RU2788071C1 - Coated steel substrate - Google Patents
Coated steel substrate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2788071C1 RU2788071C1 RU2022109899A RU2022109899A RU2788071C1 RU 2788071 C1 RU2788071 C1 RU 2788071C1 RU 2022109899 A RU2022109899 A RU 2022109899A RU 2022109899 A RU2022109899 A RU 2022109899A RU 2788071 C1 RU2788071 C1 RU 2788071C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- coating
- stainless steel
- molten metal
- substrate
- roller
- Prior art date
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 61
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 22
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims abstract description 22
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 82
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 81
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 52
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 36
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims abstract description 34
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N Sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 27
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000007654 immersion Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 230000000087 stabilizing Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 claims abstract 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 23
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 16
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Chemical compound [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims description 9
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 9
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 claims description 9
- PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N Aluminium silicate Chemical compound O=[Al]O[Si](=O)O[Al]=O PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 8
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 8
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 7
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 7
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 7
- 210000001331 Nose Anatomy 0.000 claims description 6
- 229910000505 Al2TiO5 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 5
- CNRZQDQNVUKEJG-UHFFFAOYSA-N oxo-bis(oxoalumanyloxy)titanium Chemical compound O=[Al]O[Ti](=O)O[Al]=O CNRZQDQNVUKEJG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);yttrium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 5
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 5
- 210000003371 Toes Anatomy 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 3
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 abstract description 9
- 239000002055 nanoplate Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 17
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 16
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 13
- KARVSHNNUWMXFO-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane;hydrate Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O KARVSHNNUWMXFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 5
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 5
- 229920002456 HOTAIR Polymers 0.000 description 4
- 229910001297 Zn alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000005246 galvanizing Methods 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 238000005269 aluminizing Methods 0.000 description 3
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 3
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M Lithium chloride Chemical compound [Li+].[Cl-] KWGKDLIKAYFUFQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N Silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N TiO Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N Tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 2
- 230000001680 brushing Effects 0.000 description 2
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 2
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 description 2
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 2
- CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L mgso4 Chemical compound [Mg+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] CSNNHWWHGAXBCP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000005373 siloxane group Chemical group [SiH2](O*)* 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 229910001929 titanium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000619 316 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910018084 Al-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K AlF3 Chemical compound F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K Aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H Aluminium sulfate Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 229910018192 Al—Fe Inorganic materials 0.000 description 1
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L Copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 210000003128 Head Anatomy 0.000 description 1
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001464 adherent Effects 0.000 description 1
- 239000002318 adhesion promoter Substances 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010960 cold rolled steel Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910000365 copper sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- KUDCBYUNCUYIDU-UHFFFAOYSA-N disilicate(6-) Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])O[Si]([O-])([O-])[O-] KUDCBYUNCUYIDU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052943 magnesium sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019341 magnesium sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 description 1
- PVGBHEUCHKGFQP-UHFFFAOYSA-N sodium;N-[5-amino-2-(4-aminophenyl)sulfonylphenyl]sulfonylacetamide Chemical compound [Na+].CC(=O)NS(=O)(=O)C1=CC(N)=CC=C1S(=O)(=O)C1=CC=C(N)C=C1 PVGBHEUCHKGFQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- POWFTOSLLWLEBN-UHFFFAOYSA-N tetrasodium;silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] POWFTOSLLWLEBN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к покрытию, предназначенному для защиты от коррозии расплавленного металла нержавеющей стали, используемой в качестве деталей, в процессе нанесения покрытия на стальные полосы погружением в расплав. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления нержавеющей стали с покрытием и к способу нанесения покрытия погружением в расплав с использованием нержавеющей стали с покрытием. The present invention relates to a coating for corrosion protection of molten metal of stainless steel used as parts in a hot-dip plating process for steel strips. The present invention also relates to a method for manufacturing coated stainless steel and a hot dip plating method using coated stainless steel.
Обычно в стальном производстве стальные полосы покрывают металлическим покрытием, нанесенным методом горячего погружения, то есть горячим цинкованием или горячим алюминированием. Это металлическое покрытие содержит элементы, обычно выбранные из цинка, алюминия, кремния, магния. Эти элементы расплавляются в ванне, через которую проходит стальная полоса. При этом некоторые металлические устройства или детали, такие как носок печи, погружной ролик, стабилизирующие ролики, трубопроводы или насосные элементы, находятся в непосредственном контакте с ванной расплава. Typically, in the steel industry, steel strips are coated with a hot-dip metal coating, i.e. hot dip galvanizing or hot aluminizing. This metallic coating contains elements typically selected from zinc, aluminium, silicon, magnesium. These elements are melted in a bath through which the steel strip passes. In this case, some metal devices or parts, such as the furnace head, immersion roller, stabilizing rollers, pipelines or pumping elements, are in direct contact with the melt bath.
Во время такого контакта происходит реакция между расплавленным металлом и погруженной деталью. В частности, Zn и/или Al образуют интерметаллические соединения с железом металлического устройства, что приводит к охрупчиванию погружной части. Чтобы ограничить эту коррозию, вызванную расплавленным металлом, металлические устройства или детали, используемые в контакте с расплавленным металлом, обычно изготавливают из нержавеющей стали. Несмотря на повышение стойкости к коррозии расплавленного металла, нержавеющая сталь в контакте с расплавленным металлом продолжает корродировать, что приводит к деформациям, охрупчиванию и поломкам. Например, нижняя часть носка печи из нержавеющей стали, находящегося перед ванной, может месяцами быть погруженной в ванну с расплавом. Во время этого погружения расплавленный металл воздействует на носок печи, что приводит к уменьшению толщины стенки носка, что в сочетании с высокотемпературным режимом вызывает растрескивание. Из-за коррозии расплавленного металла носок необходимо часто осматривать, обслуживать и заменять. Эти регулярные осмотры, техническое обслуживание и замены выполняются за счет остановок линии, что серьезно ухудшает производство стальных полос с покрытием, нанесенным методом горячего погружения. В заявке на патент CN 201172680 описан носок печи для ванны для цинкования холоднокатаной стальной полосы, включающий верхнюю и нижнюю рамы, причем верхняя рама изготовлена из сварных пластин из нержавеющей стали, а нижняя рама изготовлена из керамики на основе оксида алюминия. Тем не менее этот носок, состоящий из двух частей, изготовленных из двух материалов, то есть из нержавеющей стали и керамики на основе оксида алюминия, сложно изготовить. Действительно, керамика из оксида алюминия отлита для формирования нижней части носка. Температура плавления оксида алюминия очень высока, около 2000°C. Таким образом, для производства такой детали требуется новое оборудование, что существенно влияет на стоимость такого носка печи. During such contact, a reaction occurs between the molten metal and the submerged workpiece. In particular, Zn and/or Al form intermetallic compounds with the iron of the metal device, resulting in embrittlement of the immersion portion. To limit this corrosion caused by molten metal, metal devices or parts used in contact with molten metal are usually made of stainless steel. Despite the improvement in molten metal corrosion resistance, stainless steel in contact with molten metal continues to corrode, resulting in warping, brittleness, and breakage. For example, the bottom of a stainless steel furnace nose in front of a bath can be immersed in the molten bath for months. During this immersion, molten metal impacts on the nose of the furnace, which leads to a decrease in the thickness of the wall of the nose, which, in combination with a high temperature regime, causes cracking. Due to the corrosion of the molten metal, the sock needs to be inspected, serviced and replaced frequently. These regular inspections, maintenance and replacements are carried out at the expense of line shutdowns, which seriously impairs the production of hot dip coated steel strip. Patent application CN 201172680 describes a bath toe for galvanizing cold rolled steel strip, comprising an upper and lower frame, the upper frame being made of welded stainless steel plates and the lower frame being made of alumina ceramic. However, this two-piece sock made of two materials, i.e. stainless steel and alumina-based ceramic, is difficult to manufacture. Indeed, aluminum oxide ceramic is cast to form the bottom of the toe. The melting point of aluminum oxide is very high, around 2000°C. Thus, new equipment is required for the production of such a part, which significantly affects the cost of such a furnace nose.
