一、产品开发背景
宝钢超纯铁素体不锈钢产品开发主要考虑了以下两个方面的因素:
(1)镍资源节约镍金属具有优异的储能、防腐、耐磨、耐高温和高强度等特殊性能,是不锈钢、充电电池、电镀、汽车配件、关键工具、军工器件等的关键原料,是国民经济发展的重要战略物资。我国的镍资源处于相对紧张状况,对进口资源的依赖程度较高,见图1。同时,我国不锈钢产量大幅提升(图2),成为镍资源消耗的主要来源。节镍铁素体不锈钢开发和拓展应用成为发展趋势。
(2)国产化2006年汽车、高端家电、建筑基本依靠进口,期间预测未来国内不锈钢产品发展空间巨大,发展超纯铁素体不锈钢,可以节约大量的镍资源。
图1 全球镍资源分布及供需格局展望
图2 2017年我国不锈钢产量是2008年的2.8倍
二、产品规格和型号
目前,宝钢超纯铁素体不锈钢产品牌号:铁素体44个,其中超纯34个,见表1。
表1 宝钢超纯铁素体不锈钢产品牌号
11.5~14%Cr | 14~18%Cr | 14~18%Cr稳定化 | 添加Mo | 20~30Cr |
SUH409L | 430 | B429 | B434 | B443N |
产品规格:铁素体不锈钢板热轧厚度为3.0~6.0mm;宽度为900~1530mm;冷轧厚度为0.40~3.0mm;宽度为900~1530mm。
三、产品生产流程、设备和关键技术和技术水平
超纯铁素体不锈钢的生产流程及设备见图3。
铁素体不锈钢全流程生产制造技术难题有:超低碳氮冶炼;热轧辊迹;成形起皱/折弯橘皮;连轧表面质量。
图3 超纯铁素体不锈钢的生产流程及设备
目前宝钢达到的技术水平:
(1)在超低碳氮设计的基础上,通过Nb/Ti双稳定化或单稳定化及通过Cr、Mo、Cu、Al、RE等不同元素合金化,获得不同使用性能的超纯铁素体不锈钢系列化产品,以满足产品的应用差异性需求;
(2)开发了超低碳氮冶炼数值模型化控制技术,创新开发了Al\Si复合脱氧及钙处理技术。应用后VOD真空冶炼终点平均C含量下降了近15ppm,Si含量及炉渣碱度的一次命中率由60%提高到95%以上,含钛超纯铁素体不锈钢综合炼成率由83%提高到95.4%;
(3)通过控制加热温度、带鳞轧制和压下率控制,创新开发了超纯铁素体不锈钢的热轧辊迹共性缺陷控制技术,热轧辊迹缺陷层厚度由40-50微米降低至5微米以下,大大提高了产品收得率;
(4)首创了不锈钢高表面质量、高精度冷连轧成套控制技术。产品表面光泽度较国外同类产品提高50%以上,表面粗糙度降低70%以上。连续轧制不锈钢厚度精度控制(±1.0%)达到99.37%,成材率从单机架轧制的96.5%提高到了99.2%。
四、产品实物质量与国内外先进水平的对比
将宝钢开发的产品与A、B、C、D等国际先进企业的同类产品进行对比,项目关键指标对标情况如表2~4和图4所示。
宝钢开发的超纯铁素体不锈钢系列产品的各项性能指标达到国际先进生产厂家同类产品的水平,标志着宝钢超纯铁素体不锈钢的总体科学技术水平达到了国际先进水平。
表2 C N控制水平及氧控制水平
对比项 | 宝钢 | 国内先进水平 | 国际先进水平 |
C N | ≤180ppm | ≤220ppm | ≤180ppm |
T.O | 25~30ppm | 25~35ppm | 25~30ppm |
表3 热轧粘辊缺陷控制水平
对比项 | 宝钢目前 | 国内先进水平 | 国际先进水平 |
443粘辊缺陷率 | ≤15% | ≤20% | ≤15% |
表4 超纯铁素体不锈钢系列产品冷连轧生产及质量指标水平
对比项 | 宝钢 | 国内先进水平 | 国际先进水平 |
板形精度(≤5I)% | 95.07 | ≥94.00 | 95.00 |
厚度精度(±1.0%)% | 99.37 | ≥97.5 | 99.00 |
轧辊辊耗kg/t | 0.25 | ≤0.40 | 0.30 |
轧制油油耗kg/t | 0.29 | ≤0.50 | 0.35 |
机组合格率% | 98.59 | ≥95 | 98 |
