CN110560341A - 一种钢材预处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢材预处理方法，所述方法包括：在经所述抛丸工艺处理后，对所述钢材的表面进行温度检测，获取所述钢材的表面温度值；判断所述表面温度值是否高于预设温度值；若否，则空气启动所述预热工艺，在所述钢材进入喷漆室前，对所述钢材进行预热；控制所述钢材进入喷涂工艺，使用空气喷涂工艺对所述钢材的表面进行水性涂料喷涂，使所述钢材的表面形成均匀的水性涂料膜，获得成膜后的钢材；控制所述成膜后的钢板进入烘干工艺进行烘干，获得半干后的钢材；控制所述半干后的钢材进入吹风工艺进行吹风，使水性涂料涂膜达到干燥，获得预处理后的钢材；可实现在目前快速钢材抛丸预处理线上使用环保、安全的水性涂料。

Description

一种钢材预处理方法
技术领域
本发明涉及钢材预处理技术领域，尤其涉及一种钢材预处理方法。
背景技术
钢材抛丸预处理线是一种用于钢材下料、加工前进行抛丸除锈处理并喷涂保护性防锈漆的生产线，广泛应用于钢铁制品加工制造行业。生产线使用的保护性防锈漆，通常称为车间底漆或预涂底漆。铁路货车钢材预处理线一般分薄板预处理线、厚板预处理线和型钢预处理线三类，工艺流程一般为：钢材上料→抛丸处理→涂料喷涂→涂料烘干→钢材下料。
采用溶剂型涂料，使用传统高压无气喷涂法喷涂，由于采用挥发速度快的有机溶剂，溶剂型涂料喷涂后一般在60℃～70℃条件下烘干3min内即可干燥。但使用过程中存在VOC释放量大、稀释剂浪费和人员安全健康风险大等问题。
水性涂料以水代替传统涂料中的稀释剂，极大地降低涂料使用过程中有毒有害气体的排放量，具有环保、安全的优点，是国家正在大力提倡使用的一种涂料。但完全使用水性涂料代替传统涂料，用于目前快速钢材抛丸预处理线会存在难以干燥的技术难题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种钢材预处理方法。
本申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：
一种钢材预处理方法，应用于钢材抛丸预处理线，所述钢材抛丸预处理线依次包括抛丸工艺、喷涂工艺和烘干工艺，所述抛丸工艺与所述喷涂工艺之间设置预热工艺，所述烘干工艺之后设置吹风工艺；
所述方法包括：
在经所述抛丸工艺处理后，对所述钢材的表面进行温度检测，获取所述钢材的表面温度值；
判断所述表面温度值是否高于预设温度值；
若否，则空气启动所述预热工艺，在所述钢材进入喷漆室前，对所述钢材进行预热，使所述钢材的表面温度为15-40℃；
控制所述钢材进入喷涂工艺；其中，在所述喷涂工艺中，基于空气喷涂方式，利用水性涂料对所述钢材的表面进行喷涂，使所述钢材的表面形成均匀的水性涂料膜，获得成膜后的钢材，其中，所述水性涂料膜的厚度为10-15μm，所述水性涂料中水的质量百分数为10％-30％；
控制所述成膜后的钢材进入烘干工艺进行烘干处理，获得烘干处理后的钢材；
控制所述烘干处理后的钢材进入吹风工艺进行吹风，获得预处理后的钢材；其中，所述吹风的风速使所述钢材表面切面风速大于等于5m/s，所述吹风为60℃-70℃的热风。
可选的，所述方法还包括：
若所述表面温度值高于预设温度值，则关闭所述预热工艺，控制所述钢材直接进入所述喷涂工艺。
可选的，所述预设温度值为15℃。
可选的，所述水性涂料膜的厚度为10-15μm。
可选的，所述水性涂料膜的厚度为10μm。
可选的，所述烘干的温度为60-70℃，所述烘干所在的烘干室内的空载截面风速为0.15-0.3m/s。
可选的，所述烘干的时间为2-2.5min。
可选的，所述吹风的时间为10-20s。
可选的，所述吹风工艺的吹风区域的长度为2-3m。
可选的，所述预热工艺采用红外线对所述钢板进行预热。
