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不锈钢复合板分类

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复合板动态

不锈钢复合板材料的品种、规格分类及生产情况

2013-08-30 下午 4时59分09秒 星期五

  1 什么是不锈钢复合板

  在整个现代化进程中,许多行业为了提高容器和构件的使用寿命需要使用优质或贵重的材料,如果在普通金属上包覆一层特殊性能的材料来代替纯贵重材料的使用,既满足使用要求又避免浪费,那将最为理想,这种材料就是双金属复合材料。其复合层常有铜、钛、银等有色金属或贵重金属,以及工具钢、模具钢、不锈钢等特种钢材。不锈钢复合钢板是一种以碳钢为基体单面或双面整体连续地包覆0.1-20mm不锈钢的两种金属高效节能材料。它充分发挥两种材料特性优势,既具有不锈钢的耐腐蚀、耐磨性、抗磁性、豪华性和装饰性;又具有碳钢良好的可焊性、成型性、拉延性和导热性,因而它是一种多功能材料。同时由于它可节约镍铬合金,可降低成本,价格低廉,因而被广泛用于石油、化工、制盐制碱等国民经济和行各业,用于取代全不锈钢,甚至取代B30铜和蒙及尔合金,具有巨大的社会经济效益。

  2 国内外不锈复合钢板的生产情况

  不锈复合钢板的生产,发达国家从60年代开发,70年代发展成熟,开始商业化生产,80年代向品种与工艺的多样化发展。日本的新日铁、川崎制铁、住友金属、旭化成、日本钢管、日本制钢、三岛钢厂等都在研究和大量生产不锈复合钢板。美国复合板生产厂家主要有杜邦公司、路易斯维尔公司、俄勒岗公司等,其它俄、英、法、加等国也均有较高的产量。

  我国不锈复合钢板的开发和应用起步较晚。1965年重钢开始进行板迭热轧法、复合铸锭法,最后选定了板迭热轧法复合作为工业性生产的工艺。1988年以后开始有批量商品进入国内市场,营口中板厂于1983年大力进行开发试验。1984年开始有一定数量的产品面市。由于所选定的工艺是坯料爆炸加板迭轧法,工艺难度大,产量受到一定的限制。此外,上钢三厂、首钢秦皇岛板材厂也进行了轧制法试验和试制。太钢于1988年开始研究爆炸轧制法直接生产复合板;1990年开始采用爆炸轧制法和爆炸法直接生产复合板供应市场。几年来又有一些非冶金系统的厂家加盟,经过市场优胜劣汰的筛选后生存并发展起来的复合钢板厂有:四川宜宾复合材料厂、洛阳725所、宝鸡902所、大连爆炸研究所等全国年产量约2万吨。这些厂采用爆炸法或以爆炸法为主。另有山东莘县复合材料厂采用金属助焊剂热压法、温州复合材料厂采用高分子粘结法均曾产出产品上市,但数量不多。

  3 不锈复合钢板的生产方法

  不难想象,两种金属的结合界面欲达到足够良好的结合状态,困难是很大的。复合方法是多种多样的。堆焊法是最古老的复合方法,目前只在容器制造厂使用。熔铸复合法因其厚度难控制已不多见,但日本川崎钢铁公司却使这种技术获得了新生,仍用它来生产复合钢板。异步冷轧固相复合法可获得钢与有色金属高粘合强度的结合,但却不能获得钢与不锈钢的牢固结合。

  爆炸复合法和爆炸轧制复合法的脱颖而出,使上述各种复合法默然失色。1957年美国人菲利浦实现了钢板间的爆炸焊接。1970年世界各国文献已记载了260种以上同种或异种金属组合的成功焊接。爆炸方法是利用炸药爆炸时释放能量的高能率加工技术所实现的固相焊接法。该法第一个特点是复板以高速度碰撞,在界面上局部和瞬间产生高温、高压和射流的共同作用下使界面接合处呈锯齿形咬合,从而使界面强度等于或大于母材金属的强度。第二个特点是瞬时高温并不引起焊接界面发生结晶和相变,即使相变也只有在几个u的厚度上,可以不计,结合界面无扩散层。正因为这些优点,爆炸法曾在美、日等发达国家大量应用,目前国内90%的复合钢板是用爆炸法生产出来的。然而技术的发展是没有穷尽。近几年来,国外又在轧制法生产复合钢板方面形成了新的热点,这与他们的板材轧制设备超大型化、连续化有关。国内也有许多厂家进行这方面研究和开发,最成功的是山东鲍德金属复合板有限公司。

