RU2771720C2 - Способ производства коррозионностойкого стального листа - Google Patents
Способ производства коррозионностойкого стального листа Download PDFInfo
- Publication number
- RU2771720C2 RU2771720C2 RU2020133012A RU2020133012A RU2771720C2 RU 2771720 C2 RU2771720 C2 RU 2771720C2 RU 2020133012 A RU2020133012 A RU 2020133012A RU 2020133012 A RU2020133012 A RU 2020133012A RU 2771720 C2 RU2771720 C2 RU 2771720C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steel sheet
- conversion layer
- temperature
- coating
- thermoset
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 title 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 62
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 62
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 52
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 52
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 46
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 claims abstract description 27
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 21
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 12
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims abstract description 8
- 159000000011 group IA salts Chemical class 0.000 claims abstract description 8
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000004634 thermosetting polymer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 13
- 210000003298 Dental Enamel Anatomy 0.000 claims description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 10
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 7
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 7
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 5
- 239000003945 anionic surfactant Substances 0.000 claims description 4
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 3
- MGKOSOIDPUKBRW-UHFFFAOYSA-H F[Ti](F)(F)(F)(F)F Chemical compound F[Ti](F)(F)(F)(F)F MGKOSOIDPUKBRW-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 2
- 229910000746 Structural steel Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M acrylate Chemical compound [O-]C(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 22
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 21
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 13
- -1 zinc-aluminum-magnesium Chemical group 0.000 description 12
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 10
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 7
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 5
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 description 3
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 239000002966 varnish Substances 0.000 description 3
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L Magnesium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 2
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N oxozirconium Chemical compound [Zr]=O GEIAQOFPUVMAGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 229920001276 Ammonium polyphosphate Polymers 0.000 description 1
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N Melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 229910017706 MgZn Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000000711 cancerogenic Effects 0.000 description 1
- 231100000315 carcinogenic Toxicity 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000007739 conversion coating Methods 0.000 description 1
- 231100000078 corrosive Toxicity 0.000 description 1
- 231100001010 corrosive Toxicity 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000005238 degreasing Methods 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 1
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000001095 inductively coupled plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012044 organic layer Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 230000001681 protective Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000454 talc Substances 0.000 description 1
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003609 titanium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic Effects 0.000 description 1
- 238000004642 transportation engineering Methods 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003755 zirconium compounds Chemical class 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к производству стального листа с декоративным покрытием, обладающим коррозионной стойкостью. Стальной лист пропускают с погружением через ванну с расплавом, состоящим из, мас.%: металлического алюминия 1,0-1,4, металлического магния 1,0-1,4, примесей не более 0,5 и металлического цинка - остальное, с формированием металлического покрытия, которое обрабатывают водной суспензией щелочной соли, содержащей 15-40 г/л щелочной соли и 1-7 г/л поверхностно-активного вещества. Наносят титансодержащий конверсионный слой, содержащий 2-10 мг/м2 дигидрогена гексафтортитана и 2-10 мг/м2 гексафторциркониевой кислоты, и на поверхность конверсионного слоя последовательно наносят термоотверждаемый грунтовочный состав и термоотверждаемый полимерный состав. Разница температур термоотверждаемого грунтовочного состава и термоотверждаемого полимерного состава при температуре, обеспечивающей отверждение, составляет 0-5°С. Разница времени отверждения термоотверждаемого грунтовочного состава и термоотверждаемого полимерного состава после их нанесения на поверхность конверсионного слоя составляет 0-10 секунд. Коррозионная стойкость обеспечивается за счет формирования на поверхности стального листа последовательно расположенных антикоррозионных слоев, имеющих максимальную адгезию друг к другу, без нарушения исходных механических свойств стального листа. 6 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.
Description
Изобретение относится к металлургической промышленности, а именно к способам непрерывного производства стальной полосы, и может быть использовано на металлургических предприятиях при производстве стальной полосы с декоративным покрытием, обладающей повышенным сроком службы и коррозионной стойкостью.
