Способ получения покрытия на металлической полосе

 

Изобретение относится к прокатному производству, а именно к области нанесения полимерных покрытий на поверхность полосы. Задача изобретения - повышение производительности агрегата нанесения полимерных покрытий. Способ получения покрытия на металлической полосе включает нанесение на ее лицевую и обратную стороны слоев покрывного состава с последующими сушкой в проходных печах, дожиганием паров растворителя в камерах дожигания при соотношении их максимальных мощностей - последующей к предыдущей в диапазоне 2,1-2,4 и охлаждение. Новым в способе является то, что отношение сумм толщин покрывного состава второго слоя к сумме толщин покрывного состава первого слоя составляет 2,5-3,8, причем отношение толщин покрывного состава второго слоя к первому с лицевой и обратной сторон полосы составляет соответственно 3-4,4 и 1-3. Техническим результатом изобретения является повышение качества полосы с покрытием и снижение себестоимости ее производства, снижение доли брака и несоответствующей продукции, повышение безопасности производственного процесса, увеличение прибыли от производства полосы с покрытием.

Изобретение относится к прокатному производству, а именно, к области нанесения полимерных покрытий на поверхность полосы.

Известны способы получения покрытия на металлической полосе по книге К. К. Полякова "Полимерные покрытия полосового проката", Москва, Металлургия, 1971 г., стр.83-106, УДК 621.794, включающие подготовку поверхности полосы, получение покрытия на металлической полосе, включающем нанесение на ее лицевую и обратную стороны слоев покрывного состава с последующими сушкой в проходных печах и дожиганием паров растворителя в камерах дожигания.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению по технической сущности и достигаемому результату (прототипом) по мнению авторов является способ получения покрытия на металлической полосе по материалам Информационного листка Липецкого ЦНТИ 42-029-02, серии Р.53.43.13, УДК 621.793.3.05. Из описания материалов Информационного листка следует, что способ получения покрытия на металлической полосе включает нанесение на ее лицевую и обратную стороны слоев покрывного состава с последующими сушкой в проходных печах, дожиганием паров растворителя в камерах дожигания при соотношении их максимальных мощностей - последующей к предыдущей в диапазоне 2,1-2,4 и охлаждение.

Недостатком известного технического решения является отсутствие согласования объемов покрытия, наносимого на первой и второй валковых машинах, с производительностью соответствующих камер дожигания паров растворителя. В известном решении суммарная толщина покрытия, наносимого на первой валковой машине, составляет 14÷18 мкм, а на второй 18÷22 мкм. Отношение среднего значения упомянутой толщины покрытия, наносимого на второй валковой машине, к соответствующей толщине покрытия, наносимого на первой валковой машине, составляет 1,25, а соотношение максимальных мощностей соответствующих камер дожигания паров растворителя составляет 2,1-2,4. При этом количество растворителя, содержащегося в покрытии, составляет около 50% от его объема и прямо пропорционально суммарной толщине слоев (при одинаковой ширине полосы) покрытия. Суммарные толщины слоев покрытия, наносимого первой и второй валковыми машинами, сопоставимы друг с другом. Производительность первой камеры дожигания паров растворителя, установленной после первой валковой машины, ограничена и в несколько раз меньше производительности второй камеры дожигания, установленной после второй валковой машины. В результате чего первая камера дожигания паров растворителя загружена в несколько раз больше, чем вторая. При увеличении скорости агрегата полимерного покрытия настает такой момент, когда производительности первой камеры становится недостаточно для дожигания паров растворителя, и для предотвращения их выбросов в атмосферу приходится ограничивать (снижать) рабочую скорость агрегата, что приводит к снижению его производительности. В случае, когда скорость агрегата поддерживается из условия максимальной производительности или близкой к ней, концентрация паров растворителя в атмосфере первой сушильной печи превышает предельно допустимые нормы, что приводит к возникновению "волнистости" покрытия и ухудшению его качества, увеличению доли несоответствующей продукции, а также к снижению безопасности технологического процесса.

Кроме того, при известном соотношении толщин покрытия первого и второго слоев с лицевой и обратной сторон возникает вероятность получения полимерного покрытия с низким качеством поверхности и плохой адгезией к металлической основе. Это объясняется тем, что дефекты первого слоя не в полной мере скрадываются вторым слоем, так как отношение их толщин не оптимальны и тем, что при сушке в проходной печи слои покрытия, нанесенные первой валковой машиной непосредственно на полосу, неполностью полимеризуются из-за их большой суммарной толщины. Вышеприведенные доводы способствуют также уменьшению прибыли, получаемой от реализации металла с полимерным покрытием.

Задача, на решение которой направлено техническое решение - повышение производительности агрегата нанесения полимерных покрытий за счет согласования толщины слоев наносимого покрытия на первой и второй валковых машинах с производительностью соответствующих камер дожигания паров растворителя. При этом достигается получение такого технического результата, как повышение качества полосы с покрытием и снижение себестоимости ее производства, снижение доли брака и несоответствующей продукции, повышение безопасности производственного процесса, увеличение прибыли от производства полосы с покрытием.

