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汽车行业的应用
发达国家汽车镀层钢板的用量已占薄板用量的60%以上,近年我国汽车行业发展*。广泛采用镀层板作为汽车车身覆盖件提高防腐性能,是一种必然趋势。从汽车使用镀锌板上看,其使用规格较多,用量比较大,主要用在轿车的底板、各种梁、梁的加强板、支座、托架以及连接板等。由于使用在隐蔽部位,对表面质量和深冲性能要求不高,因而有些零部件可以用热基板镀锌板加工代替,汽车消耗热镀锌板规格主要是1.5-3.0mm。
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代替冷轧镀锌板
目前,国内镀锌厂家1.2mm以上镀锌生产量约在12-14万吨/年,据有关*介绍,冷轧基板镀锌板和热基板镀锌板在使用性能上区别不大,而热基板镀锌有着明显的成本优势。从理论上讲,热基板镀锌完全可以代替冷基板镀锌产品。
随着我国经济的高速发展和产业结构的调整,对镀锌板的需求快速增加,而国内镀锌板的自给率一直保持在50%左右,远远满足不了市场需求。2002年我国进口镀锌板334.2万吨,同比增加53%。与其他发达国家相比,我国镀锌板产量不足国内钢材总产量的2%。面世界主要产钢国的镀锌板产量约占钢材总量的7-8%,日、美更高达13-15%。我国镀锌板市场还有广阔的发展空间。
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(1) 产品不足,品种奇缺,质量不良
我国目前只有普遍能纯锌产品,表面只是普遍锌花,高速发展的汽车上用的单面镀锌,双面差厚镀锌、小锌花、无锌花镀锌、热镀锌合金化层、IF钢高强度热镀锌等*都没有产品,有的还处于研究试制阶段。
国产钢板热镀锌产品无论是耐蚀性、加工性还是装饰性与国外相应产品都有距离,国产产品缺乏国际竞争力。
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(2) 缺少自主知识产权技术
除一些小型机组以外,我国大型机组表面涂层技术几乎全是引进。在引进中常带来较大的盲目性,多数机组水平不高,一般水平、相似水平技术多,成熟性、重复性技术多。一般产品、相似产品多,高新尖产品少,*技术更少。
(3) 小型机组能耗高,污染重
我国乡镇企业、私人企业兴建的百余条小型热镀锌机组,年产量数千吨至几万吨,机组技术落后,由于没有燃气设备改用电加热,造成能耗很高。为省投资,生产废液、废料、废气一般没有处理设备,往往直排造成环境污染。旺盛的市场需求,特有的经营方式,使其仍然占有一定的市场份额。
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同时,在我国已经建成的镀锌线基本都是以冷轧板为基板的镀锌板,主要生产1.2mm以下的薄规格产品。而随着钢结构产业的兴起和汽车产业的快速发展,市场对厚规格的镀锌板需求与日增长,热轧镀锌板市场前景看好。 [1]
镀锌板是钢板为防止表面遭受腐蚀,所以在钢板表面涂以一层金属锌,从而延长其使用寿命。镀锌是一种经常采用的经济而有效的防腐方法,全世界锌产量的一半左右均用于此种工艺。
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热浸镀锌钢板是将薄钢板浸入熔解的锌槽中,使其表面粘附一层锌的薄钢板。目前主要采用连续镀锌工艺生产,即把成卷的钢板连续浸在熔解有锌的镀槽中制成镀锌钢板。
电镀锌钢板是用电镀法制造这种镀锌钢板具有良好的加工性。但镀层较薄,耐腐蚀性不如热浸法镀锌板。
镀锌量标准值:镀锌量是表示镀锌板锌层厚度的一个普遍采用的有效方法。镀锌量的单位为g/m2。
镀锌板计算公式:M=7.85长宽高+锌层计算重量(查表) (钢的密度=7.85 g/cm3)
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镀锌板分为切成定尺长度的镀锌板和带卷镀锌板包装两种。
日本几乎每套热镀锌机组都设置了锌铁合金化炉,锌铁合金化镀层板(Galavneal)标准镀锌层厚度为双面160~180g/m2,合金镀层含Fe8%~12% [2]。
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国外在20世纪70年代开发了微合金钢和磷合金钢,80年代中期开发了双向DP钢和烘烤硬化钢,90年代开发了相变、诱导塑性TRIP钢 [3]。 目前,国际合作项目“**轻型钢制车体(ULSAB)开发”正在顺利进行,其目标是要达到行车油耗34KM/3L(美国),车体减重25%。在车体结构上大量采用高强和**高强钢板是其基本出发点。**轻型钢制车体通过大ULSAB的较大特点是:并不以牺牲性能而达到减轻车重的目的[4]。**轻钢车以车体结构用高强度钢的比例**过90%作为设计依据,日本在1985~1995年的十年间,车身高强度刚的比例由10%增加到30%,随着表面处理性能的提高,汽车寿命从6。7年延长到9。3年,扣除高性能化钢板制造时的能源增加,一年可以节省357*104L重油,几4相当于节省国内钢铁业能源消耗量的百分之几。2000年在日本汽车制造中,高强度钢板的使用已达36.3%。
