中國熱鍍鋅的現狀及進展

涂層的耐腐蝕性與涂層厚度成正比。因此，增加涂層厚度可以提高涂層鋼絲繩的使用壽命。世界上一些工業(yè)化國家正在生產厚而薄的電線，以滿足交通、農業(yè)和軍事部門的需要。為了滿足不同的需求，國內外的陜西省檢察官和山西省檢察官的規(guī)定都根據不同的上下調整量確定相應的級別。近十幾年來，湘鋼鋼繩廠、吉林四平鋼絲繩廠和咸陽石油鋼管鋼繩廠先后從德國和日本等國引進了厚鍍鋅鋼絲生產線，目前只有咸陽石油鋼管鋼繩廠正式生產。2.2.3碳化硅陶瓷cn20世紀50年代國外開始推廣用耐火材料做內襯的上加熱鋅鍋，俗稱陶瓷鍋。1976年天津大成五金廠建成以天然氣為燃料的頂（上）加熱鍍鋅爐，其后燃氣、燃油、燃煤及電上加熱的耐火材料鋅鍋得到迅速推廣，耐火材料鋅鍋使用壽命可達十年以上，雖然其鋅灰增多，但其鋅渣大大減少，因此總鋅耗略有降低。采用上加熱耐火材料鋅鍋的優(yōu)點是鋅渣少、使用壽命長，但其不足之處是鋅灰多、廢氣溫度高、鋅池面積大。采用內加熱既可以保留優(yōu)點并克服上述缺點，因此是理想的加熱方式，從20世紀50年代至70年代國外研制出多種鋅液內加熱裝置：電熱坩鍋、浸入式輻射管加熱、射氮加熱，其中浸入式輻射管加熱可用氣體燃料和電加熱元件（硅鉬發(fā)熱體），其輻射管一般采用碳化硅、氮化硅陶瓷、石墨或其他耐鋅液腐蝕材料，20世紀70年代以后，英、美、德、比利時、日本、南非和加拿大等國十幾家公司采用浸入式輻射管加熱，其主要優(yōu)點是熱效率高、設備簡便、易維護、使用壽命長、鋅耗低。中國自20世紀80年代初開始研制內加熱裝置，昆明冶金所、湖南湘潭市第一職業(yè)中學分別申報了內加熱裝置的專利，并進行了工業(yè)試驗。湖南電力線路器材廠、原鄭州熱鍍鋅工程研究會開發(fā)試驗了非金屬壁熱式加熱爐。20世紀90年代初，國內已有多家企業(yè)生產內加熱管，其發(fā)熱元件一般為電阻絲和U型硅鉬棒，外管材質為石英管或氮化硅結合的碳化硅管，其中機械部鄭州磨料磨具磨削研究所開發(fā)出SiC工程陶瓷內加熱套管，遼寧保二熱鍍設備實驗廠設計了新型內膽式內加熱浸鍍鍋。以石英管和氮化硅結合的碳化硅陶瓷管的內加熱器在國內多家企業(yè)得到應用，其主要存在問題是外套管強度低、壽命短、不能隨爐冷卻到固態(tài)和固態(tài)啟動、單支發(fā)熱功率小、表面熱負荷小。20世紀90年代末期，河北工業(yè)大學開發(fā)出熱鍍鋅用高效內加熱器，其外管采用Mo-30%W合金，在電熱管和外套管之間加入液態(tài)金屬導熱體，使表面熱負荷達到較大的提高，在工業(yè)推廣中取得了很好的效果。20世紀60年代國外研究發(fā)現，真空熔煉的Mo-30W合金在液體鋅中穩(wěn)定性最高，在440℃鋅中的腐蝕速度是0.05～0.15mm/年，廣泛用于精煉鋅設備、鋅壓鑄機、鋅液攪拌器及熱電偶管。20世紀80年代，鋼鐵研究總院開發(fā)了Mo-30%W合金并用于熱鍍鋅。