彩涂板生产工艺

彩涂板生产工艺

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1前言

彩涂板是当今世界钢铁企业板材深加工的终极产品,具有轻质、美观等特点及良好的防腐蚀性能,广泛应用于建筑、轻工、家电等行业。近年来,随着这些行业的发展及消费水平的提高,其市场需求量增长很快,因此吸引了国内一大批企业兴建或正在兴建彩涂板生产线。

2彩涂板生产线主要产品及应用

彩涂板产品主要有聚脂、硅改性聚脂、环氧树脂、氟碳、丙烯酸树脂、塑料熔胶和家电聚脂及表面贴膜、压花等产品。其成品规格一般为:厚度03～16mm,宽度750～1350mm,涂层厚度25～200μm,成品卷重3～10t。在彩涂板消费中,建筑行业是彩涂板的最大需求领域。各类建筑,包括仓库、超市、车站、机场、体育馆、商务楼、民宅等,都需要彩涂钢板,主要用于生产瓦楞板、夹心板、门窗等。住宅和门窗需要的彩板厚度规格为07mm和08mm两种;活动房和厂房需要的彩板厚度规格为04mm、05mm、06mm 等。家电行业使用的彩涂板主要以覆膜彩板(PVC)为主,主要用于冰箱、冰柜、洗衣机、消毒柜、微波炉、影碟机、高档装饰品等醒目的外壳。

3主要生产工艺流程在生产时,用吊车将原料卷吊放到彩涂机组的受料台上,再由运输小车将钢卷运到彩涂机组前的卷座上,在此

处拆除捆带,然后上料小车将原料钢卷上到开卷机上,由引带装置自动将带头引至切头剪处切头,带钢在缝合机处与上一卷带钢缝合。缝合后的带钢首先进入预清洗段进行碱水冲洗、碱水刷洗、热水冲洗,然后经热空气烘干后进入活套,出活套后进入预处理段,在预处理段进行碱水冲洗、碱水刷洗、两级热水冲洗,再进行调质处理和两级热水冲洗,然后经热空气烘干,进入化学涂机,在带钢表面涂一层水基的铬化物,出化学涂机后进入热空气干燥机烘干。布置在热空气干燥机后的水冷辊将带钢冷却到40℃以下,进入辊涂机进行初涂,再进入悬垂式固化炉烘干。悬垂式固化炉设垂度检测。出固化炉的带钢温度为260℃,进入水淬槽,再通过空气烘干,然后通过转向辊进入精涂机进行精涂,再进入精涂的固化炉将油漆烘干。如生产热贴膜板,出固化炉的带钢需急冷,将温度降到特定温度再进入热贴膜机,出贴膜机的带钢再进入水淬槽冷却,然后烘干。带钢进入出口活套,经检查台、出口剪,将带钢切成要求的小卷,再由卸卷小车将成品卷运到出口钢卷座上。用车间吊车将成品卷送到包装机组进行包装,然后送入成品库中存放。彩涂机组生产工艺流程简图(不设预清洗段)见图1。

图1彩涂机组生产工艺流程简图

4主要生产工艺

在进行彩涂线设计时,首先要考虑的三个基本要素为:质量、产品的多样化、高产。随着彩涂板需求量的增加,对这三个要素的要求更加严格。影响涂层机组生产的因素很多,如带钢预处理、涂机和固化炉等,但最关键的两个因素是涂机和固化炉。

4.1预处理工艺预处理工艺的主要目的是除去带钢表面的油脂和杂质,并通过钝化,在钢板表面形成一层化学转化膜,以提高涂层

与带钢基板间的附着力和带钢耐腐蚀能力。预处理工艺为:脱脂→刷洗→热水冲洗→表面调整→热水冲洗→钝化→烘干。表面调整是生产某些产品时在磷酸盐或铬酸盐处理之前增加的一种表面处理工艺。使用含Ni、F离子的弱酸性药剂对带钢表面进行喷淋处理,其目的是提高涂层性能和涂敷型钝化剂的附着能力,并去除镀锌基板表面晶粒边界处析出的Al、Pb等物质,这种工艺尤其以日本的为代表。钝化通常需使用磷酸盐或铬酸盐对基板进行处理,钝化方法主要有喷淋型、浸入型和涂敷型。随着用户对涂膜均匀性要求越来越高和人们对环境保护的日益重视,涂敷型钝化方法倍受关注。涂敷型钝化采用辊涂法将处理液涂敷到带钢表面,形成金属与涂层之间的隔离膜。采用这种方法,钝化过程容易控制且膜厚均匀,同时废液很少或几乎没有,有利于环境保护。在预处理工艺布置上有两种设计,一种是在入口活套前设预清洗段,活套后设预处理段,这种设计被欧洲的一些彩涂线供应商普遍采用,如法塔·亨特公司;另一种设计是只在活套后设预处理段,活套前不设预清洗段,这种设计为亚州的彩涂线供应商所采用,如新日铁公司和浦项公司。第一种设计优点是当原料表面质量不好时,设置在入口活套前的预脱脂处理段可将来料表面的大颗粒杂质处理掉,避免将大颗粒杂质带入

活套,粘在活套的辊上,对后面的来料表面质量产生影响,缺点是消耗大、成本高;第二种设计是考虑完全能在预处理段将带钢表面处理干净,无需在活套前设预清洗段,增加运行成本。