Стальной прокат с многослойным антикоррозионным покрытием используется во многих областях, таких как строительство, автомобилестроение, изготовление корпусов различного оборудования, производство внешних панелей зданий и т.д. Самое широкое применение для защиты стали от коррозии получили металлические цинковые покрытия или многослойные покрытия, в которых на стальную основу последовательно наносятся цинк, грунт и эмаль. Основной причиной использования цинка в качестве основы защитного металлического покрытия является высокая технологичность процесса нанесения цинка в сочетании с низким электродным потенциалом цинка относительно железа, который обеспечивает антикоррозионную защиту стальной полосы даже при нарушении целостности покрытия.
Существуют покрытия, где цинк комбинируется с другим металлами для повышения коррозионной стойкости самого покрытия, например, с магнием, алюминием, никелем и т.д. Уменьшение доли цинка в покрытии может негативно повлиять на катодную защиту стали на непокрытых участках (кромки, сварные соединения). С другой стороны, добавление магния и алюминия в состав цинкового покрытия улучшает коррозионную стойкость покрытия за счет формирования прочного оксидного слоя при окислении магния и алюминия в процессе взаимодействия с окружающей средой.
Известен способ производства стального проката с коррозионностойким покрытием, описанный в патенте WO 2013160567 A1 (от 25 апреля 2012, Arcelormittal Investigacion Y Desarrollo, SL), являющийся наиболее близким к способу согласно изобретению. В известном способе в качестве металлического покрытия используется сплав цинка с алюминием и магнием в соотношении: 0,1-20% алюминия, 0,1-10% магния, остальное - цинк.
Способ предполагает использование следующих технологических операций:
1) подготовку стальной поверхности перед нанесением покрытий с использованием травильных растворов;
2) нанесение металлического покрытия методом горячего погружения;
3) охлаждение стальной полосы;
4) удаление слоев оксида или гидроксида магния, образовавшихся на поверхностях металлического покрытия последовательной обработкой в щелочных растворах и последующей обработкой конверсионными кислыми растворами с рН от 1 до 4;
5) нанесение лакокрасочных материалов из сложных полиэфиров, сшитых меламином, сложных полиэфиров, сшитых изоцианатом, полиуретанов и галогенированных производных виниловых полимеров на поверхность металлического покрытия.
Основным недостатком предложенного способа является его низкая универсальность, которая не позволяет использовать производственные линии, предназначенные для реализации известного способа для производства стальной полосы с различными металлическими и полимерными покрытиями, существенно отличающимися от раскрытых в описании к патентной заявке. Например, в известном способе обязательной операцией является удаление с поверхности стальной полосы слоя гидроокиси магния, образование которого является неизбежным при реализации известного способа. Другим недостатком реализации известного способа является низкое качество покрытия. Окисление алюминия и магния на стальной полосе при транспортировке полосы от места обработки щелочными и кислыми растворами до места нанесения лакокрасочных покрытий, может приводить к образованию участков с рыхлыми пленками оксидов, и, как результат, к отслоению лакокрасочных покрытий на этих участках.
Также к недостаткам способа можно отнести широкий диапазон концентраций металлов покрытия в ванне расплава, что существенно затрудняет получение однородности свойств и фазового состава цинк-алюминий-магниевого покрытия по длине полосы.
Задача, и технический результат, на достижение которых направлено заявляемое техническое решение, является производство стальной полосы с повышенными антикоррозионными и прочностными характеристиками. Достигнуть улучшенного антикоррозионного эффекта предлагается за счет комбинирования методов коррозионной защиты на поверхности стальной полосы так, что последовательно расположенные антикоррозионные слои имеют максимальную адгезию друг к другу, а параметры технологического процесса на всех стадиях реализации способа, приводят к формированию всех антикоррозионных слоев с максимальным возможным качеством и без нарушения исходных механических свойств стального листа.
