葛川
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高鋁鐵素體耐熱不銹鋼技術(shù)專利態(tài)勢分析*
葛川
(山西省科學技術(shù)情報研究所,山西 太原 030001)
圍繞高鋁鐵素體不銹鋼相關(guān)技術(shù)及產(chǎn)業(yè)進行專利分析,通過調(diào)研國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的專利布局,分析現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展水平、研究熱點、技術(shù)空白點、研發(fā)趨勢和知識產(chǎn)權(quán)風險,為國家和山西省政府有效制訂本地區(qū)高鋁鐵素體技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃,科學評估相關(guān)領(lǐng)域科技和經(jīng)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(chǎn)企業(yè)的技術(shù)研發(fā)、知識產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)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(yīng)用;關(guān)鍵技術(shù)
高鋁鐵素體耐熱鋼是在“不銹”的基礎(chǔ)上又賦予其“耐熱”的功能,主要用于高溫環(huán)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(shù)水平要求高、制造難度很大,目前國際上只有歐洲極少數(shù)企業(yè)掌握高端耐熱不銹鋼核心技術(shù)。因此,國內(nèi)制造業(yè)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(chǎn)化需求迫切。深入開展高Al鐵素體耐熱鋼應(yīng)用基礎(chǔ)研究,解決其開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題,并加速該類材料的推廣應(yīng)用顯得尤為緊迫。
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(guān)部門了解高鋁鐵素體耐熱不銹鋼產(chǎn)業(yè)在全球、中國和山西的技術(shù)發(fā)展趨勢和專利布局狀況。其中,重點了解影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展態(tài)勢、產(chǎn)業(yè)化情況和專利風險。揭示山西省高鋁鐵素體不銹鋼技術(shù)在全國及全球的競爭優(yōu)勢、不足、風險和機會,為政府有效制訂產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新與發(fā)展規(guī)劃提出建議。②幫助山西省內(nèi)企業(yè)了解國內(nèi)外高鋁鐵素體產(chǎn)業(yè)的技術(shù)和專利分布,深入了解國內(nèi)外行業(yè)龍頭企業(yè)(或競爭對手)和關(guān)鍵技術(shù)的專利布局和先進的技術(shù)解決方案,了解行業(yè)技術(shù)發(fā)展方向、競爭對手研發(fā)動向、行業(yè)創(chuàng)新熱點、創(chuàng)新機會和知識產(chǎn)權(quán)風險,為企業(yè)的技術(shù)研發(fā)、專利布局、技術(shù)成果應(yīng)用、市場競爭提供有價值的參考信息。③基于本項目專利數(shù)據(jù)庫建立企業(yè)專利信息服務(wù)平臺,為企業(yè)開展高鋁鐵素體耐熱不銹鋼產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)和知識產(chǎn)權(quán)風險全過程監(jiān)控提供便捷的專利信息跟蹤、檢索、分析和管理工具。
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(yè)關(guān)心和需要的重點內(nèi)容;項目實施過程中至少每周和企業(yè)的知識產(chǎn)權(quán)管理團隊進行一次詳細溝通,對我們已經(jīng)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(yè)技術(shù)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(chǎn)權(quán)專家和行業(yè)技術(shù)專家進入項目專家顧問團,國知局的知識產(chǎn)權(quán)專家能夠指引專利和產(chǎn)業(yè)的關(guān)系,在評議方法上給予指導(dǎo)。企業(yè)里的技術(shù)專家能跟我們共同探討產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,并洞悉核心技術(shù)的新發(fā)展。
圖1 工作模式
首先對包含所有技術(shù)分支的總體技術(shù)主題進行檢索,然后對檢索結(jié)果進行分類,在每個技術(shù)分支補充特有的檢索要素,最后對分支技術(shù)進行匯總分析。這種檢索策略的優(yōu)勢在于,一方面檢索人員可以全面了解各技術(shù)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(quán)人驗證等方法對檢索要素進行優(yōu)化和驗證。
