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中国热镀锌发展综述 李九岭 武汉吉瑞化工，武汉，430073  1. 中国钢材热镀锌发展概况 热镀锌用于钢材防腐蚀保护，已有200多年的发展史。我国实施改革开放40多年来，钢材热镀锌行业获得到了突飞猛进的大发展，其中带钢宽度超过1米的宽带钢连续热镀锌线由1979年的1条，发展到2019年的700余条，年生产能力由15万吨猛增到超过1亿吨，由于市场需求量的限制，开工率仅为60%左右，2019年实际产量约为7000万吨；中国窄带钢连续热镀锌的宽度范围为200mm～800 mm，带钢厚度范围为0.1mm～6.0 mm，它是宽带钢连续热镀锌发展中其宽度、厚度规格不能满足用户需求的有力补充。窄带钢连续热镀锌作业线造价低、对原料、生产条件要求不高，产品价格比宽带钢热镀锌产品便宜，所以目前在国内存在广阔的销售市场。窄带钢连续热镀锌线遍布全国，其数量超过宽带钢连续热镀锌线条数，可达到1千余条，2018年全国总产量超过3000万吨；全国结构件热镀锌、钢管热镀锌、钢丝热镀锌估计也有1000余家，总生产能力也可能突破1000万吨。 目前中国钢材热镀锌产品已经全面走向严重过剩的供大于求时代，疾风暴雨式的快速增长将走向更加理智、较为平稳的动态发展。中国钢材热镀锌产品需求量已超过世界平均水平而达到55%，目前已经全面走向引领世界钢铁镀材消耗大国。 2. 钢材热镀锌工艺方法分析 钢材热镀锌分结构件镀锌与钢板镀锌两大类，前者为熔剂法热镀锌，镀后不再做成型加工，一般用螺丝连接，也有采用焊接连接，使用场合基本都在户外，所以要求厚镀层，使用寿命要求达到30～60年。后者为氢气还原法带钢连续热镀锌，镀锌后的产品一般还要进行弯曲成型深加工，使用场合在室内与户外都有。 因为以上两种产品用途不同，加工使用方法与使用场合都不同，所以生产工艺也完全不同。镀锌层在大气中腐蚀机理不是化学腐蚀，而主要为电化学腐蚀，这种腐蚀要求有正负极与电解液，所以要想提高耐腐蚀性，就要求环境干燥少水份与不提供产生电化学腐蚀反应的条件。所以结构件镀锌长期以来都是选择镀纯锌而且尽可能镀厚镀层的方法来适应户外的强烈腐蚀环境。钢板热镀锌产品都要经过弯曲成型加工，所以要求镀层必须有良好的粘附性，这样就必须向锌锅中加铝来获取锌层良好的粘附性能。为此，钢板热镀锌有一个不同于结构件热镀锌的特殊名称，叫做《加铝法热镀锌》。（轧钢之家）这样由于镀锌层中增加了铝元素就会出现正负极，特别是在潮湿环境下提供了电解液，由此就加速了镀锌层电化学腐蚀反应速度，一般由于添加了铝会使镀层耐腐蚀性下降30%。 1931年之前，钢板热镀锌与结构件热镀锌同样都是采用溶剂法生产工艺，因为钢板热镀锌必须要向锌锅中加铝才能获得良好的锌层粘附力，但是铝与溶剂中的氯离子又很容易结合生成三氯化铝化合物，而三氯化铝化合物在300℃就可以挥发为烟气，这样不仅造成环境污染，而且也阻碍了锌液中铝含量的提高，影响热镀锌板加工性能的进一步提升，使热镀锌板只能用于建材之类的低档用途。直到1931年波兰人森基米尔发明了举世文明的氢气还原法带钢连续热镀锌，才使带钢热镀锌真正脱离了困扰发展进步的溶剂法热镀锌工艺，彻底走向了不酸洗、不涂溶剂、不污染环境的快速发展道路。 