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今后幾年我國焊材產業(yè)的發(fā)展和原輔材料改進

作者：鋼結構網(wǎng)    
時間：2009-12-23 10:01:40 [收藏]


    　　今后幾年我國焊材產業(yè)的發(fā)展和原輔材料改進

    　　唐伯鋼

    　　(一)我國經濟和鋼材消費量的快速增長，拉動了焊材產業(yè)的發(fā)展

    　　目前各國的焊接鋼結構用鋼量，均在其鋼材消費量的40-60%范圍內波動。因此鋼材消費量的增長，將直接帶動焊接產業(yè)的發(fā)展。我國"九五"期間的鋼材消費量見表1。

    　　　　　表1我國"九五"期間的鋼材生產和表觀消費量單位:萬噸

    　　年份鋼材表觀消費量國內鋼材生產量進口量出品量

    　　19961051593381598422

    　　19971084799871322462

    　　199811623107381242357

    　　199913220121021486368

    　　200014121131461596621

    　　注：鋼材表觀消費量是指包括使用單位庫存量在內的消費量

    　　由表1可見，2000年我國鋼材的表觀消費量己達1.41億噸，遠超過了1998年我國有關主管部門預測的2000年鋼材表觀消費量1.27億噸的數(shù)字。說明近年來鋼材消費量的增長在加快。

    　　我國尚未完成工業(yè)化的目標，21世紀前期在以信息化帶動工業(yè)化的指導方針下，經濟發(fā)展仍需主要依靠傳統(tǒng)產業(yè)的改造與增長。美、日、歐洲等發(fā)達國家相繼于20世紀七十年代至八十年代，完成工業(yè)化目標向信息時代發(fā)展后，其鋼材消費量與焊接產業(yè)均呈下降趨勢。例如日本在20世紀七十年代鋼產量達到1.2億噸時，日本焊材年產量曾達到53萬多噸，而近幾年日本鋼產量波動在1億噸左右，日本焊材產量明顯下降，年產量波動在30萬噸左右。而我國在21世紀前期，鋼材消費量和焊材消費量均將與國民經濟同步增長。1995年我國鋼材消費量1.05億噸，焊材(包括焊條、焊絲、焊劑)消費量約80多萬噸。2000年鋼材消費量1.41億噸，焊材消費量近120萬噸，其中焊條約95萬噸，氣保護實芯焊絲約11萬噸，藥芯焊絲約1萬噸，埋弧焊材(焊絲和焊劑)約12萬噸。再計入約7萬噸出口及庫存量，2000年我國各類焊接材料的總產量己約130萬噸。

    　　到2010年前后，當我國年鋼材消費量達到2億噸時，焊材的國內年消費量將達到150-160萬噸。此時可能焊條占50-65%、氣保護實芯焊絲占20-30%、藥芯焊絲占5-10%。埋弧焊用焊絲和焊劑占10-12%。(二)加入WTO與國際市場接軌后，我國焊材產業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)

    　　1、我國焊材產業(yè)的結構存在很大問題，一是生產規(guī)模膨脹而分散，經前幾年的關停并轉調整，目前仍有400多家焊條廠，150多家焊絲廠、30多家焊劑廠，其通用產品的生產能力超過市場需求量一倍以上，導致惡性競爭，壓價銷售，而無力進行技術改造；二是焊材企業(yè)整體生產和檢驗設備仍較落后，原創(chuàng)性技術開發(fā)能力薄弱，高性能焊材的品質仍與國外名牌產品有較大差距。因此加入WTO后，將會面臨較大的沖擊。目前世界各國的名牌焊材企業(yè)，都看好我國仍在不斷增長的焊材市場。、面對激烈的國內外市場競爭，希望我國有希望"作大作強"的焊材企業(yè)，務必要看到培育企業(yè)核心技能和名牌產品的重要性。在這方面下大功夫，才能提高企業(yè)和產品的競爭力。

