前言：眾所周知，2022年3月頻上熱搜的大宗商品當(dāng)屬是鎳，倫鎳驚現(xiàn)“五連破” 震撼全球國際金融市場，其產(chǎn)業(yè)鏈及供需備受關(guān)注且成為市場追捧的熱點(diǎn)話題。鎳產(chǎn)業(yè)鏈品種多而雜，團(tuán)隊(duì)深耕于鎳產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)調(diào)研，及時獲取產(chǎn)業(yè)上最真實(shí)的數(shù)據(jù)信息，對此整理撰寫題為《鎳產(chǎn)業(yè)鏈之各品種詳解》專題系列，為更好服務(wù)于廣大客戶群體，以便進(jìn)一步了解鎳產(chǎn)業(yè)鏈各品種。

本文則是對鎳產(chǎn)業(yè)鏈中下游不銹鋼展開全面介紹，全文將圍繞不銹鋼定義、不銹鋼分類、冶煉工藝、產(chǎn)能及分布、不銹鋼應(yīng)用五大章節(jié)展開詳細(xì)討論，可供近期及長期密切關(guān)注鎳及不銹鋼行業(yè)的社會各界人士參考。

一、不銹鋼的定義

我國鋼鐵行業(yè)中普碳鋼和特殊鋼并存，特鋼區(qū)別于普鋼，具有更高的強(qiáng)度和韌性、物理性能、化學(xué)性能、生物相容性和工藝性能，應(yīng)用領(lǐng)域更廣泛。而不銹鋼作為特鋼的重要分支，其應(yīng)用領(lǐng)域相對更特殊，性能要求更高。

從不銹鋼的定義來看，不銹鋼是指在空氣、水、酸堿鹽或者其他腐蝕介質(zhì)中具有一定化學(xué)穩(wěn)定性的鋼的總稱。不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能是由于在鋼基體中加入鉻所致，并通過加入鎳、鉬等元素進(jìn)一步提高耐腐蝕性能和改善加工使用性能。

二、不銹鋼的分類及特點(diǎn)

不銹鋼常按組織狀態(tài)分為：馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、奧氏體-鐵素體（雙相）不銹鋼及沉淀硬化不銹鋼等。另外，可按成分分為鉻不銹鋼、鉻鎳不銹鋼和鉻錳氮不銹鋼等。

1、鐵素體不銹鋼

一般含鉻15%～30%。其耐蝕性、韌性和可焊性隨含鉻量的增加而提高，耐氯化物應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于其他種類不銹鋼，屬于這一類的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。鐵素體不銹鋼因?yàn)楹t量高，耐腐蝕性能與抗氧化性能均比較好，但機(jī)械性能與工藝性能較差，多用于受力不大的耐酸結(jié)構(gòu)及抗氧化鋼使用。這類鋼能抵抗大氣、硝酸及鹽水溶液的腐蝕，并具有高溫抗氧化性能好、熱膨脹系數(shù)小等特點(diǎn)，用于硝酸及食品工廠設(shè)備，也可制作在高溫下工作的零件，如燃?xì)廨啓C(jī)零件等。

2、奧氏體不銹鋼

一般含鉻大于18%，還含有8%左右的鎳及少量鉬、鈦、氮等元素。綜合性能好，可耐多種介質(zhì)腐蝕。奧氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。這類鋼中含有大量的鎳和鉻，使鋼在室溫下呈奧氏體狀態(tài)。這類鋼具有良好的塑性、韌性、焊接性、耐蝕性能和無磁或弱磁性，在氧化性和還原性介質(zhì)中耐蝕性均較好，用來制作耐酸設(shè)備，如耐蝕容器及設(shè)備襯里、輸送管道、耐硝酸的設(shè)備零件等，另外還可用作不銹鋼鐘表飾品的主體材料。奧氏體不銹鋼一般采用固溶處理，即將鋼加熱至1050～1150℃，然后水冷或風(fēng)冷，以獲得單相奧氏體組織。