  4 不锈钢复合材料的品种、规格分类

  不锈钢复合钢板就其规格而言,可分为两大类:一类是复合中板,另一类是复合冷轧薄板;就其复层钢而言,又可分为铁素体型、奥氏体型、铁素体+马素体型和铁素体+奥氏体型及全马氏体型四大类。

  基层(碳钢)

  复层(不锈钢)

  铁素体不锈钢

  奥氏体不锈钢

  马氏体不锈钢

  双相不锈钢

  碳工钢

  合工钢

  深冲钢

  结构钢

  复合薄板(卷)

  复合中板

  压力容器

  5 不锈钢复合中板的应用范围和市场容量

  5.1 产品品种规格

  单面复合:不锈钢+碳钢或普碳钢+特殊钢

  双面复合:不锈钢+碳钢+不锈钢或不锈钢+特殊钢+不锈钢

  不锈钢:奥氏体钢,铁素体钢,奥氏体+铁素体钢,铁素体+马氏体钢、马氏体钢

  碳钢或特殊钢:根据客户需求

  5.2 主要用途和用量

  不锈复合中板是我国国民经济不可缺少的钢材品种,其应用前景十分广阔,国内需求量近期为3万吨,中期为10万吨/年。

  5.2.1 炼油和石化工业

  高硫、高盐、高酸度值原油的炼制,其主要炼制设备如:常减压塔、吸收塔、分馏塔、稳定塔均需用不锈复合钢板取代普通容器钢板来制造,才能保证必要的寿命。我国老年化的油田也有这个问题。而更主要的是从保护国内资源出发,自95年以来我国有计划地入股世界油田,如苏丹、伊朗、伊拉克、哈萨克斯坦等油田的股份,每年约购入5000万吨高硫原油,使我国炼油行业必须满足这些高硫原油的高腐蚀性的挑战。铁素体不锈钢复合钢是该行业首选的复合钢板仅此一项每年约需用5000吨以上。

  此外,随着对石油、天然气的开发和对高H2S、SO2及含氮离子气田的开发,国内外采用不锈复合钢板作为输油、输气管线,我国设计部门已经在考虑采用不锈复合的焊管。例如我国正同三菱公司和埃克森公司一起请人考究一条从德黑兰到东京的7000km长的输油管道的可行性,从哈萨克斯坦到新疆的输油管工程将开工,这些都是潜在市场。此外石油化工如合成橡胶、乙烯等石化产也将大量使用不锈钢复合钢板,保守估计仅大口径复合焊管一项每年约需2000吨。

  5.2.2 制盐制碱工业及其它化工工业

  我国基础化工产品名列世界前茅,普通制盐的母液蒸罐、真空制卤的蒸发室已普遍采用复合钢板取代塞焊板:化学工业的高压釜、结晶器,贮藏槽等都已用上了不锈钢复合钢板,只不过是大多是推焊制造的。随着对不锈复合钢板的破坏机理的深入研究,在强腐蚀介质条件下采用复合钢板取代100%不锈钢的可能性愈来愈大。70年代引进的13套大化肥和自制的上百套小化肥设备的改造中,对不锈复合钢板的需求正在提上议事日程,仅化学工业一项每年需求量约1万吨。

  5.2.3 电力工业

  水电工业中用于排沙底孔,导流底空的钢衬,以及船闸廊道、闸坂的衬板等,其基本要求是高耐磨性、抗冲击性和适当的耐蚀性。电力工业对复合板的要求是近几年才提到的日程上的,但来势迅猛,数量惊人,仅一座三峡大坝上便需要1.5万吨之多,而横断山脉的水力蕴藏量是三峡的10余倍,此外广西等地均有相当的水力资源,水电行业的应用前景是十分诱人的。水利专家预测:如果今后地球上还有超过三峡水利工程的话,那一定是我国的西南。届时,谁能提供大幅面的马氏体不锈钢复合钢板,谁就主宰了水电市场,每座大型水电厂大约需200吨复合钢板,主要用于料仓、料斗、溜槽、脱水器等部位,不过近年来由于对环保要求的提高,降底空气中的SO2的烟气脱硫工程的出现,不锈钢复合钢板将成为火电厂的首选材料,每座火电厂特别是大城市的火电厂需另增双相不锈钢复合板300-400吨。

