对我国不锈钢品种结构调整的一点意见
——现在新型铁素体不锈钢技术进步及其应用与市场
摘要：
本文根据我国镍资源和不锈钢废钢资源缺乏特点，提出扩大铁素体不锈钢的品种和生产比重应是我国不锈钢品种结构调整的方向之一。与304型奥氏体不锈钢相比较，无镍的铁素体不锈钢的原料成本是较低的，并具有的热膨胀系数低的优点。因此，以430为代表的铁素体不锈钢产品的数量在增加，其应用领域广泛；介绍了铁素体不锈钢应用和市场，如汽车发动机排气系统用铁素体不锈钢，电站用超临界温度耐热铁素体不锈钢，建筑和装饰用耐大气腐蚀铁素体不锈钢，家用电器用抗菌铁素体不锈钢。自八十年代起国际上冶金材料专家，借鉴铌在汽车板带材用无间隙原子（IF）钢中固碳/氮的作用机制及铌在高强度低合金钢中晶粒细化和析出强化作用以及在耐热钢和高温合金中抗蠕变强度的机制，对铌在改善传统铁素体不锈钢的成型性（尤其是深冲性能），耐蚀性，高温强度等方面进行了许多研究。结果证明，加入少量铌这一合金元素是赋予铁素体不锈钢良好深冲性的最有效的方式之一，并可改善铁素体不锈钢的耐蚀性，提高钢的耐高温强度和抗蠕变性能。尤其是近10年来，随着对不锈钢的需求和对品种质量的要求的显著增长和工艺技术的进步，铌在不锈钢中作用的研究工作的不断深入，相继开发了多种新型的不锈钢品种，尤其是铌—钛双稳定化的现代汽车发动机排气系统用的铁素体不锈钢有了很大发展，它们具有非常优良的性能并且得到了广泛的应用。
一、我国不锈钢企业品种结构和生产的现状
进入“十五”期间，我国钢铁工业得到持续的快速发展，2002年粗钢产量近1.81亿吨，钢材1.92亿吨，进口钢材近2500万吨，中国不仅是世界第一产钢大国，也是世界第一大钢材进口大国。随着经济的快速发展和人民生活水平的提高，中国不锈钢的消费也迅速增长，2001年中国不锈钢的消费量达到205万吨，2002年增长到300多万吨其中进口量为近238万吨，这几乎是美国和日本两个国家的总合成为世界第一不锈钢消费大国和进口大国。据专家预侧中国不锈钢的消费量将持续以较高的水平增长.然而，中国钢铁工业不锈钢的生产能力，品种和质量的现状都和市场的需求有很高大的差距。据统计，发达国家不锈钢产量在总钢产量的比重为3%，而我国只有0.55%。2002年中国不锈钢粗钢产量仅为94.73万吨，钢材125万吨，其中民营不锈钢企业的产量约占40%左右。如按世界人均消费水平3.7公斤（中国为2.3公斤）和不锈钢消费强度为GDP的1.5-2.0倍计算，专家预计到2005年中国不锈钢消费皇将为400万吨。因此，当前和未来不锈钢市场的发展和需求，尤其是在中国加入WTO后，在激烈的国内外两个市场竞争中，也给我国特钢企业带来了机遇和新的挑战。
和普钢企业相比，在改革开放之后，由于种种原因我国特钢企业的发展相对来说起步较晚，发展滞后，国营特钢企业的冶金装备和工艺技术落后于国际先进水平，致使我国不锈钢的品种和质量均不能满足国内市场的需求。但是，这段时间国内民营不锈钢企业确有很大的发展。近年来，以太钢为代表的特钢企业成功地进行了冶金装备和工艺的改造，宝钢集团上钢一厂的在建的热轧不锈钢项目等将为我国不锈钢的高附加值的品种生产和发展创造了条件。在市场经济和国内外产品激烈竞争的的环境下，不锈钢生产企业的产品是直接面向客户和市场的。只有市场需求的高附加值不锈钢的产品才是企业获取高利润回报的出路。因此，企业进行品种结构调整应以市场的需求为前提，确定本企业的品种发展大纲和发展企业名牌，不锈钢产品的战略，以此为企业结构调整的核心，进行冶金装备，工艺技术和现代企业管理（含专业技术人才培养和科研队伍建设等）等诸方面的改造，才能适应市场经济的要求，在激烈竞争中立于不败之地。
二、发展现代铁素体（含马氏体）不锈钢应是不锈钢品种结构调整的重点之一
鉴于我国镍和不锈钢废钢资源缺乏，扩大铁素体和马氏体不锈钢的比重是我国不锈钢品种结构调整的重点之一。最近十几年来，不锈钢在家庭用品，食品，化学工业，建筑材料和汽车工业的应用持续增长。众所周知，304和430是最普及和应用最广的不锈钢，它们约占全部不锈钢产品的一半以上。与奥氏体不锈钢相比较，无镍的铁素体不锈钢的原料成本是较低的，因此，以430为代表的铁素体不锈钢产品的数量现在正在增加。铁素体不锈钢的应用是广泛的，以至于每种用途所要求的性能各有不同。 然而，传统的铁素体不锈钢的成型性不如象304型的奥氏体不锈钢，使其应用受到了限制-因此，国际上冶金材料专家自八十年代起，借鉴铌在汽车板带材用无间隙原子（IF）钢中固碳的作用机制及铌在高强度低合金钢中晶粒细化和析出强化作用以及在耐热钢和高温合金中提高抗蠕变强度的机制，对铌在改善传统铁素体不锈钢的成型性（尤其是深冲性能），耐蚀性，高温强度等方面进行了许多研究，研究结果证明，加入少量铌这一合金元素是赋予铁素体不锈钢良好深冲性的最有效的方式之一，并可改善铁素体不锈钢的耐蚀性，提高钢的耐高温强度和抗蠕变性能。
