锅碗瓢盆,是家家户户做饭时不可缺少的工具。一款高质量的锅,往往可以成为“传家宝”,相伴家庭几年,甚至几十年。而不锈钢,以其优良的品质,成为锅具的最佳选材之一。
随着时代的发展,不锈钢锅具的材质也在不断更新。据报道,现在市面上的不锈钢锅具用材,可以分成304、316等多种款式,而数字的具体含义,则让作为外行的消费者一头雾水。
【图】流行的第三代“康巴赫”锅,采用的是医用级别的316型不锈钢(图片来源:康巴赫官网)那么,不锈钢的代码究竟有何含义呢?现在,这不仅仅是关乎消费者知情权的问题,而且和产业金融市场有着密切关系。因为——不锈钢期货也要上市了!
今年8月9日,上期所公布了《上海期货交易所不锈钢期货合约(征求意见稿)》等相关规则,就不锈钢期货合约、交易、结算、交割、风险控制等相关业务规则公开征求市场意见。
【图】上期所不锈钢期货交易合约(征求意见稿)(图片来源:上期所官网)
每一种期货品种,背后都是一整套产业链的上下游,而按照惯例,每当一种新的期货品种上市时,扑克投资家都会带大家走进这种期货背后的江湖。今天,我们就带大家走进不锈钢的世界。
1不锈钢的起源
1. 304为何意?形形色色的不锈钢分类
两千多年前,人类从“青铜时代”进入了“铁器时代”。坚硬无比的钢铁,已经并将继续撑起人类文明的大厦。然而钢铁有一个致命的弱点:会生锈!而钢铁一旦生锈,其机械强度便会大大降低,因而找到一种不会生锈的钢铁,是人类孜孜以求的梦想。
【图】生锈的钢铁(图片来源:站酷海洛)
到了1916年,英国科学家布雷尔利受英国政府军部兵工厂委托,研究武器的改进工作时,意外发现,德国的毛拉1912年制得的一种钢材虽然不耐磨,但能耐腐蚀,是制造餐具的极佳材料。自此,不锈钢宣告诞生,也开启了一个新品种的江湖。
所谓不锈钢,钢在冶炼过程中加入铬(Cr)、镍(Ni)、锰(Mn)、硅(Si)、钛(Ti)、钼(Mo)等元素,与铁元素形成了合金,从而改善了钢的性能,使钢具有了耐腐性(即不上锈),就是我们常说的不锈钢。
不锈钢在冶炼过程当中,由于加入合金元素品种不同,不同品种加入量的不同。其特性也是不同的,为了加以区别则冠上了不同的钢号。
通常,按照金相组织,把普通的不锈钢分为三类:奥氏体型不锈钢、铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢。在这三类基本金相组织基础上,为了特定需求与目的,又衍生出了双相钢、沉淀硬化型不锈钢和含铁量低于50%的高合金钢。
按照冶炼成分不同,不锈钢可以粗分为200系列,300系列和400系列三大类,其中300系列是最常用的,200系列和400系列一定程度上,是300系列的替代品。
而 300系列可以简分为304、304L、316、316L、321、309S、310S等等,区分的依据是各种金属元素的含量不同,含量不同的不锈钢的特性也不相同,304和304L的区别在于碳(C)含量的不同,带L的是表示含碳低,也叫低碳,316和316L的区别也是一样。
在这么多的分类中,被选为期货交割标准品的304,其成分为0Cr18Ni9,具有良好的耐蚀性,耐热性,低温强度和机械性,因而是用途最广泛的不锈钢品种。
而本文开头提到的316,则是在304的基础上,添加了Mo元素,因而有更好的抗腐蚀能力,也是继304之后第二个得到最广泛应用的钢种,主要用于食品工业和外科手术器材。
【图】不锈钢已经成为家居的重要材质 (图片来源:站酷海洛)
由于不锈钢种类繁多,限于篇幅就不一一展开了,详细的分类可以查阅专门的手册。
2. 一步、两步、还是三步?不锈钢的冶炼工艺总结
从不锈钢冶炼工艺流程发展的历史来看,生产不锈钢可采用一步法、两步法和三步法。一步法是指在电弧炉内完成所有的冶金任务,包括废钢和合金的熔化、脱碳精炼、钢渣还原和合金化,目前一步法工艺由于冶炼周期长、耐火材料烧损严重、成本高等原因已经被逐步淘汰。
不过近年来,一步法又获得了新生: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,与早期一步法相比,取消了电炉这一冶炼环节,目前被广泛应用于生产400系列不锈钢。
总而言之,新型“一步法”虽然特别适合中国这样废钢和镍资源缺乏的环境,但不适用于成分复杂、合金含量高的不锈钢品种。
