不锈钢永远不会生锈吗？不锈钢如何制造？一文带你理解钢铁产业

Bobby Brown

更新 2023-12-13

本文摘要

不锈钢并非不生锈，而是不易生锈，编号并非越大越好，而是要根据需求做挑选。
钢铁依材质可分为“碳钢”和“不锈钢与合金钢”，钢铁是一种合金，具有高强度、耐腐蚀、可塑性等特性。
钢铁产业链分为上、中、下游，碳钢产业产品较常用于建筑、机械制造以及运输业；而不锈钢产业较常运用于食品加工、家居、海洋工程业。
喷嘴和流量计在钢铁产业中，帮助工厂精确地操控各种关键步骤，像是喷嘴能控制喷洒冷却剂、化学助剂或燃料，提高生产效率；而流量计用来测量液体或气体的流动速率，计算各种材料注入制程的用量，确保制程的稳定性和一致性。

本文目录

一、不锈钢永远不会生锈吗？不锈钢是什么？
二、304、316不锈钢有什么差别？近一步了解不锈钢
三、什么是钢铁产业？
四、钢铁是如何制造的呢？钢铁产业链介绍
- 碳钢 Carbon Steel
- 不锈钢与合金钢 Stainless Steel
五、钢铁制程的得力助手－喷嘴与流量计

一、不锈钢永远不会生锈吗？不锈钢是什么？

首先，不锈钢(Stainless Steel)并不是永远不生锈，只是不容易生锈！不锈钢属于钢铁产业，其制作原料是从铁矿石提炼出来的铁，再添加合金元素(主要为铬Cr、镍Ni、锰Mn、钼Mo)进行合金化，最终形成不锈钢，这些金属元素让不锈钢具备耐腐蚀和抗氧化的特性，非常耐用易清洗，这也是为什么很多人喜欢使用不锈钢厨房用具的原因。

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二、304、316不锈钢有什么差别？近一步了解不锈钢

市面上常常看到标榜食用级304不锈钢、医疗级316不锈钢，不锈钢前面的编号到底是什么意思呢？不锈钢依据不同金属成分和合金比例，而有不同的编号，上述的AISI304、316不锈钢，是由美国铁及钢协会(AISI)编制的的编号体系，是常见的通用编号。刚刚有提到，不锈钢添加的合金元素主要为：

铬Cr－在金属表面形成氧化铬防锈保护膜，是不锈钢具有抗腐蚀特性的关键。

镍Ni－增加不锈钢的强度和延展性，也助于改善不锈钢在高氢离子浓度的耐腐蚀性。

锰Mn－提高钢的硬度和强度，还有助于改善钢的加工性和抗腐蚀性。

钼Mo－提高不锈钢在一些极端环境下的耐腐蚀性，例如含有氯离子的海水。

而编号依合金元素的含量比例而订定，如一般说的304不锈钢(AISI 304)含有18%铬和8%镍(18-8)，耐腐性佳，抛光效果极好，常用于厨具、家具制造；而316不锈钢(AISI 316)，含有约16%的铬、10%的镍(18-10)和2%的钼，比304防腐性更高，价格也相对更贵，除了应用于厨具制造外，因为316不锈钢对于盐水的耐受性较佳，也用于海洋结构、船舶零部件制造；至于440不锈钢(AISI 440)耐腐性没有上述两者好，但是硬度最高，因此常用于高级刀具、手术刀制作。因此，不锈钢的编号并不是数字越大越好，也无分食品级、医疗级，而是根据耐腐性、硬度等需求来做挑选，才是适当的。

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三、什么是钢铁产业？

那么不锈钢是怎么制造的呢？不锈钢源自钢铁产业，钢铁产业是许多基础建设、交通运输、制造业等领域的支柱，更是经济发展的重要指标。钢铁产业包含多个工业领域，如冶炼、铸造、锻造、轧制等，钢铁是一种合金，主要由铁、碳、锰、硅等元素组成，具有高强度、耐腐蚀、可塑性等特性，依材质可分为“碳钢”和“不锈钢与合金钢”。台湾每年约生产2000万顿钢铁，世界排名12 (World Steel Association, 2022)，目前钢铁产业的偏向中小型化的结构形态，属于资本密集工业，且技术性员工占比高，为技术密集工业。