    　　2、我國生產量最大的結422焊條，由于售價低，國外同類產品難于進入國內市場。這類產品今后仍主要是國內競爭的問題。但過去外銷量最多的結421(MT-12)和結422焊條，目前己成為國際市場的低擋產品，出口價每噸僅四百美元左右，在東南亞各國的零售價每噸僅六百美元左右，而東南亞各國本地制造的"相當于全位置立向下結421焊條"零售價為每噸九百多到一千美元。在中東與拉丁美洲的市場情況也與此相同。

    　　己有調查情況顯示，東南亞、中東、非州、拉丁美洲等發(fā)展中國家，目前銷量最大的受歡迎的產品是相當干全位置立向下結421和E7018低氫型鐵粉高效焊條。其價格較好，使用量最大。因此我國外銷產品(包括在國外辦廠)應以這二種焊條作為主導產品，才能取得較高的經濟效益。

    　　3、加入WT0與國際市場接軌后，對我國焊材市場沖擊較大的產品，將是技術含量較高，利潤也較高的產品。包括：藥芯焊絲、燒結焊劑、低飛濺氣保護焊實芯焊絲、高強鋼用焊材、低溫鋼用焊材、耐熱鋼用焊材、不銹鋼用焊材等。

    　　21世紀前期鋼材品質的提高，將對焊材產品的品質升級提出了更高的要求。在2000-2005年冶金科技發(fā)展指南和軋鋼科技發(fā)展指南中，明確要研制和推廣使用高層建筑用高強度鋼板(代替日本SM490C)、石油管線用X70鋼材、造船用高強度鋼板、工程機械用1250Mpa高強鋼，發(fā)展輕鋼結構建筑用熱軋鍍鋅鋼板，發(fā)展H型鋼、耐火鋼、耐侯鋼、防震鋼和高性能耐熱鋼及低溫鋼等。

    　　例如，據(jù)有關部門測算，未來10年我國將需要油氣管線鋼850萬噸左右，大部分是X70鋼材。鋼材的實物水平為抗拉強度大于600Mpa、-20℃沖擊值平均大于200J、鋼材含S＜0.005%。中國石油天然氣集團公司己進行大量工作，使管道焊接與國際先進水平接軌，改變過去大量采用纖維素焊條焊接管接頭的工藝，而主要采用實芯焊絲氣體保護自動焊和自保護藥芯焊絲半自動焊。石油管道局焊接中心收集了國內外69種焊接材料進行比較試驗，結果目前國產焊絲基本不能配套，最后選用了采用進口鋼盤條在國內加工的實芯焊絲和國外的自保護藥芯焊絲。

    　　又例如，普遍采用鐵水預處理、頂?shù)讖秃洗禑?、鋼包冶金精煉等工藝后，己使不少低合金鋼的實物含硫量小?.009%，甚至小于0.005%。因而不但一些鋼鐵公司己制定企業(yè)標準保證鋼材有低的含硫量，而且也修改了相關國家標準。2000年9年26日國家質量技術監(jiān)督局發(fā)文批準修改了《壓力容器用鋼板》和《低溫壓力容器用碳素鋼和低合金結構鋼板》二個國家標準，降低了標準規(guī)定的鋼材S、P含量，見表2。

    　　　　　　表2己修改的GB3531和GB6654中鋼材的S、P含量(%)

    　　鋼材牌號原規(guī)定修改后

    　　PSPS

    　　16MnDR≤0.030%≤0.025%≤0.025%≤0.015%

    　　15MnNiDR≤0.030%≤0.025%≤0.025%≤0.015%

    　　09MnNIDR≤0.025%≤0.020%≤0.020%≤0.015%

    　　20R≤0.035%≤0.030%≤0.030%≤0.020%

    　　16MnR≤0.035%≤0.030%≤0.030%≤0.020%

    　　15MnVR≤0.035%≤0.030%≤0.030%≤0.020%

    　　15MnVNR≤0.035%≤0.030%≤0.030%≤0.020%

    　　15CrMoR≤0.035%≤0.030%≤0.030%≤0.020%

    　　有關設計院與使用單位己提出，為低硫鋼材選用焊條、焊絲、焊劑等焊接材料時，應要求焊材熔敷金屬的硫含量符合鋼材國家標準的規(guī)定，并力爭達到鋼材的實物水平。應該說，這種要求是合理的。但目前相應焊材國家標準中規(guī)定的硫含量高于表2中的修改值，在焊材國家標準未修改前，建議有競爭力的焊材企業(yè)制定企業(yè)標準，滿足設計與使用單位的要求。

