自不銹鋼工業化生產以來,在80多年的歷史中,不銹鋼的發展十分迅速,不論是產量,還是鋼種牌號及鋼材品種,或者是生產工藝技術都得到長足發展,它已成為工業發展及人們的日常生活不可缺少的冶金產品。在滿足市場需求、降低成本的目標下,不銹鋼生產工藝、生產裝備不斷發展,鋼的性能不斷完善,鋼種更加專業化,鋼材品種結構更趨于合理。
1. 不斷開發新品種的不銹鋼
不銹鋼是特殊鋼種品種規格最多的鋼種,表4-1列出了各國和ISO、EN的標準牌號數量。應當指出,隨著技術不斷提高和應用不斷擴大,其品種數量還有進一步增加的趨勢。目前正在開發的領域有兩個方面,一方面是開發耐局部腐蝕和苛刻條件下腐蝕的新鋼種,例如耐應力腐蝕的高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);另一方面則是根據市場的需求開發新品種的不銹鋼,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(穩定奧氏體相和加Cu),車輛用不銹鋼(高強度,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),電子工業用的無磁不銹鋼等。
2. 不銹鋼材品種結構更趨合理
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年世界不銹鋼的產品結構,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。從產品規格看,冷軋板的寬度在增加,最大可達2000mm,厚度在減小,最薄可達0.05mm,熱軋板的寬度在增加,最寬可達4000mm以上,厚度最厚可達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量1.8%。
不銹鋼的另一特點是根據使用情況的不同,冷軋板有多達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、日用器具和藝術品方面得到了廣泛的應用。
我國不銹鋼的鋼材品種結構尚需進一步完善。
從20世紀70年代初開始,常用的一些不銹鋼材的普通品種,例如正常規格的板、管、絲、帶、棒材、鍛件等,我國均能生產。但在這些鋼材中,板帶比例過低,與發達國家相比相差近30%,另外,線材比例太少。由于板帶產量過少,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。我國不銹鋼產品品種結構不合理的狀況已持續多年,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量嚴重不足所致。自20世紀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80年代起,不僅板材產量已占不銹鋼材產量的50%左右,而且板材中,冷軋不銹鋼板、冷軋不銹鋼帶產量已超過熱軋板。
目前我國不銹鋼產品機構不合理的現象表現在冷軋薄板的嚴重短缺,實質上,矛盾的焦點是冶煉能力和熱軋板卷的產量和質量。為此,必須對冶煉和熱軋板卷的生產加大投入和產出。此外,充分利用現有的棒線材生產線,多生產一些高質量的線材。
3. 不銹鋼的應用領域和需求進一步擴大
不銹鋼應用領域很多,表4-2表示中國、日本、美國、歐洲等地不銹鋼的應用領域。由表可以看出,日本在廚房設備領域使用不銹鋼最多,其次是建筑和工業用機械;美國在汽車領域使用不銹鋼最多,其次是工業用機械和建筑業;歐洲則在工業用機械領域使用不銹鋼最多,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域中使用不銹鋼最多,其次是工業用機械和建筑業。總之不管在哪個地區,不銹鋼在建筑、運輸、廚房、電氣、工業用機械方面使用量很大,特別是最近強調材料長壽命化、節能、環保和信息化,因此不銹鋼可能會擴大在下列領域中的使用:①. 從環保角度,為了抑制產生二氧化碳,在垃圾高溫焚燒裝置、液化天然氣發電和采用煤炭的高效率發電裝置中,將更多地使用耐熱、耐高溫腐蝕性能優良的不銹鋼,另外本世紀初電動汽車將進一步實用化,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良的不銹鋼。②. 在長壽方面,歐美等國已根據LCC(壽命價格比)評價方法,將會在橋梁、高速公路、隧道等基礎設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計壽命為20~30年,現在已向100年進軍,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,例如移動電話等設備要求采用高強度、彈性和無磁等特性的材料,不銹鋼能滿足這些要求,另外制造半導體和各種集成電路板的設備,由于不銹鋼有干凈和耐久性的特性,因而會起重要作用,今后需求量將會進一步擴大。
4. 工藝技術不斷創新,經濟效益不斷提高
近30年來不銹鋼生產技術不斷創新致使消耗不斷降低,生產率和成材率不斷提高。如前所述不銹鋼生產工藝技術的發展是以爐外精煉(AOD)、連鑄和寬幅多輥冷軋機的發展為基礎的,但近年來除了這三大技術進一步發展外,又在薄板坯連鑄連軋(包括長材連續鑄軋)、薄帶連鑄、帶材軋制退火酸洗平整連續生產線和鐵水冶煉不銹鋼生產技術方面取得了進展,這些都是不銹鋼的創新工藝生產技術,必將在今后不銹鋼發展中起重要作用。