Таким образом, цель изобретения состоит в том, чтобы создать подложку из нержавеющей стали, хорошо защищенную от коррозии расплавленного металла, чтобы можно было ограничить проверки, техническое обслуживание и замены оборудования, и чтобы дополнительно предотвращать охрупчивание, деформацию и поломки.Thus, it is an object of the invention to provide a stainless steel substrate well protected from molten metal corrosion, so that inspections, maintenance, and equipment replacements can be limited, and to further prevent brittleness, deformation, and breakage.
Кроме того, целью изобретения является создание легко реализуемого способа изготовления этой подложки из нержавеющей стали без замены существующего оборудования в линиях горячего цинкования и линиях горячего алюминирования.Furthermore, it is an object of the invention to provide an easily implemented method for manufacturing this stainless steel substrate without replacing existing equipment in hot dip galvanizing lines and hot aluminizing lines.
Для этой цели первый предмет настоящего изобретения состоит из подложки из нержавеющей стали с покрытием, включающей покрытие, содержащее нанографиты, и связующее, представляющее собой силикат натрия, при этом подложка из нержавеющей стали имеет следующий состав в массовых процентах:For this purpose, the first object of the present invention consists of a coated stainless steel substrate comprising a nanographite-containing coating and a sodium silicate binder, the stainless steel substrate having the following weight percent composition:
C ≤ 1,2%, C ≤ 1.2%,
Cr ≥ 11,0%, Cr ≥ 11.0%,
Ni ≥ 8,0% Ni ≥ 8.0%
и необязательно один или несколько элементов, таких как and optionally one or more elements such as
Nb ≤ 6,0%, Nb ≤ 6.0%,
B ≤ 1,0%, B ≤ 1.0%,
Ti ≤ 3,0%, Ti ≤ 3.0%,
Cu ≤ 5,0%, Cu ≤ 5.0%,
Co ≤ 3,0%, Co ≤ 3.0%,
N ≤ 1,0%, N ≤ 1.0%,
V ≤ 3,0%, V ≤ 3.0%,
Si ≤ 4,0%, Si ≤ 4.0%,
Mn ≤ 5,0%, Mn ≤ 5.0%,
P ≤ 0,5%, P ≤ 0.5%,
S ≤ 0,5%, S ≤ 0.5%,
Mo ≤ 6,0%, Mo ≤ 6.0%,
Ce ≤ 1,0%, Ce ≤ 1.0%,
остальное железо и неизбежные примеси, полученные в результате переработки. the rest is iron and inevitable impurities obtained as a result of processing.
Подложка из нержавеющей стали с покрытием в соответствии с изобретением, также может также иметь дополнительные признаки, перечисленные ниже и рассматриваемые по отдельности или в комбинации: The coated stainless steel substrate according to the invention may also have the additional features listed below, considered singly or in combination:
- поперечный размер нанографитов находится в диапазоне между 1 и 65 мкм, - the transverse size of nanographites is in the range between 1 and 65 microns,
- размер по ширине нанографитов находится в диапазоне между 2 и 15 мкм, - the size in width of nanographites is in the range between 2 and 15 microns,
- толщина нанографитов находится в диапазоне между 1 и 100 нм, - the thickness of nanographites is in the range between 1 and 100 nm,
- концентрация нанографитов в покрытии находится в диапазоне между 5 мас.% и 70 мас.%, - the concentration of nanographites in the coating is in the range between 5 wt.% and 70 wt.%,
- концентрация силиката натрия в покрытии находится в диапазоне между 35 мас.% и 75 мас.%, - the concentration of sodium silicate in the coating is in the range between 35 wt.% and 75 wt.%,
- массовое отношение между нанографитами и связующим находится в диапазоне между 0,05 и 0,9, - the mass ratio between nanographites and binder is in the range between 0.05 and 0.9,
- толщина покрытия находится в диапазоне между 10 и 250 мкм, - the coating thickness is in the range between 10 and 250 µm,
- покрытие, кроме того, содержит глину, кремнезем, кварц, каолин, оксид алюминия, оксид магния, диоксид кремния, диоксид титана, оксид иттрия, оксид цинка, титанат алюминия, карбиды или их смеси. the coating also contains clay, silica, quartz, kaolin, aluminum oxide, magnesium oxide, silicon dioxide, titanium dioxide, yttrium oxide, zinc oxide, aluminum titanate, carbides or mixtures thereof.
Второй объект изобретения состоит в способе изготовления подложки из нержавеющей стали с покрытием, включающем следующие последовательные стадии:The second object of the invention consists in a method for manufacturing a coated stainless steel substrate, comprising the following successive steps:
А. предоставление подложки из нержавеющей стали, содержащей в массовых процентах не более 1,2% C, не менее 11,0% Cr и не менее 8,0% Ni, при этом остальная часть композиции состоит из железа и неизбежных примесей, возникающих в результате обработки, A. providing a stainless steel substrate containing, in mass percent, not more than 1.2% C, not less than 11.0% Cr and not less than 8.0% Ni, while the rest of the composition consists of iron and inevitable impurities arising from processing result,
В. осаждение на по меньшей мере часть подложки из нержавеющей стали водной смеси, содержащей нанографиты и связующее, представляющее собой силикат натрия, для формирования покрытия, C. depositing on at least a portion of a stainless steel substrate an aqueous mixture containing nanographites and a sodium silicate binder to form a coating,
С. необязательно сушка покрытия, полученного на стадии В). C. optionally drying the coating obtained in step B).
