журналы подразделения новости подписка контакты home

архив
2001 год
2002 год
2003 год
2004 год
рубрики
ТЕМА НОМЕРА

ПРОФИЛЬ: ТРУБЫ

ТЕХНОЛОГИИ

КОМПАНИИ И РЫНКИ

РЫНОК ЧЕРНЫХ МЕТАЛЛОВ

РЫНОК ЦВЕТНЫХ МЕТАЛЛОВ

гостям
Агентство "Стандарт" предлагает вам подписаться на экномические журналы – лидеры в своей области.
























"Металлы мира" – №7, 2002

ТЕХНОЛОГИИ

Конкуренция технологий в секторе оцинкованной стали

Новые способы непрерывного нанесения покрытий открывают перспективные возможности для производителей

За последние годы на рынке оцинкованной стали появился значительный избыток мощностей. Это обеспечило естественное обострение конкуренции, что стимулирует производителей к разработке новых производственных процессов и категорий продукции, пригодных для применения в других сферах. В результате прогресс в области непрерывных методов цинкования открыл этим процессам доступ к рынку, до этого монопольно принадлежавшему пакетным технологиям нанесения покрытий. Наиболее серьезную конкуренцию этим традиционным способам может составить новая линия DoubleDip компании Agozal.

Непрерывность

против дискретности

Цинковые покрытия защищают сталь от коррозии. В зависимости от назначения конечной продукции, условий ее использования, эксплуатационного срока службы и способа производства их наносят до либо после изготовления деталей. Предварительное цинкование можно проводить в непрерывном процессе, а на готовые детали покрытия, как правило, наносят пакетным способом. Пакетное цинкование обычно ассоциируется с более толстыми покрытиями, которые всегда наносят на продукцию, предназначенную для длительного использования в неблагоприятных погодных условиях. На таких деталях слой цинка обычно представляет собой окончательный вариант поверхности, которую подвергают финишной обработке. Процесс непрерывного цинкования предназначен для нанесения предварительных покрытий на полосовую и листовую сталь, а также на заготовки некоторых деталей. Этот способ более экономичен, но он не приемлем для цинкования деталей сложной формы; кроме того, имеются ограничения по толщине как покрытий, так и обрабатываемых материалов. Если форма или толщина стальной заготовки исключает использование непрерывной технологии, то при их цинковании прибегают к пакетному способу.

Другие ограничения непрерывной технологии связаны с самим принципом предварительного нанесения покрытий, когда слой цинка может быть поврежден при последующей обработке материала на роликоформовочных линиях и прессах, а при резке, сверловке и штамповке образуются непокрытые кромки. Правда, цинк обладает уникальными свойствами в плане защиты от коррозии смежных с покрытием участков поверхности, но эта защита не охватывает кромки при толщине детали более 2,5-3 мм. Кроме того, материал с предварительным покрытием трудно поддается последующей обработке некоторыми распространенными способами, в частности, серьезные проблемы могут возникнуть при сварке оцинкованной стали. Сварка не представляет трудностей при тонких покрытиях, и оцинкованная листовая сталь широко используется в автомобильной промышленности. Однако при более толстых покрытиях появляются значительные сложности.

Все эти соображения однозначно определяют выбор способа цинкования, оптимального в каждой конкретной ситуации. Тем не менее, существуют сферы применения, где ожидаемый защитный эффект можно получить при использовании любой из этих технологий. В этих сферах свобода выбора способа цинкования ограничена только устоявшимися традициями, которые часто подкреплены государственными инструкциями и стандартами, регламентирующими способы производства или монтажа оцинкованных деталей. Кроме того, технологический прогресс открывает возможности использования линий непрерывного цинкования для нанесения более толстых покрытий на подложки большей толщины. Оборудование новых линий дает возможность наносить на горячекатаные рулоны покрытие толщиной 2-6 мм (именно их наносят при пакетном цинковании листовой стали). Это снимает ограничения с применения непрерывной технологии в сферах, где ключевое требование – надежность покрытия.

Если до недавнего времени сложные формы и профили, изготовленные из оцинкованной в непрерывном процессе стали нельзя было использовать без дополнительной покраски, то теперь предварительное цинкование обеспечивает конкурентоспособную надежность конечных изделий. Кроме того, уже разработан способ непрерывного цинкования методом двойного погружения, что открывает перед производителями сектора совершенно новые перспективы: эта технология начинает проникать в сферы, которые раньше монопольно принадлежали пакетному цинкованию. Таким образом, технический прогресс обусловил обострение конкуренции на границе раздела сфер применения этих двух процессов.

