钢铁工业的现状、发展与技术创新 中国金属学会 翁宇庆 - 图文

中国金属学会翁宇庆内容

一、钢铁工业的现状及近几年的主要成果二、钢铁工业技术创新主要特点的探讨三、近几年中国钢铁工业技术创新发展方向分析21.钢材消费量的不断增长250百万吨2000141.26.8128.53.672001173.222.7151.618.02002211.221.9181.619.4200150Mt.消费量同比增长%钢产量同比增长050消费量钢产量1990199119921993199419951996199719981999200020012002年0?中国已成为全球最大的钢材消费国32.钢产量Mt.22020018016014012010080604020187118761881188618911896190119061911191619211926193119361941194619511956196119661971197619811986199119962001中国2002年, 181.1Mt.1871~2002 年美国、日本、前苏联/独联体和中前苏联1988, 163Mt.美国1973年, 136.8Mt.国的粗钢产量对比日本1973年, 119.3Mt.美国日本前苏联/独联体中国0年?中国已成为全球最大钢铁生产国43.进出口量402002年进口量(百万吨) 30进口国家中国美国钢材24.4920.70钢坯4.68.1总计29.0928.802010出口01990199119921993199419951996199719981999200020012002中国已成为全球最大钢材进口国5

结构调整、政府支持和企业努力，使钢铁工业效益开始恢复性增加。3029.0126.3124.01平均价格 (元/吨)50003503004000利润(10亿元)2025016.52300012.4720005.052.391929394959697107.116.6510.2811.73吨200钢利润150，元100501.221.39809010000699200020012002年二、钢铁工业技术创新的现状及近几

年的主要成果

1.中国钢铁工业技术创新的现状1)已开始迚入技术创新全面繁荣的新时期2)共性技术不断优化和应用，已成为企业通过技术改造提高竞争能力的关键3)前沿技术不断取得迚展71)中国钢铁工业技术创新开始进入全面繁荣新时期I.150十年来的投资情况750亿投资完成后，对比1999年的产量：新增热轧板新增冷轧板1370万吨683万吨247万吨28万吨100万吨（市场占有率从6%提高到80%）bil. Yuan (RMB)10086 bil. ￥143.4 bil. ￥(17. 3 bil. $)新增镀锌板新增轿车板50(10.4 bil. $)99.9 bil. ￥71.6 bil. ￥(8.6 bil. $)(12 bil. $)新增不锈板新增高品质薄板01990199519992001252万吨8II.新工艺新装备研究与成果产业化的步伐加快?到2002年10月止：我国达到国内先进／国际水平的主要装备率为：炼铁高炉30.1％炼钢转炉43.9％

轧钢小型棒材轧机～20％

中厚板轧机薄板轧机

47.5％71.9％

电炉22.2％连铸机

74.8％

热轧无缝钢管轧机60.6％

9III.世界主要钢铁企业研发投入比较（1999年）|a?μù3-é??±??°à??μaá¨2é???úìCorus?óè′?μúì?????è?a?μü??D?èúì?à?íˉ??í???????μLNM?ˉ?í￠??′2a?3ˉ??íúó??3?????00.20.40.60.8?ú?????°?·?± .21.41.61.82000年统计?技术开发支出前十名的企业为：宝、武、首、鞍、太、马、济、华菱、天铁、沙钢，这十家的R/D支出占全行业的73%；?但有9个企业的R/D支出在20万元/年以下；?有30个企业的R/D支出为零。10

IV.新一代钢铁材料理论研究和实践同步发展新一代钢铁材料的研发队伍

参加单位

参与研究的大学和研究院人员：182 人，其中：

30.7%

5 所大学：北京科技大学、东北大学、8 位院士清华大学、北京工业大学、西安交通

56 位教授占大学

4 个研究院所：钢铁研究总院、中科48 位专家占

26.4%

院金属所、北京机电研究所、石油天19 位工程师占14.4%然气总公司管材研究所

59 位博士生占32.5%

13 家钢铁企业（企业集团）：宝钢、

参加研究的企业人员超过200人。武钢、鞍钢、首钢、攀钢、唐钢、淮

阴钢厂、珠江钢厂、本钢、大连钢投入政府5000万厂、上五、三明、包钢。

企业＞2.2亿

4 个钢材用户( 汽车厂、建设部门)

