RU2182191C2

RU2182191C2 - Method for coating steel strip with aluminum

Info

Publication number: RU2182191C2
Application number: RU2000105667A
Authority: RU
Inventors: Э.А. Пастухов; Н.А. Ватолин; Ю.В. Концевой; И.Э. Игнатьев; Р.Ф. Рябова
Original assignee: Институт металлургии Уральского отделения РАН
Priority date: 2000-03-07
Filing date: 2000-03-07
Publication date: 2002-05-10

Abstract

FIELD: metallurgy, namely coating steel strips with non-ferrous metals. SUBSTANCE: method comprises steps of trimming surface of steel strip, rolling strip at temperature 373-473 K at reduction degree (30- 50)%, feeding to deformation zone between rolling roll and steel strip dry aluminum powder. Such process allows to receive coating of high ductility no less than that of base metal and with thickness up to 250 micrometers. EFFECT: enhanced quality of aluminum coating of steel strip. 1 tbl

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к покрытию стальных полос цветными металлами. The invention relates to metallurgy, in particular to the coating of steel strips with non-ferrous metals.

Известен способ покрытия стальных полос алюминием, заключающийся в очистке обеих поверхностей полосы, покрытия их водной суспензией алюминиевого порошка, сушке покрытия, прокатке охлажденными валками алюминиевого порошка на полосе с обжатием, обеспечивающим теоретическую плотность алюминия, и кратковременной (1-5 с) термообработке при температуре 523-973 К (1). There is a method of coating steel strips with aluminum, which consists in cleaning both surfaces of the strip, coating them with an aqueous suspension of aluminum powder, drying the coating, rolling cooled aluminum rolls of aluminum powder in a compression strip providing theoretical density of aluminum, and short-term (1-5 s) heat treatment at a temperature 523-973 K (1).

Недостатками этого способа являются:
1. Различная плотность покрытия по ширине полосы.The disadvantages of this method are:
1. Different coating density across the width of the strip.

2. Локальные отслоения покрытия от стальной основы. 2. Local delamination of the coating from the steel base.

3. Невозможность получения покрытия толщиной более 50 мкм. 3. The inability to obtain coatings with a thickness of more than 50 microns.

4. Низкая пластичность покрытия. 4. Low ductility of the coating.

Также известен способ покрытия стальной полосы алюминием, включающий зачистку ее поверхности, аэрозольное нанесение суспензии А1 порошка, сушку, прокатку в термостатированном режиме при температуре 343-353К с напряжением, величину которого определяли по формуле:
(t_p-250)(K₁-K₂)(E₁₀₀-mt_p)<σ₁<0,95σ_02M
c обжатием, обеспечивающим заданную плотность покрытия (2). Недостатками данного способа являются:
1. Низкая пластичность покрытия.Also known is a method of coating a steel strip with aluminum, including cleaning its surface, aerosol application of a suspension of powder A1, drying, rolling in a thermostated mode at a temperature of 343-353K with a voltage, the value of which was determined by the formula:
(t _p -250) (K ₁ -K ₂₎ (E ₁₀₀ -mt _p) <σ ₁ <0,95σ _02M
c compression, providing a given coating density (2). The disadvantages of this method are:
1. Low ductility of the coating.

2. Невозможность получения покрытия толщиной более 50 мкм. 2. The inability to obtain coatings with a thickness of more than 50 microns.

Задачей данного изобретения является получение покрытия с высокой пластичностью (не ниже пластичности основы) и толщиной до 250 мкм. The objective of the invention is to obtain coatings with high ductility (not lower than the ductility of the base) and a thickness of up to 250 microns.

Поставленная задача решается тем, что в способе покрытия стальной полосы, включающем зачистку ее поверхности, нанесение алюминия и прокатку, согласно изобретению алюминий наносят путем подачи сухого алюминиевого порошка в очаг деформации между валком и полосой, а прокатку полосы ведут при температуре 373-473К с обжатием 30-50%. The problem is solved in that in the method of coating a steel strip, including cleaning its surface, applying aluminum and rolling, according to the invention, aluminum is applied by feeding dry aluminum powder into the deformation zone between the roll and the strip, and the strip is rolled at a temperature of 373-473K with compression 30-50%.

Указанные признаки: нанесение алюминия путем подачи сухого алюминиевого порошка в очаг деформации между валком и полосой, прокатка полосы при температуре 373-473К, степень обжатия - 30-50% являются необходимыми для получения качественного покрытия, т.е. получения толстого высокопластичного слоя покрытия c высокой адгезией к основе. These signs: applying aluminum by feeding dry aluminum powder into the deformation zone between the roll and the strip, rolling the strip at a temperature of 373-473K, a reduction ratio of 30-50% are necessary to obtain a high-quality coating, i.e. obtaining a thick highly plastic coating layer with high adhesion to the base.

Суть данных признаков заключается в следующем:
- температура полосы при прокатке 373-473К обеспечивает схватывание полосы и порошинок между собой при степени обжатия ниже критического;
- степень обжатия 30-50% разрушает оксидную пленку на порошинках, активизируя контактные поверхности;
- подача сухого алюминиевого порошка в очаг деформации не создает водно-клеевой изоляции контактных поверхностей, а также не окисляет поверхность стальной полосы.The essence of these signs is as follows:
- the temperature of the strip during rolling 373-473K provides the setting of the strip and powders between themselves at a compression ratio below critical;
- the compression ratio of 30-50% destroys the oxide film on the powders, activating the contact surfaces;
- the supply of dry aluminum powder to the deformation zone does not create water-glue insulation of the contact surfaces, and also does not oxidize the surface of the steel strip.

