最新我国热镀锌的现状技术进展和发展动向教学提纲.docx
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最新我国热镀锌的现状技术进展和发展动向教学提纲
我国热镀锌的现状、技术进展和发展动向
陈冬金向雷
河北省冶金研究院，河北石家庄050031
1热镀锌的历史回顾
热镀锌（HotDipGalvanizing）发明于18世纪中叶，它是由热镀锡工艺发展而来，至今已跨入第四个世纪。
至今为止，热镀锌仍是钢材防蚀方法中应用最普遍、最有效的工艺措施。
在热镀锌发展的三个世纪中，每个世纪的代表人物分别为：
法国化学家马罗英博士（P.T.Molouin）、法国巴黎市政工程师索里尔（StanistansSorel）及波兰杰出发明家和工程师森吉米尔（TadtuszSendzimir）。
1742年马罗英博士对钢铁的热镀锌进行了开创性的试验并在法国皇家学院进行了宣读。
1837年，法国的索里尔申请了热镀锌专利，提出了使用原电池（Galvanic）法保护钢的构想，提出了在铁表面上镀锌防锈的工艺。
同年英国的克劳福（H.W.Grawford）申请了以氯化铵为溶剂的镀锌专利，这一方法经过许多改进而沿袭至今。
1931年近代冶金工业最杰出的工程师波兰人森吉米尔在波兰建成了世界上第一条氢气还原法连续带钢热镀锌生产线，该法在美国获得专利并于1936~1937年在美国和法国Maubeuge钢铁厂分别建成以森吉米尔名字命名的工业性热镀锌生产线，开创了带钢连续、高速、高质量热镀锌的新纪元。
我国学者把1837年索里尔的专利和1937年森吉米尔法的诞生称为热镀锌历史上二个最重要的转折点和里程碑，前者在马罗英博士报告后历经一个世纪发明了溶剂法热镀锌工艺，至今批量热镀锌仍沿用这一方法；后者在溶剂法发明100年后发明了气体还原法，从而奠定了现代化连续热镀锌的基础。
20世纪溶剂法热镀锌工艺没有重大变更，但气体还原法工艺在不断地改进，目前主要采用改良森吉米尔法和美钢联法，前者可用于生产一般用途的镀锌钢板，后者可生产高质量的镀锌钢板。
近半个世纪热镀材料有着长足的发展，20世纪50~60年代，美、日、英、德、法、加拿大等国相继生产镀铝钢板。
70年代初，美国伯利恒钢铁公司发明了商品名为 ：
Galvalume的铝—锌—硅镀层材料，其合金成份为55％Ａl－43.4％Zn—1.6％Ｓi，耐蚀性为纯锌镀层的２~６倍，广泛用于镀层带钢生产中。
80年代国际铅锌研究组织（ILZRO）资助比利时列日冶金研究中心（ＣＲＭ）开发出商品名为Ｇalfan的锌铝稀土镀层材料，其合金成份为Ｚn—５％Ａl—ＲＥ，其耐蚀性为纯锌镀层的２~３倍，广泛用于带钢和钢丝生产中。
20世纪60年代加拿大率先开展锌中镍对抑制含硅活性钢的热镀研究并得到ILZRO的支持。
20世纪80年代，欧洲、北美和澳大利等地迅速推广热镀锌—镍合金工艺，其工艺命名为Technigalva。
目前在此基础上又开发出Zn-Ni-Sn-Bi,其适用于Ｓi含量为０.５％以下的钢材，可以明显抑制含硅钢热镀时的圣德林效应。
20世纪90年代日本日新制钢公司开发了商品名为ZAM的锌铝镁镀层材料，其化学成份为Ｚn—６％Ａl—３％Ｍg，其耐蚀性为传统镀锌层（Ｚn－0.2％Al）的１８倍，被称为继第三代高耐蚀镀层Galvalume、Galfan以后的第四代高耐蚀镀层材料。
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合金也获得了一定的应用，合金镀的开发是20世纪后半期热浸镀的最重要进展。