3、奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼

兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的優(yōu)點(diǎn)，并具有超塑性。奧氏體和鐵素體組織各約占一半的不銹鋼。在含碳量較低的情況下，鉻含量在18%~28%，鎳含量在3%~10%。有些鋼還含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。該類鋼兼有奧氏體和鐵素體不銹鋼的特點(diǎn)，與鐵素體相比，塑性、韌性更高，無室溫脆性，耐晶間腐蝕性能和焊接性能均顯著提高，同時還保持有鐵素體不銹鋼的475℃脆性以及導(dǎo)熱系數(shù)高，具有超塑性等特點(diǎn)。與奧氏體不銹鋼相比，強(qiáng)度高且耐晶間腐蝕和耐氯化物應(yīng)力腐蝕有明顯提高。雙相不銹鋼具有優(yōu)良的耐孔蝕性能，也是一種節(jié)鎳不銹鋼。

4、沉淀硬化不銹鋼

基體為奧氏體或馬氏體組織，沉淀硬化不銹鋼的常用牌號有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通過沉淀硬化（又稱時效硬化）處理使其硬化的不銹鋼。

5、馬氏體不銹鋼

強(qiáng)度高，但塑性和可焊性較差。馬氏體不銹鋼的常用牌號有1Cr13、3Cr13等，因含碳較高，故具有較高的強(qiáng)度、硬度和耐磨性，但耐蝕性稍差，用于力學(xué)性能要求較高、耐蝕性能要求一般的一些零件上，如彈簧、汽輪機(jī)葉片、水壓機(jī)閥等。這類鋼是在淬火、回火處理后使用的，鍛造、沖壓后需退火。

三、中國不銹鋼行業(yè)格局特征

我國不銹鋼行業(yè)發(fā)展大體分為兩個階段，第一個階段是以國營大廠為主導(dǎo)，開創(chuàng)了不銹鋼歷史上的數(shù)個第一，期間不銹鋼產(chǎn)業(yè)獲得了快速發(fā)展，在國家引導(dǎo)之下積極建設(shè)不銹鋼生產(chǎn)基地，不銹鋼產(chǎn)量獲得大幅增長。第二個階段，則是民營巨頭崛起，國內(nèi)民營無縫厚壁鋼管廠家不銹鋼粗鋼產(chǎn)能占據(jù)國內(nèi)產(chǎn)能超50%，開啟了不銹鋼行業(yè)新篇章。

另一方面，產(chǎn)能與產(chǎn)量的增長，必定離不開設(shè)備與技術(shù)的更迭。在國內(nèi)產(chǎn)能與產(chǎn)量增幅逐漸放緩后，越來越多的企業(yè)看好印尼鎳礦的原料優(yōu)勢，紛紛走出去，在印尼建設(shè)鎳鐵產(chǎn)線與不銹鋼無縫厚壁鋼管廠家?？偨Y(jié)來看，我國不銹鋼行業(yè)格局呈現(xiàn)出了以下特征：

隨著中國不銹鋼工業(yè)的發(fā)展，以及不斷增加的需求，不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)也打破了南有寶鋼、北有太鋼兩大國營企業(yè)的格局，一批新型的民營不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)拔地而起。由于民營企業(yè)機(jī)制的靈活性，以及創(chuàng)新發(fā)展快于傳統(tǒng)國營企業(yè)，更能夠滿足市場需求，已成為中國不銹鋼市場的不可忽視的力量。

中國主要不銹鋼生產(chǎn)基地產(chǎn)能占比

從以上主流生產(chǎn)基地的無縫厚壁鋼管廠家分布可知，在我國福建、兩廣、江蘇、山東、山西等地，不銹鋼產(chǎn)能較為集中，煉鋼產(chǎn)能較大，前五大生產(chǎn)基地?zé)o縫厚壁鋼管廠家的產(chǎn)能占比高達(dá)77%，且其中民營無縫厚壁鋼管廠家占據(jù)了半壁江山。

一帶一路倡議下，中國企業(yè)紛紛布局海外

2013 年中國提出“一帶一路”合作倡議，2014年印尼實(shí)施鎳礦出口禁令，在以上政策的“刺激”下，中國不銹鋼企業(yè)走出去的步伐開始加快，大批國內(nèi)企業(yè)去印尼建設(shè)鎳鐵廠和不銹無縫厚壁鋼管廠家。截至2021年，印尼建成不銹鋼粗鋼產(chǎn)能550萬噸。另考慮新興鑄管、印尼金川、印尼義聯(lián)、印尼新華聯(lián)、力勤等一批鎳鐵生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈延伸帶來的不銹鋼潛在新增產(chǎn)能，未來印尼將是全球不銹鋼產(chǎn)量增長的另一生力軍。

