Способ производства оцинкованной полосы Российский патент 2025 года по МПК C23C2/06 C23C2/20 C23C2/40 B05C11/06 

Область техники

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству горячеоцинкованного проката с толстым цинковым покрытием, используемого для изготовления металлоконструкций, например, зернохранилища, системы вентиляции, ангары, и т.п., сельхозтехники, например, сеялки, навесное сельхозоборудование и т.п.

Уровень техники

Наиболее близким аналогом является способ производства для устранения дефектов черных пятен на поверхности толстолистового стального листа с толстым покрытием и толстого стального листа с толстым покрытием; температура цинкового котла контролируется как 400-420°C, а температура стальной пластины, поступающей в цинковый котел, контролируется как 380-400°C; источником воздуха воздушного ножа является инертный газ; контроль зазора между кромками ножа воздушного ножа 1,0-1,3 мм, расстояние между кромками ножа и полосовой сталью до 14-25 мм, высота воздушного ножа 180-210 мм и давление воздушного ножа до 120-150 мбар; регулирование скорости охлаждения первого стационарного вентилятора охлаждения на уровне 15-25 °C/сек; скорость охлаждения второго вентилятора охлаждения составляет 18-26 °C/сек; мощность вентилятора охлаждения III больше или равна 30°C/сек; температура полосового стального листа контролируется как менее 200°C, когда полосовой стальной лист достигает верхнего ролика башни [CN114107866B, опубл.01.03.2022].

Проблема наиболее близкого аналога заключается в появлении на оцинкованной полосе с толстым слоем цинка дефекта «натёк», который выражается в разрыве поверхностной плёнки цинка, вытекании незатвердевшего расплава и образовании зоны с тонким слоем цинкового покрытия.

Дефект натёк возникает при нанесении на поверхность полосы толстого слоя цинкового покрытия и характеризуется тем, что оцинкованная полоса имеет на своей поверхности разорванную корочку первично застывшего цинка и подтёки цинка из места разрыва. Толстый слой цинка на полосе необходим для создания ей дополнительной коррозионной стойкости и увеличения длительности ее эксплуатации полосы и ее толстого покрытия. Дефект натёк отрицательно сказывается на качестве оцинкованного проката ввиду того, что в месте натёка толщина цинка меньше и соответственно меньше коррозионная стойкость. Зона с низкой толщиной цинкового покрытия в первую очередь подвергается коррозии, следовательно деталь, изготовленная из такой полосы не имеет смысла так как очаг коррозии начнется именно на месте дефекта натек и в толстом цинковом покрытие на всей полосе не будет смысла.

Раскрытие сущности изобретения

Технической проблемой решаемой заявляемым изобретением, является устранение недостатков аналогов.

Задача изобретения заключается в создании способа производства оцинкованной полосы с толстым цинковым покрытием, который бы снизил возникновение дефекта натёк на оцинкованной полосе.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в создании способа производства оцинкованной полосы с толстым цинковым покрытием, обеспечивающего снижение дефекта натёк на оцинкованной полосе.

Указанный технический результат достигается тем, что способ производства оцинкованной полосы включает горячее цинкование со скоростью движения полосы не менее 60 м/мин, согласно изобретению полосу расправляют роликами и натяжением, при этом положение корректирующего ролика относительно стабилизирующего выдерживают не более 100 мм, горячее цинкование осуществляют с температурой цинкового расплава 420-460 °С, формирование цинкового покрытия осуществляют газовыми ножами, которые располагают на расстоянии 16-61 мм от полосы и на расстоянии 120-300 мм от поверхности цинкового расплава, при этом один газовый нож располагают под отрицательным углом к горизонту, составляющим 0,1-1,5 градуса, а другой под отрицательным углом к горизонту, составляющим 0,5-2,0 градуса, при условии, что наклон одного из ножей меньше другого.

В частности, производят полосу толщиной 1,0-2,5 мм.

В частности, производят полосу с цинковым покрытием толщиной не менее 300 г/м2.

В частности, давление газового ножа выдерживают в диапазоне 0,03-0,7 бар.

В частности, в качестве источника газового ножа применяют инертный газ, например, азот.

В настоящей заявке под толстым цинковым покрытием понимается покрытие толщиной не менее 300 г/м².

В настоящей заявке под отрицательным углом газовых ножей к горизонту понимается, что горизонт выступает в качестве нулевого угла, а сопла газовых ножей направлены ниже горизонта под углом к нему.