  5.2.4 建筑结构管

  用不锈复合钢管建设大型体育场馆的屋顶是集美观与经济于一体的永久型建筑设计。用爆炸法是难以生产出这种大复基比的复合材料的,该项任务就自然地落到了轧制法的肩上,如果再铺之以抛光表面,则可抢到先机。

  5.2.5 金属镁精炼炉

  金属镁是重要的战物资源又是国民经济的基础资源,精密铸造,及铝合金的制造等领域,我国生产40多万吨,其90%以上是利用皮江法生产的。用该法生产出来的粗镁要在精炼炉中经过再熔和脱除杂质的精炼过程,才能达到合格的产品。

  中国是镁储量大国,也是镁生产大国。山西更是得天独厚,现已探明储量,山西省境内的镁储量占全国产量的70%,占全球的40%,地处山西南部的山西银光镁业公司以年产量17万吨的资历多年来一直位居全国前三甲。据不完全统计省内共有镁厂近90家,多数属于民营企业,规模较小。近两年发展较快,年产约万吨的厂家仅太原就有两家。目前省内诸多产镁企业存在的一个共性问题是产品级别低,科技附加值低。这注定价格上去。国外企业将山西的半成品镁锭收购后,经合金化等深加工后再买回国内,价格会翻到十几倍,外汇大量流失。造成这种现象的原因之一是,精炼设备和精炼工艺的落后所致。

  目前国内硅热法还原制镁精炼炉大多采用井式炉,其热源主要是外热式燃煤和煤气或电力。通过炉壳将热量传给炉内的金属镁,进行熔化和精炼。精炼锅大多是奥氏体热强钢,离心浇铸筒体与普通烧铸封头焊接而成。因其材料本身导热性和可焊性都很低,加之铸造过程中不可避免的铸造缺陷,导致使用中存在着热效率低、炉子寿命低、生产率低、燃料浪费大、成品质量差等重大问题。

  采用复合钢板制做的精炼炉可提高精炼炉的使用寿命。2002年全国金属镁产量已突破40万吨大关,产地集中在山西省和以山西为中心的周边省、河南省、内蒙、宁夏按现行的精炼炉寿命期产量计算每年需2000只精炼炉。需专用不锈钢复合钢板2000吨/年。

  5.2.6 贮运行业

  乙二醇、橄榄油、啤酒等液体的贮罐和专用槽车的制造现已逐渐采用不锈钢复合材料,年需求量不断增长,抛光复合板愈来愈受青睐。预计每年约2000吨。

  5.2.7 大口径工业焊管

  主要用于各种腐蚀介质的输送,高硫原油的输送等。

  此外,随着城市建设的飞速发展,煤气已成为居民燃料结构的主要组成部分,错综复杂的煤气管的防腐问题已成为城市安全防范目标之一,复合焊管的应用前景是乐观的。

  5.2.8大型照明灯杆、路灯杆、旗杆

  随着城市建设的发展,对耐腐蚀、美观典雅的匀变截面灯杆的需求已经提到议事日程上,目前市场上出现的包敷式的复合直管已无法满足各种造型的要求,而用轧制法生产出来的抛光复合钢板可制成各种变截面灯杆,效果十分理想。大中城市每条街约需这种材料200—500吨,前景十分看好。据悉北京2008年奥运会主灯杆每支价值40000元。

  5.2.9 建筑用结构管

  抛光不锈钢复合中板是各种体育馆、展览馆球结点管结构的首选材料,已经有人将目光瞄准2008年北京奥运和2010年上海世博会的钢结构管,将不锈钢复合管全面推向市场。

  6 不锈复合冷轧钢板和钢带的品种和市场容量

  6.1产品说明

  不锈复合钢冷轧薄钢板是以深冲钢或用户指定的其它碳钢为层基,在两面整体地连续包覆一定厚度的不锈钢,然后施以热轧和冷轧而成和特种钢板。可广泛应用于建筑门窗、幕墙、轻工、食品医药卫生、环境保护等部门。近几年来在建筑门窗、幕墙、焊管方面的应用正在探索中前进。