四、不銹鋼主要冶煉工藝

目前生產(chǎn)不銹鋼的冶煉工藝主要分為一步法、二步法和三步法。

4.1一步法冶煉工藝

早期的一步法不銹鋼冶煉工藝是指在一座電爐內(nèi)完成廢鋼熔化、脫碳、還原和精煉等工序，將爐料一步冶煉成不銹鋼。這種僅用電爐冶煉不銹鋼的一步法冶煉生產(chǎn)工藝，由于冶煉周期長，作業(yè)率低，生產(chǎn)成本高，被逐步淘汰。隨著爐外精煉工藝的不斷發(fā)展以及AOD 爐的廣泛應(yīng)用，目前很多不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)采用部分低磷或脫磷鐵水代替廢鋼，將鐵水和合金作為原料進(jìn)入AOD爐進(jìn)行不銹鋼的冶煉，由此形成了新型一步法冶煉工藝。

新型一步法冶煉工藝與早期一步法相比在生產(chǎn)流程上取消了電爐這一冶煉環(huán)節(jié)，其優(yōu)點(diǎn)包括：一是降低投資；二是降低生產(chǎn)成本；三是高爐鐵水冶煉降低了配料成本，降低了能耗，提高了鋼水純凈度；四是廢鋼比低，適應(yīng)現(xiàn)有的廢鋼市場；五是對于冶煉400系列不銹鋼尤為經(jīng)濟(jì)。

但新型一步法對原料條件和產(chǎn)品方案具有一定要求：一是要求AOD入爐鐵水磷含量低于0.03%以下，因此冶煉流程中須增加鐵水脫磷處理環(huán)節(jié)；二是新型一步法中合金作為原料加入了AOD爐中，而AOD 爐中加入的高碳合金量過大會影響整個冶煉過程的熱平衡，不適用于成分復(fù)雜、合金含量高的不銹鋼品種。

新型一步法不銹鋼生產(chǎn)工藝目前被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)400系列不銹鋼。作為發(fā)展中國家，中國廢鋼資源缺乏，又是極度貧鎳的國家，加之400系列不銹鋼在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用范圍越來越廣，這些客觀條件使得新型一步法不銹鋼冶煉被越來越多的生產(chǎn)企業(yè)采用。

4.2 二步法冶煉工藝

二步法工藝路線為EAF→AOD、EAF→VOD（電弧爐→VOD真空精煉爐）。EAF→AOD工藝的產(chǎn)能約占世界不銹鋼產(chǎn)能的70%左右，其中EAF爐主要用于熔化廢鋼和合金原料，生產(chǎn)不銹鋼預(yù)熔體，不銹鋼預(yù)熔體再進(jìn)入到AOD爐中冶煉成合格的不銹鋼鋼水。

二步法工藝若電爐入爐原料磷含量較高，則需在電爐和AOD 爐間加入不銹鋼預(yù)熔體脫磷的環(huán)節(jié)。目前較常采用的預(yù)熔體脫磷工藝有轉(zhuǎn)爐脫磷和鐵水罐頂噴脫磷。兩步法采用高爐鐵水作為不銹鋼冶煉主原料時，若高爐磷含量高，則也需要加入脫磷的環(huán)節(jié)。

二步法不銹鋼冶煉工藝被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)各系列不銹鋼，其優(yōu)點(diǎn)包括：電爐對原材料要求不高，生產(chǎn)周期相對于一步法工藝稍短，靈活性好，可生產(chǎn)除了超低碳、氮不銹鋼外95%的不銹鋼品種。

