煤炭行業(yè)發(fā)展及鋼材需求分析
我國已探明的煤炭儲量占世界煤炭儲量的33.8%，可采量位居第二，產(chǎn)量位居世界第一位。煤炭在我國一次性能源結(jié)構(gòu)中處于絕對主要位置。“十二五”期間煤炭工業(yè)加快高產(chǎn)高效大型產(chǎn)業(yè)化礦井建設(shè)，提高煤炭重大裝備研發(fā)和制造能力，促進煤炭產(chǎn)業(yè)升級。大型煤炭基地加快現(xiàn)代化建設(shè)，為煤炭用剛的發(fā)展提供了廣闊的市場。
1、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1.1、行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
1.1.1、煤炭是我國的主體能源
目前，煤炭在我國一次能源結(jié)構(gòu)中占70%左右。中國煤炭工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2013年全國煤炭產(chǎn)量完成37億t左右，煤炭消費量36.1億t左右。從降能耗強度來講，煤炭行業(yè)首當(dāng)其沖。
1.1.2、我國煤炭資源保障程度
截至2012年底，全國煤炭查明資源儲量1.4萬億t（國土資源部數(shù)據(jù)）。2010年評價了42個含煤盆地（群），儲采比為310年。煤炭人均占有量為世界平均水平的70.9%。
1.1.3、我國煤炭工業(yè)的突出問題
1）資源支撐難以為繼：我國煤炭人均可采儲量少，僅為世界的三分之二；開發(fā)規(guī)模大，儲采比不足世界平均水平的三分之一。
2）生產(chǎn)與消費布局矛盾加劇：東部煤炭資源日漸枯竭，產(chǎn)量萎縮；中部受資源與環(huán)境約束的矛盾加劇，煤炭凈調(diào)入省增加；資源開發(fā)加速向生態(tài)環(huán)境脆弱的西部轉(zhuǎn)移，不得不過早動用戰(zhàn)略后備資源。北煤南運、西煤東調(diào)的壓力增大，煤炭生產(chǎn)和運輸成本上升。
1.2、發(fā)展趨勢
主要趨勢分析如下：
1.2.1、煤炭消費量還將持續(xù)增加，但是在一次能源結(jié)構(gòu)中的比重將明顯下降
在未來相當(dāng)長的時期內(nèi)，我國仍將是以煤為主的能源結(jié)構(gòu)。煤炭消費量還將持續(xù)增加，但是在一次能源結(jié)構(gòu)中的比重將明顯下降。2015年全國煤炭產(chǎn)量控制在39億t左右。“十二五”期間，煤炭消費比重降低到65%左右。近年煤炭產(chǎn)量見圖1。
1.2.2、全國煤炭開發(fā)將大力發(fā)展西部，而控制東部，穩(wěn)定中部
全國煤炭開發(fā)總體布局是控制東部、穩(wěn)定中部、發(fā)展西部。到2015年，東部（含東北）煤炭產(chǎn)量4.6億t，占全國的12%，其中黑龍江、山東產(chǎn)量保持穩(wěn)定，其他省（市）下降；中部煤炭產(chǎn)量13.5億t，占全國的35%，其中山西產(chǎn)量增加，河南、安徽產(chǎn)量保持穩(wěn)定，其它省下降；西部煤炭產(chǎn)量20.9億t，占全國的53%，其中內(nèi)蒙古、陜西、新疆、寧夏和甘肅產(chǎn)量增加，貴州、云南產(chǎn)量略有增加，重慶和四川產(chǎn)量下降。
加快陜北、黃隴、神東、蒙東、寧東、新疆等煤炭基地建設(shè)，優(yōu)化開發(fā)晉北、晉中、晉東、河南、兩淮和云貴煤炭基地資源，控制冀中、魯西煤炭基地開發(fā)規(guī)模和強度。
1.2.3、煤炭開采和洗選業(yè)固定投資規(guī)模將持續(xù)增長