四、钢铁是如何制造的呢？钢铁产业链介绍

铁按照成品材质，粗分为“碳钢”Carbon Steel 及“不锈钢与合金钢”Stainless Steel 两类，并依不同市场角色再各自分为上、中、下游。

碳钢 Carbon Steel

| 碳钢常作为建筑、道路、机械制造业、运输业设备的基材

上游：碳钢的原材料包括煤、铁、砂矿及废钢等。主要制程包括高炉炼铁（Blast furnace，将铁矿石和冶炼助剂加热至高温还原生铁）或是电炉炼制（EAF，Electric Arc Furnace，利用电弧高温加热的制钢方法），这两种方式注重提高钢的强度和硬度。生产的产品包括大钢胚、小钢胚、钢锭等。不同于不锈钢，碳钢不添加铬等耐腐蚀元素，而是以碳的含量来区分。

中游：包括多个制程，例如冷热轧制成的钢板、钢筋、钢卷、线材盘元、棒钢盘元等。此外，还包括经过轧延切割、裁剪和加工而成的各种类型的钢和角钢。

下游：
1. 建筑行业：冷热轧制的钢板和钢筋在建筑行业中用于楼房、桥梁、道路等的建造。
2. 机械制造业：钢卷和线材盘元等钢材被广泛应用于制造机械设备、车辆零部件以及各种工业机械。
3. 加工与制造业：经过轧延切割、裁剪和加工的钢材形成各种类型的钢和角钢，用于生产各种制品，如零件、组件、工艺品等。
4. 能源与运输业：钢材在能源生产和运输领域中被广泛应用，包括钢条、管道等。

不锈钢与合金钢 Stainless Steel

| 不锈钢常用于日常生活中餐饮业、医疗机械、家居装饰等

上游：不锈钢原材料包含铁矿石和铬、镍、钴，铁矿石是一种天然含有铁元素的矿石，主要包含氧化铁、碳酸铁和硫酸铁。在不锈钢的生产中，铁矿石经过电炉炼制过程，其中的铁被提炼出来，再添加镍、钼、铜、钛、铌等合金元素进行合金化，形成不锈钢，这些元素赋予不锈钢耐腐蚀和抗氧化的特性。

中游：由于其特殊性质需求（如抗氧化与耐侵蚀、食品级应用等），可能涵盖额外的制程，包括裁剪加工、制管（挤压、拉伸或弯曲等）、表面处理（抛光、酸洗、镀铬等）、焊接和连接（氩弧焊、激光焊等）。

下游：
1. 食品加工与餐饮业：不锈钢制成的具有高度耐腐蚀性的器具广泛应用于食品制造和餐饮业，如不锈钢盘、碗、刀具等。
2. 医疗器械：不锈钢在制造医疗器械方面的应用，例如手术器械、医疗设备，得益于其抗腐蚀和生物相容性。
3. 化工和海洋工程：不锈钢管道、容器因其能够抵抗腐蚀和极端环境的特性，也常用于化工工业和海洋工程，
4. 家居与装饰：因不锈钢具备高温抗性、易清洗、耐用且环保的特性，也在家具产业备受青睐，像是灯具、厨房用具等。

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五、钢铁制程的得力助手－喷嘴与流量计

应用一：喷嘴在钢铁产业中的应用

喷嘴作为钢铁工业的得力助手，不仅用于冷却钢胚，更在炼钢过程中精确控制冷却剂的流量，确保合金元素的均匀分布。在高炉操作中，喷嘴的实现了热能的有效利用，提高了生产效率。同时，喷嘴广泛应用于钢铁表面处理，如钢板清洗、涂层和防腐处理，确保最终产品拥有优越的质量和表面完整性。

| 电炉炼钢制程后使用喷嘴喷洒冷却水使电极棒降温

➤ 实际案例一：年产60万顿台湾某钢筋大厂

情况：该公司以电炉炼钢技术生产钢筋，电炉炼钢技术需要使用石墨电极棒导电产生高温加热炼钢炉。而在电极棒作用过后，需要利用喷嘴喷洒冷却水降温。该公司原先使用黄铜材质的喷嘴进行冷却，但是黄铜容易受到高温环境影响而变形，喷嘴寿命短，须时常汰换，增加成本。