Для решения поставленной задачи и достижения технического результата предложен способ производства стального листа с полимерным покрытием, заключающийся в том, что:
обрабатывают поверхность стального листа травильным раствором с температурой раствора в травильной ванне 60°С, температурой полосы 20-25°С, концентрацией раствора 10-50 г/л;
обработанный травильным раствором стальной лист после предварительного нагрева в проходной печи до температуры 405-415°С пропускают, с погружением через ванну с расплавом, состоящим из: металлического алюминия 1,0-1,4 масс. %, металлического магния 1,0-1,4 масс. %, примесей не более 0,5 масс % и металлического цинка - остальное, с обеспечением формирования металлического покрытия;
обрабатывают металлическое покрытие водной суспензией щелочной соли с рН=10-12 с температурой раствора в травильной ванне 60°С, температурой полосы 20-25°С, концентрацией щелочной соли в растворе 15-40 г/л и концентрацией поверхностно-активного вещества (ПАВ) в растворе 1-7 г/л;
наносят на металлическое покрытие титансодержащий конверсионный слой, содержащий дигидрогена гексафтортитанат, с обеспечением осаждения металлического титана на металлическое покрытие;
последовательно наносят на поверхность конверсионного слоя термоотверждаемый грунтовочный состав и термоотверждаемый полимерный состав; и
доводят температуру стального листа до комнатной температуры, после завершения отверждения термоотверждаемого грунтовочного состава и термоотверждаемого полимерного состава; причем:
в качестве термоотверждаемого грунтовочного состава и термоотверждаемого полимерного состава выбирают такие составы, что разница температур термоотверждаемого грунтовочного состава и термоотверждаемого полимерного состава при температуре, при которой обеспечивается отверждение, составляет 0-5°С; а
разница времени отверждения термоотверждаемого грунтовочного состава и термоотверждаемого полимерного состава после их нанесения на поверхность конверсионного слоя составляет 0-10 секунд.
В частных случаях реализации изобретения, лист может быть выполнен из холоднокатаной отожженной, холоднокатаной не отожженной или горячекатаной конструкционной стали.
При реализации способа перед нанесением на поверхность конверсионного слоя термоотверждаемого грунтовочного состава, преимущественно, доводят температуру стального листа до температуры 20-25°С. При этом, в процессе реализации способа, в ванну с расплавом могут добавлять из цинкового сплава с содержанием магния 1,2-3,0 масс. %, алюминия 1,2-2,0 масс. %, примести не более 0,5 масс. % и цинк - остальное, по мере расходования расплава на формирование покрытия листа.
Используемая при реализации способа водная суспензия щелочной соли может содержать 1,0-7,0 г/л анионного поверхностно-активного вещества. При нанесении конверсионного слоя может обеспечиваться осаждение 3-12 мг/м2 титана в нанесенном конверсионном слое. В качестве полимерного состава может быть использована декоративная эмаль, на основе полиэфира, полиэфира сшитого меламином, полиуретана, ПВДФ в том числе полиуретана и полиэфиров в сморщенном и текстурированном исполнении, а также содержащих акрилатные и/или эпоксидные смолы. Титансодержащий конверсионный слой, может содержать 2-10 мг/м2 дигидрогена гексафтортитана и 2-10 мг/м2 гексафторциркониевой кислоты.
При реализации способа могут использоваться четыре стадии формирования монолитного защитного покрытия на поверхности стального листа.
На первой стадии на обезжиренную и очищенную от пленок оксидов стальную полосу наносится цинк-алюминий-магниевое покрытие. Нанесение покрытия осуществляется в ванне расплава Zn(97,2-98,0%)+Al(1-1,4%)+Mg(1-1,4%) при температуре 420-460°С и скорости прохождения полосы через ванну полосы 40-165 м/мин. Исходная температура стальной полосы перед погружением в ванну и время нахождения полосы в ванне определяются требуемой толщиной защитного покрытия. Преимущественно, после выхода стальной полосы из ванны, на полосе формируется слой кристаллизованного расплава, образовавшегося за счет удаления излишков расплава при помощи газовых ножей (воздух либо азот) и охлаждения расплава на поверхности стальной полосы устройствами воздушного и водяного охлаждения.
