Агрегат непрерывного нанесения полимерных покрытий

Агрегат непрерывного нанесения полимерных покрытий (АННПП) обычно входит в состав технологического оборудования в цехе холодной прокатки тонкого листа, где он обычно располагается после дрессировочного стана. Нанесение полимерных покрытий (плакирование) осуществляется в непрерывных агрегатах, аналогичных непрерывным агрегатам цинкования и лужения, при рабочей скорости в головной и хвостовой частях агрегата до 2 м/с. Скорость движения полосы в собственно плакирующей установке составляет 0,1—1,0 м/с.

Агрегат непрерывного нанесения полимерных покрытий состоит из трёх технологических секций^[3][4][5]:

• входная секция (подъёмный стол, разматыватель, гильотинные ножницы, электросварочная машина, башенный петлевой накопитель полосы);
• средняя технологическая секция (ванны электролитического обезжиривания и травления, щёточно-моечная машина, ванна для пассивации, клеевая установка, камера сушки клея, плакирующая установка, дисковые ножницы, электрическая печь для размягчения плёнки, сушилка);
• выходная секция (башенный накопитель полосы, гильотинные ножницы, моталка).

Наиболее распространённым материалом полимерной плёнки для плакирования холоднокатаной листовой стали является поливинилхлорид, представляющий собой термопластичный материал аморфной структуры в виде порошка плотностью 1,4 г/см³. Плёночный поливинилхлорид — это пластифицированная поливинилхлоридная смола с добавками стабилизаторов, наполнителей и пигментов. По сравнению с другими видами пластмасс, он имеет более высокие показатели устойчивости в агрессивных средах и морозоустойчивости^[4].

Плакированию подвергают стальные или алюминиевые полосы и листы толщиной 0,4—1,0 мм и шириной 530—1020 мм в рулонах массой до 10 т с целью повышения их коррозионной стойкости, звукопоглощения, электроизоляции с последующим окрашиванием (нанесением цветового покрытия). Толщина наносимой полимерной плёнки составляет 0,18—0,40 мм. Плёнка наносится на поверхность полосы при помощи двухкомпонентного клея ВИЛАД-6К, одним из компонентов которого является полиуретановый каучук с добавками, растворённый в циклогексаноне, а вторым — полиизоцианат. Соотношение первого и второго компонентов составляет 100:4.

Технологический процесс нанесения полимерного покрытия (плакирования) включает следующие этапы^[3][4][5].

1. Подача рулонов холоднокатаного листа при помощи подъёмного стола на разматыватель.
2. Обрезка переднего конца полосы на гильотинных ножницах.
3. Правка полосы на роликоправи́льной машине.
4. Сварка конца разматываемой полосы с концом полосы предшествующего рулона для обеспечения непрерывности технологического процесса.
5. Прохождение полосы через башенный петлевой накопитель полосы с целью обеспечения необходимого натяжения для безостановочной работы во время стыковой сварки концов полос.
6. Очистка полосы от остатков прокатной смазки в ванне электролитического обезжиривания в растворе тринатрийфосфата (30 г/л) и ОП-10 (2 г/л) при 60—80 °С в течение 3 с и затем в растворе каустической соды (20 г/л), кальцинированной соды (30 г/л), тринатрийфосфата (30 г/л) при 60—80 °С в течение 30 с.
7. Чистка полосы в щёточно-моечной машине в течение 5 с и промывка в горячей воде при температуре 75—80 °С в течение 10 с, а затем в холодной воде в течение 10 с.
8. Электролитическое травление полосы для придания ей необходимой шероховатости.
9. Промывка, пассивация и сушка полосы горячим воздухом.
   

   Схема агрегата для нанесения полимерного покрытия с отверждением в рулоне: 1 — разматыватель полосы; 2 — ножницы; 3 — сварочная машина; 4 и 5 — ванны химического обезжиривания и щёточной обработки; 6 — ванна промывки; 7 — сушильное устройство; 8 — клеенамазывающее устройство; 9 — индукторы ТВЧ; 10 - смоточно-плакирующее устройство
10. Нанесение двухкомпонентного клея ВИЛАД-6К на одну или обе поверхности полосы и его сушка.
11. Наложение плёнки, разматываемой из рулонов на поверхность или поверхности полосы.
12. Обрезка боковых кромок полосы на дисковых ножницах.
13. Размягчение плёнки в электрической печи.
14. Прокатка-проглаживание полосы с полимерным покрытием роликами при температуре 160—180 °С при давлении до 0,5 Н/мм² с одновременным тиснением рисунка на поверхности полосы и сушка.
15. Прохождение полосы через башенный петлевой накопитель полосы.
16. Обрезка полосы на гильотинных ножницах и смотка в рулон на моталке.

1. Термическое адгезирование, основанное на использовании полиэтилена низкой плотности в виде гранул в качестве полимерной основы. Предварительно измельчённые наполнители смешивают с гранулами в специальных смесителях, и эта смесь, проходя через нагретые прикатные валки, образует полимерную плёнку^[6].
2. Отверждение в рулоне. Клеевой слой наносится и затвердевает непосредственно в смотанном с натяжением рулоне полосы и термически активируется в индукционной печи ТВЧ. Далее в процессе смотки на моталку с подаваемой одновременно с двух сторон плёнкой формируется полимерное покрытие; оптимальное натяжение составляет 0,5—0,65 от предела текучести стальной полосы^[6].

В России АННПП работают на нескольких металлургических предприятиях. В частности, две линии окрашивания и нанесения полимерных органических покрытий на полосу толщиной 0,3—2,0 мм и шириной 900—1800 мм функционируют на Новолипецком металлургическом комбинате (ПАО «НЛМК»).

Также две линии нанесения полимерных покрытий на полосу толщиной 0,5—0,65 мм и шириной 760—1000 мм из углеродистой и динамной стали эксплуатируются на Череповецком металлургическом комбинате (ПАО «Северсталь»); вторая из них — двухлинейный агрегат горячего цинкования и нанесения полимерных покрытий — была введена в эксплуатацию в 2018 году^[7][8].

В настоящее время ПАО «Северсталь» выпускает линейку брендов оцинкованного листового проката с полимерными покрытиями, специально разработанными для изготовления металлочерепицы — «Стальной шёлк» и «Стальной бархат». Ещё один бренд — «Стальной кашемир» и «Стальной кашемир — Скользящий дождь» — представляет собой оцинкованный лист с полимерным полиуретановым покрытием по 40 мкм с каждой стороны и гарантированной толщиной металла 0,55 мм, он специально разработан для изготовления водосточных систем^[9].

АННПП работает и на Магнитогорском металлургическом комбинате (ПАО «ММК»), а также на входящем в группу ММК Лысьвенском металлургическом заводе. На этом заводе с 2018 г. выпускают трёхслойный прокат с полимерным покрытием SteelArt, изготавливаемый по технологии Print и имеющий повышенную коррозионную стойкость и устойчивость к повреждениям. Эта технология позволяет точно имитировать структуру и фактуру разных материалов — дерева, кирпичной кладки, камня и т. п., что очень удобно для внешней и внутренней отделки^[10].

Из других стран бывшего СССР, агрегат непрерывного нанесения полимерного покрытия с цветовым окрашиванием есть в Казахстане на комбинате Qarmet (ранее — Карагандинский металлургический комбинат) в Темиртау. На комбинате «Запорожсталь» также есть линия нанесения полимерных покрытий. Информация по реальной степени её загрузки в настоящее время отсутствует.