浅谈超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备专利分析情况.pdf

科技与创新Science and Technology&Innovation1142023 年 增刊 1文章编号：2095-6835（2023）S1-0114-05浅谈超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备专利分析情况庞 阳（太原理工大学图书馆，山西 太原 030024）摘要：超薄精密不锈带钢作为板带轧制领域中的高端产品，其厚度仅为 A4 纸的 1/71/4，以手能够撕开而得名为“手撕钢”，同时具备优异的韧性、强度、精度、表面光洁度等性能，是工业 4.0、5.0 智能制造和微型加工领域的一种非常重要的高端原材料，长期被美国、日本等国家垄断，并且对中国高端制造行业限制出口，严重制约着中国高科技领域的产业发展。分析超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备技术专利情况，掌握国内外科技前沿技术发展现状，明确技术研发方向，对强化基础研究、优化轧制工艺、升级成套设备，提升中国精密不锈钢极薄带产业国际竞争力及引领压力加工新方向具有重要意义，同时对国家、地区及企业的宏观决策具有重要的指导意义。关键词：不锈带钢；轧制工艺；设备；专利中图分类号：G306文献标志码：ADOI：10.15913/ki.kjycx.2023.S1.025不锈精密带钢是钢铁材料中的精品，尤其是厚度小于 0.05 mm 的超薄不锈精密带钢是航空航天、军工核电、高端电子、新能源等尖端领域的关键基础材料，一直以来仅有日本等少数国家可以生产，且宽度不足400 mm，价格极高，并且对国内前沿领域限制出口，制约着中国高新技术的快速发展1。该产品主要被应用于航空航天、石油化工、汽车、电子、家电、计算机等领域，还可以为柔性太阳能光伏发电、海洋探测、新型锂电池包覆外壳等高端精密制造业提供新型材料2-3。随着航空航天、国防军工等重大战略领域及太阳能基板、宽幅显示屏等重点新兴领域的高速发展，对超薄精密不锈带钢提出了更高要求。超薄精密不锈带钢作为板带轧制领域中的高端产品，其厚度仅为0.02 mm，相当于普通 A4 纸的 1/4，可以轻易撕开，因而被称为“手撕钢”，同时具备优异的韧性、强度、精度、表面光洁度等性能，是工业 4.0、5.0 智能制造和微型加工领域的一种非常重要的高端原材料，由于工艺控制难度大，这种产品长期被极少数国家垄断4-5。中国虽然已经具备生产精密极薄带钢的能力，但是目前工业生产中仍存在成材率低、最小可轧厚度受限、残余应力大、部分板形无法消除、极薄产品（厚度 0.02 mm 以下）边部缺陷严重等问题6-7。而且，关键设备及核心工艺长期被日本、德国等少数发达国家垄断，缺少核心竞争力。为了打破国外技术的封锁与垄断，亟需通过强化基础研究，坚持自主创新，开发高端精密极薄带钢轧制成套设备8-9。分析超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备技术专利情况，掌握国内外科技前沿技术发展现状，明确技术研发方向，对强化基础研究，优化轧制工艺，升级成套设备，提升中国精密不锈钢极薄带产业国际竞争力及引领压力加工新方向具有重要意义，同时对国家、地区及企业的宏观决策具有重要的指导意义10。1专利申请趋势近 20 年，全球共申请超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备相关专利 1 080 件，年均申请专利 54 件，专利申请整体呈上升趋势，如图 1 所示。图 120032022 年超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备相关专利申请趋势（申请年）100806040200实用新型20032004 2005 2006 2007 2008 2009 20102011 20122013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020 2021 2022年份发明授权发明申请Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 增刊 11152专利地域分布（申请人国别（地区）分布与公开国（地区）分布）2.1地域布局中国大陆、日本、韩国、美国、德国、EPO（EuropeanPatent Office，欧洲专利局）、WIPO（World IntellectualProperty Organization，世界知识产权组织）、加拿大、印度、法国是超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备相关专利的主要公开地。在检索到的 1 080 件超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备相关专利中，以它们为公开地的专利数量情况如图 2 所示。