高鋁鐵素體耐熱不銹鋼技術專利態勢分析＊

葛川

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高鋁鐵素體耐熱不銹鋼技術專利態勢分析＊

葛川

（山西省科學技術情報研究所，山西 太原 030001）

圍繞高鋁鐵素體不銹鋼相關技術及產業進行專利分析，通過調研國內外相關技術的專利布局，分析現有技術發展水平、研究熱點、技術空白點、研發趨勢和知識產權風險，為國家和山西省政府有效制訂本地區高鋁鐵素體技術及相關產業發展規劃，科學評估相關領域科技和經濟項目的價值與風險提供參考，同時也為高鋁鐵素體不銹鋼生產企業的技術研發、知識產權戰略制訂和市場競爭提供了借鑒。

高鋁鐵素體耐熱不銹鋼；專利；推廣應用；關鍵技術

高鋁鐵素體耐熱鋼是在“不銹”的基礎上又賦予其“耐熱”的功能，主要用于高溫環境，屬于高功能型不銹鋼，包括X10CrAlSi18、X10CrAlSi7等。高Al鐵素體耐熱鋼這類高端耐熱不銹鋼技術水平要求高、制造難度很大，目前國際上只有歐洲極少數企業掌握高端耐熱不銹鋼核心技術。因此，國內制造業對高Al鐵素體耐熱鋼的需求長期依賴從歐洲進口，價格昂貴，交貨周期長，國產化需求迫切。深入開展高Al鐵素體耐熱鋼應用基礎研究，解決其開發過程中的關鍵技術問題，并加速該類材料的推廣應用顯得尤為緊迫。

1 研究目標

通過本項目研究及實施，主要達到以下三個主要目標：①幫助山西省政府相關部門了解高鋁鐵素體耐熱不銹鋼產業在全球、中國和山西的技術發展趨勢和專利布局狀況。其中，重點了解影響產業發展關鍵技術的發展態勢、產業化情況和專利風險。揭示山西省高鋁鐵素體不銹鋼技術在全國及全球的競爭優勢、不足、風險和機會，為政府有效制訂產業創新與發展規劃提出建議。②幫助山西省內企業了解國內外高鋁鐵素體產業的技術和專利分布，深入了解國內外行業龍頭企業（或競爭對手）和關鍵技術的專利布局和先進的技術解決方案，了解行業技術發展方向、競爭對手研發動向、行業創新熱點、創新機會和知識產權風險，為企業的技術研發、專利布局、技術成果應用、市場競爭提供有價值的參考信息。③基于本項目專利數據庫建立企業專利信息服務平臺，為企業開展高鋁鐵素體耐熱不銹鋼產業關鍵技術的研發和知識產權風險全過程監控提供便捷的專利信息跟蹤、檢索、分析和管理工具。

2 工作模式

具體工作模式如圖1所示。前期專利檢索分析師以電話、郵件和視頻會議的形式向需求方充分了解項目需求，保證專利分析工作是政府和企業關心和需要的重點內容；項目實施過程中至少每周和企業的知識產權管理團隊進行一次詳細溝通，對我們已經完成工作征求反饋意見，避免方向的偏失。專利分析工作要求我們對專利、行業技術既要有高度的見解和又要有深入的評價和分析，我們邀請了知識產權專家和行業技術專家進入項目專家顧問團，國知局的知識產權專家能夠指引專利和產業的關系，在評議方法上給予指導。企業里的技術專家能跟我們共同探討產業的發展，并洞悉核心技術的新發展。

圖1 工作模式

3 專利檢索與篩選

3.1 總-分-補充-匯總的檢索策略

首先對包含所有技術分支的總體技術主題進行檢索，然后對檢索結果進行分類，在每個技術分支補充特有的檢索要素，最后對分支技術進行匯總分析。這種檢索策略的優勢在于，一方面檢索人員可以全面了解各技術分支；另一方面，能保證每個分支的檢索全面性。檢索策略不是一蹴而就的，在檢索策略的完善過程中，用釣魚檢索、引證追蹤、重點專利權人驗證等方法對檢索要素進行優化和驗證。

