有机涂层带钢车间设计
有机涂层带钢车间设计(design of organic coated strip plant)
在基板上涂敷有机涂料或贴覆塑料薄膜，生产有机涂层或塑料覆层带钢的车间设计。有机涂层带钢主要用于建筑、汽车和家用电器等方面。工业发达国家的有机涂层带钢产量约占薄钢板总产量的3％～9％。车间设计的原则和方法见轧钢厂设计。
简史 从1955年美国建成世界上第一台带钢连续涂层机组以来，涂层工艺经历了一涂一烘、二涂二烘和三涂三烘的发展过程。一涂一烘工艺由于产品的抗腐性能差而被淘汰；三余三烘工艺由于设备投资大，一般很少采用；随着基板防腐性能的改善和涂料质量的提高，二涂二烘工艺的产品质量已能满足绝大多数用户的要求，因此其应用最为普遍。涂层机组工艺段的速度通常为40～100m／min，高速机组已达270m／min以上。60年代末，中国自行设计和建成了上海第三钢铁厂聚氯乙烯塑料覆层钢板车间。80年代，武汉钢铁公司和上海宝山钢铁总厂先后建成了有机涂层带钢车间。
设计规模和产品方案 工业规模一般为3～20万t／a，少数机组为30万t／a左右。
产品方案的制定，以产品的品种和用户的要求为依据，主要内容包括：基板材质和品种、涂料种类、涂层结构和涂层厚度、产品尺寸范围、不同品种和规格产量的分配比例、成品技术标准和交货状态等。
有机涂层带钢的基板主要有热轧带钢、冷轧带钢、电镀锌(合金)带钢、热镀锌(合金)带钢、热镀铝带钢、电镀锡(镍)带钢和电镀铬带钢等。材质大多数为低碳钢，材料的屈服强度最小为206MPa，最大为343MPa。
涂料种类日益繁多，最常用的有：乙烯、丙烯酸系塑料、醇酸树酯、环氧树酯、塑料溶胶和有机溶胶等。覆层材料主要是聚氧乙烯薄膜。
涂层结构需与基板相匹配，按产品的用途一般可分为汽车制造用、建筑材料用和家用电器用三大类。最具代表性的涂层结构(使用面)如图l所示，涂层层次见表。
| 层次 | 汽车制造用涂层 | 室外建筑材料用涂层 | 家用电器用涂层 |
| 1 | 钢基 | 钢基 | 钢基 |
| 2 | 电镀锌层 | 热镀锌层 | 电镀锌层或无镀层 |
| 3 |
含锌分散体的铬酸水溶液处理 薄膜 |
加钝化处理的铬酸盐处理膜 |
电镀锌基板为含锌分散体的铬酸水 溶液处理膜、无镀层的冷轧板基材为加 钝化处理的磷酸盐处理膜 |
| 4 |
高分子环氧树酯富锌漆面层 |
聚酯、改型聚酯或环氧树酯底漆 层 |
一般为环氧树酯底漆层 |
| 5 |
丙烯酸酯、硅改性聚酯，聚偏氟 乙烯面漆层 |
聚酯类漆面层 |
根据用途，涂层有单面或双面涂层。涂层厚度通常为10～90μm，最薄可为0．8μm，最厚可为400μm。有机涂层带钢的厚度一般为0．15～2．0mm，最厚可为3．2mm；宽度一般为500～1550mm，最宽可为2080mm。单张板的长度通常为4000～6000mm。
交货状态通常为卷状和板垛状。卷状交货的最大卷重为15～20t，板垛状交货的最大垛重为5～10t。
工艺流程 根据产品品种和用户对产品性能的要求选择工艺流程。图2为代表性的二涂二烘系有机涂层带钢生产工艺流程图。二涂二烘工艺系指带钢在生产过程中，涂层两次和烘烤两次。如图2所示，第一次涂底漆层，第二次涂面漆层，每涂层一次就烘烤一次。