2B产品光泽度(60度) | 391 | - | 400 |
2D产品粗糙度(μm) | 0.30~0.45 | - | 0.30~0.45 |
r值 | 1.65 | 1.3 | 1.6 |
五、相关组织制度和保障措施及实施过程
1.宝钢成立“产销研”管理小组,以提升产品盈利能力为重点,密切跟踪市场用户需求,快速有效形成产品批量生产的能力。已成立的“产销研”小组按照产品应用领域分有汽车交通、家电、建筑等6个。宝钢销售及平台公司遍布全国各地,负责北方、华东、中西部和南方不同区域的用户对接工作。“产销研”管理小组充分发挥了快速、高效的特点,在产品推向市场过程中发挥了重要作用。
图4 超纯铁素体不锈钢实物性能对比
2.宝钢与用户及高校通过建立联合实验室,利用各自的优势共同推动超纯铁素体不锈钢材料的开发、产品性能评价、评价方法的建立和产业化快速应用。目前已建立的联合实验室有“宝钢-埃贝赫-上海大学”、“宝钢-通用-天纳克”、“宝钢-东风汽车”、“宝钢-海尔”“宝钢-一汽股份”“宝钢-吉利汽车”及“宝钢-恒辉铜业-宝新”联合实验室等。与宝钢合作的高校有:北京科技大学、东北大学、复旦大学、上海交通大学、上海大学、安徽工业大学、钢铁研究总院、沈阳工业大学、中科院金属所等。
3.宝钢联合冶标院、一汽、长城、东风等用户、汽车工程学会、中信铌金属有限公司等单位共同完成汽车用超纯铁素体不锈钢产品企业标准、行业标准和国家标准的建立,对超纯铁素体不锈钢的生产和应用提供了行业规范。
六、市场开拓上取得的效果(包括产品的技术、资金投入情况和产销量、市场占有率细目及用户反馈情况)
市场开拓上取得的效果:
(1)汽车用钢成为国内唯一覆盖三大日系、宝马大众等欧系、通用等美系和自主品牌的认证供应商。
汽车排气系统用钢SUH409L、B409L、B409M、B429、B439M、B436L、B441、B441M和B436M系列产品广泛应用于美系、欧系、日系和民族品牌汽车,全面替代进口。汽车装饰条用钢B442D和B436D应用于各类汽车品牌。开发的B409M不锈钢在通用中国的统计中其IPTV(每千台车的用户抱怨量)从2007年使用POSCO的SUH409L的150,降到2011年宝钢B409M国产化的不到10。
(2)建筑系列用钢首开国内应用先河
B445R毛面钢板成功应用于广州亚运会体育馆屋面。宁波文化广场金属幕墙采用1.5mm厚度表面压花 氟碳处理的B445R幕墙板,成为铁素体不锈钢用于国内幕墙工程的首个范例。建筑供水系统用钢B444Ti在众多标志性工程中得到唯一供应商应用。B443NT在建筑天沟、制品、家居装饰等领域也获得广泛应用。众多中高端电梯企业,B443NT获得批量应用,市场份额超过40%。
(3)家电系列用钢国内唯一全面用于日系、韩系和自主品牌高端洗衣机认证资质供应商。
B430LNT和B430J1L批量用于海尔、松下、三星等众多家电企业,在高端滚筒洗衣机市场份额超过70%。IB20、IB16LR等产品广泛应用于高端厨卫制品领域,典型龙头企业IKEA实现了80%以上份额的供应比例,90%以上用于出口。
(4)铁道货车用钢性能超越进口,率先通过国外三大矿山认证并批量出口海外
铁道货车用钢T4003通过铁科院材料认证,成功用于重载铁道货车车厢,并与中车集团联手,率先通过国外三大矿山认证,采用宝钢材料所生产的不锈钢货车车辆大量出口澳大利亚、南非等国家。
表5列出部分产品的主要应用情况。
表5 部分超纯铁素体不锈钢产品的主要应用
应用 | 汽车 | 交通 | 建筑 | 家电 |
钢种 | SUH409L,B409L,B409M,B429,B439M,B436L,B441,B425NT,B432L,B441M,B436M,B436D,B442D等 | T4003、B410Ni | B443NT,B444Ti,SUS444,B445R | B430LNT,B430J1L,B445J1M |
