高強鋼是寶鋼彩涂產品的發展趨勢之一,目前國外使用比較多的是屈服強度為350等級的彩涂鋼板。生產這類強度的鋼板通常有兩種工藝,一是采用碳錳鋼,在煉鋼時采用CMn等強化元素,并利用強大的熱軋、冷軋軋制力來生產相對較薄的高強彩涂鋼板,像寶鋼等國內外全流程鋼廠(礦石到成品}都采用這樣的生產工藝。另一種方法就是通過低熱鍍鋅機組的退火溫度,使材料沒有完全退火,還部分保留軋硬態來提高強度,目前國內多數鍍鋅及彩涂廠是采用這個工藝,因為他們沒有煉鋼工序,在市場上購買軋硬卷或熱軋板也沒有相應的高強鋼種。但這樣做的話會帶來三方面的危害·由于降低退火溫度,加之帶鋼板寬方面的溫度不均,這時退火溫度位于鋼板的再結晶臨界溫度附近,這樣就導致鋼板寬度方向帶鋼強度嚴重不均,加工后板型很難得到保證。·降低退火溫度必然導致清洗效果不佳,因為表面的細微氧化是需要高溫下在還原氣體中進行還原的,這樣,對熱鍍鋅的鍍層附著力會產生不利的影響。·降低退火溫度,屈服強度提高了,但抗拉強度不會相應增加,這就導致了材料的屈強比,屈強比對材料的加工成型性、抗震、防火都有相當大的影響。比如,用降低退火溫度的辦法生產的高強鋼,在火災時,強度大幅下陷,嚴重影響建筑物的抗火等級。
什么是寶鋼彩涂鋼板重要的性能
市場上大多數人認為彩涂鋼板的完整描述就兩個:一是厚度,二是顏色,如0.5mm白灰等,其他好象都不重要。實際上,完整表達一個彩涂產品應該從5個大方面來描述基板力學性能(屈服強度、抗拉強度、延伸率),鍍層性能(鍍層種類、鍍層附著力、鍍層重量),涂層性能(膜厚、T彎、沖擊、鉛筆硬度、抗粉化性、耐鹽霧性、耐久性能等),表面質量(缺陷、光澤、顏色、涂層細度等),其他性能(板型、尺寸精度、公差等)。不同的人群(建筑設計師、、加工商等)對此的認識是不一樣的。從彩涂鋼板的生產和使用角度來看,彩涂鋼板重要的性能是其耐久性!(長時間不粉化、不變顏色、不生銹的性能)
綠色產品、綠色制造
寶鋼彩色涂層鋼板早、使用量大的就是在建筑領域(目前全世界建筑用彩涂的比例約75%左右,中國則90%以上)。在建筑市場中也從初的百葉窗到現在的室外裝飾幕墻。隨著鋼板和涂料技術的進步,彩涂鋼板在建筑上的運用范圍也越來越廣,但由于彩涂鋼板主要是薄板,主要運用在建筑圍護領域,一般不作為結構件,但采用高強度厚規格的大跨度拱型板則也充當了結構件的角色。
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不同地區寶鋼彩涂鋼板的選擇主要考慮的是當地的風雪載荷以及腐蝕環境。風雪載荷主要是考慮建筑物的安全系數,這盡管和彩涂鋼板的力學性能有關,但更多的和壓型鋼板的板型、厚度以及板與板之間的連接有關(關于鋼板材料的推薦在發展趨勢中描述)。而定量描述一個地區的腐蝕環境相對困難,影響彩涂鋼板的腐蝕因素有很多。不同地區的腐蝕環境影響因素溫度:溫度高涂層軟化,腐蝕介質容易沾附,容易滲透到基板,高溫下水中含氧量會提高,在一定溫度下腐蝕速度加快濕度:切口、加工損壞處的基板腐蝕屬于電化學腐蝕,濕度低不容易形成腐蝕電池(即電化學回路晝夜溫差:溫差大容易結露,在的金屬上面形成電腐蝕的條件。另外,溫差大也導致涂層冷熱變形頻繁,會加速涂層老化疏松,外界腐蝕介質容易滲透到基板。日照時間和日照強度:太陽光是電磁波,根據能量及頻率的高低分為y射線、X射線、紫外線、可見光、紅外線、微波和無線電波。微波和無線電波具有低能量并不和物質互作用。紅外線也屬低能量光音,它只能拉伸或彎曲物質的化學鍵,而不能使之斷裂。可見光賦予萬物豐室的色彩。UV紫外光譜屬高頻射線,它有比低能光諧更大的破壞力。如我們知道的皮膚黑斑和皮膚癌是由于太陽紫外線造成的。同樣,UV也能破壞物質的化學鍵,使其斷裂。這取決于UV的波長和物質的化學鍵強度。X射線有穿透作用,y射線能使物質化學鍵斷裂并產生游離的帶電離子,這些對有機物都是致命的,幸虧太陽光中這些射線很少。因此,從上面看出,日照時間和強度影響涂層結構穩定性,尤其是紫外線強烈的地區。降雨量和降雨的酸度:降雨酸度大肯定對耐腐蝕是不利的,但陷雨量則有雙重作用,對墻面板及坡度大的屋面板,降雨有清潔鋼板表面、沖走表面腐蝕產物的作用,但對于低坡度的屋面板以及排水不暢的部位,降雨量大則容易引起腐蝕加劇。風向和風速:其作用和水類似,而且往往相伴而來,它對于材料的連接部位是一個考驗,因為風會導致連接部位松動,雨水會滲透到建筑物的內部。腐蝕性沉降物:如氯高子、二氧化硫等對腐蝕均有加速作用,這些沉降物多發生在海邊、工業污染比較嚴重的區域(如發電廠、冶煉廠等)。

