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Bobby Brown
Post 2023-12-13
What is Stainless Steel?

本文摘要

  • 不鏽鋼並非不生鏽,而是不易生鏽,編號並非越大越好,而是要根據需求做挑選。
  • 鋼鐵依材質可分為「碳鋼」和「不銹鋼與合金鋼」,鋼鐵是一種合金,具有高強度、耐腐蝕、可塑性等特性。
  • 鋼鐵產業鏈分為上、中、下游,碳鋼產業產品較常用於建築、機械製造以及運輸業;而不鏽鋼產業較常運用於食品加工、家居、海洋工程業。
  • 噴嘴和流量計在鋼鐵產業中,幫助工廠精確地操控各種關鍵步驟,像是噴嘴能控制噴灑冷卻劑、化學助劑或燃料,提高生產效率;而流量計用來測量液體或氣體的流動速率,計算各種材料注入製程的用量,確保製程的穩定性和一致性。

本文目錄


一、不鏽鋼永遠不會生鏽嗎?不鏽鋼是什麼?

首先,不鏽鋼(Stainless Steel)並不是永遠不生鏽,只是不容易生鏽!不鏽鋼屬於鋼鐵產業,其製作原料是從鐵礦石提煉出來的鐵,再添加合金元素(主要為鉻Cr、鎳Ni、錳Mn、鉬Mo)進行合金化,最終形成不鏽鋼,這些金屬元素讓不鏽鋼具備耐腐蝕和抗氧化的特性,非常耐用易清洗,這也是為什麼很多人喜歡使用不鏽鋼廚房用具的原因。

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二、304、316不鏽鋼有什麼差別?近一步了解不鏽鋼

市面上常常看到標榜食用級304不鏽鋼、醫療級316不鏽鋼,不鏽鋼前面的編號到底是什麼意思呢?不鏽鋼依據不同金屬成分和合金比例,而有不同的編號,上述的AISI304、316不鏽鋼,是由美國鐵及鋼協會(AISI)編製的的編號體系,是常見的通用編號。 剛剛有提到,不鏽鋼添加的合金元素主要為:

鉻Cr-在金屬表面形成氧化鉻防鏽保護膜,是不鏽鋼具有抗腐蝕特性的關鍵。


鎳Ni

鎳Ni-增加不鏽鋼的強度和延展性,也助於改善不鏽鋼在高氫離子濃度的耐腐蝕性。


錳Mn

錳Mn-提高鋼的硬度和強度,還有助於改善鋼的加工性和抗腐蝕性。


鉬Mo

鉬Mo-提高不鏽鋼在一些極端環境下的耐腐蝕性,例如含有氯離子的海水。


而編號依合金元素的含量比例而訂定,如一般說的304不鏽鋼(AISI 304)含有18%鉻和8%鎳(18-8),耐腐性佳,拋光效果極好,常用於廚具、傢俱製造;而316不鏽鋼(AISI 316),含有約16%的鉻、10%的鎳(18-10)和2%的鉬,比304防腐性更高,價格也相對更貴,除了應用於廚具製造外,因為316不鏽鋼對於鹽水的耐受性較佳,也用於海洋結構、船舶零部件製造;至於440不鏽鋼(AISI 440)耐腐性沒有上述兩者好,但是硬度最高,因此常用於高級刀具、手術刀製作。因此,不鏽鋼的編號並不是數字越大越好,也無分食品級、醫療級,而是根據耐腐性、硬度等需求來做挑選,才是適當的。

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三、什麼是鋼鐵產業?

那麼不鏽鋼是怎麼製造的呢?不鏽鋼源自鋼鐵產業,鋼鐵產業是許多基礎建設、交通運輸、製造業等領域的支柱,更是經濟發展的重要指標。鋼鐵產業包含多個工業領域,如冶煉、鑄造、鍛造、軋製等,鋼鐵是一種合金,主要由鐵、碳、錳、硅等元素組成,具有高強度、耐腐蝕、可塑性等特性,依材質可分為「碳鋼」和「不銹鋼與合金鋼」。台灣每年約生產2000萬頓鋼鐵,世界排名12 (World Steel Association, 2022),目前鋼鐵產業的偏向中小型化的結構形態,屬於資本密集工業,且技術性員工佔比高,為技術密集工業。


