自不銹鋼工業(yè)化生產(chǎn)以來,在80多年的歷史中,不銹鋼的發(fā)展十分迅速,不論是產(chǎn)量,還是鋼種牌號及鋼材品種,或者是生產(chǎn)工藝技術(shù)都得到長足發(fā)展,它已成為工業(yè)發(fā)展及人們的日常生活不可缺少的冶金產(chǎn)品。在滿足市場需求、降低成本的目標(biāo)下,不銹鋼生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)裝備不斷發(fā)展,鋼的性能不斷完善,鋼種更加專業(yè)化,鋼材品種結(jié)構(gòu)更趨于合理。
1. 不斷開發(fā)新品種的不銹鋼
不銹鋼是特殊鋼種品種規(guī)格最多的鋼種,表4-1列出了各國和ISO、EN的標(biāo)準(zhǔn)牌號數(shù)量。應(yīng)當(dāng)指出,隨著技術(shù)不斷提高和應(yīng)用不斷擴(kuò)大,其品種數(shù)量還有進(jìn)一步增加的趨勢。目前正在開發(fā)的領(lǐng)域有兩個方面,一方面是開發(fā)耐局部腐蝕和苛刻條件下腐蝕的新鋼種,例如耐應(yīng)力腐蝕的高Si鋼(18Cr-18Ni-3Si)、耐點腐蝕的高鉻高鉬高氮不銹鋼(20-25Cr/20Ni/6Mo/0.02N)、新的超級雙相不銹鋼(0.03C-25Cr-7Ni-3Mo-0.25N)和新的超鈍鐵素體不銹鋼(C+N≤150 ppm 的 18Cr-2Mo,26Cr-Mo,30Cr-2Mo等);另一方面則是根據(jù)市場的需求開發(fā)新品種的不銹鋼,例如氣車排氣凈化裝置用耐熱鋼(700℃以下的409L和1100℃以上的18Cr-13Ni-3.5Si),冷成型好的不銹鋼(穩(wěn)定奧氏體相和加Cu),車輛用不銹鋼(高強(qiáng)度,加N),廚房和食品加工用抗菌不銹鋼(17Cr-1.5Cu,13Cr-3.0Cu,18Cr-9Ni-3.8Cu,以及含銀的304和430不銹鋼),電子工業(yè)用的無磁不銹鋼等。
2. 不銹鋼材品種結(jié)構(gòu)更趨合理
不銹鋼材一般有板、帶、棒、線、管等,其中主要以板材為主,圖4-1為2000年世界不銹鋼的產(chǎn)品結(jié)構(gòu),其中扁平材占83%,長材和半成品占17%,這種趨勢今后還將保持下去。從產(chǎn)品規(guī)格看,冷軋板的寬度在增加,最大可達(dá)2000mm,厚度在減小,最薄可達(dá)0.05mm,熱軋板的寬度在增加,最寬可達(dá)4000mm以上,厚度最厚可達(dá)300mm,管材中焊管所占的比例越來越大,無縫不銹鋼管僅占總產(chǎn)量1.8%。
不銹鋼的另一特點是根據(jù)使用情況的不同,冷軋板有多達(dá)10種的表面加工方式。此外,還有花紋板(即采用壓花或蝕刻的方法在表面形成各種花紋圖案,增強(qiáng)裝飾效果),著色板(即把不銹鋼浸泡在某些溶液中,使表面氧化膜呈現(xiàn)不同的顏色)以及涂層板等。這些不同的表面加工方式使不銹鋼在建筑裝飾、日用器具和藝術(shù)品方面得到了廣泛的應(yīng)用。
我國不銹鋼的鋼材品種結(jié)構(gòu)尚需進(jìn)一步完善。
從20世紀(jì)70年代初開始,常用的一些不銹鋼材的普通品種,例如正常規(guī)格的板、管、絲、帶、棒材、鍛件等,我國均能生產(chǎn)。但在這些鋼材中,板帶比例過低,與發(fā)達(dá)國家相比相差近30%,另外,線材比例太少。由于板帶產(chǎn)量過少,型棒材比例顯得過大,較美國、日本高出1倍。而型材中,又以熱加工材最多。我國不銹鋼產(chǎn)品品種結(jié)構(gòu)不合理的狀況已持續(xù)多年,造成這一狀況的原因,除不銹鋼總量不夠外,主要問題是不銹鋼冷軋薄板產(chǎn)量嚴(yán)重不足所致。自20世紀(jì)70年代后期開始,型材在不銹鋼材中所占比例才逐步下降,板、管、帶材比例才逐步增加。自20世紀(jì)80年代起,不僅板材產(chǎn)量已占不銹鋼材產(chǎn)量的50%左右,而且板材中,冷軋不銹鋼板、冷軋不銹鋼帶產(chǎn)量已超過熱軋板。