热镀锌工艺与其他金属防腐蚀方法相比,在镀层电化学保护性、镀层致密性、镀层耐久性、镀层免维护性、镀层与基体结合力、镀层经济性以及热镀工艺对钢件形状、尺寸的适应性、生产的高效性方面具有其他工艺无法比拟、得天独厚的优势。
据日本镀锌协会长达10年的大气暴露试验表明：
镀层厚度为86微米的热镀锌层在重工业、海洋、郊外和城市地带的耐用年限分别为13、50、104、30年。
一般而言，上锌量为600g/m2的镀锌层，其免维护的使用寿命为20~50年，对于建筑用基板不镀锌的彩板，其使用寿命为3~5年，而基板镀锌的彩板其使用寿命可达20~30年。
图1表明在长期使用中，热镀锌的成本远低于油漆。
2国内热镀锌现状及技术进展
热镀锌钢材广泛用于国民经济基础产业，“八五”以来我国大力发展电力、交通、通讯、能源和城市基础建设。
1999年中央提出实施西部大开发战略，随着“西电东送”、“全国联网”、“西气东输”、“三峡工程”、“南水北调”、“二网改造”、“五纵七横”、“铁路提速”等项目的开展，随着建筑钢结构市场的启动，随着家电、汽车工业的复苏，我国镀锌行业面临前所未见的机遇和巨大的市场。
镀锌是钢材生产的后序工艺，镀锌行业的发展依赖于钢铁和锌的生产，镀锌行业的发展基本与钢铁和锌工业的发展同步。
一方面，自96年起，我国钢产量已连续7年超亿吨，跃居世界首位（见图2）；另一方面自1994年起，我国锌产量超百万吨，已成为世界第一产锌大国（见表1），在锌消耗结构中，镀锌耗锌一直占据首位，国外发达国家镀锌用锌消费量占锌消耗总量的40%~70%（见表2），据有关部门统计，我国锌消费结构见图3，其中镀锌用锌约为34%，一般而言，热镀锌消费锌量占各类镀锌（热镀、电镀、机械镀、热喷镀、热渗镀等）总和的95%以上，因此，近年我国热镀锌用锌消费量大约为50~55万吨。
表1我国锌产量及表观消费量（万吨）
年份
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
锌产量
118.5
133.0
148.6
168.5
184.3
207.8
206.0
锌及合金出口量
21.8
54.4
38.3
52.7
60.0
63.1
58.3
锌及合金进口量
1.1
1.1
1.2
1.6
2.0
12.2
14.2
表观消费量
97.8
79.9
111.5
117.4
126.3
156.9
161.9
热镀锌工艺广泛用于钢板、钢带、钢丝、钢管、结构件、零部件等产品。
我国镀锌企业大致可分为二大类：
一类是镀锌专业加工厂，其外购钢材或带料加工，只从事热镀锌工序；另一类为非专业厂，热镀锌仅仅为整个生产过程中的一道工序。
钢丝、钢管镀锌企业大部分为非专业厂，结构钢、零部件镀锌大部分为专业厂，其余为二者兼之。
2．1国内钢板热镀锌现状和技术进展
镀锌钢板广泛地用于轻工、家电、汽车和建筑行业。
在汽车工业中，用于汽车车体、外壳、内板、底板等；在家电和轻工方面，用于各类家用电器的外壳和底板；在建筑业中，用
表2各国镀锌用锌量占锌消费总量的份额（%）
年份
国家
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
法国
31.8
34.4
36.9
39.2
42.3
42.2
41.6
42
39.9
---
德国
30.4
33.5
32.2
35.4
39
33.1
30.8
32.6
32.5
---
意大利
30.6
31.3
31.5
30.4
29.8
29.4
28.1
23.3
23.7
---
英国
41.5
42.7
42.7
41.4
43.6
43.6
44.5
45.1
46.5
46
日本
62.6
63.7
62.4
65.5
65.1
63.5
62.1
57.7
61.6
65.4
美国
52
