稀土在鋼材鍍層應(yīng)用中前景廣闊
2008年01月23日 0:0 8067次瀏覽 來源： 中國(guó)有色網(wǎng) 分類： 新技術(shù)
“稀土在鋼材及金屬制品鍍層應(yīng)用前景十分廣闊，潛在的市場(chǎng)極其巨大，我們應(yīng)加快研發(fā)，推廣應(yīng)用，將稀土合金鍍層技術(shù)應(yīng)用到鋼管、鋼板和異型鋼材上去。”這是日前記者在馬鞍山鼎泰稀土新材料股份有限公司采訪時(shí)，這里的董事長(zhǎng)劉冀魯，總工程師、教授級(jí)高工史志民所闡述觀點(diǎn)。
馬鞍山鼎泰稀土新材料股份有限公司是專門從事研發(fā)和生產(chǎn)稀土合金鍍層技術(shù)和產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)，先后自行開發(fā)成功具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的稀土多元合金鍍層與稀土鋅鋁合金鍍層鋼絲鋼絞線制造工藝及技術(shù)，在電力、電訊、電氣化鐵路等建設(shè)項(xiàng)目上廣泛應(yīng)用。
據(jù)這里的專家介紹，稀土元素具有獨(dú)特的4f電子層結(jié)構(gòu)，大的原子磁距，很強(qiáng)的自旋軌道藕合等特性，與其它元素形成稀土配合物時(shí)，配位數(shù)可在3-12之間變化，并且稀土化合物的晶體結(jié)構(gòu)也是多樣化的。稀土元素獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，在與有色金屬生成金屬間化合物和合金材料時(shí)表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)性能，從而決定了它們具有極為廣泛的用途。稀土在鋼、鐵、有色金屬、機(jī)械制造、石油化工等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面用途廣泛，稀土有色合金材料是當(dāng)代航空、航天、軍事和汽車工業(yè)領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展的新一代材料。
從世界范圍的熱浸鍍鋅技術(shù)的發(fā)展歷程來看，熱浸鍍層向著合金化鍍層及專用鍍層技術(shù)發(fā)展。為了提高傳統(tǒng)鋼鐵材料及制品產(chǎn)品的使用壽命，國(guó)際鉛鋅研究組織、美國(guó)伯利恒鋼鐵公司于自八十年代中后期相繼開發(fā)出了Galfan、Galvalume等新型鋅鋁合金防腐鍍層，已經(jīng)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn)，并得到了廣泛應(yīng)用。在我國(guó)，鋼鐵材料及制品的防腐鍍層技術(shù)水平比較落后，占全國(guó)總量90%以上的仍是傳統(tǒng)鍍鋅層，鋅鋁合金鍍層鋼鐵制品產(chǎn)量甚少，而且產(chǎn)品質(zhì)量也不穩(wěn)定，其防腐蝕能力與國(guó)際同類產(chǎn)品相比尚有差距。
在稀土多元合金鍍層產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化之前，我國(guó)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域?qū)ι鲜鲥儗拥拈_發(fā)與應(yīng)用基本上處于跟蹤研究狀態(tài)。由于Galvalume和Galfan鍍層在大氣中的耐蝕性均優(yōu)于普通鍍鋅層，而在土壤及海洋環(huán)境下的表現(xiàn)卻不令人滿意。因此開發(fā)低成本、高性價(jià)比的熱浸鍍合金鍍層不僅是熱浸鍍技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向，而且具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
