第一節(jié) 鍍鋁產(chǎn)品定義及基本屬性
一、產(chǎn)品定義、性能
1、定義
鍍鋁是金屬和非金屬表面處理的一種。金屬鍍鋁主要是鍍鋁板材、帶材。非金屬鍍鋁主要是鍍鋁膜、鍍鋁紙等。
鍍鋁板是指在碳素鋼板帶上鍍覆鋁或鋁合金制成的表面處理鋼板。鍍鋁方法有真空蒸鍍、熱鍍和電泳等多種，其中熱鍍法成本較低，應(yīng)用最廣。
2、性能
鍍鋁鋼板有良好的耐熱性、熱反射性、耐腐蝕性，其機(jī)械性能與物理性能優(yōu)于冷軋鋼板。由于鍍鋁鋼板的性能優(yōu)越，已被廣泛應(yīng)用于我們的日常用品之中。如汽車消聲器、家用電器等。
二、產(chǎn)品所屬行業(yè)界定
鍍鋁板：鍍鋁鋼板是鋁硅合金鍍層的鋼板，其中鋁含量為90％，硅10％。具有優(yōu)異的耐大氣腐蝕性，是鍍鋅鋼板耐蝕性的3～6倍。在建筑工程中用于外裝修，如幕墻工程等。
鍍鋁鋼板特點(diǎn)：鍍鋁鋼板具有極佳的耐高溫性（550度）、鍍鋁鋼板可反射80%的入射熱量、鍍鋁鋼板的機(jī)械強(qiáng)度與其基材的機(jī)械強(qiáng)度一致、鍍鋁鋼板對化學(xué)腐蝕有極強(qiáng)的耐蝕性、可進(jìn)行拉伸、沖壓、拉管等成形加工、可用標(biāo)準(zhǔn)MAG 和TIG 焊接加工、可直接接觸食物。
第二節(jié) 鍍鋁產(chǎn)品應(yīng)用概況
一、產(chǎn)品主要應(yīng)用領(lǐng)域
二、產(chǎn)品應(yīng)用成熟度分析
鍍鋁行業(yè)生命周期圖
熱鍍鋁鋼帶是一種新型高效鋼材，國外都將其作為鋼鐵業(yè)深加工、高附加值發(fā)展的主要方向，成為鋼鐵業(yè)的朝陽產(chǎn)業(yè)。特別是熱鍍鋁鋼帶的在20世紀(jì)末、21世紀(jì)初出現(xiàn)了強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭，它的產(chǎn)量已占國外鍍層鋼帶市場總用量40％以上。所以鍍鋁產(chǎn)業(yè)正處于成熟發(fā)展期。略……
第三節(jié) 鍍鋁基本生產(chǎn)技術(shù)、工藝或流程
1、熔劑法
熔劑法是以使用專門的助浸熔劑為其主要工藝特點(diǎn)。其主要設(shè)備為前處理設(shè)備和后處理設(shè)備。前處理設(shè)備包括除油爐、酸洗槽和水洗槽。后處理設(shè)備包括烘干爐、浸鋁設(shè)備和擴(kuò)散爐。
熔劑法的流程：除油-酸洗-水洗-鈍化(或助鍍)-烘干-熱浸滲鋁-擴(kuò)散-精整。
用熔劑法進(jìn)行熱浸鍍鋁，需將基材以堿、酸溶液進(jìn)行除油和除銹處理，清除表面上的污垢和銹皮，然后在其表面先浸涂助浸滲熔劑，形成一層完整無隙的熔劑薄膜，以保護(hù)基材表面不被氧化污染。當(dāng)被包覆這種熔劑薄膜的基材浸人熔融浸滲液中時，熔劑膜熔解并自行脫除，基材的清潔表面立即被浸滲液所潤濕，便形成了鍍層。
2、森吉米爾法
森吉米爾法是鋼材的表面預(yù)處理按照順序在氧化爐和還原爐中完成。還原爐中以高溫輻射方式加熱使鋼材表面的氧化物被氫氣還原，經(jīng)過適當(dāng)降溫后，將鋼材引人浸滲液中浸滲。主要工藝過程是：1)將基材送人氧化氣氛的加熱爐中，在400～500~C下使鋼材表面的油脂和污物碳化除掉，或者變?yōu)樵诤罄m(xù)步驟中易于除掉的形態(tài)；2)將鋼材送人還原爐中，在800～850~C下將存留在鋼材表面上的氧化物還原除掉；3)經(jīng)處理的鋼材在還原氣氛的保護(hù)下，直接送人浸鍍的鋁或鋁合金的熔融的浸鍍液中鍍覆。由于這種方法是從熱浸鍍鋅所用的森吉米爾工藝方法移植過來的，故也被稱為森吉米爾熱浸鍍鋁法。
3、其它方法
1)無氧化法。鋼材首先進(jìn)人一臺燃?xì)鉅t，通過調(diào)節(jié)煤氣與空氣的比例，使?fàn)t中氣氛呈無氧化性；爐溫高到足以引起鋼材發(fā)生亞臨界再結(jié)晶退火的程度。接著，鋼材進(jìn)人另一爐中，爐膛內(nèi)由氫氣和氮?dú)庑纬奢p度還原氣氛，完成浸鍍前處理過程，適當(dāng)降溫后浸人到浸鍍液中進(jìn)行浸鍍。
2)無氧化還原法，即改良的森吉米爾法。就是采用氧化與還原過程作為清除鋼材表面污物的主要手段。其主要的生產(chǎn)設(shè)備包括開卷機(jī)、焊接機(jī)、預(yù)熱爐、冷卻塔、酸洗槽、還原爐、鍍鋁鍋、卷曲機(jī)等。在這種生產(chǎn)線上，將直接燃燒式無氧化加熱爐和高溫輻射還原爐聯(lián)合使用，完成鋼材浸鍍前的表面準(zhǔn)備。
