劉俊麗
摘 要 自20世紀(jì)90年代鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品在日本研發(fā)成功并投入批量制造,其優(yōu)勢(shì)逐漸在工業(yè)化生產(chǎn)中發(fā)揮出來。近10年來,中國各大鋼鐵企業(yè)也逐漸開始投入對(duì)此新材料的研究和應(yīng)用。本文介紹鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品這一新型環(huán)保合金鍍層材料的特性、發(fā)展歷史、制造企業(yè)、行業(yè)用途,進(jìn)一步分析國內(nèi)鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品制造行業(yè)的宏觀、微觀以及行業(yè)和競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境,使讀者更加清晰地了解這一產(chǎn)品。
關(guān)鍵詞 鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品 強(qiáng)耐蝕 行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)
一、引言
鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品是一種新型環(huán)保的合金鍍層產(chǎn)品。隨著20世紀(jì)90年代日本日新公司和新日鐵研發(fā)成功并投入商業(yè)化運(yùn)營(yíng),近年來這一新材料逐步展現(xiàn)其各種優(yōu)勢(shì)特質(zhì),越來越多地為國內(nèi)汽車、家電、建筑、光伏發(fā)電、5G基建、公路、鐵路、鋼材制造等行業(yè)接受并迅速推廣,成為一種熱門的新型鋼鐵材料。
二、鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品介紹
(一)鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品定義
鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品,就是在鍍層中添加適當(dāng)比例的鋅、鋁、鎂,通過熱浸的形式使鍍層產(chǎn)生復(fù)合效果,具有高強(qiáng)度的抗腐蝕性,是一種強(qiáng)耐蝕新型環(huán)保型合金鍍層鋼板。
(二)鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品發(fā)展歷史
20世紀(jì)90年代以來,為了取代不銹鋼產(chǎn)品和進(jìn)一步提高鍍鋅板的性能,日本的日新公司和新日鐵研發(fā)成功,并開始商業(yè)化生產(chǎn)ZAM鍍層產(chǎn)品。2000年以后,歐洲的鋼鐵公司如阿賽洛米塔爾、蒂森克虜伯、奧鋼聯(lián)以及澳大利亞的博思格等都陸續(xù)宣稱成功開發(fā)出ZAM產(chǎn)品。在國內(nèi),2016年底酒鋼宣稱成功開發(fā)出ZAM產(chǎn)品,用于農(nóng)業(yè)畜牧、光伏、光熱等領(lǐng)域,而用于汽車行業(yè)的ZAM產(chǎn)品仍只有日本及歐洲的部分鋼廠以及韓國浦項(xiàng)能夠生產(chǎn),國內(nèi)寶武、首鋼、鞍鋼、唐鋼等目前仍在開發(fā)和工業(yè)化的過程中。
(三)鋅鋁鎂鍍層成分體系及標(biāo)準(zhǔn)
鋅鋁鎂鍍層成分是以Zn為主,加上不同比例的Al和Mg。根據(jù)添加Al、Mg合金元素的比例,將鋅鋁鎂鍍層分為中鋁、高鋁和低鋁3個(gè)體系。鋅鋁鎂產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中,歐洲EN 10346-2015、VDA 239-100-2011、韓國KS D 3030-2013為低鋁成分體系,而日本JIS G3323-2012、美國ASTM A1046-2010a和澳大利亞AS 1397-2011為中高鋁成分體系。德國汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的VDA 239最新修訂稿中,已經(jīng)將用于汽車的鋅鋁鎂鍍層鋼板的合金成分規(guī)定為“Al含量1-3%,Mg含量1-2%”。
三、鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)
鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品在最早研發(fā)時(shí),主要目的是為替代不銹鋼產(chǎn)品,其優(yōu)異的耐蝕性能是同鍍層級(jí)別鍍鋅板的10~20倍,基本達(dá)到不銹鋼的標(biāo)準(zhǔn)。由于加工性能良好,可以減少模具的損耗以及在生產(chǎn)過程中的修模人工成本,加之鍍層的合金成分價(jià)格并不高于其他鍍層,可以大大降低材料成本。與其他鍍層產(chǎn)品相比較,其優(yōu)越性能突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
第一,強(qiáng)耐蝕性。鍍層中的鎂(Mg)成分的流動(dòng)性有利于促使生成狀態(tài)非常穩(wěn)定且組織縝密的膜狀的覆蓋層,將基板表面和切口保護(hù)起來,從而發(fā)揮優(yōu)異的耐蝕性。
第二,斷面自動(dòng)愈合。鋼板經(jīng)過加工后形成斷面,隨著時(shí)間的推移,很容易生銹,而鋅鋁鎂產(chǎn)品斷面部位鍍層中鎂元素的流動(dòng),在切口部位形成致密的保護(hù)膜,將鋼板斷面保護(hù)起來。
第三,優(yōu)異的耐磨損特性。由于鋅鋁鎂鍍層表面硬度高,經(jīng)過多次摩擦,鍍層不容易剝落。在工業(yè)化生產(chǎn)中可以有效保護(hù)模具,減少模具清理次數(shù),從而節(jié)約維護(hù)成本。
第四,良好的成型性能。鍍層接觸摩擦系數(shù)低,可以增加沖壓成型過程中的表面潤(rùn)滑度,使零件成型更容易,降低開裂和起皺的概率。
第五,耐高溫性。針對(duì)部分零件要求高溫裝配(350℃)進(jìn)行了耐高溫試驗(yàn),鍍鋅鋁鎂在加熱到380℃的情況下,表面仍無融化現(xiàn)象。
四、鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品使用行業(yè)
(一)畜牧業(yè)和水產(chǎn)業(yè)
由于畜牧業(yè)和水產(chǎn)業(yè)高溫環(huán)境及強(qiáng)腐蝕性的特點(diǎn),其建筑物很容易發(fā)生銹蝕,鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品的強(qiáng)耐蝕性可以推遲鍍層鋼板出現(xiàn)紅銹的時(shí)間,延長(zhǎng)使用壽命。一般采用Zn-47~57%Al-1~3%Mg-1.6%Si的高鋁成分體系或者中鋁成分體系。
(二)建筑行業(yè)
包括公路、鐵路、5G基建、光伏發(fā)電、幕墻、廠房和住宅等建筑領(lǐng)域,由于更多地接受陽光照射和雨水沖刷,建筑材料尤其是不再進(jìn)行涂裝工藝的裸板,對(duì)鋼板切口保護(hù)的要求較高。一般采用Zn-5~13%Al-2~4%Mg的中鋁成分體系,對(duì)于極寒極熱以及沿海等極端氣候區(qū)域,也會(huì)采用高鋁鍍層產(chǎn)品。
(三)汽車行業(yè)
汽車本身由眾多復(fù)雜的零部件構(gòu)成,某些部位如車身覆蓋件等零部件長(zhǎng)期接觸外界未知環(huán)境,對(duì)耐腐蝕的要求較高,其他如雨刮器、門檻等零部件極易生銹。因此近年來,汽車行業(yè)如寶馬、沃爾沃等汽車公司在21世紀(jì)早期即開始對(duì)鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品在汽車上的應(yīng)用展開了探索,并已逐步開始工業(yè)推廣和應(yīng)用。一般采用Zn-1~3%Al-1~3%Mg的低鋁成分體系。
(四)家電行業(yè)
家電行業(yè)包括太陽能熱水器、空調(diào)室外機(jī)殼、冰箱和洗衣機(jī)外板、導(dǎo)軌等用途。家電行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,降本增效、產(chǎn)品個(gè)性化及優(yōu)異化逐漸成為家電行業(yè)追求的目標(biāo),而鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品良好的耐腐蝕性和成型性恰好為其提供了良好的契機(jī)。家電行業(yè)一般采用中鋁或者低鋁成分體系。
五、鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品國內(nèi)外主要制造商
