Способ получения оцинкованной полосовой стали для последующего нанесения высококачественных лакокрасочных покрытий

 

Изобретение относится к производству стальных полос с покрытиями и может найти применение в машиностроении и других отраслях, использующих листовой прокат с горячеоцинкованным покрытием для последующего нанесения лакокрасочных покрытий. Повышение качества цинкового покрытия стальных полос для получения высококачественных лакокрасочных покрытий достигается тем, что холодную прокатку полос производят с величиной шероховатости (Rа), равной 1,1 - 1,5 мкм,й и плотностью пиков 80 - 160 на 1 см, а после горячего цинковая производят влажную дрессировку с величиной обжатия 0,5 - 0,8% на валках с шероховатостью, равной 2,5 - 3,0 мкм, и плотностью пиков, равной 150 - 200 на 1 см после предварительной обкатки их в дрессировочной клети без полосы с удельным усилием 100 - 200 Н/мм² в течение 0,1 - 0,3 ч, при этом осуществляют очистку рабочей поверхности бочек валков. Насечку валков осуществляют катодной обработкой в растворе соли хрома с катодной плотностью тока 30 - 60 А/дм² при напряжении 300 - 340 В и скорости вращения валка 0,1 - 0,8 м/с, а дрессировку производят с подачей водяного тумана (аэрозоли) дистиллированной воды одновременно на оба валка, верхнюю и нижнюю поверхности полосы на входе в клеть, изотропность шероховатости валков составляет 0,90 - 0,95, а непрерывную очистку их бочек осуществляют на выходной стороне клети. Способ исключает образование отслоения и шелушения окрашенного слоя. 4 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к производству полос с покрытиями и может найти применение в машиностроении и других отраслях, использующих листовой прокат с горячеоцинкованным покрытием для последующего нанесения лакокрасочных покрытий.

Автомобильная, машиностроительная отрасли промышленности и другие потребители холоднокатаного листа предъявляют особые требования к шероховатости поверхности как холоднокатаных, так и горячеоцинкованных полос.

Микрогеометрия поверхности рабочих валков, формируемая при различных способах насечки различается весьма существенно [Черные металлы, декабрь 1995 г. , с.33-39]. Помимо величины шероховатости (Ra), ее равномерность по длине бочки валка, плотность пиков на 1 см длины бочки (полосы), изотропность, являются важнейшим ее показателями качества, к которым предъявляют особые требования. Кроме того, характер износа насечной поверхности бочек валков в течение кампании, определяет равномерность микрогеометрии по длине полос.

Известен способ получения горячеоцинкованных стальных полос [Черные металлы, N 8, 1993 г. , с.28-39] заключающийся в том, что холоднокатаные полосы после травления, отжига и охлаждения подвергают горячему цинкованию, охлаждению и дрессировке.

Недостаток способа заключается в том, что используется способ получения дрессированных горячеоцинкованных полос с шероховатостью, получаемой известными способами, не обеспечивает современных требований потребителей [Черные металлы, декабрь 1995 г., с.33-39]. Кроме того, не описан не только способ дрессировки, но и не определено ее технологическое место в линии агрегата непрерывного цинкования.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения оцинкованной стальной полосы [авторское свидетельство СССР N 1779267, C 21 D 8/02, Бюллетень изобретений N 44, 1992 г., с.203-аналог] включающий: холодную прокатку, химическую очистку, предварительный нагрев, рекристализационный отжиг, охлаждения, горячее цинкование, охлаждение, дрессировку - при этом дрессировку проводят после охлаждения горячеоцинкованных полос и двухстадийного отжига в защитной или восстановительной атмосфере, при комнатной температуре.

Существенный недостаток способа в том, что качество цинкового покрытия достигается применением двухстадийного отжига, т.е. применение дополнительных дорогостоящих технологических операций, не входящих в технологические линии непрерывных агрегатов горячего цинкования (АН ГЦ), требующих значительных дополнительных затрат на транспортировку для отжига и дальнейшей дрессировки. Кроме того, возникают технологические и экономические проблемы с последующими операциями отделки дрессированной полосы (пассивации, фосфатирования, обрезки кромок). К существенным недостаткам способа относится также то, что дрессировку осуществляют на валках, насекаемых известными способами [Черные металлы, декабрь 1995 г., с.33-39], которые не обеспечивают как высококачественного цинкового покрытия, так и формирование требуемой микрогеометрии поверхности дрессированных горячеоцинкованных полос для последующего нанесения высококачественных лакокрасочных покрытий.