Технология двойного

погружения

Технологию двойного погружения продвигает на рынок Agozal – дочерняя компания ThyssenKrupp Stahl. Этот метод позволяет наносить покрытия весом до 1000 г на м2, что соответствует толщине около 70 мкм с каждой стороны. И именно Agozal способна составить наиболее опасную конкуренцию традиционным производителям рынка тяжелых покрытий. Правда, Agozal – не единственная из европейских компаний, которая может наносить толстые покрытия непрерывным способом. Например, у Wupperman имеются линии в Австрии и Нидерландах, позволяющие получать покрытия весом до 1250 г на м2.

Однако технология двойного погружения, при которой в первой ванне используется чистый цинк, а во второй – его сплав с алюминием, обеспечивает более прочное сцепление с подложкой, эластичность поверхности и более высокие антикоррозионные характеристики, чем покрытия из чистого цинка. Основные назначения продукции Agozal DoubleDip® совпадают со сферами применения стали, оцинкованной пакетным методом. Помимо разделительных барьеров автомагистралей и других подобных назначений, компания продвигает на рынок столбики для подвязки виноградных лоз – они послужат удачным дополнением к оцинкованной проволоке, которую уже широко используют в виноградарстве в этих целях.

Именно в производстве этой проволоки и была впервые реализована идея цинкования двойным погружением. Позднее данная концепция легла в основу новой непрерывной технологии нанесения покрытий на горячекатаную полосовую сталь, которую в начале 90-х разработала компания Arn. Georg, построившая в Германии первую в мире линию проектной мощностью менее 20 тыс. т в год для нанесения цинкового покрытия на обе стороны и края полосовой стали шириной до 100 мм. После ввода ее в действие Arn. Georg обнаружила, что коммерческого успеха можно добиться, только если удастся распространить технологию на цинкование более широких рулонов. Однако в ходе перестройки линии на обработку материала шириной 700 мм компания значительно превысила свои бюджетные возможности и в 1998 году вынуждена была продать предприятие.

Сообщения о новой продукции Arn. Georg привлекли внимание специалистов ThyssenKrupp Stahl. Этот интерес подкреплялся также тем, что у Arn. Georg был статус одного из первых в Европе предприятий с мощностями для непрерывного цинкования горячекатаных рулонов с автоматическим травлением. В итоге Thyssen-Krupp приобрела эти мощности и поручила управлять их функционированием своей дочерней компании Agozal. Однако, несмотря на переоборудование линии для цинкования более широких рулонов принципиальные недостатки исходной конструкции сохранились, так что TKS пришлось заменить около 85% оборудования линии. Самым серьезным недостатком были бегуны, расположенные на дне ванны цинкования (особенности направляющей системы для цинкования проволоки); поэтому применили ролики. Кроме того, исходную линию травления заменили участком с двухстадийным орошением соляной кислотой и четырехкратной промывкой. Были проведены и другие перемены. Так, на предприятии установили два индукционных нагревателя мощностью 1,4МВт, трехстадийную систему воздушного охлаждения, предусмотрели этап водной закалки. Реконструкцию обеспечивала австрийская компания VAI, у которой уже был опыт строительства таких линий для Wupperman.

Новая линия DoubleDip была введена в действие в январе 2001 года. Она предназначена для нанесения цинкового покрытия толщиной до 70 мкм на обе стороны и края полосы. Оборудование обеспечивает нанесение и более толстых покрытий. Такой предел был установлен в соответствии со стандартами, регламентирующими необходимую степень защиты от коррозии наиболее распространенных материалов. Для переналадки линии от однократного к двойному погружению требуется всего 8 часов. Ее основное отличие от аналогичных мощностей Wupperman в Австрии и Нидерландах заключается в наличии двух ванн цинкования. Сталь на предприятие поставляет TKS, а ее продольную разрезку осуществляет сервисный центр (за исключением материала, цинкование которого компания проводит по толлинговому соглашению).

Оборудование дает возможность наносить покрытие на мягкую низкоуглеродистую сталь, предназначенную для холодной гибки или глубокой вытяжки, а также на конструкционные материалы и высокопрочные сорта стали. При погружении в первую ванну с чистым цинком на поверхности формируется цинково-железистый слой с более высокой температурой плавления. Это ограничивает потери цинка, связанные с его повторным плавлением при попадании во вторую ванну, где находится сплав 95% Zn и 5% Al. Алюминий обладает достаточным "сродством" к слою ZnFe, чтобы в той его части, которая прилегает к поверхности стали, образовывался подслой ZnFeAl; остальная часть покрытия представляет собой ZnAl с эвтектической микроструктурой. Такое покрытие характеризуется большей эластичностью, чем покрытия той же толщины из традиционных материалов.