目前，中国结构件热镀锌厂家，为了提高本企业经济效益也常常效仿钢板热镀锌工艺，向锌液中加入铝或镍合金来达到减薄镀锌层厚度的目的，这样违反常规的向锌液中加铝，不仅增加了三氯化铝化合物烟雾的环境污染，也造成了镀层厚度减薄，又同时提高了镀锌层电化学腐蚀反应速度，大大降低了结构件镀锌产品的耐腐蚀性，严重伤害了下游用户的利益。（轧钢之家）由此，呼吁广大结构件热镀锌厂家，不再向锌锅中投入铝合金与镍合金来减薄镀层，恢复结构件热镀锌镀纯锌的本色，由此来增加镀锌件的使用寿命，让中国制造的通讯铁塔与变电铁塔屹立荒郊野外80年不倒。 3．热镀锌产业发展新动态分析 热镀锌层属于牺牲阳极的阴极保护，所以热镀锌层越厚，则镀件的使用寿命越长。长期以来，生产厂家在销售产品时如果用户没有对镀层厚度提出指定要求时，则均以商用板标准交货，所谓热镀锌商用板，即双面鋅层厚度275克／米2，热镀锌层单面厚度为20µm，其使用寿命为20年。 近年来带钢连续热镀锌生产厂家，为了追求本企业经济效益，不顾国家标准的约束，也不顾社会效益及广大用户的利益，把带钢连续热镀锌产品的镀层厚度控制得越来越薄，原来热镀锌商用板的概念已经在民营产品消声灭迹，目前国营企业鋅层厚度均是按照国家标准，控制范围为双面60克／米2～600克／米2，商用板为275克／米2。（轧钢之家）而大部分民营企业鋅层厚度控制范围为双面15克～30克／米2。这样以来使鋅层保护钢材的寿命大打折扣，其使用寿命也仅仅只有1～2年，实际这种做法已经造成对国家资源的浪费，对这种损人利己的违法行为应得到纠正。 这种超薄镀层的热镀锌板对下游加工业也会带来灾难性后果，特别是镀锌板焊管业，采用热镀锌板制造的圆管、方管或异型管，大部分在用于安全防护栏杆，由于镀层薄使用一到两年就会生锈损坏，给最终用户带来了不可估量的经济损失。 为此，对全国带钢连续热镀锌板生产厂家，特发出强烈呼吁： （1）热镀锌板做为彩基板时，因属于双层保护，热镀锌层可控制在60克／米2～120克／米2的较薄厚度； （2） 热镀锌板为建材板、民用板不涂漆直接出厂时，则鋅层厚度必须要以商用板交货，应保证双面275克／米2。 谈到热镀锌板的质量就离不开产品标准。目前，国内各家热镀锌板厂所生产的各种牌号的产品首先必须向国家标准靠拢，所生产的各种品种、牌号要符合国家标准的要求，然后按质论价参与市场平等竞争。据调查，现在国内有些生产厂家标准意识淡薄，只顾降低本企业成本，常常使用冒牌三无产品或采用偷工减料的办法损害广大热镀锌板用户的利益。例如不去生产国家标准范围内正规的热镀锌板、5％铝-锌板、55％铝-锌-硅产品，而是生产锌锅中含铝量15～25%的《水货》铝-锌-硅产品，生产这种冒牌铝-锌-硅水货产品时，因不产生锌锅底渣，而且还把镀层控制在15～20克／米2 ，这样就大大降低了生产成本，达到了本企业效益最大化。这种产品虽然降低了本企业生产成本，其产品表面形貌也有一点铝锌硅镀层产品的影子，但因耐蚀性差、品质差，得不到国内市场及国际市场的认可，是一种坑害用户的违法三无产品，应得到纠正。这种得不到国内与国际认可的三无产品若得不到尽快扼制，将会给中国热镀锌市场带来灾难性重大伤害，国内有些厂家还把这种非法冒牌三无产品销售到国外，更是损害了中国的国际形象。 