根據(jù)鍍層配方中鋁和鎂的不同比例,目前國內(nèi)外商業(yè)化的鋅鋁鎂合金鍍層配方主要有18種,全流程成熟制造企業(yè)主要有23家。其中,高鋁體系鋼鐵制造商包括澳大利亞博思格、韓國東國制鋼、中國酒鋼等;中鋁體系鋼鐵制造商包括日本新日鐵、日新制鐵、JFE、首鋼、寶鋼梅山、唐鋼等;低鋁體系除國外的新日鐵住金、蒂森克虜伯、奧鋼聯(lián)、塔塔、安賽樂米塔爾、浦項(xiàng)等鋼鐵制造商之外,國內(nèi)主要有首鋼、大連蒂森、寶鋼湛江、唐鋼、攀鋼等大型鋼鐵企業(yè)。其他非全流程鋼鐵企業(yè)如大連美投、山東科瑞等,多致力于中高鋁鍍層的開發(fā)和制造。
六、鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)分析
(一)宏觀環(huán)境分析
隨著國內(nèi)鋼鐵業(yè)設(shè)備工藝和生產(chǎn)技術(shù)的飛速提升,關(guān)鍵基礎(chǔ)鋼鐵新材料的質(zhì)量、性能、綠色化水平與國外高端裝備材料相比正在逐步縮小,鋼鐵新材料的發(fā)展方向和趨勢(shì)正在向高潔凈度、高均勻性、超細(xì)組織、高精度和高附加值的方向努力,更多地將體現(xiàn)在鋼鐵新材料先進(jìn)制造工藝和用戶應(yīng)用技術(shù)的提升上。鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品便是其中之一的鋼鐵新材料。
(二)行業(yè)環(huán)境分析
基于鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品與其他鍍層產(chǎn)品相比的諸多優(yōu)點(diǎn),這一新材料自問世以來就引起全球眾多鋼鐵知名企業(yè)投入研發(fā)和制造。國內(nèi)鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品的研發(fā)始于2016年酒鋼的中高鋁配方成功以及商業(yè)投放,但僅僅在最近的3年內(nèi),首鋼、大連蒂森、寶武、唐鋼、攀鋼等國內(nèi)全流程大型鋼廠便紛紛將目光投放于此。
(三)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境分析
由于鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品針對(duì)其他鍍層產(chǎn)品并無明顯劣勢(shì),基本上可以替代所有鍍層產(chǎn)品,因此市場(chǎng)潛力巨大。主要分析幾個(gè)因素:
1.行業(yè)總需求量和市場(chǎng)成長(zhǎng)率。初步考慮,行業(yè)總需求量將達(dá)到每年上千萬噸,并且由于鋅鋁鎂鍍層材料屬于新型環(huán)保合金鍍層產(chǎn)品,工業(yè)化生產(chǎn)處于起步階段。該產(chǎn)品快速普及到板材、型材、管材等鋼材領(lǐng)域,正處于快速成長(zhǎng)期,其產(chǎn)量每年正在以超過15%的速度遞增。
2.技術(shù)變革速度。對(duì)于鍍層合金的熱熔技術(shù),國內(nèi)鋼鐵企業(yè)雖然還未能夠完全掌握,但近年來各大鋼企在這一新材料投入的研發(fā)力量和市場(chǎng)推廣卻逐年增加,關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量也在迅速提升。
3.未來利潤(rùn)前景。鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品所涉及的行業(yè)越來越多,除傳統(tǒng)的建筑用材、公路、鐵路、汽車、家電、光伏發(fā)電等行業(yè)外,還逐漸擴(kuò)展到幕墻、涂鍍產(chǎn)品基板、5G新基建信號(hào)站等用途。未來批量應(yīng)用后,其制造成本并不比純鋅鍍層產(chǎn)品高,但僅國產(chǎn)材料的市場(chǎng)售價(jià)即能夠比純鋅產(chǎn)品高出5%~20%,能夠?yàn)槠髽I(yè)帶來非??捎^的效益和利潤(rùn)。
4.競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手?jǐn)?shù)量和實(shí)力。涉及技術(shù)研發(fā)實(shí)力和技術(shù)壁壘因素,國內(nèi)目前能夠穩(wěn)定生產(chǎn)和制造鋅鋁鎂鍍層產(chǎn)品的鋼鐵企業(yè)僅有9家,合計(jì)產(chǎn)能約100萬噸/年,對(duì)于每年上千萬噸的需求潛力來說,目前這一產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度并不大。
(作者單位為首鋼集團(tuán)股份有限公司)
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