不鏽鋼小百科

不鏽鋼的歷史起源

不鏽鋼是20世紀初開始發展的一種合金。1912年，出生於英國工業城市 - 雪菲爾(Sheffield)的哈利·布雷利(Harry Brearley)，率先開始研究不鏽鋼配方。 

不鏽鋼不易生鏽的原因

在冶金學中，不鏽鋼是指在大氣、酸、鹼、鹽等介質中，其表面會覆蓋一層透明而緻密的富鉻氧化膜(鈍化膜)，而表現出能隔離氧原子的合金鋼。一但這一層富鉻氧化膜遭到摩擦、刺穿或是被電化學腐蝕 (超連結是中文網頁)，而產生了破壞，空氣或液體中的氧就會滲入，接觸富鉻氧化膜的下方，沒有受到富鉻氧化膜保護的不鏽鋼材料，不鏽鋼中的鐵原子就會與外來的氧原子形成疏鬆的氧化鐵，富鉻氧化膜底層的不鏽鋼也就會遭受鏽蝕，這就是不鏽鋼的生鏽過程。所以不鏽鋼不是不會生鏽，而是不易生鏽。

不鏽鋼在台灣的發展歷程

不鏽鋼在台灣的早期發展 (1960年~1970年)主要是依賴日本進口。台灣的不鏽鋼產業到了初期發展階段 (1980年~1990年)，是由唐榮公司率先於1978年開始投入冷軋廠及煉鋼廠的建設，1983年及1984年間正式量產，是台灣最早生產平板類不鏽鋼的工廠，其中陳發熹博士是最重要的推手。

進入成長期(1990年~2000年)之後，1995年燁聯鋼鐵之煉鋼、熱軋、冷軋一貫作業不鏽鋼廠完工投產，台灣的不鏽鋼工業進入急速成長階段。其間又有千興、東盟、榮鋼、華新等先後投入，自給率已超過100%。不僅當時的產量遠超過英國與比利時，且足以與法國、義大利等生產大國分庭抗禮，成為全球重要之不鏽鋼出口國。

到了擴張期(2001年~2010年)之後，2001年受全球經濟蕭條及內需不振影響，熱軋、冷軋鋼捲產量及表面需求量首度出現衰退(表面需求量 = 產量 + 進口量 - 出口量)，惟2002年在OECD主要會員國 < OECD是個什麼型態的國際組織? (超連結是經濟部 國際貿易局，中文網頁) > 達成減產協議及中國鋼材需求持續熱絡下，全球鋼鐵產業景氣急速翻轉，加之受惠高鐵、高雄捷運等公共工程加速發包及下游不鏽鋼加工產品外銷市場暢旺，國內的不鏽鋼需求回溫，熱、冷軋不鏽鋼捲之產量、進出口量及表面消費量因而大幅成長。2004年及2005年隨中國不鏽鋼消費市場進入高度成長階段，依舊維持攀升之勢。然而面臨中國及印尼不鏽鋼產量快速成長及價格競爭，台灣不鏽鋼業面臨巨大壓力。遂經由精進生產流程致力於節能減碳，提昇品質、良率，開發新鋼種及開拓國際高價位市廠等方法，尋求新機。

在台灣，目前不鏽鋼產業的分工情況: 

隨著新興市場國家，特別是中國和印度的迅速工業化，不鏽鋼的需求大增。根據國際不鏽鋼協會（ISSF）的資料，中國在全球各地(評比地區: 西歐、中歐、東歐、美洲、亞洲(不含中國)、中國、其他)的不鏽鋼需求量逐年上升。在2019年的時候，中國需求規模已超過全球的五成以上。而在中國在全球的不鏽鋼生產量，從2005年的12.9%，大幅攀升至2019年的56.3%，中國已經成為全球最大的不鏽鋼生產和消費國。而Spherical Insights(超連結是英文網頁)指出，2021年全球不鏽鋼市場產值為1122.3億美元，預計到2030年將達到1908.2億美元，2021到2030年的年複合成長率(Compound Annual Growth Rate，CAGR)為6.2%。