四、鋼鐵是如何製造的呢?鋼鐵產業鏈介紹

鐵按照成品材質,粗分為「碳鋼」Carbon Steel 及「不銹鋼與合金鋼」Stainless Steel 兩類,並依不同市場角色再各自分為上、中、下游。

碳鋼 Carbon Steel

碳鋼常作為建築、道路、機械製造業、運輸業設備的基材

上游:碳鋼的原材料包括煤、鐵、砂礦及廢鋼等。主要製程包括高爐煉鐵(Blast furnace,將鐵礦石和冶煉助劑加熱至高溫還原生鐵)或是電爐煉製(EAF,Electric Arc Furnace,利用電弧高溫加熱的製鋼方法),這兩種方式注重提高鋼的強度和硬度。生產的產品包括大鋼胚、小鋼胚、鋼錠等。不同於不鏽鋼,碳鋼不添加鉻等耐腐蝕元素,而是以碳的含量來區分。

中游:包括多個製程,例如冷熱軋製成的鋼板、鋼筋、鋼捲、線材盤元、棒鋼盤元等。此外,還包括經過軋延切割、裁剪和加工而成的各種類型的鋼和角鋼。

下游:
1. 建築行業: 冷熱軋製的鋼板和鋼筋在建築行業中用於樓房、橋梁、道路等的建造。
2. 機械製造業: 鋼捲和線材盤元等鋼材被廣泛應用於製造機械設備、車輛零部件以及各種工業機械。
3. 加工與製造業: 經過軋延切割、裁剪和加工的鋼材形成各種類型的鋼和角鋼,用於生產各種製品,如零件、組件、工藝品等。
4. 能源與運輸業: 鋼材在能源生產和運輸領域中被廣泛應用,包括鋼條、管道等。

不銹鋼與合金鋼 Stainless Steel

不鏽鋼常用於日常生活中餐飲業、醫療機械、家居裝飾等

上游:不鏽鋼原材料包含鐵礦石和鉻、鎳、鈷,鐵礦石是一種天然含有鐵元素的礦石,主要包含氧化鐵、碳酸鐵和硫酸鐵。在不鏽鋼的生產中,鐵礦石經過電爐煉製過程,其中的鐵被提煉出來,再添加鎳、鉬、銅、鈦、鈮等合金元素進行合金化,形成不鏽鋼,這些元素賦予不鏽鋼耐腐蝕和抗氧化的特性。

中游:由於其特殊性質需求(如抗氧化與耐侵蝕、食品級應用等),可能涵蓋額外的製程,包括裁剪加工、製管(擠壓、拉伸或彎曲等)、表面處理(抛光、酸洗、鍍鉻等)、焊接和連接(氬弧焊、激光焊等)。

下游: 
1. 食品加工與餐飲業: 不銹鋼製成的具有高度耐腐蝕性的器具廣泛應用於食品製造和餐飲業,如不銹鋼盤、碗、刀具等。 
2. 醫療器械: 不銹鋼在製造醫療器械方面的應用,例如手術器械、醫療設備,得益於其抗腐蝕和生物相容性。
3. 化工和海洋工程: 不銹鋼管道、容器因其能夠抵抗腐蝕和極端環境的特性,也常用於化工工業和海洋工程, 
4. 家居與裝飾: 因不銹鋼具備高溫抗性、易清洗、耐用且環保的特性,也在家具產業備受青睞,像是燈具、廚房用具等。

 
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五、鋼鐵製程的得力助手-噴嘴與流量計

應用一:噴嘴在鋼鐵產業中的應用

噴嘴作為鋼鐵工業的得力助手,不僅用於冷卻鋼胚,更在煉鋼過程中精確控制冷卻劑的流量,確保合金元素的均勻分佈。在高爐操作中,噴嘴的實現了熱能的有效利用,提高了生產效率。同時,噴嘴廣泛應用於鋼鐵表面處理,如鋼板清洗、涂層和防腐處理,確保最終產品擁有優越的質量和表面完整性。

      ➤ 實際案例一:年產60萬頓台灣某鋼筋大廠

情況:該公司以電爐煉鋼技術生產鋼筋,電爐煉鋼技術需要使用石墨電極棒導電產生高溫加熱煉鋼爐。而在電極棒作用過後,需要利用噴嘴噴灑冷卻水降溫。該公司原先使用黃銅材質的噴嘴進行冷卻,但是黃銅容易受到高溫環境影響而變形,噴嘴壽命短,須時常汰換,增加成本。