图 2超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备相关专利地域布局情况（前 10 公开地）2.2申请人地域布局超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备相关专利的申请人主要地域布局情况如图 3 所示。中国大陆、韩国、日本、德国、美国、意大利、法国、瑞士、奥地利等是超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备相关专利的申请人主要国别（地区）分布。图 3超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备相关专利申请人主要地域布局情况2.3专利主要创新主体（主要申请人）同族专利指基于同一优先权文件，在不同国家或地区，以及地区间专利组织多次申请、多次公布或批准的内容相同或基本相同的一组专利文献。简单同族合并可以实现基于同一技术要点的多个专利的合并，避免对同一技术创新的重复统计。将全球范围内的 1 080 件超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备相关专利进行简单同族合并，得到 955 组简单同族。这 955 组全球专利的主要申请人统计如表 1所示。从表中可以看出超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备专利申请组数大于等于 10 组的共 12 位，其中中国申请人有 10 位，来自中国的山西太钢不锈钢精密带钢有限公司在超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备方面研发专利最多，申请相关专利 28 组。表 1超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备相关专利申请人申请人专利申请数量/组山西太钢不锈钢精密带钢有限公司28新日铁株式会社25东北大学19表 1（续）申请人专利申请数量/组POSCO19太原理工大学16宝山钢铁股份有限公司14中南大学14无锡华生精密材料股份有限公司13宁波永正精密不锈钢有限公司12北京科技大学12山西太钢不锈钢股份有限公司10江苏甬金金属科技有限公司10将面向中国申请的 550 件超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备相关专利进行简单同族合并，得到 549 组简单同族。这 549 组在华专利的主要申请人统计如表 2所示。超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备在华专利申请组数大于等于 4 组的共 25 位，主要申请人包括科研院所、高校、个人、企业，其中山西省太钢不锈钢精密带钢有限公司在超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备方面研发专利最多，申请相关专利 28 组。中国大陆日本韩国美国德国EPOWTPO加拿大印度法国中国大陆韩国日本德国美国意大利法国瑞士奥地利加拿大西班牙波兰中国台湾省英国印度15955011265257373377355933101113162841448441114科技与创新Science and Technology&Innovation1162023 年 增刊 1表 2超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备在华专利主要申请人申请人专利申请数量/组山西太钢不锈钢精密带钢有限公司28东北大学19太原理工大学16宝山钢铁股份有限公司14中南大学14无锡华生精密材料股份有限公司13宁波永正精密不锈钢有限公司12北京科技大学12山西太钢不锈钢股份有限公司10江苏甬金金属科技有限公司10无锡嘉联不锈钢有限公司9上海实达精密不锈钢有限公司7永鑫精密材料（无锡）有限公司7太原科技大学7无锡宝顺不锈钢有限公司6上海交通大学5浙江青山钢铁有限公司5中国科学院金属研究所5浙江甬金金属科技股份有限公司4西安建筑科技大学4常熟市长江不锈钢材料有限公司4浦项（张家港）不锈钢股份有限公司4表 2（续）申请人专利申请数量/组哈尔滨工业大学4大连理工大学4上海大学42.4专利技术领域分布超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备相关世界专利的 IPC（International Patent Classification，国际专利分类）分布情况如图 4 所示。