本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明的方法，应用于钢材抛丸预处理线，所述钢材抛丸预处理线依次包括抛丸工艺、喷涂工艺和烘干工艺，其特征在于，所述抛丸工艺与所述喷涂工艺之间设置预热工艺，所述烘干工艺之后设置吹风工艺；所述方法包括：在经所述抛丸工艺处理后，对所述钢材的表面进行温度检测，获取所述钢材的表面温度值；判断所述表面温度值是否高于预设温度值；若否，则空气启动所述预热工艺，在所述钢材进入喷漆室前，对所述钢材进行预热，使所述钢材的表面温度为15-40℃；控制所述钢材进入喷涂工艺；其中，在所述喷涂工艺中，基于空气喷涂方式，利用水性涂料对所述钢材的表面进行喷涂，使所述钢材的表面形成均匀的水性涂料膜，获得成膜后的钢材，其中，所述水性涂料膜的厚度为10-15μm，所述水性涂料中水的质量百分数为10％-30％；控制所述成膜后的钢材进入烘干工艺进行烘干处理，获得烘干处理后的钢材；控制所述烘干处理后的钢材进入吹风工艺进行吹风，获得预处理后的钢材；其中，所述吹风的风速使所述钢材表面切面风速大于等于5m/s，所述吹风为60℃-70℃的热风；低温天气下因钢材表面很冷，烘干过程中钢材自身升温速度很慢，会对水性涂料的干燥速度产生很大影响，在喷涂之前，对钢材表面温度进行检测，并判断是否满足预设温度值，若不满足，则通过对钢材表面预热，可消除低温天气下钢材表面太冷对水性涂料干燥速度的不利影响；空气喷涂法的喷涂流量小且可调，雾化效果好，用于钢材预处理线水性涂料喷涂时，只需兑水10％～30％即可将干膜厚度控制到10-15μm左右，且成膜均匀，水性涂料兑水比例越小，干燥时间会越快，因此，空气喷涂方式将会使水性涂料的干燥速度大大加快；在加上现有的烘干工艺，加以强吹风辅助烘干，可使钢材3min内达到干燥，使目前快速(约6-10m/min)钢材抛丸预处理线使用水性涂料进行预处理后，获得干燥的水性涂料涂层。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一种实施例中钢材预处理方法的工艺布局图；
图2是本发明一种实施例中钢材预处理方法的流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种钢材预处理方法，解决了现有技术中完全使用水性涂料代替传统涂料，用于目前的快速(约6-10m/min)钢材抛丸预处理线难以干燥的技术问题。
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
一种钢材预处理方法，应用于钢材抛丸预处理线，所述钢材抛丸预处理线依次包括抛丸工艺、喷涂工艺和烘干工艺，其特征在于，所述抛丸工艺与所述喷涂工艺之间设置预热工艺，所述烘干工艺之后设置吹风工艺；所述方法包括：在经所述抛丸工艺处理后，对所述钢材的表面进行温度检测，获取所述钢材的表面温度值；判断所述表面温度值是否高于预设温度值；若否，则空气启动所述预热工艺，在所述钢材进入喷漆室前，对所述钢材进行预热，使所述钢材的表面温度为15-40℃；控制所述钢材进入喷涂工艺；其中，在所述喷涂工艺中，基于空气喷涂方式，利用水性涂料对所述钢材的表面进行喷涂，使所述钢材的表面形成均匀的水性涂料膜，获得成膜后的钢材，其中，所述水性涂料膜的厚度为10-15μm，所述水性涂料中水的质量百分数为10％-30％；控制所述成膜后的钢材进入烘干工艺进行烘干处理，获得烘干处理后的钢材；控制所述烘干处理后的钢材进入吹风工艺进行吹风，获得预处理后的钢材；其中，所述吹风的风速使所述钢材表面切面风速大于等于
5m/s，所述吹风为60℃-70℃的热风。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
首先说明，本文中出现的术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
