Оцинкованный рулон: анализ материалов сердечника рулона при автоматизированной антикоррозионной обработке в пакетном режиме

Оцинкованные рулоны, являясь «основной формой непрерывной обработки партии» в гальваническом производстве, производятся из низкоуглеродистой стали (содержание углерода ≤ 0,25% для обеспечения пластичности прокатки и адгезии цинкового слоя). Поверхность покрывается слоем цинка (чистота цинка ≥ 99,9%, толщина одностороннего цинкового слоя 5–275 г/м²) методом горячего погружения или электролитическим способом. Рулоны представляют собой непрерывные рулоны (длиной до сотен метров, диаметром 1,2–2,8 м), толщиной 0,15–6 мм и шириной 600–2050 мм. Его основное преимущество заключается в «сочетании коррозионной стойкости и способности к непрерывной обработке». Он унаследовал дешевую коррозионную стойкость «жертвенной анодной защиты» оцинкованных стальных листов (срок службы коррозионной стойкости в 5–10 раз выше, чем у обычных рулонов углеродистой стали), а форма рулона адаптируется к интегрированному оборудованию «размотка — обработка — намотка». Коэффициент использования материала достигает более 95% (значительно выше, чем 80–85% у оцинкованных стальных листов фиксированной длины), что делает его основным сырьем для таких задач, как массовое производство архитектурной цветной стальной черепицы, непрерывная штамповка наружных панелей автомобилей и пакетное ламинирование панелей бытовой техники, заполняя рыночную нишу в области пакетной антикоррозионной обработки.

1. Производственный процесс: непрерывная формовка из основы рулона углеродистой стали в оцинкованный рулон.

Производство оцинкованных рулонов ориентировано на «непрерывное производство, защиту от окисления и контроль точности рулонов». Основываясь на процессе оцинкования листового проката, мы совершенствуем наши специализированные процессы для рулонов. В зависимости от метода цинкования мы разделяем рулоны на горячеоцинкованные и электрооцинкованные. Ключевые этапы направлены на оптимизацию морфологии рулонов:

1. Горячеоцинкованные рулоны: Антикоррозионные рулоны серийного производства с толстым цинковым покрытием.

Используя в качестве основы холоднокатаные или горячекатаные рулоны углеродистой стали, основной процесс состоит из следующих этапов: «непрерывная предварительная обработка — непрерывный отжиг — непрерывное горячее цинкование — непрерывная последующая обработка — рулонизация», что обеспечивает непрерывную обработку рулонов.

Непрерывная предварительная обработка: рулоны непрерывно погружаются в ванну обезжиривания, травления и промывки (для обезжиривания используется щелочной раствор для удаления масла и грязи, а для травления — 15–20% соляная кислота для удаления окалины). Рулоны оснащены отжимным роликом. Поверхностная влага удаляется, чтобы предотвратить попадание жидкости в последующие процессы.

Непрерывный отжиг: После предварительной обработки рулон поступает в горизонтальную печь непрерывного отжига (800–900 °C, атмосфера азота). Внутри печи установлена ​​система контроля натяжения (500–800 Н), предотвращающая перекос и сморщивание рулона. Это одновременно снимает напряжение в подложке и активирует поверхность.

Непрерывное горячее цинкование: После отжига рулон поступает в ванну с расплавленным цинком при температуре 450–460 °C (цинковая ванна содержит 0,1–0,3% алюминия для измельчения цинковых блесток и улучшения адгезии). «Тонущий ролик» проводит рулон через полное погружение в цинк, формируя композитное покрытие из слоя цинково-железного сплава (0,5–5 мкм) и слоя чистого цинка (5–50 мкм). Затем покрытие очищается воздушным ножом (верхний и нижний воздушные ножи управляются синхронно, что обеспечивает точность толщины цинкового слоя ±5 г/м²).

