Die Entwicklung von Edelstahl in der Welt
Edelstahl ist das beste Metallmaterial. Es hat viele hervorragende Eigenschaften, wie Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Niedertemperaturbeständigkeit, gute Verarbeitungseigenschaften usw. Edelstahl hat ein schönes Aussehen, niedrige Lebenszykluskosten und kann zu 100 % recycelt werden. Daher wird es in verschiedenen industriellen und zivilen Bereichen häufig verwendet und ist ein sehr gutes Struktur- und Funktionsmaterial.
Edelstahl hat seit seiner Einführung zu Beginn des letzten Jahrhunderts eine mehr als 90-jährige Geschichte. Die Erfindung von Edelstahl ist eine große Errungenschaft in der Geschichte der Weltmetallurgie. Sie legte nicht nur eine materielle Grundlage für die Gründung, Entwicklung und den technologischen Fortschritt der modernen Industrie, sondern breitete sich auch im zivilen Bereich aus. Die Anwendung hat auch die Lebensqualität der Menschen erheblich verbessert.
Wenn man in die Geschichte zurückblickt, waren vor mehr als 1,000 Jahren die Eisensäulen in alten indischen Tempeln und die Eisenmänner vor alten chinesischen Tempeln usw. viele Jahre lang der Atmosphäre, Wind, Regen und Sonneneinstrahlung ausgesetzt, aber sie waren sehr korrosionsbeständig. Dieses Phänomen erregte die Aufmerksamkeit vieler Gelehrter und Experten. Von 1820 bis 1822 untersuchte der britische Gelehrte Faraday (M. Faraday) erstmals das Rostproblem von niedriglegiertem Stahl. Man kann sagen, dass er der Begründer der Edelstahlforschung ist.
Zu Beginn des 20. Jahrhunderts haben Wissenschaftler in Europa, Frankreich, Großbritannien, Deutschland und anderen Ländern nacheinander Theorien über rostfreien Stahl und Passivierung studiert: 1906 veröffentlichten der Franzose LBGuillet (LBGuillet), 1909 der Franzose Porter (AM Portevin) und 1909 der Brite Giesen (W. Giesen) metallurgische Berichte über Fe-Cr- und Fe-Cr-Ni-Legierungen und entdeckten die Korrosionsbeständigkeit dieser Legierungen. Zwischen 1908 und 1911 entdeckten die Deutschen P. Monnartz und W. Borchers das Phänomen der Passivierung und schlugen die Passivierungstheorie für hochchromhaltige Legierungen vor. Die Forschungen in dieser Zeit legten den theoretischen Grundstein für die Entwicklung der Edelstahlindustrie.
Die drei wichtigsten Edelstahlsorten (Martensit, Ferrit und Austenit) wurden um 1912 fast gleichzeitig im Vereinigten Königreich, den USA, Deutschland und anderen Ländern entwickelt. Zwischen 1912 und 1913 entwickelte der Brite H. Brearly martensitischen Edelstahl mit 12 bis 13 % Cr (entspricht dem heutigen AISl420); zwischen 1911 und 1914 entwickelte der Amerikaner C. Dantssigen (C. Dantssigen) WR Whitsey ferritischen Edelstahl mit 14 bis 16 % Cr (entspricht dem heutigen Frühstadium von AISI430); zwischen 1912 und 1914 entwickelten E. Maurer und Strauss in Deutschland (B. Strauss) austenitischen Edelstahl mit C <1 %, Cr 15–40 % und Ni <20 % (entspricht der zähen Art von AISl304); 1929 erhielt Straw Sis von Krupp in Deutschland das Patentrecht für kohlenstoffarmen austenitischen Edelstahl 18-8.
Gleichzeitig fügten sie Elemente wie Mo und Cu hinzu, um die Korrosionsbeständigkeit von Edelstahl zu verbessern. Um die sensibilisierte interkristalline Korrosion von 18-8-Stahl zu lösen, fügten sie durch Experimente stabile Elemente wie Ti und Nb hinzu. In den 1940er und 1950er Jahren entwickelte Bo nickelsparenden Cr-Mn-N-Edelstahl (200er-Serie), ultrakohlenstoffarmen (C≤0.03 %) austenitischen Edelstahl, der gegen interkristalline Korrosion beständig ist, und entwickelte in den 1960er Jahren C. +N≤150 ppm ultrareiner ferritischer Edelstahl usw., wodurch die Vielfalt und Leistung von Edelstahl weiter erweitert und verbessert wurde.