Вышеуказанные недостатки исключаются тем, что в способе получения покрытия на металлической полосе, включающем нанесение на ее лицевую и обратную стороны слоев покрывного состава с последующими сушкой в проходных печах, дожиганием паров растворителя в камерах дожигания при соотношении их максимальных мощностей - последующей к предыдущей в диапазоне 2,1-2,4 и охлаждением, отношение сумм толщин покрывного состава второго слоя к сумме толщин покрывного состава первого слоя составляет 2,5-3,8, причем отношение толщин покрывного состава второго слоя к первому с лицевой и обратной сторон полосы составляет соответственно 3-4,4 и 1-3.

Сопоставительный анализ предложенного технического решения с прототипом показывает, что заявленный способ отличается от известного соотношением толщин слоев наносимых покрывных материалов на лицевую и обратную стороны полосы. Таким образом, заявленный способ соответствует критерию изобретения "Новизна".

Сравнительный анализ предложенного решения не только с прототипом, но и с другими техническими решениями не позволил выявить существенные признаки, присущие заявленному решению, Отсюда следует, что заявленная совокупность существенных отличий обеспечивает получение упомянутого технического результата, что по мнению авторов соответствует критерию изобретения "Изобретательский уровень".

Предложенное техническое решение будет понятно из следующего описания.

Способ осуществляется следующим образом.

Рулонную тонколистовую сталь, преимущественно оцинкованную, разматывают, передний конец полосы обрезают, приваривают к заднему концу предыдущей полосы и подают во входной накопитель полосы, с помощью которого поддерживают постоянной скорость технологической части агрегата полимерных покрытий. Затем проводят химическую подготовку перед нанесением полимерного покрытия для создания на поверхности полосы фосфатно-хроматной или комплексно-оксидной пленки, обеспечивающей адгезию полимерного покрытия с металлической основой и повышающей коррозионную стойкость проката в период эксплуатации. Химическая подготовка включает щелочное обезжиривание, промывку горячей водой, гидроабразивную обработку, активирование, фосфатирование, сушку горячим воздухом. После этого производят нанесение грунтового слоя на лицевую и обратную стороны проката на первой валковой машине, сушку грунтовых слоев в первой сушильной печи по заданному тепловому режиму, сжигание паров растворителя в первой камере их дожигания и воздушно-водяное охлаждение полосы. Затем на второй валковой машине наносят второй слой покрытия, при этом на лицевую поверхность наносят слой отделочной эмали, на обратную сторону - слой защитной или отделочной (по заказу) эмали. Производят сушку слоев покрытия во второй сушильной печи, сжигание паров растворителя во второй камере дожигания и охлаждение полосы. При этом толщина слоев покрытия, наносимого на первой и второй валковых машинах, задается такой, что отношение сумм толщин покрывного состава второго слоя (наносимого на второй валковой машине) к сумме толщин покрывного состава первого слоя (наносимого на первой валковой машине) составляет 2,5-3,8, причем отношение толщин покрывного состава второго слоя к первому с лицевой и обратной сторон полосы составляет соответственно 3-4,4 и 1-3. После охлаждения полосу с полимерным покрытием сматывают в рулон, намотанный рулон отделяют от полосы, при этом технологическая скорость средней технологической части агрегата полимерных покрытий, как сказано выше, поддерживается с помощью выходного петлевого накопителя. Готовый рулон направляют для следующей обработки по технологической цепочке или потребителю. В это время в агрегат заправляется новая полоса и процесс повторяется.

Пример.

В листопрокатном производстве НЛМК на агрегате полимерного покрытия производилась опытная обработка горячеоцинкованной полосы по ГОСТ 14918, полученной из стали марки 08Ю, толщиной 0,8 мм, шириной 1700 мм в количестве 40 т.