Цель изобретения - повышение качества цинкового покрытия стальных полос для получения высококачественных лакокрасочных покрытий.

Указанная цель достигается тем, что холодную прокатку полос производят с величиной шероховатости (Ra), равной 1,1 - 1,5 мкм, и плотностью пиков 80 - 160 на см, а после горячего цинкования производят дрессировку с величиной обжатия 0,5 - 0,8% на валках с шероховатостью, равной 2,5 - 3,0 мкм, и плотностью пиков, равной 150 - 200 на 1,0 см после, предварительной обкатки их в дрессировочной клети без полосы с удельным усилием 100 - 200 Н/мм² в течение 0,1 - 0,3 ч, при этом осуществляют очистку рабочей поверхности бочек валков. Насечку валков осуществляют катодной обработкой в растворе соли хрома с катодной плотностью тока 30 - 60 А/дм² при напряжении 300 - 340 В и скорости вращения валка 0,1 - 0,8 м/с, а дрессировку производят с подачей водяного тумана (аэрозоли) дистиллированной воды одновременно на оба валка, верхнюю и нижнюю поверхности полосы на входе в клеть, изотропность шероховатости валков составляет 0,90 - 0,95, а непрерывную очистку их бочек осуществляют на выходной стороне клети.

Способ реализуется следующим образом: Холодную прокатку полос для последующего горячего цинкования осуществляют с величиной шероховатости (Ra), равной 1,1 - 1,5 мкм, и плотностью пиков, равной 80 - 160 на 1,0 см. В агрегатах непрерывного горячего цинкования (АНГЦ) полосу после химической очистки поверхности, предварительного нагрева и рекристализационного отжига подвергают горячему цинкованию, охлаждению и последующей дрессировке. Насечку валков для холодной прокатки полос с требуемой для дальнейшего горячего цинкования величины шероховатости и валков дрессировочного стана, для создания требуемой шероховатости поверхности оцинкованных полос, осуществляют путем катодной обработки в водном растворе соли хрома с катодной плотностью тока 30 - 60 А/дм² при величине напряжения 300 - 340 В и скорости вращения валка 0,1 - 0,8 м/с. В зависимости от продолжительности обработки получают требуемую величину Ra с плотностью пиков 80 - 180 на 1,0 см. Рабочие валки после завалки в дрессировочную клеть обкатывают без полосы в режиме "забоя" с удельным усилием 100 - 200 Н/мм² в течение 0,1 - 0,3 ч. Величина шероховатости насеченных рабочих валков перед дрессировкой составляет 2,5 - 3,0 мкм с плотностью пиков, равной 80 - 180.

Дрессировку горячеоцинкованных полос производят с величиной обжатия 0,5 - 0,8% с подачей водяного тумана (аэрозоли) дистиллированной воды одновременно на оба валка, верхнюю и нижнюю поверхности полосы. На выходной стороне клети производят непрерывную очистку бочек рабочих валков в процессе дрессировки.

При плотности пиков менее 80 не обеспечивается высокая равномерность цинкового слоя и снижается его адгезия. При плотности пиков более 180 ухудшается проникновение цинка в процессе горячего цинкования во впадины микронеровностей поверхности полосы, что также снижает адгезию цинкового покрытия. Высокая плотность пиков от 80 до 180 по сравнению например с дробеструйным методом (до 60 пиков на 1,0 см) образует поверхность полосы типа "пчелиные соты", обеспечивая равномерное распределение и удерживание горячеоцинкового покрытия с неравномерностью толщины слоя на ширине полосы не более 2,0%. Величина шероховатости рабочих валков дрессировочного стана выбрана из условия получения шероховатости поверхности цинкового слоя, равной 1,1 - 1,5 мкм, при отпечатываемости шероховатости валка на полосу 40 - 50%. Величина степени обжатия при дрессировке 0,5 - 0,8% определена из условия обеспечения отпечатываемости валка 40 - 50%. При этом нижний предел обжатия - 0,5% обеспечивает равномерность шероховатости цинкового покрытия на всей ширине полосы (неравномерность не более 2,0%), а верхний предел - 0,8% по своей глубине деформации исключает деформацию цинкового слоя на границе металл - цинк, не допуская отслоений, трещин, другого вида несплошностей в граничной зоне раздела.