不鏽鋼在過去的應用領域與未來的發展方向 - 帶動不鏽鋼產業步上淨零轉型之路

早期不鏽鋼主要是用在國防、電力、化工等工業領域，是為了因應強腐蝕性或者高溫的惡劣環境，後期則擴展到在高溫、高壓或特殊環境的條件下的應用、如:醫療器械、太陽能、核能、氫能等設施。許多的使用場合需要可以在高達800°C的溫度下，保持其強度和硬度的不鏽鋼種，例如#310鍛造用途沃斯田體不鏽鋼及#446鍛造用途肥粒鐵不鏽鋼。

在淨零排放趨勢下，歐盟為落實「歐洲綠色新政」之氣候變遷及碳中和目標，預計推行一系列的氣候法規。在一項已於2021年7月發布，2030 年要降低55%溫室氣體排放為目標的「「Fit for 55」氣候計畫(超連結是環境資訊中心，中文網頁)」中 (大氣中，溫室氣體含量的比較基準年是1990年。)，涵蓋了氣候、能源、建築、碳交易、土地利用、交通運輸、稅賦等面向。在初階，就適用於水泥、鋼鐵、鋁、肥料及電力設備等 5 項碳洩漏風險最高的歐盟進口產品。而在「Fit for 55」氣候計畫中，最被世界各國所關注的，就是預計於2023年試行、2026年正式上路的「碳邊境調整機制」（Carbon Border Adjustment Mechanism, CBAM）的法案。未來若美國、中國、日本等…我國主要出口國，跟進歐盟的CBAM，對我國影響將較大。CBAM是採用漸進式的導入，在各階段(提出草案、過渡期、過渡期後)歐盟的措施及日期，請見 < 歐盟CBAM及『淨零碳排』專區簡介(超連結是經濟部 國際貿易局，中文資料)  > 第4頁。

不鏽鋼亦屬於鋼鐵材料的一種，我國擁有完整之不鏽鋼產業鏈。其中，上游的不鏽鋼煉鋼廠在能源部分多以外購電力、天然氣為大宗能源來源。未來我國製造之不鏽鋼產品如欲輸往歐洲國家，需申報並採購相對應的 CBAM 憑證，繳交碳邊境稅等。故淨零轉型已成國際性產業界之重要共識。許多的標竿業者及品牌業者皆宣示淨零目標，並向其原物料供應商要求落實減碳。

在可持續性(Sustainability)方面，不鏽鋼在全球的金屬材料中，回收率為95 %(包含用於生產新製造的不鏽鋼70%，以及用於生產碳鋼或特殊鋼的25%。)。多數上游製造商是採用電弧爐(Electrical Arc Furnace, EAF)的方式生產不鏽鋼 <用動畫顯示鋼鐵廠用電弧爐 (EAF)煉鋼原理(超連結是英文影片) >。除此之外，採用廢不鏽鋼、再生能源以及導入能資源整合，皆係國際業者常見並已施行之減碳策略。

此處提到再生能源，就附帶解釋一下其與綠電的區別。根據再生能源發展條例(超連結是行政院 法務部，中文網頁) 的定義，再生能源是指太陽能、生質能、地熱能、海洋能、風力、非抽蓄式水力、國內一般廢棄物與一般事業廢棄物等直接利用或經處理所產生之能源，或其他經中央主管機關認定可永續利用之能源。但是綠電(綠色能源/綠能/ green energy)的範疇比再生能源更廣，只要二氧化碳排放量為零或趨近於零且產出為電力的形式，都可稱為綠電。它不在乎來源是不是再生，只在乎來源是不是低碳。所以在本網站的【不鏽鋼在綠能產業的應用】網頁中，所提到之太陽能發電及風力發電，既是綠電(綠色能源/綠能/ green energy)，也是再生能源。關於再生能源的定義，可參考這段經濟部能源局的說明 - 認識再生能源(超連結是經濟部能源局中文動畫影片)

