一种连续热浸镀锌和UV彩涂两用生产机组及生产工艺的制作方法

本发明涉及钢带涂镀深加工技术领域，尤其涉及一种具有热浸镀锌和UV彩涂功能的两用生产机组及其生产工艺。

背景技术：

彩涂板以冷轧钢板或热浸镀锌钢板为基板，经过表面预处理(脱脂、清洗、化学转化处理)，在钢带表面连续地涂上涂料，经过烘烤和冷却，制成成品彩涂卷。彩涂板具有轻质、美观和良好的腐蚀防护性能，又可直接加工，为建筑业、造船业、车辆制造业、家电行业以及电气等行业提供了一种新型原材料，起到了以钢代木、高效施工以及节约能源等良好效果。常见的工艺有：一涂一烘、两涂一烘、两涂两烘和三途三烘等。

传统彩涂工艺实施过程中，在涂料烘干过程中，会挥发出VOC(volatile organic compound，简称VOC，即挥发性有机化合物)，且固化速度慢，不利于环境保护。相对而言，UV(Ultra-violet Ray，简称UV，即紫外光固化技术)彩涂仅需要涂敷UV涂料和UV固化两个步骤即可完成彩涂工艺过程，固化速度快，节省能源、固化产物性能好；涂料中不含挥发性有机化合物VOC，对环境污染小，适于高速自动化生产。

技术实现要素：

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种连续热浸镀锌和UV彩涂两用生产机组及生产工艺，用以解决现有生产机组不能同时生产镀锌UV彩涂卷和镀锌卷，单独生产彩涂卷时不环保的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现：

一种钢带连续热浸镀锌和UV彩涂两用生产机组，该生产机组依次包括：入口段、工艺段、出口段；

入口段依次包括：开卷机、焊机、入口活套；

工艺段包括：清洗段、退火炉、热浸镀锌系统、镀后冷却区段、光整拉矫区、UV彩涂区段、钝化涂油区段；

出口段设有出口活套、卷取机。

清洗段设置在入口段之后；

光整拉矫区依次通过1#转向辊、2#转向辊、1#张力辊连接UV彩涂区段，UV彩涂区段依次通过3#转向辊、4#转向辊、2#张力辊连接钝化涂油区段；

经过光整拉矫区的钢带，可通过1#转向辊转向2#转向辊或4#转向辊；

镀后冷却区段依次包括：镀后冷却装置、水淬槽、1#烘干装置；

光整拉矫区依次包括：光整机、拉矫机；

钝化涂油区段依次包括：钝化装置，2#烘干装置，涂油机。

生产机组生产镀锌UV彩涂卷时，钢带在工艺段中，依次经过清洗段、退火炉、热浸镀锌系统、镀后冷却区段、光整拉矫区、1#转向辊、2#转向辊、1#张力辊、UV彩涂区段、3#转向辊、4#转向辊、钝化涂油区段、2#张力辊、卷取机，但是钝化涂油区段的设备并不投入实际生产，钢带仅是经由此区段通过。

生产机组生产镀锌卷时，钢带在工艺段中，依次经过清洗段、退火炉、热浸镀锌系统、镀后冷却区段、光整拉矫区、1#转向辊、4#转向辊、2#张力辊、钝化涂油区段，到达卷取机。