3.2.1 可供檢索的數(shù)據(jù)資源
3.2.1.1 IncoPat科技創(chuàng)新平臺[1]
全球112余個國家/組織/地區(qū)1836年以來一億三千萬件專利文摘數(shù)據(jù),80余個國家/組織/地區(qū)專利法律狀態(tài)數(shù)據(jù),50余個國家/組織/地區(qū)的專利同族信息,10余個國家/組織/地區(qū)的專利引證信息,中國及歐美重要國家的專利全文,原始數(shù)據(jù)來源于各國家組織/地區(qū)官方知識產(chǎn)權(quán)機構(gòu),內(nèi)容權(quán)威可靠;數(shù)據(jù)經(jīng)規(guī)范化加工,內(nèi)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(fā)明創(chuàng)造的詳細介紹,40個余個國家/組織/地區(qū)的專利信息。數(shù)據(jù)每周更新,時間追溯到1963年。
3.2.1.3 Total Patent專利數(shù)據(jù)庫
96個國家/地區(qū)和組織的專利數(shù)據(jù);包含全文數(shù)據(jù)、說明書附圖、法律狀態(tài)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(shù)據(jù)庫
中國知網(wǎng)CNKI、維普、萬方、ScienceDirect、Springerlink、Engineeringvillage、Proquest。
3.2.2 數(shù)據(jù)庫的選擇
國內(nèi)的專利使用incoPat科技創(chuàng)新平臺進行檢索和數(shù)據(jù)處理,使用國家知識產(chǎn)權(quán)局檢索系統(tǒng)和CNIPR進行補充檢索和驗證。
由于德溫特的數(shù)據(jù)規(guī)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(shù)據(jù)庫進行補充檢索和驗證。使用其他科技文獻數(shù)據(jù)庫進行背景調(diào)研和法律信息收集。
在編制檢索策略前,技術(shù)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(shù)問題以后,開始檢索策略的制訂。與企業(yè)的技術(shù)專家和知識產(chǎn)權(quán)管理部門反復(fù)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。
檢索結(jié)果的評估貫穿于專利檢索的全過程中,以確保檢索結(jié)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(guān)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(guān)IPC分類C22C38/00;C22C38/06 相關(guān)重點企業(yè)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(shè)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(guān),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(shù)量[2]。
在查全文獻庫構(gòu)建之初,使用了基于重要申請人構(gòu)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(jié)束時,采用基于語義檢索工具構(gòu)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(shè)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(guān)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(shù)量[3]。
通過對中英文專利的檢索結(jié)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(nèi),因此其查準率為100%.
通過人工閱讀的方式,對技術(shù)分支進行標引,同一件專利涉及多個技術(shù)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(jié)果經(jīng)技術(shù)專家確認后進行統(tǒng)計分析。
將高鋁鐵素體耐熱不銹鋼材料相關(guān)的全球?qū)@M行檢索、收集、統(tǒng)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?qū)@暾堏厔?、全球各國專利布局、?yōu)先權(quán)國家專利申請情況、全球技術(shù)分布情況、全球重點專利權(quán)人排名分析等進行分析。具體分析內(nèi)容如下。
高鋁鐵素體全球?qū)@暾堏厔莘治鋈鐖D2所示。
圖2 高鋁鐵素體全球?qū)@暾堏厔莘治?/p>
從全球?qū)@暾堏厔輥砜?,高鋁鐵素體全球?qū)@暾埧傮w上呈現(xiàn)增加的趨勢,只有近兩年專利申請數(shù)量略微減少??梢?,全球?qū)τ诟咪X鐵素體耐熱性不銹鋼的研發(fā)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(shù)量不斷增加。
