無取向硅鋼涂層設備的應用狀況與分析改進

董 元

（馬鞍山鋼鐵股份有限公司冷軋總廠，安徽馬鞍山 243000）

引言

涂層機是硅鋼連續退火線至關重要的設備，它決定著硅鋼涂層膜厚精度和涂覆均勻性。目前常見的硅鋼涂層機主要有兩輥刻槽噴淋擠壓式涂層機、四輥式輥涂機及六輥式輥涂機，每種涂層機均有其優缺點，針對其存在的問題進行分析總結，提出相應的改進建議措施，有助于提高硅鋼涂層設備的設計水平，改善硅鋼產品涂層質量。

1 硅鋼涂層設備的應用現狀

1.1 兩輥刻槽噴淋擠壓式涂層機

兩輥刻槽噴淋擠壓式涂層機主要由兩根涂層輥（特殊刻槽襯膠輥）、兩根噴管、涂層液收集槽、涂層液循環罐、泵及管道、機架及導軌等組成，兩臺涂層機一般為一備一用。上輥為位置固定的自由輥，下輥為可升降式的自由輥，可以通過調整下輥的高度來調整涂層壓力及涂層膜厚，涂覆主要是通過泵將涂層液抽到噴管中，涂層液通過噴管的噴射孔噴到帶有刻槽的涂層輥輥面或者帶鋼上，通過帶鋼的運行，帶動涂層輥轉動，通過涂層輥轉動擠壓將涂層液均勻涂覆到帶鋼表面。見圖1。涂層輥刻槽深度0.05±0.02 mm，涂輥壓力0.4～0.6 MPa，通過調整涂輥刻槽深度及涂輥壓力可方便地調整涂層膜厚及涂覆均勻性。兩輥刻槽噴淋擠壓式涂層機，因其涂層膜厚調整及換輥操作簡單，廣泛應用于無取向硅鋼的連續涂覆生產過程中。

圖1 兩輥刻槽噴淋擠壓式涂層機結構圖

1.2 四輥式輥涂機

四輥式輥涂機主要由帶料輥、涂覆輥（兩套，位于帶鋼上、下表面）、集料盤、涂層液循環罐、泵及管道、機架及導軌等組成，兩臺涂層機一般為一備一用。涂覆過程主要是帶料輥與涂覆輥接觸，通過帶料輥旋轉將涂料帶到涂覆輥輥面；涂覆輥與帶鋼接觸，通過涂覆輥旋轉將涂料轉移至帶鋼表面，實現帶鋼涂覆工藝。見圖2。帶料輥材質為鍍鉻光輥，涂覆輥材質為聚氨酯膠輥。帶料輥的轉速比一般為0.4～0.8，涂覆輥轉速比一般為1.1～1.3，帶料輥、涂覆輥、帶鋼之間的涂覆壓力0.5 kN 左右。通過調整帶料輥、涂覆輥轉速比及帶料輥、涂覆輥、帶鋼之間的涂覆壓力（間隙）可方便地調整涂層膜厚及涂覆均勻性。四輥式輥涂機具有順涂和逆涂兩種涂覆方式，順涂涂層膜厚較薄，涂輥磨損較輕，但板面涂層條紋明顯；逆涂涂層膜厚較厚，涂層流平性較好，板面無涂層條紋缺陷，但涂輥磨損較重，一般情況下使用逆涂方式。四輥式輥涂機，涂層膜厚調整及換輥操作較兩輥涂層機復雜繁瑣，但是四輥式輥涂機較兩輥涂層機的涂層膜厚控制精度及涂覆均勻性均好很多，因此四輥式輥涂機也逐步替代兩輥式涂層機應用于無取向硅鋼的連續涂覆生產過程中。

圖2 四輥式輥涂機結構圖

1.3 六輥式輥涂機

六輥式輥涂機是在四輥式輥涂機的基礎上增加了計量輥及刮刀，計量輥材質為鍍鉻光輥，涂覆過程主要是帶料輥與計量輥接觸，經計量輥調整，形成厚度均勻的涂料，通過帶料輥旋轉將涂料帶到涂覆輥輥面；涂覆輥與帶鋼接觸，通過涂覆輥旋轉將涂料轉移至帶鋼表面，實現帶鋼涂覆工藝。見圖3。計量輥的轉速比一般為0.3～0.5，帶料輥的轉速比一般為1.2～1.5，涂覆輥轉速比一般為1.2～1.5，涂覆輥、帶鋼之間的涂覆壓力0.5 kN 左右，帶料輥和計量輥之間存在正間隙，保證涂料從計量輥和帶料輥之間順利通過，計量輥和帶料輥不能接觸，否則會導致光輥之間接觸摩擦報廢。六輥式輥涂機具有順涂和逆涂兩種涂覆方式，順涂涂層膜厚較薄，涂輥磨損較輕，但板面涂層條紋明顯；逆涂涂層膜厚較厚，涂層流平性較好，板面無涂層條紋缺陷，但涂輥磨損較重，一般情況下使用逆涂方式。六輥式輥涂機操作較為復雜，但是在四輥式輥涂機的基礎上新增計量輥后，通過調節計量輥和帶料輥之間的間隙更容易控制涂層厚度，相當于增加了涂層厚度調節手段，同時，經過計量輥形成厚度均勻的涂料有利于涂料的流平性和成膜性，最終形成更加均勻的涂層，對涂層膜厚、精度有很好的改善[1]，極大地提高了硅鋼產品涂層質量。因此，六輥式輥涂機逐步應用于涂層膜厚精度和均勻性要求較高的客戶和高端硅鋼產品上。

