马口铁 :电镀锡薄钢板

更新时间:2023-08-15 17:26

马口铁又名镀锡铁,英文名tinplate,是电镀锡薄钢板的俗称,英文缩写SPTE,是指两面镀有商业纯的冷轧低碳薄钢板或钢带。锡主要起防止腐蚀与生锈的作用。它将钢的强度和成型性与锡的耐蚀性、锡焊性和美观的外表结合于一种材料之中,具有耐腐蚀、无毒、强度高、延展性好的特性。

马口铁最早产于欧洲波希米亚,从14世纪起就开始生产马口铁。当时马口铁主要用来制造餐具和饮具。1730年英国最先实现了热镀锡钢板的工业生产,1800年,英国人制造了长期保存食物的马口铁罐,并于1810年取得了食品罐头的发明专利。从19世纪20年代后,马口铁罐在美国得到了非常大的发展,需求不断增加。1847年,美国人发明了制罐机器,逐步取代手工制罐,从此马口铁的需求不断扩展。1900年电焊机的发明使得马口铁制罐效率得到了非常大的提高。1937年美国建成带钢连续电镀锡生产线,从此开始了在钢铁工业的大规模应用。20世纪90年代后,制罐厂家技术得到了飞速发展,高速焊机可以达到1000罐/分钟的生产水平。在金属包装中,以马口铁包装为主,由于马口铁印刷和加工技术的不断改进和完善,马口铁包装广泛应用于制罐、包装食品的各种容器、冲压容器等行业。

名称由来

马口铁早期称洋铁,因为中国第一批洋铁是于清代中叶自澳门进口的,澳门当时音译“马口”,故中国人一般称之为“马口铁”。也其他说法,如中国过去用这种镀锡薄板制造煤油灯的灯头,形如马口,所以叫“马口铁”。“马口铁”这个名称不确切,因此,1973年中国镀锡薄板会议时已正名为镀锡薄板,正式文件不再使用“马口铁”这个名称。

起源与发展

马口铁最早产于波希米亚(今捷克和斯洛伐克境内)。该地自古就盛产金属,工艺先进,且懂得利用水力从事机器制造,从14世纪起就开始生产马口铁。在很长一段时期内,这里一直是世界上马口铁的主要产地。当时马口铁主要用来制造餐具和饮具。

1730年英国最先实现了热镀锡钢板的工业生产,1800年,英国人制造了长期保存食物的马口铁罐,并于1810年取得了食品罐头的发明专利。不过此时的马口铁采用的是热浸锡法生产。从19世纪20年代后,马口铁罐在美国得到了非常大的发展,需求不断增加。1847年,美国人发明了制罐机器,逐步取代手工制罐,从此马口铁的需求不断扩展。1900 年电焊机的发明使得马口铁制罐效率得到了非常大的提高,又由于价格的昂贵,之后人们逐渐用电镀锡的方法生产马口铁。1937年美国建成带钢连续电镀锡生产线,从此锡开始了在钢铁工业的大规模应用。从20世纪中期,陆续出现了电镀铬薄钢板,用于代替部分马口铁产品的使用。20世纪90年代后,制罐厂家技术得到了飞速发展,高速焊机可以达到1000罐/分钟的生产水平。

中国涂层钢板生产起步较晚,20世纪80年代,我国开始陆续引进涂层钢板生产技术和设备。1998年之后,各行各业发展迅猛,涂层钢板市场需求旺盛,大大促进了涂层钢板的消费和发展,使之产量、消费量连年增加。极大地提高了中国涂层钢板的产能,也使中国进入涂层钢板生产大国的行列。随着中国各行各业的迅猛发展,对涂层钢板的需求快速上升,从而为中国广泛采用涂层钢板作为包装原材料提供了基本条件,迅速成为金属包装业理想的替代材料。中国金属包装的最大用户是食品工业,其次是化工产品。此外,化妆品和药品也占一定的比例。在金属包装中,以马口铁包装为主,由于马口铁印刷和加工技术的不断改进和完善,马口铁包装的应用越来越广泛。