Концентрация Zn, Al и Mg в ванне расплава контролируется каждые 1,0-3,0 часа методом атомно-адсорбционной спектроскопии или методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и поддерживается в стабильном состоянии добавлением слитков на основе цинка с содержанием Mg 1,2-3,0% и Al 1,2-2,0%. После прохождения ванны, излишки жидкого металла удаляются с поверхности полосы газовыми ножами (воздушными или азотными), что позволяет сформировать металлическое покрытие толщиной 4-15 мкм. Толщина покрытия может регулироваться не только за счет скорости перемещения полосы через ванну, но и путем изменения интенсивности обдува полосы газом после выхода полосы из ванны с расплавом.
Далее стальная полоса с нанесенным покрытием охлаждается со скоростью 1-20°С/сек, что формирует окончательную кристаллическую структуру покрытия.
Сформированное покрытие, представляет собой матрицу Al/Zn/MgZn2 (не более 10%) с распределенной в ней фазой Zn (более 90%) в виде отдельных либо непрерывно связанных зерен. Большое содержание цинка в покрытии обеспечивает катодную защиту стальной полосы даже на участках, где может быть нарушена сплошность или нанесено сквозное повреждение во время эксплуатации. Продукты коррозии Al и Mg образуют двойные слоистые гидроксиды, которые выполняют функции дополнительной барьерной защиты между коррозионно активной средой и стальной полосой с цинк-алюминий-магниевым покрытием. Стойкость к коррозии стальной полосы с покрытием такого типа, испытанная по ГОСТ 30630.2.5-2013 (ISO 9227:2012) в камере солевого тумана, в 3-10 раз выше, чем у стальной полосы со стандартным цинковым покрытием той же толщины. Покрытие с содержанием алюминия и магния ниже указанных диапазонов не дает преимуществ по сравнению с покрытием из чистого цинка, а превышение содержания магния и алюминия выше указанных диапазонов существенно повышает стоимость покрытия и может привести к формированию на поверхности покрытия рыхлых пленок оксидов, которые способствуют отслоению наносимого полимерного покрытия.
На второй стадии, поверхность стали с покрытием очищается от возможных органических загрязнений с удалением оксидов с поверхностного слоя. Для очистки используется композиция из водной суспензии щелочных солей в концентрации 15-40 г/л и анионного поверхностно-активного вещества в концентрации 1,0-7,0 г/л, при температуре обработки 50-70°С. При использовании указанной композиции, обладающей щелочным рН≈10-12, обеспечивается эффективная очистка поверхности без заметного растворения и выноса металлов из объема цинк-алюминий-магниевого покрытия. Кроме того, очищенная поверхность полосы не требует дополнительной обработки перед нанесением конверсионного покрытия.
На третьей стадии, сталь с цинк-алюминий-магниевым покрытием обрабатывается конверсионными составами на основе дигидрогена гексафтортитаната или комбинации дигидрогена гексафтортитаната с гексафторциркониевой кислотой. В процессе конверсии, на поверхности цинк-алюминий-магниевого покрытия формируется слой нерастворимых соединений титана и циркония, состоящий из металл-оксидной гидратированной пленки, содержащей TiO2*2H2O или TiO2*2H2O+ZrO2*2H2O. Эта пленка обеспечивает дополнительную барьерную защиту от коррозии, а также повышает смачиваемость поверхности полосы, вследствие чего, повышается адгезия к полосе органического покрытия, наносимого на следующей стадии. Концентрация активных веществ и время обработки полосы в конверсионном растворе выбирается таким образом, чтобы количество распределенного титана в конверсионном слое составляло 3-12 мг/м2. При содержании титана менее 3 мг/м2 наблюдается ухудшение коррозионных свойств покрытия, а при содержании титана более 12 мг/м2 - ухудшение механических свойств, таких как прочность покрытия при изгибании.