另外，文本中出现的“内”和“外”是常规意义的内和外，是为了便于描述清楚，并不是任何限定。
本实施例提供一种钢材预处理方法，用于钢材抛丸预处理线，参见图1，所述钢材抛丸预处理线依次包括传统的抛丸工艺、喷涂工艺和烘干工艺，此外，本发明在传统预处理线上进行了改进，具体的，所述抛丸工艺与所述喷涂工艺之间设置预热工艺，所述烘干工艺之后设置吹风工艺；
其中，预热工艺可根据需要进行开闭。
所述方法包括：
在经所述抛丸工艺处理后，对所述钢材的表面进行温度检测，获取所述钢材的表面温度值；
判断所述表面温度值是否高于预设温度值；
若否，则空气启动所述预热工艺，在所述钢材进入喷漆室前，对所述钢材进行预热，使所述钢材的表面温度为15-40℃；
控制所述钢材进入喷涂工艺，使用空气喷涂工艺对所述钢材的表面进行水性涂料喷涂，使所述钢材的表面形成均匀的水性涂料膜，获得成膜后的钢材；其中，所述水性涂料膜的厚度为10-15μm，所述水性涂料中水的质量百分数为10％-30％；
控制所述成膜后的钢板进入烘干工艺进行烘干，获得半干后的钢材；
控制所述半干后的钢材进入吹风工艺进行吹风，获得预处理后的钢材；其中，所述吹风的风速使所述钢材表面切面风速大于等于5m/s，所述吹风为60℃-70℃的热风。
需要说明的是，钢材在被涂料覆盖后，其表面传热效率将降低，因此，如果钢材在喷涂涂料前，温度过低，则在喷涂水性涂料后，从外表面进行烘干，将会导致贴近钢材的涂料膜内层温度低，不利于水性涂料膜的整体干燥，需要花费更多的时间干燥；由于环境温度的变化，可能导致钢材的表面温度高于或者低于预设温度值，例如冬季和夏季的温度差别。因此，在钢材抛丸处理后，进行表面温度检测，并给予检测温度进行判断，若表面温度达不到预设温度值要求，则启动预热工艺，使钢材在进入喷涂工艺之前，首先进行预热。
预热能力保证冬季低温天气条件下，喷漆前将钢材表面预热至15℃-40℃。预热方法采用红外线加热方式，以10mm厚钢板表面从0℃预热到15℃为例，预热工序的装机电功率不大于70kw。也可采用其它符合预热温度要求的预热方式替代。该工序的作用为：低温天气下因钢材表面很冷，烘干过程中钢材自身升温速度很慢，会对水性涂料的干燥速度产生很大影响。通过对钢材表面预热，可消除低温天气下钢材表面太冷对水性涂料干燥速度的不利影响；同时，可避免冬季钢板自身温度接近0℃时，水性涂料喷涂后结冰。
作为一种可选的实施方式，所述方法还包括：
若所述表面温度值高于预设温度值，则关闭所述预热工艺，控制所述钢材直接进入所述喷涂工艺。
可以理解的是，当环境温度较高，导致钢材表面温度已经满足需要，则不需要进行预热，以节约能源。
预设温度值可以根据需要进行设置，作为一种可选的实施方式，所述预设温度值为15℃。经实验验证，当钢板表面温度高于15℃时，可满足后续烘干需要。
空气喷涂工艺用设备由气动隔膜泵和空气自动喷枪组成，气动隔膜泵的作用是将涂料输送至空气自动喷枪；空气自动喷枪具有涂料流量调节、雾化效果调节和喷涂扇面调节等功能。空气喷涂法的特点是喷涂流量小且可调，雾化效果好，用于钢材预处理线水性涂料喷涂时，只需兑水10％～30％即可将干膜厚度控制到10-15μm左右(注：超厚会引起后工序焊接质量问题)，且成膜均匀；而传统高压无气喷涂方法则至少兑水100％方能保证干膜厚度不超过20μm。水性涂料兑水比例越小，干燥时间会越快。因此，改用空气喷涂方式将会使水性涂料的干燥速度大大加快，并且由于涂层很薄，有利于钢材后续的焊接。
作为一种可选的实施方式，将水性涂料膜的厚度控制在10-15μm，更利于膜的干燥。优选的，所述水性涂料膜的厚度为10μm。
作为一种可选的实施方式，所述烘干的温度为60-70℃，所述烘干所在的烘干室内的空载截面风速为0.15-0.3m/s。。
水性涂料烘干工艺可沿用现有溶剂型涂料烘干工艺，应具备以下基本条件：烘干温度最大能达到60-70℃，室内空载截面风速不小于0.15m/s，排废气风机功能正常，确保挥发水汽不持续积聚。