在80年代初，20/25Nb奥氏体不锈钢（347），析出强化型20Nb2等已普及，而最具代表性是含11.5%Cr-Nb-Ti的409型和高Cr（18%）的439型铁素体不锈钢已在发达国家广泛用于汽车发动机的排气系统。鉴于这类铁素体不锈钢（0.6%Nb）的化学和热机械稳定性，使其应用在极其苛刻的工作环境下工作，而取代镀锌镀铝的碳素钢.尤其是近10年来，随着对不锈钢的需求和对品种质量的要求的显著增长，铌在不锈钢中作用的研究工作的深入和工艺技术的进步，相继开发了多种新型的不锈钢种，尤其是铌—钛双稳定化的现代铁素体不锈钢有了很大发展，它们具有非常优良的性能并且得到了广泛的应用。
三、现代铁素体不锈钢主要应用领域和市场：
1．现代汽车发动机排气系统用铁素体不锈钢
近10年来，在欧美地区，含Nb铁素体不锈钢的使用增长极快，特别是用于汽车排气系统的T409型铁素体不锈钢，更是如此。
当前，汽车工业的技术发展面临着三个巨大挑战，即降低价格、安全措施和环境保护。由于环保的要求，从70年代初对汽车尾气的控制采用严格的强制性措施，不锈钢开始在汽车的排气系统上采用。根据日本汽车工业协会的调研报告显示不锈钢的使用量逐年明显上升，从1973年的0.4%一直提高到1977年的0.9%，1989年使用量明显上升，到1992年达到1.4%。当前，国际上现代轿车发动机的排气系统都采用不锈钢制造，80%为铁素体不锈钢（见表1），每辆车大约使用23-25kZ。按照这个水平，如每年投放市场约150万辆汽车，大约消费40,000吨的铁素体不锈钢。铁素体不锈钢因其低的热膨胀系数而获得应用。基本材料18%Cr-Nb-Cu系的SUS430JIL。对于那些具有相对较低负荷的汽车，依然可采用409系（11%Cr-Ti/Nb）和429系（14%Cr-Si-Nb）不锈钢。
表1 汽车主要零部件和不锈钢品种（1997年数据统计）
主要零部件 |
| 钢种 |
排气系统 | 尾气进行管 | SUS429L，430JIL，444 |
前管 | SUS410L，409L，430JL | |
软管 | SUS304，XM15JL | |
外层编织 | SUS430，304 | |
金属底层 | 20Cr-5Al | |
催化转换器 | SUS410L | |
丝网 | SUS316 | |
中心管 | SUS410L,409L,430JIL | |
消声器 | SUS410L,409L,430JIL,436L,436JIL | |
扩散器 | SUS430L,430JIL | |
绝热器 | SUS409L,430JIL | |
垫圈 | SUS301,304 | |
EGR管 | SUS410L,304,321 | |
其它 | 螺钉，螺母，销子，夹子 | SUS430JIL,304,SUH660 |
水冷管 | SUS304,409L | |
活塞环 | SUS420J2 | |
量油计 | SUS4304,301 | |
铸件 | SUS430,430JIL,436JIL | |
天线 | SUS304 | |
气囊室 | SUS304L | |
安全带紧线器 | SUS301 | |
ABS感应环 | SUS434,444 |
2002年中国已成为世界第五汽车消费大国，我国汽车工业已在迅速发展，汽车总产量达到325万辆，其中轿车产量达到100万辆，增长50%。预计2003年中国汽车产销量将达400万辆。汽车工业已成为中国拉动工业增长的第二动力.汽车进入家庭的时代已为期不远。不言而喻，汽车工业的不锈钢市场将是非常光明的。。。。
2．电站用超临界温度铁素体系耐热不锈钢
国际上，发电用锅炉正朝着蒸汽的高温高压化及容量大型化发展，要求钢有更好的高温强度和蠕变断裂强度。由于铌的加入对改善综合性能有利，铌是耐热钢不可缺少的合金 化元素。日本等国家正积极开发超临界温度铁素体系和奥氏体系耐热钢，如新型铁素体系耐 热不锈钢额定蠕变断裂强度为140MPa的NF610（0Cr-0.5Mo—lWVNb）和HCMl2A （12Cr-0.4Mo-2WCuVNb），新型奥氏体系耐热钢TempaloyA-1 （18Cr-8NiNbTi）和 SUPER304H（18Cr-9Ni-3Cu-Nb-N）等。当前，我国在新型超临界温度的耐热不锈钢的研究开发尚处于空白，对这一未来应用市场有待特钢企业作些工作。
3．建筑和装饰用耐大气腐蚀铁素体不锈钢
建筑和汽车工业是轻型结构材料的两大市场。不锈钢因其优良的力学性能，耐高温的防性能（不锈钢结构性损坏前可承受最高温度达700C以上），耐大气腐蚀性能及其比刚度 与铝合金相当优点，使不锈钢成为现代结构材料的理想选择。20世纪90年代以来，不锈钢 在建筑
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