我国是超细晶钢研发工作第一批走向工业化的国家。

11V.应用信息技术提升钢铁行业水平研究不断取得新成果钢铁企业信息化

管理系统MIS → DSS（决策支持系统）→CIMS

ES（专家系统）

MRP（制造资源计划）Ⅱ →ERP（企业资源计划）供应链管理（SCM）客户关系管理（CRM）电子商务

网络资源开放式网络联系模型（OSI）

局域网→局域网互联→互联网

122)共性技术不断优化和应用，已成为企业通过技术改造提高竞争能力的关键国家经贸委统计1990～2000年?仅连铸、喷煤、小型连轧、综合节能四项共性技术应用，优化技术经济指标就降低成本480亿元。占同期行业成本降低总额的63％。?

连铸和小型连轧国产化技术水平提高，分别降低单位投资成本54％和50％。10年投资钢铁工业4006亿元，技改占80％，新建仅20％，新增能力?

8200万吨，4800元／吨，仅为世界平均水平55％?

从世界范围和中国的实践可见，随着新技术的不断采用，不但优化了工艺流程和技经指标，吨钢能力投资不是增加而是减少，大大提高了行业竞争能力。13科技进步使技改投资费用明显下降?转炉利用系数提高，增加炼钢能力3046万吨／年，节省100吨级转炉34座建设费用76亿元?高炉利用系数提高，少建1200M3级高炉26座，节约投资115亿元。?喷煤比提高，节焦712万吨，少建50孔6米焦炉14座，节约投资23亿元三项统计节约投资214亿元143)近几年前沿技术的研发不断取得重大进展近终形连铸连轧技术成功开发应用，迅速发展?新一代钢铁材料理论和应用实践不断取得重大迚展，一大批品种国内研发、生产成功（X70，680MPa船板，航天、核级高洁净钢，汽车用IF钢，双相钢，TRIP钢，国防军工用特殊钢等）?信息化技术和数字化控制技术应用实现跨越式发展?

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2.中国钢铁工业技术创新的主要成果1)六项重要工艺共性技术迅速发展I.

??炼钢在高效化、大型化、精炼比提高等方面取得迚展转炉利用系数居国际领先地位：≤30t转炉利用系数＞50t/t.d电炉大型化：电炉总数由1561台（1990年）减少为179台（2000年），但产量从1402万t（1990年）提高到2020万t（2000年）。???铁水预处理比由3.1%（1990年）、精炼比由2.8%提高到25%以上（2001年）。自动控制技术（终点温度/ΔC%命中率）、高精度检测分析（痕量分析）迚入国际先迚水平。炼钢节能（煤气回收、负能炼钢、电炉废钢预热），排放物无害化、资源化（固体渣基本回收）取得突破性迚展。16II.连铸比与连铸技术水平同步提高?1996年以来以国产技术和装备为核心，连续7年实现年增铸坯量千万吨级的高速发展。2001年与2002年增量均超过2800万吨／年，创世界纪录。90年代以来中国连铸比的变化年份全国连铸比9022.7199546.4199653.3199760.7199868.8199977.38200081.9200189.44200293.16钢铁行业连铸比％25.0751.0460.0768.777.6187.6286.9789.4494.117?高效连铸技术普遍应用?近40％铸机得到改造，包括新建铸机，半数以上铸机实现高效化生产。?一些厂实现7～10天连续浇铸的生产组织方式，作业率大大提高。铸坯无清理率普遍＞90％，为热送热装打好基础，铸速和单流产量普遍提高50～80％?电磁连铸技术研究与应用有显著提高方坯铸机的单流产量20世纪70年代20世纪80年代20世纪90年代铸坯断面尺寸与铸速的关系5~6万t/年8~10万t/年15~16万t/年18?薄板坯连铸连轧紧凑流程迅速进入世界先进行列?到2005年总能力将达到1300万吨／年以上，占世界1／4，单位生产线产量迅速达到同类生产线饱和水平，品种优化和扩大，质量不断提高。序企业号12珠钢邯钢炼钢炉150t电炉连铸机1流立弯型CSP设计能力板坯尺寸(mm)（万t/年）50×950~135080123轧机6机架CSP最终产品尺寸(mm)1.27（最小）均热炉辊底炉191.8m投产日期1998. 111999. 12100t转炉210t转炉1流立弯型CSP2流立弯型CSP50~70×980~156070×900~16801+6机架CSP6机架CSP1.2（最小）1.2（最小）辊底炉191.8m辊底炉200.8m×2,摆动联接3包钢2002001.44唐钢150t转炉100t转炉1流直弧形FTSR2流立弯型CSP90~70、65×850~168090~70、65×900~16001202+5机架达涅利/三菱7机架CSP0.8~6辊底炉187.8m辊底炉270m×2,摆动联接2002. 125马钢2200.8~82003. 126涟源90t转炉1流立弯型CSP1流直弧形CONROLL70、55×900~1600135(100~150)×900~16201307机架CSP1+6机架ASP0.8~12.71.3（最小）辊底炉291.8m步进炉2004.47鞍钢90t转炉1002000.719?问题探讨?炉外精炼水平与连铸生产发展要求不适应。1001008060转炉钢精练比80炉外精炼比和连铸比（%）60连铸比4040电炉钢精练比吹氩喂丝比连铸比2020炉外精炼比01972197419761978198019821984198619881990连铸比%转炉钢精炼比%电炉钢精炼比%年份0199019911992199319941995199619971998199920002001炉外精炼比（%）连铸比（%）吹氩喂丝比（%）年份日本炉外精练比和连铸比逐年增长的趋势图中国炉外精练比、连铸比和吹氩喂丝比增长趋势图20