根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，在煤礦建設(shè)方面，“十二五”新開工建設(shè)規(guī)模7.4億t/年，建成投產(chǎn)規(guī)模7.5億t/年。但隨著生產(chǎn)與消費布局矛盾加劇，以及開采難度的增加，煤炭生產(chǎn)和運輸成本上升，導(dǎo)致開采和洗選業(yè)等固定投資不斷增加。
1.2.4、推進瓦斯抽采利用，促進煤層氣產(chǎn)業(yè)化發(fā)展
健全體制機制，推進采煤采氣一體化開發(fā)。加大煤層氣（煤礦瓦斯）勘探開發(fā)利用力度，遏制煤礦瓦斯事故，增加清潔能源供應(yīng)，減少溫室氣體排放。
1.2.5、提高全國煤礦采煤機械化程度，推進煤礦重大裝備國產(chǎn)化
相關(guān)規(guī)劃提出，“十二五”期間全國煤礦采煤機械化程度要達到75%以上。
重點開展年產(chǎn)千萬噸級綜采成套裝備、薄煤層機械化開采裝備、短壁綜采裝備、煤巷快速掘進與支護成套裝備、礦井新型輔助運輸裝備、礦井信息網(wǎng)絡(luò)自動化系統(tǒng)，以及關(guān)鍵元部件的研制及示范應(yīng)用。開展大型現(xiàn)代化露天煤礦半連續(xù)工藝關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化研制。重大事故快速搶險與應(yīng)急處置技術(shù)及大型裝備的研制。
2、煤炭行業(yè)鋼材品種消費分析
2.1、鋼材消費數(shù)量和品種分析
煤炭行業(yè)消費的鋼材中，煤礦生產(chǎn)過程中消耗的鋼材量較大，消耗的鋼材主要是礦用U型鋼、礦用工字鋼、金屬錨網(wǎng)、錨桿鋼等鋼材品種。在礦井正常生產(chǎn)過程中，消費的鋼材主要是支護用礦用U型鋼、錨桿鋼、金屬網(wǎng)、鋼絲繩、鋼絞線等消耗類鋼材品種。
不同礦井生產(chǎn)萬噸煤炭消耗鋼材約7-13t。根據(jù)我國煤炭礦井建設(shè)情況和煤炭生產(chǎn)量推測，2012年全國煤炭行業(yè)消費鋼材約260萬t。
2.2、煤炭行業(yè)鋼材消費趨勢分析
2.2.1、煤炭用鋼量將持續(xù)增大
在未來的長時間內(nèi)，煤炭在我國一次能源消費結(jié)構(gòu)中，仍然占主導(dǎo)地位。煤炭行業(yè)的發(fā)展仍將會帶動鋼材需求量的增長，煤炭產(chǎn)業(yè)政策的實施和煤炭行業(yè)的技術(shù)進步，都將會拉動用鋼需求量的增長。
2.2.2、對鋼管提出了新的要求
煤炭用鋼管的數(shù)量比較大，用于輸氣管線和煤炭開采用，例如豎井用的圓形和方矩形管、單體液壓支柱管、液壓支架管、采煤機械及皮帶運輸機托輥管、煤礦排水和通風(fēng)管等。
煤炭業(yè)對鋼管提出了新的要求。例如煤化工用的合金鋼、不銹鋼管，煤地下氣化、煤制油等新技術(shù)，要求耐高溫、耐高壓、耐腐蝕的鋼管。例如煤氣化向中高壓（8.5MPa）和高溫（1500-1600℃）方向發(fā)展，這是合金鋼和不銹鋼管的研制范疇。在這方面，鋼管用量也很可觀，例如煤制油領(lǐng)域，建一條生產(chǎn)100萬t油品生產(chǎn)線，約需一般碳鋼管0.9萬t，耐熱鋼管和不銹鋼管0.1萬t，其中不少規(guī)格國內(nèi)目前尚待開發(fā)。
2.2.3、高強度、高性能的中厚板需求量增加