3.2 數據庫資源與選擇

3.2.1 可供檢索的數據資源

3.2.1.1 IncoPat科技創新平臺[1]

全球112余個國家/組織/地區1836年以來一億三千萬件專利文摘數據，80余個國家/組織/地區專利法律狀態數據，50余個國家/組織/地區的專利同族信息，10余個國家/組織/地區的專利引證信息，中國及歐美重要國家的專利全文，原始數據來源于各國家組織/地區官方知識產權機構，內容權威可靠；數據經規范化加工，內容更完善。

3.2.1.2 德溫特世界專利索引（Derwent World Patents Index）

超過2 290萬份專利文獻，超過1 120萬發明創造的詳細介紹，40個余個國家/組織/地區的專利信息。數據每周更新，時間追溯到1963年。

3.2.1.3 Total Patent專利數據庫

96個國家/地區和組織的專利數據；包含全文數據、說明書附圖、法律狀態信息、專利引證信息和專利同族信息；非英語語種的專利全文翻譯成了英文。

3.2.1.4 其他科技文獻數據庫

中國知網CNKI、維普、萬方、ScienceDirect、Springerlink、Engineeringvillage、Proquest。

3.2.2 數據庫的選擇

國內的專利使用incoPat科技創新平臺進行檢索和數據處理，使用國家知識產權局檢索系統和CNIPR進行補充檢索和驗證。

由于德溫特的數據規范全面，所以國外的專利使用德溫特世界專利索引進行檢索，使用Total Patent專利數據庫進行補充檢索和驗證。使用其他科技文獻數據庫進行背景調研和法律信息收集。

3.3 檢索策略

在編制檢索策略前，技術專家和專利檢索分析師進行了多次視頻會議的溝通。在檢索分析師熟悉了技術問題以后，開始檢索策略的制訂。與企業的技術專家和知識產權管理部門反復溝通后，確定了最終的檢索策略。中英文總檢索策略如表1所示。

3.4 檢索查全查準保障

檢索結果的評估貫穿于專利檢索的全過程中，以確保檢索結果的全面性和準確性。

表1 中英文總檢索策略

高鋁鐵不銹鋼 關鍵詞高鋁、鐵素體、high Al、high aluminum ferrite不銹鋼、耐熱鋼、合金、フェライト系ステンレス鋼板、heat resistant steel 相關IPC分類C22C38/00；C22C38/06 相關重點企業ＪＦＥスチール株式會社、日新制鋼、NISSHIN STEEL、武漢科技大學、德國蒂森克虜伯、芬蘭奧托昆普、Thyssenkrupp、Thyssen Krup、Outokumpu

3.4.1 查全率

專利文獻集合的查全率定義如下：設為待驗證的待評估查全專利文獻集合，為查全樣本專利文獻集合（集合中的每一篇文獻都必須要分析的主題相關，即“有效文獻”），則查全率可以定義為：

=num（∩）/num（）. （1）

式（1）中：*為與的交集；num（）為集合中元素的數量[2]。

在查全文獻庫構建之初，使用了基于重要申請人構建的查全樣本報告獻庫對查全文獻庫進行了評估，中外文專利的查全率分別為90%、85%，隨后針對知名申請人進行了補充查全工作。在去噪工作結束時，采用基于語義檢索工具構建的查全樣本報告獻庫對去噪后的文獻庫進行評估，中外文專利的查全率分別為94%、87%.

3.4.2 查準率

專利文獻集合的查全率定義如下：設為待評估專利文獻集合中的抽樣樣本，'為中與分析主題相關的專利文獻，則待驗證的集合的查準率可定義為：

=mun（'）/num（）. （2）

式（2）中：num（）為集合中元素的數量[3]。

通過對中英文專利的檢索結果進行了人工閱讀去噪、標引，確保每一篇專利都在分析主題的邊界內，因此其查準率為100%.