Катодная обработка валков по сравнению с известными ["Черные металлы, декабрь 1995 г., с.33-39] позволяет получать требуемую шероховатость валков в пределах 1,0 - 8,0 мкм с плотностью пиков до 220 на 1,0 см, с высокой степенью равномерности Ra по длине бочки (не более 2,0%). Изотропность шероховатости в предлагаемом способе значительно выше известных и при этом составляет 0,90 - 0,95. При этом стойкость шероховатости валка износу в 1,8 - 2,0 раза выше, чем, например, у шероховатости, полученной дробеструйным способом.

Для достижения большей равномерности шероховатости по длине бочки валка, сглаживания остроконечных пиков валки после завалки в дрессировочную клеть подвергают предварительной обкатке без полосы в режиме "забоя" с усилием 100-200 Н/мм² при скорости вращения 0,1 - 0,5 м/с в течение 0,1 - 0,3 ч. Вследствие дополнительного упрочнения поверхностного шероховатого слоя бочки валка стойкость шероховатости по сравнению с применяемыми возрастает в 2,0 - 2,5 раза, что не только увеличивает кампанию работы валков, но и повышает равномерность Ra по длине полос.

Влажная дрессировка с одновременной подачей водяной аэрозоли на валки и полосу с верхней и нижней сторон предотвращает налипание частиц цинка на грани микровыступов поверхности бочки валка при деформации цинкового слоя. Высокая плотность пиков шероховатости валка позволяет удерживать на его образующей равномерный тонкий водяной слой из подаваемой аэрозоли по всей длине бочки, что дополнительно предотвращает налипание на него части цинка и повышает равномерность шероховатости дрессированной полосы по ее ширине. Подача водяной аэрозоли обеспечивает проникновение воды во впадины микровыступов при высокой плотности пиков (до 180 на 1,0 см). Дисцилированная вода исключает образование солевых пятен, разводов на поверхности дрессированных полос.

При очистке поверхности бочек рабочих валков удаляются любые частицы цинка или другого происхождения, имеющиеся на рабочей поверхности бочек валков. Поэтому эта операция осуществляется на выходной стороне клети, исключая попадание их при входе полосы в стан. Очистку поверхности валков производят, например, металлическими щетками (неподвижными, вращающимися, сканирующими вдоль бочки валка).

Пример: Холодную прокатку полос из стали 08 Ю, шириной 1350 мм и толщиной 2,5 мм прокатывали на конечную толщину 0,6 мм на 5-клетьевом стане 2030 бесконечной прокатки. Рабочие валки пятой клети диаметром 495 мм насекали катодным способом в растворе электролита, представляющего раствор азотнокислого хрома в воде, на промышленной установке электроразрядной обработки валков (установка разработана и изготовлена на ОАО "НЛМК") со средней величиной шероховатости, равной 3,0 мкм, и плотностью пиков, равной 110 на 1,0 см длины точки валка. Отклонения Ra составили 0,05 мкм, а плотность пиков 8. Величина обжатия в 5-ой клети составила 5,0%, полученная средняя величина Ra холоднокатаных полос составила 1,25 мкм с нижней стороны и 1,37 мкм с верхней. Всего было прокатано 4 плавки в количестве 48 рулонов, которые транспортировали затем в линию АНГЦ, где после химической очистки поверхности полосы, предварительного нагрева, рекристализационного отжига и охлаждения производилось горячее цинкование полос с толщиной цинкового слоя 18 - 22 мкм. После охлаждения оцинкованных полос производилась их дрессировка на дрессировочном стане "кварто", установленном в лини АНГЦ. Диаметр рабочих валков 385 мм с длиной бочки 2100 мм. Насечку валков до шероховатости, равной 2,93 мкм, производили катодным способом на той же промышленной установке, что и рабочие валки для 5-ой клети бесконечного стана холодной прокатки. Плотность пиков составила 160 на 1,0 см. После завалки валков в стан их подвергали предварительной обкатке в режиме "забоя" с усилием 100 - 200 Н/мм² в течение 0,1 - 0,3 ч. При этом осуществляли очистку поверхности бочек рабочих валков с помощью приводных металлических щеток. Средняя величина Ra после обкатки составила 2,85 мкм, а ее отклонения на длине бочки валка не превышали 1,2%.