典型带钢连续热镀锌鋅锅中铝含量为0.22%～0.24%，而目前国内有部分民营企业做带钢热镀锌产品时，为了减薄锌层降低成本，把鋅锅中铝含量控制得越来越高，从锌锅中含铝量0.5%一直到1%，甚至高达7%，这些品种即不是热镀锌，又不是鋅-5%铝（Galfan），也不是铝鋅硅（Galvalume），其产品质量还不如普通热镀锌板，更不如Galfan与Galvalume，而且把锌锅中铝含量控制得越高，还会带来锌渣多，因为铝元素表面张力大、不易浸润，还会带来漏镀缺陷多等问题，所以奉劝广大热镀锌厂家，还是把锌锅中铝含量回归到0.20%～0.25%为好。 中国传统结构件热镀锌鋅锅容鋅量一般在100吨以内，鋅液温度一般控制在500℃～600℃，每吨镀件耗鋅量大都在100公斤以上。改革开放40年来，学习了国外先进技术，把鋅锅容鋅量做得越来越大，容锌量300～1000吨，甚至容锌量超过1000吨的锌锅在国内比比皆是，鋅液温度控制越来越低，由原来的500℃～600℃的高温区，下降到430℃～450℃的低温区，热镀锌理论与实践已经证实，在低温区从事热镀锌作业时，铁在鋅液中的饱和浓度由0.40%可将下降到0.03%，因为鋅液温度对鋅液流动性影响不大，而鋅液流动性主要取决于铁在鋅液中的浓度，锌液中铁含量越低锌液的流动性越好，因为在430℃～450℃的低温区进行热镀锌作业时，铁在鋅液中的饱和浓度只有0.03%，所以鋅液就获得了较好的流动性，同时鋅锅温度降低也大大减少了鋅渣生成量，这样就使结构件热镀锌的耗鋅量由过去的100多公斤，下降到80公斤，甚至50公斤。 结构件热镀锌这种低温作业工艺改革新动向，也对节约鋅资源做出了重大贡献。 传统热镀锌钢管生产工艺为先用热轧板制管，然后经脱脂去油、酸洗、水洗、涂溶剂、烘干，最后浸入鋅锅中进行热镀锌。这种生产工艺复杂，生产效率低，污染环境，表面质量较差，但镀锌层较厚，使用寿命也长。（轧钢之家）采用热镀锌板直接制造热镀锌钢管，生产工艺简单，生产效率高，不污染环境，并且表面质量高、装饰性好，常常用作家具管。但因鋅层薄同时焊缝处锌挥发都会影响使用寿命。在某种场合下也可满足用户需求，产量在不断增长之中。 传统热镀锌钢管原来的主要市场是建筑业的水暖器材管及穿线管，但由于过去一个时期，电镀锌钢管冒充热镀锌钢管进入建筑业市场泛滥成灾、屡禁不止，大大伤害了建筑物的质量，国家被迫做出了禁止热镀锌钢管进入建筑业市场的历史性决定，使传统热镀锌钢管的固有市场受到了至命打击，由此造成了传统热镀锌钢管的市场大萎缩。 随着小轿车进入中国一般家庭的普及，小轿车要能被普通家庭买得起的呼声越来越高， 根据这一大众要求，为了降低小轿车价格，所以价格在12万元一下的小轿车将由普通冷轧板取代热镀锌板，这样将使小轿车行业对热镀锌板需求量有下降趋势。 随着环境污染加重，建筑业需要更加耐腐蚀的材料来应对，铝锌硅镀层（Galvalume）产品的耐腐蚀性非常优越，为热镀锌板耐腐蚀性的6倍，也就是说铝锌硅镀层（Galvalume）产品20克／米2，就相当热镀锌产品120克／米2的防腐蚀性能。鋅-5%铝（Galfan）产品耐腐蚀性为热镀锌板的3倍，目前钢丝热镀锌大都选择了Galfan工艺。