?问题探讨（续）?工序作业率%转炉电炉连铸高效连铸的发展重点还有分歧。2001年79.4970.4264.782002年82.2471.1063.79世界连铸平均作业率5~38~60＞901999年2000年71.1864.3766.1471.7866.2963.17年代70年代中期80年代末90年代?薄板坯连铸连轧的品种质量适应范围有不同看法。?特钢连铸比远远低于全国平均值，已成为发展瓶颈之一。21III.炼铁技术有了进一步的发展?高炉喷煤技术日趋成熟?原燃料质量、风温、富氧程度提高为高炉大喷煤量创造了有利条件。`001413.7258.1458高炉风温 ℃10801356.815657.33106012.43104054.865412.191212.2210201119951996199719981999200020012002年521995年2000年2001年2002年10001995年2000年2001年2002年1995~2002年大中型企业入炉矿品位的变化1995~2002年大中型企业高炉风温的变化1995~2002年大中型企业冶金焦灰分的变化22?形成我国特色的喷煤工艺技术。

?中速磨代替球磨，提高煤粉制造能力，降低噪音

和电耗，简化流程，降低投资和成本；三级收粉改一级；间接喷煤改直喷；多管喷吹改单管喷吹；开发了分配器等8项专有技术。

?降低生产成本和投资成本，减轻环境负荷

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?平均喷煤量达到国际先进水平，宝钢达国际领先水平。1990～2001年大中型钢铁企业吨铁平均喷煤量的变化1401201109983.67250.851.150.553.761.358.5118122125喷煤比（kg/t）1008060402001990199119921993199419951996199719981999200020012002年我国高炉喷煤与国外比较250宝钢高炉技术指标的变化2032001501221051005002001中国2001宝钢2000世界24?高炉长寿技术有了显著进步

