前言：众所周知，2022年3月频上热搜的大宗商品当属是镍，伦镍惊现“五连破” 震撼全球国际金融市场，其产业链及供需备受关注且成为市场追捧的热点话题。镍产业链品种多而杂，Mysteel团队深耕于镍产业链各环节调研，及时获取产业上最真实的数据信息，对此Mysteel整理撰写题为《镍产业链之各品种详解》专题系列，为更好服务于广大Mysteel客户群体，以便进一步了解镍产业链各品种。
本文则是对镍产业链中下游不锈钢展开全面介绍，全文将围绕不锈钢定义、不锈钢分类、冶炼工艺、产能及分布、不锈钢应用五大章节展开详细讨论，可供近期及长期密切关注镍及不锈钢行业的社会各界人士参考。
一、不锈钢的定义
我国钢铁行业中普碳钢和特殊钢并存，特钢区别于普钢，具有更高的强度和韧性、物理性能、化学性能、生物相容性和工艺性能，应用领域更广泛。而不锈钢作为特钢的重要分支，其应用领域相对更特殊，性能要求更高。
从不锈钢的定义来看，不锈钢是指在空气、水、酸碱盐或者其他腐蚀介质中具有一定化学稳定性的钢的总称。不锈钢具有良好的耐腐蚀性能是由于在钢基体中加入铬所致，并通过加入镍、钼等元素进一步提高耐腐蚀性能和改善加工使用性能。
二、不锈钢的分类及特点
不锈钢常按组织状态分为：马氏体钢、铁素体钢、奥氏体钢、奥氏体-铁素体（双相）不锈钢及沉淀硬化不锈钢等。另外，可按成分分为铬不锈钢、铬镍不锈钢和铬锰氮不锈钢等。
1、铁素体不锈钢
一般含铬15%～30%。其耐蚀性、韧性和可焊性随含铬量的增加而提高，耐氯化物应力腐蚀性能优于其他种类不锈钢，属于这一类的有Crl7、Cr17Mo2Ti、Cr25，Cr25Mo3Ti、Cr28等。铁素体不锈钢因为含铬量高，耐腐蚀性能与抗氧化性能均比较好，但机械性能与工艺性能较差，多用于受力不大的耐酸结构及抗氧化钢使用。这类钢能抵抗大气、硝酸及盐水溶液的腐蚀，并具有高温抗氧化性能好、热膨胀系数小等特点，用于硝酸及食品工厂设备，也可制作在高温下工作的零件，如燃气轮机零件等。
2、奥氏体不锈钢
一般含铬大于18%，还含有8%左右的镍及少量钼、钛、氮等元素。综合性能好，可耐多种介质腐蚀。奥氏体不锈钢的常用牌号有1Cr18Ni9、0Cr19Ni9等。这类钢中含有大量的镍和铬，使钢在室温下呈奥氏体状态。这类钢具有良好的塑性、韧性、焊接性、耐蚀性能和无磁或弱磁性，在氧化性和还原性介质中耐蚀性均较好，用来制作耐酸设备，如耐蚀容器及设备衬里、输送管道、耐硝酸的设备零件等，另外还可用作不锈钢钟表饰品的主体材料。奥氏体不锈钢一般采用固溶处理，即将钢加热至1050～1150℃，然后水冷或风冷，以获得单相奥氏体组织。
3、奥氏体-铁素体双相不锈钢
兼有奥氏体和铁素体不锈钢的优点，并具有超塑性。奥氏体和铁素体组织各约占一半的不锈钢。在含碳量较低的情况下，铬含量在18%~28%，镍含量在3%~10%。有些钢还含有Mo、Cu、Si、Nb、Ti，N等合金元素。该类钢兼有奥氏体和铁素体不锈钢的特点，与铁素体相比，塑性、韧性更高，无室温脆性，耐晶间腐蚀性能和焊接性能均显著提高，同时还保持有铁素体不锈钢的475℃脆性以及导热系数高，具有超塑性等特点。与奥氏体不锈钢相比，强度高且耐晶间腐蚀和耐氯化物应力腐蚀有明显提高。双相不锈钢具有优良的耐孔蚀性能，也是一种节镍不锈钢。
4、沉淀硬化不锈钢
基体为奥氏体或马氏体组织，沉淀硬化不锈钢的常用牌号有04Cr13Ni8Mo2Al等。其能通过沉淀硬化（又称时效硬化）处理使其硬化的不锈钢。