Рулон горячеоцинкованной полосы установили на разматыватель, передний конец полосы подали в агрегат, обрезали с помощью ножниц поперечной резки, сварочным устройством приварили к заднему концу предыдущей полосы и заправили полосу во входной петлевой накопитель, с помощью которого поддерживали скорость технологической части агрегата полимерных покрытий около 105 м/мин. Затем проводили химическую подготовку перед нанесением полимерного покрытия, которая включала щелочное обезжиривание в щелочном растворе при температуре 65^oС, гидроабразивную обработку при помощи щеток "Скотч-Брайт", щеточно-моечную обработку нейлоновыми щетками, промывку полосы горячей водой с температурой 55^oС, сушку полосы горячим воздухом с температурой 90-100^oС, активирование и последующее фосфатирование поверхности в растворе с температурой 65^oС, хроматирование, промывку полосы, пассивацию поверхности и сушку горячим воздухом. В первой валковой машине методом обратного вращения на лицевую сторону полосы наносили полимерное покрытие слоем толщиной 6 мкм, а на обратную сторону 4 мкм. Затем полосу подавали в первую сушильную печь, в которой производили нагрев полосы с покрытием по заданному режиму, пары растворителя, выделяющиеся при нагревании полимерного покрытия, отводили из печи и сжигали в камере дожигания, максимальная производительность которой не превышает 190 кг/час. Суммарная толщина слоев полимерного покрытия, нанесенных первой валковой машиной, составляла 10 мкм. Затем полосу охлаждали воздухом и водой, сушили и подавали во вторую валковую машину, на которой на лицевую и обратную стороны полосы наносили второй слой покрытия, толщина которого составляла соответственно 20 мкм и 8 мкм. После полосу подавали во вторую сушильную печь, в которой так же, как и в первой, производили нагрев полосы с покрытием по заданному режиму. Пары растворителя, выделяющиеся при нагревании полимерного покрытия, отводили из печи и сжигали в камере дожигания, максимальная производительность которой не превышает 430 кг/час. При этом суммарная толщина слоев полимерного покрытия, нанесенных второй валковой машиной, составляла 28 мкм. Отношение сумм толщин покрывного состава второго слоя (нанесенных на второй валковой машине) к сумме толщин покрывного состава первого слоя (нанесенных на первой валковой машине) составляло 2,8, причем отношение толщин покрывного состава второго слоя к первому с лицевой и обратной сторон полосы составляло соответственно 3,3 и 2. Отношение производительностей камер дожигания паров растворителя второй к первой составляло 2,26.

Затем полосу с нанесенным полимерным покрытием охлаждали, сушили и сматывали в рулон диаметром 1400 мм, отделяли от полосы, при этом технологическая скорость средней части агрегата полимерных покрытий, как сказано выше, поддерживалась с помощью выходного петлевого устройства. Намотанный рулон направили по технологической цепочке для следующей обработки.

При превышении отношения сумм толщин покрывного состава второго слоя к сумме толщин покрывного состава первого слоя значения 3,8 количество покрывного состава, наносимого второй валковой машиной, увеличивается, увеличивается и количество растворителя, сжигаемого в во второй камере дожигания. При этом, как показали результаты экспериментов, для полного сжигания паров растворителя и предотвращения их выбросов в атмосферу необходимо ограничивать скорость агрегата полимерных покрытий, что приводит к снижению его производительности. При снижении отношения сумм толщин покрывного состава второго слоя к сумме толщин покрывного состава первого слоя до значений, меньших 2,5, аналогичная ситуация с теми же последствиями наблюдается в первой камере дожигания. При снижении отношения толщин покрывного состава второго слоя к первому с лицевой стороны до величин, меньших 3, и с обратной стороны полосы до величин, меньших 1 (увеличивается толщина первого слоя, уменьшается толщина второго слоя), ухудшается адгезия покрытия к металлической основе, снижается маскирующая способность второго слоя покрытия, что приводит к появлению поверхностных дефектов покрытия и снижению качества полосы с полимерным покрытием. При превышении отношения толщин покрывного состава второго слоя к первому с лицевой стороны до значения 4,4 и с обратной стороны полосы значения 3 (толщина первого слоя уменьшается, второго слоя - увеличивается) грунтовый слой значительно утоньшается и становится сравним с параметрами шероховатости полосы, что приводит к "непрокрасу" полосы. Поддержание минимальной толщины покрытия сопряжено с рядом технических сложностей, связанных с выдержкой минимального зазора между валками валковой машины. Это приводит к ухудшению качества грунтового слоя, ухудшению адгезии покрытия к металлической основе и в конечном итоге к ухудшению качества полосы с полимерным покрытием.

Как показали проведенные эксперименты, поддержание отношения сумм толщин покрывного состава второго слоя к сумме толщин покрывного состава первого слоя в пределах 2,5-3,8, а отношения толщин покрывного состава второго слоя к первому с лицевой и обратной сторон полосы соответственно в пределах 3-4,4 и 1-3 позволяет поддерживать максимальную скорость и производительность агрегата полимерных покрытий, при этом достичь такого результата, как повышение качества полосы с покрытием и снижение себестоимости ее производства, снижение доли брака и несоответствующей продукции, повышение безопасности производственного процесса, увеличение прибыли от производства полосы с покрытием.

Отсюда можно сделать вывод, что задача, на решение которой направлено техническое решение - выполняется, при этом достигается получение вышеуказанного технического результата.

Формула изобретения

Способ получения покрытия на металлической полосе, включающий нанесение на ее лицевую и обратную стороны слоев покрывного состава с последующими сушкой в проходных печах, дожиганием паров растворителя в камерах дожигания при соотношении их максимальных мощностей - последующей к предыдущей в диапазоне 2,1-2,4 и охлаждением, отличающийся тем, что отношение сумм толщин покрывного состава второго слоя к сумме толщин покрывного состава первого слоя составляет 2,5-3,8, причем отношение толщин покрывного состава второго слоя к первому с лицевой и обратной сторон полосы составляет соответственно 3-4,4 и 1-3.