CN101724806A - 连续热喷涂金属防腐涂层热轧板制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属防腐涂层热轧板的制造方法，采用在钢板热轧生产线中加入对钢板表面进行喷砂处理和热喷涂处理步骤。热喷涂处理采用以金属或合金丝材为喷涂原料高速燃气电弧热喷涂法。热喷涂后可对钢板进行加压矫直处理，还可进行后续的热处理。采用高速燃气电弧在线喷涂，效率高，成本低，节约能源并提高自动化程度，能实现连续生产。

Description

连续热喷涂金属防腐涂层热轧板制造方法

技术领域

本发明属于材料表面技术领域，具体涉及金属防腐涂层处理，更具体地涉及钢板表面热喷涂防腐涂层的方法。

背景技术

腐蚀是钢铁结构件最常见也是最严重的毁损失效方式之一。一些大型钢铁结构件，如桥梁、船舶、油罐、水闸等，通常需要对其表面进行防腐处理以延长其使用寿命并提高安全性能。常用的防腐处理方法有两种：涂漆法和热喷涂法。涂漆法防护周期仅为1～3年，只能作为短期防护措施。利用锌、铝的阴极保护功能，热喷涂锌铝能为钢铁结构件提供长期有效的防护。但是钢铁结构件一般体积非常庞大，在户外施工条件十分艰苦，工作量大，不易实现自动化，且容易受到天气等因素影响的制约。如果能在钢厂批量生产具有金属防腐涂层的热轧板产品，就能改善施工条件，实现自动化生产，提高产品质量，并免去或大大减少后续的钢铁件维修与防护工作，这将节省大量的人力和物力。

日本专利文献2006233310公布了一种在实验室厚板线上超音速喷涂防腐涂层的方法，其涂层为镍基合金和不锈钢等材料。但是，超音速喷涂不适宜于喷涂低熔点的锌、铝材料；而且超音速喷涂生产效率较低、成本偏高，不适宜于大批量生产。中国专利公开公报101063203公布了一种用冷喷涂法制备镀层金属的方法。冷喷涂法是一种新的喷涂工艺，其本身的工艺尚不成熟，涂层质量难以控制。该方法只能喷涂低熔点的合金涂层，并且同样存在生产效率低、设备成本高的问题。

发明内容

针对涂漆法防护周期短而热喷涂法不易自动化处理大结构件的缺点，本发明的目的是提供一种连续批量生产金属防腐涂层热轧板的方法。

本发明提供的金属防腐涂层热轧板制造方法是在钢板热轧生产线中加入对钢板表面进行喷砂处理和热喷涂处理步骤。

本发明中的喷砂处理和热喷涂处理在所述热轧生产线的热轧精整线上或厚板生产线的冷却段进行。钢板坯经热轧后达到所需尺寸，利用热轧后的余温，选择钢板冷却到300～600℃的温度段在钢板表面喷涂金属防腐涂层，可以充分利用热能。钢板基体有一定的热度，涂层材料的粒子到达钢板后，性能更加活跃，有利于涂层材料与钢板间的充分扩散，形成牢固的结合。使涂层与钢板形成良好的结合。在热轧生产线上进行，生产具有金属防腐涂层的热轧板，其工艺流程图见图一；在厚板生产线的冷却段进行，生产金属防腐涂层厚板，其工艺流程图见图二。

热喷涂前对钢板表面进行喷砂处理，一方面能清除钢板表面的氧化皮，获得清洁的表面，另一方面能使钢板表面毛化，有利于涂层材料与钢板基体的紧密结合。喷砂处理采用的磨料为棕钢玉、石英砂或钢玉砂。喷砂处理使钢铁表面达到Sa 2.5级。

热喷涂处理可采用以金属或合金丝材为喷涂原料的高速燃气电弧热喷涂法。

高速燃气电弧喷涂法是一种新型的电弧喷涂方法，结合了电弧喷涂法和超音速火焰喷涂法的优点。高速燃气电弧喷涂法的原理是，过饱和活性气体与压缩空气在燃烧室按比例混合后，经过电火花塞点燃形成高速焰流。同时燃烧于丝材端部的电弧将均匀送进的丝材熔化，经焰流将熔化的丝材雾化为粒度细小、分布均匀的粒子，高速喷向基体表面形成涂层，其速度可达到800m/s，远高于普通电弧喷涂，因此可以形成致密均匀的涂层。高速燃气电弧喷涂法喷涂效率达15kg/h，在制备优质涂层的同时，能达到较高的生产效率，满足连续生产的需要。同时其生产成本是热喷涂方法中最为低廉的。

本发明方法中采用的金属或合金丝材选自锌及其合金、铝及其合金、镁及其合金。

本发明方法中采用的高速燃气电弧热喷涂法以0.6～1.2Mpa压缩空气为工作气体，以0.6～1.2Mpa丙烷或丙烯为燃烧气体，工作电压为15～40V，工作电流为100～300A。