При этом, результаты тестирования свидетельствуют, что при любой толщине, превышающей 25 мкм, антикоррозионные свойства Agozal DoubleDip® выше, чем аналогичные характеристики Galvalume и Galfan. Компания провела сравнительное тестирование материала с различными типами покрытий и утверждает, что продукция ее линии DoubleDip обеспечивает вдвое лучшую защиту от коррозии, чем покрытие из чистого цинка, и обладает значительно более высокой коррозионной стойкостью, чем секции разделительных барьеров, оцинкованные пакетным способом.

В настоящее время Agozal занимается цинкованием на заказ либо по толлинговым соглашениям. По состоянию на май текущего года на новой линии было оцинковано 4 тыс. т стали методом двойного погружения и 35 тыс. т с использованием только первой ванны. Ввод этих мощностей в действие состоялся в неудачное время: европейский рынок оцинкованной стали находился в депрессии. Однако теперь специалисты компании предсказывают скорое повышение спроса и цен. Продукция Agozal шириной 800 мм вполне конкурентоспособна, однако пока не ясно, действительно ли технология двойного погружения обеспечит компании преимущества перед другими обладателями линий непрерывного цинкования на этом переполненном рынке. Сам по себе такой процесс имеет определенные технические преимущества, но достаточно ли они важны во всех или хотя бы в некоторых сферах применения, можно будет определить только в процессе эксплуатации произведенной продукции.

Взятие разделительных

барьеров

В условиях значительного избытка мощностей для производства оцинкованной стали перекрывающиеся сферы применения привлекают особое внимание европейских владельцев линий непрерывного цинкования. Наибольший интерес у них вызывает изготовление барьеров для автострад, разграничивающих полосы с встречным движением. Их выполняют из листовой стали, причем, много металла идет на столбы. Однако доступ на этот весьма привлекательный рынок сильно затрудняют национальные предпочтения и государственные стандарты. Ряд европейских компаний сосредоточили значительные усилия на решении задачи проникновения в эту сферу, а другие предпочли обратиться к рыночным нишам, которые в настоящее время практически полностью захвачены пакетным процессом. Ограждения столбов, шасси трейлеров, профили широкого назначения, обрешетины, прогоны и рамы – только некоторые из примеров возможного применения стали, оцинкованной по непрерывной технологии, и ее производители уже начинают получать заказы из этих сфер.

Тем не менее, наилучшие перспективы в плане расширения объемов продаж открываются именно в секторе разделительных барьеров. Одна только Германия ежегодно использует для этих целей около 170 тыс. т стали: основное препятствие для проникновения непрерывных технологий на этот рынок связано с необходимостью убедить власти в целесообразности изменения существующих спецификаций. Германия и некоторые другие европейские страны в отличие от Северной Америки обусловили применение для разделительных барьеров именно технологии пакетного цинкования. Agozal прилагает огромные усилия, чтобы убедить правительство Германии в полной пригодности стали, оцинкованной непрерывным способом, для производства барьеров. Компания уже получила разрешение на проведение испытаний коротких секций (24 м); в середине марта их установили на магистрали неподалеку от Кёльна. Тестирование будет завершено через три с половиной года, но руководство Agozal рассчитывает получить предварительное утверждение стандарта на свою продукцию значительно раньше – фактически, это может произойти в любой момент.

Одновременно с Agozal на этот рынок пытается пробиться компания Stahlwerke Bremen. Она продвигает рулоны, которые производятся на новой линии непрерывного цинкования Bregal-2 (производительность – 500 тыс. т в год). Продукция этой линии предназначена, в первую очередь, для строительного сектора. Кроме того, у Stahlwerke Bremen имеется линия Bregal-1 по выпуску листовой стали для автомобильной промышленности; на этом участке осуществляется непрерывное цинкование горячекатаных рулонов толщиной 1,5-6 мм. Оборудование позволяет наносить двустороннее покрытие весом от 80 до 700 г на м2 (до 50 мкм), которому требуется минимальная финишная обработка. Stahlwerke Bremen, как и Agozal и Wuppermann, наносит покрытие также на края полосы, но на линиях Bregal это можно осуществлять, только если ширина материала превышает 800 мм. Хотя большая часть продукции Bregal-2 имеет покрытие весом порядка 275 г на м2, компания намеревается увеличить верхний предел до 800 г. На крупных современных линиях типа Bregal-2 экономически целесообразный минимальный объем партии – 20-30 т (один рулон), но потребители, которым требуются меньшие количества материала, могут приобретать рулоны или листы у сервисных центров.

Если сталь, оцинкованная непрерывным способом, будет утверждена в качестве стандарта для оборудования автомагистралей, то компаниям предстоит убеждать производителей барьеров. Причем, степень сложности этой задачи в разных странах различна. Например, в Германии только у меньшинства таких производителей имеются собственные линии цинкования, а в Великобритании и Испании компании либо используют для этих целей мощности крупных групп, специализирующихся на цинковании, либо сами входят в их состав. Понятно, что они не заинтересованы в переходе к материалам с предварительным покрытием.