Процесс получения покрытия по предложенному способу, как и по прототипу, производится в линии прокатного стана, причем все операции (очистка полосы, нагрев полосы до температуры прокатки, подача порошка, прокатка и термообработка) производятся между разматывателем и моталкой стана. В связи с этим, во избежание вспучивания и отслоения покрытия, необходимо хорошее схватывание контактных поверхностей, как между порошком и основой, так и между отдельными фракциями порошка. Это схватывание при обжатии ниже критического обеспечивает нагрев полосы перед прокаткой. Причем при температуре нагрева ниже 373 К создает слишком слабое схватывание, а нагрев полосы выше 473 К ведет к появлению большого оксидного слоя на стальной основе. The coating process according to the proposed method, as well as the prototype, is carried out in the line of the rolling mill, and all operations (cleaning the strip, heating the strip to the rolling temperature, powder supply, rolling and heat treatment) are performed between the unwinder and the mill winder. In this regard, in order to avoid swelling and delamination of the coating, good adhesion of the contact surfaces is necessary, both between the powder and the base, and between the individual fractions of the powder. This setting during compression below critical ensures that the strip is heated before rolling. Moreover, at a heating temperature below 373 K, it creates too weak setting, and heating of the strip above 473 K leads to the appearance of a large oxide layer on a steel base.

Степень обжатия является весьма важным параметром данного способа. Обжатие ниже 30% не обеспечивает механохимической активности порошка и схватывания между контактными поверхностями в выбранном интервале температуры прокатки, а следовательно, достаточной адгезии покрытия к основе. При обжатии выше 50% происходит излишний наклеп металла основы, технологически необоснованные энергетические затраты, снижение качества полосы по геометрическим параметрам из-за повышенных упругих деформаций прокатных валков. The degree of compression is a very important parameter of this method. Compression below 30% does not provide the mechanochemical activity of the powder and setting between the contact surfaces in the selected range of rolling temperature, and therefore, sufficient adhesion of the coating to the base. When crimping above 50%, excessive hardening of the base metal occurs, technologically unreasonable energy costs, reduction in strip quality in geometric parameters due to increased elastic deformations of the rolling rolls.

При подаче сухого чистого порошка в очаг деформации на отдельных фракциях порошка, а также на поверхности основы отсутствует тончайшая и, в связи с этим, весьма эластичная пассивирующая водно-клеевая пленка, препятствующая диффузионному схватыванию поверхностей. Отсутствие воды в качестве носителя порошка не окисляет поверхность стальной основы и, как результат, отсутствует хрупкая прослойка между порошком и сталью. Поэтому при использовании сухого порошка адгезия покрытия к основе и его пластичность много выше. When dry clean powder is fed into the deformation zone on separate fractions of the powder, as well as on the surface of the base, the thinnest and, therefore, very elastic passivating water-glue film that prevents diffusion setting of surfaces is absent. The absence of water as a powder carrier does not oxidize the surface of the steel base and, as a result, there is no brittle layer between the powder and steel. Therefore, when using a dry powder, the adhesion of the coating to the base and its ductility are much higher.

Параметры способа подтверждаются данными экспериментов, приведенных ниже:
материал основы - сталь 20, исходные размеры образцов LхВхН=200х100х2,5 мм; сухая зачистка поверхности проводилась лепестковыми абразивными кругами, шероховатость поверхности после зачистки - R 0,4-1,0 мкм; материал покрытия - алюминиевый порошок с фракциями до 60 мкм; прокатные валки диаметром 270 мм, цилиндрические; скорость прокатки 50 мм/с, технологическая смазка - тонкий слой И-8.The parameters of the method are confirmed by the data of the experiments below:
base material - steel 20, initial sample sizes LхВхН = 200х100х2.5 mm; dry cleaning of the surface was carried out with flap abrasive wheels, the surface roughness after cleaning was R 0.4-1.0 μm; coating material - aluminum powder with fractions up to 60 microns; rolling rolls with a diameter of 270 mm, cylindrical; rolling speed 50 mm / s, process grease - a thin layer of I-8.

Условия нанесения порошка алюминия на стальную полосу: степень обжатия, температура прокатки, а также свойства полученных покрытии приведены в таблице. The conditions for applying aluminum powder to a steel strip: the degree of compression, rolling temperature, as well as the properties of the resulting coating are shown in the table.

Приведенные данные показывают, что заявляемый способ обеспечивает получение плотного однородного покрытия, обладающего повышенной пластичностью. The data show that the inventive method provides a dense homogeneous coating with increased ductility.

Источники информации
1. Заявка ФРГ 2141663, С 23 С 24/00.Sources of information
1. The application of Germany 2141663, 23 C 24/00.

"Способ покрытия стальных полос алюминием и устройство для его осуществления". 1975 г. "A method for coating steel strips with aluminum and a device for its implementation." 1975

2. Патент РФ 2081939, С 23 С 24/06. 2. RF patent 2081939, C 23 C 24/06.

"Способ покрытия стальной полосы алюминием". 1994 г. "Method for coating a steel strip with aluminum." 1994

Claims

A method of coating a steel strip, including cleaning its surface, applying aluminum and rolling, characterized in that aluminum is applied by supplying dry aluminum powder to the deformation zone between the roll and the strip, and the strip is rolled at a temperature of 373-473 K with a compression of 30-50% .