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5G通信和智慧城市将引发钢材需求变化
信息来源:世界金属导报2019-12-10B01      时间:2019-12-17 14:22:07

1 5G通信技术将给人类生产和生活带来快速变化

随着5G通信网络的出现,借助智能传感器和实时传输等智能技术,通过提升连接能力,有望使工厂真正实现自动化并改进整个制造流程。

5G技术的商业化还将给人们的生活带来快速变化。首先是推广共享办公室。在大城市,员工将不再需要在路上花大量时间,他们可以去家附近的共享办公室,通过全息通讯进行远程会议。通勤人数的减少也会缩减交通量,购买汽车的人会减少。而且随着5G技术的普及,自主汽车将无处不在,共享汽车将成为一种常态,这或将改变汽车行业的格局。

2社会变化产生的新需求将引发未来材料行业的改变

上述社会变化会改变传统的生产和消费秩序,并产生新的秩序。这种新的模式将转而产生新的需求,问题在于谁先抓住这个机会。在材料行业,积极抢占这一新订单的企业肯定会率先行动。

韩国金属与材料研究所(KIM)筛选出与未来材料相关的五大议题(图1),并提出了有发展前景的材料。他们的五个议题分别是:适应“新的气候政策”;为超级老龄化社会做准备;疾病预防;持续的经济增长;一个高度连接的社会。KIM同时还提出了适用于这五大议题的材料类型:适应气候变化的材料;健康生物材料;安全材料;可持续材料和智能材料。对钢铁行业来说,未来适应气候变化的材料、安全材料和可持续材料都将变得日益重要。5G技术引发的社会变革,与利用未来材料建设智慧城市密切相关。

3未来大都市的崛起

大都市基本上由商业区和住宅区组成。如果公共交通枢纽附近的共用办公室得到普及,遥远距离的通勤将消失。在韩国,已经在地铁换乘站附近建立了许多知识产业中心,用作共享办公室。人们可以去家附近的共享办公室,通过与其他公司的人交流互动,创造新的商业机会。不同于过去人们在同一间办公室与同一组人一起工作,现在他们可以与来自不同领域的其他人接触,有助于创造力的提升。用于通勤上的时间则可以实现自我发展和休闲娱乐。包括剧院、室内体育中心和网球场在内的体育和娱乐设施将进一步扩大,在为社区居民服务时,小企业将得到蓬勃发展。这些城镇将需要不同类型的建筑,翻新旧城中心的重建项目也将取得进展。钢铁材料将再次成为最适合的建筑材料,主动适应快速变化的社会。在英国,钢材被广泛用于建筑,很容易采购到建筑钢构件。韩国和其他亚洲国家也在积极开发各种新型钢结构材料。此外,钢铁行业应仔细考虑如何向消费者宣传钢材作为建筑材料的优势,如抵御自然灾害(台风、地震、海啸等)和人为灾害(战争、恐怖袭击、火灾),以及为用户提供最大程度的安全和便利。

4构建全新的物流系统

虽然人的流动性可能下降,但预计货物运输量则会增加。亚马逊等电子商务企业的蓬勃发展,有助于物流业成为未来最重要的产业之一。软银集团在投资中国网络零售商阿里巴巴中获得了可观的回报,该公司最近投资了韩国电子商务公司Coupang,凸显了电子商务领域的重要性。为了适应韩国双职工家庭和单身家庭的增长,现在甚至可以向家庭提供新鲜产品。为了快速运送大量新鲜蔬菜、水果和乳制品,有必要开发连接农场和城市的新型运输系统。最为重要的就是,在未来大规模物流成为常态的情况下,我们也必须要考虑如何提高能源效率,同时减少细颗粒物污染。

提高能源效率的最佳方法是减少既定运输方式的重量。对于汽车、火车、轮船和飞机,乃至无人机等交通运输工具而言,材料的开发主要关注于减轻重量,这就是一种提高能源效率的手段。与其他材料相比,钢材一直具有优势,但它正受到其他轻质材料的挑战。特别是对于汽车工业来说,在日趋严格的环保标准下,提高燃油经济性已成为一个紧迫的问题。美国政府计划要求美国车辆在2025年前实现23.9公里/升的燃油经济性,而欧洲和日本则规定,到2020年分别达成26.5公里/升和20.3公里/升的燃油经济性目标。韩国计划到2020年实现24.3公里/升的燃油经济性目标。这意味着,到2025年之前,汽车工业必须将燃油经济性平均提高50%以上。

