高铝铁素体耐热不锈钢技术专利态势分析＊

葛川



高铝铁素体耐热不锈钢技术专利态势分析＊

葛川

（山西省科学技术情报研究所，山西 太原 030001）

围绕高铝铁素体不锈钢相关技术及产业进行专利分析，通过调研国内外相关技术的专利布局，分析现有技术发展水平、研究热点、技术空白点、研发趋势和知识产权风险，为国家和山西省政府有效制订本地区高铝铁素体技术及相关产业发展规划，科学评估相关领域科技和经济项目的价值与风险提供参考，同时也为高铝铁素体不锈钢生产企业的技术研发、知识产权战略制订和市场竞争提供了借鉴。

高铝铁素体耐热不锈钢；专利；推广应用；关键技术

高铝铁素体耐热钢是在“不锈”的基础上又赋予其“耐热”的功能，主要用于高温环境，属于高功能型不锈钢，包括X10CrAlSi18、X10CrAlSi7等。高Al铁素体耐热钢这类高端耐热不锈钢技术水平要求高、制造难度很大，目前国际上只有欧洲极少数企业掌握高端耐热不锈钢核心技术。因此，国内制造业对高Al铁素体耐热钢的需求长期依赖从欧洲进口，价格昂贵，交货周期长，国产化需求迫切。深入开展高Al铁素体耐热钢应用基础研究，解决其开发过程中的关键技术问题，并加速该类材料的推广应用显得尤为紧迫。

1 研究目标

通过本项目研究及实施，主要达到以下三个主要目标：①帮助山西省政府相关部门了解高铝铁素体耐热不锈钢产业在全球、中国和山西的技术发展趋势和专利布局状况。其中，重点了解影响产业发展关键技术的发展态势、产业化情况和专利风险。揭示山西省高铝铁素体不锈钢技术在全国及全球的竞争优势、不足、风险和机会，为政府有效制订产业创新与发展规划提出建议。②帮助山西省内企业了解国内外高铝铁素体产业的技术和专利分布，深入了解国内外行业龙头企业（或竞争对手）和关键技术的专利布局和先进的技术解决方案，了解行业技术发展方向、竞争对手研发动向、行业创新热点、创新机会和知识产权风险，为企业的技术研发、专利布局、技术成果应用、市场竞争提供有价值的参考信息。③基于本项目专利数据库建立企业专利信息服务平台，为企业开展高铝铁素体耐热不锈钢产业关键技术的研发和知识产权风险全过程监控提供便捷的专利信息跟踪、检索、分析和管理工具。

2 工作模式

具体工作模式如图1所示。前期专利检索分析师以电话、邮件和视频会议的形式向需求方充分了解项目需求，保证专利分析工作是政府和企业关心和需要的重点内容；项目实施过程中至少每周和企业的知识产权管理团队进行一次详细沟通，对我们已经完成工作征求反馈意见，避免方向的偏失。专利分析工作要求我们对专利、行业技术既要有高度的见解和又要有深入的评价和分析，我们邀请了知识产权专家和行业技术专家进入项目专家顾问团，国知局的知识产权专家能够指引专利和产业的关系，在评议方法上给予指导。企业里的技术专家能跟我们共同探讨产业的发展，并洞悉核心技术的新发展。

图1 工作模式

3 专利检索与筛选

3.1 总-分-补充-汇总的检索策略

首先对包含所有技术分支的总体技术主题进行检索，然后对检索结果进行分类，在每个技术分支补充特有的检索要素，最后对分支技术进行汇总分析。这种检索策略的优势在于，一方面检索人员可以全面了解各技术分支；另一方面，能保证每个分支的检索全面性。检索策略不是一蹴而就的，在检索策略的完善过程中，用钓鱼检索、引证追踪、重点专利权人验证等方法对检索要素进行优化和验证。