Способ изготовления подложки из нержавеющей стали с покрытием в соответствии с изобретением может также включать дополнительные признаки, перечисленные ниже, рассматриваемые по отдельности или в комбинации:The method for manufacturing a coated stainless steel substrate according to the invention may also include the additional features listed below, considered individually or in combination:
- на стадии B) нанесение покрытия осуществляют центрифугированием, распылением, погружением или кистью,- in step B) the coating is carried out by centrifugation, spraying, dipping or brushing,
- на стадии В) водная смесь содержит от 40 до 110 г/л нанографитов и от 40 до 80 г/л связующего, - at stage B) the aqueous mixture contains from 40 to 110 g/l of nanographites and from 40 to 80 g/l of binder,
- на стадии С) при применении сушки, сушку проводят при температуре в диапазоне между 50 и 150°С, - in step C) when drying is used, drying is carried out at a temperature in the range between 50 and 150°C,
- на стадии С) при применении сушки, сушку проводят в течении от 5 до 60 минут. - in step C) when drying is used, drying is carried out for 5 to 60 minutes.
Третий предмет изобретения состоит из способа нанесения покрытия на стальную полосу погружением в расплав, включающего стадию перемещения стальной полосы через ванну с расплавленным металлом, включающую часть оборудования по меньшей мере частично погруженную в ванну, при этом по меньшей мере часть детали оборудования изготовлена из подложки из нержавеющей стали с покрытием в соответствии с изобретением.The third subject of the invention consists of a hot dip coating method for a steel strip, comprising the step of moving the steel strip through a bath of molten metal, comprising a piece of equipment at least partially immersed in the bath, wherein at least part of the piece of equipment is made of a stainless steel substrate. coated steel according to the invention.
Четвертый предмет изобретения состоит из установки для нанесения покрытия погружением в расплав, включающей ванну с расплавленным металлом, включающую часть оборудования по меньшей мере частично погруженную в ванну, при этом по меньшей мере часть детали оборудования изготовлена из подложки из нержавеющей стали с покрытием в соответствии с изобретением.The fourth subject of the invention consists of a hot dip coating plant comprising a bath of molten metal, comprising a piece of equipment at least partially immersed in the bath, wherein at least part of the piece of equipment is made of a stainless steel substrate coated in accordance with the invention .
Часть оборудования установки для нанесения покрытия методом погружения может быть необязательно выбрана из носка печи, расположенной перед ванной, погружного ролика, стабилизирующего ролика, опоры ролика, фланца ролика, трубопровода или элемента насоса. A piece of equipment for the dip coater may optionally be selected from a pre-bath oven nose, a dip roller, a stabilizing roller, a roller support, a roller flange, a piping, or a pump element.
Для иллюстрации изобретения будут описаны различные варианты осуществления и испытания в виде неограничивающих примеров, в частности, со ссылкой на фиг. 1, которая иллюстрирует обычную форму нанографита согласно настоящему изобретению.To illustrate the invention, various embodiments and tests will be described by way of non-limiting examples, in particular with reference to FIGS. 1 which illustrates a common form of nanographite according to the present invention.
Другие характеристики и преимущества изобретения станут очевидными из следующего далее подробного описания изобретения. Other characteristics and advantages of the invention will become apparent from the following detailed description of the invention.
Определяются следующие далее термины: The following terms are defined:
- Термин «нанографит» относится к наноматериалу на основе углерода, состоящему из нанопластинок графена, т.е. стопок из нескольких листов графена, имеющих форму пластинок, как показано на фиг. 1. На этой фигуре поперечный размер означает наибольшую длину нанопластинки по оси X, а толщина означает высоту нанопластинки по оси Z. Ширина нанопластинки показана по оси Y.- The term "nanographite" refers to a carbon-based nanomaterial consisting of graphene nanoplatelets, i.e. stacks of several sheets of graphene in the form of plates, as shown in Fig. 1. In this figure, the transverse dimension means the largest length of the nanoplate along the X axis, and the thickness means the height of the nanoplate along the Z axis. The width of the nanoplate is shown along the Y axis.
Предпочтительно поперечный размер нанографитов находится в диапазоне между 1 и 65 мкм, предпочтительно между 2 и 15 мкм, а более предпочтительно между 2 и 10 мкм. Preferably, the transverse dimension of the nanographites is between 1 and 65 µm, preferably between 2 and 15 µm, and more preferably between 2 and 10 µm.
Предпочтительно ширина нанографитов находится в диапазоне между 2 и 15 мкм. Preferably, the width of the nanographites is between 2 and 15 µm.
Предпочтительно, толщина нанографитов находится в диапазоне между 1 и 100 нм, более предпочтительно между 1 и 50 нм, еще более предпочтительно между 1 и 10 нм. Preferably, the thickness of the nanographites is in the range between 1 and 100 nm, more preferably between 1 and 50 nm, even more preferably between 1 and 10 nm.
Термин «нанопластинка графита» представляет собой синоним термина «нанографит». The term "graphite nanoplate" is a synonym for the term "nanographite".
Термин «подложка» относится к материалу, который обеспечивает наличие поверхности, на которую что-либо осаждают. Этот материал не имеет ограничений по размерам, габаритам и формам. В частности, это может быть полоса, лист, кусок, деталь, элемент, устройство, оборудование. Она может быть плоской или иметь любую форму.The term "substrate" refers to a material that provides a surface on which something is deposited. This material has no restrictions on the size, dimensions and shapes. In particular, it can be a strip, sheet, piece, detail, element, device, equipment. It can be flat or have any shape.
Термин «с нанесенным покрытием» означает, что хотя бы на часть подложки нанесено покрытие. Например, нанесение покрытия на подложку может включать нанесение покрытия непосредственно на подложку без промежуточных материалов/элементов между ними, а также нанесение покрытия опосредованно на подложку с одним или несколькими промежуточными материалами/элементами между ними.The term "coated" means that at least part of the substrate is coated. For example, coating a substrate may include coating the substrate directly with no intermediate materials/elements in between, as well as indirect coating the substrate with one or more intermediate materials/elements in between.
Термин «способ нанесения покрытия окунанием в расплав» относится к способу горячего цинкования, когда покрытие основано на цинке, и к способу горячего алюминирования, когда покрытие основано на алюминии. The term "hot dip plating method" refers to a hot dip galvanizing method when the coating is based on zinc and a hot aluminizing method when the coating is based on aluminum.
