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誰能告訴下中國金屬鍍鋅的前景?

熱鍍鋅(Hot Dip Galvanizing)發明於18世紀中葉,它是由熱鍍錫工藝發展而來,至今已跨入第四個世紀。至今為止,熱鍍鋅仍是鋼材防蝕方法中應用最普遍、最有效的工藝措施。在熱鍍鋅發展的三個世紀中,每個世紀的代表人物分別為:法國化學家馬羅英博士(P.T.Molouin)、法國巴黎市政工程師索裏爾(Stanistans Sorel)及波蘭傑出發明家和工程師森吉米爾(Tadtusz Sendzimir)。1742年馬羅英博士對鋼鐵的熱鍍鋅進行了開創性的試驗並在法國皇家學院進行了宣讀。1837年,法國的索裏爾申請了熱鍍鋅專利,提出了使用原電池(Galvanic)法保護鋼的構想,提出了在鐵表面上鍍鋅防銹的工藝。同年英國的克勞福(H.W.Grawford)申請了以氯化銨為溶劑的鍍鋅專利,這壹方法經過許多改進而沿襲至今。1931年近代冶金工業最傑出的工程師波蘭人森吉米爾在波蘭建成了世界上第壹條氫氣還原法連續帶鋼熱鍍鋅生產線,該法在美國獲得專利並於1936~1937年在美國和法國Maubeuge鋼鐵廠分別建成以森吉米爾名字命名的工業性熱鍍鋅生產線,開創了帶鋼連續、高速、高質量熱鍍鋅的新紀元。

我國學者把1837年索裏爾的專利和1937年森吉米爾法的誕生稱為熱鍍鋅歷史上二個最重要的轉折點和裏程碑,前者在馬羅英博士報告後歷經壹個世紀發明了溶劑法熱鍍鋅工藝,至今批量熱鍍鋅仍沿用這壹方法;後者在溶劑法發明100年後發明了氣體還原法,從而奠定了現代化連續熱鍍鋅的基礎。20世紀溶劑法熱鍍鋅工藝沒有重大變更,但氣體還原法工藝在不斷地改進,目前主要采用改良森吉米爾法和美鋼聯法,前者可用於生產壹般用途的鍍鋅鋼板,後者可生產高質量的鍍鋅鋼板。

近半個世紀熱鍍材料有著長足的發展,20世紀50~60年代,美、日、英、德、法、加拿大等國相繼生產鍍鋁鋼板。70年代初,美國伯利恒鋼鐵公司發明了商品名為 :Galvalume 的鋁—鋅—矽鍍層材料,其合金成份為55%Al?-43.4%Zn—1.6%Si,耐蝕性為純鋅鍍層的2~6倍,廣泛用於鍍層帶鋼生產中。80年代國際鉛鋅研究組織(ILZRO)資助比利時列日冶金研究中心(CRM)開發出商品名為Galfan 的鋅鋁稀土鍍層材料,其合金成份為Zn—5%Al—RE,其耐蝕性為純鋅鍍層的2~3倍,廣泛用於帶鋼和鋼絲生產中。

20世紀60年代加拿大率先開展鋅中鎳對抑制含矽活性鋼的熱鍍研究並得到ILZRO的支持。20世紀80年代,歐洲、北美和澳大利等地迅速推廣熱鍍鋅—鎳合金工藝,其工藝命名為Technigalva。目前在此基礎上又開發出Zn-Ni-Sn-Bi,其適用於Si含量為0.5%以下的鋼材,可以明顯抑制含矽鋼熱鍍時的聖德林效應。

20世紀90年代日本日新制鋼公司開發了商品名為ZAM的鋅鋁鎂鍍層材料,其化學成份為Zn?—6%Al —3%Mg,其耐蝕性為傳統鍍鋅層(Zn-0.2%Al)的18倍,被稱為繼第三代高耐蝕鍍層Galvalume、Galfan 以後的第四代高耐蝕鍍層材料。此外,Zn—4.5%Al?—0.1%Mg ;Zn —0.5%Mg ; Zn—15%Al—0.5%Sn ; Zn—Al—Pb; Zn—0.1 %Bi合金也獲得了壹定的應用,合金鍍的開發是20世紀後半期熱浸鍍的最重要進展。

熱鍍鋅工藝與其他金屬防腐蝕方法相比,在鍍層電化學保護性、鍍層致密性、鍍層耐久性、鍍層免維護性、鍍層與基體結合力、鍍層經濟性以及熱鍍工藝對鋼件形狀、尺寸的適應性、生產的高效性方面具有其他工藝無法比擬、得天獨厚的優勢。據日本鍍鋅協會長達10年的大氣暴露試驗表明:鍍層厚度為86微米的熱鍍鋅層在重工業、海洋、郊外和城市地帶的耐用年限分別為13、50、104、30年。壹般而言,上鋅量為600g/m2的鍍鋅層,其免維護的使用壽命為20~50年,對於建築用基板不鍍鋅的彩板,其使用壽命為3~5年,而基板鍍鋅的彩板其使用壽命可達20~30年。

2 國內熱鍍鋅現狀

熱鍍鋅鋼材廣泛用於國民經濟基礎產業,“八五”以來我國大力發展電力、交通、通訊、能源和城市基礎建設。1999年中央提出實施西部大開發戰略,隨著“西電東送”、“全國聯網”、“西氣東輸”、“三峽工程”、“南水北調”、“二網改造”、“五縱七橫”、“鐵路提速”等項目的開展,隨著建築鋼結構市場的啟動,隨著家電、汽車工業的復蘇,我國鍍鋅行業面臨前所未見的機遇和巨大的市場。鍍鋅是鋼材生產的後序工藝,鍍鋅行業的發展依賴於鋼鐵和鋅的生產,鍍鋅行業的發展基本與鋼鐵和鋅工業的發展同步。壹方面,自96年起,我國鋼產量已連續7年超億噸,躍居世界首位(見圖2);另壹方面自1994年起,我國鋅產量超百萬噸,已成為世界第壹產鋅大國在鋅消耗結構中,鍍鋅耗鋅壹直占據首位,國外發達國家鍍鋅用鋅消費量占鋅消耗總量的40%~70%據有關部門統計,我國鋅消費結構見圖3,其中鍍鋅用鋅約為34%,壹般而言,熱鍍鋅消費鋅量占各類鍍鋅(熱鍍、電鍍、機械鍍、熱噴鍍、熱滲鍍等)總和的95%以上,因此,近年我國熱鍍鋅用鋅消費量大約為50~55萬噸。

熱鍍鋅工藝廣泛用於鋼板、鋼帶、鋼絲、鋼管、結構件、零部件等產品。我國鍍鋅企業大致可分為二大類:壹類是鍍鋅專業加工廠,其外購鋼材或帶料加工,只從事熱鍍鋅工序;另壹類為非專業廠,熱鍍鋅僅僅為整個生產過程中的壹道工序。鋼絲、鋼管鍍鋅企業大部分為非專業廠,結構鋼、零部件鍍鋅大部分為專業廠,其余為二者兼之。