編者按:
冶金工業信息標準研究院成立于1963年,作為國內唯一集冶金信息、標準化服務、媒體宣傳以及綜合咨詢于一體的專業化科研單位,致力于成為政府、行業和企業最可信賴的權威咨詢機構。今年以來,新型冠狀病毒感染的肺炎疫情持續蔓延,疫情防控成為當前最重要的工作,肺炎疫情打亂了很多既定工作安排。冶金工業信息標準研究院在積極響應落實國家疫情防控工作的同時,邀請部分專家對當前鋼鐵產業政策、市場形勢、行業熱點、標準化工作等方面進行總結分析并編撰成文,將陸續發表,以饗讀者。
1 前言
奧氏體不銹鋼可分為鉻鎳系奧氏體不銹鋼和鉻錳系奧氏體不銹鋼兩個系列。
鉻鎳系(300系)奧氏體不銹鋼以鎳為主要奧氏體化元素。它們在多種腐蝕介質中具有優秀的耐腐蝕性能和良好的綜合力學性能、工藝性能及可焊接性能,因而在化工、石油、海洋、食品、輕工等多種領域具有廣泛的用途。但這個系列的鋼強度和硬度低,不宜在承受較重負荷及對硬度和耐磨性有較高要求的設備和部件上使用。
鉻錳系(200系)奧氏體不銹鋼是往鋼種加入錳和(或)氮代替貴重金屬鎳元素而發展起來的,它的奧氏體化元素,除錳之外還有氮,一般還有適量的鎳。鋼中錳起穩定奧氏體的作用。由于氮強烈地形成并穩定奧氏體且起很好的固溶強化作用,提高了奧氏體不銹鋼的強度,因此這個系列不銹鋼,適宜在承受較重負荷而耐蝕性要求不太高的設備和部件上使用。
2 鉻-錳系奧氏體不銹鋼發展概況
近年來,我國的不銹鋼產量和消費量急劇增長,鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼在國內的生產、使用發展很快。據中國特鋼企業協會不銹鋼分會發布的2019年中國不銹鋼統計數據,2019年中國不銹鋼粗鋼產量2940.0萬噸,其中鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼1022.41萬噸,同比增長196.55萬噸,增長了23.80%,所占份額為34.78%,同比上升了3.85個百分點。
圖1 2007年-2019年中國不銹鋼產量
從圖1給出的數據(數據來源于中國特鋼企業協會不銹鋼分會)可以看出,過去的13年間,中國不銹鋼粗鋼產量和鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼產量均呈現逐年上升的趨勢。2011年可謂是個“分水嶺”,2011年以前鉻-錳系(200系)的生產主要以窄帶為主,2011年及之后幾家窄帶民企開始陸續生產寬幅板卷,如河南金匯、西南不銹等,寬幅板卷產量增長顯著。隨著2013年北海誠德、鼎信鎳業等民營鋼廠陸續開始生產鉻-錳系(200系)寬幅板卷,鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼產量突飛猛進,目前占不銹鋼總量的34%。已經形成了穩定的市場,在建筑裝飾、餐廚具、衛生設備和用具、家用電器、交通運輸以及工業部門的設備和部件方面有很廣泛的應用。
3 鉻-錳系奧氏體不銹鋼標準概況
在五大類不銹鋼中,目前用量最大的是鉻-鎳系奧氏體(Cr-Ni-Fe,300系)不銹鋼,其次是現代鉻系鐵素體和馬氏體(Cr-Fe,400系)不銹鋼,再者是雙相(鉻-鎳-鉬系Cr-Ni-Mo-Fe)不銹鋼。二次世界大戰期間,鎳是短缺元素,美國在奧氏體300系不銹鋼中開展以錳代替部分鎳的鉻錳(200系)的研究,于1955年將201和202牌號(鉻錳200系)納入AISI(美國鋼鐵學會)標準,隨后又補入了205牌號,美國ASTM等還納入了更多牌號。1972年日本將201、202牌號納入JIS(日本工業)標準,前蘇聯也將201、202牌號納入ГОСТ(前蘇聯)國家標準,中國1975年納入國家標準,英、德等國僅將201、202中一個牌號納入該國標準。