热浸镀锌系统包括锌锅、气刀、刮刀、沉没辊、前稳定辊和后稳定辊；

锌锅中设有沉没辊，上端设有前稳定辊和后稳定辊；

沉没辊、前稳定辊、后稳定辊及各个辊子的支臂，均为钢结构件；

刮刀共有三个：沉没辊刮刀设置在所述沉没辊上，前稳定辊刮刀设置在所述前稳定辊上，后稳定辊刮刀刮刀设置在所述后稳定辊上；

锌锅座落于锌锅坑内，坑内设2至4台感应加热器及散热用风机，且锌锅内砌耐火材料，外衬保温材料；

气刀横跨于锌锅上方，设两对刀唇，位于上行钢带的两侧，分别向上行钢带的两侧喷吹气体，以控制镀层质量。

热浸镀锌系统可在钢带表面热浸镀如下镀层：纯锌镀层、高铝含量的锌合金镀层、铝锌合金镀层或者其它锌-铝-镁系的二元或者三元合金；

高铝含量的锌合金镀层的铝的质量分数为15％-25％；

铝锌合金镀层中各元素的质量分数为：铝55％、锌43.4％、硅1.6％。

UV彩涂区段使用辊涂机对钢带进行UV彩涂，使用UV固化炉进行UV涂料固化，UV固化炉采用UV光，UV光通过UV灯管模块发出；

UV灯管模块包括UV灯箱和电控装置，二者通过电缆连接；

UV光为UV灯箱发出的、波长365nm左右的UVA光或波长(200-250)nm的UVC光；

电控装置控制UV灯箱的开启及停止，并调节UV光的强度；

UV固化炉为普碳钢制作，不设保温层，但外部涂漆，且入口和出口处均设置有遮光罩；

UV彩涂区段将UV涂料涂至待彩涂基板上，并在UV固化炉内通过UV光进行UV涂料的固化。

UV涂料的组成的质量百分数为：UV树脂35％-55％、UV单体38％-50％、色粉5％-17％、光引发剂2％-5％。

一种使用该生产机组的钢带生产工艺，其特征在于，该生产工艺包括：镀锌UV彩涂卷生产工艺、镀锌卷生产工艺；

镀锌UV彩涂卷生产工艺具体为：入口段为机组持续提供原料钢带，经清洗段清洗表面，并在退火炉内进行再结晶还原退火；钢带进入热浸镀锌系统进行表面热浸镀锌，然后经过镀后冷却区段进行冷却，再经过光整拉矫区进行光整和拉矫；钢带经1#转向辊、2#转向辊、1#张力辊进入UV彩涂区段，进行UV彩涂并固化；钢带经3#转向辊、4#转向辊、2#张力辊进入钝化涂油区段，钢带仅是经行此区段，钝化涂油区段的设备并不投入实际生产，再通过卷取机卷取成品钢带，完成镀锌UV彩涂卷的生产；

镀锌卷生产工艺具体为：钢带自生产机组的入口段进入生产机组，经清洗段清洗表面，并在退火炉内进行再结晶还原退火；钢带进入热浸镀锌系统进行表面镀锌，然后经过镀后冷却区段进行冷却，再经过光整拉矫区进行光整和拉矫；钢带经1#转向辊、4#转向辊、2#张力辊进入钝化涂油区段，进行钝化或者涂油或者钝化涂油，再通过卷取机，将钢带卷取，完成成品镀锌卷的生产。

本发明有益效果如下：

1.本发明能够对钢带表面连续进行热浸镀锌和UV彩涂，最大限度地利用生产机组的设备，节约机组初始设备投资，既满足了热浸镀锌的工艺需要，又满足了热浸镀锌板带UV彩涂的工艺要求；

2.本发明使用的UV涂料固化过程不释放VOC(volatile organic compound，简称VOC)等挥发性有害物质，对环境污染小，固化速度快，节省能源，固化产物性能好，适合于高速自动化生产；

3.本发明提高了机组的作业率和灵活性，有利于快速响应用户市场对涂镀板卷品种的需求。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其它优点可通过在所写的说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为一种钢带连续热浸镀锌和UV彩涂两用生产机组的布置示意图；

图2为一种钢带连续热浸镀锌和UV彩涂两用生产机组生产镀锌UV彩涂卷的工艺流程图；

图3为一种钢带连续热浸镀锌和UV彩涂两用生产机组生产镀锌卷的工艺流程图；

图4为一种钢带连续热浸镀锌和UV彩涂两用生产机组的热浸镀系统的结构示意图；

图中：1-入口段，2-清洗段，3-退火炉，4-热浸镀锌系统，4a-锌锅，4b-沉没辊，4c-前稳定辊，4d-后稳定辊，4e-气刀，4f-沉没辊刮刀，4h-前稳定辊刮刀，4g-后稳定辊刮刀，5-镀后冷却装置，6-水淬槽，7-1#烘干装置，8-光整机，9-拉矫机，10-1#转向辊，11-2#转向辊，12-1#张力辊，13a-辊涂机，13b-UV固化炉，14-3#转向辊，15-4#转向辊，16-2#张力辊，17-钝化装置，18-2#烘干装置，19-涂油机，20-卷取机。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

