CN101209440A - 冷轧硅钢无铬绝缘涂层的涂敷方法及涂层胶辊和涂层液 - Google Patents
冷轧硅钢无铬绝缘涂层的涂敷方法及涂层胶辊和涂层液 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开冷轧硅钢无铬绝缘涂层的涂敷方法及涂层胶辊和涂层液，其特点是选择涂层胶辊、机组的运行速度、绝缘涂层液成份、涂层液比重、固化炉温度及涂敷、干燥固化等工艺参数进行优化对带钢进行涂敷，本发明的优点及效果在于，采用水分散无铬单组份硅钢绝缘涂层液，使用两根带刻槽的橡胶辊，在一定速度和压力下，经过一定温度固化，生产出厚度1～3um，表面光滑均匀、涂层附着力(O级)、绝缘性能(大于600Ω/mm2)，防锈性能好，耐制冷剂，冲剪性能优良，经高温发蓝后色泽均匀、有光泽、不掉粉，外观良好且生产过程和产品均环保的冷轧硅钢钢板涂层，完全符合欧盟ROHS指令和国家环保政策要求的冷轧硅钢绝缘涂层。
Description
技术领域
本发明属于金属材料表面处理技术领域，具体涉及冷轧硅钢无铬绝缘涂层的涂敷方法及涂层胶辊和涂层液。
技术背景
冷轧硅钢主要用作各种电机和变压器的铁芯，是电力、电子和军事工业中不可缺少的重要软磁合金。冷轧硅钢钢板除了要具备钢材常规的抗拉强度、屈服强度、延伸率；硅钢的铁损和磁感等性能要求外，还要求钢板表面光滑、平整；具有良好的冲片性能、焊接性能、耐热性能、绝缘性能，而这些性能要求硅钢板上涂敷的绝缘涂层性能必须质量好。
所以大的电工钢企业都有自己独特的绝缘涂层配方和生产方法。就硅钢绝缘涂层使用种类来讲，美国AISI标准对硅钢绝缘涂层作了一些规定，欧洲也采用美国的标准，但上述标准只提供参考，关于硅钢绝缘涂层国内外同行业都非常重视，保密性很强，有的形成了自己的专有技术。
但目前国内、外市场上冷轧无取向硅钢涂层大部分采用含六价铬半有机涂层，该涂层组成一般含有丙烯酸树脂或苯丙-丙烯树脂，磷酸盐溶液，三氧化铬等材料，Posco2002年硅钢专利文摘100345726专利介绍该涂层配方：涂层成分为(重量百分比)6.00％～11.59％的MgO或CaO，19.00％～24.59％的CrO3，11.00％～15.74％的乳状丙烯酸树脂，5％～8％的乙二醇，0.01％～1％的添加剂，其余为水。硅钢生产企业采用两辊、三辊或多辊涂层机，涂辊带有刻槽或光辊，把涂层液涂敷在钢板上，经过干燥固化形成涂层薄膜。从使用效果看，含铬涂层具有很多其它涂料无可替代的优势：优良的防锈性、绝缘性、耐高温性、焊接性、外观及发蓝质量，价格适中。但含铬涂层的致命缺点是它的毒性，涂层材料中的六价铬是人体强致癌物质，虽然该涂层薄膜的优点已被国内外硅钢生产厂家和用户所认可，但随着国际、国内大众环保意识的增强，含六价铬涂层必定将退出历史舞台。
为满足硅钢涂层新的的需求，国内外硅钢生产企业和科技工作者都在进行不含六价铬硅钢涂层的研究。但从已经面市的品种看，质量都差强人意。主要表现在：防锈性、耐高温及发蓝性、外观、环保性、储存稳定性和批次稳定性不够。例如中国专利1,317,526A公开了一种水性丙烯酸树脂涂料，主要由水性丙烯酸树脂，无机固体填料和水溶性固化剂组成，不使用有毒有机溶剂和铬酸盐，符合环保要求，但是该涂料的粘度和储存稳定性难以控制，而且所得涂层经发兰处理后附着力、绝缘性和耐腐蚀性和外观不理想。