    　　(三)焊條用原輔材料的改進

    　　預測今后五年，我國焊條的年產量將在95-110萬噸之間波動。年產100萬噸焊條，要消耗焊條用盤條鋼約七十萬噸，消耗各種鐵合金和礦石粉等粉料約三十萬噸，消耗各種水玻離約7萬噸。而為了提高焊條約的性能，就必須相應提高各類原輔材料的品質。

    　　1、對低合金鋼焊條用焊芯盤條，需增加品種，提高質量

    　　我國和美國、歐洲、日本的《碳鋼焊條》與《低合金鋼焊條》標準，均規(guī)定按熔敷金屬性能檢驗焊條，而未規(guī)定用什么焊芯來制造焊條。

    　　鈦鈣型、高鈦型、鈦鐵礦型等酸性渣系焊條，采用沸騰鋼作焊芯，如H08A等。而低氫型焊條，我國過去也同樣采用沸騰鋼H08A作焊芯。

    　　近年來隨著鋼材品質的改進，各種高強鋼和低溫鋼的硫、磷、氧、氮、氫雜質大幅度下降，鋼材的低溫沖擊韌性大幅度提高，為了改進相應的焊條性能，國外己對高強鋼焊條和低溫鋼焊條，采用超低碳和低雜質的鎮(zhèn)靜鋼作焊芯。例如采用:C＜0.04%、Si≤0.10%、Mn≤0.30~0.6%、S≤0.010%、P≤0.015%的超低碳鎮(zhèn)靜鋼H04E作焊芯。由于是鎮(zhèn)靜鋼，因此鋼中的氧、氮，氫雜質含量遠低于沸騰鋼。

    　　我國今后要提升高強度鋼、低溫鋼以及耐熱鋼焊條的品質，也必須采用超低碳鎮(zhèn)靜鋼作焊芯，希望有關鋼廠生產鎮(zhèn)靜鋼H04E盤條鋼。

    　　2.對不銹鋼焊條用焊芯鋼絲，需提高品質

    　　近年來，我國不銹鋼的消費量快速增長，從1990年的26萬噸增長到2000年的165噸，己超過日本的不銹鋼年消費量，成為僅低于美國(不銹鋼年消費量200萬噸以上)的不銹鋼消費大國。按現(xiàn)在的增長速度預計，我國2005年不銹鋼的消費量將達到215萬噸，2010年將達到265萬噸。目前，不銹鋼薄板廣泛用于輕工，食品、制酒、飲料、乳品、食油加工、醫(yī)藥、家用電器、環(huán)保和建筑裝飾等行業(yè)，中厚板則主要用于石油、化工、機械等行業(yè)。

    　　我國不銹鋼焊條的產量，己從過去的年產幾千噸，增長到2000年的一萬一千噸以上。預計今后每年均將增加一千多噸。為了提高各類不銹鋼焊條的品質，除改進提高藥皮配方水平外，還必須提高焊芯鋼絲的品質。

    　　與國外先進水平相比，焊芯所用不銹鋼焊絲，有以下差距：

    　　1、含碳量偏高：我國H0Cr21Ni10、H0Cr19Ni12Mo2等焊絲含碳量的實物水平為0.05～0.08%，而國外名牌產品實物水平為0.03~0.05%。我國超低碳H00Cr21Ni10、H00Cr19Ni12Mo2等焊絲含碳量實物水平為0.03%左右，而國外名牌產品實物水平為0.01~0.02%。因此國外超低碳不銹鋼焊條熔敷金屬含碳量可穩(wěn)定小于0.02%,而國產超低碳不銹鋼焊條熔敷金屬含碳量波動在0.03~0.04%之間，品質呈現(xiàn)明顯差距。

    　　2、含硅量偏高：國內大多數(shù)廠家供貨的不銹鋼焊絲，只能控制Si≤0.40%,而國外名牌產品不銹鋼焊絲的實物水平可保證Si≤0.20%，差距明顯。焊絲硅含量偏高時，不利于提高焊條的抗氣孔能力。因此宜選用Si≤0.02%不銹鋼焊絲作焊芯。