鋼鐵研究總院于20世紀90年代末期申報了熱鍍鋅用內加熱金屬陶瓷材料的專利，21世紀初西安交通大學研制了熱鍍鋅/鋁用異型插入式新型陶瓷加熱器，其外管采用具有國際先進水平的新型SiC材料，發(fā)熱元件采用雙月形、雙螺紋形非金屬發(fā)熱體，其外套致密度接近100%，導熱率大于100W/m·K,熱效率大于95%，單支最高功率可達30kW，發(fā)熱段長度為0.5～1.8m，其正常使用壽命超過3年，可用于低溫、中溫和高溫鍍鋅。目前，中國鋅鍋內加熱技術獲得廣泛應用并可能推廣到板帶、鋼管、零部件等其它鍍鋅行業(yè)。2.3熱鍍鋅結構鋼的生產鍍鋅結構鋼較為確切的含義應為鍍鋅型鋼及其構造物。鍍鋅結構鋼廣泛地用于國民經濟基礎產業(yè)，其主要用途如下：(1)交通：高速公路護欄、公路和鐵路隔離網、隔音壁、防風柵、防雪柵、各種指示標牌、橋梁鋼結構。(2)電力、通訊及其它塔桅類：輸電鐵塔、通訊塔、廣播電視塔、氣象塔、衛(wèi)星地面中繼站塔、空中索道支架、電氣化鐵路塔、電站鋼結構、城鎮(zhèn)道路燈桿。(3)城市建筑：尤其適合各類大跨度網架結構、鋼結構住宅。(4)工農業(yè)用鋼結構：鋼結構廠房、倉庫、糧倉、海洋用鋼結構、各類管道支架、工業(yè)用各類塔架、支架、農用大棚用結構件、電纜橋架等。1990年以前中國熱鍍鋅結構鋼一直以電力鐵塔類生產為主，當時全國約有30～35家鐵塔制造廠，年產量不足35萬t。近年來，中國大興交通建設，“八五”開始加速興建高速公路，計劃到2015年國道主干線和公路主樞紐系統(tǒng)全部建成，構筑以高速公路為主體的公路運輸主骨架，其中在2002年基本建成“二縱二橫”三個重要路段，到2010年“五縱七橫”國道全干線建成通車，總長為3.5萬km。按四車道高速公路計算至少需250～260萬t鍍鋅鋼材。“九五”以來，鐵路提速，電氣化鐵路改造需要大量的鍍鋅隔離網、電氣化鐵路用鐵塔及線路金具，至2002年中國電氣化鐵路總營運里程達到1.6～1.8萬km。三峽輸變電工程、全國輸電聯(lián)網、西電東送工程、全國農網和城網改造需要大量的鍍鋅結構鋼，從2002-2004年國家投資2500億元用于輸變電鐵塔及變電站鋼結構，估計每年用于輸變電鐵塔的鍍鋅鋼材在60萬t以上。目前國內鋅鍋向大型化發(fā)展，鋅鍋長度超過14m、容鋅量達250～700t的結構鋼鍍鋅鍋已超過20臺，大型鍍鋅爐的年生產能力已達70～100萬t，鍍件品種主要有各類鐵塔、道路燈桿、標示牌、電纜橋架、冷卻塔、建筑用輕鋼龍骨、法蘭等。最近幾年，由于國內鋅錠降價，鍍鋅加工費已由過去的每t3000元降至目前的1200～1300元，因此，日本、東南亞客商紛紛在中國加工。據日本鍍鋅協(xié)會介紹，2001年日本結構鋼鍍鋅產量比1996年減少了20%，其原因之一是日商在中國加工鍍件。目前日商加工鍍鋅件的品種有鋼管塔、冷卻塔、電纜架、格板、柵板、法蘭等，估計每年在30萬t以上。目前中國有結構鋼鍍鋅廠150～200家，估計2002年鍍鋅量超過170萬t。2.3.2zn-ni合金鍍工藝活性鋼熱鍍鋅、鋅鍋大型化和新型高效鈍化劑的應用是近年結構鋼熱鍍鋅最活躍的應用課題。隨著中國鋼鐵行業(yè)連鑄比的逐年提高，硅鎮(zhèn)靜鋼在結構鋼鍍鋅中的比例越來越高，由于圣德林效應，含硅鋼與鋅的反應較激烈，因此造成鍍層灰暗、有色差、超厚、附著性差等缺陷，色差、上鋅量高等缺陷成為Q345(16Mn）熱鍍鋅的難點。