马口铁的分类

镀锡工艺分类

根据镀工艺的不同,马口铁可分为热浸镀马口铁和电镀马口铁两种类型。热浸镀马口铁采用液涂工艺镀锡制成,其涂层较厚,且厚度难以控制。锡量消耗大,因而其应用受到一定限制;电镀马口铁又称冷轧马口铁,采用电镀工艺在钢基板上均匀地镀以锡膜,其电镀方法主要碱性性电镀法、卤素电镀法和硼氟酸电镀法等。

镀锡厚度分类

根据薄钢板正、反面镀厚度的不同,可以将马口铁分为等厚镀锡马口铁和差厚镀锡马口铁两种,其中等厚镀锡马口铁是指马口铁正反面的镀锡量相同,而差厚镀锡马口铁是指马口铁正面和反面的镀锡量不同。

产品用途分类

按包装用途可分为食品包装用马口铁、饮料包装用马口铁、喷雾和化妆品包装用马口铁、化工包装用马口铁等。

生产工艺

工艺流程

马口铁生产工艺流程为:炼钢→热轧→酸洗→冷轧→连续退火(或电解脱脂→箱式退火)→平整(或二次冷轧)→钢卷准备作业线→电镀→涂油

关键技术

马口铁基板生产工艺复杂、技术难点多,基板的力学性能决定了马口铁的力学性能,影响基板力学性能的因素有基板的化学成分、轧制工艺和退火工艺。

技术简介

镀锡工艺

马口铁的镀多采用酸性电镀工艺,也可采用热浸镀锡工艺。钢板经电镀锡后表面呈银白色,这种锡镀层厚度约为0.4~4μm,在技术上一般以单位面积的镀锡量 来表示(g/m2)。马口铁电镀后的镀锡层孔隙很多,抗蚀性能不好。因此必须在电镀后进行软溶处理或钝化处理,使其表面分别生成锡合金层和二氧化锡层。使镀 层光亮,并使镀层与钢板的结合力增强和孔隙减少,才能有效地提高耐腐蚀性能。马口铁表面电镀锡,主要是锡的电极电势比铁高,化学性能稳定,因此可对钢板起防锈保护作用。但必须保持镀锡层的完整,若被划破,甚至仅有微小的孔隙而暴露出钢基,也会因产生阳极腐蚀而使钢板很快被腐蚀。

热轧工艺

影响热轧带钢组织和性能的因素有:钢坯加热温度、加热时间、轧制温度、终轧变形程度及卷取温度。力学性能和晶粒度的主要影响因素是终轧温度和卷取温度,通常最合适的终轧温度为820~870℃,卷取温度为620~670℃;板形和尺寸的主要影响因素是轧凸度、轧制温度、宽度方向和轧制方向的温度分布、张力控制等;对耐蚀性而言,最重要的是带钢表面氧化皮的可酸洗性,从精轧机出来后的冷却速度对此影响较大。

冷扎工艺

冷轧工艺要保证冷轧带钢的厚度均匀,获得良好的表面质量,并满足平整度要求。这些质量特性将反映到镀锡板的最终产品上。GB/T2520-2008《冷轧电镀锡钢板及钢带》对带钢的厚度偏差、宽度偏差和形状偏差(边线镰刀弯、切斜、不平度)做了规定,这些指标远远高于GB/T 708-2006《冷轧钢板和钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》中的规定值。马口铁薄规格、高精度的要求决定了冷轧工艺的难度。目前国内大多数厂家采用六辊可逆HC轧机,其产品精度、成材率和产量相对较低。虽然中国大型钢厂有大型的冷连轧机组,但为了确保高产,一般不生产0.15~0.5mm规格的薄带钢。