Без связи с какой-либо теорией, полагают, что покрытие, содержащее нанографиты и связующее, представляющее собой силикат натрия, на подложке из нержавеющей стали действует как барьер для воздействия расплавленного металла и предотвращает образование Zn-Fe и/или интерметаллических соединений Al-Fe. Действительно, покрытие согласно настоящему изобретению не смачивает элементы ванны расплавленного металла из-за содержания в нем графита. В частности, оказалось, что нанографиты не смачиваются жидким цинком и/или алюминием. Таким образом, нанографиты действуют как несмачивающий агент, а силикат натрия действует как связующее вещество и усилитель адгезии к поверхности нержавеющей стали. Отсутствие прилипания расплавленных металлических элементов к поверхности нержавеющей стали приводит к повышению коррозионной стойкости, снижению риска деформации подложки и увеличению срока службы подложки. Кроме того, покрытие, содержащее силикат натрия, хорошо прилипает к подложке из нержавеющей стали, таким образом делая подложку из нержавеющей стали еще более защищенной. Кроме того, она предотвращает риск образования трещин и отслоения покрытия, в результате чего подложка из нержавеющей стали подвергается воздействию расплавленного металла и деформации.Without wishing to be bound by theory, it is believed that a coating containing nanographites and a sodium silicate binder on a stainless steel substrate acts as a barrier to molten metal attack and prevents the formation of Zn-Fe and/or Al-Fe intermetallic compounds. Indeed, the coating according to the present invention does not wet the elements of the molten metal bath due to its content of graphite. In particular, it turned out that nanographites are not wetted by liquid zinc and/or aluminum. Thus, the nanographites act as a non-wetting agent and the sodium silicate acts as a binder and adhesion promoter to the stainless steel surface. The absence of adhesion of molten metal elements to the surface of stainless steel leads to increased corrosion resistance, reduced risk of substrate deformation and increased substrate life. In addition, the coating containing sodium silicate adheres well to the stainless steel substrate, thus making the stainless steel substrate even more secure. In addition, it prevents the risk of cracking and peeling of the coating, which exposes the stainless steel substrate to molten metal and deformation.
Эти преимущества покрытия, согласно изобретению, обеспечиваются во всех видах композиций расплавленных ванн, используемых на линиях для нанесения покрытий погружением в расплав. Композиция ванны расплавленного металла может быть ванной на основе цинка. Примерами ванн и покрытий на основе цинка являются: цинк, содержащий 0,2% Al и 0,02% Fe (покрытие FIDG), цинковый сплав, содержащий 5 мас.% алюминия (покрытие Galfan®), цинковый сплав, содержащий 55 мас.% алюминия, около 1,5 мас.% кремния, остальное состоит из цинка и неизбежных примесей, связанных с обработкой (покрытия Aluzinc®, Galvalume®), цинковый сплав, содержащий от 0,5 до 20% алюминия, от 0,5 до 10% магния, остальное состоит из цинка и неизбежных примесей, полученных в результате обработки, цинковых сплавов, содержащих алюминий, магний и кремний, а остаток состоит из цинка и неизбежных примесей, полученных в результате обработки.These advantages of the coating according to the invention are provided in all types of molten bath compositions used in hot dip coating lines. The molten metal bath composition may be a zinc-based bath. Examples of zinc-based baths and coatings are: zinc containing 0.2% Al and 0.02% Fe (FIDG coating), zinc alloy containing 5 wt.% aluminum (Galfan® coating), zinc alloy containing 55 wt. % aluminum, about 1.5 wt.% silicon, the rest consists of zinc and inevitable impurities associated with processing (Aluzinc®, Galvalume® coatings), zinc alloy containing from 0.5 to 20% aluminum, from 0.5 to 10% magnesium, the rest consists of zinc and unavoidable impurities obtained from processing, zinc alloys containing aluminum, magnesium and silicon, and the balance consists of zinc and inevitable impurities obtained from processing.
Состав ванны расплавленного металла может быть также основан на алюминии.The composition of the molten metal bath may also be based on aluminum.
Примерами ванн и покрытий на основе алюминия являются: алюминиевый сплав, содержащий от 8 до 11 мас.% кремния и от 2 до 4 мас.% железа, остальное состоит из алюминия и неизбежных примесей, полученных вследствие обработки (покрытие Alusi®), алюминий (покрытие Alupur®), алюминиевые сплавы, содержащие цинк, магний и кремний, остальное состоит из алюминия и неизбежных примесей, полученных вследствие обработки.Examples of baths and coatings based on aluminum are: aluminum alloy containing 8 to 11 wt.% silicon and 2 to 4 wt.% iron, the rest consists of aluminum and unavoidable impurities resulting from processing (Alusi® coating), aluminum ( Alupur® coating), aluminum alloys containing zinc, magnesium and silicon, the rest consists of aluminum and unavoidable impurities resulting from processing.
Подложка из нержавеющей стали представляет собой аустенитную нержавеющую сталь. Соответственно, она содержит не более 1,2 мас.% С, не менее 11,0 мас.% Сr и не менее 8,0 мас.% Ni. The stainless steel substrate is austenitic stainless steel. Accordingly, it contains not more than 1.2 wt.% C, not less than 11.0 wt.% Cr and not less than 8.0 wt.% Ni.
Предпочтительно, количество С меньше или равно 0,5 мас.% и, преимущественно, меньше или равно 0,3 мас.%.Preferably, the amount of C is less than or equal to 0.5 wt.% and, preferably, less than or equal to 0.3 wt.%.
Предпочтительно, количество Cr меньше или равно 30 мас.% и более предпочтительно, меньше или равно 25 мас.%.Preferably, the amount of Cr is less than or equal to 30 wt.% and more preferably, less than or equal to 25 wt.%.
Предпочтительно, количество Ni меньше или равно 30 мас.% и более предпочтительно, меньше или равно 25 мас.%.Preferably, the amount of Ni is less than or equal to 30 wt.% and more preferably, less than or equal to 25 wt.%.
Необязательно, количество Nb меньше или равно 3,0 мас.%, более предпочтительно, меньше или равно 2,0 мас.%.Optionally, the amount of Nb is less than or equal to 3.0 wt.%, more preferably, less than or equal to 2.0 wt.%.
Необязательно, количество В меньше или равно 0,3 мас.%.Optionally, the amount of B is less than or equal to 0.3 wt%.
Необязательно, количество Ti меньше или равно 1,0 мас.%.Optionally, the amount of Ti is less than or equal to 1.0 wt%.
Необязательно, количество Cu меньше или равно 3,0 мас.%, более предпочтительно меньше или равно 1,0 мас.%.Optionally, the amount of Cu is less than or equal to 3.0 wt.%, more preferably less than or equal to 1.0 wt.%.
Необязательно, количество Со меньше или равно 1,0 мас.%.Optionally, the amount of Co is less than or equal to 1.0 wt%.
Необязательно, количество N меньше или равно 0,5 мас.%.Optionally, the amount of N is less than or equal to 0.5 wt%.
Необязательно, количество V меньше или равно 1,0 мас.%.Optionally, the amount of V is less than or equal to 1.0 wt%.
Необязательно, количество Si составляет от 0,5 до 2,5 мас.%.Optionally, the amount of Si is from 0.5 to 2.5 wt%.
Необязательно, количество Mn меньше или равно 3,0 мас.%, более предпочтительно меньше или равно 2,5 мас.%.Optionally, the amount of Mn is less than or equal to 3.0 wt.%, more preferably less than or equal to 2.5 wt.%.
Необязательно, количество P меньше или равно 0,1 мас.%.Optionally, the amount of P is less than or equal to 0.1 wt%.