解决方案：LORRIC- KG 钢铁业专用实心圆锥喷嘴
LORRIC建议客户改选不锈钢材质的喷嘴，以延长产品寿命。LORRIC的 KG 钢铁业专用实心圆锥喷嘴，X型喷嘴扰流片设计，能降低流体紊流使喷雾颗粒均匀一致，进而提高冷却效率，并且LORRIC的不锈钢喷嘴原料采用高品质金属，使用寿命叫一般厂商的喷嘴更长。该公司透过实际测试验证了我司喷嘴的喷洒效果，故选用 KG 喷嘴作为电极棒冷却治具的专用喷头。

| 钢铁厂中酸洗制程使用喷嘴喷洒酸洗液

➤ 实际案例二：大中华区电线电缆及特殊钢产业领导大厂

情况：该公司于1966年创立于台湾，最初以生产电线、电缆为主。现今为大中华区电线电缆及特殊钢产业厂商。旗下核心事业中，电线电缆事业包含铜材、电力与通信电缆；不锈钢事业则是生产不锈钢钢胚、盘元、冷精棒、无缝钢管等，为亚洲专业之长条类不锈钢厂。该公司在酸洗制程中原先使用欧美品牌喷嘴，由于酸洗制程使用的酸洗液是高腐蚀性药剂－硝酸(HNO3)和氢氟酸(HF)，容易造成喷嘴堵塞，因此该公司设备每个月需要停机两次，检修设备的同时也替换掉产线上已经堵塞的喷嘴。欧美品牌喷嘴价位较高，提高了客户的维护成本，因此想要寻找合适的替代方案。

解决方案：LORRIC- KAD 多件式扇形喷嘴
在得知了客户的要求后，我司推荐客户选用 KAD 多件式扇形喷嘴。KAD 扇形喷嘴采三件式结构，便于保养清洁与替换。喷嘴与底座安装的特殊定位设计，确保每一次喷更换拆卸，均能回归原始定位，即便需要时常更换，也不会影响产线整体表现。

应用二：流量计在钢铁产业中的应用

流量计在钢铁产业中是一项重要的技术工具，在高炉炼铁过程中，流量计被广泛应用于监测冷却水、燃料和冷却剂的流量，确保系统稳定运行并实现能源和资源的有效利用。此外，流量计在热处理、连铸和轧制等阶段的使用，有助于准确控制冷却速度和流程参数，实现钢材的精密调控。在钢铁表面处理领域，流量计的应用进一步确保了涂层、防腐和清洗等工艺步骤的流体配比精确，最终保障了产品品质和成本效益。

| 钢铁中加装流量计在不锈钢管上以侦测管线是否堵塞

➤ 实际案例：台湾某上柜不锈钢大厂

情况：该公司为台湾首座拥有炼钢、热轧及冷轧完整制程的一贯作业不锈钢厂。该公司所生产的不锈钢产品除满足台湾内部市场需求外，亦出口至亚非欧美等多个国家，加工产品已广泛运用于汽车工业、家庭用品、机械制造及建筑等方面。该公司想要在1-½”的不锈钢管上加装流量计以侦测管线是否有堵塞。因为不想要切管产生渗漏风险，因而找上我司询问有无建议解决方案。

解决方案：LORRIC- FU-TX310 外挂式超音波流量计
考量到客户的工作环境，LORRIC推荐客户选用 FU-TX310 外挂式超音波流量计。 LORRIC FU-TX310 外挂式超音波流量计采用管外安装，让客户能在设备照常运作的状态下完成安装并开始进行流量监测。免停机、免切管的特性也代表流量计可随时装卸、维修或调校，大幅降低维护成本。超音波流量计的安装过程中容易因为探头的安装位置不对而影响数据准确度。为了解决超音波流量计在安装上的困难，LORRIC 专利研发了探头用金属扣具，客户能轻松判别探头的正确安装位置，进而简化安装流程。该公司在试用了FU-TX310 外挂式超音波流量计后，对于产品的精准度十分满意，外挂式设计也让客户不必担心因切管造成的漏水、压力损失等风险，完美解决了他们的需求。