Статья | Линия непрерывного горячего цинкования рулонной стали | Роктэс

Линия непрерывного горячего цинкования рулонной стали

Линия непрерывного горячего цинкования (ЛНГЦ) является сложной электромеханической системой, надежность и качество функционирования которой зависит от физико-механических свойств обрабатываемой полосы металла и режимов работы линии.

Область применения 

Наиболее популярным изделием из горячеоцинкованного проката в настоящий момент является металлический лист, покрытый цинком. Популярным его сделали долговечность, атмосферостойкость, удобство эксплуатации. В качестве антикоррозийного материала оцинковке нет равных.

Оцинкованная полоса хорошо поддается различной степени деформации без отслаивания покрытия, поэтому находит широкое и разнообразное применение. В первую очередь оцинкованный прокат  используется в строительстве. Это – кровельный лист, сэндвич-панели, ограждение, настилы, лёгкие стальные конструкции, облицовка фасадов, метизы. Кроме того, оцинковка хорошо поддается гибке и штамповке, с последующим возможным соединением в замок, поэтому используется в сельском хозяйстве (трубы для орошения полей), в машиностроении (панели, приборы), в быту (посуда, холодильники) и многое другое. Огромной популярностью пользуется оцинкованный профиль, представляя собой законченное металлоизделие, готовое к применению в облицовочных работах. В настоящее время, профиль из оцинковки является одним из наиболее востребованных продуктов холодной прокатки. 

Методы непрерывного горячего цинкования 

Цинкование стальной полосы осуществляется непрерывно с выходом готовой продукции в виде рулонов заданного веса или плоских листов.

Существует два широко распространенных способа нанесения цинкового покрытия на листовую сталь:

Покрытие листа, в том числе оцинковки, может быть как односторонним, так и двусторонним.

Процесс непрерывного горячего цинкования ведут двумя способами:

В линиях Сендзимира обезжиривание и очистка холоднокатаной полосы производится путем окислительного нагрева до температуры 470—480° С. Образующаяся при этом тонкая окисная пленка восстанавливается при последующем отжиге в восстановительной атмосфере. Освобожденную от окисной пленки полосу охлаждают до 480—520° С и погружают в ванну цинкования, уменьшая тем самым расход тепла на нагрев цинка до его рабочей температуры. Таким образом, в линиях Сендзимира отсутствует операция флюсования.

В расплавленный цинк полоса поступает с температурой  на 40—50° С выше температуры плавления цинка. На выходе из ванны полоса охлаждается воздухом от вентиляторов. Затем воздухом от цилиндрических компрессоров удаляют размоченный осадок окиси цинка. Для предупреждения окисления полосу пропускают через пассивирующий раствор 15%-ной хромовой кислоты при температуре 85°С. 

Линия цинкования Кука — Нортмана состоит из трех секторов: 

Во втором секторе установлены ванны для обезжиривания, травления и промывки, флюсования при температуре 80°С в смеси хлористого цинка и хлористого аммония с последующей сушкой и нагревом металла до температуры 260°С. Разогрев ванны цинкования осуществляется с помощью индукторов. Разработан также способ цинкования в присутствии алюминия, который путем перемешивания равномерно распределяют в цинковом расплаве, цинкуемую полосу отжигают в печи с восстановительной атмосферой до такой температуры, чтобы не требовалось дополнительно нагревать ванну цинкования.

На линиях непрерывного цинкования по способам Сендзимира и Кука — Нортмана скорость прохождения полосы достигает 100-200 м/мин. 

Состав непрерывной линии горячего цинкования

Типичный набор оборудования, используемого для горячего цинкования стального листа включает: 

Оборудование выполняет следующие основные операции: 

1. Входная секция состоит из: 

Во время сварки концов полосы входная секция не работает, а последующие секции работают за счёт непрерывного выбора запаса полосы из накопителя. 

Электросварочный аппарат работает в автоматическом режиме: 

Вертикальный накопитель работает в автоматическом режиме от системы  слежения за запасом полосы, регулирующей скорость движения полосы во входной секции. Каретка накопителя перемещается при помощи  канатного барабана и обеспечивает постоянное натяжение полосы во всех десяти петлях при движении вверх и вниз. 

Секция обезжиривания состоит из: 

L – образная печь отжига является ключевым  элементом  линии и состоит из: 

В печи полоса нагревается до 460 – 4800С, при  которой сгорают остатки смазки на её поверхности, затем происходит отжиг полосы при  600 – 7300С. Термическая обработка полосы  происходит в защитной  среде водорода.

2. Секция цинкования  состоит из:

По наклонному туннелю полоса при температуре  460 -  4800С поступает в ванну. Ванна имеет керамическую футеровку либо сделана из специального сплава.

3.Секция охлаждения состоит из: 

4.Секция правки и дрессировки состоит из:

Дрессировка или прокатка полосы с небольшим обжатием и правка растяжением применяется с целью повышения качества плоскостности полосы, чтобы в дальнейшем получить качественное полимерное покрытие. Далее полоса проходит через устройства пассивации для закрепления на поверхности декоративного рисунка цинковых кристаллов и предотвращения появления «белой ржавчины» во время транспортировки и хранения рулонов.