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(shù)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(shù)量最多(4 817件),其次是中國、美國、韓國,位居第二梯隊,專利數(shù)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。
高鋁鐵素體耐熱不銹鋼優(yōu)先權(quán)國家專利分布如圖4所示。從專利技術(shù)的創(chuàng)新國家分布來看,日本在高鋁鐵素體耐熱不銹鋼材料領(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新最為活躍,專利研發(fā)數(shù)量也是最多的,高達4 660件。其次為美國,研發(fā)型專利布局數(shù)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(shù)量分別為883件、315件、280件、265件、260件、190件。而我國原創(chuàng)型專利為79件。與專利布局數(shù)量的1 000多件來看,明顯不相符??梢?,我國大多數(shù)專利布局都是國外來華專利布局,自己國家研發(fā)團隊專利布局數(shù)量較少。
圖4 高鋁鐵素體耐熱不銹鋼優(yōu)先權(quán)國家專利分布圖
全球高鋁鐵素體不銹鋼耐熱材料技術(shù)分布如表3所示。對全球高鋁鐵素體不銹鋼材料領(lǐng)域技術(shù)分布情況進行統(tǒng)計,在高鋁鐵素體不銹鋼耐熱材料領(lǐng)域中,合金處理專利申請數(shù)量最多,專利數(shù)量高達12 021件,合金處理設(shè)備為6 967件。在該技術(shù)領(lǐng)域中,主要集中在這兩個領(lǐng)域。在基合金涂覆、金屬軋制領(lǐng)域?qū)@暾垟?shù)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(shù)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(shù)分布表
相關(guān)IPC相關(guān)領(lǐng)域說明專利數(shù)量/件 C22C合金處理12 021 C21D合金處理設(shè)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
全球重點專利權(quán)人排名如表4所示。統(tǒng)計全球重點的專利權(quán)人發(fā)現(xiàn),全球前幾位重點專利申請人中,日本企業(yè)實力較強,這也是日本在全球?qū)@暾埩看蟮脑?。光日新鐵一家專利申請數(shù)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(yè),專利申請數(shù)量均排名非??壳?,其次為韓國企業(yè)浦項制鐵公司,專利申請數(shù)量為364件。
表4 全球重點專利權(quán)人排名表
申請人申請人專利數(shù)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
對高鋁鐵素體中國專利進行檢索、收集和整理分析,該領(lǐng)域中國專利共1 321件。其中,發(fā)明申請專利860件,實用新型專利1件,發(fā)明授權(quán)專利460件。主要分析內(nèi)容如下。
將高鋁鐵素體耐熱不銹鋼專利進行分析發(fā)現(xiàn),中國在該領(lǐng)域第一件專利申請出現(xiàn)在2000年,在隨后的幾年中呈現(xiàn)緩慢增加的趨勢。從2011年開始,專利呈現(xiàn)快速增長的態(tài)勢,專利申請量逐年增加,其中2015、2016年專利申請數(shù)量最多,分別為149件和150件。從這些數(shù)據(jù)上可以看出,我國逐年增加在這個領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)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
對全國各省高鋁鐵素體耐熱不銹鋼專利進行統(tǒng)計分析,結(jié)果如表5所示。北京市專利申請數(shù)量最多,為59件。其次為江蘇、遼寧、湖北省,專利申請數(shù)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。
對全國專利有效性進行分析,發(fā)現(xiàn)我國高鋁鐵素體耐熱不銹鋼材料相關(guān)領(lǐng)域?qū)@跈?quán)專利共計839件,處于審查狀態(tài)專利296件。授權(quán)專利率占到63.51%.失效專利為186件,占我國專利總數(shù)量的12%.可見,在這個領(lǐng)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(shù)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(nèi)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
全國專利技術(shù)構(gòu)成分析表如表7所示。對中國高鋁鐵素體不銹鋼材料領(lǐng)域技術(shù)分布進行統(tǒng)計,在高鋁鐵素體不銹鋼耐熱材料領(lǐng)域中,合金處理專利申請數(shù)量最多,專利數(shù)量高達1 286件,合金處理設(shè)備為972件。在該技術(shù)領(lǐng)域中,主要集中在這兩個領(lǐng)域。在基合金涂覆、金屬軋制領(lǐng)域?qū)@暾垟?shù)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(shù)量較少。