На четвертой стадии стальная полоса поочередно покрывается термоотверждаемым грунтовочным составом и термоотверждаемым полимерным составом, в виде органических покрытий, наносимых валковым способом. Сначала наносится полимерный грунт, а затем отделочная эмаль. В частном случае реализации изобретения, покрытие может быть однослойным. В зависимости от выпускаемого сортамента стальная полоса может быть покрыта как с одной стороны, так и с двух сторон полимерным грунтом и отделочной эмалью или однослойным покрытием.
При выборе полимерной грунтовки и отделочной эмали необходимо подбирать составы с близким временем отверждения при выбранных температурах отверждения. Разница по температурам отверждения должна составлять 0-5°С, а разница по временам отверждения 0-10 с. Выбор таких параметров обусловлен тем, что при последовательном нанесении полимерных покрытий, основа которых обладает различными теплофизическими свойствами, существенно повышается вероятность образования дефектов в процессе нанесения органических слоев таких как пузыри и кратеры, которые оказывают негативное влияние на коррозионную стойкость и механические свойства получаемого проката с покрытием. Помимо прочего, выбор близких времен отверждения и температур отверждения дает возможность использования идентичных технологических модулей для реализации операций отверждения и обеспечивает перемещение ленты с постоянной скоростью через последовательные участки обработки.
В качестве грунта и отделочной эмали используются лакокрасочные материалы на основе полиэфиров, полиэфиров сшитых меламином, полиуретанов, поливинилденфторидов (ПВДФ), в том числе сморщенных и текстурированных полиэфиров и полиуретанов, а также эпоксидных смол горячего отверждения с температурой отверждения 320-385°С, пиковой температурой металлической полосы 200-250°С и временем отверждения в печи агрегата полимерных покрытий 21-34 с. Кроме того, в состав грунта и отделочной эмали могут входить частицы наполнителей и пигментов на основе таких минералов как TiO2, BaSO4, SiO2, СаСО3, тальк, каолинит, воластонит, железо-марганцевая шпинель и другие.
Способ, раскрытый в заявляемом техническом решении, имеет ряд преимуществ:
- способ обеспечивает повышенную коррозионную стойкость за счет сочетания нескольких типов защиты стали от коррозии: катодный, барьерный и ингибиторный;
- стабильность физико-механических показателей и химического состава покрытия по всей длине полосы за счет постоянного контроля и поддержания концентраций металлов в ванне расплава;
- очистка поверхности перед нанесением конверсионного слоя осуществляется водной суспензией щелочных солей (рН=10-12), что в отличие от кислотных растворов (рН<7) позволяет избежать повреждений цинк-алюминий-магниевого покрытия и уменьшения его толщины;
- способ предполагает нанесение конверсионного слоя определенной массы на единицу площади, что обеспечивает оптимальное сочетание коррозионной стойкости и механических свойств, после нанесения органического покрытия;
- при производстве проката с покрытием не используются канцерогенные хром (Cr6+ и Cr3+) содержащие компоненты, определяемые, как токсичные и запрещенные к применению на территории стран Евросоюза и США;
- использование лакокрасочных материалов с близкими теплофизическими свойствами снижает количество возможного брака, снижает вероятность образования дефектов при эксплуатации изделий из металлопроката с покрытием, полученным раскрываемым методом, а также повышает производительность технологической линии покраски.
Изобретение иллюстрируется следующим примером.
Пример
На производственной площадке Группы «НЛМК» проводился выпуск опытно-промышленной партии окрашенного стального проката с цинк-алюминий-магниевым покрытием на агрегатах непрерывного горячего цинкования (АНГЦ) и нанесения полимерных покрытий (АПП).
Нанесение цинк-алюминий-магниевого покрытия.