作为一种可选的实施方式，所述烘干的时间为2-2.5min，保证预处理线的快速运行，运行效率得到保证。
作为一种可选的实施方式，所述吹风的时间为10-20s，保证预处理线的快速运行，运行效率得到保证。
作为一种可选的实施方式，所述吹风工艺的吹风区域的长度为2-3m，保证强吹风的作用时间，实现水性涂料的干燥。
下面通过具体的实施例，进行进一步的解释说明。
以铁路货车钢材抛丸预处理线为例。
实施例1：
当气温为0℃～15℃时，参见图1，预热工艺应处于开启状态。钢材(厚10mm)经抛丸处理后通过辊道送入预热工序，辊道输送速度约为6m/min，预热时间约20s，然后经辊道送入喷涂工艺喷涂水性涂料，水性涂料膜厚度10μm，喷涂后送入烘干工序，烘干温度60℃，烘干工序时间约2.5min，最后进入强吹风工序，吹风时间约20s后涂层达到干燥。
实施例2：
当气温不低于15℃，参见图1，预热工艺应处于关闭状态。钢材(厚10mm)经抛丸处理后通过辊道直接送入喷涂工艺喷涂水性涂料，辊道输送速度约为6m/min，水性涂料膜厚度10μm，喷涂后送入烘干工序，烘干温度70℃，烘干工序时间约2.5min，最后进入强吹风工序，吹风时间约20s后涂层达到干燥。
实施例3：
当气温为0℃～15℃时，参见图1，预热工艺应处于开启状态。钢材(厚3mm)经抛丸处理后通过辊道送入预热工艺，辊道输送速度约为10m/min，预热时间约12s，然后经辊道送入喷涂工艺喷涂水性涂料，水性涂料膜厚度13μm，喷涂后送入烘干工序，烘干温度65℃，烘干工序时间约2min，最后进入强吹风工序，吹风时间约12s后涂层达到干燥。
实施例4：
当气温不低于15℃，参见图1，预热工艺应处于处于关闭状态。钢材(厚3mm)经抛丸处理后通过辊道直接送入喷涂工艺喷涂水性涂料，辊道输送速度约为10m/min，水性涂料膜厚度12μm，喷涂后送入烘干工序，烘干温度68℃，烘干工序时间约2min，最后进入强吹风工序，吹风时间约12s后涂层达到干燥。
根据以上实施例可以看出，本发明的方案都能使水性涂料喷涂后3min内达到干燥，满足现有快速(约6-10m/min)钢材抛丸预处理线的水性涂料喷涂需求。且完全用水性涂料代替传统溶剂型涂料，更环保、健康。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
本发明的方法，用于钢材抛丸预处理线，所述钢材抛丸预处理线依次包括抛丸工艺、喷涂工艺和烘干工艺，所述抛丸工艺与所述喷涂工艺之间设置预热工艺，所述烘干工艺之后设置吹风工艺；所述方法包括：在经所述抛丸工艺处理后，对所述钢材的表面进行温度检测，获取所述钢材的表面温度值；判断所述表面温度值是否高于预设温度值；若否，则空气启动所述预热工艺，在所述钢材进入喷漆室前，对所述钢材进行预热，使所述钢材的表面温度为15-40℃；控制所述钢材进入喷涂工艺，使用空气喷涂工艺对所述钢材的表面进行水性涂料喷涂，使所述钢材的表面形成均匀的水性涂料膜，获得成膜后的钢材；其中，所述水性涂料膜的厚度为10-15μm，所述水性涂料中水的质量百分数为10％-30％；控制所述成膜后的钢板进入烘干工艺进行烘干，获得半干后的钢材；控制所述半干后的钢材进入吹风工艺进行吹风，获得预处理后的钢材；其中，所述吹风的风速使所述钢材表面切面风速大于等于5m/s，所述吹风为60℃-70℃的热风；低温天气下因钢材表面很冷，烘干过程中钢材自身升温速度很慢，会对水性涂料的干燥速度产生很大影响，在喷涂之前，对钢材表面温度进行检测，并判断是否满足预设温度值，若不满足，则通过对钢材表面预热，可消除低温天气下钢材表面太冷对水性涂料干燥速度的不利影响；空气喷涂法的喷涂流量小且可调，雾化效果好，用于钢材预处理线水性涂料喷涂时，只需兑水10％～30％即可将干膜厚度控制到10-15μm左右，且成膜均匀，水性涂料兑水比例越小，干燥时间会越快，因此，空气喷涂方式将会使水性涂料的干燥速度大大加快；在加上现有的烘干工艺，加以强吹风辅助烘干，可使水性涂料喷涂后3min内达到干燥，使目前快速(约6-10m/min)钢材抛丸预处理线具备使用水性涂料的条件。