表6 全國專利有效性分析表
當前法律狀態(tài)專利數(shù)量/件 授權(quán)839 實質(zhì)審查296 權(quán)利終止79 駁回46 撤回45 公開16
表7 全國專利技術(shù)構(gòu)成分析表
相關(guān)IPC分類相關(guān)技術(shù)分布專利數(shù)量/件 C22C合金處理1 286 C21D合金處理設(shè)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(chǎn)合金21 B22F金屬粉末加工17 B21D沖壓16
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(lǐng)域?qū)@麢?quán)人進行排名分析發(fā)現(xiàn),在我國排名靠前的專利權(quán)人均為國外申請人,其中有日本、韓國等發(fā)達國家。而中國企業(yè)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
高鋁鐵素體耐熱不銹鋼廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)、生活建材當中,但是這類不銹鋼材的制造技術(shù)難度要求高,制造難度大,目前只有歐洲、日本、韓國少數(shù)企業(yè)掌握著高端耐熱不銹鋼核心技術(shù)。
從專利數(shù)據(jù)分析可知,世界上高鋁鐵素體耐熱不銹鋼制造技術(shù)上述發(fā)達國家專利申請數(shù)量不斷增加,且紛紛布局到我國來,將我國變?yōu)橹匾哪繕耸袌鰢摇?/p>
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(chǎn)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(yīng)用的基礎(chǔ)性研究工作,解決其開發(fā)過程中的關(guān)鍵技術(shù)問題,并加速該類擦料的推廣應(yīng)用。
高率耐熱鐵素體不銹鋼技術(shù)水平要求高、制造難度很大,主要體現(xiàn)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(shù)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(yīng)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。
從全球?qū)@暾堏厔輥砜?,高鋁鐵素體全球?qū)@暾堏厔菘傮w上呈現(xiàn)增加的趨勢,只有近兩年專利申請數(shù)量略微下降??梢?,全球?qū)τ诟咪X鐵素體耐熱性不銹鋼的研發(fā)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(shù)量不斷增加。
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(shù)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(shù)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(lǐng)域技術(shù)創(chuàng)新最為活躍,專利研發(fā)數(shù)量也是最多的,高達4 660件;其次為美國,研發(fā)型專利布局數(shù)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(shù)量分別為883件、315件、280件、265件、260件、190件。
我國原創(chuàng)型專利為79件,與專利布局數(shù)量的1 000多件來看,明顯不相符。我國大多數(shù)專利布局都是國外來華專利布局,自己國家研發(fā)團隊專利布局數(shù)量較少??梢姡覈鞘前l(fā)達國家跨國公司的重要貿(mào)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(fā)成果卻非常少,技術(shù)研發(fā)實力較弱,本地專利申請數(shù)量非常少。
基于電站鍋爐使用環(huán)境的鐵素體耐熱鋼定制化材料設(shè)計理論技術(shù),使產(chǎn)品可以滿足不同服役環(huán)境對材料性能的要求。高潔凈度冶煉及連鑄工藝技術(shù)實現(xiàn)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(shù)避免了板坯裂紋缺陷,大幅改善了材料韌性,實現(xiàn)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(yīng)的難題,實現(xiàn)了20 mm厚度中板的穩(wěn)定生產(chǎn)。確保優(yōu)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(shù)滿足了用戶焊接的要求。
[1]朱修篁,易香華,薛芳芳,等.生物醫(yī)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(yīng)用[D].北京:北京工業(yè)大學,2016.
葛川(1982—),男,山西省科學技術(shù)情報研究所副研究員。
山西省科技基礎(chǔ)條件平臺建設(shè)計劃項目“山西省專利文獻共享服務(wù)平臺建設(shè)”(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〕