第一章　熱鍍鋅概述

第一節(jié)　熱鍍鋅發(fā)展的歷史

一、熱鍍鋅的由來

眾所周知，由于鋼鐵在空氣、水或土壤中很容易生銹，甚至完全損壞，每年因腐蝕造成的鋼鐵損失是巨大的，據(jù)不完全統(tǒng)計其損失約占整個鋼鐵產(chǎn)量的1/3。1999～2001年發(fā)布的中國腐蝕調(diào)查報告指出，我國每年為腐蝕支付的直接費用（據(jù)不完全統(tǒng)計）已達2000億元人民幣以上。如果考慮間接損失，國民經(jīng)濟花費在腐蝕方面費用的總和估計可達5000億元人民幣，約占國民經(jīng)濟總產(chǎn)值的5％，每人平均每年大約要支付400元人民幣的腐蝕費用。這是一筆相當可觀的損耗，它大于各自然災害所造成的損失的總和。世界上發(fā)達國家多年的統(tǒng)計數(shù)字表明腐蝕損失一直在3％～5％之間，其中最嚴重、最復雜的是金屬的腐蝕。腐蝕對現(xiàn)代工業(yè)造成嚴重的破壞，甚至會危及人民的生命和財產(chǎn)的安全。即使考慮在腐蝕報廢的金屬制品中有2/3可以回收，每年也還有相當于年產(chǎn)量大約10％的金屬被腐蝕損失掉了。何況，腐蝕損失的價值是不能僅僅以損失了多少噸金屬來計算的。因為，被腐蝕報廢的金屬制品的制造價值往往要比金屬本身的價值高得多。

由此可見，鋼鐵的腐蝕造成了材料及能源的極大浪費。實現(xiàn)腐蝕控制、減少鋼材的因腐蝕失效而造成的損失，在整個國民經(jīng)濟中具有重要的經(jīng)濟意義和深遠的戰(zhàn)略意義。

很早以來，人們就試圖來用一些辦法減少對鋼鐵的腐蝕，比如采用涂漆、涂油等涂層的辦法來保護鋼鐵免受腐蝕。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，人們逐漸采取一些方法在鋼鐵件表面涂覆一層鉛、錫、銅等較好地使鋼鐵件使用年限延長。后來人們發(fā)現(xiàn)在所有的金屬之中鋅具有一定耐腐蝕性，并具有與鋼鐵件的良好結(jié)合力，外觀也較美觀，就試圖將鋅黏附在鋼鐵制品上。在1742年由法國化學家馬羅英博士（P.T.Molouins）首創(chuàng)把熔融的鋅鍍在鋼鐵制品上；到1836年法國人索里爾（Stanistans Sorel）申請了熱鍍鋅專利，提出了使用原電池（galvanic）法保護鋼的構(gòu)想，提出了在鐵的表面上鍍鋅防銹的工藝，并將熱鍍法應用于生產(chǎn)。直至18世紀中期由英國人克勞福（H.W.Grawford）申請了以氯化銨為溶劑的溶劑法鍍鋅專利，經(jīng)過不斷改進，使溶劑法成為熱浸鍍金屬鍍層的重要工藝之一。隨著熱鍍鋅制品生產(chǎn)的發(fā)展，1931年美籍波蘭人森吉米爾（Sendzimir，T.）提出用氣體保護還原法進行帶鋼連續(xù)熱鍍鋅，故通稱“森吉米爾法”。該法首先獲得美國專利，并于1937年在美國建成了第一條帶鋼連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線，開創(chuàng)了帶鋼連續(xù)、高速、高質(zhì)量熱鍍鋅的新紀元。

二、世界熱鍍鋅的里程碑

我國學者把1837年索里爾的專利和1937年森吉米爾法的誕生稱為熱鍍鋅歷史上兩個最重要的轉(zhuǎn)折點和里程碑，前者在馬羅英博士報告后歷經(jīng)了一個世紀發(fā)明了溶劑法熱鍍鋅工藝，至今批量熱鍍鋅生產(chǎn)仍沿用這一方法；后者在溶劑法發(fā)明100年后發(fā)明了氣體還原法，從而為現(xiàn)代化連續(xù)熱鍍鋅鋼材的生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。20世紀溶劑法熱鍍鋅工藝沒有重大變更，但氣體還原法工藝在不斷地改進。目前主要采用改良森吉米爾法和美鋼聯(lián)法，前者可用于生產(chǎn)一般用途的鍍鋅鋼板，后者可生產(chǎn)高質(zhì)量的鍍鋅鋼板。