Необязательно, количество S меньше или равно 0,1 мас.%.Optionally, the amount of S is less than or equal to 0.1 wt%.
Необязательно, количество Мо составляет от 0,5 до 2,5 мас.%.Optionally, the amount of Mo is from 0.5 to 2.5 wt%.
Необязательно, количество Ce меньше или равно 0,1 мас.%.Optionally, the amount of Ce is less than or equal to 0.1 wt%.
Возможные неизбежные примеси, возникающие в результате обработки, в основном представляют собой P, S и N в количествах, описанных выше.Possible unavoidable impurities resulting from processing are mainly P, S and N in the amounts described above.
Примерами подложек из нержавеющей стали являются 316 и 253MA.Examples of stainless steel substrates are 316 and 253MA.
Подложка из нержавеющей стали может представлять собой, в частности, любую деталь или часть, которые по меньшей мере частично погружены в ванну с расплавленным металлом. Предпочтительно подложка из нержавеющей стали представляет собой носок печи, расположенной перед ванной, погружной ролик, стабилизирующий ролик, опору ролика, фланец ролика, трубопровод или элемент насоса или часть этих деталей. Подложка из нержавеющей стали по меньшей мере частично покрыта покрытием, содержащим нанографиты и связующее, представляющее собой силикат натрия.The stainless steel substrate may in particular be any piece or part which is at least partially immersed in a bath of molten metal. Preferably, the stainless steel substrate is the toe of the furnace located in front of the bath, the immersion roller, the stabilizing roller, the roller support, the roller flange, the piping or pump element, or part of these parts. The stainless steel substrate is at least partially coated with a coating containing nanographites and a sodium silicate binder.
Концентрация нанографитов в покрытии предпочтительно составляет от 1% до 70% по массе сухого покрытия, более предпочтительно от 5 до 70% по массе, и даже более, предпочтительно, от 10 до 65 мас.%.The concentration of nanographites in the coating is preferably 1% to 70% by weight of the dry coating, more preferably 5 to 70% by weight, and even more preferably 10 to 65% by weight.
Такие концентрации обеспечивают хороший баланс между отсутствием адгезии элементов расплавленного металла к покрытию и адгезией покрытия к подложке.Such concentrations provide a good balance between the lack of adhesion of the molten metal elements to the coating and the adhesion of the coating to the substrate.
Предпочтительно нанографиты содержат более чем 95 мас.% С, а предпочтительно более чем 99 мас.%. Preferably, the nanographites contain more than 95 wt.% C, and preferably more than 99 wt.%.
Связующее представляет собой силикат натрия. Говоря другими словами, связующее получают из силиката натрия. Силикат натрия вступает в реакцию во время фазы сушки таким образом, что формируются жесткие силоксановые цепи. Считается, что силоксановые цепи прикрепляются к гидроксильным группам, присутствующим на поверхности подложки из нержавеющей стали. Также полагают, что силикат натрия, растворенный в водной смеси, нанесенной на подложку, проникнет во все щели на поверхности подложки и после высыхания станет вязким и стекловидным, что скрепит покрытие с подложкой.The binder is sodium silicate. In other words, the binder is obtained from sodium silicate. The sodium silicate reacts during the drying phase in such a way that rigid siloxane chains are formed. The siloxane chains are believed to attach to the hydroxyl groups present on the surface of the stainless steel substrate. It is also believed that sodium silicate, dissolved in an aqueous mixture applied to a substrate, will penetrate into all the cracks on the surface of the substrate and, after drying, become viscous and glassy, which will bond the coating to the substrate.
Термин «силикат натрия» относится к любому химическому соединению с формулой Na2xSiyO2y + x или (Na2O)x⋅(SiO2)y. В частности, это может быть метасиликат натрия Na2SiO3, ортосиликат натрия Na4SiO4, пиросиликат натрия Na6Si2O7, Na2Si3O7. The term "sodium silicate" refers to any chemical compound with the formula Na 2x Si y O 2y + x or (Na 2 O) x ⋅ (SiO 2 ) y . In particular, it can be sodium metasilicate Na 2 SiO 3 , sodium orthosilicate Na 4 SiO 4 , sodium pyrosilicate Na 6 Si 2 O 7 , Na 2 Si 3 O 7 .
Концентрация силиката натрия в покрытии предпочтительно находится в диапазоне между 35 и 95 мас.% от сухого покрытия, более предпочтительно между 35 и 75 мас.%. Такие концентрации обеспечивают хороший баланс между отсутствием адгезии элементов из расплавленного металла на покрытии и адгезией покрытия к подложке. The concentration of sodium silicate in the coating is preferably between 35 and 95% by weight of the dry coating, more preferably between 35 and 75% by weight. Such concentrations provide a good balance between the lack of adhesion of the molten metal elements on the coating and the adhesion of the coating to the substrate.
Согласно одному варианту изобретения покрытие дополнительно содержит добавки, в частности, для улучшения его термической стабильности и/или его стойкости к истиранию. Такие добавки могут быть выбраны из глины, диоксида кремния, кварца, каолина, оксида алюминия, оксида магния, оксида кремния, оксида титана, оксида иттрия, оксида цинка, титаната алюминия, карбидов и их смесей.According to one embodiment of the invention, the coating additionally contains additives, in particular to improve its thermal stability and/or its abrasion resistance. Such additives may be selected from clay, silica, quartz, kaolin, alumina, magnesium oxide, silicon oxide, titanium oxide, yttrium oxide, zinc oxide, aluminum titanate, carbides, and mixtures thereof.
Примерами глин являются зеленый монтмориллонит и белые каолиновые глины.Examples of clays are green montmorillonite and white kaolin clays.
Примерами карбидов являются карбид кремния и карбид вольфрама.Examples of carbides are silicon carbide and tungsten carbide.
В случае наличия добавок их концентрация в сухом покрытии может составлять до 40 мас.%, предпочтительно от 10 до 40 мас.% и более предпочтительно от 15 до 35 мас.%.If additives are present, their concentration in the dry coating may be up to 40 wt.%, preferably from 10 to 40 wt.% and more preferably from 15 to 35 wt.%.
При добавлении зеленого монтмориллонита соотношение между массовым содержанием графена и массовым содержанием зеленого монтмориллонита предпочтительно составляет от 0,2 до 0,8.When green montmorillonite is added, the ratio between the weight content of graphene and the weight content of green montmorillonite is preferably 0.2 to 0.8.
В соответствии с одним вариантом изобретения покрытие состоит из нанографитов, связующего на основе силиката натрия и необязательных добавок, выбранных из глины, кремнезема, кварца, каолина, оксида алюминия, оксида магния, диоксида кремния, диоксида титана, оксида иттрия, оксида цинка, титаната алюминия, карбидов и их смесей. In accordance with one embodiment of the invention, the coating consists of nanographites, a sodium silicate binder and optional additives selected from clay, silica, quartz, kaolin, alumina, magnesium oxide, silicon dioxide, titanium dioxide, yttrium oxide, zinc oxide, aluminum titanate , carbides and mixtures thereof.