隨著采煤綜合機械化程度的不斷提高，液壓支架的發(fā)展速度較快，液壓支架所承受的壓力增大，強度逐漸提高，抗拉強度在70kg和80kg級別的鋼板（Q690及以上級別）大量使用于液壓支架的頂梁、掩護梁、底座等結(jié)構(gòu)部位。近年來，煤機廠大量使用超低碳貝氏體鋼高強中板取代Q345中板，總的使用量已經(jīng)占總量的50%左右以上。今后高強度級別的鋼板還將大量使用，目前國內(nèi)鋼鐵企業(yè)舞陽鋼廠、鞍鋼、武鋼等企業(yè)可以生產(chǎn)超低碳貝氏體鋼HQ685DB厚板和HQ785DB厚板，分別應(yīng)用于煤礦液壓支架的關(guān)鍵部位。
2.2.4、煤機用鋼新需求
隨著機械開采率的不斷提高、安全保障設(shè)施的不斷增加，煤炭機械正向大功率、高性能方向發(fā)展，對鋼材強度、耐磨性的要求不斷提高。因此，高強中厚板、耐磨鋼、防腐鋼、大規(guī)格礦用圓鋼、預(yù)應(yīng)力鋼絞線等鋼材的需求量將明顯增加。如重型刮板運輸機所需的耐磨鋼、高強度礦用圓鋼，先進的井下綜掘機設(shè)備所需的30CrMnSiTi高強度耐磨鑄鋼、CrMnMo空冷耐磨鋼、礦井提升設(shè)備需要的高強度高韌性預(yù)應(yīng)力鋼絞線等。
2.3、品種發(fā)展趨勢分析
煤炭開采用鋼材按品種分，主要以型鋼、鋼絲及鋼絞線、鋼軌、鋼筋等為主。近年來，隨著煤炭開采深度的不斷增加和礦井安全防護的增強，煤炭開采所需鋼材向高強度化方向發(fā)展。突出表現(xiàn)在支護用鋼筋、礦用型鋼和棒材強度提高，礦用鋼絲繩的質(zhì)量性能要求也在提高。
分類型分析介紹如下：
1）鋼絲繩
煤炭行業(yè)是我國鋼絲繩產(chǎn)品的最大用戶之一。
主提升繩以三角股和線接觸為主，每年用量約為8-10萬t，其他輔助用鋼繩一般為線接觸和點接觸鋼繩，每年用量約為15-20萬t左右。所需鋼材的材質(zhì)為65#、70#、72A、77B、80#、82B等，規(guī)格為?6.5mm、?8.0mm、?10.0mm線材等，年需求量大約20-30萬t。
鋼絲繩的使用正向高強度、高韌性、超長超重方向發(fā)展，因此要求鋼鐵企業(yè)從原材料方面提高線材的質(zhì)量，包括提高鋼質(zhì)的純凈度，降低夾雜物的品種和數(shù)量，減少氧化和脫碳，提高索氏體化率和組織的均勻性。
由于國產(chǎn)鋼絲繩在使用壽命和質(zhì)量性能等方面較國外重點產(chǎn)品還有一定差距，尤其是1770MPa級別以上的鋼絲繩，國產(chǎn)的延伸率不穩(wěn)定。這對我國鋼絲繩及其原材料高碳鋼線材提出了更高的要求。
2）礦用U型鋼
主要是礦用U型鋼，主要規(guī)格為25#、29#等。
3）鋼管
煤炭行業(yè)用鋼主要是生產(chǎn)支柱用鋼和煤機用鋼。其中，單體液壓支柱管、液壓支架管、采煤機械及皮帶運輸機托輥管、煤礦排水管、通風(fēng)管、煤層氣開采、煤化工用管等都是使用鋼管為材料，按煤炭行業(yè)用鋼量推算，鋼管約占20%。2012年用量約300萬t。單從煤炭行業(yè)用管來看，無論從品種、規(guī)格國內(nèi)完全能滿足需求。
4）鋼軌
輕軌用作井下運輸軌道。重軌主要規(guī)格是38kg/m、42kg/m和50kg/m，用于礦井外鐵路線。
5）板材
主要是中厚板材，大多用于煤炭機械制造。中厚板產(chǎn)品規(guī)格范圍為：12-60mm，以20mm、25mm、30mm厚度為主。
6）錨桿
錨桿支護是一種快速、安全、經(jīng)濟的巷道支護方式，支護成本比金屬棚式支護低30%，已經(jīng)成為我國煤炭支護的主要形式之一，錨桿支護年消耗各種鋼材230多萬t。國產(chǎn)錨桿鋼以MG335為主，少量MG500、MG600級別。
7）煤機用鋼
