十五五规划背景下万向联轴器在冶金行业的发展及未来展望（一）

摘要

本文立足“十五五”规划（2026-2030年）的战略视角，系统研究万向联轴器在冶金行业的技术应用现状、发展趋势及未来路径。万向联轴器作为冶金轧钢产线传动系统的核心部件，其性能直接影响轧机运行效率和产品质量。研究表明，2024年全球万向节联轴器市场规模约85.18亿美元，预计2031年将达122.2亿美元，“十五五”期间年复合增长率达6.1%。冶金行业作为万向联轴器的重要应用领域，正加速向智能化、绿色化、高端化方向转型，为万向联轴器技术升级带来历史性机遇。文章深入分析了冶金工况下万向联轴器的技术特性与选型原则，系统总结了新结构重载万向轴、智能监测技术、轻量化设计等关键技术进展，提出“十五五”期间需重点攻克高精度加工、长寿命设计、智能诊断等核心技术难题，并展望了集成化、智能化、绿色化三大发展趋势，为冶金装备核心传动部件的自主可控发展提供理论参考。

引言

万向联轴器作为连接电机与轧辊的关键柔性传动部件，在冶金轧钢产线中承担着传递巨大扭矩、补偿轴向偏差、吸收冲击载荷的核心功能。从热连轧机组的粗轧机架到精轧机架，从中厚板轧机到高速线材轧机，万向联轴器的性能直接决定轧机的作业率、产品质量和设备寿命。

进入“十四五”收官之年，我国冶金行业正经历深刻变革。一方面，钢铁行业面临“双碳”目标的刚性约束，倒逼企业加速绿色低碳转型；另一方面，高端钢材需求持续增长，对轧制精度和产品质量提出更高要求。在此背景下，作为冶金装备核心传动部件的万向联轴器，其技术升级和产业转型迫在眉睫。

“十五五”规划建议明确提出，传统产业优化提升要“坚持智能化、绿色化、融合化方向”，这为万向联轴器产业发展指明了方向。据QYResearch调研数据显示，2024年全球万向节联轴器市场规模约85.18亿美元，预计2031年将达到122.2亿美元，“十五五”期间年复合增长率（CAGR）为6.1%。冶金行业作为万向联轴器的重要应用领域，其市场需求将持续扩大。

2025年，国内某冶金装备龙头企业为冶金轧钢产线开发的新结构重载万向轴，承载能力大幅提升，使用寿命延长50%以上，成为行业技术创新的典范。本文将从技术应用、市场趋势、挑战攻关、未来展望等维度，系统剖析“十五五”时期万向联轴器在冶金行业的发展图景。

一、万向联轴器在冶金行业的技术应用与现状

1.1冶金轧钢产线对万向联轴器的特殊要求

冶金轧钢产线具有重载、冲击、变角度、高温、多尘的复杂工况特征，对万向联轴器提出了严苛的技术要求。

超大扭矩传递能力：现代宽厚板轧机、热连轧机的单机轧制力可达数万吨，万向联轴器需承受巨大的峰值扭矩。在咬钢瞬间，扭矩峰值可达额定值的2.5-3倍，要求万向联轴器具备优异的过载能力和抗冲击韧性。

大角度摆动适应性：轧辊在轧制过程中需进行辊缝调整，万向联轴器的工作倾角通常在0°~8°范围内变化，要求十字铰链结构具备良好的角向补偿能力。

恶劣环境适应性：轧钢现场存在高压除鳞水、氧化铁皮、高温辐射等因素，要求万向联轴器具备高等级密封防护和耐高温性能。

高可靠性要求：轧钢产线连续作业，万向联轴器故障将导致整条产线停机，单次停机损失可达数十万元，要求产品具备长寿命和高可靠性。

1.2万向联轴器的主要类型与结构特点

冶金行业应用的万向联轴器主要分为以下类型：

十字轴式万向联轴器：采用十字铰链结构，具有传递扭矩大、角向补偿能力强、结构紧凑等特点，是冶金轧钢产线主传动系统的首选方案。其核心部件包括叉头、十字轴、轴承和花键副。