近来板材热镀锌选择Galfan工艺、铝锌硅镀层（Galvalume）工艺的作业线越来越多，铝锌硅镀层中铝占55%，鋅只占43.5%，Galfan工艺铝含量也占5%，这样以来将对带钢连续热镀锌节约鋅资源开辟了新的途径。 近十几年发展起来的各种配方的锌铝镁合金产品，都已先后投放市场，目前已经渗透到建材、家电、汽车三大应用领域。总的来看，含铝6%～11%，含镁3.0%其余为锌的配方，控制镀层厚度的气刀需要喷吹氮气，由于民营企业不具备庞大的氮气来源，所有只有在大型联合国有企业,有廉价氮气供应的厂家才有条件组织生产；采用含铝1%～3%，含镁小于1.5%，其余为锌的配方，控制镀层厚度的气刀喷吹常规空气，就可以维持正常生产，故这种锌铝镁镀层产品可以进入民营企业，但是产品的耐腐蚀性不如前者。（zhagangzhijia）例如，前者产品的耐腐蚀性为普通热镀锌板的6～10倍，而后者产品的耐腐蚀性只为普通热镀锌板的3～5倍。特别是当铝为1.0%～3.0%，镁为1.0%～1.5%其余为锌时，其合金熔点只有380℃左右，可以基本采用热镀锌工艺组织生产，甚至比热镀锌时锌液工作温度还要低30℃,三辊六臂工作温度低，其使用寿命也会更长。由此看来，锌铝镁合金产品的发展趋势非常强劲，将来有可能与热镀锌产品平分秋色，甚至有可能全面取代传统热镀锌板。 长期以来中国高速公路护栏板的生产工艺，都是采用先成型后镀锌的方法，也就是买来热轧钢板首先进行冲压成型，经过酸洗再采用溶剂法热镀锌镀出产品。采取这种工艺的原因是可以获得超过600克／米2的厚镀层，同时经过热浸镀锌后，钢板断面也封闭完整，完全可以满足高速公路护栏板的防腐蚀要求。（轧钢之家）但是采用这种工艺生产高速公路护栏板的生产效率低，生产成本高。能不能采用先镀锌后成型的生产工艺提高效率降低成本呢？此建议被交通部否决，原因是氢气还原法带钢连续热镀锌，生产超过600克／米2的厚镀层很困难，另外高速公路护栏板系列钢板厚度要求2.0～6.0mm,镀锌层的断面切口保护能力无法达到高速公路护栏板的防腐蚀要求。 锌铝镁镀层钢板问世之后，就完全打破了这个格局，首先锌铝镁镀层钢板的耐腐蚀性为热镀锌板的5倍，镀层厚度120克／米2就相当于热镀锌层的600克／米2，其次锌铝镁镀层钢板的断面切口保护能力强，就是钢板厚度达到最大6mm时，其钢板断面切口也能受到良好的保护不会生锈。在此基础上，由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局与中国国家标准化管理委员会于2015年5月15日联合发布了GB／T31447-2015《预镀锌公路护栏》新国家标准，同年8月开始实施。 国家锌铝镁镀层公路护栏板新标准发布后，生产厂家就可以购买2.0～6.0mm热轧板经酸洗后，直接进入锌铝镁镀层作业线，按照标准中所要求的镀层厚度生产出锌铝镁镀层板，然后再进入护栏板成型加工作业线，生产出锌铝镁镀层高速公路护栏板。这样中国高速公路护栏板的制造就彻底摆脱了先成型后镀锌的落后工艺，走向了与世界接轨的先进的先镀锌后成型的先进工艺。由此就可以极大的提高了高速公路护栏板的制造效率，即降低了生产成本，也改善了生产环境。 相关链接  本文作者：李九岭 |
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