3.2 数据库资源与选择

3.2.1 可供检索的数据资源

3.2.1.1 IncoPat科技创新平台[1]

全球112余个国家/组织/地区1836年以来一亿三千万件专利文摘数据，80余个国家/组织/地区专利法律状态数据，50余个国家/组织/地区的专利同族信息，10余个国家/组织/地区的专利引证信息，中国及欧美重要国家的专利全文，原始数据来源于各国家组织/地区官方知识产权机构，内容权威可靠；数据经规范化加工，内容更完善。

3.2.1.2 德温特世界专利索引（Derwent World Patents Index）

超过2 290万份专利文献，超过1 120万发明创造的详细介绍，40个余个国家/组织/地区的专利信息。数据每周更新，时间追溯到1963年。

3.2.1.3 Total Patent专利数据库

96个国家/地区和组织的专利数据；包含全文数据、说明书附图、法律状态信息、专利引证信息和专利同族信息；非英语语种的专利全文翻译成了英文。

3.2.1.4 其他科技文献数据库

中国知网CNKI、维普、万方、ScienceDirect、Springerlink、Engineeringvillage、Proquest。

3.2.2 数据库的选择

国内的专利使用incoPat科技创新平台进行检索和数据处理，使用国家知识产权局检索系统和CNIPR进行补充检索和验证。

由于德温特的数据规范全面，所以国外的专利使用德温特世界专利索引进行检索，使用Total Patent专利数据库进行补充检索和验证。使用其他科技文献数据库进行背景调研和法律信息收集。

3.3 检索策略

在编制检索策略前，技术专家和专利检索分析师进行了多次视频会议的沟通。在检索分析师熟悉了技术问题以后，开始检索策略的制订。与企业的技术专家和知识产权管理部门反复沟通后，确定了最终的检索策略。中英文总检索策略如表1所示。

3.4 检索查全查准保障

检索结果的评估贯穿于专利检索的全过程中，以确保检索结果的全面性和准确性。

表1 中英文总检索策略

高铝铁不锈钢 关键词高铝、铁素体、high Al、high aluminum ferrite不锈钢、耐热钢、合金、フェライト系ステンレス鋼板、heat resistant steel 相关IPC分类C22C38/00；C22C38/06 相关重点企业ＪＦＥスチール株式会社、日新制钢、NISSHIN STEEL、武汉科技大学、德国蒂森克虏伯、芬兰奥托昆普、Thyssenkrupp、Thyssen Krup、Outokumpu

3.4.1 查全率

专利文献集合的查全率定义如下：设为待验证的待评估查全专利文献集合，为查全样本专利文献集合（集合中的每一篇文献都必须要分析的主题相关，即“有效文献”），则查全率可以定义为：

=num（∩）/num（）. （1）

式（1）中：*为与的交集；num（）为集合中元素的数量[2]。

在查全文献库构建之初，使用了基于重要申请人构建的查全样本报告献库对查全文献库进行了评估，中外文专利的查全率分别为90%、85%，随后针对知名申请人进行了补充查全工作。在去噪工作结束时，采用基于语义检索工具构建的查全样本报告献库对去噪后的文献库进行评估，中外文专利的查全率分别为94%、87%.

3.4.2 查准率

专利文献集合的查全率定义如下：设为待评估专利文献集合中的抽样样本，'为中与分析主题相关的专利文献，则待验证的集合的查准率可定义为：

=mun（'）/num（）. （2）

式（2）中：num（）为集合中元素的数量[3]。

通过对中英文专利的检索结果进行了人工阅读去噪、标引，确保每一篇专利都在分析主题的边界内，因此其查准率为100%.