此外，本发明基于现有钢材预处理线工艺及设备布局提出，无需对生产线现有设备及能源设施进行大的变动，设备改造投资小，使用过程中的能耗相对较少。尤其适用于对现有钢材预处理线的改造。
本发明将空气喷涂技术引入铁路货车钢材预处理线，有效解决了使用传统高压无气喷涂法存在的涂层膜厚难以控制、涂料频繁堵枪及涂料稀释比过大等技术难题。与钢材预处理线传统高压无气喷涂法相比，使用空气喷涂法具有节省涂料及稀释剂、涂料干燥快、方便施工以及有利于钢材后续焊接等多项优点。
在冬季最低气温0℃的条件下，本发明实施后生产线新增设施的装机总电功率不高于70kw。在气温高于15℃时，因预热工序停止使用，实际运行电功率只有10kw左右。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种钢材预处理方法，应用于钢材抛丸预处理线，所述钢材抛丸预处理线依次包括抛丸工艺、喷涂工艺和烘干工艺，其特征在于，所述抛丸工艺与所述喷涂工艺之间设置预热工艺，所述烘干工艺之后设置吹风工艺；
所述方法包括：
在经所述抛丸工艺处理后，对所述钢材的表面进行温度检测，获取所述钢材的表面温度值；
判断所述表面温度值是否高于预设温度值；
若否，则空气启动所述预热工艺，在所述钢材进入喷漆室前，对所述钢材进行预热，使所述钢材的表面温度为15-40℃；
控制所述钢材进入喷涂工艺；其中，在所述喷涂工艺中，基于空气喷涂方式，利用水性涂料对所述钢材的表面进行喷涂，使所述钢材的表面形成均匀的水性涂料膜，获得成膜后的钢材，其中，所述水性涂料膜的厚度为10-15μm，所述水性涂料中水的质量百分数为10％-30％；
控制所述成膜后的钢材进入烘干工艺进行烘干处理，获得烘干处理后的钢材；
控制所述烘干处理后的钢材进入吹风工艺进行吹风，获得预处理后的钢材；其中，所述吹风的风速使所述钢材表面切面风速大于等于5m/s，所述吹风为60℃-70℃的热风。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述表面温度值高于预设温度值，则关闭所述预热工艺，控制所述钢材直接进入所述喷涂工艺。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预设温度值为15℃。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水性涂料膜的厚度为10-15μm。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述水性涂料膜的厚度为10μm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烘干的温度为60-70℃，所述烘干所在的烘干室内的空载截面风速为0.15-0.3m/s。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述烘干的时间为2-2.5min。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述吹风的时间为10-20s。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述吹风工艺的吹风区域的长度为2-3m。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预热工艺采用红外线对所述钢板进行预热。
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