国外的环保无铬绝缘涂层，Posco2003年硅钢专利文摘1020030013052专利介绍其薄膜成分包括15％～65％(按照成分的固体)含水溶性有机树脂和70∶30～30∶70之间固体比率无机树脂的树脂混合物，以及5％～55％(按照成分的固体)填料。水溶性有机树脂是水溶性的或水弥散性丙烯酸树脂、环氧树脂、酚醛树脂或混合物，而无机树脂是单一的磷酸盐或磷酸盐和磷酸盐铅和/或磷酸锌、醇盐无机溶胶、胶态硅石、胶态氧化铝等的混合物。填料是指硅酸盐、氧化铝、氧化镁、氧化钙或其混合物。该专利比较笼统，配方各组分涉及的材料太多，提供的含量范围太宽，没有具体介绍该配方如何涂敷在钢板上、怎样固化形成涂层。所以该专利有一定的局限性。
根据掌握的资料，关于硅钢绝缘涂层方面的专利技术侧重涂层液组成配方的比较多，涂敷方法的比较少，而如何把配方和涂层液涂敷、干燥固化形成合格硅钢涂层在生产中是十分重要的，由于现场的生产环境和工艺技术所限，如果单纯按涂层液配方涂敷很难达到预期效果。
发明内容
本发明公开一种冷轧硅钢无铬绝缘涂层的涂敷方法及所用的涂层胶辊和涂层液，其目的在于采用水分散无铬单组份硅钢绝缘涂层液，使用带刻槽的橡胶辊，在一定速度和压力下，经过一定温度固化，生产防锈性能好，耐制冷剂，冲剪性能优良，经高温发蓝后色泽均匀、有光泽、不掉粉，外观良好且生产过程和产品均环保的冷轧硅钢钢板涂层。
本发明的目的是这样实现的，其特点是选择涂层胶辊、机组的运行速度、绝缘涂层液成份、涂层液比重、固化炉温度及涂敷、干燥固化等工艺参数进行优化对带钢进行涂敷，其具体方法如下：
1)选择两根带有刻槽的涂层胶辊，在0.2～0.6Mpa的压力下，压紧行进的带钢，同时对带钢上下两面进行涂敷绝缘涂层液，既能保证正常的涂敷，而且还可以节省设备投资；
2)机组钢带运行速度：80～180m/min；使涂层能够均匀涂敷在带钢上，80m/min以下时，不能均匀涂敷，大于180m/min时超过机组设计能力；
3)涂敷绝缘涂层液时带钢温度小于40℃；超过40℃影响涂层液质量，温度太低，冷却设备能力需要加大，成本太高。
4)绝缘涂层干燥炉固化温度470～680℃，温度太低不能完全固化，温度太高涂层过烧。
本发明所采用涂层胶辊其辊径为280～420mm，辊面刻槽，角度为50°～110°，牙数为30～90牙/英寸，深度为0.02～0.2mm，硬度保证在邵氏50～70度。
本发明涂层成分包括：采用市场销售的水分散无铬单组分绝缘涂层液，其中丙烯酸树脂30％～75％；固化剂15％～35％；无机颜料8％～60％；助剂占0％～2％，在应用时使这种无铬绝缘涂层液理化指标保证在：粘度18～30s(涂～4杯)；固体分38％～42％；PH：5～7；比重1.01～1.15。
本发明带钢在进入涂层干燥炉固化前有15～20米的悬空，以免带钢和炉辊接触，划伤涂层表面，涂层固化后采用50～80米的空气循环冷却，所采用的涂层干燥炉长度40～60米，分3～6段温度控制。
本发明的优点及效果在于，采用水分散无铬单组份硅钢绝缘涂层液，使用两根带刻槽的橡胶辊，在一定速度和压力下，经过一定温度固化，生产出厚度1～3um，表面光滑均匀、涂层附着力(O级)、绝缘性能(大于600Ω/mm2)，防锈性能好，耐制冷剂，冲剪性能优良，经高温发蓝后色泽均匀、有光泽、不掉粉，外观良好且生产过程和产品均环保的冷轧硅钢钢板涂层，完全符合欧盟ROHS指令和国家环保政策要求的冷轧硅钢绝缘涂层。
附图说明
附图1为本发明涂层辊表面局部放大图。
具体实施方式