Для производства стальной полосы с цинк-алюминий-магниевым покрытием в ванне АНГЦ был подготовлен расплав, содержащий 97,6±0,4 масс. % цинка, 1,2±0,2 масс. % алюминия и 1,2±0,2 масс. % магния. Концентрация алюминия и магния контролировалась каждый час методом атомно-абсорбционной спектроскопии и поддерживалась в пределах 1,1-1,3 масс. % алюминия и 1,1-1,3 масс. % магния путем добавления слитков на основе цинка с содержанием Mg 1,2-3,0 масс. % и Al 1,2-2,0 масс. % по мере расходования металла ванны. Температура расплава поддерживалась на уровне 430±5°С.
Обезжиренная и очищенная от пленок оксидов полоса стали 08 пс, отожженная в предварительно разогретой проходной печи до температуры на выходе из печи 435°С, со скоростью движения 165 м/мин погружалась в ванну расплава АНГЦ, где на ее поверхность осаждалось цинк-алюминий-магниевое покрытие. Толщина покрытия после прохождения ванны поддерживалась в диапазоне 8-10 мкм путем отсечения излишков расплава с помощью газовых ножей с подачей воздуха. Далее стальная полоса с покрытием охлаждалась со скоростью 15±2°С/с в проходной холодильной камере. Для защиты от образования белой ржавчины при хранении рулонов, возможно последующее промасливание полосы с покрытием в промасливающей машине.
Подготовка поверхности полосы перед нанесением лакокрасочных материалов (ЛКМ).
Подготовка поверхности стальной полосы с покрытием перед нанесением ЛКМ заключалась в следующем:
Обработка давлением в дрессировочной клети с целью придания шероховатости Ra от 0,5 до 1,5 мкм.
Обезжиривание поверхности и удаление поверхностных оксидов проводилось с использованием композиции на щелочной основе (рН=11), состоящей из водной суспензии щелочных солей (D1), в концентрации 25 г/л и любого анионного ПАВ (S1), в концентрации 3 г/л.
Нанесение конверсионного слоя. Для нанесения конверсионного слоя использовался состав на основе комбинации дигидрогена гексафтортитаната с гексафторциркониевой кислотой (под торговой маркой Bonderite 1455). Количество распределенного титана в поверхностном слое составило 10 мг/м2.
Нанесение ЛКМ
В качестве наносимых покрытий были использованы полиэфирный грунт по ГОСТ Р 52146-2003 или EN 10169-2010 (Р1) и отделочная эмаль (торговая марка Beckrypol 3000) на полиэфирной основе с условной вязкостью по ГОСТ 8420-74 - 50 с, массовой долей нелетучих веществ 55% и пиковой температурой полосы 240°С.
Грунт и отделочная эмаль наносились в АПП последовательно валковым способом. На лицевую сторону - нанесение грунта, отверждение грунта в проходной печи при 340°С в течение 25 с, охлаждение, нанесение отделочной эмали, отверждение эмали в проходной печи при 340°С в течение 25 с, охлаждение. На обратную сторону - нанесение однослойного покрытия, отверждение однослойного покрытия в проходной печи при 340°С в течение 25 с, охлаждение.
Окрашенная стальная полоса, полученная указанным методом, сматывалась в рулоны и отправлялась на склад.
Свойства получившейся стальной полосы были оценены в соответствии со стандартами EN 10169, EN 13523-7, EN 13523-8 и 13523-26. Результаты тестов представлены в таблице 1.