Neben den oben genannten drei Kategorien gibt es noch zwei weitere Arten von rostfreiem Stahl: Duplex-Stahl (d. h. Ferrit + Austenit-Duplex in der festen Lösungsstruktur des Stahls, in dem die zweite Phase ≥ 15 % beträgt, aber jetzt ist es erforderlich, dass Phasen-Edelstahl meist Zweiphasenverhältnisse von bis zu 50:50 aufweist) und ausscheidungsgehärteter rostfreier Stahl (d. h. Kaltwärmebehandlung zur Kontrolle der Stabilität von Austenit und Ausfällung von Phasen auf der Matrix, um die Festigkeit des rostfreien Stahls zu erhöhen). Diese Stähle wurden im 20. Jahrhundert erfolgreich entwickelt, in den 30er bis 40er Jahren. 1927 entdeckten Bain und Griffiths erstmals die Duplexstruktur.
1935 entdeckte das deutsche Unieux-Labor, dass die Korrosionsbeständigkeit von austenitischem rostfreiem Stahl mit Ferrit deutlich verbessert werden konnte, und erhielt so ein Patent für Duplex-Edelstahl mit Austenit + Ferrit. Die USA entwickelten in den 329er Jahren die erste Generation von Duplex-Edelstahl AlSl25 (Cr5Ni2Mo1940) und entwickelten erfolgreich die zweite Generation (Metallisierung mit Stickstoff) und die dritte Generation von Duplex-Edelstahl (entspricht in den 1970er und 1980er Jahren der Lochfraßbeständigkeit. Super-DSS mit Wert ≥ 40).
Ausscheidungshärtender Edelstahl wurde erstmals 1946 von R. Smith aus den USA entwickelt. Damals entwickelte er erfolgreich einen martensitischen ausscheidungsgehärteten rostfreien Stahl 17-4PH, der eine hohe Festigkeit aufweist und kaltverformt und geformt werden kann. Die ausscheidungsgehärteten rostfreien Stähle 17-7PH und PH15-7Mo wurden ebenfalls erfolgreich entwickelt. Bislang sind die fünf Hauptstahlbleche der rostfreien Stahlfamilie im Wesentlichen fertig: Martensit, Ferrit, Austenit, Duplexstahl und ausscheidungsgehärteter rostfreier Stahl.
Der Fortschritt der wichtigsten Produktionstechnologie für rostfreien Stahl hat die rasante Entwicklung von rostfreiem Stahl gefördert, insbesondere der Einsatz von Ofenveredelung, Strangguss und der Einsatz von Mehrwalzen-Kaltwalzwerken haben die Qualität von rostfreiem Stahl verbessert, die Ausbeute erhöht und die Produktionskosten gesenkt. Die erste ist die Schmelztechnologie für rostfreien Stahl. Im Jahr 1910 wurden Tiegelöfen verwendet, um rostfreien Stahl in kleinen Chargen zu schmelzen.
Dann begann die großindustrielle Produktion des vom Franzosen Heroult erfundenen Lichtbogenofens. Nach dem Eintritt in das Jahr 1940 untersuchte der Amerikaner D. CHilty das Cr-C-Temperaturgleichgewicht und stellte die Theorie der Hochtemperaturentkohlung und Chromkonservierung vor, die den Grundstein für die erfolgreiche Entwicklung der Sauerstoffblasmethode zur Rückgewinnung von Lichtbogenöfen zum Schmelzen von Edelstahl legte. Obwohl derzeit Edelstahlschrott für die Produktion verwendet werden kann, sind die Kosten immer noch hoch und Edelstahl ist immer noch hochpreisiger Stahl.
Seit Beginn der 1960er Jahre haben Witten in Deutschland und Union Carbide in den USA erfolgreich innovative VOD- und AOD-Raffinationsverfahren entwickelt, die die Verwendung billiger Rohstoffe (Chromeisen mit hohem Kohlenstoffgehalt) zum Schmelzen von rostfreiem Stahl ermöglichten, die Reinheit des Stahls erheblich verbesserten und die Produktionskosten für rostfreien Stahl deutlich reduzierten. Gegenwärtig sind die AOD- und VOD-Verfahren die gängige Technologie zur Raffination von rostfreiem Stahl.