3.5 專利篩選方法

通過人工閱讀的方式，對技術分支進行標引，同一件專利涉及多個技術分支的，標引出全部的分支信息。標引的過程在EXCEL表格中進行，對于通過摘要很難進行分類的，需要閱讀專利全文信息。

專利篩選的結果經技術專家確認后進行統計分析。

4 高鋁鐵素體全球專利申請態勢分析

將高鋁鐵素體耐熱不銹鋼材料相關的全球專利進行檢索、收集、統計分析，共檢索到12 277件專利，其中中國專利1 321件，國外專利10 956件。主要從全球專利申請趨勢、全球各國專利布局、優先權國家專利申請情況、全球技術分布情況、全球重點專利權人排名分析等進行分析。具體分析內容如下。

4.1 全球申請趨勢分析

高鋁鐵素體全球專利申請趨勢分析如圖2所示。

圖2 高鋁鐵素體全球專利申請趨勢分析

從全球專利申請趨勢來看，高鋁鐵素體全球專利申請總體上呈現增加的趨勢，只有近兩年專利申請數量略微減少。可見，全球對于高鋁鐵素體耐熱性不銹鋼的研發和投資力度還是很熱的。各國巨頭都在不斷進行這些方面的專利布局，專利申請數量不斷增加。

4.2 全球各國專利布局分析

全球各國專利布局分析如圖3所示。全球各國專利布局如表2所示。

圖3 全球各國專利布局分析圖

表2 全球各國專利布局表

專利公開國別專利數量/件 日本4 817 中國1 321 美國1 218 韓國1 191 德國389 印度260 加拿大207 瑞典172 西班牙145

從專利布局國家來看，高鋁鐵素體不銹鋼耐熱材料專利布局前幾名的國家主要為日本，專利布局數量最多（4 817件），其次是中國、美國、韓國，位居第二梯隊，專利數量均在1 000件左右，其中，中國專利申請1 321件，美國專利布局1 218件，韓國專利布局1 191件。德國、印度、加拿大、瑞典以及西班牙專利布局位居第三梯隊，均在400件以下。其中，德國專利布局389件，印度專利布局260件，加拿大專利布局207件，瑞典專利布局172件，西班牙專利布局145件。

4.3 優先權國家專利申請分析

高鋁鐵素體耐熱不銹鋼優先權國家專利分布如圖4所示。從專利技術的創新國家分布來看，日本在高鋁鐵素體耐熱不銹鋼材料領域技術創新最為活躍，專利研發數量也是最多的，高達4 660件。其次為美國，研發型專利布局數量為883件。排在第三梯隊的是德國、瑞典、法國以及芬蘭，原始專利布局數量分別為883件、315件、280件、265件、260件、190件。而我國原創型專利為79件。與專利布局數量的1 000多件來看，明顯不相符。可見，我國大多數專利布局都是國外來華專利布局，自己國家研發團隊專利布局數量較少。

圖4 高鋁鐵素體耐熱不銹鋼優先權國家專利分布圖

4.4 全球技術分布分析

全球高鋁鐵素體不銹鋼耐熱材料技術分布如表3所示。對全球高鋁鐵素體不銹鋼材料領域技術分布情況進行統計，在高鋁鐵素體不銹鋼耐熱材料領域中，合金處理專利申請數量最多，專利數量高達12 021件，合金處理設備為6 967件。在該技術領域中，主要集中在這兩個領域。在基合金涂覆、金屬軋制領域專利申請數量為1 000多件；其次為金屬釬焊、金屬鑄造以及金屬粉末的加工，專利數量為300～600多件不等。

表3 全球高鋁鐵素體不銹鋼耐熱材料技術分布表

相關IPC相關領域說明專利數量/件 C22C合金處理12 021 C21D合金處理設備6 967 C23C合金涂覆1 631 B21B金屬的軋制1 038 B23K釬焊或焊接600 B22D金屬鑄造392 B22F金屬粉末的加工328

4.5 全球重點專利權人排名分析

全球重點專利權人排名如表4所示。統計全球重點的專利權人發現，全球前幾位重點專利申請人中，日本企業實力較強，這也是日本在全球專利申請量大的原因。光日新鐵一家專利申請數量就高達1 385件。其次為日新制鋼公司以及JFE公司、住友金屬公司均為日本企業，專利申請數量均排名非常靠前，其次為韓國企業浦項制鐵公司，專利申請數量為364件。

表4 全球重點專利權人排名表

申請人申請人專利數量/件 NIPPON STEEL CORP日新鐵1 385 NISSHIN STEEL CO LTD日新制鋼968 JFE STEEL CORPORATIONJFE公司968 SUMITOMO METAL IND住友金屬402 POSCO浦項制鐵公司364 杰富意鋼鐵株式會社杰富意鋼鐵株式會社276

