201锰系不锈钢发展前景

锰是不锈钢冶炼中重要的合金化元素之一,电解金属锰(以下简称电解锰)、金属锰更是200系列(锰系)不锈钢主要的功能性原料,在201不锈钢冶炼生产中对钢的合金化起着重要的作用。最近几年,中国电解锰、金属锰国内消费量迅猛增长,其主要原因是我国钢铁工业及其特殊钢产业的快速发展,用于低合金钢、合金钢、不锈钢领域的电解锰、金属锰消费量高速增长,特别是以锰代镍、节镍型201不锈钢生产的快速发展,更是使电解锰、金属锰国内消费量大幅度增加。电解锰、金属锰在不锈钢生产中的大量使用,已引起了中国锰业界的高度重视和广泛关注,笔者就与电解金属锰密切相关的200系列(锰系)不锈钢以及其他系列不锈钢作一些论述性探讨,以期锰业界了解掌握相关情况,供有关方面参考。

1、200系列(美国AISI标准系列)不锈钢、牌号及含量

201不锈钢是国际上通行的称呼,我国亦称之为铬锰系不锈钢或锰系不锈钢或高锰低镍奥氏体不锈钢。不锈钢按其金相组织结构分为铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢、马氏体不锈钢、双相(铁素体—奥氏体)不锈钢和沉淀硬化型或时效硬化型不锈钢;或按化学成分特点分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰(锰系)不锈钢。铬是不锈钢都含有的元素,镍、锰、钼、氮、钛、铌、铜等是各种不锈钢的合金化元素。锰既是不锈钢的合金化元素之一,也是201不锈钢中用于代镍、节镍的主要合金化元素,具有弱形成和稳定奥氏体的作用,可提高不锈钢的强度。表1列出了我国不锈钢钢种及一般情况下铬、镍、锰含量和典型代表牌号。

以锰代镍或用锰节镍的201不锈钢,其研发始于二战时期,当时由于战争,镍作为战略物质被有关国家严格控制,镍的供应量严重不足。为此,美国、德国等便开始了以锰代镍的不锈钢研究。至20世纪40年代,美国首先开发成功了这种以锰代镍的201不锈钢新钢种。二战结束后,美国镍的供应状况逐步改善,不锈钢生产不再受原料紧张的制约,因此200系列就没有进一步得到更大的发展。当时几位曾参与研发201不锈钢的印度人回到印度后,根据印度富锰缺镍的国情,将在美国开发的200系列的不锈钢品种带回印度进一步研究、应用,结果取得了很大的成功。目前,美国、日本、德国、法国、中国、韩国、印度等主要不锈钢生产国家,都有200系列的不锈钢标准和牌号。其中,以美国、中国和俄罗斯在标准中纳入200系列牌号最多。美国标准最完整,至少有28个201不锈钢标准牌号和企业牌号。印度国家标准中200系列钢种只有1个,但印度Jindal公司201不锈钢有J1、J3和J4共3个牌号。为促进我国锰系不锈钢健康发展,引导、规范生产与消费,加快技术进步,提高产品质量,中国特殊钢企业协会不锈钢分会于2003年12月发布了《Cr-Mn系不锈钢厚板、薄板和钢带技术规范》,规范中纳入了16个牌号,其化学成分中含锰最低的牌号为1Cr17Ni5Mn5N,最高的是1Cr18Mn18MoCuN。该注意的是,印度J1、J4牌号比较特殊,全球诸多国家和厂商均没有与之相对应的牌号,为便于分析对比,国内外201不锈钢相应牌号及化学成分见表2。

2 201不锈钢生产、消费状况

2.1生产

目前,201不锈钢的生产主要是印度、中国、中国台湾省、韩国以及美国等,其主要代表生产商是印度京德勒带钢公司(JindalStripsLtd)、中国太钢、辽宁特钢及众多的民营不锈钢企业、中国台湾烨联钢铁公司和韩国浦项钢铁公司。2003年全球201不锈钢产量占世界不锈钢总量的715%左右,估计约160万t左右,其中印度产量95万t左右。受镍资源缺乏的制约,近几年我国根据自己的资源状况及国内市场日趋强劲的不锈钢消费需求,加快了以锰代镍、节镍型201不锈钢的生产发展步伐。2003年中国201不锈钢产量近30万t,占不锈钢总产量的16%左右。中国的201不锈钢主要来自浙江余姚、温州、宁波、嘉兴及湖州,江苏兴化,福建长乐和广东佛山等地的民营企业及太钢、辽宁特钢等部分国有企业。