为了应对社会发展趋势,钢铁行业正在开发下一代汽车用钢。典型的案例就是高强度Fe-Mn-Al-C轻量钢,通过添加5%-10%的铝,它比传统的Fe-Mn-C钢轻10%以上,从而比铝材更具有竞争力。轻量钢通常有一个缺点,即抗拉强度低于1GPa级。为了解决这一问题,业内正在开发析出硬化马氏体钢,并对残余奥氏体的利用进行分析。铝材是发展最快的汽车材料之一,碳纤维增强复合材料和钛作为航空航天材料的应用也日益广泛。钢材用于飞机起落架,但其应用范围正在缩小。为减轻高速列车的重量,铁路机车车辆钢框架所占的比例不断下降,而高强度铝挤压合金和铝板在轻量化框架中的比重不断上升。近年来,人们对使用阻燃镁合金轻量车架和内部材料重量进行了广泛的研究。法国TGV双层列车是全球最早采用AZ91镁合金作为座椅部件的高速列车,与传统铝合金相比,它的车身重量减轻了16.7%。韩国高速列车KTX也采用镁合金作为座椅部件,实现了减重高达35.6%。在造船工业中,高速船和休闲船上的耐腐蚀铝合金正在日益取代传统的钢材。对于物流业来说,当运输一定数量货物的能源成本超出运输中的材料成本时,将会有更广泛的材料选择。根据市场研究公司Markets and Markets的数据,在这些变化趋势下,2014年铝、镁和钛等有色金属材料的增长率分别为9.2%、8.0%和6.3%。

为了减少细颗粒物污染,城市内燃烧化石燃料的运输方式可能会被排除在物流行业之外。所谓的超级高铁(hyperl oop)是埃隆·马斯克(El on Musk)首次提出的未来高速交通概念,可用于长途旅行,而电动汽车(EVs)或无人机可用于短途旅行和快速交付。归咎于电池重量较大,因此减轻重量是电动汽车的一个重要问题,钢铁工业正致力于采用先进高强钢(AHSS)来满足这一需求。对于客运超级高铁而言,采用不透明的钢管作材料可能会使乘客感到心里层面的不适,因而需要替代材料。然而对于货运超级高铁来说,钢管是最适宜材料,从成本角度而言,钢材也是货运超级高铁最具有竞争力的选项。

环保型集装箱船或跨洲列车可用于跨国和跨洲货物的运输。为了提高物流效率,韩国铁路研究所最近开发了可折叠式集装箱,而且还将继续在物流的其他领域实现突破。

5适宜的城市系统

世界上的老旧城市有一个共同点,那就是很难筹集到城市重建所需的大量资金。由于建筑物的生命周期超过100年,因此在计算建筑成本时,重建成本一般不包括在内,而是将成本转嫁给子孙后代。因此,全球各大城市都已经显得不堪重负。为了构建一个更具可持续性的城市体系,必须从一开始就考虑到再生成本。

城市设计应考虑城市能源消耗和循环利用的优化。钢材显然是可持续城市设计最具竞争力的材料。由于近80%的钢结构房屋是可回收利用的,因此钢材可以被认为是最适合可持续发展的城市基础材料。如果材料的研发将能源节约和资源循环摆在首位,那么轻量的高强度钢材就可以解决问题。由浦项全额出资的综合性建筑服务公司POSCO A·C最近开发了模块化住房和其他结构,但早期设计的高成本却让消费者望而止步。模块化建筑的发展需要一个巨大的转变,例如通过采用新的钢材,如印花彩涂钢板等。这种新开发的钢铁材料要求能抵抗地震、台风和火灾,以及借助技术进步的推动作用,以有竞争力的价格解决地板噪音和隔热等问题。

6钢铁材料亟待创新

历史上,科学技术的进步带来社会变革。直到工业革命之后,工作场所才与居住地分离。公寓是韩国最常见的居住空间,它的建造是为了容纳不断膨胀的城市工人。工业革命给几个世纪的生活方式带来了深刻的变化。在第一次工业革命中,蒸汽机通过大规模生产创造了价值。在第二次和第三次工业革命中,电力和信息自动化技术的引进使得生产取得突破。大规模生产降低了成本,最终扩大了市场规模,增加了销售量。然而,同时它也导致了能源和资源的肆意使用,引发了一些环境和社会问题。以数据革命而著称的第四次工业革命,将随着5G通信技术的出现,推动人们的生活发生颠覆性变化。5G通信可以更好地应用数据的全部价值。

定制化生产从根本上解决了大规模生产的资源浪费问题,同时也改变了人们的生活方式。以前的工业革命把工作和居住区分开,但第四次工业革命将把工作区返回居住区。这或许可以使家庭和邻居之间的疏远甚至破裂的关系得到恢复。5G技术的应用可以创建新的社区,过去被忽视的一些社会部门将出现新的机会。

当前问题是谁将对这些变化作出先发制人的反应。一场社会的巨变即将来临,钢铁业适应这一变化的能力将受到考验。过去工业革命的经验表明,为变革做好充分准备的那些人就一定能抓住这难得的机会。 (罗晔)

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