從20世紀90年代中期開始，華南理工大學率先研究Zn-Ni合金鍍，推廣Techigalva技術。株州冶煉廠、中科院長春應用化學研究所、河北省冶金研究院等單位也研究了鋅中Ni,Al,RE,Mg等元素對高硅活性鋼熱鍍鋅的影響，近年比利時優(yōu)美科公司也積極在中國推廣Techigalva技術，取得了較好的效果。合理地使用鋅鋁、鋅鎳合金和其他有關合金，同時對熱鍍工藝進行適當調整，可以獲得較好的效果。其工藝要點是：采用低溫鍍鋅，減少浸鋅時間，控制起吊速度，加快鍍后冷卻速度。近年來，中國大型鋅鍋已超過20臺，鋅鍋大型化已成為結構鋼鍍鋅的一種趨勢，為了滿足大型鍍件的需要，在工藝上實現低溫鍍鋅，必須使用大容量的鋅鍋，鋅鍋的深度一般為2.5～3.2m。鋅鍋的大型化給鋅鍋鋼板材質、鋅鍋制造、鋅鍋加熱設備提出了更高的要求，目前中國電加熱、燃煤氣、燃天然氣、燃油爐等各種加熱爐取代了傳統(tǒng)落后的燃煤爐，直接加熱鍍鋅爐代替了直接和間接防護式鍍鋅爐，鋅鍋使用壽命由原來的數月提高到3-5年。傳統(tǒng)的鍍鋅鈍化劑是采用鉻酸或鉻酸鹽，鈍化后需水洗，在水洗時大量的Cr+6離子進入冷卻液，既影響鈍化質量又污染水質，目前在國內外推廣使用的反應型和覆蓋型鈍化劑，其特點是高效、免水洗、無排放。3熱鉻酸的發(fā)展方向3.1鋼結構建筑物的規(guī)格建筑用鋼材熱鍍鋅是熱鍍鋅行業(yè)新的經濟增長點。建筑用鍍鋅鋼材包括鋼結構建筑物用鋼材和鋼—混結構建筑物中的鋼筋，前者包括中厚板、薄板和型鋼，其型鋼的主要品種有工字鋼、槽鋼、角鋼、熱軋H型鋼、焊接H型鋼、冷彎型鋼、鋼管等，后者主要是螺紋鋼和圓鋼（盤條）。3.1.1中國建筑鋼結構住宅的應用前景目前中國鋼和鋼材產量已連續(xù)七年超億噸，躍居世界首位，充裕的產量和豐富的品種為鋼結構建筑物奠定了堅實的物質基礎。國家及時出臺的相關政策，擴大了鋼材消費熱點，鼓勵建筑行業(yè)積極推廣鋼結構。20世紀80年代的改革初期，在國家建筑技術政策綱要中提出：對大跨度、超高層的建筑和部分工業(yè)廠房、商業(yè)建筑可以采用鋼結構和鋼與砼的組合結構，1996年建設部編制《1996-2010年建筑技術政策》中提出合理使用鋼材、木材、水泥以及發(fā)展鋼結構，推廣應用H型鋼、閉合型鋼、冷彎型鋼、彩色涂層鋼板。1998年建設部又發(fā)文《推廣應用高層鋼結構技術、空間鋼結構技術、輕鋼結構技術等10項新技術的通知》，1999年國家經貿委批準將輕型鋼結構住宅建筑通用體系的開發(fā)和應用作為中國建筑業(yè)用鋼的突破點，并正式列為國家重點技術創(chuàng)新項目。目前中國鋼結構建筑物迅速崛起、前景十分廣闊。鋼結構建筑物具有抗災能力強、資源可回收再生、占地面積小、使用面積大、施工速度快、綜合成本低等優(yōu)點，受到國內外建筑師的青睞，并被國家建設部定為綠色環(huán)保型建筑物。鋼結構建筑的制作可實現規(guī)?；?、標準化和產業(yè)化，可實現工廠化預制：在工廠定型生產后，在建筑工地進行拼裝和組建。