由图可知，排名前 10 的分别为 B21B1/00（金属轧制的方法或制造实心半成品或成型截面的轧机，284 件，占 26.3%）、B21B37/00（金属轧机或其加工产品的控制设备或方法，128 件，占11.9%）、C21D8/00（有变形的热处理或变形后再进行热处理改变物理性能，127 件，占 11.8%）、C21D9/00（热处理，113 件，占 10.5%）、B32B15/00（金属组成的层状产品，109 件，占 10.1%）、C22C38/00（铁基合金，106 件，占 9.8%）、C21D1/00（热处理的一般方法或设备，89 件，占 8.2%）、B21B15/00（适用于金属轧机的附加金属加工工序的设备，58 件，占 4%）、B21B3/00（专门轧制方法或程序的特殊成分合金材料的轧制，58件，占 4%）、H05K1/00（印刷电路，56 件，占 3.4%）。图 4超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备相关世界专利的 IPC 分布3专利重要主体分析3.1重要创新主体新兴研发动向近 5 年（20182022 申请年）超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备主要申请人所利用的主要技术如表 3所示，各位主要申请人专利的技术领域布局情况如图 5所示。在金属轧制的方法或制造实心半成品或成型截面的轧机领域（B21B1/00），山西太钢不锈钢精密带钢有限公司、东北大学、太原理工大学、中南大学的专利数量较多。在热处理领域（C21D9/00）以及通过伴随有变形的热处理或变形后再进行热处理来改变物理性能的技术领域（C21D8/00），山西太钢不锈钢精密带钢有限公司、新日铁株式会社、新日铁住金株式会社的专利数量较多。在专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法领域（B21B37/00），东北大学、B21B3/00 需要或允许专门轧制方法或程序的特殊成分合金材料的轧制（除由此获得的结构强化和机械性质外，改变合金的特殊冶金性质归入C21D、C22F）H05K1/00印刷电路2006.01：56B21B15/00 专门连续于或配置于或专门适用于金属轧机的进行附加金属 加 工 工 序 的 设 备2006.01：58C21D1/00 热处理一般的方法和设备，例如退火、硬化、淬火或回火：89C22C38/00铁基合金如合金钢（铸铁合金归入 C22C37/00）22006.01：106B32B15/00 实质上由金属组成的层状产品：109C21D9/00 热处理，例如适合于特殊产品的退火、硬化、淬火或回火，所用的炉子2006.01：113C21D8/00 通过伴随有变形的热处理或变形后再进行热处理来改变物理性能（除需要成型的工件不需要再加热的锻造或轧制成型的硬化工件或材料归入 C21D1/02）32006.01：127B21B37/00 专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法（专门适用于金属轧机的测量方法或设备 B21B38/00）2006.01：128B21B1/00 金属轧制的方法或制造实心半成品或成型截面的轧机（B21B17/00B21B23/00 优先，与被轧材料成分有关的归入 B21B3/00；通过同时在两个或多个区 段 轧 制 延 展 封 闭 形 金 属 带 归 入B21B5/00；作为部件的金属轧机机座归入 B21B13/00；在用移动轧辊形成铸型壁的铸型中连续铸入 B22D11/06）；轧机机列内的加工序列，轧制车间的布置，如机座的分组，轧道的顺序或分轧道变换的顺序2006.01：284Science and Technology&Innovation科技与创新2023 年 增刊 1117山西太钢不锈钢精密带钢有限公司、SMS DEMAGAG、中南大学、宝山钢铁股份有限公司的专利数量较多。在铁基合金领域（C22C38/00），POSCO、新日铁住金株式会社、宝山钢铁股份有限公司公司的专利数量较多。在由金属组成的层状产品领域（B32B15/00），新日铁株式会社、新日铁住金株式会社的专利数量较多。在专门轧制方法或程序的特殊成分合金材料的轧制领域（B21B3/00），山西太钢不锈钢精密带钢有限公司、POSCO、中南大学的专利数量较多。在金属连续铸造，即长度不限的铸造领域（B22D11/00），SMS DEMAGAG、新日铁株式会社的专利数量较多。在专门连续于或配置于或专门适用于金属轧机的进行附加金属加工工序的设备领域（B21B15/00），山西太钢不锈钢精密带钢有限公司、太原理工大学的专利数量较多。在热处理的一般方法或设备领域（C21D1/00），山西太钢不锈钢精密带钢有限公司的专利数量较多。