二步法不锈钢代表工艺路线为EAF→AOD、EAF→VOD(电弧炉→VOD真空精炼炉)。EAF→AOD工艺的产能目前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。
目前300系不锈钢冶炼主要采用两步法工艺,技术创新的实施大大降低了不锈钢的原材料和制造成本,带动全球不锈钢价格大幅下降,对行业发展产生了深远影响。下面这张图给出的就是“两步法”冶炼不锈钢的全过程。
【图】不锈钢生产“两步法”的一般流程(图片来源:中信期货)
三步法是在两步法的基础上,增加了深脱碳的装备,用以生产超低碳或超低碳氮不锈钢。产品质量好,适用于专业化的生产厂家,但也有如下缺陷: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。
总而言之,一步、两步和三步法各有优劣,对于不同品种的不锈钢冶炼,可以因地制宜采取对应的工艺。其中EAF+AOD(电弧炉+氩氧精炼炉)的两步法工艺约占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。
2 镍+铬,不锈钢的“添加剂”金属
正如第一部分所言,304 是用途最广的不锈钢型号,304不锈钢成分主要是镍、铬、铁三个元素,下面我们就来分析这两种金属的产业链。
1. 镍产业链
镍元素来源主要是含镍生铁(NPI)、进口镍铁(FeNi)、镍板、镍豆、废不锈钢等,铬元素的来源主要是高碳铬铁与废不锈钢。铁元素一般来自于镍铁和铬铁,另外采购炼钢生铁较少。
镍下游主要分为不锈钢、电镀、镍基合金、电池等四种主要用途,不锈钢的占比最大,而且镍铁基本上都用于不锈钢生产。
【图】2018年国内外原生镍消费结构(图片来源:华泰期货)
【图】镍产业链框架(图片来源:华泰期货)
2018年全球镍产量最大的企业是淡水河谷(不计NPI),其次为诺里尔斯克镍业(俄镍),、金川、嘉能可、必和必拓、日本住友、谢里特等企业。淡水河谷目前为全球最大的镍生产商,除了NPI以外,所有镍产品皆有生产,包括电解镍、镍铁、通用镍、镍粉等。诺里尔斯克镍业是全球成本最低的镍生产商,俄罗斯以硫化镍矿为主,诺里尔斯克镍业的电解镍是副产品。
【图】2018年全球主要镍企产量(图片来源:华泰期货)
随着不锈钢的产量逐年增长,特别是300系高端材料的发展,对镍的需求量(电解镍)增加。近几年,随着RKEF工艺规模化,镍金融属性产生的价格剧烈波动收窄,促进了不锈钢的应用扩展,而不锈钢生产消费的增长,又促进了镍产业的健康发展。
2. 铬产业链
全球铬矿储量集中在南非、哈萨克斯坦和印度三个国家,美国地质调查局数据显示,2018年全球铬矿储量约5.6亿吨,其中南非占比36%,哈萨克斯坦占比41%,印度占比18%,全球其他国家仅占比5%。从产量来看,2018年南非铬矿产量占比44%,哈萨克斯坦占比13%,印度占比10%,其他国家占比33%。
中国铬矿储量极低,对外贸易依程度高,铬矿进口绝大部分来自于南非(2018年约占76%),自南非的铬铁进口占比亦超过50%,其次为哈萨克斯坦。
【图】2018年1月——12月中国铬矿进口量(图片来源:SMM)
不锈钢生产主要使用高碳铬铁,从中国的高碳铬铁产量分布来看,内蒙古产区是全国最大的产区,2018年内蒙古高碳铬铁产量占总产量比例高达53%。
3 不锈钢的全产业链梳理
1. 国内外不锈钢生产、消费、进出口
ISSF数据显示,2018年中国不锈钢产量占全球比例超过50%,印度其次占比约7%,日本占比约6%,美国占比约6%,中国、印度、日本、美国四个国家不锈钢产量占全球比例高达74%。从各洲产量来看,2018年亚洲地区不锈钢产量占比接近70%,欧洲占比15%,因此亚洲地区不锈钢产量对全球供应影响重大。
【图】2018年全球各国不锈钢产量(图片来源:华泰期货)
2018年中国不锈钢产量分系列来看,300系占比约51%,200系占比约30%,400系占比19%。2019年上半年200系产量增幅明显,其他系列则小幅增加。中国不锈钢产量不仅产量高,增长速度也是全球领先,2001年到2017年间年均增长24.27%,远高于全球5.91%水平。
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