由于鋼結構建筑物的以上優(yōu)點，在發(fā)達國家已占建筑物總量的40%～50%，而在中國不足5%。在美國、日本等國鋼結構用鋼材量已占鋼產量的30%，在中國建筑用鋼約占鋼材總量的30%，卻以螺紋鋼和圓鋼為主，建筑鋼結構用材僅為1.5%左右，而發(fā)達國家建筑用鋼是以鋼結構用材為主。鋼結構建筑物主要分為輕鋼結構、空間網架和網殼結構、高層建筑物結構和廠房鋼結構。網架和網殼結構廣泛用于大型超市、展覽館、體育館、大型娛樂場館、候車廳、機場、倉庫等大跨度、大懸臂建筑。輕鋼結構一般是以彩鋼板為屋面和墻面以薄壁型鋼作檀條和圈梁，以焊接H型鋼為柱梁以門式剛架為主要結構的建筑。輕鋼結構在國外廣泛用于單層廠房、住宅、倉庫、旅游和商業(yè)建筑，具有重量輕、造價低、外觀美觀、施工快、抗震好、易維護等優(yōu)點，目前在中國住宅建筑中獲得廣泛的應用。北京、天津、上海、重慶等直轄市以及浙江、安徽、山東、遼寧、湖南等省有關城市均啟動了輕鋼結構住宅區(qū)的示范工程。輕鋼結構住宅的標準化和產業(yè)化將使中國住宅建筑跟上世界發(fā)達國家的潮流并進入絢麗多彩、百花齊放的新紀元。必須指出，鋼結構建筑物的防腐問題任重而道遠，中國對鋼結構建筑物的防腐蝕措施嚴重滯后于應用，國外建筑用結構鋼廣泛使用熱鍍鋅鋼材，中國首先應在輕鋼結構、網架和網殼結構的建筑物上推廣使用鍍鋅鋼材。因此當前熱鍍鋅行業(yè)必須積極加強與國際鍍鋅協(xié)會、國外鍍鋅行業(yè)的聯(lián)系，積極推廣國外的先進經驗，大力加強與結構鋼行業(yè)協(xié)會的聯(lián)系，大力宣傳和推廣熱鍍鋅結構鋼在鋼結構建筑物上的應用。3.1.2混凝土cor施工鋼筋混凝土廣泛應用于建筑和基礎設施中，有關文獻報道國內外鋼筋混凝土的腐蝕破壞主要原因是“鹽害”，一般情況下堿性的混凝土可以防止鋼筋腐蝕，但由于氯化物、大氣中二氧化硫和酸雨的作用，改變了堿性環(huán)境使鋼筋產生腐蝕。由于腐蝕產物的體積增加2～10倍使鋼筋混凝土產生內應力并形成初始裂紋，裂紋的擴張變成裂縫，又進一步加劇了介質對鋼筋腐蝕，從而導致混凝土的破碎及鋼筋的斷裂。一方面中國海岸線長、鹽堿地多，自然環(huán)境中的氯離子對鋼筋混凝土的腐蝕嚴重；另一方面中國大部分地區(qū)處于北溫帶，在寒冷的北方地區(qū)冬季廣泛使用“化冰鹽”，“化冰鹽”對橋梁建筑（城市立交橋、公路橋、鐵路橋）的腐蝕十分嚴重，其中北京西直門立交橋因鹽害而嚴重腐蝕，使用不到20年就拆除重建。有人估計2000年中國以鋼筋混凝土為主的基礎設施的腐蝕損失高達1400億元，因此對鋼筋混凝土的防蝕必須提到議事日程上來。在多年前歐美已采用熱鍍鋅和涂環(huán)氧樹脂來防止混凝土中鋼筋的腐蝕。近年美國、加拿大的研究表明：涂環(huán)氧樹脂對鋼筋的防蝕效果只有在干燥、無鹽分及混凝土沒有裂縫、不滲水的條件下才較理想，隨著時間的增長環(huán)氧樹脂與鋼筋的結合強度會減弱，甚至一部分會失去結合強度。目前鋼筋熱鍍鋅已引起日本、臺灣地區(qū)鍍鋅工作者的高度重視，研究表明熱鍍鋅鋼筋能有效地抑制氯離子對鋼筋的腐蝕。臺灣的研究表明，熱鍍鋅對鋼筋的機械性能無不良影響，近年中國廣東地區(qū)的鍍鋅廠已開始承接港澳地區(qū)加工鍍鋅鋼筋的任務。