    　　3、含氮量偏高：國內大多數(shù)廠家供貨的不銹鋼焊絲含氮量為0.023～0.035%之間，國外不銹鋼焊絲名牌產品含氮量為0.01～0.02%。氮含量增高，將增長熔敷金屬強度與降低鐵素體含量，增加其熱裂紋傾向。并在多層焊時，由于氮的積累，而易產生氣孔。

    　　4、采用廢鋼冶煉的小電爐，各種雜質元素易偏高?，F(xiàn)在可喜的是，上述差距，我國己有企業(yè)在努力解決。例如江蘇興海集團公司在年產不銹鋼焊絲三千噸的基礎上，與上海有關冶金科研單位合作，成功開發(fā)了對電爐冶煉的"不銹鋼水"進行爐外真空吹氧精煉的裝備和工藝，大幅度降低了不銹鋼焊絲的碳、硅、氮等雜質含量?？稍诠┴洉r，按用戶要求，在不銹鋼焊條用焊絲的化學成分中，控制C≤0.02%，Si≤0.20%,N≤0.02%，達到國外名牌產品的實物水平，有利于提高我國不銹鋼焊條的品質。

    　　3.關于天然金紅石、人造金紅石、鈦白粉、還原鈦鐵礦和鈦鈣型焊條

    　?、偬烊唤鸺t石：今年TiO2品位大于95%的澳大利亞金紅石，產地價每噸450~500美元，其主要成分：TiO2≥95%，F(xiàn)e2O3≤1%,ZrO2≤1%，S≤0.03%，其粒度為：60~120目的大于80%,小于200目的細粉小于2%,因此適合焊條生產。

    　　國產天然金紅石，目前能達到以上品位和粒度水平的，還很少。希望朝此方向努力。還應指出，產于海南島。廣東、廣西等沿海地區(qū)的金紅石砂礦，含有結晶水，可用于生產結422焊條，不適宜用于不銹鋼焊條。

    　?、谌嗽旖鸺t石：以高鈦渣或鈦精礦為原料，有采用酸浸法和電爐冶煉法二種生產方式。酸浸法由于對環(huán)境污染較大，現(xiàn)己少用。過去采用電爐冶煉法生產時，是將冶煉合格的高溫液體倒出來"干冷"，然后破碎，此時人造金紅石呈紅褐色或黃黑色，性能較好。近年有部分廠家為方便破碎，將電爐中的高溫液體倒入水中，形成較松散的"水渣"，然后破碎，此時人造金紅石完全為黑色，且含有結晶水，不適宜于用在低氫型焊條和不銹鋼焊條中。

    　　③鈦白粉：1998年我國鈦白粉的總產能為18~19萬噸，2000年國內外鈦白粉工業(yè)強勁攀升，出現(xiàn)擴大產能和建新廠的高潮，到2001年我國鈦白粉的總生產能力將接近40萬噸，比1998年增加了一倍多。導致鈦精礦原料緊張。1998年全國鈦白粉產量14萬噸，消耗鈦精礦37萬多噸，1999年鈦白粉產量19萬噸，消耗鈦精礦50萬噸。2001年如生產鈦白粉38萬噸，則需消耗鈦精礦100萬噸，國內鈦精礦己供不應求，而需進口鈦精礦了。

    　　用于焊條的鈦白粉，希望為金紅石型，這樣焊條電孤穩(wěn)定，藥皮不易升溫過熱及增大飛濺。但據(jù)全國鈦白粉信息網(wǎng)公布的資料，到2000年底，全國能生產金紅石型鈦白粉的廠家，僅有鎮(zhèn)鈦，渝鈦、南鈦、裕興、404廠、錦鈦白等六家，其余均為銳鈦型鈦白粉。株州、常州、焦作等廠家，正在準備轉產金紅石型鈦白粉。