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试验标准
JIS H0401—83热浸镀锌试验方法;
DIN50952— 69热浸镀锌试验方法。
指标
镀锌板带钢产品主要应用于建筑、轻工、汽车、农牧渔业及商业等行业。其中建筑行业主要用于制造防腐蚀的工业及民用建筑屋面板、屋顶格栅等;轻工行业用其制造家电外壳、民用烟囱、厨房用具等,汽车行业主要用于制造轿车的耐腐蚀部件等;农牧渔业主要用做粮食储运、肉类及水产品的冷冻加工用具等;商业主要用作为物资的储运、包装用具等。
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镀锌板技术指标、性能、规格一览表
热镀锌钢板(卷)表面处理
L 铬酸钝化
Y 涂油
LY 铬酸钝化加涂油
GZ 光整机光整
表面结构
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表面结构 特征 用途
正常锌花(Z) 镀锌后还在通常条件下锌层冷凝而得的锌花 一般用途
光整锌花(GZ) 通过光整机对镀锌板进行光整,对镀锌板表面锌花进行平整 主要用做彩涂板的基板使用
中宽镀锌板
加工性能 屈服强度 抗拉强度 伸长率% 180o 冷弯
普通PV — 270-500 — d=0,完好,不脱锌 深冲SC — 270-380 ≥30 d=0,完好,不脱锌
机械咬合JY — 270-500 — d=0,完好,不脱锌 **深冲SC — 270-380 ≥30 d=0,完好,不脱锌
结构JG ≥240 ≥370 ≥18 d=0,完好,不脱锌
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市场概况编辑
近几年,我国镀锌板的生产量逐年增加,而进口量也在逐年增长,增长幅度甚**于生产量的增幅;扣除生产重复统计后,镀锌板消费量约为527万吨。1999年以后,镀锌板进口量****过了生产量,国内产品的自给率不足50%,并且有逐年降低的趋势。
(1)镀锌板消费现状
近几年,国内镀锌板生产量的增加主要是热镀锌板产量的增加,1998-2002年,热镀锌板生产量由97万吨增加到220万吨;而进口量增长更快,由98年的37万吨增加到02年的156万吨;表观消费量由132万吨增加到367万吨。2002年,热镀锌板国内产品自给率约为60%,当年热镀锌板的国内生产量和进口量均比上一年有所增长,尤其是进口量增长幅度更大,主要是由于供彩涂板生产用薄规格热镀锌板的需求增加,导致国内产品自给率有所下降。
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(2)电镀锌板消费现状
近年来,随着家用轿车市场的快速发展,家用电器、个人电脑的基本普及,电子产品的大量出口,防盗门市场的发展,使电镀锌板的需求增长过快。目前,我国电镀锌板的生产规模,无论是从数量上还是从品种、质量上来说,均不能满足国内市场的需求。1998-2002年,国内电镀锌板生产量增长缓慢,由17万吨增加到40万吨;而进口量增长很快,由73万吨增加到178万吨;表观消费量由87万吨增加到216万吨。国内产品自给率不足20%。
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发展情况编辑
国内镀锌板消费量的增加主要依靠进口拉动。近几年来,镀锌板进口量逐年增长,进口的品种主要是电镀锌板,但电镀锌板进口的比例逐年降低;相应地,热镀锌板进口比例逐年提高。2003年,我国热镀锌板的进口量****过了电镀锌板的进口量。
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传统热镀锌线的工艺布局均是设置一台光整机。现代化生产汽车板的宽带钢热轧镀锌机组,一般在工艺布局中设置两台光整机,**次光整是采用一台四辊式光整机把带钢表面轧平,消除表面凸凹不平的外貌;*二次光整是选用一台二辊式光整机给带钢一定的粗糙度。
传统热镀锌作业线均为双活套,布置在工艺段的出口和入口。由于汽车板对板面要求较高,所以光整汽车板时,有时5~10卷就要更换光整辊,为了实现工艺段不停机换辊,提高作业率,所以有些机组在光整机前增加一个活套,即组成*三活套的工艺布局,新增活套的储料时间一般为120s。