Предпочтительно толщина сухого покрытия находится в диапазоне между 10 и 250 мкм. Более предпочтительно она находится в диапазоне между 110 и 150 мкм. Например, толщина покрытия находится в диапазоне между 10 и 100 мкм или между 100 и 250 мкм. Preferably the dry coating thickness is between 10 and 250 µm. More preferably it is in the range between 110 and 150 µm. For example, the coating thickness is in the range between 10 and 100 µm, or between 100 and 250 µm.
Предпочтительно покрытие не содержит по меньшей мере один элемент, выбранный из поверхностно-активного вещества, спирта, силиката алюминия, сульфата алюминия, гидроксида алюминия, фторида алюминия, сульфата меди, хлорида лития и сульфата магния. Preferably the coating does not contain at least one element selected from surfactant, alcohol, aluminum silicate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, aluminum fluoride, copper sulfate, lithium chloride and magnesium sulfate.
Изобретение также относится к способу изготовления подложки из нержавеющей стали с покрытием в соответствии с настоящим изобретением, включающему следующие последовательные стадии: The invention also relates to a method for manufacturing a coated stainless steel substrate in accordance with the present invention, comprising the following successive steps:
А. обеспечение наличия подложки из нержавеющей стали в соответствии с настоящим изобретением, A. providing a stainless steel substrate in accordance with the present invention,
В. осаждение по меньшей мере на часть подложки из нержавеющей стали водной смеси, содержащей нанографиты и связующее, представляющее собой силикат натрия, для формирования покрытия в соответствии с настоящим изобретением, B. depositing on at least a portion of a stainless steel substrate an aqueous mixture containing nanographites and a sodium silicate binder to form a coating in accordance with the present invention,
С. необязательно сушку подложки из нержавеющей стали с нанесенным покрытием, полученным на стадии В). C. optionally drying the coated stainless steel substrate obtained in step B).
На стадии А) может быть обеспечена подложка из нержавеющей стали любого размера, размера и формы. В частности, это может быть полоса, лист, кусок, деталь, элемент, устройство, оборудование. Она может быть плоской или иметь любую форму.In step A), a stainless steel substrate of any size, size and shape can be provided. In particular, it can be a strip, sheet, piece, detail, element, device, equipment. It can be flat or have any shape.
Предпочтительно на стадии В) осаждение покрытия проводят путем центрифугирования, распыления, при использовании окунания или нанесения покрытия кистью. Preferably in step B), the deposition of the coating is carried out by centrifugation, spraying, dipping or brushing.
Преимущественно, на стадии В) водная смесь содержит от 40 до 110 г/л нанографитов. Более предпочтительно водная смесь содержит от 40 до 60 г/л нанографитов. Preferably, in step B), the aqueous mixture contains from 40 to 110 g/l of nanographites. More preferably, the aqueous mixture contains from 40 to 60 g/l of nanographites.
Преимущественно, на стадии В) водная смесь содержит от 40 до 80 г/л связующего. Предпочтительно водная смесь содержит от 50 до 70 г/л связующего. Preferably, in step B), the aqueous mixture contains 40 to 80 g/l of binder. Preferably the aqueous mixture contains 50 to 70 g/l of binder.
Силикат натрия может быть добавлен к водной смеси в виде водного раствора. Силикат натрия также может находиться в гидратированной форме общей формулы (Na2O)x⋅(SiO2)y⋅zH2O, такой как, например, Na2SiO3⋅5H2O или Na2Si3O7⋅3H2O. The sodium silicate may be added to the aqueous mixture as an aqueous solution. The sodium silicate may also be in a hydrated form of the general formula (Na 2 O) x ⋅(SiO 2 ) y ⋅zH 2 O, such as, for example, Na 2 SiO 3 ⋅5H 2 O or Na 2 Si 3 O 7 ⋅3H 2 O.
Преимущественно, на стадии В) массовое отношение между нанографитами и связующим находится в диапазоне между 0,05 и 0,9, предпочтительно между 0,1 и 0,5. Advantageously, in step B), the weight ratio between nanographites and binder is in the range between 0.05 and 0.9, preferably between 0.1 and 0.5.
Согласно одному варианту изобретения водная смесь стадии В) дополнительно содержит добавки, в частности, для улучшения термической стабильности и/или сопротивления истиранию покрытия. Такие добавки могут быть выбраны из глины, диоксида кремния, кварца, каолина, оксида алюминия, оксида магния, оксида кремния, оксида титана, оксида иттрия, оксида цинка, титаната алюминия, карбидов и их смесей.According to one embodiment of the invention, the aqueous mixture of step B) additionally contains additives, in particular to improve the thermal stability and/or abrasion resistance of the coating. Such additives may be selected from clay, silica, quartz, kaolin, alumina, magnesium oxide, silicon oxide, titanium oxide, yttrium oxide, zinc oxide, aluminum titanate, carbides, and mixtures thereof.
Примерами глин являются зеленый монтмориллонит и белые каолиновые глины. Примерами карбидов являются карбид кремния и карбид вольфрама. Глины дополнительно помогают адаптировать вязкость водной смеси для дальнейшего облегчения ее применения. При этом при добавлении зеленого монтмориллонита соотношение между массовым содержанием графена и массовым содержанием зеленого монтмориллонита предпочтительно составляет от 0,2 до 0,8.Examples of clays are green montmorillonite and white kaolin clays. Examples of carbides are silicon carbide and tungsten carbide. The clays additionally help to tailor the viscosity of the aqueous mixture to further facilitate its application. Meanwhile, when green montmorillonite is added, the ratio between the weight content of graphene and the weight content of green montmorillonite is preferably 0.2 to 0.8.
В предпочтительном варианте покрытие сушат, т.е. активно высушивают, в отличие от естественной сушки на воздухе, на стадии С). Считается, что стадия сушки позволяет улучшить адгезию покрытия, поскольку удаление воды лучше контролируется. В предпочтительном варианте на стадии С) сушку проводят при температуре от 50 до 150°С и предпочтительно от 80 до 120°С. Сушка может быть выполнена с принудительной подачей воздуха. Преимущественно на стадии С), когда применяют сушку, сушку проводят в течение от 5 до 60 минут и, например, от 15 до 45 минут. Preferably, the coating is dried, i. actively dried, as opposed to natural air drying, in step C). The drying step is believed to improve the adhesion of the coating as water removal is better controlled. Preferably, in step C), the drying is carried out at a temperature of 50 to 150°C and preferably 80 to 120°C. Drying can be done with forced air supply. Preferably in step C), when drying is used, drying is carried out for 5 to 60 minutes and, for example, 15 to 45 minutes.
В другом варианте сушку не проводят. Покрытие оставляют сохнуть на воздухе. In another embodiment, drying is not carried out. The coating is left to air dry.