Осуществление изобретения

Способ производства оцинкованной полосы включает горячее цинкование со скоростью движения полосы не менее 60 м/мин, что объясняется тем, что при движении полосы со скоростью менее 60 м/мин цинковое покрытие имеет более низкое качество (увеличивается количество наплывов и площадь дендридов) и , что приводит к появлению на полосе дефекта натёк и ещё ряда дополнительных дефектов.

Полосу расправляют роликами, что необходимо для обеспечения плоскостности полосы, что положительно влияет на равномерное нанесение покрытия и позволяет избежать наличия на полосе зон с тонким/чрезмерно толстым покрытием. Расправление производят стабилизирующим и корректирующим роликами через которые пропускают полосу, при этом перекрытие корректирующего ролика относительно стабилизующего выдерживают не более 100 мм. Упомянутые ролики могут быть расположены в цинковом расплаве или перед ним. Расстояние корректирующего ролика относительно стабилизирующего более 100 мм приводит к ухудшению планшетности полосы при ее прохождении через них, в связи с чем на полосе не исключено наличие дефектов покрытия и его разнотолщинности.

Горячее цинкование осуществляют с температурой цинкового расплава 420-460 °С, что ниже температуры при нанесении цинкового покрытия обычной толщины. При опытных испытаниях было установлено, что снижение температуры обеспечивает более быстрое застывание покрытия, особенно в его внутренней части. Предел температуры менее 420 °С или обусловлен снижением диффузии между стальной полосой и цинковым покрытии в связи с пониженным значением температуры цинкового расплава, что приводит к ухудшению адгезии между ними, а предел температуры более 460 °С приводит к увеличению времени охлаждения цинкового покрытия на полосе, что приводит к образованию дефекта натёк.

Формирование цинкового покрытия после прохождения полосы цинкового расплава осуществляют газовыми ножами, которые располагают на расстоянии 16-61 мм от полосы и на расстоянии 120-300 мм от поверхности цинкового расплава.

Предел расстояния газового ножа от полосы менее 16 мм приводит к небольшой и более точечной области, на которую воздействует газовый нож, в следствие чего становится невозможно нанести толстое цинковое покрытие. Предел расстояния газового ножа от полосы более 61 мм приводит к отдалению газового ножа от полосы, вследствие чего происходит недостаточное воздействие газовым ножом на полосу для снятия лишнего объема цинкового расплава, как следствие, приводит к неравномерности цинкового покрытия и появлению на оцинкованной полосе дефекта большого количества наплывов.

Предел расстояния газового ножа от поверхности цинкового расплава менее 120 мм приводит к тому, что появляются брызги расплава при прохождении газовых ножей. Предел расстояния газового ножа от поверхности цинкового расплава более 300 мм приводит к частичному застыванию цинкового покрытия на полосе до прохождения газовых ножей, что приводит к неравномерности цинкового покрытия по толщине и большому количеству грубых наплывов.

При этом один газовый нож располагают под отрицательным углом к горизонту, составляющим 0,1-1,5 градуса, а другой под отрицательным углом к горизонту, составляющим 0,5-2,0 градуса, при условии, что наклон одного из ножей меньше другого. Разный наклон газовых ножей обусловлен исключением их воздействия друг на друга при сдувание лишнего цинкового расплава с полосы, так как при направлении газовых ножей друг на друга происходит компенсация потоков воздуха, ухудшение качества цинкового покрытия на кромках оцинкованной полосы, на которых возникают задиры и дендриды.

Оптимальные значения углов наклона газовых ножей по отношению к полосе подобраны опытным путем, так отрицательный наклон к горизонту показал наилучшее снятие излишек цинкового расплава при нанесении толстого цинкового покрытия по отношению к нулевому углу к горизонтали аналога. По этим причинам минимальными значениями для газовых ножей выбраны отрицательные углы к горизонтали в 0,1 для одного газового ножа и 0,5 градусов для другого газового ножа. Выход вверх за пределы границ отрицательного угла наклона к горизонтали более 1,5 градусов для одного газового ножа и более 2,0 градусов для другого газового ножа экономически нецелесообразен, так как приводит к росту давления и расхода среды обдува в газовом ноже для обеспечения эффективного давления необходимого для формирования толщины цинкового покрытия.

Предпочтительно давление газового ножа выдерживают в диапазоне 0,03-0,7 бар, а в качестве среды обдува газового ножа применяют инертный газ, например, азот.

Описанным способом производят полосу толщиной 1,0-2,5 мм с цинковым покрытием толщиной не менее 300 г/м².

