通运营线路长度

图2  “十二五”期间我国城市轨道交通运营车辆

　　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21 366台、67 706辆、17 648辆和768 516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%。

图3 “十二五”期间我国铁路新增营业里程

表4 2011-2015年铁路车辆拥有量

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2 000万t左右（图4）。

图4“十二五”期间城市轨道交通钢材消费量

图5“十二五”期间铁路交通钢材消费量

　　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4 100万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2 300万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3 000km，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5 600万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。