為此，馬鞍山鼎泰稀土新材料股份有限公司在國(guó)內(nèi)最早開發(fā)研制出新型防腐鍍層材料——稀土多元合金鍍層材料及工藝技術(shù)，克服了國(guó)外同類產(chǎn)品氣體還原法（即森吉米爾法Sendzimir）生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜、制造費(fèi)用昂貴，對(duì)原材料要求十分苛刻等一系列缺陷，而且能夠采用國(guó)內(nèi)通用的“溶劑法”工藝方法來實(shí)現(xiàn)。所制產(chǎn)品具有高耐腐蝕性，并且有優(yōu)良的成型性、可焊性等一系列良好的綜合性能，充分利用了我國(guó)富有的稀土資源并易于推廣。
之后，又著手研發(fā)稀土多元合金Ⅰ（稀土-鋅-鋁-鎂RE+Zn+Al+Mg）、稀土多元合金Ⅱ（稀土-鋅-鋁-鎂-硼-鉻-鈦REZnAlMgBCrTi）等鍍層技術(shù)和產(chǎn)品。稀土多元合金Ⅰ具有有優(yōu)異的抗腐化性及良好的電化學(xué)保護(hù)能力。鍍層綜合抗腐蝕能力的提高，使稀土合金鍍層鋼鐵制品可以在各類嚴(yán)酷環(huán)境下，保持著良好的抗腐蝕穩(wěn)定性，從而有效的抑制了鋼鐵制品的腐蝕與破壞的速度。
而列入國(guó)家863計(jì)劃稀土多元Ⅱ（稀土-鋅-鋁-鎂-硼-鉻-鈦）鍍層技術(shù)和產(chǎn)品，是利用稀土、鋅、鋁等金屬改善鍍液流動(dòng)性的特點(diǎn)，使鍍層色澤亮麗、光潔度好、結(jié)合力強(qiáng)、品質(zhì)穩(wěn)定；同時(shí)又用微量RE、Mg、Ti、B、Cr等元素，抑制晶界或晶間腐蝕的特點(diǎn)來提高鍍層耐局部腐蝕的能力，鍍層表面富集的稀土氧化物、鋁鎂氧化物等抗蝕相組織構(gòu)成復(fù)合膜可有效地隔絕基體與腐蝕介質(zhì)，從而減緩電化學(xué)反應(yīng)的進(jìn)行，大大提高鍍層的耐蝕性能。
該鍍層材料在各類環(huán)境及腐蝕介質(zhì)中，鍍層的腐蝕速率要比國(guó)際上現(xiàn)行的耐腐鋅鋁合金鍍層材料降低25%以上，產(chǎn)品制造成本降低20%以上，產(chǎn)品的耐腐蝕能力和使用壽命是普通鍍鋅防腐層的3倍以上。該技術(shù)容易推廣，特別適合我國(guó)現(xiàn)階段鋼鐵材料防腐加工行業(yè)的實(shí)際裝備技術(shù)水平。
據(jù)專家介紹，國(guó)產(chǎn)的稀土鋅鋁合金鍍層、稀土多元合金鍍層鋼絲鋼絞線產(chǎn)品、稀土鋅鋁合金鍍層功能材料具有良好的抗腐蝕能力和綜合技術(shù)性能。工業(yè)性試驗(yàn)及國(guó)家技術(shù)權(quán)威部門檢測(cè)證明，相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)顯著高于國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鍍鋅產(chǎn)品的技術(shù)要求。產(chǎn)品的重要性能指標(biāo)已超過了國(guó)際電工委員會(huì)IEC、美國(guó)ASTM等相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。幾年來國(guó)家重點(diǎn)工程的應(yīng)用可以證明，作為一種新型稀土功能材料，稀土多元合金鍍層完全可以超過國(guó)際上通用的Galfan合金鍍層，用于各類鋼鐵制品的防腐加工制造。
該材料所制鍍件表觀質(zhì)量?jī)?yōu)良，可滿足各類鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品及高壓及超高壓輸電線路用架空導(dǎo)線及地線、電力鐵塔、防雷接地線和接地網(wǎng)產(chǎn)品耐鹽霧及土壤腐蝕的要求，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)該稀土多元(REZnAlMgBCrTi)合金鍍層功能材料的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。研制開發(fā)了具有國(guó)際先進(jìn)水平的稀土多元(REZnAlMgBCrTi)合金鍍層功能材料，所制產(chǎn)品的耐腐蝕能力和使用壽命是普通鍍鋅防腐層的2-3倍。