主要 用户 | 丰田、日产、本田、奔驰、宝马、通用、大众、福特、东风汽车、宝沃、吉利、上通五、一汽轿车、上汽、广汽、长城、现代等主机厂及佛吉亚(全球排名第一)、天纳克、波森、三五、埃贝赫等主要零部件厂等 | 中国北车集团,中国南车集团,中集集团等 | 上海中心、上海迪士尼、上海世博园区、上海三菱电梯、日立电梯、OTS电梯、广州亚运会综合馆等 | 松下、海尔、日立、三洋、三星、美的、宜家等 |
宝钢超纯铁素体不锈钢市场占有情况见表6。
表6 市场占有情况指标(占国内消费量的比例,%)
中国市场占有率 | 本产品占有率 | 进口产品合计 | 先进企业A数据 | 先进企业B数据 |
去年 | 40 | 15 | 40 | 5 |
前年 | 42 | 15 | 39 | 4 |
大前年 | 45 | 15 | 38 | 2 |
宝钢超纯铁素体不锈钢企业资金投入=项目资金投入 认证资金投入,合计资金投入约1880万元,见表7。
表7 企业资金投入
项目资金投入 | ||
编号 | 公司级大项目名称 | 项目投入,万元 |
1 | 汽车专用不锈钢产品开发及关键使用技术研究 | 980 |
2 | 建筑家电用不锈钢产品研发及关键技术研究 | 300 |
3 | 高端厨卫制品用不锈钢开发及关键技术研究 | 250 |
合计 | 1530 | |
认证资金投入 | ||
编号 | 认证项目 | 认证投入,万元 |
1 | 汽车用不锈钢产品腐蚀性能评价 | 140 |
2 | 汽车用不锈钢产品高温使用性能评价 | 130 |
3 | 汽车用不锈钢产品数值模拟、高温物性参数测试 | 80 |
小计 | 350 | |
合计 | 1880 |
产品的产销量及效益见表8。
表8 企业直接经济收益计算
新增直接经济效益: (单位:万元) | |||||
项目总投资额 | 0 | 回收期 | 0 | ||
年份 | 新增产值 | 新增利润 | 新增税收 | 创收外汇(万美元) | 节约资金 |
2017 | 191140 | 19598 | 32494 | 0 | 0 |
2016 | 170893 | 13335 | 29051 | 0 | 0 |
2015 | 156551 | 21202 | 26613 | 0 | 0 |
累计 | 518584 | 54135 | 88158 | 0 | 0 |
用户反馈:
宝钢高性能节镍超纯铁素体不锈钢系列产品及工艺技术,获得国内外高度评价。
(1)汽车行业
—上海通用:综合使用性能达到了进口POSCO,JFE及NSSC的水平,低铬不锈钢耐腐蚀性能优于进口同类产品的水平,已形成宝钢产品的全球通用标准STMA029-2011;
—日产汽车:产品质量达到新日铁、JFE等国际新进水平。
(2)建筑家电行业
—松下、海尔、上海三菱:B430LNT产品综合质量达到进口JFE的先进水平,表面性能更为优异,达到松下出口产品的国际水平。
(3)不锈钢行业协会:
—宝钢B445R成功应用于广州亚运会综合体育馆屋面工程,开创了国产不锈钢材料进入我国大型建筑结构领域的先河,被评选为2010年中国不锈钢行业十件大事。ISSF在“Book of New Application 2011”中把B445R应用于广州亚运会事件评价为不锈钢用于建筑的又一成功案例。
(4)中信金属公司原总经理付俊岩教授:“宝钢超纯铁素体不锈钢国内领先,达到国际一流水平,为铌合金化铁素体不锈钢在中国国内应用做出了很大的贡献”。
七、本产品在生产、市场等方面存在的主要问题、原因分析和解决方案,及未来三年的前景预期
存在问题:上海不锈钢产线承担社会责任,于2018年开始产线转移,在此过渡期,面临产品、技术和用户的接续问题。
原因分析:上海市总体发展规划调整及政府环保要求。
解决方案:坚守品牌、发展技术与服务用户并重;集团公司已经落实新规划,德盛不锈钢规划570万吨,其中超纯铁素体不锈钢50万吨。
未来三年的前景预期:结合宝钢的发展规划,实现新产线快速对接市场。