4、工藝流程
真空噴鍍工藝流程
第四節(jié) 鍍鋁新技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用情況
1、坩堝表面耐腐蝕處理以及其制造材料的研發(fā)
液體浸鋁用坩堝多為20碳素鋼。在鍍鋁過程中，鋁液中的鋁原子向坩堝基體內(nèi)擴(kuò)散，而坩堝的鐵原子溶人鋁液，其遷移速度相當(dāng)快。壁厚10 mm 的不銹鋼坩堝僅僅20 h坩堝壁就被浸蝕穿孔，成為工藝推廣的一大障礙。曹學(xué)增等開發(fā)了較致密的鍍鋁涂料及刷涂工藝，用于普通鋼制坩堝中，效果很好。這種涂料具有好的熱穩(wěn)定性，與鋁液不反應(yīng)，對坩堝內(nèi)壁有很強(qiáng)的附著力，并能反復(fù)經(jīng)受熱沖擊，可代替價格昂貴的A12N3。為了使熱浸鍍鋁技術(shù)能夠更為廣泛地推廣，坩堝表面耐腐蝕處理以及其制造材料的研發(fā)將會是以后研究的重點(diǎn)
2、鍍鋁鋼產(chǎn)品應(yīng)用
經(jīng)過近20年的校廠聯(lián)合研究與開發(fā)，華中科技大學(xué)開發(fā)的鍍鋁鋼產(chǎn)品各項(xiàng)性能指標(biāo)均達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，在化工、石油、電力等行業(yè)的近80家單位得到應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。例如，某沿海煉油廠蒸餾裝置的蒸發(fā)后冷換熱器，其殼程為海水，管程為含H2S的不凝氣和汽油，進(jìn)口溫度為20℃，出口為40℃；原來的碳鋼管，僅能用14個月，改用鍍鋁鋼后，經(jīng)43個月的使用，400根鍍鋁鋼管中只有14根開裂(由于加工質(zhì)量問題引起)，其余管子內(nèi)外表面鍍鋁層完好，使用壽命提高2倍以上。
第五節(jié) 鍍鋁國外技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
熱浸鍍鋁鋼材在發(fā)達(dá)國家研究時間較長，目前已有比較成熟的生產(chǎn)工藝，并進(jìn)入穩(wěn)定生產(chǎn)時期。在美國、日本等發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用范圍非常廣泛，目前己逐步建立并完善了鍍鋁鋼的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。對這種材料的焊接性能也進(jìn)行了一定的研究，從六、七十年代開始陸續(xù)有一些研究成果發(fā)表。但是由于鍍鋁鋼材的擴(kuò)散層太薄，給研究工作造成了較大的困難，而且缺乏鐵-鋁系中各種中間相的結(jié)晶構(gòu)造和其性能的確切材料，所以到目前為止眾多學(xué)者對鍍鋁層的結(jié)構(gòu)和組成還沒有一致的看法，對焊接時由這些組織引起的問題也還有待進(jìn)一步研究。
1972年，美國伯利恒鋼鐵公司開發(fā)出55％A1-Zn合金鍍層板，一般情況下，熱鍍鋁鍍層為一種穩(wěn)定的金屬間化合物Fe2Al5，通常稱之為11相，F(xiàn)e l 層的厚度約為3Ixm-10Ixm，這種產(chǎn)品具有Al鍍層的耐蝕性，還兼有zn的陰極保護(hù)性，在3l5℃長期使用不變色，通常作為以耐蝕為主要用途的鋼帶，投產(chǎn)后迅速擴(kuò)展到其他國家。1976年，美國內(nèi)陸鋼鐵公司開發(fā)出了Al—Ti合金鍍層鋼板，使鍍鋁鋼帶的使用溫度可提高到850℃。熱鍍純Al鍍層鋼帶，通常作為以耐蝕為主要用途的鋼帶。熱鍍Al—Si鍍層鋼帶，因含Si，耐高溫性能好，國外通常將其作為以耐熱為主要用途的鋼帶。
進(jìn)入2l世紀(jì)，美鋼聯(lián)法具有電解脫脂．刷洗等前處理和全輻射加熱退火等特點(diǎn)，因此目前熱鍍鋁的改良森吉米爾法工藝已向美鋼聯(lián)法工藝發(fā)展。目前澳大利亞BHP公司將開發(fā)新型彩色鍍鋁鋅鋼板。略……
第六節(jié) 鍍鋁行業(yè)存在的問題及應(yīng)對策略
一、存在問題
首先，國內(nèi)生產(chǎn)鍍鋁鋼板技術(shù)性問題較大、成本高、可靠性低、重復(fù)性強(qiáng)，導(dǎo)致應(yīng)用面相對較窄；技術(shù)成果的產(chǎn)業(yè)化有待加強(qiáng)，規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)和工藝裝備相對落后，急需改造；技術(shù)開發(fā)資金投入仍顯不足。
