劉成
鍍錫薄鋼板和無錫鍍鉻薄鋼板(如無特殊區(qū)分,下文中統(tǒng)稱為鍍錫板)是典型的容器用鋼材。2021年,全球鍍錫板需求約為1641萬噸(文中均為公制單位)。因減薄及其他材料參與競爭等原因,鍍錫板在發(fā)達(dá)國家及地區(qū)(比如日本、韓國、美國、加拿大、歐盟等)的消耗量逐步下降,但其在發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體的消耗量增長彌補(bǔ)并超過了這種下降的量。目前,全球鍍錫板消耗量以每年2%的速度增長。2021年,全球鍍錫板的產(chǎn)量約為2300萬噸。然而,由于中國產(chǎn)能的擴(kuò)大預(yù)計超過國內(nèi)需求增長,人們擔(dān)心供需缺口將進(jìn)一步擴(kuò)大。當(dāng)前,日本的鍍錫板年需求量約90萬噸,為1991年頂峰時期的一半左右。
在上述背景下,對于日本的鍍錫板生產(chǎn)商而言,維持其產(chǎn)品在國內(nèi)市場上相對于其他容器材料(如聚對苯二甲酸乙二醇酯和鋁)的競爭力是極為重要的。為此,他們必須提高鋼制罐的性能,并通過與制罐廠家密切合作,以縱向整合的方式降低成本。在海外市場,對于他們而言,重要的是利用在國內(nèi)市場積累并推廣的高科技,使自己的產(chǎn)品與其競爭對手的產(chǎn)品形成差異化,并通過與制罐廠家的縱向合作來提高競爭力。
另外,鍍鎳薄鋼板可用于制作電池外殼。在該領(lǐng)域,生產(chǎn)商準(zhǔn)確回應(yīng)用戶需求也是極為重要的。日本的鍍錫板生產(chǎn)商通過充分運用多年來在鍍錫板領(lǐng)域的技術(shù)積累必定可以達(dá)到上述要求。
本文回顧日本國內(nèi)外的容器材料市場特征,并闡明企業(yè)在技術(shù)上需要達(dá)到的要求。
日本鍍錫板食品罐類用途有限
在海外大部分國家,鍍錫板一般用于制作食品罐、牛奶罐和鋸齒狀瓶蓋。在日本,鍍錫板在食品罐上的用途是非常有限的,它主要用于制作飲料罐。由于鋁制罐使用量不斷增加,尤其是1996年日本解除了對小型聚對苯二甲酸乙二醇酯瓶(500 毫升或以下)的禁令后,該國鍍錫板主要用來制作咖啡飲料罐。但是,出于安全原因,日本大部分的咖啡飲料罐仍然主要使用馬口鐵制作,因為日本許多不同類型的咖啡飲料內(nèi)均含牛奶。
就鋁制罐和聚對苯二甲酸乙二醇酯瓶而言,它們在咖啡飲料罐領(lǐng)域的市場競爭愈演愈烈。相比之下,鋼制罐的最大優(yōu)勢是安全性:音響檢查(通過擊打罐底檢查內(nèi)容物分解和通過聲音檢查內(nèi)壓變化的方法)只適用于鋼制罐,而不適用于鋁制罐,鋼制罐的強(qiáng)度可以維持其罐內(nèi)壓力高于氣壓。但是,如果鋼鐵制造商繼續(xù)單純依賴這一最大優(yōu)勢的話,鋼制罐最終會被取代。因此,鋼鐵制造商有必要開發(fā)出一類優(yōu)勢大于鋁制罐的新型鋼制罐,擁有吸引用戶的特性,能夠重獲被聚對苯二甲酸乙二醇酯瓶和鋁制罐占據(jù)的市場。
飲料罐及制作材料的發(fā)展
簡要回顧一下飲料罐及制作材料的發(fā)展史。1961年,TFS(鍍鉻薄鋼板)以金屬鉻膜和水合氧化鉻膜薄鋼板的成功開發(fā)成為日本在飲料罐制作材料領(lǐng)域最轟動的事件。在此之前,鍍錫板雖然是日本罐頭業(yè)與容器材料工藝的基礎(chǔ),但所有相關(guān)技術(shù)均由西方國家掌握。TFS作為最重要的容器材料由日本開發(fā),并且產(chǎn)品及其制造工藝出口到西方國家。TFS的開發(fā)考慮到了全球錫資源的枯竭,這使TFS在當(dāng)時廣為人知。用TFS材料開發(fā)的冷包裝用樹脂黏結(jié)罐,減少了日本當(dāng)時從美國引進(jìn)的鋁合金薄板拉伸成型的DI罐銷售。鋼制罐隨后也主導(dǎo)了日本飲料罐市場。此后,瑞士蘇德羅尼克集團(tuán)(Soudronic AG)開發(fā)的“Super WIMA法”讓日本鋼鐵制造商們競相開發(fā)焊接罐用材料。