與普通鍍鋅鋼絲鋼絞線相比，稀土鋅鋁合金鍍層、稀土多元合金鍍層鋼絲鋼絞線產(chǎn)品具有以下顯著特點(diǎn)：
1、產(chǎn)品外觀：稀土合金鍍層鋼絲鋼絞線表面光滑亮麗，具有一定的外觀裝飾性。
2、鍍層重量：本產(chǎn)品克服了普通鋅鋁合金鍍層厚度不足之弱點(diǎn)，其合金鍍層重量高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鍍鋅鋼絲產(chǎn)品的技術(shù)要求，充分保證產(chǎn)品的使用壽命。
3、鍍層附著力：稀土合金鍍層與金剛芯附著性好，鍍層附著自身纏繞試驗(yàn)不開裂。
4、抗腐蝕性：抗腐蝕能力強(qiáng)，根據(jù)用戶要求，可對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行中性鹽霧（NSS）試驗(yàn)，二氧化硫（SO2）試驗(yàn)，抗腐蝕能力較熱鍍鋅鋼絲提高1—2倍。
5、硫酸銅試驗(yàn)：鋼絲耐硫酸銅試驗(yàn)次數(shù)高于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鍍鋅鋼絲的技術(shù)要求。
6、鋼絲電阻率：滿足國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）標(biāo)準(zhǔn)對(duì)鋼芯鋼絲的電阻率要求，該指標(biāo)優(yōu)于國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)。
7、與鋁導(dǎo)體的匹配性：材料匹配性好，由于鋼絲基體上鍍覆有連續(xù)致密的稀土合金鍍層材料，可以減小鋼芯鋼絲與稀土鋁導(dǎo)線、鋁導(dǎo)線之間的電偶腐蝕，延長(zhǎng)鋼芯鋁導(dǎo)線的使用壽命。
8、產(chǎn)品的性價(jià)比：該產(chǎn)品有較高的質(zhì)量性能價(jià)格比，可以比照（即略高于）熱鍍鋅產(chǎn)品價(jià)格為用戶提供優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。
專家指出，盡管我國(guó)已經(jīng)研發(fā)出新一代的稀土合金鍍層技術(shù)和材料，在國(guó)內(nèi)一批重點(diǎn)電力建設(shè)工程應(yīng)用，但由于產(chǎn)量有限，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。據(jù)悉，上個(gè)世紀(jì)八十年代國(guó)外研制成功Zn－5%Al－混合稀土合金鍍層（GALFAN®）專利權(quán)屬于國(guó)際鉛鋅組織（ILZRO）所有，自1983年起，Zn－5%Al－混合稀土合金鍍層鋼材（包括板、絲、管材）開始正式商品化生產(chǎn)。至今，Zn－5%Al－混合稀土合金鍍層已在世界30多個(gè)國(guó)家獲得專利，全世界有60條生產(chǎn)線從（ILZRO）購(gòu)買了Zn－5%Al－混合稀土合金鍍層（GALFAN®）生產(chǎn)專利許可證，有權(quán)生產(chǎn)Zn－5%Al－混合稀土合金鍍層（GALFAN®）板、絲、管材。
1996年，國(guó)內(nèi)某廠以巨額外匯，從國(guó)外進(jìn)口了全套年產(chǎn)2萬噸的鍍GALFAN®鋼絲設(shè)備，并且購(gòu)買了Galfan專利，但由于成本和技術(shù)方面的種種原因，致使該生產(chǎn)線長(zhǎng)期沒有正常達(dá)產(chǎn)投運(yùn)。幾年前某公司也購(gòu)進(jìn)口全套鍍GALFAN®鋼絲設(shè)備，也有企業(yè)自制設(shè)備投入GALFAN®鋼絲生產(chǎn)的，某冶煉廠于上世紀(jì)九十年代購(gòu)買了用于生產(chǎn)制造GALFAN®合金錠專利，但由于種種復(fù)雜原因，GALFAN®鋼絲始終沒有在我國(guó)形成大面積推廣。