3.5 专利筛选方法

通过人工阅读的方式，对技术分支进行标引，同一件专利涉及多个技术分支的，标引出全部的分支信息。标引的过程在EXCEL表格中进行，对于通过摘要很难进行分类的，需要阅读专利全文信息。

专利筛选的结果经技术专家确认后进行统计分析。

4 高铝铁素体全球专利申请态势分析

将高铝铁素体耐热不锈钢材料相关的全球专利进行检索、收集、统计分析，共检索到12 277件专利，其中中国专利1 321件，国外专利10 956件。主要从全球专利申请趋势、全球各国专利布局、优先权国家专利申请情况、全球技术分布情况、全球重点专利权人排名分析等进行分析。具体分析内容如下。

4.1 全球申请趋势分析

高铝铁素体全球专利申请趋势分析如图2所示。

图2 高铝铁素体全球专利申请趋势分析

从全球专利申请趋势来看，高铝铁素体全球专利申请总体上呈现增加的趋势，只有近两年专利申请数量略微减少。可见，全球对于高铝铁素体耐热性不锈钢的研发和投资力度还是很热的。各国巨头都在不断进行这些方面的专利布局，专利申请数量不断增加。

4.2 全球各国专利布局分析

全球各国专利布局分析如图3所示。全球各国专利布局如表2所示。

图3 全球各国专利布局分析图

表2 全球各国专利布局表

专利公开国别专利数量/件 日本4 817 中国1 321 美国1 218 韩国1 191 德国389 印度260 加拿大207 瑞典172 西班牙145

从专利布局国家来看，高铝铁素体不锈钢耐热材料专利布局前几名的国家主要为日本，专利布局数量最多（4 817件），其次是中国、美国、韩国，位居第二梯队，专利数量均在1 000件左右，其中，中国专利申请1 321件，美国专利布局1 218件，韩国专利布局1 191件。德国、印度、加拿大、瑞典以及西班牙专利布局位居第三梯队，均在400件以下。其中，德国专利布局389件，印度专利布局260件，加拿大专利布局207件，瑞典专利布局172件，西班牙专利布局145件。

4.3 优先权国家专利申请分析

高铝铁素体耐热不锈钢优先权国家专利分布如图4所示。从专利技术的创新国家分布来看，日本在高铝铁素体耐热不锈钢材料领域技术创新最为活跃，专利研发数量也是最多的，高达4 660件。其次为美国，研发型专利布局数量为883件。排在第三梯队的是德国、瑞典、法国以及芬兰，原始专利布局数量分别为883件、315件、280件、265件、260件、190件。而我国原创型专利为79件。与专利布局数量的1 000多件来看，明显不相符。可见，我国大多数专利布局都是国外来华专利布局，自己国家研发团队专利布局数量较少。

图4 高铝铁素体耐热不锈钢优先权国家专利分布图

4.4 全球技术分布分析

全球高铝铁素体不锈钢耐热材料技术分布如表3所示。对全球高铝铁素体不锈钢材料领域技术分布情况进行统计，在高铝铁素体不锈钢耐热材料领域中，合金处理专利申请数量最多，专利数量高达12 021件，合金处理设备为6 967件。在该技术领域中，主要集中在这两个领域。在基合金涂覆、金属轧制领域专利申请数量为1 000多件；其次为金属钎焊、金属铸造以及金属粉末的加工，专利数量为300～600多件不等。

表3 全球高铝铁素体不锈钢耐热材料技术分布表

相关IPC相关领域说明专利数量/件 C22C合金处理12 021 C21D合金处理设备6 967 C23C合金涂覆1 631 B21B金属的轧制1 038 B23K钎焊或焊接600 B22D金属铸造392 B22F金属粉末的加工328

4.5 全球重点专利权人排名分析

全球重点专利权人排名如表4所示。统计全球重点的专利权人发现，全球前几位重点专利申请人中，日本企业实力较强，这也是日本在全球专利申请量大的原因。光日新铁一家专利申请数量就高达1 385件。其次为日新制钢公司以及JFE公司、住友金属公司均为日本企业，专利申请数量均排名非常靠前，其次为韩国企业浦项制铁公司，专利申请数量为364件。

表4 全球重点专利权人排名表

申请人申请人专利数量/件 NIPPON STEEL CORP日新铁1 385 NISSHIN STEEL CO LTD日新制钢968 JFE STEEL CORPORATIONJFE公司968 SUMITOMO METAL IND住友金属402 POSCO浦项制铁公司364 杰富意钢铁株式会社杰富意钢铁株式会社276