TFS的開發(fā)證明,技術(shù)革新需要有強(qiáng)大的市場需求和技術(shù)能力作支撐。目前,沒有比錫資源枯竭給日本鍍錫板生產(chǎn)商帶來威脅更大?!鞍踩耘c可靠性”是必須長期關(guān)注的問題。就食品和飲料容器而言,對于雙酚A(BPA,一種環(huán)境內(nèi)分泌干擾物)各國有不同的處理方式,而有些國家根本不處理。截至目前,日本針對“安全性與可靠性”方面的措施還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。制罐業(yè)和鋼鐵業(yè)的責(zé)任是提供環(huán)境友好型、資源與能源節(jié)約型容器及容器材料。
從鍍錫板的發(fā)展歷史中可以了解到,新型罐頭與新型罐頭材料的開發(fā)之間關(guān)系緊密。就技術(shù)而言,日本的罐頭制造商達(dá)到了世界一流水平,足以支持日本鋼鐵業(yè)持續(xù)開發(fā)新的材料與工藝,并通過與其他國家的密切合作向全球推廣。
全球罐頭用材料市場特征
全球罐頭用材料市場具有以下特征:一是鋼制罐的需求日益增長,二是食品罐占據(jù)主要市場份額,三是容器材料供過于求(尤其是在中國),四是世界鍍錫板制造商在價格和質(zhì)量上相互競爭。
全球制罐材料供給能力的快速增長主要在中國。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,從2017年到2021年,中國的制罐材料產(chǎn)能擴(kuò)大了約400萬噸。但是,采用商品級冷軋薄鋼板作為基板的中、低級鍍錫板占了其中的90%左右。按照J(rèn)IS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn))和其他國際認(rèn)可標(biāo)準(zhǔn)中的定義,發(fā)達(dá)國家是通過精確控制鋼鐵成分將鍍錫板制成MR、D或L型鋼(根據(jù)JIS G 3303),然后根據(jù)最終用途調(diào)整非金屬夾雜含量,并在熱軋和冷軋、退火以及回火軋制時,嚴(yán)格控制工藝,從而獲得鍍錫板基板所需的性能。不管怎樣,低等級鍍錫板確實占據(jù)了一定的市場份額。
面向未來,制造商該做些什么?
日本在罐頭制造及容器用薄鋼板制造領(lǐng)域的技術(shù)水平被公認(rèn)達(dá)到了世界一流。然而,已在日本證實有效的技術(shù)并不能輕易傳播到其他國家,這就是市場特征。當(dāng)全球化變成一個日常用詞時,盡管日本制鐵已推行了工業(yè)結(jié)構(gòu)全球化(以日本技術(shù)中心為基礎(chǔ),在國外建造鍍錫板廠),但在TFS技術(shù)于50年前分享給海外合作者后,跨邊境技術(shù)合作范圍的擴(kuò)大在很長一段時間內(nèi)都受到了抑制。日本鋼鐵業(yè)為了凸顯其在該市場的地位,必須使其在國內(nèi)開發(fā)并推廣的技術(shù)實現(xiàn)全球化。
從日本在該領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展中可以了解到,重大的技術(shù)發(fā)展源于鋼鐵制造商與罐頭制造商之間的密切聯(lián)系。當(dāng)鍍錫板產(chǎn)品被售給海外用戶時,該類用戶關(guān)注的焦點僅在于產(chǎn)品的制造,而非穩(wěn)定的鍍錫板供應(yīng)。今后,對日本鍍錫板生產(chǎn)商而言,重要的是通過縱向整合包裝商與罐頭制造商的保障能力,凸顯其產(chǎn)品優(yōu)勢。
——降低罐頭成本。
罐頭制造商最關(guān)注的必定是制造成本,這是他們提高競爭力的基礎(chǔ)。但成本競爭力不應(yīng)僅僅取決于鋼材的價格,還有生產(chǎn)力、制罐工藝及成本。
將罩式退火改為連續(xù)退火是工藝降本的方法。日本制鐵開發(fā)了可替代罩式退火鍍錫板的連續(xù)退火鍍錫板,并向罐頭制造商推薦了這種新材料。從工廠出貨前,連續(xù)退火薄鋼板的拒收率較低,而且每件鋼卷的產(chǎn)品質(zhì)量都穩(wěn)定,從而客戶可獲得更高的加工效率,并減少生產(chǎn)故障,實現(xiàn)雙贏。目前,連續(xù)退火鍍錫板生產(chǎn)訂單已占據(jù)了日本制鐵的大多數(shù)訂單。