表 3超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备主要申请人专利所属技术领域排名技术领域描述专利数量/组1B21B1/00金属轧制的方法或制造实心半成品或成型截面的轧机（B21B17/00B21B23/00 优先；与被轧材料成分有关的划入 B21B3/00；同时在 2 个或多个区段轧制延展封闭形金属带划入B21B5/00；作为部件的金属轧机机座划入 B21B13/00；在用移动轧辊形成铸型壁的铸型中连续铸造划入 B22D11/06）；轧机机列内的加工序列；轧制车间的布置，如机座的分组，轧道的顺序或分轧道变换的顺序692C21D9/00热处理，例如适合于特殊产品的退火、硬化、淬火或回火303C21D8/00通过伴随有变形的热处理或变形后再进行热处理来改变物理性能294B21B37/00专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法275C22C38/00铁基合金，例如合金钢266B32B15/00实质上由金属组成的层状产品217B21B3/00需要或允许采用专门轧制方法或程序的特殊成分合金材料的轧制198B22D11/00金属连续铸造，即长度不限的铸造189B21B15/00专门连续于或配置于，或专门适用于金属轧机的进行附加金属加工工序的设备1210C21D1/00热处理的一般方法或设备，例如退火、硬化、淬火或回火11图 5超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备主要申请人专利的技术领域分布3.2主要发明人挖掘与分析超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备专利数量排名前 10 的发明人及其主要研发技术领域如图 6 所示。杨永青（宁波永正精密不锈钢有限公司）在用于轧制长度不定的带或板领域（B21B1/22）、专门连续于或配置于或专门适用于金属轧机的进行附加金属加工工序的设备领域（B21B15/00）、用于线材带材领域（C21D9/52）的研发实力最强；王涛（太原理工大学）在用于轧制长度限定的板，如折叠板、叠合板领域（B21B1/38）的研发实力最强，喻海良在此领域的研发实力也较强；刘玉栋（太原钢铁（集团）有限责任公司）、段浩杰（太原钢铁（集团）有限责任公司）、罗纪平（太原钢铁（集团）有限责任公司）在用于轧制长度不定的带或板领域（B21B1/22）的研发实力较强；其他主要发明人还在专门适用于金属轧机或其加工产品的控制设备或方法领域（B21B37/00）、生产钢板或科技与创新Science and Technology&Innovation1182023 年 增刊 1带钢时领域（C21D8/02）、退火方法领域（C21D1/26）各有侧重。图 6超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备专利的主要发明人4结束语综上所述，通过专利分析，厘清超薄精密不锈带钢轧制工艺及设备技术领域主要国家和地区的专利申请趋势、重要创新主体等基本信息，掌握该领域专利整体分布格局，研究中国超薄精密不锈带钢轧制产业发展面临的问题及未来可能突破的方向；通过专利布局策略分析，完善中国尤其是山西省创新主体在超薄精密不锈带钢轧制技术领域的专利布局；该领域从业者通过专利分析报告，可了解行业动态、竞争者情报等，明确技术研发方向，强化科技创新能力，促进创新合作；专题数据库亦可为本领域创新主体及相关管理部门提供决策数据支持。参考文献：1刘婷，张娴，许海云，等.面向技术路径识别的文本挖掘方法应用研究述评J.情报理论与实践，2020，43（7）：179-185.2崔斌，董坤，许海云.专利合作对技术转移的影响及作用路径研究：以国内某科研机构为例J.情报理论与实践，2020，43（12）：103-110.3杨利坡，张海龙，张永顺.高端冷轧箔带形状/性能协同测控现状及趋势预测J.金属学报，2021，57（3）：295-308.4陈燕，孙全亮，孙玮.新时代专利导航的理论构建与实践路径J.知识产权，2020（4）：16-31.5任忠凯，郭雄伟，范婉婉，等.精密极薄带轧制理论研究进展及展望J.机械工程学报，2020，56（12）：73-84.6周静，贾宏君，乔开文，等.虚拟现实技术专利导航分析综述J.中国科学：信息科学，2019，49（11）：1451-1471.7刘相华，宋孟，孙祥坤，等.极薄带轧制研究与应用进展J.机械工程学报，2017，53（10）：1-9.8杨忠，文庭孝.专利发明人影响力评价模型构建及实证研究：基于文献计量与社会网络分析双重视角J.情报理论与实践，2018，41（9）：69-76，62.9吕光荣.冷轧不锈钢板的市场和应用J.上海冶金设计，1998（4）：27-55.10王超，许海云，方曙.产学研潜在合作对象识别方法研究J.科学学研究，2018，36（1）：101-113.作者简介：庞阳，女，山西左云人，硕士研究生。（编辑：严丽琴）（上接第 113 页）还难以完全达到保护要求，还零星存在无法对应等现实情况，法律保护体系还需要进一步完善，保护能力还有待进一步提高。但笔者相信，随着中国社会主义法治理念的不断深化，社会主义法制体系的不断完善，随着国家对网络环境下知识产权保护的更加重视，相关法律法规的不断完善，执法机关和执法人员能力水平的不断提高，中国网络环境下的知识产权法律保护体系一定会更加完善。作者简介：王君山（1984），男，山西忻州人，大学本科，法学学士，主任科员，主要从事互联网舆情分析研究工作。（编辑：王霞）