5 高铝铁素体中国专利申请态势分析

对高铝铁素体中国专利进行检索、收集和整理分析，该领域中国专利共1 321件。其中，发明申请专利860件，实用新型专利1件，发明授权专利460件。主要分析内容如下。

5.1 中国申请趋势分析

将高铝铁素体耐热不锈钢专利进行分析发现，中国在该领域第一件专利申请出现在2000年，在随后的几年中呈现缓慢增加的趋势。从2011年开始，专利呈现快速增长的态势，专利申请量逐年增加，其中2015、2016年专利申请数量最多，分别为149件和150件。从这些数据上可以看出，我国逐年增加在这个领域的技术研发与专利布局。中国专利申请趋势分析如图5所示。

图5 中国专利申请趋势分析图

5.2 全国各省专利申请情况分析

对全国各省高铝铁素体耐热不锈钢专利进行统计分析，结果如表5所示。北京市专利申请数量最多，为59件。其次为江苏、辽宁、湖北省，专利申请数量分别为55件、53件、47件。山西省在全国排名第13位，在全国排名相对靠前。但是专利申请量相对较少，仅有6件专利申请。全国各省专利申请情况分析如图6所示。

5.3 全国专利有效性分析

对全国专利有效性进行分析，发现我国高铝铁素体耐热不锈钢材料相关领域专利授权专利共计839件，处于审查状态专利296件。授权专利率占到63.51%.失效专利为186件，占我国专利总数量的12%.可见，在这个领域中，专利有效率相对较高。全国专利有效性分析如图7和表6所示。

表5 全国各省专利申请情况排名表

申请人省市专利数量/件全国排名 北京591 江苏552 辽宁533 湖北474 河北265 安徽236 河南207 上海188 山东109 内蒙古910 四川911 广东712 山西613 黑龙江614 湖南615

图6 全国各省专利申请情况分析图

图7 全国专利有效性分析图

5.4 全国专利技术构成分析

全国专利技术构成分析表如表7所示。对中国高铝铁素体不锈钢材料领域技术分布进行统计，在高铝铁素体不锈钢耐热材料领域中，合金处理专利申请数量最多，专利数量高达1 286件，合金处理设备为972件。在该技术领域中，主要集中在这两个领域。在基合金涂覆、金属轧制领域专利申请数量为100多件；其次为金属钎焊、金属铸造以及金属粉末的加工，专利数量较少。

表6 全国专利有效性分析表

当前法律状态专利数量/件 授权839 实质审查296 权利终止79 驳回46 撤回45 公开16

表7 全国专利技术构成分析表

相关IPC分类相关技术分布专利数量/件 C22C合金处理1 286 C21D合金处理设备972 C23C合金涂覆310 B21B金属的轧制154 C21C铁制品的加工处理56 B22D金属铸造42 B21C用非轧制的方法生产合金21 B22F金属粉末加工17 B21D冲压16

5.5 全国重点专利申请人分析

全国重点专利申请人分布排名如图8所示。对我国高铝铁素体耐热不锈钢材料领域专利权人进行排名分析发现，在我国排名靠前的专利权人均为国外申请人，其中有日本、韩国等发达国家。而中国企业主要集中在高校，如东北大学、武汉科技大学、北京科技大学等。

图8 全国重点专利申请人分布排名图

6 结论

6.1 制造技术集中在有限发达国家企业

高铝铁素体耐热不锈钢广泛应用于工业生产、生活建材当中，但是这类不锈钢材的制造技术难度要求高，制造难度大，目前只有欧洲、日本、韩国少数企业掌握着高端耐热不锈钢核心技术。

