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高铁国产率仍是97%,被卡脖子的3%是什么?高铁轴承研发状况曝光

高铁国产率仍是97%,被卡脖子的3%是什么?高铁轴承研发状况曝光 深圳国际轴承展
2021-08-12
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导读:如何打造出高纯度且均匀性的轴承钢,一直是困扰着我国钢铁冶炼行业的大难题。

“要致富,先修路。”便利的交通是致富的必要条件,也是通往美好生活的坚强基石。


作为中国装备制造业最具创新性的代表之一,短短十几年间,中国高铁从无到有、从技术引进到自我创新、从追梦到起跑、从奔跑到领跑,如今的中国高铁,已经成为世界上高铁运营里程最长、在建规模最大、高速列车运行数量最多、商业运营速度最高、高铁技术体系最全、运营场景和管理经验最丰富的国家。中国高铁成为全球轨道交通业发展的一面旗帜。


最新数据显示,截至2020年底,我国高速铁路运营里程达到3.79万公里,稳居世界第一,“八纵八横”主骨架已搭建七成以上,全国高铁网已覆盖94.7%的100万以上人口城市。


我国高铁运营里程高居世界第一。图为一列新型“复兴号”动车组驶出南京南站 新华社图

光阴荏苒,日月如梭。从2007年首列国产化时速300公里动车组下线,到2010年京沪高铁创下时速486.1公里的世界纪录;从2016年中国标准动车组以420公里的时速成功交会,创下世界高铁动车组交会试验的最高速,再到2019年时速350公里的“复兴号”京张智能高铁开通运营……近年来,中国高速动车组技术取得长足进步,提升了中国高铁领跑全球的优势。


高端轴承严重受限


据了解,至今中国高铁列车的国产化率只有97%,并非100%国产的最大原因在于其中高铁轴承这一零部件被西方国家卡了脖子。



在高铁动车生产需要的所有零部件中,作为核心的当属高端轴承,这可和我们传统认知中的普通轴承有着本质上的不同。高铁需要的高端轴承对转速、承载能力、耐腐蚀性等多方面有着严苛的要求。从目前已知的资料中可以看出,只要是时速超过140公里每小时的高铁,需要的轴承都需要依赖进口。


中国作为轴承生产大国,为什么在这方面还存在困难?


2019年,我国自主生产的轴承为196亿套,其中也不乏高端产品,比如99A坦克上使用的座圈,就不是一般国家能够制造出来的。还有就是卫星太阳能帆板上使用的固体润滑剂轴承,也堪称一绝。不过即便是这样,高铁使用的高端轴承依旧是存在问题,况且对于有关部门来说,高铁和坦克、卫星不一样,是典型的民用交通工具,一旦出现了安全隐患,后果不堪设想。


中国高铁时速升级的同时,最应该关注的当属安全问题。作为高铁行驶过程中最重要的安全技术,高铁轴承的重要性可想而知。


虽然高铁轴承看上去并不起眼,但是承载了不少的动力,其直接关系到高铁运行的平稳性及安全性。毫无疑问,如今高铁时速不断突破300KM甚至400KM,对于高铁轴承的要求自然也越来越高。


遗憾的是,在高铁关键零件——高铁轴承方面,中国高度依赖进口,尤其是欧洲进口。


销量8年第一却被西方卡脖子


实际上,中国企业早就意识到轴承钢、光刻机等关键技术的重要性。在国家的重视之下,我国的轴承钢发展速度并不慢。早在2014年,中国每年生产的轴承数量就达196亿套,在全球范围内排名第三。


同时,我国生产的轴承钢也出口到了世界各地。如兴澄公司2020年共生产96.5吨轴承钢,其中63万吨卖给了日本、瑞典等国家。此外,据了解,兴澄特钢生产的轴承钢销量连续八年排名世界第一。


既然如此,我国的高铁轴承为何还要依赖于从西方进口呢?


这主要是因为我国生产的轴承钢在整体的质量、可靠性以及使用寿命方面,与西方国家生产的先进轴承钢存在一定的差距。而高铁中所需要的轴承,需要保证高铁在行驶过程中面对高温摩擦以及低温条件都不能松动、打滑、变形,这自然对于轴承钢有着极高的要求。


在中国生产轴承座使用的轴承钢制造工艺方面与西方存在差距的当下,中国的高铁轴承势必要依赖于从西方进口。


高铁轴承的研发,涉及了轴承钢材料、轴承设计、轴承制造、密封润滑等多个环节的自主化技术的协同。此外,我国的高速铁路运行环境复杂,需要应对南方的湿热、北方的低温、以及西北的风沙。