近半個世紀以來熱鍍材料有著長足的發(fā)展，20世紀50～60年代，美國、日本、英國、德國、法國、加拿大等國相繼生產(chǎn)鍍鋁鋼板。70年代初，美國伯利恒鋼鐵公司發(fā)明了商品名為Galvalume的鋁-鋅-硅鍍層材料，其合金成分為55％Al-43.4％Zn-1.6％Si，耐蝕性為純鋅鍍層的2～6倍，廣泛用于鍍層帶鋼生產(chǎn)中。80年代國際鉛鋅研究組織（ILZRO）資助比利時列日冶金研究中心（CRM）開發(fā)出商品名為Galfan的鋅鋁稀土鍍層材料，其合金成分為Zn-5％Al-RE，其耐蝕性為純鋅鍍層的2～3倍，廣泛用于帶鋼和鋼絲生產(chǎn)中。

20世紀60年代加拿大率先開展鋅中鎳對抑制含硅活性鋼的熱鍍研究并得到ILZRO的支持。20世紀80年代，歐洲、北美和澳大利亞等地迅速推廣熱鍍鋅-鎳合金工藝，其工藝命名為Technigalva。目前在此基礎(chǔ)上又開發(fā)出Zn-Ni-Sn-Bi，其適用于硅含量為0.5％以下的鋼材，可以明顯抑制含硅鋼熱鍍時的圣德林效應。

20世紀90年代日本日新制鋼公司開發(fā)了商品名為ZAM的鋅鋁鎂鍍層材料，其化學成分為Zn-6％Al-3％Mg，其耐蝕性為傳統(tǒng)鍍鋅層（Zn-0.2％Al）的18倍，被稱為繼第三代高耐蝕鍍層Galvalume、Galfan之后的第四代高耐蝕鍍層材料。此外，Zn-4.5％Al-0.1％Mg、Zn-0.5％Mg、Zn-15％Al-0.5％Sn、Zn-Al-Pb、Zn-0.1％Bi合金也獲得了一定的應用，合金鍍的開發(fā)是20世紀后半期熱浸鍍的最重要進展。

我國內(nèi)地熱鍍鋅工藝發(fā)展較晚，于20世紀40年代在鞍山首次用溶劑法生產(chǎn)單張熱鍍鋅鋼板，于1953年開始熱鍍鋅鋼管，但缺乏現(xiàn)代化連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線，50年代初，鞍鋼第二薄板廠從蘇聯(lián)引進了我國第一條單張鋼板溶劑法熱鍍鋅機組。60～70年代又先后復制了15條作業(yè)線。到1979年武鋼從德國引進了我國第一條改進的森吉米爾型連續(xù)帶鋼熱鍍鋅生產(chǎn)線，設(shè)計產(chǎn)量為15萬噸/a。后來經(jīng)過改造，年生產(chǎn)能力達到了22萬噸。到80年代末，在寶山鋼鐵廠建成了生產(chǎn)能力為36萬噸/a的帶鋼熱鍍鋅機組，機組工藝采用改進的森吉米爾型，采用立式加熱爐。截至2005年不完全統(tǒng)計，國內(nèi)已有30多家連續(xù)寬帶熱鍍鋅生產(chǎn)線。2002年，年產(chǎn)量達300萬噸，鍍鋅鋼管產(chǎn)量達400萬噸，鍍鋅鋼結(jié)構(gòu)件達200萬噸，獲得鋼絲生產(chǎn)許可證的有100余家單位，至2004年年底全國鍍鋅鋼絲產(chǎn)量近80萬噸。中國內(nèi)地從2002年開始至今，經(jīng)濟一直保持快速增長，GDP增長均在7％以上，中國內(nèi)地經(jīng)濟的快速增長促進了鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展。截至2012年的統(tǒng)計鋅的產(chǎn)量為484萬噸，消費量為528萬噸，無論從鋼產(chǎn)量和鋅的產(chǎn)量、消耗量都呈上升趨勢。可以說中國熱鍍鋅行業(yè)通過技術(shù)創(chuàng)新，必將成為世界的熱鍍鋅強國。