圖3 六輥式輥涂機結構圖

無取向硅鋼涂層設備的應用趨勢：兩輥刻槽噴淋擠壓式涂層機→四輥式輥涂機→六輥式輥涂機。

2 硅鋼涂層設備存在的問題

2.1 兩輥刻槽噴淋擠壓式涂層機

（1）涂輥刻槽隨著帶鋼運行時間的延長，逐漸磨損，刻槽深度逐漸降低，甚至磨平，這樣就導致帶鋼的涂層膜厚隨著涂輥使用時間的延長逐漸降低，造成涂層膜厚不均勻。

（2）帶鋼兩側壓力不平衡，壓力傳感器精度低，易造成帶鋼操作側和傳動側兩側涂層厚度不均勻。

（3）涂層噴管噴射孔直徑5 mm，極易造成噴射孔的堵塞，導致涂料無法順利噴出，造成帶鋼板面局部漏涂缺陷。

2.2 四輥式輥涂機

（1）涂層膜厚調整不方便，主要靠調整帶料輥和涂覆輥之間的壓力（間隙）進行膜厚控制，涂覆輥局部磨損和磨損嚴重，易造成涂層膜厚不均。

（2）涂層流平性和成膜性不良，極易產生縱向涂層條紋缺陷（楞次印），影響硅鋼產品表面質量。

（3）為改善涂層流平性和成膜性，往往通過提高涂覆輥的轉速比進行改善，提高轉速比后易造成涂層液飛濺，產生涂層綠點缺陷。

2.3 六輥式輥涂機

（1）刮刀將計量輥上的涂料刮掉，避免涂料粘附在計量輥上影響涂層膜厚調節效果，但是刮刀易將計量輥刮傷，產生劃傷條紋，該劃傷條紋最終會傳遞到帶鋼表面，產生涂層條紋缺陷，影響硅鋼產品表面質量。

（2）部分輥涂機結構設計不合理，計量輥、帶料輥、涂覆輥之間存在互相干涉影響，影響涂層厚度的精度。

（3）六輥式輥涂機主要應用于涂層膜厚精度和均勻性要求較高的客戶和高端硅鋼產品上，但是目前部分六輥式輥涂機沒有在線膜厚儀，導致涂層膜厚的調整有很大盲目性，涂層膜厚精度調整不足，未能充分發揮出六輥式輥涂機涂層膜厚精度控制的優越性。

3 硅鋼涂層設備改進建議

3.1 兩輥刻槽噴淋擠壓式涂層機

（1）針對涂輥刻槽易磨損的問題，建議涂層輥選用特殊耐磨襯膠層并帶有特殊刻槽，膠層硬度55-60HA，膠層硬度58HA 左右為宜[2]，可以提高涂輥刻槽的耐磨性和使用壽命。

（2）針對帶鋼兩側壓力不平衡，帶鋼兩側涂層厚度不均勻的問題，建議涂輥兩側均安裝10 N 的高精度壓力傳感器，涂輥兩側的壓力可以獨立調節，確保帶鋼兩側涂輥壓力均勻，膜厚一致。

（3）針對涂層噴管噴射孔易堵塞的問題：將涂層噴管整體式構造改為兩半螺絲緊固式，可以定期打開噴管，清理涂層液沉淀雜質，避免涂層噴射孔堵塞造成的漏涂缺陷。

3.2 四輥式輥涂機

（1）針對涂層膜厚調整不方便，涂覆輥磨損，易造成涂層膜厚不均的問題，建議優化輥涂工藝參數（涂輥壓力及轉速比進行調整匹配），通過適當減少涂輥壓力及相應調整涂輥轉速比，既可以保證涂層膜厚也可以減輕涂覆輥磨損。

（2）針對涂層流平性和成膜性不良，產生涂層條紋缺陷的問題，建議通過調整輥涂壓力以及帶料輥及涂覆輥的轉速比進行改善，也可以適當降低涂層液比重進行改善[3]。

（3）針對提高轉速比后易造成涂層液飛濺，產生涂層綠點缺陷的問題，建議將涂覆輥邊緣修磨為倒角形式或者在涂覆輥邊緣部位加簡易的刮板或擋板，可以防止涂層液的飛濺。見圖4。

圖4 涂覆輥邊緣倒角及簡易擋板

3.3 六輥式輥涂機

（1）針對刮刀刮傷計量輥，產生涂層條紋缺陷的問題，因刮刀和計量輥屬于硬接觸，易造成劃傷，建議將刮刀改為氣刀形式，既可以將計量輥殘留的涂層液吹干凈，又不會劃傷計量輥。

（2）針對部分輥涂機結構設計不合理，計量輥、帶料輥、涂覆輥之間存在互相干涉影響的問題，建議將計量輥、帶料輥徑向和帶料輥、涂覆輥徑向改造為垂直分布，可以避免計量輥、帶料輥、涂覆輥之間互相干涉，提高涂層膜厚控制精度。見圖5。

圖5 涂輥結構排布優化示意圖

（3）六輥式輥涂機涂層膜厚精度調整不足的問題，建議六輥式輥涂機全部加裝在線紅外涂層膜厚儀，根據在線涂層膜厚反饋結果及時進行輥涂工藝參數的自動實時調整，可以充分發揮六輥式輥涂機涂層膜厚精度控制的優越性，達到涂層膜厚的自動智能控制。