刮板運輸機：圓環(huán)鏈?zhǔn)枪伟彐湹闹饕慵ぷ鲿r要承受較大的張力，并與溜槽相互摩擦。對鏈材料的主要要求為高強度和耐磨損，其材料一般為優(yōu)質(zhì)合金鋼經(jīng)編鏈形成。礦用圓鋼要符合原煤炭部MT36-80標(biāo)準(zhǔn)和GBT1278-91礦用高強度圓環(huán)鏈B級、C級、D級國家標(biāo)準(zhǔn)。圓環(huán)規(guī)格用“棒材直徑×鏈環(huán)節(jié)距”表示。常用規(guī)格有?14×50、?18×64、?22×86、?26×92、?48×152等，目前年消耗礦用圓鋼3萬t左右。
刮板是刮板鏈的另一主要零件，由27SiMn、40Mn2等方坯鍛造的異型工字鋼制成。刮板間距1m左右，是刮板運輸機的易損件，年消耗27SiMn、40Mn2等方坯6萬t左右。
溜槽是刮板運輸機機身的主體，是貨載及刮板鏈的支撐機構(gòu)，主要由10-40mm的Q345中厚板焊接而成。目前年消耗中厚板18萬t左右，今后對材料的耐磨性要求提高。
礦車和鋼軌：礦車是煤礦運輸設(shè)備中用量最大的一種設(shè)備。它廣泛用于地面軌道運輸系統(tǒng)、井下大巷電機車組以及中小斜井井筒串車提運、上下山軌道運輸和工作面的順槽輔助運輸?shù)取ｎA(yù)計全國煤炭行業(yè)礦車用鋼量和鋼軌的用鋼消耗量應(yīng)在30萬t左右。
2.4、國內(nèi)供應(yīng)分析
煤炭開采用鋼材大部分產(chǎn)品國內(nèi)均能滿足。但在某些規(guī)格和產(chǎn)品方面還有待進一步研發(fā)和應(yīng)用。例如：煤制油領(lǐng)域耐熱鋼管和不銹鋼管其中不少規(guī)格國內(nèi)目前尚待開發(fā)；抗拉強度在70kg和80kg級別的鋼板（Q690及以上級別）的液壓支架的頂梁、掩護梁、底座等結(jié)構(gòu)部位；重型刮板運輸機所需的耐磨鋼、高強度礦用圓鋼，先進的井下綜掘設(shè)備所需的30CrMnSiTi高強度耐磨鑄鋼、CrMnMo空冷耐磨鋼、礦井提升設(shè)備需要的高強度高韌性預(yù)應(yīng)力鋼絞線等；大型煉焦設(shè)備、大型煤液化容器，大型煤氣化爐等需要的大量耐高溫、耐高壓、耐腐蝕、耐磨損的鋼材。
2.5、重點鋼材品種發(fā)展建議
根據(jù)煤炭行業(yè)用鋼發(fā)展趨勢，大力開發(fā)高強、耐磨、耐腐蝕鋼材。
1）鋼管
大力開發(fā)煤化工用的合金鋼、不銹鋼管，煤地下氣化（CUG）、煤制油等，滿足耐高溫、耐高壓、耐腐蝕要求。拓展耐熱鋼管和不銹鋼管規(guī)格。
2）鋼絲繩用鋼
由于國產(chǎn)鋼絲繩在使用壽命和質(zhì)量性能等方面較國外重點產(chǎn)品還有一定差距，需要提高鋼質(zhì)的純凈度，降低夾雜物的品種和數(shù)量，減少氧化和脫碳，提高索氏體化率和組織的均勻性。
3）高強度、高性能中厚板
大力開發(fā)抗拉強度在70kg和80kg級別的鋼板（Q690及以上級別），使用于液壓支架的頂梁、掩護梁、底座等結(jié)構(gòu)部位。
4）錨桿鋼
應(yīng)加大對MG500、MG600級別的研發(fā)和應(yīng)用。
3、結(jié)論
在未來的長時間內(nèi)，煤炭行業(yè)的發(fā)展仍將會帶動鋼材需求量的增長，煤炭產(chǎn)業(yè)政策的實施和煤炭行業(yè)的技術(shù)進步，都將會拉動用鋼需求量的增長。
隨著煤炭開采深度的增加，以及礦井安全防護的增強，煤炭開采所需鋼材向高強度化方向發(fā)展。煤炭機械也正朝著大功率、高性能方向發(fā)展，對鋼材強度、耐磨性的要求不斷提高。另外，潔凈煤技術(shù)的推廣，使得煤的焦化、液化等二次轉(zhuǎn)化設(shè)備也得到迅速發(fā)展，需要開發(fā)研制大型煉焦設(shè)備、大型煤液化容器，會應(yīng)用到大量耐高溫、耐高壓、耐腐蝕、耐磨損的鋼材。
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