2.2消费

中国和印度同属世界上2个人口最多的发展中国家,而201不锈钢生产量和消费量最大的也恰恰正是这2个国家。印度在研发、生产、推广应用201不锈钢方面已经走在了世界的前列,目前印度的201不锈钢产量占世界的60%以上。2003年印度J4、J1牌号不锈钢,国内消费量约65万t,出口量30万t左右。近几年,我国不锈钢消费结构已经发生了显著变化,201不锈钢的市场份额快速扩张,消费量急剧增加,消费增长率每年增加5个百分点左右,未来几年我国201不锈钢消费增长率每年将提高10个百分点左右。2003年,我国消费201不锈钢已达65万t左右,比上年增加30万t,占全国不锈钢消费总量的16%左右。201不锈钢国内消费最大的地区在广东,全年消费数量50万t左右,约占广东地区市场份额的50%。国内市场消费201不锈钢主要来源是:印度进口25万t(而上年仅进口1113万t,同比增长了120%),国内企业生产近30万t,中国台湾进口6万t左右。

3未来我国不锈钢产业高速发展

近几年来,在巨大的国内市场和强劲的消费需求拉动下,我国不锈钢产业高速发展,不锈钢国内消费量正以每年30%以上的速度增长(见表3)。不锈钢表观消费量、进出口贸易量及进出口贸易增长速度、产能增长速度均居世界第一,继续保持世界不锈钢消费大国的地位。

今后几年我国不锈钢产业高速发展,产能将迅猛扩张。宁波宝新、宝钢集团上五、张家港浦项、常熟益成特、南京港联等企业的不锈钢建设项目已于2003年内建成投产;宝钢集团上一、宁波宝新四期、青岛浦项、广州群众、酒钢、上海克虏伯、吉林铁合金和民营企业浙江宁波阳光、福建吴航等企业的新建、扩建、改造项目,将在2年内相继投产或达产;预计在2005年左右,以上项目将形成500万t不锈钢粗钢生产能力。太钢、宝钢集团上一、唐钢、包头时代、广钢珠江等企业扩大产能的项目,有可能在2010年前,再新增450万t左右粗钢产能。若将现有不锈钢企业和民营企业的产能计算在内,到2010年全国不锈钢粗钢产能将接近1000万t。广州群众二期、吉林长春、攀钢集团、江苏无锡锡丰、福建千兴等一批正在筹划、拟建项目,预计在2010年可能再增加近100万t粗钢产能。综上可见,到2010年我国不锈钢粗钢生产能力可能超过1000万t。如果综合考虑:国家近期已出台制止钢铁产业过度投资宏观调控政策的影响,部分不锈钢项目可能会落空,以及已形成产能生产能力的发挥程度和设备开工率,保守估计,2010年我国不锈钢粗钢产量将达700万t以上。届时中国不锈钢粗钢产量将位居世界之首,占同期全球产量的23%以上。

4全球镍资源紧缺

国内镍供应不足镍是不锈钢生产中的关键性原料。如果按照不锈钢钢种(铬锰系、铬镍系和铬系)比例和冶炼1t不锈钢平均耗用镍5%来粗略计算,则年产100万t不锈钢,需消耗镍5万t。若2010年我国不锈钢产量达到700万t,则需消耗镍35万t,再考虑合金、电镀、电池材料、化工等相关用镍产业的发展与消费需求,届时国内消费需求将超过40万t。而目前及今后一段时期,国内外市场镍的供应前景堪忧。2003年,全球原生镍产量11916万t,仅增长116%,同期全球原生镍消费量达12414万t,增长612%;产能达到1万t的生产商仅23家,其中产量超过5万t的有中国金川等8家企业,其合计产量约占全球原生镍产量的

70%。随着世界不锈钢产业的快速发展,2003年全球不锈钢产量达到2146万t,尤其是中国不锈钢产业的高速发展,镍的消费量猛增,已经出现镍供应严重不足和镍价飙升的局面。2003年,我国生产镍精矿含量(金属量)6102万t,同比增长10192%;电解镍6147万t,增长20189%;进口各种镍产品15174万t,增长58%,其中:精镍6176万t,增长114176%;镍铁1136万t,增长983157%;镍合金1132万t,增长105174%;镍材1145万t,增长18108%;我国镍表观消费量已达到了14万t,扣除保税区仓库转口贸易量,表观消费量仍达到了1211万t,增长34144%;其中不锈钢耗用镍近8万t,增长34%。尽管我国原生镍产量、进口精镍、镍铁、镍合金连年高速增长,但依然不能完全满足国内不锈钢等相关产业的发展与消费需求。在不锈钢需求增长和不锈钢产业蓬勃发展的强力拉动下,未来几年全世界镍消费的增长率将达到5%,由于全球硫化镍矿资源已出现危机,新增产量十分有限;新红土镍矿(氧化镍矿—镍的氧化物和铁的氧化物组成的共生矿)开发利用,受选矿、冶炼工艺技术不太成熟等诸多因素影响,短时期内难以形成产能。因此,今后几年镍市场将出现供应严重短缺的局面。到2010年国内镍消费量有可能突破40万t大关,而目前我国原生镍产量仅7万t左右。受资源的制约,我国镍产量增加有限,预计未来几年我国自产原料的镍产量很难超过10万t,而缺口30多万t的镍依靠从国外进口,只能解决其中一部分,全部由进口解决的可能性很小。