碳排放泛指人類因為從事某件活動，直接或間接產生的溫室氣體，這些氣體的總重量就被稱為碳排放量，而溫室氣體的來源除了人類因為從事某件活動而造成，還包含自然的來源，例如植物的呼吸作用、火山噴發氣體及海洋向大氣中釋放的溫室氣體。這些自然來源的溫室氣體包含水蒸氣、二氧化碳、甲烷和一氧化二氮。

合併人為與自然來源的溫室氣體，種類至少包含: 水蒸氣、二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氟氯碳化物、臭氧等。其中，人為溫室氣體的主要來自於燃燒以煤炭、石油與天然氣為主的化石燃料，因為燃燒化石燃料產生廢氣的組成以二氧化碳為主，故又稱為「碳排放」，碳排放不是專指含碳元素的氣體排放至大氣。 

溫室氣體有哪些? 如何造成溫室效應?(超連結是中文網頁)

火山噴發氣體(天然來源的溫室氣體)可能也會造成全球氣候暖化(超連結是美國地質調查局，英文網頁)

在不鏽鋼相關產業的減少碳排放方面，為因應歐盟後續之 CBAM法規以及碳排申報之機制，業者仍需持續加強二氧化碳等溫室氣體的監測和管控。利用如廢熱回收、製程水循環系統能源整合再利用、以陶瓷複合材料塗佈的泵浦節省能源消耗...等方式，降低能源需求，也等於降低使用燃料產生的二氧化碳，進而抑制碳排放。建立更精確之碳排放監控設備，確保企業能夠即時且準確的追蹤廠區之碳排放數據。請參考: 節能減碳資訊網 - 溫室氣體排放量盤查登錄作業指引(超連結是行政院 環境保護署，中文資料)

此外，透過投資研發低碳製程設備以及工法， 如開發新型高效能電爐 、提升能源回收技術以及找尋低碳替代能源等 ，能夠讓企業降低碳排放並提高能源使用效率。應用這些技術不僅能夠降低企業的營運成本，同時也能夠提高企業的競爭力，並為全球減碳目標做出貢獻。

在循環經濟下的綠能建設經營策略 - 運用不鏽鋼的特性與太陽能光電跨產業結合 建構創新營運模式

不鏽鋼的可持續性(Sustainability)

可持續性(Sustainability) 可以是一種想法、一種生活系統的性質、一種生產方法或一種生活方式。健康的生態系統和環境對於人類和其他生物的生存是必要的，因此可持續性與環境科學、生態學、生物多樣性、環保化學工程、環境資源管理、環境保護、人口控制、綠色計算、綠色化學、地球科學、環境科學和保護生物學等息息相關。為改善氣候變遷所帶來的連鎖效應及影響，許多國際性組織紛紛展開行動，開始提倡「永續發展」的概念。1987年聯合國世界環境與發展委員會(WCED)對於「可持續性」的定義是「在不損害後代子孫滿足其自身需求的情況下，滿足當代需求的發展模式」(Development that meets the needs of the present without compromising the ability of future generations to meet their own needs.)，也就是人們在滿足自身的需求與未來發展時，在『經濟發展』、『社會發展』與『環境保護』中，保持三者互相保持平衡，缺一不可。換句話說，就是互相維持環境平衡與和諧的過程。例如: 減少溫室氣體排放、減少廢棄物和各類污染、保護地球所有的自然資源，來減少或消除人類活動對環境的負面影響。關於這三個概念的起源，這篇英文論文及其參考資料，將有進一步討論。 『經濟』、『社會』與『環境』是可持續性(Sustainability)的三個構成要素。(超連結是英文資料)

