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镀层受“伤”能自愈 防腐寿命超30年 酒钢超耐蚀涂层钢板强大生机来自何方?

2020-05-22 08:01 · 来源:网络
日前,在酒钢碳钢薄板厂2020年总结大会上,薄板厂厂长杜昕介绍:“2019年,薄板厂锌铝镁镍稀土合金产品质量改进取得突破性进展,产品合格率达到95.2%,同比提升5.31%。因此,酒钢集团授予酒钢涂镀产品研发团队2019年科技项目特等奖,奖金金额为100万元。”
然而,该项目团队负责人、酒钢高级工程师董世文最近却很发愁。他率领的酒钢涂镀产品研发团队,花费两年多时间起草的《锌铝镁镍稀土合金产品ISO国际标准》,原计划在2020年春季由ISO(国际标准化组织)委员会投票通过。不巧的是正逢新冠肺炎疫情在全球蔓延,位于美国的ISO委员会秘书处受疫情影响,标准审核时间无法确定……
酒钢能牵头为国际钢铁业制定产品标准,源于其锌铝镁镍稀土合金产品的成功开发和不断升级。近日,《中国冶金报》记者来到酒钢碳钢薄板厂,探寻先进新材料——锌铝镁镍稀土合金产品研发升级的过程和其生命力不竭之奥秘。
第一卷锌铝镁镍稀土合金镀层钢板下线
在酒钢的钢铁产线家族中,镀锌生产线最“年轻”。15年前,在冷轧镀锌项目设计交流之初,酒钢项目组人员就将市场竞争力强的产品作为酒钢未来涂镀生产线主力生产的产品来考虑,并开始谋划生产超耐蚀镀层钢板。
众所周知,在潮湿和沿海盐化的环境里,钢材容易生锈。为了防止钢材生锈,需要为钢板表面“化妆”,常见的方法就是镀锌。为了提高耐腐蚀性能,后来又开始在镀层中加入铝。镀了铝锌的钢板,耐腐蚀年限可以成倍增加,延长至10年以上。我国钢铁工业长期依靠镀锌和铝来防止钢材生锈,要进一步延长钢材的防腐蚀年限,只能依靠不锈钢。
董世文是一个有梦想的人,面对酒钢先进的生产线,他和他率领的团队一直在思考:怎么样能进一步提升酒钢镀层钢材的防腐蚀性能,使碳钢产品也能像不锈钢一样使用?于是,在酒钢镀锌生产线投产之初,董世文团队就着手实验室研究,通过不同元素的组合得出各种超耐蚀镀层的基本数据。经过反复试验后,他们把产品升级的突破口放在了锌铝镁镍稀土合金上。
实现梦想的过程十分艰难。团队的工作量出奇地大,从理论研究到实验室研究再到工业试验,从生产线调试到产品试制,从失败后的分析到取得进步后的经验总结,董世文团队熬过了无数个不眠之夜。
时间来到了2016年的11月8日,这天下午,酒钢碳钢薄板厂开始试生产含高镁的锌铝镁镍稀土合金镀层钢板。工作人员边生产,边化验,边调试,到了第二天清晨5时,酒钢第一卷性能检测合格的锌铝镁镍稀土合金镀层钢板成功下线。
依靠特殊涂层赋予钢材超耐蚀能力
锌铝镁镍稀土合金镀层钢板是一款硬核产品。据董世文团队介绍,与普通的镀锌产品相比,热镀锌铝镁镍稀土合金钢板镀层附着量少,却具有更出色的耐腐蚀性能,寿命是热浸镀锌钢板的10倍~20倍。而且,这款产品的特点在于其具有自我修复能力,钢板切割面不会像其他镀锌产品那样生锈,其周边的镀层成分会不断形成主要由氢氧化锌、碱性氯化锌及氢氧化镁等组成的致密保护膜,对切割面进行自我修复,从而实现耐腐蚀。
酒钢宏兴股份公司钢铁研究院邹明博士也证实了这款产品具有自我修复能力。“由于切割断面能够自我愈合,保守估计产品防腐蚀寿命能够达到30年以上。”邹明介绍,锌铝镁镍稀土合金镀层钢板的镀层比镀锌板更致密,所以即使在冲压加工后,仍具有卓越的耐损伤性,不易发生镀层剥离现象。
酒钢销售人员介绍,锌铝镁镍稀土合金镀层钢板可应用的领域比较广泛,包括地下管廊工程、光伏电站工程、高铁站场、工业及民用建筑物、高速公路和中高端电器制造等,尤其适用于电缆桥架建设和农业、养殖业装备制造。
质量攻关+技术优化保持产品竞争优势
酒钢锌铝镁镍稀土合金镀层钢板问世后,引发了国内锌铝镁合金镀层钢板的开发热。市场竞争日益激烈,最明显的一个表现是产品价格逐渐由五位数降至四位数。人有我优,为了保持产品的竞争优势,2019年以来,酒钢碳钢薄板厂持续加大质量攻关和技术优化力度。
酒钢碳钢薄板厂兵分两路,第一路进行自然环境下的耐腐蚀性能检测。
“实验室数据一定程度上验证了锌铝镁镍稀土合金高耐蚀的特性,但毕竟都是单一环境下的加速模拟试验得来的。”杜昕说,为了更加客观准确地检验酒钢锌铝镁镍稀土合金产品在高温、高湿、长日照、强降水、高风力等复杂气候条件下的耐腐蚀性能,薄板厂决定进行野外检测,为产品改进积累数据。
于是,结合客户使用需求,酒钢碳钢薄板厂委托第三方机构开展锌铝镁镍稀土合金长周期户外暴晒试验,试验地点气候各异,包括热带海洋季风性气候的海南三亚、温带大陆性干旱气候的新疆吐鲁番等,试验周期初步设定为10年。
酒钢碳钢薄板厂还制作出一批锌铝镁镍稀土合金加工件,送到所辖各销售分公司,进行长周期户外暴晒和土壤压埋耐腐蚀试验,进行多样化冲孔、折弯、焊接……
第二路工作由董世文团队负责,任务是“围歼”产品表面黑点。
黑点,是影响锌铝镁镍稀土合金钢板表观质量的最主要因素。眼神好的人,站在钢卷一米开外,很容易看见锌铝镁镍稀土合金钢卷表面存在的黑点,大的如黄豆,小的如芝麻。虽然不影响钢材的耐腐蚀性能,却影响钢材的美观。
“锌铝镁镍稀土合金钢板像个顽皮的孩子,生产中,上一卷还很完美,可在下一卷,黑点就会‘蹦’出来。”董世文介绍,锌铝镁镍稀土合金钢板还很“娇贵”,生产中影响质量的因素很多,就拿气候来说,在雨天、雪天与晴天,生产出的产品质量就有所不同,刮风天与无风天也有差异。
董世文团队聚焦现场问题,从人、机、料、法、环、测六个方面,辨识、梳理各工艺环节关键控制点,研究并确定影响产品轧制稳定性的因素、失控风险及预防措施,及时传递过程异常信息,以改进后道工序生产工艺,同时完善工序约束条件及追责标准,持续开展工艺技术改进。
几个月下来,黑点难题终于被攻克,产品表观缺陷得到有效控制。董世文告诉《中国冶金报》记者:“现在,用户对产品表面质量很满意。”


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