5 高鋁鐵素體中國專利申請態勢分析

對高鋁鐵素體中國專利進行檢索、收集和整理分析，該領域中國專利共1 321件。其中，發明申請專利860件，實用新型專利1件，發明授權專利460件。主要分析內容如下。

5.1 中國申請趨勢分析

將高鋁鐵素體耐熱不銹鋼專利進行分析發現，中國在該領域第一件專利申請出現在2000年，在隨后的幾年中呈現緩慢增加的趨勢。從2011年開始，專利呈現快速增長的態勢，專利申請量逐年增加，其中2015、2016年專利申請數量最多，分別為149件和150件。從這些數據上可以看出，我國逐年增加在這個領域的技術研發與專利布局。中國專利申請趨勢分析如圖5所示。

圖5 中國專利申請趨勢分析圖

5.2 全國各省專利申請情況分析

對全國各省高鋁鐵素體耐熱不銹鋼專利進行統計分析，結果如表5所示。北京市專利申請數量最多，為59件。其次為江蘇、遼寧、湖北省，專利申請數量分別為55件、53件、47件。山西省在全國排名第13位，在全國排名相對靠前。但是專利申請量相對較少，僅有6件專利申請。全國各省專利申請情況分析如圖6所示。

5.3 全國專利有效性分析

對全國專利有效性進行分析，發現我國高鋁鐵素體耐熱不銹鋼材料相關領域專利授權專利共計839件，處于審查狀態專利296件。授權專利率占到63.51%.失效專利為186件，占我國專利總數量的12%.可見，在這個領域中，專利有效率相對較高。全國專利有效性分析如圖7和表6所示。

表5 全國各省專利申請情況排名表

申請人省市專利數量/件全國排名 北京591 江蘇552 遼寧533 湖北474 河北265 安徽236 河南207 上海188 山東109 內蒙古910 四川911 廣東712 山西613 黑龍江614 湖南615

圖6 全國各省專利申請情況分析圖

圖7 全國專利有效性分析圖

5.4 全國專利技術構成分析

全國專利技術構成分析表如表7所示。對中國高鋁鐵素體不銹鋼材料領域技術分布進行統計，在高鋁鐵素體不銹鋼耐熱材料領域中，合金處理專利申請數量最多，專利數量高達1 286件，合金處理設備為972件。在該技術領域中，主要集中在這兩個領域。在基合金涂覆、金屬軋制領域專利申請數量為100多件；其次為金屬釬焊、金屬鑄造以及金屬粉末的加工，專利數量較少。

表6 全國專利有效性分析表

當前法律狀態專利數量/件 授權839 實質審查296 權利終止79 駁回46 撤回45 公開16

表7 全國專利技術構成分析表

相關IPC分類相關技術分布專利數量/件 C22C合金處理1 286 C21D合金處理設備972 C23C合金涂覆310 B21B金屬的軋制154 C21C鐵制品的加工處理56 B22D金屬鑄造42 B21C用非軋制的方法生產合金21 B22F金屬粉末加工17 B21D沖壓16

5.5 全國重點專利申請人分析

全國重點專利申請人分布排名如圖8所示。對我國高鋁鐵素體耐熱不銹鋼材料領域專利權人進行排名分析發現，在我國排名靠前的專利權人均為國外申請人，其中有日本、韓國等發達國家。而中國企業主要集中在高校，如東北大學、武漢科技大學、北京科技大學等。

圖8 全國重點專利申請人分布排名圖

6 結論

6.1 制造技術集中在有限發達國家企業

高鋁鐵素體耐熱不銹鋼廣泛應用于工業生產、生活建材當中，但是這類不銹鋼材的制造技術難度要求高，制造難度大，目前只有歐洲、日本、韓國少數企業掌握著高端耐熱不銹鋼核心技術。