    　?、苓€原鈦鐵礦：由于前述鈦白粉工業(yè)急劇攀升后，使鈦精礦供不應求，因此今年還原鈦鐵礦價格在上漲。

    　?、輾J鈣型焊條將逐漸面臨轉換渣系的問題：傳統(tǒng)的結422焊條配方中，加入的TiO2總量，必須在28~34%之間。如前所述，由于我國鈦礦資源日益緊缺，今后還原鈦鐵礦和人造金紅石的價格仍將上漲。根據(jù)國外的經驗，用于焊接薄板的小ф2.5~3.2mm焊條采用高TiO2配方，用于焊接厚板的中ф4.0~5.8mm焊條，應發(fā)展低TiO2配方。

    　　4、關于焙燒云母：

    　　白云母的標準分子式為：k{Al2[AlSi3O10](OH)2}，理論結晶水含量為4.5%.但云母在成礦過程中，其晶體結構常有變化，實測云母的結晶水含量波動在2.5～7.5%之間。云母所含結晶水，必須焙燒到800℃以上才能分解和去除。由于云母具有很好的滑性和彈性，是改善焊條壓除性最好的物資，國外從20世紀七十年代開始采用焙燒云母，我國近年來已推廣在低氫型焊條，超低氫型焊條和不銹鋼焊條中采用焙燒云母。生產焙燒云母時，最佳的焙燒溫度為850°~900℃，高于950℃時云母開始熔解，失掉其滑性與彈性。從國外進口的焙燒云母，實測其結晶水含量為零。國內各廠家生產的焙燒云母，實測仍含有0.2~0.5%的結晶水，其原因是國外焙燒時，采用了負壓焙燒，類似抽真空的原理，使高溫反應時的水分充分排出。因此國內希望在這方面發(fā)展的企業(yè)，今后也應改進焙燒裝置，生產嚴格控制粒度和結晶水為零的名牌產品。

    　　5、關于微碳鉻鐵

    　　不少廠家為降低不銹鋼焊條成本，已盡量采用微碳鉻鐵代替金屬鉻。為提高不銹鋼焊條的品質，應力爭使微碳鉻鐵的含碳量及含硫量與金屬鉻接近，例如湖南婁底市大金新材料公司生產的微碳鉻鐵的實物水平，含碳量己小于0.023%，含硫量己小于0.025%。

    　　6、關于具有某些功能性作用的原輔材料在焊條配方中，己采用具有某些功能性作用的原輔材料。對這些原鋪材料不應單純按化學成分來要求，而應在供貨和采購時，注重其功能性指標。例如：

    　?、俟杌沂禾烊坏膬?yōu)質硅灰石粉，在顯微鏡下呈現(xiàn)長柱狀和針狀形態(tài)，因此有利于改善壓涂性和提高藥皮粘結強度。而人工合成的硅灰石粉，在顯微鏡下為顆粒狀。

    　?、诤Ｅ菔禾烊缓Ｅ菔陲@微鏡下為纖維狀，呈鏈層狀晶體結構，因此具有良好的粘性和流動性，明顯改善焊條的壓涂性能。而用滑石及硅泥等混合而成的類似化學成分的粉劑，不具有海泡石的功能作用。

    　　③羧甲基纖維和微晶纖維：羧甲基纖維素溶于水后，成漿糊狀，可增加焊條藥粉的粘性。而微晶纖維，國外的同類產品大都為木質纖維素，溶于水不成漿湖狀，具有分散性，加入焊條配方中，有使焊條不粘條和提高藥皮早期強度的作用，有利于提高油壓機焊條的成品率。國產微晶纖維應按此方向改進。

    　?、芎Ｔ逅徕c：海藻酸鈉應檢測標準溶液的粘度值，要求含2%海藻酸鈉的水溶液，在20℃時的粘度不小于300厘泊。同時必須控制粒度，日本在1998年發(fā)表的專利中，認為細顆粒的海藻酸鈉(全部小于80目，而且小于300目的微粉必須大于20%)，在配方中加入0.3~1%,將明顯提高油壓機焊條的成品率。

    　　7、為提高油壓機壓涂焊條的成品率，必須控制藥皮原材料顆粒度目前相當一部份進口和國產油壓機運行不順，生產焊條時成品率低。究其原因，除可能存在的設備因素外，主要是涂料粉中的細粉過多和水玻璃品質欠佳，使壓涂時機頭附近藥粉易硬結，焊條偏心易波動，導致焊條成品率低，涂料粉浪費大。