根據國際不鏽鋼協會（ISSF）的數據，不鏽鋼是世界上回收最多的材料之一，其可回收率超過98%以上，且不鏽鋼的使用壽命至少為 110 年。(team stainless 則認為全球不鏽鋼在報廢後的回收率為95%，不鏽鋼的使用壽命至少為 60 年。)

這是因為不鏽鋼在沒有外在防鏽層保護下，也不易生鏽，是一種極具環保和可持續性(Sustainability)的材料。由於不鏽鋼是高度可回收的，且在生產過程中，其碳足跡相對較小。因此也被認定是一種綠色的材料，未來的使用量仍將持續快速增長。

根據team stainless的全球不鏽鋼回收率的統計資料顯示:

全球不鏽鋼在報廢後的回收率為95%，其中包含用於生產新製造的不鏽鋼為70%，以及用於生產碳鋼或特殊鋼的25%。

結語

不鏽鋼在人類使用金屬的歷史中，雖屬於後起之秀，不過卻來勢洶洶，其成長率已領先所有金屬。由1980年至2021年基本金屬的年複合成長率，CAGR：

上圖顯示不鏽鋼獨佔鰲頭。而不鏽鋼的複合成長率更是超越非金屬的塑膠。根據Maximize Market Research的資料(超連結是英文網頁)，2022年不鏽鋼市場規模為1327億美元，預計2023年至2029年不鏽鋼市場總收入將以6.8%的年複合成長率(Compound Annual Growth Rate，CAGR)增長，市場規模將達到近2237億美元。

不鏽鋼在金屬產品的應用領域包含了交通運輸應用領域、建築與結構應用領域、消費性材料應用領域與重工業應用領域。其中，交通運輸的應用領域佔據不鏽鋼應用領域的主導地位，佔全球不鏽鋼產業的收入份額(revenue share)超過25%以上(2022年)。

註:

收入份額(revenue share)是指企業銷售不鏽鋼商品的收入後，尚未扣除成本，就將收入分配給利益關係人(Stakeholder)。這與利潤份額(profit share)不同。利潤份額是指僅分配銷售利潤。即收入減去成本後，才進行分配。收入份額允許利益關係人在扣除成本之前就獲得利潤分配。

煤是用於發電時，排放二氧化碳最多的化石燃料。根據美國能資部門(EIA)的資料(超連結是英文網頁)指出，火力發電的燃煤設施每發電一兆瓦時(1 Megawatt-hour，1000度電)平均排放 1,020 公斤二氧化碳，石油排放 758 公斤二氧化碳，天然氣排放 515 公斤二氧化碳。太陽能、風力發電等綠色能源在發電過程中排放的二氧化碳量，則是可以忽略不計。

而在綠色能源中，不鏽鋼有更多發揮空間，如燃料電池及氫電解堆的金屬雙極板、氫儲存糟及輸送管道、地熱及風力發電相關設施等。此外，在考慮永續使用及易回收的先天競爭優勢下，不鏽鋼更有擴大使用的機會。

不鏽鋼的泛用型鋼品(如#202鍛造用途沃斯田體不鏽鋼、#304鍛造用途沃斯田體不鏽鋼、#430鍛造用途肥粒鐵不鏽鋼 等)其生產及價格將由中國主控，但特用型鋼品則因合金及製程不斷的創新精進，可增加材料的強度和延展性、提升耐腐蝕性、增加在高溫環境的性能、拓展在生醫領域的用途並且降低成本。在減少生產過程中的碳足跡和其他對環境造成的負面影響等，仍有極大發展空間。(如本資料庫的 抗菌/醫療/手術 用途不鏽鋼)

國際經濟未來的發展，南海週邊國家：因人口紅利；資源豐富；一步到位的發展，將成為未經濟成長區域的火車頭。不鏽鋼的使用在此經濟圏內，將有極其驚人的成長，值得大家共同努力分享。