目前我國不銹鋼產(chǎn)品機(jī)構(gòu)不合理的現(xiàn)象表現(xiàn)在冷軋薄板的嚴(yán)重短缺,實質(zhì)上,矛盾的焦點是冶煉能力和熱軋板卷的產(chǎn)量和質(zhì)量。為此,必須對冶煉和熱軋板卷的生產(chǎn)加大投入和產(chǎn)出。此外,充分利用現(xiàn)有的棒線材生產(chǎn)線,多生產(chǎn)一些高質(zhì)量的線材。
3. 不銹鋼的應(yīng)用領(lǐng)域和需求進(jìn)一步擴(kuò)大
不銹鋼應(yīng)用領(lǐng)域很多,表4-2表示中國、日本、美國、歐洲等地不銹鋼的應(yīng)用領(lǐng)域。由表可以看出,日本在廚房設(shè)備領(lǐng)域使用不銹鋼最多,其次是建筑和工業(yè)用機(jī)械;美國在汽車領(lǐng)域使用不銹鋼最多,其次是工業(yè)用機(jī)械和建筑業(yè);歐洲則在工業(yè)用機(jī)械領(lǐng)域使用不銹鋼最多,其次是焊管和金屬制品加工;中國則是在金屬制品和焊管領(lǐng)域中使用不銹鋼最多,其次是工業(yè)用機(jī)械和建筑業(yè)??傊还茉谀膫€地區(qū),不銹鋼在建筑、運輸、廚房、電氣、工業(yè)用機(jī)械方面使用量很大,特別是最近強(qiáng)調(diào)材料長壽命化、節(jié)能、環(huán)保和信息化,因此不銹鋼可能會擴(kuò)大在下列領(lǐng)域中的使用:①. 從環(huán)保角度,為了抑制產(chǎn)生二氧化碳,在垃圾高溫焚燒裝置、液化天然氣發(fā)電和采用煤炭的高效率發(fā)電裝置中,將更多地使用耐熱、耐高溫腐蝕性能優(yōu)良的不銹鋼,另外本世紀(jì)初電動汽車將進(jìn)一步實用化,因此期待在汽車用電池中采用更多的不銹鋼。特別從水質(zhì)保全的觀點來看,上下水管道及水處理裝置將更多采用耐蝕性優(yōu)良的不銹鋼。②. 在長壽方面,歐美等國已根據(jù)LCC(壽命價格比)評價方法,將會在橋梁、高速公路、隧道等基礎(chǔ)設(shè)施中更多地采用不銹鋼和不銹鋼筋。日本在建筑物方面過去設(shè)計壽命為20~30年,現(xiàn)在已向100年進(jìn)軍,因而會采用更多的不銹鋼。③. 最后在信息化方面,要求高精度高性能的材料,例如移動電話等設(shè)備要求采用高強(qiáng)度、彈性和無磁等特性的材料,不銹鋼能滿足這些要求,另外制造半導(dǎo)體和各種集成電路板的設(shè)備,由于不銹鋼有干凈和耐久性的特性,因而會起重要作用,今后需求量將會進(jìn)一步擴(kuò)大。
4. 工藝技術(shù)不斷創(chuàng)新,經(jīng)濟(jì)效益不斷提高
近30年來不銹鋼生產(chǎn)技術(shù)不斷創(chuàng)新致使消耗不斷降低,生產(chǎn)率和成材率不斷提高。如前所述不銹鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展是以爐外精煉(AOD)、連鑄和寬幅多輥冷軋機(jī)的發(fā)展為基礎(chǔ)的,但近年來除了這三大技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展外,又在薄板坯連鑄連軋(包括長材連續(xù)鑄軋)、薄帶連鑄、帶材軋制退火酸洗平整連續(xù)生產(chǎn)線和鐵水冶煉不銹鋼生產(chǎn)技術(shù)方面取得了進(jìn)展,這些都是不銹鋼的創(chuàng)新工藝生產(chǎn)技術(shù),必將在今后不銹鋼發(fā)展中起重要作用。