解決方案:LORRIC- KG 鋼鐵業專用實心圓錐噴嘴
LORRIC建議客戶改選不鏽鋼材質的噴嘴,以延長產品壽命。LORRIC的 KG 鋼鐵業專用實心圓錐噴嘴,X型噴嘴擾流片設計,能降低流體紊流使噴霧顆粒均勻一致,進而提高冷卻效率,並且LORRIC的不鏽鋼噴嘴原料採用高品質金屬,使用壽命叫一般廠商的噴嘴更長。該公司透過實際測試驗證了我司噴嘴的噴灑效果,故選用 KG 噴嘴作為電極棒冷卻治具的專用噴頭。

      ➤ 實際案例二:大中華區電線電纜及特殊鋼產業領導大廠

情況:該公司於1966年創立於台灣,最初以生產電線、電纜為主。現今為大中華區電線電纜及特殊鋼產業廠商。旗下核心事業中,電線電纜事業包含銅材、電力與通信電纜;不銹鋼事業則是生產不銹鋼鋼胚、盤元、冷精棒、無縫鋼管等,為亞洲專業之長條類不銹鋼廠。 該公司在酸洗製程中原先使用歐美品牌噴嘴,由於酸洗製程使用的酸洗液是高腐蝕性藥劑-硝酸(HNO3)和氫氟酸(HF),容易造成噴嘴堵塞,因此該公司設備每個月需要停機兩次,檢修設備的同時也替換掉產線上已經堵塞的噴嘴。歐美品牌噴嘴價位較高,提高了客戶的維護成本,因此想要尋找合適的替代方案。

解決方案:LORRIC- KAD 多件式扇形噴嘴
在得知了客戶的要求後,我司推薦客戶選用 KAD 多件式扇形噴嘴。KAD 扇形噴嘴採三件式結構,便於保養清潔與替換。噴嘴與底座安裝的特殊定位設計,確保每一次噴更換拆卸,均能回歸原始定位,即便需要時常更換,也不會影響產線整體表現。

應用二:流量計在鋼鐵產業中的應用

流量計在鋼鐵產業中是一項重要的技術工具,在高爐煉鐵過程中,流量計被廣泛應用於監測冷卻水、燃料和冷卻劑的流量,確保系統穩定運行並實現能源和資源的有效利用。此外,流量計在熱處理、連鑄和軋制等階段的使用,有助於準確控制冷卻速度和流程參數,實現鋼材的精密調控。在鋼鐵表面處理領域,流量計的應用進一步確保了涂層、防腐和清洗等工藝步驟的流體配比精確,最終保障了產品品質和成本效益。

      ➤ 實際案例:台灣某上櫃不鏽鋼大廠

情況:該公司為台灣首座擁有煉鋼、熱軋及冷軋完整製程的一貫作業不銹鋼廠。該公司所生產的不銹鋼產品除滿足台灣內部市場需求外,亦出口至亞非歐美等多個國家,加工產品已廣泛運用於汽車工業、家庭用品、機械製造及建築等方面。 該公司想要在1-½”的不鏽鋼管上加裝流量計以偵測管線是否有堵塞。因為不想要切管產生滲漏風險,因而找上我司詢問有無建議解決方案。

解決方案:LORRIC- FU-TX310 外掛式超音波流量計
考量到客戶的工作環境,LORRIC推薦客戶選用 FU-TX310 外掛式超音波流量計。 LORRIC FU-TX310 外掛式超音波流量計採用管外安裝,讓客戶能在設備照常運作的狀態下完成安裝並開始進行流量監測。免停機、免切管的特性也代表流量計可隨時裝卸、維修或調校,大幅降低維護成本。超音波流量計的安裝過程中容易因為探頭的安裝位置不對而影響數據準確度。為了解決超音波流量計在安裝上的困難,LORRIC 專利研發了探頭用金屬扣具,客戶能輕鬆判別探頭的正確安裝位置,進而簡化安裝流程。 該公司在試用了FU-TX310 外掛式超音波流量計後,對於產品的精準度十分滿意,外掛式設計也讓客戶不必擔心因切管造成的漏水、壓力損失等風險,完美解決了他們的需求。

參考資料

  1. ^ 鋼-維基百科
  2. ^ 鋼-百度百科
  3. ^ American Iron and Steel Institute
  4. ^ 【產業概觀】101怎麼蓋的?鋼鐵扮演重要角色;鋼鐵產業鏈分享-anue鉅亨
  5. ^ 鋼鐵產業鏈簡介-產業價值鏈資訊平台
  6. ^ 鋼鐵產業概觀-財報狗
  7. ^ 生產流程-東盟開發實業股份有限公司
 
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