日本山陽特鋼軸承鋼專利分析研究

王良猷　趙義強　閆蕾　王敏　李海麗  

前言

軸承鋼是特鋼產品中要求最為嚴格及檢驗項目最多的鋼種,軸承鋼主要用來制造滾動軸承的滾動體、套圈,以及某些工模具、精密量具等。日本山陽特鋼、瑞典OVAKO生產的軸承鋼質量水平在一定程度上代表了當今世界軸承鋼生產工藝技術的最高水平。

1.國內外軸承鋼技術現狀

日本山陽特鋼主要通過降低氧含量來減少夾雜物;瑞典OVAKO則在超低氧含量的前提下,重點控制夾雜物的尺寸、形狀和分布。

表1　為國內外軸承鋼主要質量指標對比表

表2　為國內外軸承鋼企業主要產品及工藝流程

2.山陽特鋼軸承鋼系列產品

山陽特鋼建立先進的軸承鋼生產工藝,其產品系列開發歷程如下:

上世紀1980年代-高純凈度鋼主要側重點:高硬度和耐磨損性,出色的疲勞壽命,軸承鋼,減少夾雜物數量,生產工藝:電爐-精煉爐-脫氣-垂直鑄機,代表產品系列SP鋼。

上世紀1990年代-超高純凈度鋼主要側重點:更高疲勞強度,鋼中夾雜物最大大小控制,生產工藝:SNRP技術,代表產品系列EP鋼。

2018年-極超純凈度鋼主要側重點:夾雜物的應力、變性,大型夾雜物出現頻率,種類、數量、比例控制,生產工藝:SURP技術,代表產品系列Premium J2鋼。

3.山陽特鋼軸承鋼專利技術分析

3.1 專利申請概況

1)總體申請趨勢

山陽特鋼軸承鋼相關專利經簡單合并同族共有專利申請95件。圖1為山陽特鋼軸承鋼專利申請量趨勢圖。由圖1可得到其申請量趨勢與其產品升級趨勢相同,其三代產品存在三個專利申請波峰。

2)專利有效性分析

圖2為山陽特鋼軸承鋼專利法律狀態分布圖,其早期專利因到期而失效占較高比例。

3)專利布局分析

同族專利數反映出申請人對這項專利申請的重視程度。如果某項專利申請的同族專利數量大,那么說明該專利申請進入了多個國家/地區,進入的國家/地區越多,需要的相關費用越高,該專利申請對申請人來說越重要,其希望獲得更廣泛的專利權保護。因此,同族專利數能從側面反映出某一專利文獻的重要程度。從山陽特鋼申請的同族專利分布情況,其無同族的專利為57件,而2-4項同族的專利達32件,說明這些專利都在多個國家或在同一國家多個權利要求保護范圍的進行了布局;5件以上同族專利5件。結合同族和目標國申請情況綜合地可以看出山陽特鋼近年來使用多同族的申請策略在多個國家進行了立體布局。同族最多的專利為CN1433484A,該專利保護一種高潔凈度鋼,其產品對應EP系列鋼。

4)專利引證情況分析

專利引證信息能反映一項專利在某一個領域的影響力與價值,是反映技術信息的一個非常重要的方面,通過分析專利引證信息,可以篩選行業或競爭對手的核心技術、了解競爭對手對于核心技術的專利保護策略、評估對手做了何種改進、認識競爭對手的研究方向、發現潛在競爭對手、確定技術發展趨勢具有重要的意義。圖3反映了山陽特鋼申請的專利被引用情況。從圖中可以發現其整體被引用次數較多,與其市場技術地位相匹配。

3.2 山陽特鋼專利技術分析

山陽特鋼的軸承鋼專利中,主要在于產品的有38項,主要在于方法、檢測的有57項。

SNRP是一種優質清潔鋼的精煉工藝。這項技術是山陽特鋼獨有的,可最大限度地減少鋼中最大的夾雜物尺寸,從而發揮鋼的固有性能。SNRP通過優化電弧爐熔煉和連續鑄造的工藝,實現了鋼的疲勞強度和可靠性的提高。圖4為山陽特鋼工藝、檢測技術的相關專利分布圖。

通過專利分析發現山陽特鋼的專利申請存在以下特點:

一是山陽特鋼在早期申請 中多以整個工藝過程進行申請保護,之后對具體改進工藝過程進行保護。

二是對于各工藝過程的具體研究中,研究重點在于煉鋼初煉、二次精煉過程的較少,而涉及澆鑄控制、軋制、熱處理控制的較多。表明其能獲得高質量軸承鋼的生產過程中,重點關注或者起主要作用的是澆鑄控制、軋制、熱處理過程的控制。

三是通過對控制指標的具體研究中,發現夾雜物的具體控制、碳氮化鈦的控制以及表面缺陷控制是其重點考察指標。四是研究中還發現檢測技術也是其軸承鋼領域的重要研究方向,取樣、分析方法是軸承鋼研發過程的重要抓手。

4.結語

一是山陽特鋼對于 精煉、鑄造、軋制、熱處理各工藝步驟進行了詳細研究,并對具體的改進工藝過程進行了保護。其專利申請覆蓋夾雜物的尺寸、類型、分布的控制、碳氮化物的控制、表面缺陷的控制等眾多考察指標,從不同維度進行了系統的專利布局。

二是通過專利分析,對企業在冶煉工藝、操作水平、控軋控冷工藝、參數控制等方面提供參考。

三是山陽特鋼使用了各種非破壞性設備,包括超聲波檢測機,漏磁檢測機和自動尺寸控制設備,還使用了檢測樣品中的氧化物夾雜物所引起的發射光譜等技術。

四是檢測、評價方法是軸承鋼重要研究內容,目前主流的測試方法包括超聲檢測與掃描電鏡、疲勞測試等常規方法的組合使用。高質量的檢測、評價方法對于軸承鋼的研發、量產具有指導意義。

來源：《冶金管理》2021年16期

（版權歸原作者或機構所有）