滑块式万向联轴器：采用滑块与滑槽的滑动配合实现扭矩传递，结构简单、成本较低，适用于转速和扭矩要求相对较低的辅助传动系统。

球铰式万向联轴器：采用球面铰接结构，角向补偿能力更强，但承载能力相对有限，多用于轻载传动系统。

在冶金轧钢产线中，十字轴式万向联轴器占据主导地位。近年来，国内龙头企业通过结构优化、材料升级和工艺改进，不断突破技术瓶颈。2025年，某冶金装备龙头公司为冶金轧钢产线开发的新结构重载万向轴，通过优化叉头结构和十字轴热处理工艺，使承载能力大幅提升，使用寿命延长50%以上。

1.3冶金行业万向联轴器的应用现状

当前，我国冶金行业万向联轴器的应用呈现以下特点：

国产化进程加速：经过多年技术积累，国内企业在常规万向联轴器领域已具备较强竞争力，国产产品在热连轧、中厚板、棒线材等产线的市场占有率超过70%。在高端重载领域，部分龙头企业产品已接近国际先进水平。

高端产品仍存差距：在超大型轧机（5米以上宽厚板轧机）、高速轧机（线材轧机）等高端领域，国产产品在精度保持性、寿命一致性方面与国际领先水平仍有差距，部分关键设备仍依赖进口。

定制化需求增强：随着冶金装备向大型化、高速化、智能化方向发展，对万向联轴器的定制化需求日益增强。企业需要根据具体轧机型号、工艺参数、工况条件进行个性化设计和制造。

二、“十五五”时期冶金行业发展趋势及其对万向联轴器的需求

2.1冶金行业智能化转型驱动万向联轴器升级

“十五五”规划建议明确提出，传统产业优化提升要“坚持智能化方向”。冶金行业作为典型的流程制造业，正加速向智能工厂转型。工信部数据显示，我国已累计建成7000余家先进级、500余家卓越级智能工厂，工业互联网应用实现41个工业大类全覆盖。

冶金行业智能化转型对万向联轴器提出新要求：

状态感知能力：智能轧钢产线需要实时监测传动系统运行状态，要求万向联轴器集成温度、振动、扭矩等传感器，实现运行参数的在线采集。

预测性维护：基于大数据分析的设备健康管理成为趋势，万向联轴器需具备状态自监测和寿命预测功能，支撑预测性维护决策。

与智能控制系统协同：万向联轴器的运行状态需与轧机控制系统互联互通，实现传动系统与工艺参数的协同优化。

2.2绿色低碳转型倒逼能效提升

“十五五”规划建议要求“协同推进降碳、减污、扩绿、增长”，冶金行业作为高耗能行业，绿色转型压力巨大。

万向联轴器在绿色转型中承担重要角色：

传动效率提升：万向联轴器的传动效率直接影响轧机能耗。优化十字轴轴承设计、改善润滑条件、减少摩擦损耗，可有效提升传动效率，降低吨钢电耗。

轻量化设计：通过结构拓扑优化、新材料应用，减轻万向联轴器自身重量，降低传动系统惯量，实现节能降耗。

免维护设计：开发自润滑、长寿命万向联轴器，减少润滑油使用和更换频次，降低废油排放。

2.3高端钢材需求拉动产品升级

随着海洋工程、轨道交通、航空航天等领域对高端钢材需求持续增长，冶金行业正加速向高附加值产品转型。高端钢材对轧制精度、表面质量的要求更为严苛，这对万向联轴器的传动精度和稳定性提出更高要求。

传动精度提升：高端板材轧制要求厚度公差控制在微米级，万向联轴器的传动间隙、扭转刚度直接影响轧制精度。

振动抑制能力：传动系统的振动会通过轧辊传递到钢板表面，影响表面质量。要求万向联轴器具备良好的动平衡特性和振动抑制能力。

2.4市场空间持续扩大

据QYResearch调研数据显示，2024年全球万向节联轴器市场规模约85.18亿美元，预计2031年将达到122.2亿美元，2025-2031年期间年复合增长率（CAGR）为6.1%。其中，亚太地区是全球最大的万向节联轴器市场，中国作为全球最大的钢铁生产国和冶金装备制造国，其市场增速预计将高于全球平均水平。

“十五五”期间，随着冶金行业存量改造和增量投资的双重拉动，万向联轴器市场空间将持续扩大。初步估计，仅冶金行业万向联轴器年市场需求可达50亿元以上。

（未完待续）

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