涂镀钢材是国民经济和社会发展所需的重要基础材料钢铁材料在21世纪仍然是人类社会主要的结构材料,也是产量大、覆盖面大的功能材料,在国民经济各领域得到了广泛的应用,它的生产和使用是一个国家综合国力的集中体现。**以来,我国的国民经济一直处于快速发展中,带动了我国钢铁工业的飞速发展, 2011年我国粗钢产量已达到6.83亿吨,产量占世界总产量的44.94% ,2011年中国粗钢产量继续排名世界**,且遥遥良好,比世界粗钢产量排名*2名到*17名的国家/地区粗钢产量的总和还多出415.9万吨。
涂镀钢材在钢铁产品产量中占有重要份额,在工业发达国家,涂镀钢材占到国家钢材总产量的20%左右,其中以连续镀锌、连续涂层为代表的涂镀钢板占冷轧钢板的50%~70%,全世界涂镀钢板年产量已经接近1.2亿吨。2011年我国各类涂镀钢板的产量已占钢材总产量的11%左右,占冷轧钢板的45%左右。随着我国社会、经济的不断发展和人们生活水平的不断提高,涂镀钢材的需求和使用还会不断增长,已成为国民经济发展的重要基础材料。同时,涂镀钢材也是钢铁材料生产流程中的深加工产品,是技术含量高和附加值高的精细品种,是目前产量大、应用广、品种多的一类高效、节能节材、绿色环保的基础材料。
涂镀钢材的使用一方面由于提高了钢材的使用寿命和利用效率,达到节材的目的;另一方面又由于减少钢材的使用,减少了钢材生产过程中的能耗、排放和对环境的污染。钢铁材料在使用环境下都会发生各种形式的腐蚀,腐蚀造成巨大的经济损失。据统计,**每年腐蚀损失约7000亿美元,占各国国民生产总值(GDP)的2%~4%,腐蚀损失为综合自然灾害损失(地震、台风、水灾等)总和的6倍。1999年4月,中国工程院化工、冶金与材料学部启动了“中国工业与自然环境腐蚀问题调查与对策”的咨询项目。[2]该项目历时三年调查了近年来中国工。业和自然环境腐蚀损失及腐蚀控制的现状,使用Hoar方法调查结果表明我国年腐蚀直接损失为2288亿元,如果包括间接损失则年总损失达4979亿元以上,约占GDP的5%.目前我国约有30%的钢铁因腐蚀而报废,其中约有10%变为不可回收的铁锈,即每年约损失1000多万吨钢。
浸镀速度
在保证操作工人安全的前提下,钢结构件浸入锌浴的速度要尽可能地快。这就要求已处理好的钢结构件应尽可能干透,否则会引起严重的锌的飞溅,造成锌耗增加且不安全。钢结构件浸入的速度还影响着镀层的均匀性,特别是长制件,若保持倾斜角度不变,先进入锌浴的一端与后进入的一端在锌浴中浸没的时间是不同的,可以采用“先进先出”的办法来加以弥补。钢结构件快速浸没于锌浴还有助于减少制件变形。
由于制件及锌锅上的铁不断溶入锌中,使锌浴中铁含量增加,在450℃时铁在锌中的溶解度为0.03%,当铁含量**过该值时,便会生成FeZn1s金属间化合物沉入锅底形成锌渣。当锌浴中加入0.06%~0.10%的镍后,铁的溶解度将下降,这意味着加镍会促使一部分铁形成锌渣。为减少锌渣的形成,锌浴含铁量应尽量减小。锌渣由原先的Zn Fe二元合金相转变为Zn-Ni Fe三元合金相。锌浴加镍后锌灰的生成量会减少。@锌浴中镍的加入方式。由于镍的熔点大大**锌,锌浴中添加镍,往往需要首先转化成锌镍中间合金或采用镍粉直接合金化技术。、国际上曾采用的锌镍中间合金有Zn-2%Ni,Zn-0.5%Ni中间合金和Zn-0.24%Ni预合金。表36所列为几种常用的Zn-Ni合金及镍粉在热浸镀锌中的使用特性:镍元素加入锌浴中,镀层、锌渣中所带走的镍量均大于锌浴中的含镍量。当锌浴中的镍含量在0.055%~0.06%的范围内时,镀层中的含镍量比锌浴中更高:而锌渣中的镍含量为0.5%,比锌浴中高出10倍,若形成r:相浮渣、含镍量将更高;锌灰中的镍含量约为0.04%,略低于锌浴中。因此,要维持一定镍含量的锌浴,锌镍合金的实际加入量要高得多。这就涉及镍的有效利用率问题。早期有报道称当锌浴中刚加入Zn-2%Ni合金时,锌浴中的镍含量很快上升。但持续地添加后,镍的有效利用率(锌浴中的镍含量与添加量之比)降低得很快,仅为20%~30%.Zn-0.5%Ni和Zn-o.24%Ni预合金早是用于维持锌浴中较高镍含量(镍含量为0.08%~0.12%)而生产的,预合金的意思就是直接使用而不再与纯锌进行稀释。但后来由于锌浴中镍的使用量降低,Zn-0.5%Ni合金也就作为中间合金使用了。由于Zn-0.5%Ni合金中的d-NiZns金属间化合物相量较少且分布更均匀,故镍的有效利用率更高,有报道称可达到33%,但使用该合金的成本是Zn-2%Ni合金的2倍以上。Zn-0.24%Ni合金接近共晶成分,它的熔点低,可迅速溶解于锌浴中,但这种合金因使用成本过高而未被广泛采用。目前国外使用得较多的为Zn-0.5%Ni合金,而国内出于成本的考虑,使用得较多的仍为Zn-2%Ni合金。镍粉直接合金化是由加拿大TECKCominco公司研究开发的。采用该技术设备制作简单、成本低、操作方便,但在目前尚未取得广泛应用。
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