  该项新产品在国外尚无应用报导,亦无专用标准可鉴。日本JISG3601不锈钢标准中规定的产品范围为8mm以上,没有包括薄板和薄带更不包括冷轧产品。美国ANSL/ASTNA263耐腐蚀铬钢复合钢板、薄钢和钢带标准中规定的产品规格范围为2.7mm×254mm热轧板和2.73mm×609.6mm冷轧板、在同一标准中兼有热轧板和冷轧板,并且这种材料通常只用压力容器。我国于1997年11月发布的不锈复合冷轧钢板和钢带(GB/T17102—1997)国家标准是目前国际和国内该产品和第一代标准,其应用范围主要偏重于民用和非压力容器用。

  6.2 产品品种规格

  复合板总厚度:0.7~3.0mm

  复合钢板宽度:250~1200mm

  复合钢板长度:单张或卷

  复层厚度:双面对称型复合钢板复层厚0.07~1.0mm

  双面非对称型复合钢板复层厚0.07~1.0mm

  用于焊接工艺的复合钢板复层厚0.15mm

  基层钢号:05AI 08AI

  复层钢:奥氏体不锈钢

  6.3 应用和市场前景

  复合中板和复合薄板(带)的应用是不锈复合钢板应用的两只轮子;而工业和民用的应用则是它的另两只轮子。复合中板大多应用于工业;复合薄板(带)又大多应用于民用。人们常常在重视复合钢板工业应用的同时,忽视了它在民用项目中的应用,这就导致了复合钢板市场发育出现了偏废现象。实际上,冷轧不锈复合薄钢带在人们的日常生活中可应用的项目很多,其用量应远大于主要应用于工业的复合中板。

  6.3.1 建筑行业的应用

  随着在建筑和高档建筑中对门窗材料的功能性、装饰性、工艺性诸项要求的提高,不锈钢冷轧钢板将是今后高层建筑、沿海建筑的首选最佳材料。不锈钢门窗比铝合金门窗具有高得多的抗风载强度、保温性和抗腐蚀性等优点,但令门窗制造厂家深感头痛的是不锈钢的强度较高,在轧制型材过程中残余变形大,尺寸精度难以控制,而不锈复合钢板因其碳钢基板和复层材料巧妙和设计配合使冷做硬化大大减小弯曲园角半径减小工件形状美观,恰好扬长避短,因而是当今最具有发展潜力的新型高档门窗用材,已经受到建筑行业选觉者的青睐。近期需求量2万吨/年,中期需求量10万吨/年。

  此外,高层高档建筑中的幕墙是提高建筑物外装饰、丰富城市景观的关键部位,由于不锈钢幕墙装饰效果极佳,其格调高雅、明快、鲜亮醒目、安全可靠,给整个建筑物增添光彩和实力,因而已经成为我国建筑装饰的趋势。复合钢板在其保持全不锈钢功能的基础上,令成本大大降低,因而将会是幕墙骨架的最佳首选材料。近期需求量2000吨/年,中期需求量1万吨/年

  西方国家50年代就出现了不锈钢幕墙和外墙,但真正引起全球关注的还是80年代后期,由于每个建筑项目的用量基本上都在1000~2000吨,因而各家的争夺十分激烈。在我国不锈钢框架玻璃幕墙以其豪华华丽的外观、极强的耐腐蚀性极少的维护费用以及强度高、寿命长等特点引起建筑师和用户的关注,很有发展前途。近2年我国每年安装500万~600万m2的幕墙,按每平方米框架12Kg计算,需钢材7.2万吨,不锈钢复合钢板以其比不锈钢优越的可加工性和低50%的热膨胀系数和相同的表面质量,低30%~40%的售价,对市场的吸引力是显而易见的,如能有10%市场即7200吨已经是一个十分可观的数字了。

  95期间我国建筑物每年需窗8000万m2,普通钢窗加彩板钢窗40%,塑钢窗15%、铝窗33%、其它12%,其中不锈钢窗仅占0.6%,按9kg/m2计算,需不锈钢4320吨。这什么不锈钢强度高、不生锈、豪华典雅的高级材料在门窗上推广步履艰难呢?其原因正如中国门窗研究所主要领导分析的那样;开发不锈钢门窗型村存在“三难”:一是成型难,不锈钢冷作硬化大,回弹大,轧制比较困难,歪扭严重,过渡圆弧大,型材难以达到标准;二是保持表面质量难,板面愈光亮,缺陷和不平愈明显,加工组窗难,这仍与强度较高有关;三是全不锈钢价格高。而不锈复合钢板是可以克服这“三难”的;复合板的加工同彩板一样,可同彩板共用一套模具,可降低成本,提高生产率。通过进一步发展,不锈钢复合板钢窗的价格可降为245~260元/m2,与铝窗的价格已经相当接近了,而使用效果却要好得多。