目前，在中國應積極開展鋼筋熱鍍鋅的應用研究、耐蝕機理研究和熱鍍鋅鋼筋與混凝土結合力的研究，積極推動熱鍍鋅鋼筋在海洋工程、西部鹽漬地區(qū)基礎設施和沿海建筑物中的應用。3.2鉛鋅和無鉛鍍鋅熱鍍鋅的三廢治理已引起人們的關注，發(fā)達國家的熱鍍鋅企業(yè)嚴格進行三廢治理，其熱鍍鋅企業(yè)對環(huán)境沒有污染，在中國一部分溶劑法熱鍍鋅企業(yè)的煙氣、水污染治理技術、設備的落后是中國鍍鋅企業(yè)與發(fā)達國家同類鍍鋅企業(yè)的最大差距。熱鍍鋅對環(huán)境的負面影響來自于以下幾個方面：（1）有鉛熱鍍；（2）溶劑法鍍鋅中的溶劑煙、酸霧以及廢酸、廢堿和廢水的排放；（3）鉻酸鹽鈍化。目前在中國板帶連續(xù)鍍鋅中除了汽車板生產外，一般采用傳統(tǒng)的鋅—鋁—鉛鍍層。為了獲得美麗的大鋅花，一般在鋅液中加入一定量的鋁和鉛，其鉛含量一般在0.05%～0.22%。在傳統(tǒng)的低碳鋼絲熱鍍鋅中為了獲得薄的鍍鋅層，往往采用鉛鋅法工藝；在鋼絲和批量熱鍍鋅中，為了改善鋅對鐵的浸潤性，便于生產中的撈渣，一般在鋅鍋底部加入100～200mm的鉛液；在可鍛鑄鐵管件鍍鋅中，目前大部分企業(yè)仍采用底加熱鑄鐵鍋，鋅液底部有一層鉛以保護鍋底。鉛是對人體極其有害的重金屬元素，毫無疑問有鉛熱鍍鋅操作中鉛蒸汽對人體有害，而含鉛鍍鋅鋼材在使用中的腐蝕產物對環(huán)境也有影響。此外鉛使鍍層的晶界腐蝕敏感性大大增加，也是鍍鋅板產生黑銹的主要原因，因此推廣無鉛鍍鋅是必由之路。目前在歐洲積極發(fā)展無鉛熱鍍鋅：Pb<0.005%，采用無鉛熱鍍鋅可以生產無鋅花板，提高鍍層表面質量，減少晶界腐蝕的傾向并改善了鍍層的成形性。當前在中國已有許多熱鍍鋅企業(yè)采用無鉛鍍鋅工藝。當前熱鍍鋅對環(huán)境影響最大的是溶劑法鍍鋅中產生的溶劑煙氣、酸霧和廢液（廢酸、廢水）的排放，采用無煙少煙助鍍劑、使用酸霧抑制劑、改進并推廣鍍鋅煙氣和酸霧處理裝置、推廣助鍍劑再生技術和廢酸再生處理技術（負壓蒸餾結晶法、蒸發(fā)法、硫酸轉換法、氧化焙燒法、電解滲透法、擴散透析法），實現鍍鋅企業(yè)廢液零排放是帶鋼連續(xù)鍍鋅以外的熱鍍鋅企業(yè)的當務之急。為了保證鍍鋅鋼板在儲運過程中不生白銹，目前最常用的方法是鉻酸鹽處理。由于鈍化膜中的六價鉻有良好的自我修復作用，使鍍鋅板有很好的耐蝕性。鉻酸鹽處理液可分為反應型和涂覆型兩大類，前者以鉻酸為主，后者為鉻酸鹽系有機復合涂層。雖然國內外已進行多年的無鉻鈍化研究，但至今在耐蝕性方面仍無法替代有鉻鈍化。由于傳統(tǒng)的鉻酸鹽鈍化在鍍后需要水洗，因此必須對廢水進行處理。目前應加大無鉻鈍化的研究力度，同時積極采用免水洗、無排放的磷酸鉻鈍化技術，徹底淘汰傳統(tǒng)的鉻酸、鉻酸鹽鈍化工藝。必須指出，有一部分中小鍍鋅企業(yè)尚未開展三廢治理，對環(huán)境影響較大，其主要原因是企業(yè)的環(huán)保意識淡薄、有關環(huán)保部門管理不力、企業(yè)治理工藝落后和設備陳舊。今后熱浸鍍學會應積極與環(huán)保管理部門配合，齊抓共管并開展綠色熱鍍活動，縮小與發(fā)達國家之間的差距。