究其原因，除了鍍GALFAN®鋼絲技術(shù)工藝水平、設(shè)備及產(chǎn)品的制造成本產(chǎn)品質(zhì)量、我國(guó)的市場(chǎng)對(duì)此的認(rèn)知和認(rèn)可等諸多因素之外，其中重要原因之一，就是國(guó)外的鍍GALFAN®鋼絲、鋼絞線與我國(guó)金屬制品行業(yè)的現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力水平和工藝裝備能力不相適應(yīng)，所以在我國(guó)鍍GALFAN®鋼絲、鋼絞線至今還沒有形成市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。
業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，新一代稀土合金鍍層材料和技術(shù)，在鋼材上應(yīng)用的前景極其廣闊。目前的應(yīng)用領(lǐng)域還只涉及電力行業(yè)，主要是稀土合金鍍層鋼絲和鋼鉸線，在高壓及超高壓輸電線路用架空導(dǎo)線及地線、電力鐵塔鋼結(jié)構(gòu)、防雷接地線和接地網(wǎng)、電纜橋架上應(yīng)用，而僅這一領(lǐng)域，我國(guó)年需求的鋼絲和鋼鉸線就達(dá)100萬噸，但現(xiàn)在稀土合金鍍層的年產(chǎn)量只有幾萬噸，顯然滿足不了國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求。而這一高新技術(shù)如果應(yīng)用到管材、型材和板材上，研發(fā)出稀土合金鍍層鋼管、稀土合金鍍層型鋼、稀土合金鍍層板材，其市場(chǎng)之巨大是可想而知的。
現(xiàn)在，我國(guó)的還大都停留在鍍鋅鋼管、鍍鋅板和鍍鋅異型材上，基本上沒有采用稀土合金鍍層技術(shù)，因而鍍鋅鋼材及金屬制品，其防腐蝕性差，污染大，使用壽命短，不符合節(jié)能減排的國(guó)策。
業(yè)內(nèi)人士提出，在我國(guó)將稀土合金鍍層技術(shù)在鋼管、鋼板和異型鋼材上應(yīng)用，完全具備條件。因?yàn)槲覈?guó)有豐富的稀土資源。當(dāng)年，鄧小平就曾說過，“中東有石油，中國(guó)有稀土。”“一定要把稀土的事情辦好，把我國(guó)稀土優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來”。我國(guó)稀土資源在世界上居首位，全球已勘察出的可供開采稀土礦藏儲(chǔ)量1.54億噸（REO），其中8900萬噸（REO）在中國(guó)，占全球儲(chǔ)量的近58%?，F(xiàn)已形成從采、選、冶煉、分離到分析檢測(cè)比較完整的生產(chǎn)體系。已能夠生產(chǎn)100多個(gè)品種、200多種規(guī)格的稀土產(chǎn)品。近20年來，我國(guó)的稀土冶煉、分離工業(yè)發(fā)展十分迅猛，其品種數(shù)量、產(chǎn)量、出口量及消費(fèi)量均占世界首位，在世界上具有舉足輕重的地位?？梢?，我國(guó)豐富的稀土資源為在鋼材上開發(fā)稀土合金鍍層產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。
如果稀土合金鍍層技術(shù)在鋼管、鋼板、鋼帶和型材上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，那么其市場(chǎng)的潛力十分巨大。據(jù)悉，馬鞍山鼎泰稀土新材料股份有限公司已把下步的研發(fā)工作重心延伸到這一更為廣闊的領(lǐng)域，向稀土合金鍍層的管、板、帶和型材上發(fā)展，開發(fā)出新型的稀土合金鍍層鋼材、鋼管和工槽角等異型鋼材。
責(zé)任編輯：CNMN
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