当使用表面油膜较厚和金属粒屑较多的带钢作基板时，为了减轻化学清洗槽的负荷和不污染设备，设计时，应在入口活套塔前设置预清洗槽，即增加预清洗工序。
工艺设备选型主要选择工艺段必须配备的化学清洗槽、化学预处理槽、涂层机、烘烤炉和冷却器。
(1)化学清洗槽。主要由碱液喷洗槽、刷洗槽和漂洗槽及其循环系统所组成。预清洗槽的组成与化学清洗槽相似。
(2)化学预处理设备。化学预处理有磷酸盐喷淋法和辊涂法两种。磷酸盐喷淋法的主要设备由磷酸盐、铬酸盐等处理槽、冲洗槽、钝化槽和烘干机等组成。辊涂法的主要设备由辊涂机和干燥炉组成。辊涂法设备少、投资省、转化膜均匀，而且不排出6价铬污水，比较适合高速机组和多品种基板的处理。
(3)涂层机。它是有机涂层机组的主要设备，最常用的是辊涂机。辊涂机在结构形式上可以分为二辊式和三辊式。三辊式辊涂机在调节涂层厚度精度和保持涂层均匀性方面比二辊式好。根据操作方式又可以分为顺向涂敷和逆向涂敷辊涂机，顺向涂敷辊涂机的涂布辊转动方向与带钢运行方向相同，逆向涂敷辊涂机的涂布辊转动方向与带钢运行方向相反。当要求涂层厚度比较薄(如干膜厚度小于15μm)和涂胶粘剂时，往往采用顺向涂敷辊涂机。涂较厚的漆层、塑性溶胶或胶粘剂时，一般采用逆向涂敷辊涂机。一些高速机组和多品种生产机组都倾向于采用双涂层头的辊涂机，即两个涂层头用于涂带钢的正面，而另两个涂层头用于涂带钢的反面。图3为连续涂层机组图。
(4)烘烤炉。烘烤炉一般都是水平布置的多段连续式炉。有混合对流式、辐射式和感应加热式等加热方式。带钢连续通过烘烤炉时呈悬垂状态。当带钢较薄时，可以靠热风喷吹的“气垫”作用来支托带钢。除了用城市煤气、天然气或丙烷作燃料进行间接加热外，也有采用中频或高频感应加热和红外线快速烘烤的，其中以使用燃气间接加热最为普遍。
(5)冷却器。包括空冷和喷水冷却两种，前者通过高速喷气来实现，后者通过喷淋水来完成。在小型机组中通常只设水冷装置。
车间平面布置 为适应连续生产线的特点和涂层钢卷精整加工工艺流程的要求，车间以单跨或双跨厂房平行纵向布置为主。双跨布置时，一般是主跨间布置涂层生产线，副跨间布置原料场以及成品包装和堆放场。根据车间平面布置要求，涂层机组的化学清洗槽和化学预处理槽，1号烘烤炉和2号烘烤炉可以单层布置，也可以双层布置，开卷机和卷取机可以布置在两端或中部。车间附近还应设置燃气、热力、供配电、供排水、废水处理、检验和修理设施。
特殊要求 有机涂层带钢生产对工艺用水、环境、消防等都有较高的要求，配液和冲洗用水为软水或去离子水；涂层机室要设排气和采暖装置；涂层机室内的电气设备必须采用防爆型的；涂层机室、涂料库和烘烤炉炉区必须设置自动灭火系统；涂层车间的常年上风向应避免灰尘、烟和异味气体污染源；烘烤炉废气排放必须经过焚烧使之符合标准要求等，以保证涂层车间有一个清洁和安全的生产环境。
消耗指标 70～100m／min中速机组的每吨成品的主要消耗指标为：基板约为1．11～1．09t；涂料约为5～10kg；溶剂约为5～6kg；化学药剂约为2～3kg；燃料约为0．9～1.0GJ；电力约为60～140kW•h。