以三片食品罐主體為例,過去廣泛采用厚度為0.20毫米~0.25 毫米的一次冷軋(SR,退火前僅冷軋一次)產(chǎn)品。日本制鐵建議用更強(qiáng)的二次冷軋(DR)產(chǎn)品(厚度為0.20毫米或以下)將其替換。用這種方法,材料的單耗因厚差而降低,且成本也相應(yīng)下降。如前所述,鍍錫薄鋼板的化學(xué)成分受到嚴(yán)格控制,其厚度接近工業(yè)冷軋鋼的下限,因此二次冷軋可以有效降低產(chǎn)品厚度。
由于采用二次冷軋法,基底金屬的厚度在退火后于平整機(jī)上再次減薄,因此當(dāng)延伸率降低,材料強(qiáng)度則提高。在制罐過程中,這往往會導(dǎo)致焊接接頭附近發(fā)生凸緣開裂,或者在罐蓋或二片罐成型期間出現(xiàn)波紋?;谝酝慕?jīng)驗,日本制鐵通過使用更薄的二次冷軋鍍錫板來解決上述問題,并為每個用戶提供了最適合各種罐頭類型和制造方法的材料,使制罐成本降低。
食品罐的強(qiáng)度很大程度上取決于罐頭形狀和材料強(qiáng)度。為了推出合格的材料及適用的罐頭設(shè)計,日本制鐵創(chuàng)建了“虛擬制罐廠”——一套能夠根據(jù)材料和罐頭形狀變化而評估食品罐強(qiáng)度的模擬系統(tǒng)。
——專注“安全性與可靠性”。
自鍍錫板用于制作食品和飲料容器后,鋼鐵制造商就有責(zé)任向國內(nèi)外用戶提供安全可靠的材料。不含雙酚A的薄鋼板便是這樣一種材料。日本制鐵始終關(guān)注世界環(huán)保法規(guī),決心通過開發(fā)并提供環(huán)境友好型容器用薄鋼板而繼續(xù)成為世界首屈一指的安全可靠容器材料制造商。
鍍鎳薄鋼板的市場特征與需求前景
不論是過去、現(xiàn)在,還是未來,鋼制罐都是最佳的容器類型。與用戶密切合作,共同追求能源與資源經(jīng)濟(jì)效益,開發(fā)并提供環(huán)保材料對生產(chǎn)商而言是極為重要的。全球有眾多容器用薄鋼板生產(chǎn)商都在急切地擴(kuò)大產(chǎn)能(尤其是在發(fā)展中國家)。
鍍鎳薄鋼板是日本制鐵生產(chǎn)的另一類容器材料。一次電池(如堿性干電池)和二次電池(如鋰電池、鎳氫電池及鎳鎘電池)的外殼均由鍍鎳薄鋼板制成。鍍鎳薄鋼板的全球市場總體規(guī)模約25萬噸/年,其中預(yù)涂板占一半左右。預(yù)涂板涂層均勻,被日本和西方國家廣泛用于制作一次電池和高電容二次電池。
鍍鎳薄鋼板的市場規(guī)模遠(yuǎn)小于鍍錫薄鋼板,而且供應(yīng)商數(shù)量有限。全球主要供應(yīng)商有印度塔塔(占據(jù)40%左右的市場份額)、日本東洋鋼鐵株式會社(約占30%)和日本制鐵(約10%)。
鎳預(yù)涂薄板有兩種:鍍鎳薄板和加熱后鎳涂層擴(kuò)散到鋼基板的熱擴(kuò)散薄板。由于除了鍍鎳和擴(kuò)散加熱外無需額外的處理,生產(chǎn)商很難使其產(chǎn)品與其他競爭者的產(chǎn)品形成差異化。由于電池的外尺寸是標(biāo)準(zhǔn)化的,電池制造商在電池性能(取決于內(nèi)部電容)上展開了相互競爭,這就意味著市場需要更薄的鋼板。為了提高市場占有率并促進(jìn)電池行業(yè)的發(fā)展,日本制鐵必須適應(yīng)電池制造商的需求,在縱向整合制造工藝方面發(fā)揮其強(qiáng)大的優(yōu)勢。
除汽車行業(yè)外的電池市場對鍍鎳薄鋼板的需求在穩(wěn)步上升,日本制鐵面臨良好的機(jī)遇,可以通過正確回應(yīng)電池制造商的需求,引領(lǐng)該市場。幾十年來,日本制鐵在鍍錫薄鋼板制造領(lǐng)域積累形成的厚度減薄技術(shù)必將有效滿足電池用鍍鎳薄鋼板的市場需求。汽車蓄電池組的外殼主要由鋁或鋁箔層壓板和塑料薄膜制成。
對于鋼鐵制造商而言,針對鋼鐵應(yīng)用的研究和開發(fā)采取有效措施十分重要。
《中國冶金報》(2022年11月25日 02版二版)