5.Выходная секция состоит из:

Общая длина полосы в современных агрегатах горячего цинкования составляет около 1000 м. Транспортировка полосы обеспечивается приводными роликами (в первую очередь в проходных печах) и специальными тянущими (S-образными) механизмами, причем с помощью таких механизмов можно установить различные скорости движения или различные натяжения полосы на отдельных участках агрегата

Большое число последовательно соединенных узлов агрегата для нанесения цинкового покрытия и технологических этапов процесса цинкования требует  надежных конструктивных решений, проверенной технологии и точной измерительной техники. 

Свойства покрытия 

По механическим свойствам различают четыре вида оцинкованного листа: 

Основная часть покрытия оцинкованной полосы состоит из чистого цинка.

Толщина покрытия регулируется двумя роликами, между которыми полоса выходит из расплава посредством изменения окружной скорости роликов по отношению к скорости прохождения ленты и высоты осей роликов по отношению к зеркалу цинкового расплава, а также изменением размеров канавок, нарезанных по окружности роликов.

На толщину покрытия влияют также температура и состав цинкового расплава, шероховатость поверхности полосы и время ее выдержки в расплаве. Поскольку регулирование толщины покрытия с помощью роликов ограничивает скорость обработки полосы (не более 50—80 м/мин) и не позволяет производить металл с легким покрытием (<250 г/м2), было разработано новое устройство под названием «джет-процесс» для регулирования толщины покрытия бесконтактным способом с помощью газовых струй. По этому способу можно получить минимальную толщину покрытия, которая практически соответствует толщине электролитических цинковых покрытий, а также появляется возможность получения более разнообразного внешнего вида поверхности, от крупнокристаллического узора до матового покрытия.

Преимущества процесса струйного регулирования толщины покрытия: 

При струйном регулировании можно получить покрытие, состоящее из хорошо деформируемого железоцинкового сплава; металл с таким покрытием хорошо сваривается при минимальном расходе электродов. Покрытие обеспечивает хорошее сцепление с краской без предварительной обработки.

Для цинкования предпочтительно использовать полосу из кипящей стали, поскольку поверхностный малоуглеродистый слой замедляет реакцию между железом и цинком, а отсутствие в поверхностном слое карбидов предотвращает образование промежуточного железоцинкового сплава. Этому способствует также введение в цинковый расплав таких элементов, как алюминий, свинец и кадмий.

Наличие 0,16% Al (алюминия) в цинковом расплаве подавляет тенденцию к росту промежуточного железоцинкового сплава при повышенной температуре. При более низкой концентрации алюминия заметного эффекта не наблюдается.

Для получения красивой поверхности с равномерно распределенными блестками в ванну цинкования вводят свинец или олово в количестве около 1 %.

Внешний вид оцинкованной полосы зависит также от состояния холоднокатаной поверхности. Лучшей блеск покрытия получается на более тонкой полосе с гладкой поверхностью.

Крупные кристаллы цинка («блестки», «мороз») образуются при медленном затвердевании цинка. В результате незначительной разницы в толщине между отдельными кристаллами «мороза» поверхность цинка приобретает легкий рельеф, проступающий более или менее отчетливо после нанесения на нее краски, что при некоторых обстоятельствах портит внешний вид таких изделий, как, например, холодильники, стиральные машины.

Мелкокристаллическое покрытие образуется в случае обработки свежеоцинкованной поверхности мелкораспыленной водой или паром; при этом цинк быстро затвердевает с образованием большого числа мелких, слабо различимых кристаллов. Для обычной окраски такое состояние поверхности является в большинстве случаев удовлетворительным.

Гладкое матовое покрытие, пригодное, например, для нанесения однослойного лакокрасочного покрытия, получают путем последующей дрессировки оцинкованной полосы в валках с насечкой. Поскольку степень шероховатости поверхности валков можно изменять, полосе может быть придана определенная степень шероховатости. 

Производительность ЛНГЦ  

Максимальная технологическая скорость (м/мин)

150

150

160

150

90

Толщина стали, мм

0.25~1.2

0.25~1.2

0.25~2.0

0.15~0.8

0.7~5.0

Ширина стали, мм

700~1250

800~1250

800~1350

700~1250

750~1500

Вес цинкового покрытия (г/м²)

60~305

60~305

60~450

60~450

60~500

Внутренний диаметр рулона (мм)

508/610

508/610

508/610

508/610

610

Производительность
(тыс. т/год)

200

200

300

150

400

Назначение

для строительства

для «белой» домашней техники

для производства супертолстой и суперпрочной оцинкованной стали.

Обработка поверхности (м/мин)

Нанесение масла, пассивирование или безхромовое пассивирование, пассивирование + нанесение масла, безхромовое пассивирование + нанесение масла и др.