本发明方法中采用的高速燃气电弧热喷涂法在沿钢板前进方向布置一把或多把高速燃气电弧喷枪，喷枪沿横向运动进行喷涂，可以在钢板的一面进行喷涂，也可以在上下两个表面进行喷涂。

本发明方法中，钢板在热喷涂处理后可进入矫直机进行加压矫直处理。矫直机对钢板施加压应力，一方面能除去钢板的翘曲变形，另一方面通过压碾，使涂层与钢板的结合更加牢固。

在矫直处理后可对钢板进行200～500℃热处理，使涂层充分扩散到基体中，以获得更好的结合效果，也可以不经过热处理直接使用。

本发明具有以下优点与效果：

1.可以在热轧生产线或厚板生产线上进行在线喷涂，生产效率高。能提高自动化程度。本发明适合热轧板和厚板的喷涂，能填补目前热轧板和厚板金属涂层产品的空白。

2.高速燃气电弧喷涂法能够制备致密均匀的涂层，且具有高效率、低成本的特点，适宜大批量工业化生产金属涂层，能实现自动化。

3.为涂层钢铁产品的多样性提供了可能。由于高速燃气电弧喷涂法可以喷涂的材料种类十分丰富。这个方法不仅可以喷涂锌及其合金、铝及其合金，镁及其合金，还可以喷涂任意金属和合金线材，还可以喷涂粉芯线材，如金属包裹的陶瓷粉末、有机粉末等。为功能涂层的制造提供了各种可能性。

附图的简单说明

图1为热轧生产线连续热喷涂工艺流程图。

图2为厚板生产线连续热喷涂工艺流程图。

图3为实施例1涂层的横截面组织SEM图。

具体实施方式

实施例1

热轧钢板试样在400℃加热半小时。对钢板进行喷砂处理，以粒度20#～100#的棕刚玉为磨料，去除氧化皮获得清洁毛化的表面。用高速燃气电弧喷涂制备Zn-15Al涂层。喷涂工艺为喷涂电压25V，喷涂电流130A，水平距离150mm，燃烧气体丙烷压力0.65Mpa，压缩空气压力0.65Mpa。喷涂厚度100μm。喷涂后用矫直机施加压应力。涂层与基体结合牢固。

实施例2

热轧钢板试样在550℃加热半小时。对钢板进行喷砂处理，以粒度20#～100#的棕刚玉为磨料，去除氧化皮获得清洁毛化的表面。用高速燃气电弧喷涂制备Al涂层。喷涂工艺为喷涂电压30V，喷涂电流150A，水平距离145mm，燃烧气体丙烷压力0.75Mpa，压缩空气压力0.7Mpa。喷涂厚度150μm。喷涂后用矫直机施加压应力。然后在加热炉加热到500℃，退火处理1小时。涂层与基体结合牢固。

实施例3

热轧钢板试样在500℃加热半小时。对钢板进行喷砂处理，以粒度为20#～100#的棕刚玉为磨料，去除氧化皮获得清洁毛化的表面。用高速燃气电弧喷涂法制备Mg涂层。喷涂工艺为喷涂电压28V，喷涂电流150A，水平距离145mm，燃烧气体丙烷压力0.73Mpa，压缩空气压力0.7Mpa。喷涂厚度100μm。喷涂后用矫直机施加压应力。涂层与基体结合牢固。

Claims (10)

1.金属防腐涂层热轧板的制造方法，其特征在于：在钢板热轧生产线中加入对钢板表面进行喷砂处理和热喷涂处理步骤。

2.如权利要求1所述的制造方法，其中所述喷砂处理和热喷涂处理在所述热轧生产线的热轧精整线上或厚板生产线的冷却段进行。

3.如权利要求2所述的制造方法，其中所述热轧精整线或厚板生产线的冷却段中钢板的温度为300～600℃。

4.如权利要求1所述的制造方法，其中所述喷砂处理采用的磨料为棕钢玉、石英砂或钢玉砂。

5.如权利要求1所述的制造方法，其中所述热喷涂处理采用以金属或合金丝材为喷涂原料的高速燃气电弧热喷涂法。

6.如权利要求5所述的制造方法，其中所述金属或合金丝材选自锌及其合金、铝及其合金、镁及其合金。

7.如权利要求5所述的制造方法，其中所述高速燃气电弧热喷涂法采用0.6～1.2Mpa压缩空气作为工作气体，采用0.6～1.2Mpa丙烷或丙烯作为燃烧气体，工作电压为15～40V，工作电流为100～300A。

8.如权利要求5所述的制造方法，其中所述高速燃气电弧热喷涂法在沿钢板前进方向布置一把或多把高速燃气电弧喷枪，喷枪沿横向运动，在钢板的一面或上下两个表面进行喷涂。

9.如权利要求1所述的制造方法，其中还包括在热喷涂处理后对钢板进行矫直机加压矫直处理。

10.如权利要求1所述的制造方法，其中还包括在矫直处理后对钢板进行200～500℃热处理。

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