这对高铁轴承也是巨大的考验,因此在高铁轴承在各方面性能有非常高的要求,比如运行环境要能承受-40度到40度的高温差,免维护周期不低于145万km。


但是由于轴承在动车生产成本中的占比较低,所以国内对国产化轴承的发展一直缺乏“驱动力”。


“在节约成本方面,高速动车组轴承箱轴承应用部门缺乏国产化的压力和动力。”河南科技大学副校长魏世忠教授在现场分析。目前,如果使用国产轴箱轴承替代进口,每节车厢大约可节省3.2万元,但这只占据每节车厢成本的千分之1.6。


然而,虽然高铁轴箱轴承的需求和销售额不大,但这是轴承产业科技和市场的制高点,意义重大。


轴承分类


所谓高端轴承一般分为两个大类,一个是滚动轴承,另一个是滑动轴承。高铁上使用频率较高的是滚动轴承,有P0到P6五个等级,且精度随之提高。在近十余年的时间里,我国高铁使用的轴承主要是从SKF、NTN、FAG这样的国际型大公司引进的。


在这些进口的高端轴承中,我们通过研究发现了两个基础性的问题,分别为高性能材料和高质量加工。这种类型的轴承在原材料的选择上很苛刻,需要使用有“钢中之王”之称的轴承钢。这类特种钢材对冶炼技术的要求极高,如何打造出高纯度且均匀性的轴承钢,一直是困扰着我国钢铁冶炼行业的大难题。


在这种大环境下,国内的高端轴承只能严重依赖进口,而这些外国厂商也正是看准了这一点,于是开始了恶意的哄抬价格,甚至某些公司的产品已然高达成本价的10倍有余,可是没办法,我们必须硬着头皮接受。


有朋友问,我们国家的轴承生产企业已经突破了30万家,大家就一点办法也没有吗?轴承在动车运行的意义重大,不能出任何的闪失,不过从整体的建造和运营成本上看,轴承这部分只是占到了所有成本的千分之几,比例非常低,这就意味着高技术难度和低占有率的双重影响下,大部分国内企业是不愿意投入极高的代价去进行研发生产的。


面对着外资企业的变本加厉,轴承上带来的巨大压力和困惑始终无法解决,这对于我们下一步的高铁建设工作有着极大的打击,想要化解这一问题,势必就要像芯片、光刻机一样,走向自主研发之路,这是大势所趋,也是势在必行。


中国洛轴攻克难题


好在,在国家政策支持以及我国技术人员的不断努力之下,中国企业逐渐攻克了高铁轴承依赖进口的问题。


据了解,目前洛阳LYC轴承有限公司(以下简称洛轴)已完成时速250公里、350公里的高速铁路轴承产品设计、工艺研究及样品制造。产品通过了120万公里耐久性台架试验,试验结果显示轴承状态完好,符合标准要求。洛轴已打通高铁轴承研制技术通道,基本具备高铁轴承批量生产条件。这将有效的打破,国外技术的垄断,解决我国高铁技术的“卡脖子”问题之一。


在性能测试平台上进行测试的高铁轴承


同时,如今洛轴已经打通了高铁轴承相关研制工作的技术通道,完全具备高铁轴承批量生产的技术条件。


虽然目前业内并未有消息证明洛轴生产的高铁轴承进入高铁供应链之中,但是却也在极大程度上证明了如今中国高铁轴承产业已经突破了国外的技术垄断,所以中国100%国产高铁的诞生指日可待。


结语


此前,由于整个高铁轴承市场需求规模只有6000万美元,加之其中存在颇高的技术壁垒,出于利益最大化的考虑,不少国内企业都不愿意投入过多的人力、物力、财力进行高铁轴承的研发工作。


洛阳LYC轴承有限公司(以下简称”洛轴”)始建于1954年,是中国“一五”期间156项重点工程之一,至今仍保持着多项中国轴承行业纪录。研发生产了2万多种规格,从内径10毫米的轴承到直径13.5米的各类轴承。在航空、航天、盾构机、医疗器械等领域背后都有洛轴在默默贡献。


作为国内轴承领域的“扛把子”,也就义不容辞地担负起了高铁轴承这个这个可能出力并不讨好的”苦差事”。


已经通过实验室测试论证的洛轴高铁轴承,在解决一些体制和管理等方面的障碍后,将进入一系列的装车测试,而后就可以逐步走向我国高铁市场。相信之后会有越来越多的中国企业加入其中,期待我们的高铁踩上自主研发的“风火轮”上驰骋。



文章来源:数码密探、科技时钟、河南商报、金蜘蛛轴承网

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