Оцинкованный прокат

Оцинкованный прокат — это листовой или рулонный металлопрокат (преимущественно из низкоуглеродистой стали), на поверхность которого методом горячего цинкования нанесён слой цинка. Основное назначение оцинкованного проката — защита стали от атмосферной коррозии. Цинк, обладая более низким электрохимическим потенциалом, чем железо, выступает в роли протекторного (жертвенного) анода: при повреждении покрытия он разрушается в первую очередь, предохраняя стальную основу.

История

Первые промышленные способы нанесения цинка на сталь были разработаны в начале XIX века. В 1836 году французский химик Станислас Сорель получил патент на метод горячего цинкования — погружение очищенной стали в расплавленный цинк. Однако массовое производство оцинкованного проката стало возможным лишь после появления непрерывных линий горячего цинкования в середине XX века. В 1936 году компания Armco (США) запустила первую промышленную линию, что позволило обрабатывать стальную полосу в рулонах без остановки процесса.

В СССР производство оцинкованного проката началось в 1950-х годах на Магнитогорском металлургическом комбинате и Новолипецком металлургическом комбинате. К концу XX века технология непрерывного цинкования стала доминирующей в мировой металлургии.

Технология производства

Подготовка поверхности

Перед нанесением цинка стальная полоса проходит несколько стадий очистки:

Обезжиривание — удаление масел и эмульсий в щелочных растворах.
Травление — удаление окалины и ржавчины в растворе соляной или серной кислоты.
Промывка — удаление остатков реагентов.
Флюсование — нанесение раствора хлорида цинка и хлорида аммония для активации поверхности и предотвращения окисления перед погружением в расплав.

Горячее цинкование

Подготовленная полоса непрерывно проходит через ванну с расплавленным цинком (температура около 450–460 °C). Для регулирования толщины покрытия полоса вытягивается через систему газовых ножей — струи сжатого воздуха или азота сдувают излишки цинка. Толщина покрытия обычно составляет от 80 до 275 г/м² (с каждой стороны), что соответствует 11–38 мкм.

Охлаждение и пассивация

После выхода из ванны полоса охлаждается в камере с воздухом или водой. Для предотвращения образования белой ржавчины (оксида цинка) при хранении во влажных условиях на поверхность может наноситься пассивирующий слой — хроматный или бесхроматный (на основе органических соединений).

Классификация

По способу нанесения покрытия

Горячеоцинкованный прокат (HDG — Hot Dip Galvanized) — основной промышленный вид, получаемый погружением в расплав.
Электрооцинкованный прокат (EG — Electrogalvanized) — цинк наносится электролитическим осаждением; покрытие тоньше (5–15 мкм), более равномерное, но менее коррозионно-стойкое. Используется в автомобилестроении для деталей, требующих хорошей свариваемости и окрашиваемости.
Гальванизированный прокат — термин, часто используемый как синоним горячеоцинкованного, но в строгом смысле относится к любому цинковому покрытию.

По типу покрытия

Обычный цинк (Z) — стандартное покрытие.
Цинк-алюминий (ZA) — сплав с 5% алюминия; повышенная коррозионная стойкость.
Цинк-алюминий-магний (ZM) — сплав с 1–3% магния и 1–3% алюминия; значительно более высокая стойкость в агрессивных средах (например, в приморских зонах).

По виду поверхности

С кристаллизацией (spangle) — после цинкования на поверхности образуются характерные кристаллы цинка (размер регулируется скоростью охлаждения).
Без кристаллизации (minimized spangle) — поверхность матовая, без видимых кристаллов; достигается закалкой полосы сразу после выхода из ванны.
С полимерным покрытием — оцинкованный прокат может дополнительно окрашиваться (оцинкованный прокат с полимерным покрытием, например, для профнастила).

Свойства

Коррозионная стойкость

Цинк защищает сталь двумя механизмами:

Барьерная защита — плотный слой цинка препятствует доступу кислорода и влаги к стали.
Протекторная защита — при повреждении покрытия цинк, как более активный металл, корродирует сам, образуя защитные продукты коррозии (гидроксид цинка, карбонат цинка), которые пассивируют повреждённый участок.

Скорость коррозии цинка в атмосфере составляет 0,5–5 мкм/год в зависимости от условий (в промышленной зоне с высоким содержанием SO₂ — до 10 мкм/год). Срок службы оцинкованного проката в городской среде — 20–50 лет, в сельской — до 80 лет.