Непрерывная последующая обработка и смотка: После цинкования рулон подвергается непрерывному охлаждению водой (температура воды (40–60 °C, быстрое охлаждение для предотвращения окисления цинка). В некоторых случаях требуется непрерывная пассивация (распыление пассивирующего раствора без хрома, толщина пленки 0,5–1 мкм) и непрерывное смазывание (нанесение легкого масла валками, расход масла 3–5 г/м²). Готовое изделие сматывается в рулон на натяжном устройстве (натяжение намотки 1000–1500 Н для обеспечения равномерного натяжения рулона).

Горячеоцинкованные рулоны имеют толстый слой цинка и прочную адгезию (прочность на отрыв ≥ 90 Н/см), что делает их пригодными для наружной обработки партиями, например, для непрерывной прокатки архитектурных стальных листов, непрерывной сварки боковых панелей контейнеров и непрерывной формовки уличных ограждений. 2. Электрооцинкованный рулон: прецизионный рулон с тонким слоем цинка

Использование В качестве подложки используется холоднокатаная рулонная углеродистая сталь (горячекатаная рулонная сталь имеет шероховатую поверхность, не соответствующую требованиям точности электролитического цинкования). Основной процесс состоит из следующих этапов: «непрерывная тонкая предварительная обработка – непрерывное электролитическое цинкование – непрерывная последующая обработка – рулонирование», при этом особое внимание уделяется точности и однородности поверхности.

Непрерывная тонкая предварительная обработка: После добавления этапа «непрерывное шлифование – тонкая промывка» поверхность подложки слегка шлифуется шлифовальным роликом (шероховатость Ra снижается до ≤1,6 мкм), после чего следует «тонкая промывка деионизированной водой» для предотвращения влияния загрязнений на осаждение цинкового слоя.

Непрерывное электролитическое цинкование: катушка служит катодом, а цинковая пластина – анодом. Катушки непрерывно проходят через электролитическую ячейку, содержащую сульфат/хлорид цинка (плотность тока 10–30 А/дм², температура электролиза 40–50 °C). Ионы цинка равномерно осаждаются на катушке. Поверхность, образующая чистый цинковый слой (толщина 1–15 г/м², односторонняя, погрешность равномерности ≤10%). Внутри ячейки установлены направляющие ролики. Обеспечивают плавную работу катушки.

Непрерывная постобработка и намотка: После цинкования катушка проходит непрерывную пассивацию (напыление силанового пассивирующего раствора для соответствия экологическим требованиям), непрерывное фосфатирование (нанесение фосфатной пленки толщиной 1–3 мкм для улучшения адгезии последующего покрытия) и, наконец, сушку горячим воздухом (при температуре 80–100 °C) перед намоткой на прецизионном намотчике с натяжением 800–1200 Н для предотвращения образования следов на катушке.

Электрооцинкованные катушки имеют гладкую поверхность (Ra ≤ 0,8 мкм) и высокую размерную точность, что делает их пригодными для прецизионной пакетной обработки, такой как непрерывное ламинирование панелей бытовой техники, непрерывная штамповка деталей салона автомобилей и непрерывная резка корпусов электронных компонентов.
II. Классификация и применение: подбор партии по методу цинкования, подложке и толщине цинкового слоя

Классификация оцинкованных рулонов требует сочетания «метода цинкования», «типа подложки» и «толщины цинкового слоя», тесно связанных с «пригодностью для непрерывной обработки». Различные типы соответствуют различным требованиям к партии:

1. Классификация по методу цинкования

Горячеоцинкованные рулоны: в зависимости от морфологии цинкового слоя они подразделяются на «обычные горячеоцинкованные рулоны» (с блестками на поверхности, размер блесток регулируется скоростью охлаждения, используются для непрерывной прокатки стальных листов с полимерным покрытием и корпусов сельскохозяйственной техники) и «легированные горячеоцинкованные рулоны» (после цинкования они непрерывно нагреваются при температуре 550–560 °C для формирования слоя цинково-железного сплава с износостойким покрытием без содержания цинка. Используются для непрерывной штамповки деталей экстерьера автомобилей). Панели, такие как двери и капоты, могут быть окрашены непосредственно методом распыления.