从专利数据分析可知，世界上高铝铁素体耐热不锈钢制造技术上述发达国家专利申请数量不断增加，且纷纷布局到我国来，将我国变为重要的目标市场国家。

6.2 不锈钢材料主要依靠进口

我国对高铝铁素体耐热不锈钢的需求全部依靠从欧洲进口，价格昂贵，交货周期长，国产化需求迫切。这就要求我国要尽快开展高铝铁素体耐热不锈钢擦料应用的基础性研究工作，解决其开发过程中的关键技术问题，并加速该类擦料的推广应用。

6.3 生产关键技术逐渐明确

高率耐热铁素体不锈钢技术水平要求高、制造难度很大，主要体现在以下五方面：①冶炼时，高铝钢洁净度控制难度大；②高铝钢连铸难度大；③中板坯数量多，温度过低易铸坯开裂；④热加工时，中板厚度大带来的铁素体不锈钢尺寸效应对韧性影响较大；⑤如何选择合适的热处理制度，控制合理的晶粒尺寸，使钢板具有最佳的韧性和力学性能匹配，难度很大。

6.4 相关专利不断增加

从全球专利申请趋势来看，高铝铁素体全球专利申请趋势总体上呈现增加的趋势，只有近两年专利申请数量略微下降。可见，全球对于高铝铁素体耐热性不锈钢的研发和投资力度还是很大的，各国巨头都在不断进行这些方面的专利布局，专利申请数量不断增加。

6.5 发达国家为主流技术研发国家

从专利布局国家来看，高铝铁素体不锈钢耐热材料专利布局前几名的国家主要为日本，专利布局数量为最多的4 817件；其次是中国、美国、韩国位居第二梯队，专利数量均在1 000件左右，其中，中国专利申请1 321件，美国专利布局1 218件，韩国专利布局1 191件；德国、印度、加拿大、瑞典以及西班牙专利布局位居第三梯队，均在400件以下。其中，德国专利布局389件，印度专利布局260件，加拿大专利布局207件，瑞典专利布局172件，西班牙专利布局145件。

日本在高铝铁素体耐热不锈钢材料领域技术创新最为活跃，专利研发数量也是最多的，高达4 660件；其次为美国，研发型专利布局数量为883件；排在第三梯队的是德国、瑞典、法国以及芬兰，原始专利布局数量分别为883件、315件、280件、265件、260件、190件。

6.6 我国是全球重要贸易市场

我国原创型专利为79件，与专利布局数量的1 000多件来看，明显不相符。我国大多数专利布局都是国外来华专利布局，自己国家研发团队专利布局数量较少。可见，我国是是发达国家跨国公司的重要贸易流向国家，跨国公司纷纷来我国进行专利布局。但是我国研发成果却非常少，技术研发实力较弱，本地专利申请数量非常少。

6.7 山西省专利布局相对居中

基于电站锅炉使用环境的铁素体耐热钢定制化材料设计理论技术，使产品可以满足不同服役环境对材料性能的要求。高洁净度冶炼及连铸工艺技术实现了高Al铁素体不锈钢夹杂物合理控制和连铸过程的顺利浇注。铁素体耐热钢红送热装及控轧控冷专有技术避免了板坯裂纹缺陷，大幅改善了材料韧性，实现了强韧性与高温性能的最佳匹配，解决了铁素体不锈钢中板尺寸效应的难题，实现了20 mm厚度中板的稳定生产。确保优良制造性能和使用性能的热处理工艺研究，消除加工硬化，提高塑性，满足了下游用户的加工使用要求。高Al铁素体耐热钢配套焊接工艺技术满足了用户焊接的要求。

［1］朱修篁，易香华，薛芳芳，等.生物医药专利分布及趋势研究［J］.中国新药杂志，2015（15）：1686-1693.

［2］王路凯.潜在专利交易机会挖掘方法研究及应用［D］.北京：北京工业大学，2016.

葛川（1982—），男，山西省科学技术情报研究所副研究员。

山西省科技基础条件平台建设计划项目“山西省专利文献共享服务平台建设”（编号：201705D121009）

2095－6835（2019）07－0008－05

TF764.1

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.07.008

〔编辑：张思楠〕