По описанному способу производства оцинкованной полосы проводились испытания в ходе которых производили расправление полосы роликами, горячее цинкование, формирование цинкового покрытия толщиной более 300 г/м² газовыми ножами. Результаты проведенных испытаний представлены в таблице 1.

Таблица 1

№ эксп.
параметр 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Скорость движения полосы, м/мин
не менее 60 59 60 60 60 80 105 120 135 150 150 150 150 Положение корректирующего ролика относительно стабилизирующего, мм
100 мм 100 101 100 100 80 60 40 10 1 1 1 1 Температурой цинкового расплава, °С 420-460 418 420 420 420 427 435 440 450 460 463 460 460 Расстояние между газовыми ножами и полосой, мм
16-61 мм 16 15 16 16 28 39 46 55 61 61 62 61 Расстояние между газовыми ножами и цинковым расплавом, мм 120-300 120 119 120 120 145 190 230 270 300 300 301 300 Отрицательный угол к горизонту одного газового ножа, градус 0,1-1,5 0,1 0,1 0 0,1 0,4 0,7 1,0 1,3 1,5 1,5 1,5 1,6 Отрицательный угол к горизонту другого газового ножа, градус 0,5-2,0 0,5 0,5 0,4 0,5 0,9 1,0 1,5 1,7 2,0 2,0 2,0 2,1 Толщина цинкового покрытия, г/м² не менее 300 300 300 300 300 350 450 550 650 700 700 700 700 Дефект натёк, % 4,8 5,3 5,2 0 0 0 0 0 0 4,7 5,3 5,0

По произведенным оцинкованным полосам производили анализ на предмет наличия дефекта натёк. Полосы, полученные в результате экспериментов 1-3 и 10-12, показала образование областей с дефектом натёк на полосе. Анализ полученных дефектов показал, что у полосы по эксперименту 1 низкое качество поверхности полосы (много наплывов и дендриды); по эксперименту 10 дефект вызван тем, что внутренняя часть цинкового покрытия не успела застыть; по экспериментам 2, 3 дефект наплыв вызван наличием неровностей на полосе, в углублениях которых не произошло застывание цинка, кроме того на полосе по эксперименту 2 был обнаружен залом, на котором отсутствовало цинковое покрытие; по экспериментам 11 и 12 наблюдалось неравномерное цинковое покрытие, что и послужило образованию дефекта натёк во внутренней части образованных бугров.

Заявленным способом производства оцинкованной полосы с описанными технологическими режимами обеспечено нанесение толстого цинкового покрытия на металлическую полосу без возникновения на ней дефекта натёк.

Изобретение относится к способу производства оцинкованной полосы. Осуществляют горячее цинкование со скоростью движения полосы не менее 60 м/мин. Выпрямляют полосу роликами. Положение корректирующего ролика относительно стационарного выдерживают не более 100 мм. Горячее цинкование осуществляют с температурой цинкового расплава 420-460°С. Формирование цинкового покрытия осуществляют газовыми ножами, которые располагают на расстоянии 16-61 мм от полосы и на расстоянии 120-300 мм от поверхности цинкового расплава. Один газовый нож располагают под отрицательным углом к горизонту, составляющим 0,1-1,5 градуса, а другой под отрицательным углом к горизонту, составляющим 0,5-2,0 градуса. При этом наклон одного из ножей меньше другого. В результате осуществления способа обеспечивается снижение дефекта натёк на оцинкованной полосе. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ производства оцинкованной полосы, включающий горячее цинкование со скоростью движения полосы не менее 60 м/мин, отличающийся тем, что полосу расправляют роликами, при этом положение корректирующего ролика относительно стабилизирующего выдерживают не более 100 мм, горячее цинкование осуществляют с температурой цинкового расплава 420-460°С, формирование цинкового покрытия осуществляют газовыми ножами, которые располагают на расстоянии 16-61 мм от полосы и на расстоянии 120-300 мм от поверхности цинкового расплава, при этом один газовый нож располагают под отрицательным углом к горизонту, составляющим 0,1-1,5 градуса, а другой под отрицательным углом к горизонту, составляющим 0,5-2,0 градуса, при условии, что наклон одного из ножей меньше другого.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что производят полосу толщиной 1,0-2,5 мм.

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что производят полосу с цинковым покрытием толщиной не менее 300 г/м².

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление газового ножа выдерживают в диапазоне 0,03-0,7 бар.

5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в качестве источника газового ножа применяют инертный газ.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в качестве инертного газа применяют азот.