连续退火

连续退火炉的设计和制造难度主要体现在以下两点:(1)高速喷气冷却(HGJC)系统的设计。连续退火技术在多种冷却工艺中,采用高速喷气冷却(HGJC)技术产品缺陷少,可节约投资成本和生产维护费用。但高速喷气冷却(H GJC)系统的设计极具难度,包括为防止带钢产生冷却折皱,需要设计合适的隔离墙与辐射加热管的位置;移动支撑辊的设计要确保带钢平稳运行和易于穿带;C型校正辊的设计要确保进一步平整带钢,移动风箱的设计要易于穿带与灵活操作;可调的冷却能力要确保带钢宽度方向冷却均匀,沿带钢宽度方向安装的扫描型高温计要确保带钢均匀冷却;需采用交流变频冷却风机精确控制带钢温度等。(2)带钢在炉内高速稳定运行的技术,包括:炉辊热凸度的控制,合适的炉辊凸度和表面粗糙度,炉内热纠偏装置的布置,带热张辊的张力控制系统,宽视角的监控系统和高精度炉内张力数字技术等。

性能参数

产品特性

马口铁是表面镀有一层的铁皮,它不易生锈,又叫镀锡铁。锡主要起防止腐蚀的作用,它将钢的强度和成型性与锡的耐蚀性、锡焊性和美观的外表结合于一种材料之中,具有耐腐蚀、无毒、强度高、延展性好的特性。马口铁包装具有良好的密封性、保藏性、避光性和坚固性等特点。

成份参数

马口铁主要由钢基板、锡铁合金层、锡层、氧化膜和油膜五部分组成,各部分的厚度、成分及性能见下表。

应用领域

马口铁是两面镀有纯的冷轧低碳薄钢板或钢带,广泛应用于制罐、包装食品的各种容器、冲压容器等行业,也可为由其他材料制成的容器配制盖或底。产品主要种类有三片罐用马口铁、喷雾罐和化妆品罐用马口铁、封闭盖和皇冠盖用马口铁、涂料及化工产品容器用马口铁、二片罐用马口铁、特种用途包装用马口铁等。

相关标准

钢板

以下是3种最俱代表性的钢种

尺寸

常用的厚度为:0.20mm、0.23mm、0.25mm、0.28mm四种;常用的宽度为:775mm、800mm、875mm、900mm 、950mm、1000mm、1025m m;长度可在允许范围内任选,以满足各种罐型用料最省的要求。此外为减少边角料,生产企业还会提供各、盖波形铁。

镀锡量

镀锡量是衡量锡层厚度的指标,以单位面积上的镀锡量(g/m2)表示,通常镀量越大,锡层越厚,耐腐蚀性越好,一般实际厚度为0.4~1.5um。中国马口铁镀锡量标准可参考GB2520-88标准。

发展趋势

2000年以后在全球疫情蔓延以及地缘战略因素和全球表观需求下滑影响下,国外马口铁供应呈现下滑态势。数据显示,2020年国外马口铁供应同比同比下滑4.52,2021年微增0.44%。受需求下滑以及利润收缩影响,中国马口铁2021年-2022年供应和表观消费也呈现持续下滑趋势。2021年全球马口铁共计产量1392.6万吨,同比下滑2%左右,2022年全球马口铁产量仍为维持2%-3%下滑。从需求看,随着全球疫情正常恢复,国外对罐头食品需求仍存在强劲支撑,经济正全面复苏对食品级马口铁仍然看好,国内外马口铁价格差距仍较大,马口铁进出口将面临巨大压力,另外对于中低端包装用铁也是对马口铁需求有较大冲击。

相关事件

美国国际贸易委员会(USITC)2月6日投票决定,取消对从中国等地进口的镀锡钢(俗称“马口铁”)征收反倾销税,认定这些进口产品没有损害美国国内钢铁制造商的利益。投票结果推翻了美国商务部对来自韩国、德国和加拿大的马口铁征收2.69%至6.88%反倾销税的决定,撤销对中国马口铁征收122.5%的反倾销税及对中国钢铁制造商征收超过330%反补贴税的决定。

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