Электрооцинкованные рулоны: В зависимости от последующей обработки они подразделяются на «пассивированные электрооцинкованные рулоны» (устойчивые к отпечаткам пальцев, используются для непрерывной ламинации панелей бытовой техники) и «электрооцинкованные рулоны». Оцинкованный рулон с фосфатным покрытием (подходит для нанесения покрытия, используется для непрерывной штамповки деталей салона автомобиля). Из-за тонкого слоя цинка его применение ограничено серийным производством в закрытых помещениях.

2. Классификация по типу основы

Холоднокатаный оцинкованный рулон: Основой является холоднокатаный рулон углеродистой стали (толщиной 0,15–3 мм) с гладкой поверхностью и высокой точностью. В основном используется для электрооцинкованных рулонов или рулонов горячего цинкования высокого класса (например, рулонов наружных панелей автомобилей и прецизионных рулонов для бытовой техники).

Горячекатаный оцинкованный рулон: Основой является горячекатаный рулон углеродистой стали (толщиной 1,5–6 мм). Стоимость на 15–20% ниже, чем у холоднокатаной основы, и используется только для толстослойных рулонов горячеоцинкованной стали (например, рулонов для пола контейнеров и рулонов для обрешетки крупногабаритных стальных конструкций).

3. Классификация по толщине цинкового слоя

Тонкослойная оцинкованная сталь (5–50 г/м² с каждой стороны): В основном это электрооцинкованная сталь или тонкослойная горячеоцинкованная сталь, используемая для пакетной обработки внутри помещений (панели бытовой техники, электронные компоненты);

Среднеслойная оцинкованная сталь (50–100 г/м² с каждой стороны): Обычный горячеоцинкованный рулон, используемый для пакетной обработки на открытом воздухе в слабокоррозионных средах (стены заводов, непрерывное формование кронштейнов наружных блоков кондиционеров);

Толстослойная оцинкованная сталь (100–275 г/м² с каждой стороны): Высококоррозионностойкая горячеоцинкованная сталь. Используется для пакетной обработки в условиях высокой коррозионной активности (вспомогательные конструкции морских платформ, непрерывная сварка наружных стеновых панелей химических заводов).

III. Оптимизация производительности: основные решения для пакетной обработки и модернизации защиты от коррозии рулонов

Оптимизация производительности оцинкованных рулонов должна обеспечивать баланс между требованиями непрерывной обработки рулонов и стойкостью цинкового слоя к коррозии, уделяя особое внимание решению конкретных проблем:

1. Улучшенная защита от коррозии и долговечность

Пассивация без хрома: благодаря использованию технологии «силано-цирконатной композитной пассивации» (непрерывное распыление) продолжительность испытания в нейтральном солевом тумане увеличивается с 240 до 480 часов, что исключает загрязнение тяжелыми металлами и соответствует экологическим требованиям массового производства бытовой техники и автомобилей.

Улучшение легирования цинкового слоя: в процессе горячего цинкования добавляется 0,1–0,2% магния для формирования слоя цинково-магниевого сплава. Этот слой обеспечивает коррозионную стойкость. В 2–3 раза выше, чем при традиционном горячем цинковании (особенно по устойчивости к хлорид-ионам), что делает его пригодным для непрерывной обработки рулонов в судостроении.

Непрерывное ламинирование рулонов: Готовый рулон покрывается защитной полиэтиленовой пленкой + антипригарным слоем (толщиной 0,03–0,05 мм) на машине непрерывного ламинирования. Эта процедура выполняется одновременно, чтобы избежать царапин при транспортировке и обработке, что делает его пригодным для высокоточных рулонов (например, рулонов для панелей электроприборов).

2. Повышенная пригодность для непрерывной обработки

Контроль плоскостности рулонов: После горячего цинкования применяется непрерывная дрессировка (с использованием 20-валкового дрессировочного стана для поддержания плоскостности ≤0,5 мм/м). Электрооцинкованные рулоны обрабатываются в системе точной регулировки натяжения (колебание натяжения рулона ≤5%) для предотвращения отклонений при последующей обработке.