本发明首先准备好涂层原料，按下述要求购买市场销售的水分散无铬单组分绝缘涂层液，其成分含量为丙烯酸树脂30％～75％；固化剂15％～35％；无机颜料8％～60％；助剂占0％～2％比例配料，在涂料配制容器中按配方量依次匀速加入水分散丙烯酸树脂、无机颜料、固化剂、水，分散均匀，再根据需要加入消泡剂、防腐剂、流平剂和流变调节剂，混合均匀后，用180目筛网过滤，固化剂选择高甲醚化的氨基树脂或其它固化剂。绝缘涂层液理化指标必须保证在：粘度18～30s(涂～4杯)；固体分38％～42％；PH：5～7；比重1.01～1.15。
该涂层液使用前应充分搅拌均匀，如粘度较高，可加适量去离子水稀释。
选择2根涂层胶辊，将绝缘涂层液用输送泵输送到带有15～30个喷嘴的喷管中，在0.2～0.6Mpa的汽缸压力下，喷射到胶辊上，胶辊随着带钢运行被动旋转对行进的带钢进行涂敷绝缘涂层液，机组钢带运行速度为80～180m/min，涂敷绝缘涂层液时带钢温度小于40℃，绝缘涂层干燥炉固化温度470～680℃。
如图1所示，本发明所使用的涂层胶辊辊径280～420mm。涂层胶辊在磨床上加工出刻槽角度为50°～110°，牙数为30～90牙/英寸，深度为0.02～0.2mm。其硬度保证在邵氏50～70度。
本发明带钢在进入干燥炉固化前有15～20米的悬空，以免带钢和炉辊接触，划伤涂层表面，涂层固化后采用50～80米的空气循环冷却，所采用的干燥炉长度40～60米，分3～6段温度控制。
加工完的胶辊运输到涂敷硅钢钢板现场必须避免损伤刻槽，用毛刷和清洗剂清洗干净后才能使用。装在带有汽缸的涂层机上保证涂层辊均匀升降。
下面介绍本发明涂敷方法的几个实施例：
采用上述方法钢板其性能指标可达到如下所示：
| 性能分类 | 性能指标 |
| 固化性能 | ＜70秒固化完全 |
| 附着力 | O级 |
| 层间电阻 | ≥600Ω/mm2 |
| 涂层硬度(铅笔) | ≥9H |
| 发兰处理(540℃) | 涂层不掉粉，色泽均一 |
| 高温退火(750℃氮气保护) | 涂层不剥离，色泽均一 |
| 抗制冷剂 | R22、R134a、R410a |
| 冲片性能 | 优 |
| 环保性能 | 通过国际通标SGS认证 |
Claims (4)
1.一种冷轧硅钢无铬绝缘涂层的涂敷方法，其特征在于：
1)选择两根带有刻槽的涂层胶辊，在0.2～0.6Mpa的压力下，压紧行进的带钢，同时对带钢上下两面进行涂敷绝缘涂层液；
2)涂敷无铬绝缘液时钢带运行速度：80～180m/min；
3)涂敷绝缘涂层液时带钢温度小于40℃；
4)涂层干燥炉固化温度470～680℃，分3～6段控制。
2.如权利要求1所述的冷轧硅钢无铬绝缘涂层的涂敷方法所用的涂层胶辊，其特征在于涂层胶辊参数为：
1)辊径：280～420mm；
2)硬度：邵氏50～70度；
3)涂层胶辊上布有刻槽，刻槽角度为50°～110°，牙数为30～90牙/英寸，深度为0.02～0.2mm。
3.如权利要求1所述的冷轧硅钢无铬绝缘涂层的涂敷方法所用的涂层液，采用丙烯酸树脂、固化剂、无机颜料、助剂为原料，其中丙烯酸树脂30％～75％；固化剂15％～35％；无机颜料8％～60％；助剂占0％～2％，其特征在于：绝缘涂层液理化指标为：采用涂～4杯方法，粘度18～30s，固体分38％～42％，PH：5～7，比重1.01～1.15。
4.根据权利要求1所述的一种冷轧硅钢无铬绝缘涂层的涂敷方法，其特征在于：两根涂层胶辊上下垂直布置。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080702 |