Благодаря постоянному развитию инфраструктурных проектов в суровых условиях, таких как морские ветровые электростанции, береговые мосты и электросети сверхвысокого напряжения, стальные пряди с алюминиево-цинковым покрытием стали основным фактором роста на рынке высококачественной проволоки благодаря превосходным антикоррозионным характеристикам их покрытия из сплава «цинк-алюминий-редкоземельные элементы». Ожидается, что в 2025 году объем внутреннего рынка стальных прядей с алюминиево-цинковым покрытием превысит 8,5 млрд юаней, а годовой рост составит 9,7%. Тщательная модернизация производственных процессов и оптимизация формул сплавов постоянно повышают адаптируемость продукта в экстремальных условиях, обеспечивая долгосрочную и надежную материальную поддержку инфраструктуры во многих областях.
Основные характеристики: три основных преимущества повышают конкурентоспособность рынка
Основная ценность стальных прядей с алюминиево-цинковым покрытием проистекает из синергетического усиления «антикоррозийности + прочности + долговечности», что дает им значительные конкурентные преимущества в сложных условиях. Во-первых, основной отличительной чертой является превосходная коррозионная стойкость. Покрытие из сплава редкоземельных металлов, смешанного с цинком и алюминием, обеспечивает двойную защиту за счет «защиты защитного анода + барьерной защиты», при этом коррозионная стойкость в 3-5 раз выше, чем у традиционных горячеоцинкованных стальных прядей. Он обеспечивает более 1800 часов отсутствия красной ржавчины при испытаниях в нейтральном солевом тумане и срок службы более 30 лет в прибрежных условиях с высоким содержанием соляного тумана, что в 2-3 раза больше, чем у традиционных продуктов. Во-вторых, сбалансированные механические свойства: основная продукция имеет предел прочности на разрыв от 1570 МПа до 1960 МПа, а некоторые специальные модели достигают 2160 МПа, сохраняя при этом степень удлинения ≥4,5%. Они могут выдерживать долговременные динамические нагрузки и сложные нагрузки, отвечая требованиям высокой прочности, например, в качестве основных тросов для мостов с большими пролетами и крепления башен ветряных электростанций. В-третьих, широкая адаптируемость к сценариям: технические характеристики продукта охватывают диаметры 12,7–28,6 мм, включая конструкции 1×7 и 1×19. Толщина покрытия (120–610 г/м²) может быть настроена в соответствии с потребностями, адаптируясь к различным суровым сценариям, таким как прибрежная инфраструктура, ветроэнергетика в пустыне и химические парки. Он также обладает устойчивостью к песчаным бурям, устойчивостью к низким температурам (-40 ℃) и устойчивостью к УФ-старению.
Производственный процесс: полный точный контроль процесса позволяет создавать высококачественные покрытия
Производство стальных прядей с алюминиево-цинковым покрытием представляет собой систематический проект «очистка сырья – обработка формованием – покрытие сплавом – проверка готовой продукции». Основной процесс направлен на обеспечение однородности и адгезии покрытия, при этом ключевые процедуры разделены на пять основных звеньев:
Шаг 1: Подготовка сырья и предварительная обработка поверхности
В качестве основного материала выбрана высококачественная катанка из высокоуглеродистой стали (содержание углерода 0,65-0,85%), проходящая четырехэтапную поверхностную обработку «травление - промывка щелочью - промывка водой - сушка»: травление для удаления оксидной окалины (концентрация соляной кислоты 18%-22%, температура 40-50℃), щелочная промывка (концентрация гидроксида натрия 5%-8%) для удаления масла, многоступенчатая промывка водой для нейтрализации. остаточная кислота и щелочь и, наконец, сушка горячим воздухом (температура 120-150 ℃), чтобы обеспечить чистую и сухую стальную поверхность основания, закладывая основу для адгезии покрытия.
Шаг 2: Укрепление волочения проволоки и контроль точности
Предварительно обработанные катанки подаются в машину непрерывного волочения проволоки, использующую процесс «многопроходное постепенное уменьшение диаметра + онлайн-термообработка» для волочения стальной проволоки до заданного диаметра (например, φ5,0 мм для стальных прядей структуры 1×7 диаметром 15,2 мм). Между тем, сорбитное преобразование достигается за счет контроля температуры (450-550 ℃) для улучшения прочности на разрыв и ударной вязкости стальной проволоки. Во время волочения проволоки используется специальная графитовая смазка, скорость волочения (8-12 м/с) и точность матрицы контролируются во избежание царапин на поверхности, обеспечивая шероховатость поверхности Ra≤0,8 мкм.
Шаг 3: Формирование скрутки для обеспечения структурной плотности
Несколько тянутых стальных проволок (например, 6 боковых проволок + 1 центральная проволока для конструкции 1×7) подаются в крутильную машину, скручиваются в соответствии с заданной длиной свивки (в 12–16 раз больше диаметра стальной пряди) и направлением свивки (левая скрутка или правая скрутка) для формирования заготовки стальной пряди. В высококачественных изделиях дополнительно применяется «процесс предварительной деформации»: для предварительного изгиба стальной проволоки в дугу применяется механическое давление, что приводит к более плотной структуре после скрутки, равномерному распределению напряжения под нагрузкой и снижению риска растрескивания покрытия, вызванного остаточным напряжением.