當時美國宣稱的宏偉目標是用美國200系全面替代300系,即201代301、 202代302、204代304、 216代316等等。但半個多世紀過去了,這個愿望并沒有實現,因其產量低,用途窄,其中201、202牌號主要用做彈簧結構材料,無磁高強度構件等,且使用量不大,其與304不銹鋼相比,雖然強度高,但耐蝕性、成型(冷、熱加工)性、焊接性和耐低溫性等均處于劣勢。近年來,美國鉻錳(200系)系產量一直維持在其不銹鋼總產量的5%~6%,沒有大的發展,歐洲國家產量不足1%。日本在1999年JIS標準修改時,因鉻錳(200系)系國內需求和產量急劇減少,在日本已有名無實,另一原因是200系不銹鋼廢鋼,因其錳高不可作為300系不銹鋼廢鋼的回收,給廢鋼管理帶來了災難,故取消了該鋼種。到了2009年日本再次修改JIS標準時,仍未恢復取消的201、202牌號。
我國不銹鋼冷軋板帶標準GB/T 3280和熱軋板帶標準GB/T 4237,在1992年版中也列有201和202兩個牌號,2007年修訂這兩個標準時,鑒于當時不銹鋼市場出現嚴重假冒偽劣“200系”不銹鋼的情況,GB/T 3280-2007和GB/T 4237-2007中將這兩個牌號取消,但是在棒材標準中保留了201和202牌號。2015年再次修訂GB/T 3280-2007和GB/T 4237-2007兩項標準時仍未恢復取消的201、202牌號。
上世界80年代,印度企業在美國200系基礎上,生產了降低鉻含量,以錳、氮代鎳,并加入銅的鉻-錳系不銹鋼J1(0Cr15Mn7Ni4CuN)、J4(0Cr15Mn9Ni1CuN),這兩個牌號至今未被納入國際標準。21世紀初,中國一些廠家參照印度J1、J4牌號,生產了以錳代鎳并降低鉻的和一些鉻含量更低、無鎳和高錳的不銹鋼。我們稱這一類不銹鋼為“所謂200”不銹鋼,是在300系奧氏體不銹鋼的化學成分中,以錳代鎳,并降低了鉻含量,既不符合我國國家標準(已取消),也不符合美國200系成分的板材,中國和印度是該產品的主要生產國。
4 存在的主要問題
4.1 “所謂200”系奧氏體不銹鋼材料本身存在的問題
目前國內市場上生產和流通的一些鉻錳系(200系)不銹鋼,是國內一些生產企業參照印度J1、J4牌號,生產的以錳代鎳并降低鉻和一些鉻含量更低、無鎳和高錳的不銹鋼,我們稱這一類不銹鋼為“所謂200”不銹鋼。這些不銹鋼材料本身存在以下問題:
1)低鉻、高錳均帶來最差的不銹耐蝕性。不銹鋼的不銹性是由鋼中鉻含量所決定的,沒有足夠的鉻含量就沒有不銹鋼。“所謂200”不銹鋼因降低了鉻量,其抗銹性、耐點蝕性均低于304牌號,也低于443、439、430等鐵素體不銹鋼,僅相當于無鎳、少鎳鐵素體(Cr13、Cr17型)的耐蝕性。
2)“所謂200”不銹鋼因高錳有高的強度,冷加工硬化指數也很高,較難冷成型,深沖加工時容易產生延遲斷裂。這是以錳代鎳造成的后果,失去了300系不銹鋼良好的韌性和可加工性。
3)在不銹鋼中以錳代鎳,僅能從組織上為獲得奧氏體,因奧氏體是無磁性的,多數人對不銹鋼不了解,認為用吸鐵石吸不住就是304不銹鋼,“所謂200”以無磁性吸不住假冒304 、301等鉻鎳奧氏體不銹鋼,來欺騙消費者造成不銹鋼市場混亂。不銹鋼的耐蝕性與有無磁性無關,磁性是物理性能原子結構決定的,老百姓用吸鐵石來判定,很容易上假冒偽劣產品的當,這也是以錳代鎳造成的后果。
4)由于一些“所謂200”以假冒偽劣亂象充斥國內建筑裝飾、五金制品、廚房設備、食用器皿等市場,在使用過程中出現銹蝕和開裂,嚴重損害了不銹鋼行業聲譽,特別是在室外建筑裝飾中出現了罕見的銹蝕狀況。
4.2 無標準規范帶來的問題
鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼主要以板材為主,另有一定量的棒材和線材。而在GB/T 3280-2007和GB/T 4237-2007標準中,又將201和202兩個牌號取消,致使在2007年-2019年期間,鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼生產和流通一直沒有國家和行業標準可依。目前市場上流通的201及由201衍生出來的J1、J2、J3、J4等系列產品,主要調整了Cu、Ni含量,各生產廠家沒有統一的鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼標準,執行企業標準和供貨技術條件,而且成分有一定的差異。有的企業為了降低成本,無限降低Ni含量和Cu含量。從今天鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼的產量和表觀消費量來看,沒有標準帶來的無序發展為鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼的生產和銷售培育了溫床。各個生產企業自行制定企業標準,產品質量參差不齊,為了降低成本,成分設計無限探底,甚至沒有底限,造成市場嚴重混亂,生產企業和下游用戶苦不堪言。
5 制定標準的必要性和迫切性
2019年兩會期間,全國人大代表,太原鋼鐵集團有限公司黨委書記、董事長高祥明接受記者參訪時提出:近年來,我國200系不銹鋼生產呈擴大趨勢。據統計,最近5年,我國200系不銹鋼的產量年均增長了近10%,遠大于300系和400系不銹鋼的增長幅度。截至目前,對200系不銹鋼的生產與使用均沒有相應成熟的國家或行業標準加以規范,在實際中,200系不銹鋼的生產、流通和使用均出現了諸多問題,有些問題還比較突出,在經濟和社會領域造成了不良影響。當前我國經濟已進入高質量發展階段。供給側結構性改革的深入推進、不銹鋼產業集中度的進一步提升,為推動不銹鋼產品生產和使用標準與國際標準對接、進一步規范不銹鋼行業秩序創造了有利條件。并建議,國家相關部門應組織權威機構(如中國工程院等)和專家盡快出臺全覆蓋、強制性的200系不銹鋼生產、加工、使用、回收標準,明確其應用范圍,取締不合標不銹鋼,助力國民經濟和社會健康持續發展。
如何通過標準有效指導鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼健康有序發展,是當前急需解決的問題。為此,冶金工業信息標準研究院提出制定《鉻-錳-鎳系奧氏體不銹鋼熱軋鋼板和鋼帶》和《鉻-錳-鎳系奧氏體不銹鋼冷軋鋼板和鋼帶》兩項中國鋼鐵工業協會(CISA)團體標準,以此推動鉻-錳(200系)系奧氏體不銹鋼健康有序發展。
6 標準研制
6.1 走訪調研
為了做好鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼標準,2019年上半年,中國鋼鐵工業協會連同鋼協團標秘書處承擔單位冶金工業信息標準研究院,主要針對鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼各個企業的產量、牌號、執行標準、生產情況及使用情況進行調研,調研單位涵蓋山西太鋼不銹鋼股份有限公司、寶鋼德盛不銹鋼有限公司、青拓集團有限公司、鞍鋼聯眾(廣州)不銹鋼有限公司、佛山泰裕達集團等國內鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼典型生產企業和下游用戶。
經過走訪調研,達成下列共識:
1)各個生產企業及下游用戶一致認為,經過多年的發展,鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼的生產技術和實物質量得到大幅度提升,但每年市場上流通的800多萬噸產品均是按照企業標準和供貨技術條件進行生產和銷售,產品質量參差不齊,嚴重影響了行業的健康有序發展,因此迫切需要對該類產品納標,規范和引導產品的生產與銷售。希望盡快推進落實鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼的標準,采取規范引導生產和應用的方式替代過去不納標堵的方式。
2)根據我國當前鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼生產和流通情況,制定標準時,應同時考慮國內大量生產與應用的低鉻低鎳鋼種,以便使標準更適合于國內行業情況。
3)對國內大量生產與應用的低鉻低鎳系鋼種,建議設立鋼種成分中鉻元素的下限、耐蝕性的門檻值(鹽霧腐蝕時間、標準點蝕電位等)、夾雜物評級的量化指標及重金屬離子析出的上限值。
4)對低鉻低鎳鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼,依據成分和性能的差異化區別,可設立推薦的用途,以方便下游用戶選材。
5)對于社會上擔心的鉻-錳系(200系)奧氏體不銹鋼廢鋼回收的問題,供應商為了收益的最大化,可根據用戶需求進行細分,采用精細化管理,生產廠對于生產過程中的邊角料等也可進行精細化管理,基本不存在廢鋼混淆的問題。
6.2 標準制定過程
在上述背景下,我們提出了《鉻-錳-鎳系奧氏體不銹鋼冷軋鋼板和鋼帶》和《鉻-錳-鎳系奧氏體不銹鋼熱軋鋼板和鋼帶》兩項中國鋼鐵工業協會團體標準立項建議。標準項目計劃下達后,我們成立工作組,對國內外鉻-錳系奧氏體不銹鋼的技術現狀與發展情況進行全面調研,同時廣泛搜集相關標準和國內外技術資料,進行了大量的研究分析、資料查證工作,結合實際應用經驗總結和歸納,在此基礎上形成了標準征求見稿。
2019年4月25日,中國鋼鐵工業協會團體標準秘書處對兩項項目公開征求社會意見。
2019年4月~5月,中國鋼鐵工業協會連同鋼協團體標準秘書處冶金工業信息標準研究院對國內鉻-錳-鎳系奧氏體不銹鋼典型的生產企業、下游用戶進行調研交流,在調研過程中,結合各個相關方所反應的實際情況,與當前國內市場上廣泛流通的鉻-錳系奧氏體不銹鋼牌號及典型的化學成分及力學性能,對標準征求意見稿進行修改和補充,充分考慮了各個典型生產企業的實際情況及市場流通情況,增加了部分產量比較大的牌號。
2019年6月20日和11月19日分別召開兩次專題研討會,針對相關方關切的問題進行深入的研討。根據兩次研討會討論結果,完成標準送審稿。
兩項標準審定會計劃于2020年3月17日召開。
7 幾點思考
7.1從目前鉻-錳系奧氏體不銹鋼標準來看,企業標準是訂貨的主要依據。團體標準的制定,得到了主要生產企業和用戶的參與和認可,將有助于引導市場健康有序發展。為提高標準適用性,標準發布后的宣貫與實施跟蹤尤為重要。
7.2團體標準自2018年國家標準化深化改革以來,主要針對解決新產品研發和市場急需的標準缺失問題。《鉻-錳-鎳系奧氏體不銹鋼冷軋鋼板和鋼帶》和《鉻-錳-鎳系奧氏體不銹鋼熱軋鋼板和鋼帶》兩項中國鋼鐵工業協會團體標準恰恰解決了當前鉻錳系(200系)奧氏體不銹鋼市場標準缺失的問題,此兩項標準的發布將有效規范市場,符合團體標準的目的和方向。
冶金工業信息標準研究院作為中國鋼鐵工業協會團體標準秘書處承擔單位,同時也肩負著鋼鐵領域標準化技術委員會國家和行業標準的管理職責,為了進一步規范和引導鉻-錳系奧氏體不銹鋼產品健康有序發展,目前已經提出相關行業標準的立項計劃。我們相信,在國家、行業和消費者的廣泛關注下,在生產企業對自身乃至對整個市場的責任感不斷增強中,通過標準化的手段,鉻-錳系奧氏體不銹鋼產業的高質量發展指日可待。
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