5、马氏体不锈钢
强度高，但塑性和可焊性较差。马氏体不锈钢的常用牌号有1Cr13、3Cr13等，因含碳较高，故具有较高的强度、硬度和耐磨性，但耐蚀性稍差，用于力学性能要求较高、耐蚀性能要求一般的一些零件上，如弹簧、汽轮机叶片、水压机阀等。这类钢是在淬火、回火处理后使用的，锻造、冲压后需退火。
三、中国不锈钢行业格局特征
我国不锈钢行业发展大体分为两个阶段，第一个阶段是以国营大厂为主导，开创了不锈钢历史上的数个第一，期间不锈钢产业获得了快速发展，在国家引导之下积极建设不锈钢生产基地，不锈钢产量获得大幅增长。第二个阶段，则是民营巨头崛起，国内民营钢厂不锈钢粗钢产能占据国内产能超50%，开启了不锈钢行业新篇章。
另一方面，产能与产量的增长，必定离不开设备与技术的更迭。在国内产能与产量增幅逐渐放缓后，越来越多的企业看好印尼镍矿的原料优势，纷纷走出去，在印尼建设镍铁产线与不锈钢钢厂。总结来看，我国不锈钢行业格局呈现出了以下特征：
随着中国不锈钢工业的发展，以及不断增加的需求，不锈钢生产企业也打破了南有宝钢、北有太钢两大国营企业的格局，一批新型的民营不锈钢生产企业拔地而起。由于民营企业机制的灵活性，以及创新发展快于传统国营企业，更能够满足市场需求，已成为中国不锈钢市场的不可忽视的力量。
中国主要不锈钢生产基地产能占比
从以上主流生产基地的钢厂分布可知，在我国福建、两广、江苏、山东、山西等地，不锈钢产能较为集中，炼钢产能较大，前五大生产基地钢厂的产能占比高达77%，且其中民营钢厂占据了半壁江山。
一带一路倡议下，中国企业纷纷布局海外
2013 年中国提出“一带一路”合作倡议，2014年印尼实施镍矿出口禁令，在以上政策的“刺激”下，中国不锈钢企业走出去的步伐开始加快，大批国内企业去印尼建设镍铁厂和不锈钢厂。截至2021年，印尼建成不锈钢粗钢产能550万吨。另考虑新兴铸管、印尼金川、印尼义联、印尼新华联、力勤等一批镍铁生产企业产业链延伸带来的不锈钢潜在新增产能，未来印尼将是全球不锈钢产量增长的另一生力军。
四、不锈钢主要冶炼工艺
目前生产不锈钢的冶炼工艺主要分为一步法、二步法和三步法。
4.1一步法冶炼工艺
早期的一步法不锈钢冶炼工艺是指在一座电炉内完成废钢熔化、脱碳、还原和精炼等工序，将炉料一步冶炼成不锈钢。这种仅用电炉冶炼不锈钢的一步法冶炼生产工艺，由于冶炼周期长，作业率低，生产成本高，被逐步淘汰。随着炉外精炼工艺的不断发展以及AOD 炉的广泛应用，目前很多不锈钢生产企业采用部分低磷或脱磷铁水代替废钢，将铁水和合金作为原料进入AOD炉进行不锈钢的冶炼，由此形成了新型一步法冶炼工艺。
新型一步法冶炼工艺与早期一步法相比在生产流程上取消了电炉这一冶炼环节，其优点包括：一是降低投资；二是降低生产成本；三是高炉铁水冶炼降低了配料成本，降低了能耗，提高了钢水纯净度；四是废钢比低，适应现有的废钢市场；五是对于冶炼400系列不锈钢尤为经济。
但新型一步法对原料条件和产品方案具有一定要求：一是要求AOD入炉铁水磷含量低于0.03%以下，因此冶炼流程中须增加铁水脱磷处理环节；二是新型一步法中合金作为原料加入了AOD炉中，而AOD 炉中加入的高碳合金量过大会影响整个冶炼过程的热平衡，不适用于成分复杂、合金含量高的不锈钢品种。
新型一步法不锈钢生产工艺目前被广泛应用于生产400系列不锈钢。作为发展中国家，中国废钢资源缺乏，又是极度贫镍的国家，加之400系列不锈钢在日常生活和工业生产领域的应用范围越来越广，这些客观条件使得新型一步法不锈钢冶炼被越来越多的生产企业采用。