Изобретение также относится к способу нанесения покрытия на стальную полосу погружением в расплав, включающему стадию перемещения стальной полосы через ванну с расплавленным металлом, содержащую элемент оборудования, по меньшей мере частично погруженный в ванну, при этом по меньшей мере часть оборудования изготовлена из подложки из нержавеющей стали с покрытием в соответствии с изобретением.The invention also relates to a method of hot dip coating a steel strip, comprising the step of moving the steel strip through a bath of molten metal, comprising a piece of equipment at least partially immersed in the bath, wherein at least part of the equipment is made of a stainless steel substrate. coated according to the invention.
Изобретение также относится к установке для нанесения покрытия погружением в расплав, включающей ванну с расплавленным металлом, включающую часть оборудования по меньшей мере частично погруженную в ванну, при этом по меньшей мере часть части оборудования изготовлена из подложки из нержавеющей стали с покрытием в соответствии с изобретением.The invention also relates to a hot dip coating plant comprising a molten metal bath comprising a piece of equipment at least partially immersed in the bath, wherein at least part of the piece of equipment is made from a coated stainless steel substrate in accordance with the invention.
Далее изобретение будет разъяснено с помощью испытаний, что делается только с целью информации. Примеры не являются ограничивающими. In the following, the invention will be elucidated by means of tests, which is done for the purpose of information only. The examples are not limiting.
ПримерыExamples
В примерах использовали стальные подложки, следующего состава, в массовых процентах: In the examples, steel substrates were used, of the following composition, in mass percent:
Сталь 1 соответствует нержавеющей стали 316, а сталь 2 соответствует нержавеющей стали 253МА®. Steel 1 corresponds to 316 stainless steel and steel 2 corresponds to 253MA® stainless steel.
Пример 1. Испытание на адгезию покрытия Example 1 Coating Adhesion Test
В испытаниях 1 и 2 на нержавеющие стали 1 и 2 наносили кистью покрытие из водной смеси, содержащей 50 г/л нанографитов с поперечным размером от 2 до 10 мкм, шириной от 2 до 15 мкм и толщиной от 1 до 100 нм и 60 г/л силиката натрия в качестве связующего в виде водного раствора, содержащего 25,6-27,6 мас.% SiO2 и 7,5-8,5 мас.% Na2O. Затем покрытие сушили в печи горячим воздухом в течение 60 минут при температуре 75°С. Покрытие имело толщину 130 мкм и содержало 45 мас.% нанографитов и 55 мас.% связующего. In tests 1 and 2, stainless steels 1 and 2 were brushed with an aqueous mixture containing 50 g/l of nanographites with a transverse size of 2 to 10 µm, a width of 2 to 15 µm and a thickness of 1 to 100 nm and 60 g/l l sodium silicate as a binder in the form of an aqueous solution containing 25.6-27.6 wt.% SiO 2 and 7.5-8.5 wt.% Na 2 O. Then the coating was dried in an oven with hot air for 60 minutes at a temperature of 75°C. The coating had a thickness of 130 μm and contained 45 wt.% nanographites and 55 wt.% binder.
В испытаниях 3 и 4 на нержавеющие стали 1 и 2 наносили кистью водную смесь, содержащую 50 г/л нанографитов с поперечным размером от 2 до 10 мкм, шириной от 2 до 15 мкм и толщиной от 1 до 100 нм, 100 г/л зеленой монтмориллонитовой глины и 60 г/л силиката натрия в качестве связующего в виде водного раствора, содержащего 25,6-27,6 мас.% SiO2 и 7,5-8,5 мас.% Na2O. Затем покрытие сушили в печи горячим воздухом в течение 60 минут при температуре 75°С. Покрытие имело толщину 130 мкм и содержало 11 мас.% нанографита, 69 мас.% связующего и 20 мас.% зеленой монтмориллонитовой глины. In tests 3 and 4, stainless steels 1 and 2 were brushed with an aqueous mixture containing 50 g/l of nanographites with a transverse dimension of 2 to 10 µm, a width of 2 to 15 µm and a thickness of 1 to 100 nm, 100 g/l of green montmorillonite clay and 60 g/l sodium silicate as a binder in the form of an aqueous solution containing 25.6-27.6 wt.% SiO 2 and 7.5-8.5 wt.% Na 2 O. Then the coating was dried in an oven hot air for 60 minutes at 75°C. The coating had a thickness of 130 μm and contained 11 wt.% nanographite, 69 wt.% binder and 20 wt.% green montmorillonite clay.
В испытаниях 5 и 6 на нержавеющие стали 1 и 2 наносили кистью покрытие из водной смеси, содержащей 90 г/л нанографитов с поперечным размером от 2 до 10 мкм, шириной от 2 до 15 мкм и толщиной от 1 до 100 нм и 60 г/л силиката натрия в качестве связующего в виде водного раствора, содержащего 25,6-27,6 мас.% SiO2 и 7,5-8,5 мас.% Na2O. Затем покрытие сушили в печи горячим воздухом в течение 60 минут при температуре 75°С. Покрытие имело толщину 130 мкм и содержало 60 мас.% нанографита, 40 мас.% связующего.In tests 5 and 6, stainless steels 1 and 2 were brush-coated with an aqueous mixture containing 90 g/l of nanographites with a transverse dimension of 2 to 10 µm, a width of 2 to 15 µm, and a thickness of 1 to 100 nm and 60 g/l l sodium silicate as a binder in the form of an aqueous solution containing 25.6-27.6 wt.% SiO 2 and 7.5-8.5 wt.% Na 2 O. Then the coating was dried in an oven with hot air for 60 minutes at a temperature of 75°C. The coating had a thickness of 130 μm and contained 60 wt.% nanographite, 40 wt.% binder.
В испытаниях 7 и 8 на нержавеющие стали 1 и 2 наносили кистью водную смесь, содержащую 50 г/л восстановленного оксида графена с поперечным размером от 5 до 30 мкм, шириной от 5 до 30 мкм и толщиной от 1 до 10 нм. и 60 г/л силиката натрия в качестве связующего в виде водного раствора, содержащего 25,6-27,6 мас.% SiO2 и 7,5-8,5 мас.% Na2O. Затем покрытие сушили в печи горячим воздухом в течение 60 минут при температуре 75°С. Покрытие имело толщину 130 мкм и содержало 45 мас.% восстановленного оксида графена и 55 мас.% связующего.In tests 7 and 8, stainless steels 1 and 2 were brushed with an aqueous mixture containing 50 g/l of reduced graphene oxide with a transverse dimension of 5 to 30 µm, a width of 5 to 30 µm, and a thickness of 1 to 10 nm. and 60 g/l sodium silicate as a binder in the form of an aqueous solution containing 25.6-27.6 wt.% SiO 2 and 7.5-8.5 wt.% Na 2 O. Then the coating was dried in an oven with hot air for 60 minutes at 75°C. The coating had a thickness of 130 μm and contained 45 wt.% reduced graphene oxide and 55 wt.% binder.
