项目有关政策、必要性、可行性、创新性和产业化情况、拟要解决的主要问题、预期的作用和效益等:
1、项目相关政策、课题等文件。
本项目符合《原材料工业质量提升三年行动方案(2018-2020年)》“行动目标”中,钢铁行业通用钢材产品的质量稳定性、可靠性和耐久性明显提高,高性能钢铁材料的批次稳定性和一致性稳步提高,钢材产品实物质量达到国际水平的产品比例超过50%。符合《2022年原材料工业标准工作要点》二主要任务中2.1新材料标准,围绕产业链开展核心基础零部件等领域关键基础材料标准的制定。符合国家《中国制造2025》提出的发展“资源节约型环境友好型不锈钢”;符合《钢铁工业调整升级规划(2016-2020年)》中提出的“坚持绿色发展——大力发展循环经济,积极研发、推广全生命周期绿色钢材”。本项目也符合《国家标准化体系建设发展规划(2016-2020年)》提出的要求:完善钢铁等原材料工业标准,加快标准制修订工作,充分发挥标准的上下游协同作用,加快传统材料升级换代步伐。全面推进新材料标准体系建设,开展集装箱用高强度不锈钢钢板及钢带等标准研制。
本项目属于工信部提出六大产业链“工业母机”下游,应用行业其他工业制造项目。对应应用行业为集装箱运输。集装箱用高强度不锈钢钢板及钢带是制造陆基和海上运输装载集装箱及部件用关键原材料。
2、项目可行性、先进性、创新性和产业化、解决问题、产生效益等情况(技术创新性、国内外生产企业情况、产量及需求量等)。
本项目中的新型高强度含氮奥氏体不锈钢产品采用以氮代镍,通过调控各相组分合金元素,提高N元素添加Cr、Cu以及Mo,使产品耐蚀性得到保证的同时降低镍含量,不锈钢中氮元素的提高不仅可以形成稳定奥氏体,并且可以抑制铬、钼元素的过钝化溶解,在不锈钢板面的局部腐蚀过程中产生更强的表层,提高不锈钢板面的耐腐蚀性能,从而达到以氮代替昂贵的金属镍,从而符合国家提出的“资源节约型环境友好型不锈钢”发展目标。
为解决集装箱用不锈钢强度低的问题,我国已研制出高强度含氮奥氏体不锈钢08Cr19Mn6Ni3Cu2N,在耐蚀性能不低于06Cr19Ni10的基础上,将屈服强度提升到400MPa以上,达到06Cr19Ni10钢种的1.3倍以上,并且制造成本远低于06Cr19Ni10。高强度含氮奥氏体不锈钢解决了不锈钢应用冷藏箱中强度偏低的难题,已经批量在冷藏箱行业生产和使用。屈服强度大于400MPa的高强不锈钢材料作为集装箱主要材料,可以大幅减少传统不锈钢钢材使用量20%以上,大幅降低现有不锈钢材料成本,从而使不锈钢能大量替代碳钢材料,减少油漆甚至不使用油漆,而不锈钢材料作为可回收的绿色材料,助推集装箱行业真正实现循环经济发展。
另外,经济型高延性双相不锈钢022Cr21Mn5Ni2N(S32001),以优异的抗应力腐蚀和高强度性能应用于干货箱,克服了干货箱现有碳钢耐蚀性差,需要表面涂装等严重不足,已经在干货箱行业开始应用。
高强度含氮奥氏体不锈钢08Cr19Mn6Ni3Cu2N、经济型高延性双相不锈钢022Cr21Mn5Ni2N(S32001)及06Cr19Ni10、022Cr23Ni5Mo3N化学成分见表1。
高强度不锈钢的成功研发将传统不锈钢强度低的缺点得到补充,从而适应集装箱轻量化,环保化要求。高强度不锈钢应用于集装箱具有寿命长、耐腐蚀、高强度、可回收等优势,符合环保、节能、可持续发展的发展战略,符合国家鼓励在一些领域采用不锈钢代替普通碳钢发展规划。因高强度不锈钢是一种绿色、耐久、低周期成本的节能环保材料,为不锈钢在集装箱领域广泛推广起到推动作用,助力集装箱行业健康有序发展。
表1. 集装箱用用不锈钢化学成分 质量分数 / %
流通牌号 | C | Si | Mn | Cr | Ni | Mo | Cu | N | PREN |
06Cr19Ni10 | ≤0.070 | ≤0.75 | ≤2.00 | 17.5-19.5 | 8.0-10.5 | - | - | 0.10 | - |
08Cr19Mn6Ni3Cu2N | ≤0.100 | ≤1.00 | 4.0-7.0 | 17.5-19.5 | 2.5-4.0 | ≤0.60 | 0.5-3.0 | 0.20-0.30 | ≥19.0 |
022Cr21Mn5Ni2N | ≤0.030 | ≤1.00 | 4.0-6.0 | 19.5-21.5 | 1.0-3.0 | ≤0.60 | ≤1.0 | 0.05-0.17 | - |
022Cr23Ni5Mo3N | ≤0.030 | ≤1.00 | ≤2.00 | 22.0-23.0 | 4.5-6.5 | 3.0-3.5 | - | 0.14-0.20 | - |
4、标准制定的必要性,同步制定为国际标准的可行性:
为实现集装箱行业轻量化,环保化,为此使用高强度不锈钢做为集装箱的材料,已成为发展趋势,而传统不锈钢其强度偏低,为保证安全性能增加材料厚度,造成运输及材料成本大幅上升,因此在集装箱行业迫切需要一种耐蚀性能不低于传统不锈钢,而强度大幅提升的新钢种。通过标准的制定和实施,将推进集装箱用高强度不锈钢产业结构调整与优化升级,规范市场竞争,引导市场良性发展,综合提升我国集装箱用高强度不锈钢在国际市场的竞争优势。