  塑钢门窗有着材料自身难以克服的四大问题:一是着火后放出有害的二恶英,二是所有的PVC都含有铅盐,三是老化发黄,四是塑料变形系数大,冬天缩缝夏天伸撑变形。有鉴于此,塑钢门窗热正在退潮。由于不锈复合钢门窗型料的开发速度迟缓,因而铝门窗得到了回潮的机会。

  建设部已于2000年3月1日起正式执行“推拉不锈钢窗”和“不锈钢建筑型材”两项标准。解决了设计部门无标准可循的问题,为推广不锈钢窗开了绿灯。建设部门窗委员会曾多次表示,期待着该产品大量供应,已指定了四家好品牌的门窗厂进行试用和联合开发。

  6.3.2 不锈钢复合焊管的应用

  6.3.2.1 在自来水管上的应用

  由于自来水中氯化物含量一般在6~8PPm,专家认为今后20年氯化物含量还将保持这一水平。毫无疑问碳钢管的抗氯离子腐蚀的能力是不能与不锈钢相比的,据报导2002年台湾地区就发生大范围的碳钢管自来水管老化的问题,在重新更换时大量采用了不锈钢管,如果将碳钢管、不锈钢管和不锈钢复合管三者之间进行比较其寿命周期成本优势应属于不锈钢复合管,因为它可以选用抗氯离子专用的双相钢做内衬,比纯不锈钢更为经济。据报导2001年意大利已以法令的形式将黄铜镀铬的水龙头逐步淘汰,许多国家都强制执行不锈钢水龙头,这与不锈钢水管配套实施将有益于人们身体健康。与不锈钢等效而成本更低的不锈钢复合钢焊管应用在自来水系统还有以下好处:

  a、 饮用水中腐蚀速度小于0.025mm/年;

  b、 对水质污染最少,保证饮水质量;

  c、 比铝塑管更具抗地震性;

  d、 比铝塑管强度高,耐温性好,寿命长;

  国内不锈钢焊管已应用在工厂、商贸大楼、民用建筑的供水管道系统。值得一提的是,目前已有一些厂家针对不锈钢复合水管应用与管接头相连的螺丝部分不锈钢被车削的问题研制出来了与之相匹配的卡压式管接头,为不锈钢复合自来水管的推广应用铺平了道路。

  6.3.2.2 在家俱管中的应用

  家俱用管通常要求不锈、光亮、可弯曲和有足够的强度和刚度。若采用薄壁纯不锈钢焊管则风度不足;若采用包敷式的复合管则因基层间结合力为零而不能承受弯曲加工,因基单面复合而内壁生锈;若采用爆炸—轧制法生产的复合焊管却因其无法保证复层的最小厚度≥0.15mm而防锈性能不够。轧制法生产的复合钢板解决了上述各难题,在家俱行业将会大显伸手,预计该行业的用量每年在10000吨以上。

  6.3.2.3 印染导布管

  印染布管不仅要求不锈钢层≥1mm,而且对尺寸精度和径向跳动值要求≤0.25mm+包敷难以达到要求径差和径向差,而且难以抵抗印染液渗入复合界面的化学腐蚀。必须要抗剪强度高的复合板制作。年需3000吨。

  6.3.3 在厨房用具中的应用

  洗碗机、厨柜等是非对称型复合冷轧钢的潜在用户,优良的深拉延性能和良好的表面状态。可完全满足该行业的使用需求。

  6.3.4 关于刀具用不锈复合窄带的情况

  福建、台湾和广东阳江素有刀乡之称,在千奇百怪的刀具中复合厨刀是用量用大的一种。因为纯2Crl3 3Crl3刀的淬硬性足够但脆性很大,稍不小心就崩个豁子,碳工钢、合工钢刀却容易锈,把工具钢和不锈钢复合起来则可产生出完美的效果来,这种刀具在台湾及东南亚是十分时尚的,过去复合钢的原料全部由日本出口台湾。

  7、结束语

  不锈钢复合板是一项技术含量高,经济效益好,无环境污染,符合国家节能政策和资源政策的高效节能,有着极其重要的应用前景和发展空间

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