Для оценки адгезии покрытия на образцы наносили клейкую ленту, которую затем удаляли. Адгезию покрытия оценивали визуально на испытаниях: 0 означает, что все покрытие осталось на нержавеющей стали: 1 означает, что некоторые части покрытия были удалены, а 2 означает, что почти все покрытие было удалено.To assess the adhesion of the coating, adhesive tape was applied to the samples, which was then removed. The adhesion of the coating was evaluated visually in tests: 0 means that all of the coating remained on the stainless steel, 1 means that some parts of the coating were removed, and 2 means that almost all of the coating was removed.
Результаты представлены в следующей далее таблице 1: The results are presented in the following table 1:
*: в соответствии с настоящим изобретением. *: in accordance with the present invention.
Образцы, соответствующие настоящему изобретению, демонстрируют превосходную адгезию покрытия. Samples according to the present invention show excellent coating adhesion.
Пример 2. Погружение в ванну Example 2: Immersion in a bath
Образцы с 1 по 6 были погружены на 2 недели в ванну на основе цинка, содержащую 0,2% Al и 0,02% Fe. Через 2 недели на образцах присутствовала не прилипающая тонкая пленка цинка. Цинковая пленка легко отделялась от образцов. Покрытие по настоящему изобретению все еще присутствовало во всех испытаниях. Воздействия цинка не наблюдалось. Образцы, соответствующие настоящему изобретению, были хорошо защищены от воздействия цинком. Samples 1 to 6 were immersed for 2 weeks in a zinc bath containing 0.2% Al and 0.02% Fe. After 2 weeks, a non-adhering thin film of zinc was present on the samples. The zinc film was easily separated from the samples. The coating of the present invention was still present in all tests. No effect of zinc was observed. The samples according to the present invention were well protected from exposure to zinc.
Образцы 7 и 8 также были погружены на 8 дней в ванну на основе алюминия, содержащую 10% Si и 2,5% Fe. Через 8 дней на образцах присутствовала неприлипающая металлическая тонкая пленка. Металлическая пленка легко отделялась от образцов. Покрытие по настоящему изобретению все еще присутствовало на обоих образцах. Воздействия алюминия не наблюдалось. Образцы по настоящему изобретению были хорошо защищены от воздействия алюминия.Samples 7 and 8 were also immersed for 8 days in an aluminum bath containing 10% Si and 2.5% Fe. After 8 days, a non-adherent metallic thin film was present on the samples. The metal film was easily separated from the samples. The coating of the present invention was still present on both samples. No effect of aluminum was observed. The samples of the present invention were well protected from aluminum attack.
Claims (35)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| IBPCT/IB2019/059255 | 2019-10-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2788071C1 true RU2788071C1 (en) | 2023-01-16 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2061085C1 (en) * | 1993-09-01 | 1996-05-27 | Эдуард Андреевич Балакир | Process of manufacture of protective coats on articles from ferrous metals |
| RU2084554C1 (en) * | 1992-05-14 | 1997-07-20 | Праксайр С.Т.Текнолоджи, Инк. | Alloy being resistant against action of melt zinc for applying coatings, method for its applying on article and article with coating |
| RU2208657C2 (en) * | 1998-03-23 | 2003-07-20 | Инлэнд Стил Кампани | System of coating application to steel strip by dipping |
| WO2019123105A1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | Arcelormittal | A coated steel substrate |
| WO2019122958A1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | Arcelormittal | A coated steel substrate |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2084554C1 (en) * | 1992-05-14 | 1997-07-20 | Праксайр С.Т.Текнолоджи, Инк. | Alloy being resistant against action of melt zinc for applying coatings, method for its applying on article and article with coating |
| RU2061085C1 (en) * | 1993-09-01 | 1996-05-27 | Эдуард Андреевич Балакир | Process of manufacture of protective coats on articles from ferrous metals |
| RU2208657C2 (en) * | 1998-03-23 | 2003-07-20 | Инлэнд Стил Кампани | System of coating application to steel strip by dipping |
| WO2019123105A1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | Arcelormittal | A coated steel substrate |
| WO2019122958A1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | Arcelormittal | A coated steel substrate |
| WO2019122957A1 (en) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | Arcelormittal | A coated steel substrate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9745654B2 (en) | Hot dip zinc alloy plated steel sheet having excellent corrosion resistance and external surface and method for manufacturing same | |
| KR102651662B1 (en) | coated steel substrate | |
| JP6443467B2 (en) | Fused Zn-Al-Mg plated steel sheet with coating and method for producing the same | |
| WO2019054483A1 (en) | Hot-dip plated checkered plate and manufacturing method thereof | |
| RU2788071C1 (en) | Coated steel substrate | |
| KR100248788B1 (en) | Method for protecting surface of metal roll | |
| US20230383391A1 (en) | A coated cast iron substrate | |
| JP2003003280A (en) | Plated steel having excellent rust preventability in edge side | |
| CN1563471A (en) | Zinc-aluminum rare earth alloying anticorrosion process for oil pipe | |
| CN114901853A (en) | Zn-Al-Mg series hot dip alloyed steel material excellent in corrosion resistance of worked portion and method for producing same | |
| JP2004124118A (en) | Galvanized steel sheet having excellent press formability and appearance and method for manufacturing the same | |
| JP2020503439A (en) | Alloy-plated steel excellent in crack resistance and method for producing the same | |
| JPS61179861A (en) | Zn alloy hot dipped steel plate having high corrosion resistance | |
| JP4794763B2 (en) | Snout of continuous hot dipping equipment | |
| JP6771749B2 (en) | Multi-layer plated steel sheet and its manufacturing method | |
| JP2011032497A (en) | Surface-treated steel sheet for hot pressing and method for manufacturing hot-pressed member using the same | |
| KR100501504B1 (en) | The method of prevention of iron dissolution and dross adhesion on pot structure in zinc pot | |
| KR100358013B1 (en) | Molten metal plating bath immersion roll | |
| KR20230081109A (en) | Coating composition for hot dip galvanized steel sheet having excellent corrosion resistant and environmental stability, hot dip galvanized steel sheet prepared by using thereof, and manufacturing method the same | |
| KR20030052200A (en) | Hot-dip galvanized steel sheet with zinc alloy to be excellent corrosion resistance and surface appearance | |
| TW201414872A (en) | Plated steel sheet and manufacturing method thereof | |
| KR20210060152A (en) | Carbon steel tube by plating melted aluminium having excellent corrosion resistance | |
| KR20030054469A (en) | Zn-Al-Mg Alloy Coating Steel Sheet Having Superior Corrosion Resistance And Plating Workability | |
| JPH07316724A (en) | Surface treated steel sheet excellent in corrosion resistance in spite of thin coating and its production | |
| JP2002129299A (en) | Method for improving life of galvanizing line snout |