?24座高炉寿命达8~10年，最高14年。?逐步开发和采用陶瓷杯、自焙碳砖、铝碳砖、

冷却壁水质净化、在线喷补、压补等长寿技术。

?目标为不中修炉龄15年，最高20年。

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?问题与探讨?与21世纪国际炼铁技术发展目标相比仍有很大差距?渣量：150~300 kg/t?焦比：240~300 kg/t?喷煤：250~300 kg/t?风温：热风炉1250℃~1300℃?寿命：＞20年26?问题与探讨（续）?炼铁成本需进一步降低（主流程瓶颈）品种烧结矿炼钢生铁普碳方坯普碳板坯普碳线材螺纹钢普碳圆钢普碳中厚板热轧卷板冷轧卷板2000年310.28898.721256.301320.171546.061540.631489.931649.971687.132473.122001年317.49916.291286.051351.151537.211550.901528.561636.281682.212341.332002年314.05905.681278.241317.281505.971508.841488.491603.131589.052145.31最低成本（2002年）247.54（新抚钢）811.50（唐山建龙）1091.25 （唐山建龙）1110.00（酒钢）1338.81（邯钢）1281.29（济钢）1273.10 （新兴铸管）1413.28 （酒钢）1420.00（太钢）1961.33（鞍钢）257.66（津西）829.19（太钢）1127.33（酒钢）1121.15（唐山建龙）1371.35 （酒钢）1315.57 （新兴铸管）1317.94（济钢）1414.18（昆钢）1461.38（上一）2085.64（宝钢）27元/t?需加大喷煤高炉覆盖面，提高喷煤量，

研究各企业的极限喷煤量和合理富氧率。

?对冷却壁，在线喷补，耐材发展方向看

法不一致，有待探讨。

?高炉技术必须与环保同步发展

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IV.转炉溅渣护炉?推广应用迅速，取得巨大效益进展内容累计溅渣试验与生产企业(个)累计转炉座数(座)溅渣条件下产钢量(万吨)占转炉钢产量比例(%)投资(万元)1994~199534300.51001996102170010.4185019972167200025.1780019983191345038.18000199936124630061.26600200065~200~9000~83.2146002001＞70 ~220~12800~95.140002002＞70＞220~14000~95.2_效益(万元)重点企业平均炉龄(炉)最高炉龄(炉)10510815014(宝钢)245012008580(太钢)7000135010500(宝钢)10126(三明)12080182714001(宝钢)22050251215028(武钢复吹)31500358019324(复吹)43750376222726(武钢复吹)49000426829942(武钢复吹实际)372710(莱钢实际)注:1、各企业效益在2～15元／吨钢之间，均按3.5元／吨钢计算。2、1998年前投资为统计数，1998年以后按200万元／座转炉计。29?理论研究全面，水平世界领先。?溅渣复吹长寿世界领先。