5201不锈钢的发展前景

由于我国是一个镍资源比较缺乏的国家,不锈钢消费需求增长远远大于镍资源供给增长幅度,国内镍资源的供给无法满足不锈钢产业增长对镍的需求。因此,为适应不锈钢产业高速发展的要求,根据我国的资源情况,大力发展以锰、氮代镍型和节镍型不锈钢,是中国发展不锈钢产业走“节镍”之路的又一个重要方向。200系列是一种适合发展中国家或经济欠发达国家消费使用的不锈钢,也是比较适合现阶段中国国情的廉价经济型不锈钢,它节镍、经济、性价比高、质量也不错。如201(中国牌号1Cr17Mn6Ni5N)含Mn5150%～7150%、Ni3150%～5150%,202(1Cr18Mn8Ni5N)含Mn7150%～10100%、Ni4100%～6100%。201不锈钢主要用于消费品领域,比目前大量使用的300系列不锈钢节镍3%～5%,在当前镍价情况下,节约成本30%左右,故其价格较低,更受欢迎,质量和功能也能满足一般的使用要求,几乎所有的一般食品器皿、橱卫设备及用具、建筑装潢装饰等制品、消费品领域都可使用。在弱介质腐蚀条件下可以部分替代300系列,如201、202分别替代301、302,204Cu和211替代304;在无腐蚀或弱腐蚀条件下,在装饰、城建等重点使用其美观功能的应用领域也非常广泛。而且随着我国经济的发展、人们生活水平的提高和巨大农村市场的开拓,其应用领域和消费量还会进一步增加。发展201不锈钢,仅从电解锰、金属锰的生产和供应来看,应当说我国的资源条件比印度更好一些。印度不生产电解锰,其201不锈钢所耗用的电解锰需大量从中国和南非进口,2002年印度进口中国的电解锰就达6249t,1998～2002年印度仅从中国进口电解锰年均递增42158%,这也从一个侧面反映,印度201不锈钢的发展是相当之快的。应当指出,印度生产201不锈钢,仅直接从中国进口电解锰是不够其消费耗用的,印度还从荷兰、日本等大量进口原产地中国的电解锰、金属锰;另外印度生产金属锰、中低碳锰铁;2002年印度中低碳锰铁产量5218t,其低碳锰铁可用于生产201不锈钢。而我国发展201不锈钢,不论是过去,还是将来,其所需电解锰、金属锰及其耗用的锰矿石资源,基本上是依靠国内企业生产供应的。2003年全国电解金属锰行业已形成年生产能力55万t,生产电解锰3215万t,同比增长5313%,占世界总产量的85%以上;出口1615万t,增长3011%;国内消费16万t,增长8716%。预计2004年,全国电解金属锰生产能力将达到70万t,电解锰、金属锰产量将达到40万t以上。国内企业生产的电解锰、金属锰、氮化金属锰、氮化锰铁完全能够满足中国特殊钢及不锈钢产业发展的需要。关于201不锈钢有2个问题值得注意。①201不锈钢产品特点和适用环境。由于锰的作用主要是在弱形成和稳定奥氏体方面代镍,不能完全替代铬、镍结合共同所起的耐腐蚀作用,而在耐蚀性上锰完全取代镍,则需更多的铬、氮、钼、铜等元素的支撑,导致其成本上升而经济性下降。因此,总体而言201不锈钢更适合于弱腐蚀介质环境中使用。②201不锈钢废钢返回料。随着201不锈钢产量的增加,其废钢量必然逐年增加,这样将会使目前以镍基不锈钢废钢为主的废钢结构发生变化,如果不能对返回料进行区分,则其产生的废钢将会影响300系列不锈钢(铬镍系)的质量。目前,这个问题还未出现,但长期来看不锈钢业界是担忧的。

6结　　语

中国巨大的不锈钢市场需求,不锈钢产业的迅猛扩张,特别是以锰代镍、节镍型不锈钢的快速发展,为电解锰等原料的生产、供应带来了空前的发展机遇和更加广阔的国内市场,也为中国电解锰行业的壮大提供了强大的发展动力。对此,电解锰行业应积极承接应对,做好相关的工作,若电解锰生产企业在条件许可的情况下,应考虑进一步降低DJMnD级的C、S、P等杂质含量,缩小波动范围,控制其批量稳定性,生产更适合于不锈钢冶炼工艺要求的重熔锰锭,以适应提高不锈钢钢质纯净度和不锈钢产品实物质量档次(产品精度、表面质量、力学性能等)日益严格的要求,为不锈钢冶炼提供更优质的电解锰原料。