国外新近投产的热镀锌或改造旧的热镀锌机组的生产能力和产品质量都有进一步提高,发达国家新建的生产线可生产宽度达2100mm的热镀锌钢板,机组速度较高可达200m/min,合金化速度达136m/min,年生产能力达60万吨。
热镀锌装备发展
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2.1.4热镀锌装备的发展现状
气刀是控制镀层厚度和均匀度的关键部件,新型气刀采用可调节式整体框架式结构,可以可靠准确地调节气刀与钢带的间隙与角度,调节气刀与锌锅的距离,其刀唇间隙可以自动控制从而保证镀层的平整度和均匀性。
锌液中的锌渣是影响镀锌板表面质量的较重要的因素,在现代化生产线中,已用陶瓷内衬锅取代铁锌锅,用可移动或提升更换的双锌锅来替代镀液转换,用在线测量的探头(Al sensor)和相应的锌液成分控制系统可以严格地测定锌液中的铝和对应的铁含量,可以有效地减少锌渣对镀锌板表面质量的影响。
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利用电磁移动场创造的磁流体动力学封闭(NHD)而设计的垂直型锌锅可取消原始锌锅中的部件,而取得高速、无锌渣、节能、提高锌层表面质量等优点[9]。本法的工作原理是:液态Zn(或Al、ZnAl)合金从锅底流出后进入MHD通道达一定深度时(此深度取决于金属液比重、液面高度、电流大小等因素),由于交流感应器产生的外部电磁移动场在锌液中产生感应电流,此电流与外部电磁场的相互作用而产生电磁力,它作用于金属流体使之向上移动。因而使锌液不能从锅底的开口出流出。当钢带从其底部通道进入锌锅时锌液在通道处始终处于一个位置,而锌锅内不需设任何钢结构件。
为了提高机组运行速度和生产效率,减少面渣和底渣的形成,国外有关研究单位相继开发了“锌垫”技术和“垂直锌锅技术”。“锌垫”技术以液态金属垫的原理工作,钢带被液态金属压力压下通过锌垫,由于不采用沉没辊,从而带来产品表面质量提高、生产效率提高、成本降低,特别适用于高速机组。
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由于激光拼焊技术的出现和应用,汽车厂可以将窄幅板焊在一起后使用,这使得用量较小的宽幅板(宽度1800mm以上)的生产已不再是必须的,只是冷轧厂的产品的宽度达到1550mm,即可生产汽车用镀锌钢板。
这些先进技术装备的不断开发应用,使热镀锌板在汽车制造所用钢材的比例不断上升。例如日本已高达81%、加拿大76%、意大利71、法国70%、德国60%、美国45%。由于合金化镀锌板成本和质量的优越性,日本汽车界决定到2005年汽车用板全部用合金化镀锌板,取代现有的电镀锌合金板。
国内趋势
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2.2 国内的热镀锌板发展现状及趋势
随着中国汽车工业的快速发展,汽车用热镀锌板用量也急剧增加,虽然国内几个大型钢铁联合企业已经完成或接近于完成了从炼钢到冷轧的技术进步,引进了多条生产汽车用的高档镀锌板的生产机组,具备了生产高级汽车钢板的能力,中国发展自己的汽车用镀锌板的时机已经成熟。但是到目前为止,受生产规模和产品质量的限制国产热镀锌板还不能完全满足中国汽车工业对镀锌板的数量和质量的要求,由于机组产品的定位单一,相当一部分国外发展成熟,国外已大量应用于汽车的诸多高档镀锌板品种,当前引进的生产汽车用的镀锌板的机组仍然不能生产,中国汽车工业还在大量进口热镀锌。
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总体而言我国产汽车用的镀锌板主要有如下特点:
1)起步较晚,高速发展
我国现代连续热镀锌技术自20世纪70年代才刚起步,不过发展很快,尤其进入90年代成为高速发展期,带来我国表面涂镀层技术新发展。
2)世界距离依然很大
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3.1 差厚镀层可按表3所列镀层重量之半分别表示上、 下表面不同的镀层重量, 如: Z40/90或ZF30/50。低锌层重量表面外观可能不同于高锌层重量表面外观。
(4)锌层表面结构的分类和代号按表 4 的规定。
由于应变试销的原因, 经过光整的 01~04 级钢板及钢带, 用户在加工之前, 经过有效的矫直机矫平,免产生滑移线。经过光整的 05 或 06 级为无时效光整钢板及钢带,可在 6 个月内避免产生滑移线。
表 4 锌层表面结构及光整表面的分类和代号
表面结构 代号
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不光整 光整
正常锌花 N NS
小锌花 M MS
无锌花 F FS
锌铁合金 ZF ZFS
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