?大、中、小型复吹炉龄都超过万炉；

?武钢29942炉，100％复吹，品种冶炼283个，产钢241.7万吨，生产了3年零三个月，平均降低成本5.9元／吨；

?莱钢转炉寿命32000炉,吨钢平均耐材消耗0.93千克(最低0.45千克/吨钢)。

?已具备向世界各国提供系统工艺与装备的能力

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?问题与探讨

?“经济炉龄”问题一直是争议的焦点

?溅渣对质量影响问题也有争论?日、欧等国仅少数企业开始溅渣试验

奥钢联林茨厂已开始溅渣，比原炉龄提高80%；日本川崎制铁的工厂也表示要进行溅渣试验

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V.棒线材连轧化和国产化

?已形成30万吨／年（120×120mm/8 ～12m）、60～80万吨／年

（150×150mm/14 ～16m）生产线的技术集成；

?同类设备与生产线投资为引迚的65％；?2001年小型连轧比达54.58％，高线比为60％；?小型连轧和高速线材轧机已成为棒线材生产主流设备；

?无头/半无头轧制技术已在唐钢、邢台、涟源、八一开始试生产／

生产，逐步成熟化。切分轧制技术正在推广；

?蓄热式加热炉正在棒线材轧制中推广应用。

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?问题与探讨

?还有相当数量的横列式轧机，特钢界有争论；

?生产优质钢材的工艺制度与装备优化技术仍需研发（强力轧制、超细晶钢轧制）；

?轧制速度、装备水平、生产效率与产量水平与国际先迚相比还有不小差距。

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VI.综合节能技术的长足进步1980～2000年间钢铁工业吨钢综合能耗（全国平均）的变化情况20001990-2000年中国钢厂吨钢可比能耗的变化1611综合能耗 kgce/t1500100050001990年1516906823795钢产量翻番，能耗仅增31％，吨钢能耗下降41％！341995年2000年2001年2002年重点大中型钢铁企业综合能耗的变化表3 钢铁工业能源消费量与消费比重年份198019901991199219931994199519961997全国能源消费总量（万t标煤）6027598703103783109170115604122737131176138948137799钢铁工业能源消耗量（万t标煤）7090987210363107691158412105123911296912672占全国耗能比重（％）11.7610.009.999.8610.029.869.459.339.20钢铁耗能年增长率（％）吨钢综合能耗t标煤／t2.0394.884.973.927.574.502.364.66－2.291.6111.6011.5741.5451.5191.4401.3921.3441998199920001322141301191302971283012870129609.709.899.941.250.310.701.2901.2401.180来源：2001年中国钢铁统计注：1、钢铁能源消费量为钢铁系统内统计数2、钢铁耗能增长率均为上年相比的增加量3、吨钢综合能耗：企业（行业）能源消耗量与同期钢产量之比，单位：吨标煤／吨钢（tce/t）：35

?工艺流程结构优化是节能的主流

?连铸淘汰模铸-初轧/开坯，一次成材；

?淘汰化铁炼钢、平炉、小电炉；?连轧机取代横列式轧机；

?紧凑流程、连铸坯热装热送?近终形连铸连轧

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?单体工序、设备节能向系统节能发展?采用有效节能技术，全面改进工艺装

备，二次资源综合利用（TRT、CDQ、蓄热式加热、汽化冷却等）

?能源管理科学化、信息化，与环保管

理一体化

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?问题与探讨中国大中型钢铁企业吨钢可比能耗与世界主要产钢国的比较国家198019902000kgce/t英国日本德国法国783653752820670592656687663＊620 ＊602 ＊683 ＊美国先进国家平均中国差距差距比例?0868775.21285.0509.865.8673655.61017361.455.1788—642781139.021.7? kgce/tüoè?é±??ˉμ??éò1中国的数据为2001年1~7月，其它国家为2000年数据700680.1655.9684.9688?与钢铁生产先进国家相比仍有一定差距38600500?±è?éào??μ°?à?￠1óúD1?ú?近两年能耗下降主要归功于二次能源回收利用,流程缩短和紧凑化,而工序能耗进步较为迟缓。

?节能与二次资源综合利用发展不平衡；

?重点技术推广应用速度较慢；?能耗统计指标计算标准需重新审定；

专家对综合能耗或可能能耗与国际接轨的可比性存在不同看法

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三、钢铁工业技术创新主要特

点的探讨

1.2.由单体创新向单元创新，系统创新方向发展；前沿技术与传统工艺优化技术结合，实现流程变革优化逐渐成为钢铁工业技术创新的主流；3.4.5.6.主流程工序技术创新与辅助工序、相关工序技术创新结合更加紧密，相互影响，不可分割；技术创新成果的运用，已成为淘汰落后、变革管理体制最重要的动力；钢铁工业技术创新改变了钢铁工程科学的结构与重点。新一代钢铁材料的研发丰富了材料科学与工程的内涵，使钢铁材料逐步发展成为先迚结构材料。40

四、近几年钢铁工业技术创新

发展动向分析

1.通用工艺技术，综合节能与环保技术，新品

种开发与钢材性能优化技术，信息技术和装备机电控一体化技术的应用将继续成为推动钢铁行业结构调整，工艺流程优化的重要动力。

1)

连铸技术朝高效化、近终形方向的发展将继续是工艺与流程优化的主流

?近终形连铸为中心的现代紧凑流程的加速发展是重点??

生产效率将大幅度提高品种扩大，质量提高的必然性

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?争议与探讨发展动向

?认为近终形连铸是薄带材生产的方向,或认为近终形连铸只是薄带材部分规格品种的生产分工；?质量与效益和传统流程相比是否优越,这已成为未来几年薄带材生产线存量资产改造或新增能力选择争论的焦点。?中国各钢厂投资（TSCR）大幅下降TSCR?邯钢250万t/31~32亿元（C.C.+H.R.）1200 ~1300元/t?唐钢250万t/25亿元（C.C.+H.R.）1000 元/t750 元/t?ASP 250万t/18.5亿元（C.C.+H.R.）?建龙400万t/16亿元（C.C.+H.R.）400 元/t传统轧机?武钢450万t/52亿元（C.C.+H.R.）1200 ~1300元/t42发展动向