55.7
52
51
53.4
51.4
51.2
52.7
51.7
54.7
澳大利亚
44.2
72.5
75.7
76.6
75.4
76.1
76.6
79
78.3
---
于各类工业及民用建筑的轻钢龙骨、建筑层面板、瓦楞板、卷帘门等。
长期以来我国镀锌板一直属于短线产品，表3列出1988~2002年，我国镀锌板生产及表观消费量，多年来我国镀锌板的自给率约为50%，每年需要大量进口。
表3我国镀锌板生产及表观消费量（万吨）
年份
国内产量
进口量
出口量
表观消费量
自给率（%）
1988
22.5
30.9
53.4
42.1
1989
24.6
38..0
62.6
39.3
1990
23.5
17.0
40.5
58.0
1991
26.1
20.0
46.1
56.6
1992
39.7
72.0
111.7
35.5
1993
50.0
51.5
1.0
100.5
49.8
1994
45.6
32.0
3.8
73.8
61.8
1995
72.7
81.0
11.3
142.4
51.1
1996
77.6
79.6
7.4
149.8
51.8
1997
86.7
87.8
10.2
164.3
52.8
1998
114.2
101.3
5.0
210.5
54.3
1999
144.8
151.1
4.0
291.9
49.6
2000
170.0
216.1
9.4
376.7
45.1
2001
207.0
218.4
9.6
415.8
49.6
2002
282.0
334.2
11.5
604.7
46.6
70年代前，我国有十多套溶剂法单张钢板热镀锌生产装置，年总产量不足十万吨，其工艺落后、锌耗高、产量低、质量差。
1979年武钢从西德引进的我国首条卧式连续热镀锌生产线顺利投产填补了我国的空白，而且在以后十年中一直孤技独芳，80年代末宝钢从美国引进了立式连续热镀锌生产线，揭开了我国连续热镀锌新的一页，从90年代开始，带钢连续热镀锌是我国镀锌领域发展最快、增长最大的行业。
据不完全统计，至2003年底我国投产的宽带钢（>1000mm）连续镀锌线达38条，生产能力达670万吨，其中主要生产厂家见表4。
目前在建的生产线有武钢2#、3#线，唐钢1#、2#、3#线，本钢2#线，攀钢2#线，邯钢2#线以及昆钢、涟钢、包钢、济钢、马钢、首钢、霸州胜芳、霸州京华、上海华冶等二十多家企业，预计至2005年我国宽带钢热镀锌生产能力将突破1000万吨大关，此外我国尚有十几条窄带钢连续热镀锌生产线。
近年来，带钢镀锌的技术进展和动态主要集中在汽车用板，热轧带钢热镀锌和高耐蚀性热镀锌板三个方面。
2.1.1热镀锌汽车用板的开发
目前，汽车用热镀锌板是镀锌钢板的精品和极品，汽车用镀锌钢板应满足高表面质量、高强度和高深冲性，国外在70年代开发了微合金钢和磷合金钢，80年代中期开发了双相DP钢和烘烤硬化钢，90年代开发了相变、诱导塑性TRIP钢（见图4）。
图4汽车结构件用高强钢的发展情况
复相钢
马氏体相钢
变形诱发塑性钢
各相同性钢
高强IF钢
烘烤硬化钢
双相钢
磷合金钢
微合金钢
197519801985199019952000年份
表4部分已投产宽带钢连续镀锌生产线一览表
序号
单位
年产量
厚度mm
宽度mm
原板来源
镀层种类
产品用途
生产方法
投产年代
1
武钢1#
25
0.25~2.5
700~1530
自产
GIGA
家电建材
NOF法
1979
2
宝钢1#
35
0.3~3.0
900~1850
自产
GI
建材
NOF
1990
3
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