Claims (14)
1. Способ производства стального листа с полимерным покрытием, заключающийся в том, что
стальной лист пропускают с погружением через ванну с расплавом, состоящим из, мас.%: металлического алюминия 1,0-1,4, металлического магния 1,0-1,4, примесей не более 0,5 и металлического цинка - остальное, с обеспечением формирования металлического покрытия,
обрабатывают металлическое покрытие водной суспензией щелочной соли с рН = 10-12 с температурой раствора 60°С, температурой листа 20-25°С, концентрацией щелочной соли в растворе 15-40 г/л и концентрацией поверхностно-активного вещества (ПАВ) в растворе 1-7 г/л,
наносят на металлическое покрытие титансодержащий конверсионный слой, содержащий 2-10 мг/м2 дигидрогена гексафтортитана и 2-10 мг/м2 гексафторциркониевой кислоты,
последовательно наносят на поверхность конверсионного слоя термоотверждаемый грунтовочный состав и термоотверждаемый полимерный состав и
доводят температуру стального листа до комнатной температуры, после завершения отверждения термоотверждаемого грунтовочного состава и термоотверждаемого полимерного состава, причем
в качестве термоотверждаемого грунтовочного состава и термоотверждаемого полимерного состава выбирают такие составы, что разница температур термоотверждаемого грунтовочного состава и термоотверждаемого полимерного состава при температуре, при которой обеспечивается отверждение, составляет 0-5°С, а
разница времени отверждения термоотверждаемого грунтовочного состава и термоотверждаемого полимерного состава после их нанесения на поверхность конверсионного слоя составляет 0-10 секунд.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед нанесением на поверхность конверсионного слоя термоотверждаемого грунтовочного состава доводят температуру стального листа до температуры 20-25°С.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что лист выполнен из холоднокатаной отожженной, холоднокатаной не отожженной или горячекатаной конструкционной стали.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в ванну с расплавом добавляют слитки из цинкового сплава с содержанием, мас. %: магния 1,2-3,0, алюминия 1,2-2,0, примесей не более 0,5 и цинк - остальное, по мере расходования расплава на формирование покрытия листа.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водная суспензия щелочной соли содержит 1,0-3,0 г/л анионного поверхностно-активного вещества.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обеспечивают осаждение 3-12 мг/м2 титана в нанесенном конверсионном слое.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимерного состава используют декоративную эмаль на основе полиэфира, полиэфира сшитого меламином, полиуретана, поливинилденфторидов (ПВДФ), в том числе полиуретана и полиэфиров в сморщенном и текстурированном исполнении, а также содержащих акрилатные и/или эпоксидные смолы.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133012A RU2771720C2 (ru) | 2020-10-06 | Способ производства коррозионностойкого стального листа | |
| EP21155025.6A EP3858495A1 (en) | 2020-02-03 | 2021-02-03 | Method for production of corrosion-resistant steel strip |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133012A RU2771720C2 (ru) | 2020-10-06 | Способ производства коррозионностойкого стального листа |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2020133012A3 RU2020133012A3 (ru) | 2022-04-06 |
| RU2020133012A RU2020133012A (ru) | 2022-04-06 |
| RU2771720C2 true RU2771720C2 (ru) | 2022-05-11 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1330206A1 (ru) * | 1986-01-14 | 1987-08-15 | Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности | Способ обработки поверхности стальных изделий перед погружением их в расплав дл нанесени покрыти |
| JP2002275611A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-25 | Nippon Steel Corp | 亜鉛合金めっき製柱材とその製造方法および該製造方法で用いるフラックス |