4.2 二步法冶炼工艺
二步法工艺路线为EAF→AOD、EAF→VOD（电弧炉→VOD真空精炼炉）。EAF→AOD工艺的产能约占世界不锈钢产能的70%左右，其中EAF炉主要用于熔化废钢和合金原料，生产不锈钢预熔体，不锈钢预熔体再进入到AOD炉中冶炼成合格的不锈钢钢水。
二步法工艺若电炉入炉原料磷含量较高，则需在电炉和AOD 炉间加入不锈钢预熔体脱磷的环节。目前较常采用的预熔体脱磷工艺有转炉脱磷和铁水罐顶喷脱磷。两步法采用高炉铁水作为不锈钢冶炼主原料时，若高炉磷含量高，则也需要加入脱磷的环节。
二步法不锈钢冶炼工艺被广泛应用于生产各系列不锈钢，其优点包括：电炉对原材料要求不高，生产周期相对于一步法工艺稍短，灵活性好，可生产除了超低碳、氮不锈钢外95%的不锈钢品种。
但二步法在介质消耗、品种方案等方面仍须注意以下三点：一是近年来随着冶炼工艺的进步和操作水平的提高，两步法冶炼工艺的氩气等介质消耗量明显减少，但相比一步法和三步法其氩气等介质消耗仍稍大；二是AOD炉脱碳到终点时，钢水中氧含量较高，须加入硅铁还原钢水中的氧，因此硅铁耗量高；三是目前还不能用于生产超低碳、氮不锈钢，且钢中含气量较高。
4.3三步法冶炼工艺
三步法的基本工艺流程为：初炼炉→复吹转炉/AOD炉→真空精炼装置。三步法是冶炼不锈钢的先进方法，产品质量好，适用于专业化的生产厂家，也适用于联合钢铁企业的不锈钢生产。
不锈钢三步法是在二步法的基础上增加了深脱碳的环节，其冶炼工艺优点为：一是各环节分工明确，生产节奏快，操作优化；二是产品质量高，氮、氢、氧和夹杂物含量低，可生产的品种范围广；三是可采用铁水冶炼，对原料的要求也不高，原料选择灵活。
不过，三步法不锈钢冶炼工艺将冶金功能分步实现，对生产投资会产生以下影响：一是增加了工艺环节，投资和生产成本较高；二是真空装备系统复杂，维护量大。
目前世界上生产不锈钢的冶炼工艺主要还是采用二步法和三步法，其中EAF+AOD 或EAF+VOD 的两步法工艺应用最为广泛，约占70%，三步法工艺约占20%。随着低磷铁水被广泛应用于不锈钢生产，新型一步法不锈钢冶炼工艺也被越来越多的不锈钢生产企业采用。为适应不锈钢市场的激烈竞争，提高产品质量同时也降低生产成本，我国各企业根据自身的实际情况选择合适的不锈钢冶炼工艺。
4.4RKEF+AOD双联法冶炼工艺
青山集团2010年率先在福建鼎信建设并投产了国内第一条RKEF生产线。以RKEF（回转窑+电炉）工艺，利用含镍富铁的氧化镍矿生产含镍生铁（镍铁），比一般的传统工艺（烧结+电炉）具有显著的优势。整个生产工艺是全封闭式的，其能量损耗和粉尘排放是最低的。每吨铁在生产过程中的电能消耗降低了1500度，粉尘排放降低80%。
青山集团将镍铁生产和不锈钢冶炼工艺打通，独创了一套RKEF+AOD双联法不锈钢冶炼工艺，青山集团在国内率先利用该工艺技术，以红土镍矿为主原料冶炼不锈钢，从红土镍矿→冶炼→连铸→热轧不锈钢带，镍铁水不经过冷却，直接热送到AOD炼钢炉，两次热装热送，改变了不锈钢生产的传统模式，节约了大量的能量，大幅提高了不锈钢的炼钢速度，减少了原料的损耗，产生了极大的经济效益。实现了不锈钢连续化一体化生产的历史性突破，大幅减少污染物排放，吨钢能耗约减少50%，该项技术于2014年获得国家发明专利，属于世界首创。
五、不锈钢应用情况
200系不锈钢应用
300系不锈钢应用
400系不锈钢应用