Шаг 4. Нанесение легированного покрытия методом горячего погружения (основной процесс)
Это ключевое звено, определяющее производительность продукта, при использовании процесса «горячее покрытие + легирование»: сначала заготовка из стальной пряди предварительно нагревается до 450-500 ℃ для удаления остаточной влаги и масла; затем погружают в ванну с расплавом редкоземельных сплавов, смешанных с цинком и 5% алюминием (содержание алюминия 4,2%-5,8%, общее количество редкоземельных элементов Ce/La 0,05%-0,15%) при температуре 455-465℃ на 3-5 секунд, чтобы обеспечить равномерную адгезию покрытия; после снятия толщина покрытия контролируется продувкой воздушным ножом (давление 0,3-0,5 МПа) с последующей термоконсервацией в печи легирования (температура 500-550℃) в течение 10-15 секунд для запуска металлургической реакции между слоем цинка и стальной основой, образующей слой тройного сплава Zn-Fe-Al, который повышает адгезию покрытия (прочность на отслаивание ≥15 Н/мм) и коррозионную стойкость.
Шаг 5: Последующая обработка и проверка готовой продукции
Стальные пряди с алюминиево-цинковым покрытием быстро охлаждаются водой (температура ≤60 ℃), затем подвергаются пассивационной обработке (пассивирующий раствор без хрома, толщина 0,5-1,0 мкм) для повышения устойчивости к обесцвечиванию и коррозии. Проверка готовой продукции осуществляется в двойном режиме «онлайн + офлайн»: онлайн-контроль допуска на внешний диаметр (±0,02 мм) с помощью лазерного датчика диаметра и вихретоковое тестирование на непрерывность покрытия и однородность толщины; автономный отбор проб на прочность на разрыв, адгезию покрытия, испытание на солевой туман, испытание на изгиб и т. д., чтобы гарантировать соответствие национальному стандарту GB/T 20492-2019, при этом неквалифицированные продукты напрямую отклоняются.
Технологические обновления: двойной прорыв в оптимизации сплавов и интеллектуальном производстве
Производство стальной пряжи с алюминиево-цинковым покрытием ускоряет трансформацию в сторону «высокой производительности + низкой карбонизации». В плане технологических инноваций предприятия постоянно оптимизируют рецептуры сплавов: добавляют микроэлементы редкоземельных элементов (Ce, La) для измельчения зерен покрытия и уменьшения пористости, улучшая коррозионную стойкость дополнительно на 15-20%; Некоторые ведущие предприятия разработали покрытия из тройных сплавов Zn-Al-Mg, коррозионная стойкость которых на 20–30 % выше, чем у традиционных формул, и в настоящее время находятся на этапе пилотных испытаний. В области интеллектуального производства ведущие предприятия внедрили системы управления с замкнутым контуром искусственного интеллекта для регулировки в режиме реального времени таких параметров, как температура ванны расплава, давление воздушного ножа и скорость скрутки, контролируя допуск по толщине покрытия в пределах ± 5 мкм и увеличивая уровень квалификации при первом проходе до 99,7%; Технология машинного зрения позволяет выявлять дефекты поверхности на уровне миллисекунд (например, обнажение покрытия, царапины), при этом эффективность контроля в 10 раз выше, чем при ручном осмотре. В экологически чистом производстве степень внедрения технологии безцианидной пассивации достигла 90%, заменяя традиционные хромсодержащие процессы; коэффициент использования вторичного цинка увеличился до 85%, энергопотребление на единицу продукции снизилось на 18,7% по сравнению с 2020 годом, а интенсивность выбросов углерода упала ниже 0,8 тCO₂/т, что соответствует требованиям Механизма регулирования углеродных границ ЕС (CBAM).
Рыночное применение: экстремальный сценарий спроса стимулирует рост во многих сферах
Сценарии применения стальных прядей с алюминиево-цинковым покрытием продолжают расширяться в суровых условиях, образуя три основных полюса роста: «прибрежная инфраструктура + новая энергетика + транспортное строительство». В прибрежной инфраструктуре доля стальных прядей с алюминиево-цинковым покрытием в проектах прибрежных мостов в Гуанси и Фуцзянь превысила 40%, которые используются для подвески основных тросов и крепления свайных фундаментов для решения антикоррозионных проблем в морской среде. В области новой энергетики проекты морской ветроэнергетики вызвали резкий рост спроса с ожидаемым темпом роста на 28% в 2025 году, который используется для крепления ветряных электростанций и защиты подводных кабелей. В транспортном машиностроении стальные пряди с алюминиево-цинковым покрытием с высокой коррозионной стойкостью используются в таких проектах, как Сычуань-Тибетская железная дорога и морские мосты, адаптируясь к сложным условиям, таким как сильный холод, большая высота и сильное ультрафиолетовое излучение. Кроме того, спрос со стороны зарубежных проектов вдоль «Пояса и пути» высок: ожидается, что объем экспорта достигнет 32 000 тонн в 2025 году, что на 12% больше, чем в прошлом году, в основном это касается проектов по модернизации электросетей и инфраструктуре в Юго-Восточной Азии, на Ближнем Востоке и в других регионах.
Эксперты отрасли заявили, что в будущем стальные пряди с алюминиево-цинковым покрытием будут развиваться в направлении «более высокой коррозионной стойкости, снижения энергопотребления и интеллектуального восприятия». Индустриализация покрытий из сплавов Zn-Al-Mg и продуктов интеллектуального мониторинга, интегрированных с датчиками оптического волокна, станут ключевыми направлениями исследований и разработок. Предприятиям необходимо постоянно концентрироваться на оптимизации рецептуры сплавов, точном управлении процессами и трансформации экологически чистого производства, чтобы занять лидирующие позиции в условиях инфраструктуры, работающей в экстремальных условиях, предоставляя долгосрочные решения в области антикоррозионных материалов для глобальной инфраструктуры.
ANHUI LITONG RARE-EARTH STEEL CABLE CO.,LTD.