其次，來自發(fā)達(dá)國家的競爭和國際貿(mào)易摩擦也是制約我國鍍鋁鋼板發(fā)展的因素。目前我國鍍鋁鋼板產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)主要來自發(fā)達(dá)國家鋼鐵企業(yè)的市場競爭。
二、應(yīng)對策略
為了解決行業(yè)存在的問題，建議如下：
1、廣泛開展技術(shù)交流
尤其是密切注視國際鍍鋁鋼板產(chǎn)業(yè)化的新動向，并將它與中國的實(shí)情相結(jié)合，在實(shí)現(xiàn)自己產(chǎn)業(yè)化過程中，加以提高。
2、加強(qiáng)與高等院校的聯(lián)系
組織專家委員會或有實(shí)質(zhì)工作內(nèi)容的顧問團(tuán)，對各主攻項(xiàng)目的立項(xiàng)，技術(shù)關(guān)鍵，研發(fā)中的難題，產(chǎn)業(yè)化后的效益分析等。進(jìn)行討論集思廣益，以彌補(bǔ)當(dāng)前各單位技術(shù)力量不足的弱勢。
第七節(jié) 行業(yè)發(fā)展預(yù)測分析
一、產(chǎn)品需求特點(diǎn)發(fā)展預(yù)測
表面鍍純鋁或鋁合金的鋼板具有良好的抗高溫氧化性，可在500℃以下長期使用；具有優(yōu)異的耐腐蝕性，能抗S02、H2S、CO2等工業(yè)大氣、海洋大氣和潮濕環(huán)境的腐蝕；具有良好的熱反射性能，在高達(dá)500℃溫度下仍能反射80％的輻射能，在相同的光照條件下，表面溫度比不銹鋼低90℃。
由于鍍鋁鋼板兼有鋼的強(qiáng)度和鋁的耐蝕、抗氧化和熱反射性能，所以在汽車工業(yè)、建筑業(yè)、家用電器等各個領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用，目前多用于制作汽車消音器、客車底層地板和壓花的內(nèi)部面板，用作金屬建筑物的不涂漆屋面瓦楞板，各種烤爐、烘干機(jī)和空調(diào)裝置等家用電器產(chǎn)品的箱體板。
二、產(chǎn)品市場格局發(fā)展分析
改革開放以來，我國鋼鐵工業(yè)高速發(fā)展，上世紀(jì)末，我國已成為世界四大鋼鐵生產(chǎn)國。實(shí)際上我國鋼材品種以線材和型材為主，板材、管材較缺。鍍鋁鋼板我國缺口非常大。
冷軋板帶鋼作為鍍鋅板基板，在我國國內(nèi)需求自給率僅占54%，有46%需進(jìn)口解決。據(jù)預(yù)測，今后10年內(nèi)其年均需求量以17%的速度遞增。冷軋板具有良好的軋制性能、光潔度、平整度、折邊能力，通過軋制，可以得到厚度更薄、精度更高的冷軋帶鋼和鋼板，同時具有沖壓性能高和屈服點(diǎn)低的特點(diǎn)。產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)、家電、家具、輕工、建筑裝飾、化工工業(yè)、制桶、文件柜、貨架面板、五金、燈具等行業(yè)。冷軋鋼板帶市場缺口較大，市場前景廣闊。
三、行業(yè)發(fā)展趨勢分析
近年來，鋼鐵熱浸鍍鋁生產(chǎn)工藝技術(shù)得到了迅速發(fā)展，其主要發(fā)展趨勢是：
（1）生產(chǎn)工藝設(shè)備高速化、自動化和大型化；
（2）采用新技術(shù)裝備，提高產(chǎn)品質(zhì)量；
（3）研究開發(fā)新的鍍層品種及相關(guān)工藝方法，以滿足不同的市場需求。
今后熱浸鍍滲鋁的研究應(yīng)著重開展以下方面工作：
（1）開發(fā)出高效、節(jié)能、環(huán)保、無污染的覆蓋劑及助鍍劑配方，進(jìn)一步完善熱浸鍍鋁技術(shù)，更好的適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)需求；
（2）對助鍍劑及稀土元素的作用機(jī)理進(jìn)行更細(xì)致深入的研究，增強(qiáng)人為可控能力；
（3）對已有的定性結(jié)果建立量化數(shù)學(xué)模型，為工業(yè)應(yīng)用提供可靠的預(yù)測手段；
（4）從宏觀模擬向微觀模擬發(fā)展，模擬不同情況下鍍滲層凝固組織的形成以及晶體的生長過程。略……
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