4.2涂层生产工艺世界上生产彩色涂层板的工艺主要有辊涂法、静电粉涂法和幕流法。辊涂法是目前生产彩涂板的一种比较成熟,并被普遍采用的生产工艺。通过辊涂机将液态涂料涂敷到带钢上下表面,经烘烤固化冷却,完成产品生产。采用该生产工艺的机组数量最多,机组可高速、大批量生产,产品可用于建筑、家电和汽车等行业,同时可与贴膜覆层在同一机组上进行。辊涂机是影响辊涂法生产的一个主要因素。在配置辊涂机时,首先要考虑涂层质量<1>,辊涂机必须可靠,并保证能生产出稳定的涂层表面。辊涂机自身能控制的湿膜厚度就是一项主要指标(干膜厚度取决于涂料中固化物的比例)。精确控制涂层厚度,不仅是保证好的涂层表面的前提,而且还能减少油漆的消耗,降低生产成本。在控制湿膜厚度和涂层表面质量方面,辊涂机一般采用下面几种方式

1)首先通过改变涂敷辊相对带材的运行速度和方向,控制涂层厚度;

(2)通过调整各辊和带钢之间的压力,控制湿膜厚度;

(3)采用磁尺技术。该技术由新日铁公司开发,采用磁尺位置传感器和压力传感器测量辊的位置和辊之间的压力,并根据测量的值进行调整,以控制涂层厚度;

(4)采用博士刀。博士刀形状类似刮刀,可将提料辊上的涂料沿辊方向刮得更均匀,然后再传递给涂敷辊或计量辊,以控制涂层厚度和涂层表面质量。在涂层线生产时每天需要多次更换涂料的颜色。为保证在更换颜色时,快速更换涂料,缩短更换颜色的时间并降低废品率,生产线一般设三个辊涂机,包括一个初涂机和两个精涂机。初涂机通常为两辊式;精涂机通常为三辊式,其中一个为备用精涂机。正常生产时,一台工作,另一台准备下一个产品的颜色。为缩短涂机停机时间,一些公司还开发了涂辊快换技术,在换辊时将需更换的被涂辊通过轨道整体拉出,将已调整好的新辊推进,以缩短换辊调整、停机时间。

4.3涂层烘烤工艺固化炉是影响生产的另一个主要因素,合理的固化工艺对产品所要达到的要求和性能非常重要。带钢涂层的烘烤通常分为电热烘烤和气体循环加热烘烤,应用最广泛的是气体循环加热烘烤。循环加热烘烤工艺中,如采用燃气燃烧明火直接加热烘烤,燃气中所含杂质和油漆挥发产生的溶剂气体燃烧后产生的废物,会给钢板涂层表面带来不利影响。而热风循环喷吹烘烤,燃气燃烧产物的热量通过热交换传给循环的热空气,再由热空气烘烤带钢,燃气燃烧产物不和带钢接触,钢板的涂层质量得到保障。采用这种技术的有法塔·亨特公司专利技术的清洁空气系统,主要用于生产家电和高光洁度板。采用热风循环喷吹烘烤工艺的固化炉一般分为4个区,每个区单独进行热风循环,并根据油漆厂提供的加热曲线将带钢加热到所要求的金属加热峰值(PMT),一般为180～260℃,固化时间为18～24s。同时为保证安全,在炉内设检测可燃气体浓度的传感器,在达到爆炸极限的25%时进行报警,并增加送风量以降低可燃气体浓度。目前,固化炉炉型主要有两种:气垫式固化炉(气垫炉)和悬垂式固化炉。气垫炉适用于高速生产线,在工艺段速度大于150m/min时采用,其投资较悬垂式固化炉大。由于气垫炉在运行时有大量气体喷射到带钢表面上,容易对带钢表面产生影响,不适合生产要求严格的家电板。

4.4废气处理工艺目前新建的彩涂板生产线一般选用RTO型焚烧炉。焚烧炉的作用是采用燃烧的方法,处理掉带钢在固化时从涂料中挥发出的有机溶剂,同时加热新鲜空气来保证固化炉内的温度,焚烧炉内的燃烧温度为780℃。RTO型焚烧炉有两个蓄热室,在90～180s之间互换一次气体流动方向。新鲜的空气通过焚烧炉换热器被燃烧后的气体加热到一定温度后,与冷空气进行配比,送入固化炉内,补充固化炉内的热值消耗,对带钢上的油漆进行固化。进入固化炉内的热空气在固化涂料的同时,与涂料中挥发出来的有机溶剂气体混在一起,通过风机进行循环。从固化炉中出来的废气通过循环系统进入焚烧炉燃烧,温度为200～250℃,在燃烧前经过焚烧炉的蓄热体进行换热,温度提高到300～350℃,然后在焚烧炉的炉膛内燃烧。固化过程中产生的有机溶剂在焚烧炉内被焚烧,以达到环保所要求的排放标准。燃烧后的气体送到换热器,燃烧后的废气通过两次热交换后排放掉。由于从固化炉中出来的废气在燃烧前被加热,同时废气中所含的有机溶剂也可作为一种燃料,从而减少了焚烧炉的燃料消耗,降低了能耗。

4.5仪表配置为保证正常生产和控制产品质量,彩涂板生产线主要配置以下一些检测、控制仪表

1)带钢位置控制系统(CPC和EPC)。用于带钢的对中和边部对齐。

(2)缝合缝检测跟踪装置。通过钢板上的冲孔检测缝合缝,通知涂机将涂敷辊打开,以免缝合缝刮伤涂敷辊,在出口处检测,用于带钢定位,切掉带钢缝合缝和未涂漆部分。

(3)激光垂度检测。安装在固化炉前,用于检测带钢在固化炉内的垂度,并根据检测值调整带钢在炉内的正确位置。