| WO2013160567A1 (fr) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | Arcelormittal Investigacion Y Desarrollo, S.L. | Procédé de réalisation d'une tôle prélaquée à revêtements znalmg et tôle correspondante. |
| EP3476966B1 (en) * | 2016-06-23 | 2020-06-17 | Posco | Clad steel plate having excellent strength and formability, and production method therefor |
| RU2727391C1 (ru) * | 2020-02-03 | 2020-07-21 | Публичное Акционерное Общество "Новолипецкий металлургический комбинат" | Способ производства коррозионностойкого окрашенного стального проката с цинк-алюминий-магниевым покрытием |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1330206A1 (ru) * | 1986-01-14 | 1987-08-15 | Всесоюзный научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности | Способ обработки поверхности стальных изделий перед погружением их в расплав дл нанесени покрыти |
| JP2002275611A (ja) * | 2001-03-15 | 2002-09-25 | Nippon Steel Corp | 亜鉛合金めっき製柱材とその製造方法および該製造方法で用いるフラックス |
| WO2013160567A1 (fr) * | 2012-04-25 | 2013-10-31 | Arcelormittal Investigacion Y Desarrollo, S.L. | Procédé de réalisation d'une tôle prélaquée à revêtements znalmg et tôle correspondante. |
| RU2625927C2 (ru) * | 2012-04-25 | 2017-07-19 | Арселормитталь Инвестигасьон И Десарролло, С.Л. | СПОСОБЫ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНО ЛАКИРОВАННОГО МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ЛИСТА С Zn-Al-Mg ПОКРЫТИЕМ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЛИСТ |
| EP3476966B1 (en) * | 2016-06-23 | 2020-06-17 | Posco | Clad steel plate having excellent strength and formability, and production method therefor |
| RU2727391C1 (ru) * | 2020-02-03 | 2020-07-21 | Публичное Акционерное Общество "Новолипецкий металлургический комбинат" | Способ производства коррозионностойкого окрашенного стального проката с цинк-алюминий-магниевым покрытием |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ГОСТ 34180-2017. Прокат стальной тонколистовой холоднокатаный и холоднокатаный горячеоцинкованный с полимерным покрытием с непрерывных линий. 01.06.2018. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5112422B2 (ja) | 防食システムによりコーティングされるフラット鋼生成物の製造方法 | |
| US20170191170A1 (en) | Flat Steel Product, Method for Production of a Flat Steel Product and Method for Production of a Component | |
| JP4799862B2 (ja) | プレス成形性に優れるプレコート金属板及びその製造方法 | |
| EA030933B1 (ru) | МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ЛИСТ С ZnAlMg ПОКРЫТИЕМ С УЛУЧШЕННОЙ ГИБКОСТЬЮ И СООТВЕТСТВУЮЩИЙ СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ | |
| JP2006187679A (ja) | 防錆塗装物及びその被膜形成方法 | |
| RU2727391C1 (ru) | Способ производства коррозионностойкого окрашенного стального проката с цинк-алюминий-магниевым покрытием | |
| KR20070103492A (ko) | 표면처리 금속재료 | |
| JP4312583B2 (ja) | 耐食性に優れた塗装Ｚｎ−Ａｌ系合金めっき鋼板 | |
| JP5960815B2 (ja) | 溶融亜鉛めっき鋼板及びその製造方法 | |
| JP4615807B2 (ja) | 表面処理鋼板の製造方法、表面処理鋼板、および樹脂被覆表面処理鋼板 | |
| RU2771720C2 (ru) | Способ производства коррозионностойкого стального листа | |
| EP3858495A1 (en) | Method for production of corrosion-resistant steel strip | |
| JP3445992B2 (ja) | 耐クラック性及び耐食性に優れた溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板 | |
| JP2005262526A (ja) | 耐食性に優れた塗装アルミニウムめっき鋼板 | |
| JP2968147B2 (ja) | 亜鉛含有金属めっき鋼板用酸性置換めっき液組成物 | |
| US20040115448A1 (en) | Corrosion resistant magnesium and magnesium alloy and method of producing same | |
| CA2095525A1 (en) | Aluminum alloy sheets for auto body panels and method of manufacturing the same | |
| JPH05302179A (ja) | 亜鉛または亜鉛系めっき鋼板の酸性置換めっき液 | |
| JP2012251247A (ja) | 樹脂被覆鋼板の製造方法 | |
| JP2003293156A (ja) | 耐食性、塗料密着性及び塗装後耐食性に優れたリン酸塩処理鋼板及びその製造方法 | |
| JPH11343554A (ja) | 耐食性に優れた溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板 | |
| SE459817B (sv) | Foerfarande foer framstaellning av zinkplaeterad staalplaat belagd med skikt av krom och kromoxid | |
| JP2000256873A (ja) | リン酸塩処理用アルミニウム合金材およびアルミニウム合金材のリン酸塩処理方法 | |
| JP3303770B2 (ja) | 加工性と耐白錆性に優れた溶融Ａｌ−Ｚｎ系合金めっき鋼板 | |
| Dallin | Control and treatment of hot-dip galvanized surfaces |