Кроме того, трудности неизбежны в любом случае. Например, в Германии, где, казалось бы, все пути на этот рынок открыты, многие из установленных на автострадах барьеров произведены и оцинкованы в Польше. Их выпускают конкурентоспособные мелкие производители, которые будут насмерть стоять за сохранение объема своих продаж. Тем не менее, менеджеры Agozal утверждают, что германские производители барьеров, с которыми они ведут переговоры, выразили определенный энтузиазм, причем, этими предложениями заинтересовались даже некоторые из компаний, у которых имеются собственные линии цинкования.

Раскрытие покрытий

Основные преимущества непрерывного цинкования перед пакетной технологией заключаются в лучшем сцеплении покрытия с подложкой и большей его эластичности. Для горячекатаных рулонов характерна сравнительно открытая структура поверхности, с которой цинк может образовывать более прочные связи; при этом, технология дает возможность осуществлять травление и разогрев полосы в восстанавливающей атмосфере, что обеспечивает высокую степень чистоты поверхности, предназначенной для нанесения покрытия. Исследования Agozal свидетельствуют, что связи 1a и 2a обеспечивают надежное сцепление при толщине покрытия до 55 мкм, а имеющий место разрыв связей 0a (полотно изгибают при 180°) перекрывается по механизму катодной защиты. В свою очередь, Wuppermann утверждает, что при толщине покрытия 70 мкм у компании нет проблем со сцеплением.

По вопросу, до какой степени защитное действие цинкового покрытия распространяется на края, образуемые при резке материала, специалисты высказывают различные мнения. Некоторые полагают, что предельная толщина листа равна 2 мм, называют также цифры 2,5-2,8 мм, а технологи Agozal утверждают, что покрытия их компании защищают края материала толщиной до 3 мм. Поверхности, которые образуются при резке более толстых листов, необходимо окрашивать цинковой краской. Тем не менее, имеется возможность убедить заказчиков, которые привыкли использовать детали, оцинкованные полностью, что подверженные коррозии края не снижают степени коррозионной защиты детали в целом и их можно скрыть при соответствующем изменении конструкции изделий.

Потенциальные заказчики опасаются, что цинковое покрытие может быть повреждено в процессе изготовления деталей, кроме того, могут возникать проблемы экономического характера (например, если во избежание повреждения покрытий или ускоренного износа обрабатывающих инструментов им придется уменьшить скорость производственного процесса). Однако компании сектора непрерывного цинкования утверждают, что эти опасения не обоснованы: некоторая переналадка оборудования неизбежна, но никаких серьезных изменений не потребуется.

Потребителей пакетно-оцинкованной стали весьма непросто убедить, что для некоторых назначений вполне пригоден материал с покрытием меньшей толщины, которое можно наносить по непрерывной технологии. По словам маркетологов Stahlwerke Bremen, в этом – одно из основных препятствий при продаже продукции компании таким потребителям. По пакетной технологии на сталь наносят покрытие толщиной 60-70 мкм, и, если там, где это допустимо, использовать более тонкие покрытия, то появляется экономия уже за счет стоимости цинка.

В строительной отрасли уже наметилась тенденция использования материалов, оцинкованных непрерывным способом. По данным Wuppermann AG, в европейском строительном секторе раньше использовались преимущественно профили из горячекатаной стали, а теперь им на смену пришли детали из холоднокатаного материала с предварительным покрытием; большая их часть предназначена для внутренних применений. Однако, если отношение потребителей и стандарты, регламентирующие материалы для этих областей использования, удастся изменить в пользу горячекатаных рулонов, то компании, сейчас затрачивающие огромные усилия, чтобы открыть доступ к строительному рынку для своей продукции, будут вынуждены конкурировать там с коллегами по сектору непрерывного цинкования, которым оборудование позволяет наносить покрытия на сталь большей толщины.

Как это ни странно, но компании сектора пакетного цинкования практически не предпринимают никаких действий, чтобы воспрепятствовать пришельцам. Возможно, их внимание больше привлекают иные сферы применения? Эти традиционные производители прекрасно осведомлены обо всех проблемах, сопряженных с деятельностью на этом рынке. Технологический прогресс в секторе лакокрасочных материалов повышает конкурентоспособность альтернативных покрытий, так что для сохранения своей доли рынка производители оцинкованной стали вынуждены разрабатывать способы нанесения более дешевых покрытий меньшей толщины. Одно из возможных технических решений связано с применением сплавов типа Galfan (95% Zn, 5% Al) для получения покрытия толщиной 30-50 мкм, конкурентоспособного по сравнению с материалом, однократно окрашенным краской по цинково-фосфатной грунтовке.

Виктор Рычик, по материалам Metal Bulletin Monthly

 
© агенство "Стандарт"