從專利數據分析可知，世界上高鋁鐵素體耐熱不銹鋼制造技術上述發達國家專利申請數量不斷增加，且紛紛布局到我國來，將我國變為重要的目標市場國家。

6.2 不銹鋼材料主要依靠進口

我國對高鋁鐵素體耐熱不銹鋼的需求全部依靠從歐洲進口，價格昂貴，交貨周期長，國產化需求迫切。這就要求我國要盡快開展高鋁鐵素體耐熱不銹鋼擦料應用的基礎性研究工作，解決其開發過程中的關鍵技術問題，并加速該類擦料的推廣應用。

6.3 生產關鍵技術逐漸明確

高率耐熱鐵素體不銹鋼技術水平要求高、制造難度很大，主要體現在以下五方面：①冶煉時，高鋁鋼潔凈度控制難度大；②高鋁鋼連鑄難度大；③中板坯數量多，溫度過低易鑄坯開裂；④熱加工時，中板厚度大帶來的鐵素體不銹鋼尺寸效應對韌性影響較大；⑤如何選擇合適的熱處理制度，控制合理的晶粒尺寸，使鋼板具有最佳的韌性和力學性能匹配，難度很大。

6.4 相關專利不斷增加

從全球專利申請趨勢來看，高鋁鐵素體全球專利申請趨勢總體上呈現增加的趨勢，只有近兩年專利申請數量略微下降。可見，全球對于高鋁鐵素體耐熱性不銹鋼的研發和投資力度還是很大的，各國巨頭都在不斷進行這些方面的專利布局，專利申請數量不斷增加。

6.5 發達國家為主流技術研發國家

從專利布局國家來看，高鋁鐵素體不銹鋼耐熱材料專利布局前幾名的國家主要為日本，專利布局數量為最多的4 817件；其次是中國、美國、韓國位居第二梯隊，專利數量均在1 000件左右，其中，中國專利申請1 321件，美國專利布局1 218件，韓國專利布局1 191件；德國、印度、加拿大、瑞典以及西班牙專利布局位居第三梯隊，均在400件以下。其中，德國專利布局389件，印度專利布局260件，加拿大專利布局207件，瑞典專利布局172件，西班牙專利布局145件。

日本在高鋁鐵素體耐熱不銹鋼材料領域技術創新最為活躍，專利研發數量也是最多的，高達4 660件；其次為美國，研發型專利布局數量為883件；排在第三梯隊的是德國、瑞典、法國以及芬蘭，原始專利布局數量分別為883件、315件、280件、265件、260件、190件。

6.6 我國是全球重要貿易市場

我國原創型專利為79件，與專利布局數量的1 000多件來看，明顯不相符。我國大多數專利布局都是國外來華專利布局，自己國家研發團隊專利布局數量較少。可見，我國是是發達國家跨國公司的重要貿易流向國家，跨國公司紛紛來我國進行專利布局。但是我國研發成果卻非常少，技術研發實力較弱，本地專利申請數量非常少。

6.7 山西省專利布局相對居中

基于電站鍋爐使用環境的鐵素體耐熱鋼定制化材料設計理論技術，使產品可以滿足不同服役環境對材料性能的要求。高潔凈度冶煉及連鑄工藝技術實現了高Al鐵素體不銹鋼夾雜物合理控制和連鑄過程的順利澆注。鐵素體耐熱鋼紅送熱裝及控軋控冷專有技術避免了板坯裂紋缺陷，大幅改善了材料韌性，實現了強韌性與高溫性能的最佳匹配，解決了鐵素體不銹鋼中板尺寸效應的難題，實現了20 mm厚度中板的穩定生產。確保優良制造性能和使用性能的熱處理工藝研究，消除加工硬化，提高塑性，滿足了下游用戶的加工使用要求。高Al鐵素體耐熱鋼配套焊接工藝技術滿足了用戶焊接的要求。

［1］朱修篁，易香華，薛芳芳，等.生物醫藥專利分布及趨勢研究［J］.中國新藥雜志，2015（15）：1686-1693.

［2］王路凱.潛在專利交易機會挖掘方法研究及應用［D］.北京：北京工業大學，2016.

葛川（1982—），男，山西省科學技術情報研究所副研究員。

山西省科技基礎條件平臺建設計劃項目“山西省專利文獻共享服務平臺建設”（編號：201705D121009）

2095－6835（2019）07－0008－05

TF764.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.008

〔編輯：張思楠〕