Die AOD-Methode macht 68.7 % der gesamten Edelstahlproduktion aus, die VOD-Methode 26.3 %. Die zweite ist die Stranggusstechnologie. Bereits 1857 erhielt H. Bessemer das Patent für die Stranggusstechnologie, aber die erste Stranggussmaschine für Edelstahl erschien erst 1949 in den USA. Die Canadian Atlas Company (Atlas) baute die weltweit erste Stranggussanlage für Edelstahlbrammen.
1960 baute die japanische Nippon Steel Co., Ltd. die weltweit erste Edelstahl-Breitband-Stranggießanlage mit einer Breite von über 1 m. Seitdem hat sich die Stranggießmaschinentechnologie für Edelstahl rasant weiterentwickelt, und die Stranggießquote für Edelstahl hat 95 % überschritten, was zu einer Schlüsseltechnologie geworden ist, um die Kosten für Edelstahl zu senken und die Ausbeute zu erhöhen. Das dritte ist ein Mehrwalzen-Kaltwalzwerk. Der Deutsche W. Rohn untersuchte zuerst ein Mehrwalzen-Walzwerk mit 10 bis 18 Stützwalzen (später wurde es ein Sondvik-20-Walzwerk, aber die Breite reichte nicht aus), 1932 wurde es von T. Sendzimir weiterentwickelt und entwickelte erfolgreich das aktuelle 20-Walzwerk mit Tussah-Walzen mit kleinem Durchmesser.
Da es große Breiten walzen kann, ist es schnell populär geworden. Derzeit macht es 90 % der Edelstahl-Kaltwalzwerke der Welt aus. Natürlich haben neben den drei oben genannten Technologien auch andere Technologien wie die Entwicklung des Steckel-Walzwerks, die Entwicklung von kontinuierlichen Glüh- und Beizlinien, die Entwicklung der Blankglühtechnologie und die Anwendung verschiedener Test- und Automatisierungstechnologien die zunehmende Edelstahlproduktion gefördert. Das Niveau wird immer höher.
Die Entwicklung und der Fortschritt der oben genannten drei Technologien haben die Qualität verbessert und die Kosten für Edelstahl gesenkt, von einigen tausend Dollar pro Tonne in der Vergangenheit auf über 1,000 Dollar am Ende des 20. Jahrhunderts. Im Jahr 2002 betrug die weltweite Edelstahlschmelzproduktion etwa 23 Millionen Tonnen (einschließlich der GUS, der osteuropäischen Länder und China). Im Jahr 2002 betrug der weltweite Verbrauch von Edelstahl etwa 20 Millionen Tonnen. Im Jahr 1950 betrug die weltweite Edelstahlproduktion weniger als 1 Million Tonnen und im Jahr 1990 waren es 12 Millionen Tonnen. Man sieht, dass die Entwicklung von Edelstahl schnell voranschreitet.
Die Entwicklung der Nachfrage nach rostfreiem Stahl hängt eng mit dem Lebensstandard der Menschen zusammen. Die internationale Erfahrung bei der Entwicklung von rostfreiem Stahl zeigt, dass der Verbrauch von rostfreiem Stahl um das 1.5- bis 2-fache des BIP steigt. Historisch gesehen war die Entwicklung der Militärindustrie der Motor für rostfreien Stahl, aber jetzt ist es das schnelle Wachstum der zivilen Nutzung und die Ausweitung des Anwendungsbereichs, die die schnelle Entwicklung der Nachfrage nach rostfreiem Stahl vorangetrieben haben. Heutzutage ist rostfreier Stahl überall in unserem Leben zu sehen, angefangen beim Essgeschirr bis hin zu Stadtlandschaften, Gebäuden usw. Da die meisten alltäglichen Gebrauchsgegenstände aus rostfreiem Stahl aus Blech bestehen, besteht die Gesamtnachfrage hauptsächlich aus Blech.
Die Konzentration der Edelstahlproduktion nimmt immer mehr zu. Aus dem aktuellen weltweiten Edelstahlexport ist ersichtlich, dass sich die Edelstahlproduktion hauptsächlich auf mehrere Länder und Regionen wie Belgien, Deutschland, Japan und die Provinz Taiwan in China konzentriert, und die Länder mit den meisten Plattenexporten konzentrieren sich hauptsächlich auf mehrere große Fabriken. Die Produktion der zehn größten Fabriken der Welt deckt 10 % der weltweiten Nachfrage. (Wiedergabe)