2)其他共性工艺技术将继续完善，并与相关技术同步发展，将会产生更高效益3)环保与节能技术结合，加速普及应用是钢铁行业技术创新的又一个重点???节水（耗新水）、降尘（TSP，SO2）、降泥（sludge）重点节能环保技术的完善与加快推广应用节能环保评价指标体系和管理体系（能源-环保调度管理一体化）的建立432.发展新一代钢铁材料1)2)发展新一代钢铁材料的目标：在性能价格比和强韧性配合的前提下，钢铁结构材料强度翻番，寿命翻番。新一代钢铁材料的特征：超细晶、高洁净、高均匀性??汽车：超轻钢车身，强度提高80%，自重下降25%，发展双相钢、TRIP钢。铁路：瘦身工程，自重减少10~25%。??建筑：不用合金元素的400MPa（三级）和少用合金元素的500MPa（四级）建筑用钢。机械：抗延迟断裂，高疲劳寿命（108寿命）的高强（?b＞1300MPa）合金结构钢。现有σs水平MPa碳素结构钢~200未来σs水平MPa~400目前产量万t~7000低、微合金钢合金结构钢~400~800~800~1500~2000~1000443)细晶强化的作用的大小45

4)九十年代后期，各国相继提出了发展新一代钢铁材料的工作年份1997年1997年1998年3月1998年1998年10月2001年7月国别日本日本世界钢铁协会韩国中国欧盟项目“超级钢”基础研究“超级金属”计划“超轻钢车身”“21世纪高性能结构钢”“新一代钢铁材料的重大基础研究”“超细晶粒钢”“环境友好型超微细晶粒钢的基础技术研究”备注科技厅，十年项目解决控制制造技术35家西欧、北美钢厂、汽车厂参加十年项目第一期五年项目英、德、意、比等国2002年1月日本经济产业省465)新一代钢铁材料的应用: 薄板工程宝钢已经批量供应一汽，约10万辆卡车已装上UFG钢，最近完成了焊接UFG钢的技术认证工作。武钢试验料已在东风试制成功。σs δ5MPa商业Q235宝钢试验钢材攀钢试验钢材武钢试验钢材235420~470400~430390%G.S μm~202.9~45.6化学成分C0.08~0.120.130.17Si0.200.29%Mn1.0~1.30.470.6847≥2629~3431~3529~326)新一代钢铁材料的应用: 长材工程淮钢、唐钢、济钢正在上技改工程，增加新生产线。首钢已安排定货，批量供应，三明已为技改安排试验。σs MPa商业Q235淮钢试验钢材首钢试验钢材235405440σb MPa375~460505540δ5%≥263129σs / σb 均匀延伸率%///备注I 级螺纹钢III 级螺纹钢III 级螺纹钢0.800.81唐钢试验钢材商业HRB335淮钢试验钢材首钢试验钢材430≥335510~520510615≥490625~64062532≥1625~3323~270.70≥ 0.80~0.810.816/抗震要求≥914~16/III 级螺纹钢II 级螺纹钢IV 级螺纹钢IV 级螺纹钢唐钢试验钢材605690330.88/IV 级螺纹钢487)新一代钢铁材料的应用: 中板生产?攀钢、首钢低碳钢中板、武钢耐候钢板生产σs MPaQ215240340272372615320438~510σb MPa350450417528750440520~578δ5444130302535%备注攀钢试验钢材Q235首钢试验钢材本钢试验钢材Q235B-Ni09CuPTiRE武钢试验钢材32~34本钢试验钢材6008751909CuPRENi498)新一代钢铁材料的应用: 合金结构钢生产已在IVECO A59.12型前悬挂螺栓、车身固定螺栓、扭杆支架螺栓（原10.9级、新试13.9级）装车，通过1.5万公里可靠性道路试验，结果良好。一小批量装车销售，跟踪采数。正在做14.9级道路试验。东风汽车正在做康明斯发动机变速箱顶盖螺栓（13.9级）试制试用。50

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