Процесс дрессировки осуществляли с величиной обжатия 0,6% с подачей аэрозоли дистиллированной воды. Аэрозоль подавалась из верхнюю и нижнюю стороны полосы с входной стороны стана с помощью восьми форсунок с каждой стороны полосы под давлением 1,1 - 1,2 атм. Подача аэрозоли на рабочие валки осуществлялась десятью форсунками на середину каждого валка с выходной стороны клети стана. До и после дрессировки производили испытания на адгезию цинкового покрытия и измерения величины Ra в трех направлениях: вдоль, поперек и под 45^o к направлению дрессировки. Величина Ra цинкового покрытия после дрессировки составила: с нижней стороны 1,36 мкм, в верхней - 1,45 мкм в начале кампании валков и 1,19 мкм и 1,29 мкм через 890 тн соответственно продрессированных оцинкованных полос опытной партии. Изотропность шероховатости составила 0,92.

После порезки на образцы отобранных проб в начале, середине и конце кампании валков, образцы подвергались покраске автомобильной краской N 793 фирмы "Sadolin", по 15 образцов на начало, середину и конец кампании валков дрессировочного стана. Для сравнения окраске подвергали образцы, подготовленные по прототипу. Величина шероховатости образцов полос, обрабатываемых по известному способу, составила 0,8 - 1,1 мкм с плотностью пиков 35 - 48 на 1 см и изотропностью 0,52 - 0,61 на всех образцах, что связано с более низкими значениями стойкости шероховатости, ее изотропности и плотности пиков полученных по предлагаемому способу, при испытаниях на адгезию отсутствовали отслоения, шелушения окрашенного слоя. На образцах, обработанных по известному способу, на 6 - 7 из 15 образцов в начале кампании, на 7 - 8 середине и 8 - 9 в конце кампании валков имелись отслоения, шелушения и нарушения окрашенного слоя.

Применение предлагаемого способа получения оцинкованной полосовой стали для последующего нанесения лакокрасочных покрытий позволяет повысить качество цинкового покрытия стальных полос (с высокой адгезией и равномерностью) и повысить качество лакокрасочных покрытий, наносимых на оцинкованные стальные полосы.

Формула изобретения

1. Способ получения оцинкованной полосы для последующего нанесения высококачественных лакокрасочных покрытий, включающий холодную прокатку, химическую очистку поверхности полосы, предварительный нагрев, рекристаллизационный отжиг, горячее цинкование, дрессировку, отличающийся тем, что холодную прокатку полос производят с величиной шероховатости (Ra), равной 1,1 - 1,5 мкм и плотностью пиков 80 - 160 на см, а после горячего цинкования производят влажную дрессировку с величиной обжатия 0,5 - 0,8% на валах с шероховатостью, равной 2,5 - 3,0 мкм, плотностью пиков, равной 150 - 200 на 1 см после предварительной обкатки их в дрессировочной клети без полосы с удельным усилием 100 - 200 Н/мм² в течение 0,1 - 0,3 ч, при дрессировке и обкатке осуществляют очистку рабочей поверхности бочек валков.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что насечку валков осуществляют катодной обработкой в растворе соли хрома с катодной плотностью тока 30 - 60 А/дм² при напряжении 300 - 340 В и скорости вращения валка 0,1 - 0,8 м/с.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что дрессировку производят с подачей водяного тумана (аэрозоли) дистиллированной воды одновременно на оба валка, верхнюю и нижнюю поверхности полосы на входе в клеть.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что изотропность шероховатости составляет 0,90 - 0,95.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что непрерывную очистку бочек рабочих валков осуществляют на выходной стороне клети.