一种钢带连续热浸镀锌和UV彩涂两用生产机组，该生产机组依次包括：入口段1、工艺段、出口段；

入口段1依次包括：开卷机、焊机、入口活套，为机组运行提供连续走行的原料钢带；

工艺段包括：清洗段2、退火炉3、热浸镀锌系统4、镀后冷却区段、光整拉矫区、UV彩涂区段和钝化涂油区段；

出口段主要包括出口活套和卷取机20；

清洗段2设置在入口段1之后，采用物理或化学的方法去除钢带表面的氧化层或者油污等，为热浸镀提供一个清洁的表面，为良好的镀层结合力做准备；

经过表面清洗的钢带，在退火炉3内完成钢带的再结晶还原退火，有利于提高镀层结合力，有利于成品卷的成形加工；

光整拉矫区依次通过1#转向辊10、2#转向辊11、1#张力辊12连接UV彩涂区段，钝化涂油区段前设置2#张力辊16；

经过光整拉矫区的钢带，其流向为：可通过1#转向辊10转向2#转向辊11或通过4#转向辊15流向2#张力辊16；

镀后冷却区段依次包括：镀后冷却装置5、水淬槽6、1#烘干装置7，以将经过热浸镀的带有液态镀层的钢带冷却至室温，使得镀层凝固并牢固地附着在钢带表面；

光整拉矫区依次包括：光整机8、拉矫机9；光整机8用来改善镀层产品板面质量和表面粗糙度，同时一定程度上消除内部应力和屈服平台，改善板型；钢带通过拉矫机9，可获得良好的板形。通过拉矫机可消除板面的边浪、中浪、C曲等板型缺陷，大大改善薄板的平直度，有利于改善材料的机械性能。

钝化涂油区段依次包括：钝化装置17，2#烘干装置18，涂油机19，以对经过热浸镀锌的钢带表面进行钝化或者涂油或者钝化涂油；

卷取机20用来将成品卷卷取成卷；

张力辊起到传送钢带，分区段控制张力的目的，其在机组上布置的位置和数量根据具体情况确定。

生产机组生产镀锌UV彩涂卷时，钢带在工艺段中，依次经过清洗段2、退火炉3、热浸镀锌系统4、镀后冷却区段、光整拉矫区、1#转向辊10、2#转向辊11、1#张力辊12、UV彩涂区段、3#转向辊14、4#转向辊15、2#张力辊16，至卷取机20。钢带仅是经行钝化涂油区段，此区段的设备并不投入实际生产。

生产机组生产镀锌卷时，钢带在工艺段中，依次经过清洗段2、退火炉3、热浸镀锌系统4、镀后冷却区段、光整拉矫区、1#转向辊10、4#转向辊15、2#张力辊16、钝化涂油区段至卷取机20。

热浸镀锌系统4包括锌锅4a、气刀4e和刮刀；

锌锅4a为热浸镀提供合适温度的锌或锌合金镀液，其内部设有沉没辊4b，前稳定辊4c和后稳定辊4d浸没于锌液中，位于锌锅上部；

沉没辊4b、前稳定辊4c、后稳定辊4d及各个辊子的支臂，均为钢结构件，三个辊子起到钢带在锌锅4a内的转向、支承及导向作用；

刮刀共有三件：沉没辊刮刀4f设置在所述沉没辊4b上，前稳定辊刮刀4h设置在所述前稳定辊4c上，后稳定辊刮刀4g设置在所述后稳定辊4d上，用以刮除浸没于锌锅4a中的三个辊子表面的锌渣，保证镀层表面质量；

锌锅4a座落于锌锅坑内，坑内设2至4台感应加热器及散热用风机，且锌锅4a内砌耐火材料，外衬保温材料；

从锌锅坑地面竖直向上伸出地面两件钢立柱，两件钢立柱分别位于操作侧及驱动侧，用于安装一个悬空横跨于锌锅面上的钢结构支架，钢结构支架上焊接有四根支臂伸入锌锅4a内，其中，下部的两根支臂用于安装沉没辊4b，上部的两根支臂用于安装后稳定辊4d。也就是说，沉没辊4b和后稳定辊4d安装于同一个钢结构支架上。如果需要设置沉没辊刮刀4f和后稳定辊刮刀4g，则此两件刮刀同时安装于此钢结构支架上。

前稳定辊4c安装于另一个独立的、悬空横跨于锌锅面上的钢结构支架上，此钢结构支架也安装于上文所述的(从锌锅坑地面伸出地面的、分别位于操作侧及驱动侧的)两件钢立柱上，此钢结构支架上焊接有两根支臂伸入锌锅4a内，主要用于安装前稳定辊4c，如果需要设置前稳定辊刮刀4h，则前稳定辊刮刀4h也安装于此钢结构支架上；三个辊子六根支臂简称三辊六臂。