但二步法在介質(zhì)消耗、品種方案等方面仍須注意以下三點(diǎn)：一是近年來隨著冶煉工藝的進(jìn)步和操作水平的提高，兩步法冶煉工藝的氬氣等介質(zhì)消耗量明顯減少，但相比一步法和三步法其氬氣等介質(zhì)消耗仍稍大；二是AOD爐脫碳到終點(diǎn)時，鋼水中氧含量較高，須加入硅鐵還原鋼水中的氧，因此硅鐵耗量高；三是目前還不能用于生產(chǎn)超低碳、氮不銹鋼，且鋼中含氣量較高。

4.3三步法冶煉工藝

三步法的基本工藝流程為：初煉爐→復(fù)吹轉(zhuǎn)爐/AOD爐→真空精煉裝置。三步法是冶煉不銹鋼的先進(jìn)方法，產(chǎn)品質(zhì)量好，適用于專業(yè)化的生產(chǎn)廠家，也適用于聯(lián)合鋼鐵企業(yè)的不銹鋼生產(chǎn)。

不銹鋼三步法是在二步法的基礎(chǔ)上增加了深脫碳的環(huán)節(jié)，其冶煉工藝優(yōu)點(diǎn)為：一是各環(huán)節(jié)分工明確，生產(chǎn)節(jié)奏快，操作優(yōu)化；二是產(chǎn)品質(zhì)量高，氮、氫、氧和夾雜物含量低，可生產(chǎn)的品種范圍廣；三是可采用鐵水冶煉，對原料的要求也不高，原料選擇靈活。

不過，三步法不銹鋼冶煉工藝將冶金功能分步實(shí)現(xiàn)，對生產(chǎn)投資會產(chǎn)生以下影響：一是增加了工藝環(huán)節(jié)，投資和生產(chǎn)成本較高；二是真空裝備系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)量大。

目前世界上生產(chǎn)不銹鋼的冶煉工藝主要還是采用二步法和三步法，其中EAF+AOD 或EAF+VOD 的兩步法工藝應(yīng)用最為廣泛，約占70%，三步法工藝約占20%。隨著低磷鐵水被廣泛應(yīng)用于不銹鋼生產(chǎn)，新型一步法不銹鋼冶煉工藝也被越來越多的不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)采用。為適應(yīng)不銹鋼市場的激烈競爭，提高產(chǎn)品質(zhì)量同時也降低生產(chǎn)成本，我國各企業(yè)根據(jù)自身的實(shí)際情況選擇合適的不銹鋼冶煉工藝。

4.4RKEF+AOD雙聯(lián)法冶煉工藝

青山集團(tuán)2010年率先在福建鼎信建設(shè)并投產(chǎn)了國內(nèi)第一條RKEF生產(chǎn)線。以RKEF（回轉(zhuǎn)窯+電爐）工藝，利用含鎳富鐵的氧化鎳礦生產(chǎn)含鎳生鐵（鎳鐵），比一般的傳統(tǒng)工藝（燒結(jié)+電爐）具有顯著的優(yōu)勢。整個生產(chǎn)工藝是全封閉式的，其能量損耗和粉塵排放是最低的。每噸鐵在生產(chǎn)過程中的電能消耗降低了1500度，粉塵排放降低80%。

青山集團(tuán)將鎳鐵生產(chǎn)和不銹鋼冶煉工藝打通，獨(dú)創(chuàng)了一套RKEF+AOD雙聯(lián)法不銹鋼冶煉工藝，青山集團(tuán)在國內(nèi)率先利用該工藝技術(shù)，以紅土鎳礦為主原料冶煉不銹鋼，從紅土鎳礦→冶煉→連鑄→熱軋不銹鋼帶，鎳鐵水不經(jīng)過冷卻，直接熱送到AOD煉鋼爐，兩次熱裝熱送，改變了不銹鋼生產(chǎn)的傳統(tǒng)模式，節(jié)約了大量的能量，大幅提高了不銹鋼的煉鋼速度，減少了原料的損耗，產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)現(xiàn)了不銹鋼連續(xù)化一體化生產(chǎn)的歷史性突破，大幅減少污染物排放，噸鋼能耗約減少50%，該項(xiàng)技術(shù)于2014年獲得國家發(fā)明專利，屬于世界首創(chuàng)。

五、不銹鋼應(yīng)用情況

200系不銹鋼應(yīng)用

300系不銹鋼應(yīng)用

400系不銹鋼應(yīng)用

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