3.3中國建筑用鍍層鋼管關于鍍鋅焊管的市場前景一直是熱鍍行業(yè)內最有爭議的熱點問題，對鍍鋅焊管的產量報道也是有分歧和變化最大的，鑒于國家有關部委把鍍鋅鋼管列入淘汰落后產品之列，近年熱鍍鋅鋼管年產量逐年下降，已降到20～30萬t。而鋼管鍍鋅行業(yè)的主要企業(yè)一致認為：2003年中國鍍鋅鋼管將達到400萬t。事實上衡水京華的鍍鋅焊管產量已達到65萬t，躍居全國首位，浙江金州也達到20萬t，因此對鍍鋅鋼管的市場進行客觀分析是十分必要的。鍍鋅鋼管產量受到以下兩方面因素的影響：一方面，多年來中國鍍鋅鋼管品種單一，一直以水煤氣輸送管為主，而鍍鋅水煤氣管的產量逐年下降；另一方面，近年來鍍鋅焊管在許多領域內取代了無縫管。1999年國家建設部等四部委頒發(fā)文件規(guī)定：“自2000年6月1日起在城鎮(zhèn)新建住宅中禁止將冷鍍鋅鋼管（電鍍鋅）用于室內給水管道，并根據當地實際情況逐步限時禁止使用熱鍍鋅鋼管”。1998年上海市建設委員會等四委聯(lián)合下文，明確指出：在室內給水管、新建小區(qū)內外埋地給水管和口徑在400mm以下的城市新建供水管等方面禁止使用熱鍍鋅鋼管。至今為止，全國已有多個省市明文禁止使用鍍鋅供水管，鍍鋅供水管已經結束了輝煌的歷史，近年來已被國家重點推廣的鋁塑復合管部分取代。當前鍍鋅管在供水管市場中的份額不斷下降，由于輸送水煤氣的鍍鋅鋼管已從一些城市中完全退出，使南方一些鍍鋅鋼管廠產量急劇下降，生產能力嚴重過剩，因此中國水煤氣鍍鋅管的生產前景十分暗淡。國內外一些有識之士曾多次向有關部門反映：將鍍鋅鋼管列入落后淘汰產品是冤假錯案，不符合中國國情，希望能給鍍鋅管“正名”，但暫無結果。事實上，符合標準的熱鍍鋅鋼管的正常使用壽命長達數十年，鍍鋅鋼管對人體是安全的，用于熱水的鍍鋅鋼管的水垢對人體也是無害的。因此鍍鋅鋼管在各類硬、軟水中有足夠的耐蝕性、穩(wěn)定性、安全性，目前在歐美等發(fā)達國家和世界大部分地區(qū)鍍鋅鋼管仍是供水的主導產品。目前，中國城市新建建筑物供水管主要為鋁塑復合管、薄壁不銹鋼管和銅管，薄壁不銹鋼管和銅管在辦公樓、醫(yī)院、高檔住宅和賓館中得到了較好的應用，但目前價格較高，而鋁塑管在推廣中存在一系列質量和應用技術問題，例如鋁塑管的配套管件結構不合理、安裝不方便、鋁塑管不耐壓、易泄漏、易燃等。由于市場的慣性、鍍鋅管的價廉物美及其不足,使鋁塑管暫時還沒有完全取代鍍鋅鋼管，因此提倡城市建筑物的給水管應是多品種共存、互補，以滿足市場的要求。出現鍍鋅鋼管產量迅速增加的原因是鍍鋅焊管逐步取代一部分無縫管，此外國內經濟的發(fā)展也擴大了對鍍鋅管的需求。中國鋼管市場一直以無縫管為主，占世界無縫鋼管生產能力的10%。近年來焊管在許多品種上已取代無縫管，與無縫管平分天下。鍍鋅焊管具有價格便宜、耐蝕性好的優(yōu)點。近年來已廣泛用于石油套管、腳手架管、電纜套、農用噴灌管、消防管、建筑用空間網架結構管、液體輸送管、城市燈塔用管、機械管、家具管等，此外國民經濟基礎建設的飛速發(fā)展加大了對鍍鋅鋼管的需求，近年中國鍍鋅鋼管出口量增加也是原因