Механические свойства

Оцинкованный прокат сохраняет механические характеристики исходной стали: прочность, пластичность, штампуемость. Однако при цинковании возможно некоторое снижение усталостной прочности из-за образования хрупких интерметаллидных слоёв (Fe-Zn) на границе раздела.

Свариваемость

Оцинкованная сталь сваривается всеми основными методами (точечная, дуговая, лазерная), но требует особых режимов: при нагреве цинк испаряется (температура кипения 907 °C), что может вызывать образование пор и трещин в сварном шве. Для снижения дефектов применяют специальные электроды и присадки.

Применение

Оцинкованный прокат — один из наиболее массовых видов металлопродукции. Основные области использования:

Строительство — кровельные материалы (профнастил, металлочерепица), фасадные панели, каркасы лёгких стальных конструкций, водостоки, заборы.
Автомобилестроение — кузовные панели, детали днища, пороги, элементы подвески (электрооцинкованный прокат).
Машиностроение — корпуса приборов, шкафы управления, кожухи, воздуховоды.
Сельское хозяйство — силосы, зернохранилища, кормушки, ограждения.
Энергетика — опоры ЛЭП, корпуса трансформаторов, оболочки кабелей.
Бытовая техника — корпуса холодильников, стиральных машин, микроволновых печей.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Высокая коррозионная стойкость при относительно низкой стоимости (по сравнению с нержавеющей сталью).
Долговечность — срок службы до 50 лет без дополнительной защиты.
Технологичность — легко поддаётся резке, гибке, штамповке, сварке.
Возможность нанесения полимерных покрытий (окраска) для декоративных целей и дополнительной защиты.

Недостатки

Ограниченная стойкость в кислых и щелочных средах — цинк активно растворяется при pH < 6 и pH > 12.
Выделение токсичного цинкового дыма при сварке (требуется вентиляция).
Склонность к образованию белой ржавчины при хранении в условиях конденсации влаги (если не проведена пассивация).
Невозможность использования при температурах выше 200 °C (цинк начинает окисляться и терять защитные свойства).

Экологические аспекты

Производство оцинкованного проката связано с выбросами оксидов цинка и серы, а также с образованием сточных вод, содержащих ионы цинка и хрома (при хроматной пассивации). Современные линии оснащаются системами очистки газов и замкнутыми циклами водоснабжения. В России действуют нормативы ПДК для цинка в атмосферном воздухе (0,05 мг/м³) и в сточных водах (0,5 мг/л).

Утилизация оцинкованного проката возможна через переплавку в сталеплавильных печах; цинк при этом испаряется и может быть уловлен в фильтрах (вторичный цинк). В мире ежегодно перерабатывается около 30% оцинкованного лома.

Производство в России и мире

Крупнейшими производителями оцинкованного проката в мире являются компании ArcelorMittal (Люксембург), Nippon Steel (Япония), POSCO (Южная Корея), Baowu (Китай). В России основными производителями выступают:

ПАО «Новолипецкий металлургический комбинат» (НЛМК) — один из крупнейших в мире производителей оцинкованного проката, мощность линий — около 2,5 млн тонн в год.
ПАО «Магнитогорский металлургический комбинат» (ММК) — выпускает оцинкованный прокат для строительства и автомобилестроения.
ПАО «Северсталь» — производство на Череповецком металлургическом комбинате.
АО «Уральская сталь» — специализируется на толстолистовом оцинкованном прокате.

Суммарное производство оцинкованного проката в России в 2023 году составило около 6,5 млн тонн, что покрывает внутренний спрос и позволяет экспортировать продукцию в страны СНГ, Ближнего Востока и Азии.

Источники

ГОСТ 14918–2020 «Прокат листовой горячеоцинкованный. Технические условия».
ГОСТ 34180–2017 «Прокат тонколистовой холоднокатаный и холоднокатаный оцинкованный с полимерным покрытием».
Справочник «Коррозия и защита металлов» под ред. А.П. Гуляева, 2018.
Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 005/2011 «О безопасности упаковки».
Данные Министерства промышленности и торговли РФ за 2023 год.
Международный стандарт ISO 1461:2022 «Hot dip galvanized coatings on fabricated iron and steel articles».

BFOmetr — база данных и аналитика по компаниям России.

На главную BFOmetr →