Гомогенизация блесток: Во время горячего цинкования непрерывно Управление градиентом температуры в секции охлаждения (100 °C/с в секции быстрого охлаждения и 10 °C/с в секции медленного охлаждения) используется для поддержания отклонения размера кристаллов ≤20%, что улучшает однородность внешнего вида после обработки партии (например, рулонов стального листа с полимерным покрытием).

Выглаживание сварных швов: для стыкованных рулонов используется непрерывная сварка под флюсом (усиление сварного шва ≤0,3 мм) с последующей непрерывной шлифовкой для предотвращения выступов сварного шва, которые могут повлиять на последующую прокатку или штамповку, что делает этот метод пригодным для обработки партии длинных рулонов.

IV. Сравнение с аналогичными рулонами и тенденции развития

На рынке антикоррозионных рулонов оцинкованные рулоны необходимо сравнивать с рулонами из углеродистой стали, рулонами из нержавеющей стали и рулонами с полимерным покрытием. Их позиционирование определяется балансом между стоимостью, защитой от коррозии и непрерывностью процесса обработки:

по сравнению с обычными рулонами из углеродистой стали: оцинкованные рулоны обеспечивают длительный срок службы от коррозии. В 5-10 раз дороже рулонов из углеродистой стали. Они не требуют последующей покраски партии, но их стоимость на 30-50% выше. Они подходят для непрерывной обработки, требующей длительной эксплуатации без обслуживания (например, стальные листы с полимерным покрытием для высотных зданий).

По сравнению с рулонами нержавеющей стали: оцинкованные рулоны стоят всего в 1/3-1/2 раза дороже рулонов нержавеющей стали. Хотя их коррозионная стойкость (в высококоррозионных средах) уступает нержавеющей стали (срок службы в морской среде составляет всего 1/2 от срока службы рулонов нержавеющей стали), они подходят для серийного производства с умеренной и низкой коррозионной стойкостью (например, бытовая техника и общее строительство).

По сравнению с рулонами с полимерным покрытием: оцинкованные рулоны служат «базой» для рулонов с полимерным покрытием (рулоны с полимерным покрытием представляют собой «оцинкованный рулон + органическое покрытие»), обладают большей технологической гибкостью (могут свариваться и гнуться напрямую, в то время как покрытие рулонов с полимерным покрытием легко повреждается сваркой), но Его атмосферостойкость ниже, чем у рулонов с полимерным покрытием, что делает его пригодным для серийного производства, требующего вторичной обработки. В настоящее время оцинкованные рулоны развиваются в сторону экологичности, высокой производительности и снижения веса:

Экологические усовершенствования: всестороннее продвижение пассивации без хрома и нанесения промасливающих составов на водной основе, а также разработка «технологии непрерывного горячего цинкования без образования блесток» для снижения загрязнения окружающей среды примесями;

Прорывные эксплуатационные характеристики: разработка «рулонов с покрытием из цинково-магниево-алюминиевого сплава» (цинковый слой содержит 3–5% магния и 1–2% алюминия), что повышает коррозионную стойкость в 3–4 раза и позволяет заменить некоторые рулоны из нержавеющей стали в умеренно коррозионных условиях серийного производства;

Разработка облегченных рулонов: разработка тонколистовых оцинкованных рулонов (толщиной 0,15–0,3 мм) для снижения веса в автомобилях и бытовой технике (например, уменьшение толщины рулонов наружных панелей автомобилей с 0,8 мм до 0,6 мм, снижение веса на 25%;

Переработка: создание замкнутого цикла «оцинкованный рулон – отходы рулона – переработанные оцинкованные рулоны», достижение степени извлечения цинка ≥95% и снижение расхода сырья. В будущем оцинкованный рулон будет и дальше использовать преимущества «массовой защиты от коррозии + эффективной переработки» в таких областях, как новая энергетика (высокостойкий оцинкованный рулон для непрерывной обработки кронштейнов для фотоэлектрических систем, тонколистовой рулон для массового производства корпусов накопителей энергии) и сборное строительство (оцинкованный рулон непрерывной формовки для модульных корпусов), становясь ключевым материалом для низкоуглеродного производства.