    　　用于涂料粉的各種礦物性原材料與鐵合金，過去國內往往只規(guī)定粒度全部通過40目或全部通過100目，而國外嚴格要求各種粒度之間的組合，規(guī)定粗粉(40~60目)、中粗粉(60~120目)、中細粉(120~200目)、細粉(小于200目)所占比例。應控制按配方混合后的涂料粉中，中粗粉(60~120目)占50%以上，細粉(小于200目)小于20%，才能保證油壓機在高速出條的狀態(tài)下，藥皮外觀成形良好，偏心穩(wěn)定，焊條成品率大于95%。

    　　目前國內原材料顆粒度主要問題是細粉過多，不但大理石、螢石細粉過多使焊條壓涂不順，而且螢石細粉過多將降低電弧穩(wěn)定性，鈦鐵細粉過多將使焊縫低溫沖擊值出現(xiàn)低值。

    　　從長遠看，我國焊材原材料供應廠家，也必須走規(guī)模經營和產業(yè)升級的道路，建立分級粉碎，密閉混合(使同一批號的礦石粉化學成分均勻)和密閉分級篩分的礦石粉自動生產線。這樣既能保證國內焊條上檔次的需要，又能開拓原材料出口外銷市場。

    　　8、必須提高水玻璃品質，并按不同情況選用與調配水玻璃水玻璃是用鉀鈉化合物與石英砂在高溫下反應，而成為硅酸鈉、硅酸鉀的。國外反應溫度己提高1500℃～1600℃，而國內各水玻璃制造廠由于反應爐或坩堝的耐火度不夠，只燒到1300℃~1400℃，由于反應溫度低，使生產的硅酸鈉、硅酸鉀欠穩(wěn)定，導致水玻璃溶液易沉淀、混濁、粘性不好。極大的影響焊條制造質量。

    　　期望國內水玻璃生產廠，仿照國外水玻璃所用"高溫反應爐，溶解蒸濃，過濾調配"的技術，改進產品的品質。原則上用于焊條制造的水玻璃，應是清澈透明的稀液體，沒有沉淀物和游離堿，而粘度又好。

    　　在焊條制造中，除螺旋機采用模數(shù)2.6左右的鉀鈉水玻璃外，油壓機使用的水玻璃品種，國內外己有不同的選擇和改進，現(xiàn)歸納于下：

    　　1、采用模數(shù)2.8的純鈉或鉀鈉水玻璃，濃度化48Be'左右。這種水玻璃，形象的說是"漿糊",而不是"膠水"。過去用得較多，近年來己較少使用。

    　　2、采用模數(shù)3.2~3.4的純鈉水玻璃和模數(shù)3.3~3.4純鉀水玻璃，按7:3(或其它比例)對摻后使用。

    　　3、采用模數(shù)3.1~3.2的鉀鈉水玻璃，控制粘度為600~1000厘泊(Pa?S)使用(對應濃度約為41~43Be')。采用這種水玻璃可使用S攪拌機或立式攪拌機。近年來不少焊條廠己在油壓機生產焊條時采用此種水玻璃。其鉀鈉比，以2：1為好。

    　　4、采用高模數(shù)鉀水玻璃和低模數(shù)鈉水玻璃，按不同比例，對摻使用。所用鉀水玻璃模數(shù)為3.1左右，濃度42~44Be'。所用鈉水玻璃模數(shù)為2.2~2.4,濃度50~52Be'。這二種水玻璃根據(jù)生產不同品種焊條的需要，按不同比例對摻后，加水調到濃度40~42Be'，此時粘度僅為100~300厘泊(Pa?S)，浸潤性極好。采用這種水玻璃必須采用碾壓式攪拌機，涂料粉在碾壓式攪拌機中經碾壓與攪拌的雙重作用，使涂粉具有好的粘結性與流動性，適合各種類型焊條生產。己是日本、臺灣和東南亞各國在焊條生產中主要使用的工藝，應在國內推廣使用。

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