日本山陽特鋼軸承鋼專利分析研究

王良猷　趙義強(qiáng)　閆蕾　王敏　李海麗  

前言

軸承鋼是特鋼產(chǎn)品中要求最為嚴(yán)格及檢驗(yàn)項(xiàng)目最多的鋼種,軸承鋼主要用來制造滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)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(chǎn)的軸承鋼質(zhì)量水平在一定程度上代表了當(dāng)今世界軸承鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)的最高水平。

1.國內(nèi)外軸承鋼技術(shù)現(xiàn)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(diǎn)控制夾雜物的尺寸、形狀和分布。

表1　為國內(nèi)外軸承鋼主要質(zhì)量指標(biāo)對(duì)比表

表2　為國內(nèi)外軸承鋼企業(yè)主要產(chǎn)品及工藝流程

2.山陽特鋼軸承鋼系列產(chǎn)品

山陽特鋼建立先進(jìn)的軸承鋼生產(chǎn)工藝,其產(chǎn)品系列開發(fā)歷程如下:

上世紀(jì)1980年代-高純凈度鋼主要側(cè)重點(diǎn):高硬度和耐磨損性,出色的疲勞壽命,軸承鋼,減少夾雜物數(shù)量,生產(chǎn)工藝:電爐-精煉爐-脫氣-垂直鑄機(jī),代表產(chǎn)品系列SP鋼。

上世紀(jì)1990年代-超高純凈度鋼主要側(cè)重點(diǎn):更高疲勞強(qiáng)度,鋼中夾雜物最大大小控制,生產(chǎn)工藝:SNRP技術(shù),代表產(chǎn)品系列EP鋼。

2018年-極超純凈度鋼主要側(cè)重點(diǎn):夾雜物的應(yīng)力、變性,大型夾雜物出現(xiàn)頻率,種類、數(shù)量、比例控制,生產(chǎn)工藝:SURP技術(shù),代表產(chǎn)品系列Premium J2鋼。

3.山陽特鋼軸承鋼專利技術(shù)分析

3.1 專利申請(qǐng)概況

1)總體申請(qǐng)趨勢(shì)

山陽特鋼軸承鋼相關(guān)專利經(jīng)簡(jiǎn)單合并同族共有專利申請(qǐng)95件。圖1為山陽特鋼軸承鋼專利申請(qǐng)量趨勢(shì)圖。由圖1可得到其申請(qǐng)量趨勢(shì)與其產(chǎn)品升級(jí)趨勢(shì)相同,其三代產(chǎn)品存在三個(gè)專利申請(qǐng)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(tài)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(shù)反映出申請(qǐng)人對(duì)這項(xiàng)專利申請(qǐng)的重視程度。如果某項(xiàng)專利申請(qǐng)的同族專利數(shù)量大,那么說明該專利申請(qǐng)進(jìn)入了多個(gè)國家/地區(qū),進(jìn)入的國家/地區(qū)越多,需要的相關(guān)費(fèi)用越高,該專利申請(qǐng)對(duì)申請(qǐng)人來說越重要,其希望獲得更廣泛的專利權(quán)保護(hù)。因此,同族專利數(shù)能從側(cè)面反映出某一專利文獻(xiàn)的重要程度。從山陽特鋼申請(qǐng)的同族專利分布情況,其無同族的專利為57件,而2-4項(xiàng)同族的專利達(dá)32件,說明這些專利都在多個(gè)國家或在同一國家多個(gè)權(quán)利要求保護(hù)范圍的進(jìn)行了布局;5件以上同族專利5件。結(jié)合同族和目標(biāo)國申請(qǐng)情況綜合地可以看出山陽特鋼近年來使用多同族的申請(qǐng)策略在多個(gè)國家進(jìn)行了立體布局。同族最多的專利為CN1433484A,該專利保護(hù)一種高潔凈度鋼,其產(chǎn)品對(duì)應(yīng)EP系列鋼。

4)專利引證情況分析

專利引證信息能反映一項(xiàng)專利在某一個(gè)領(lǐng)域的影響力與價(jià)值,是反映技術(shù)信息的一個(gè)非常重要的方面,通過分析專利引證信息,可以篩選行業(yè)或競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的核心技術(shù)、了解競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手對(duì)于核心技術(shù)的專利保護(hù)策略、評(píng)估對(duì)手做了何種改進(jìn)、認(rèn)識(shí)競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的研究方向、發(fā)現(xiàn)潛在競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手、確定技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)具有重要的意義。圖3反映了山陽特鋼申請(qǐng)的專利被引用情況。從圖中可以發(fā)現(xiàn)其整體被引用次數(shù)較多,與其市場(chǎng)技術(shù)地位相匹配。

3.2 山陽特鋼專利技術(shù)分析

山陽特鋼的軸承鋼專利中,主要在于產(chǎn)品的有38項(xiàng),主要在于方法、檢測(cè)的有57項(xiàng)。

SNRP是一種優(yōu)質(zhì)清潔鋼的精煉工藝。這項(xiàng)技術(shù)是山陽特鋼獨(dú)有的,可最大限度地減少鋼中最大的夾雜物尺寸,從而發(fā)揮鋼的固有性能。SNRP通過優(yōu)化電弧爐熔煉和連續(xù)鑄造的工藝,實(shí)現(xiàn)了鋼的疲勞強(qiáng)度和可靠性的提高。圖4為山陽特鋼工藝、檢測(cè)技術(shù)的相關(guān)專利分布圖。

通過專利分析發(fā)現(xiàn)山陽特鋼的專利申請(qǐng)存在以下特點(diǎn):

一是山陽特鋼在早期申請(qǐng) 中多以整個(gè)工藝過程進(jìn)行申請(qǐng)保護(hù),之后對(duì)具體改進(jìn)工藝過程進(jìn)行保護(hù)。

二是對(duì)于各工藝過程的具體研究中,研究重點(diǎn)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(zhì)量軸承鋼的生產(chǎn)過程中,重點(diǎn)關(guān)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(duì)控制指標(biāo)的具體研究中,發(fā)現(xiàn)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(diǎn)考察指標(biāo)。四是研究中還發(fā)現(xiàn)檢測(cè)技術(shù)也是其軸承鋼領(lǐng)域的重要研究方向,取樣、分析方法是軸承鋼研發(fā)過程的重要抓手。

4.結(jié)語

一是山陽特鋼對(duì)于 精煉、鑄造、軋制、熱處理各工藝步驟進(jìn)行了詳細(xì)研究,并對(duì)具體的改進(jìn)工藝過程進(jìn)行了保護(hù)。其專利申請(qǐng)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(biāo),從不同維度進(jìn)行了系統(tǒng)的專利布局。

二是通過專利分析,對(duì)企業(yè)在冶煉工藝、操作水平、控軋控冷工藝、參數(shù)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(shè)備,包括超聲波檢測(cè)機(jī),漏磁檢測(cè)機(jī)和自動(dòng)尺寸控制設(shè)備,還使用了檢測(cè)樣品中的氧化物夾雜物所引起的發(fā)射光譜等技術(shù)。

四是檢測(cè)、評(píng)價(jià)方法是軸承鋼重要研究?jī)?nèi)容,目前主流的測(cè)試方法包括超聲檢測(cè)與掃描電鏡、疲勞測(cè)試等常規(guī)方法的組合使用。高質(zhì)量的檢測(cè)、評(píng)價(jià)方法對(duì)于軸承鋼的研發(fā)、量產(chǎn)具有指導(dǎo)意義。

來源：《冶金管理》2021年16期

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