气刀4e悬空横跨于锌锅4a上方，设两对刀唇，分别位于上行钢带的两侧，用以控制热浸镀锌或锌合金镀层的厚度，安装于两个独立的钢结构支架上，此两件钢结构的支架分别安装于操作侧及驱动侧的车间地面。钢带在锌锅内挂上熔融状态的锌或锌合金镀液，出锌锅液面后，气刀4e连续地向钢带两个侧面喷吹气体，通过调节从气刀4e刀唇喷吹出的气体的风压和风量，可以调节镀层厚度(也可称为镀层质量)。

热浸镀锌系统4可在钢带表面热浸镀如下镀层：纯锌镀层、高铝含量的锌合金镀层、铝锌合金镀层或者其它锌-铝-镁系的二元或三元合金；

高铝含量的锌合金镀层的铝的质量百分数为15％-25％；

铝锌合金镀层中各元素的质量百分数为：铝55％、锌43.4％、硅1.6％。

UV彩涂区段使用辊涂机13a涂敷UV涂料，使用UV固化炉13b进行UV涂料固化，UV固化炉13b采用UV光，UV光通过UV灯管模块发出；

UV灯管模块包括：UV灯箱和电控装置，二者通过电缆连接；

UV光由UV灯箱发出，为波长365nm左右的UVA光或波长(200-250)nm的UVC光；

电控装置控制UV灯箱的开启及停止，并调节UV光的强度；

UV固化炉13b为普碳钢制作，不设保温层，但外部涂漆，且入口和出口处均设置有遮光罩；

UV彩涂区段将UV涂料涂至待彩涂基板上，并在UV固化炉13b内通过UV光进行UV涂料的固化。

UV涂料的组成成分的质量百分数为：UV树脂35％-55％、UV单体38％-50％、色粉5％-17％、光引发剂2％-5％。

本发明的UV涂料实施例：

一种UV金属纳米环保彩色涂料，其组成为(质量百分数，wt.％)：

UV树脂：45％；

UV单体：44％；

色粉：8.5％；

光引发剂：2％；

助剂：0.5％。

UV涂层能达到如下的主要技术指标：

耐盐耐海水(15天无变化)；

耐水煮(100℃、8小时无变化)；

耐高温(180℃、2小时无变化)；

耐弯曲(360°反复弯曲不翘边)；

疏水效果(具有荷叶表面效应，自清洁)；

高硬度(3H以上)；

高光泽(高光)；

百格试验(合格)；

胶带粘附测试(3M胶带100次，合格)。

一种使用该生产机组的钢带生产工艺，其特征在于，该生产工艺包括：镀锌UV彩涂卷生产工艺、镀锌卷生产工艺；

镀锌UV彩涂卷生产工艺具体为：钢带由机组的入口段1开卷，经入口段1、清洗段2、退火炉3、热浸镀锌系统4、镀后冷却装置5、水淬槽6、1#烘干装置7、光整拉矫区段、1#转向辊10、2#转向辊11、1#张力辊12、UV彩涂区段、3#转向辊14、4#转向辊15、2#张力辊16和卷取机20，完成热浸镀锌UV彩涂卷的生产过程。此时，钝化涂油区段不投入生产；

镀锌卷生产工艺具体为：钢带自生产机组的入口段开卷，经入口段1、清洗段2、退火炉3、热浸镀锌系统4、镀后冷却装置5、水淬槽6、1#烘干装置7、光整拉矫区段、1#转向辊10、4#转向辊15、2#张力辊16、钝化涂油区段和卷取机20，完成成品热浸镀锌钢卷的生产过程。此时，UV彩涂区段及其前后的转向辊不投入生产。生产中，钝化、涂油工艺可投入其中一种，也可同时投入运行。

综上，本发明实施例提供了一种连续热浸镀锌和UV彩涂两用生产机组及生产工艺，通过对热浸镀锌系统4和UV彩涂系统的整合配置，最大限度地利用了生产线热浸镀系统，在节约成本的同时，既可以满足热浸镀锌的工艺需要，还可以满足热浸镀锌板UV彩涂的工艺要求。提高了机组的灵活性，在一条机组上可以生产多种产品，从而能够快速地响应用户市场对镀层板卷的品种需求。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭示的技术范围内可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。