國內彩涂鋼板選擇上用戶相對不關心的就是鋼種。因為國內大多數彩涂鋼板生產廠只有一種鋼種,那就是DC51因為他們采購來的熱軋板還是軋硬卷基本就是一個鋼種},有些有熱鋅產線的彩涂鋼板廠試圖通過熱鍍鋅退火來生產全硬鋼(S550}或高強鋼(S350等),但難度很大,因為他們對基板的質量、化學成分無法控制,因此,質量穩定性就差、穩定性差導致性能波動大,性能波動大會引起壓型板板材變差對建筑物來說,承載重量(風載荷、雪載荷、施工人員和機械)、建筑物的跨度、櫬距的設計等都依賴于鋼板的強度,對于建筑維護結構用彩涂和鍍鋁鋅板來說,國外均有相應的標準。如美國的ASTM653、ASTM792,日本的JSG3302、JSG3321,歐州的EN10215、EN10147等。按鋼種大類分成CQ(普通商用級)、DQ(一般沖壓用)、HsS(高強結構鋼)、FH(全硬鋼).
CQ(普通商用級):現使用普遍,如寶鋼所生產的TST01Z、TDC51或 TSGCC等,它的涂漆前的屈服強度在260-320MPa之間。經彩涂后如基板是鋁鋼,終強度會有所提高,同時伴隨著延伸率的劣化。這種鋼的抗拉強度在350-40MPa之間,相對于結構鋼來說,其屈強比DQ(一般沖壓用}:由于一般建筑用彩板均是輥壓成型或復合夾芯,對材料的沖壓性能要求不高,因此很少在建筑領域使用(部分門窗類彩板除外)。
HSS(高強結構鋼):按歐標HSS可分成4-5種不同強度的鋼種,但由于普通CQ級材料已經能夠取代低強度的HSS鋼,因此,市場上用得較多的是屈服強度280MPa和345MPa的鋼種,寶鋼所生產的TS280GD和TS350GD就是這兩個鋼種。與普通CQ相比,HSS鋼有幾大優勢:
1、由于屈強比較低因此該鋼種的耐火及抗震性好;
2、對較厚的鋼板,它可以制造大跨度拱型板;3、對一般的外墻和屋面板型,它可以比CQ材料適當減薄,從而可節約材料消耗。
FH(全硬鋼);是通過控制退火溫度來提高鋼板屈服強度的一類鋼種,按國際通用標準,屈服強度≥550MPa,抗拉強度≥570MPa。這類材料強度高,延伸率低,適用于板型較淺的成型鋼板使用,大大節約了材料的使用,也是各國爭先研究開發的鋼種。對強度高又要求延伸率好的材料,在國外標準中也有描述。采用HSLA(低合金高強度)在煉鋼時加入強化合金元素,但由于強度高在鋼鐵廠進行軋制時加大壓下率就有限制,因此作為圍護結構的較薄的彩涂板很少采用HSLA鋼種(另一缺點是成本高)。
根據寶鋼多年的鋼種使用經驗,為了保證彩涂鋼板終產品的板型,鋼板的強度等級、壓型鋼板的板型以及加工機器等密切相關。總的來說,加二道次越多,板型越好,加工速度越侵,板型越好。壓型鋼板板型來說,淺波板的板型優于高波板。對鋼板強度來說,強度越大,加工后的板型變差的趨勢越明顯。高強鋼的板型相對較差還有另外一個原因就是很多彩涂生產廠僅靠降低熱鍍鋅的退火溫度來提高材料的屈服強度,這樣就會導致鋼板寬度方向上力學性能的不均衡原因就是整個寬度方向帶鋼溫度是不均勻的,溫度下降可能導致部分部位溫度低于鋼板再結晶退火溫度。

寶鋼PVDF彩鋼板類產品要求的涂膜更厚,因為要提供更長的使用年艱保證。對背面涂層的要求視用途而定,夾芯板只要求有層可粘結的底漆,而成型鋼板由于室內腐蝕環境因此也要求涂兩層,厚度至少10um以上。
寶鋼彩涂板涂層顏色的選擇
對顏色的選擇主要是考慮與周圍環境的匹配和的愛好,但從使用技術角度講淺顏色涂料的顏料選擇余地大,可選擇耐久性優越的無機顏料(如鈦白粉等),而且涂料的熱反射能力強(反射系數達到深色涂料的一倍)夏季涂層本身的溫度相對就低,這對涂層壽命延長是有益的。另外,即使涂層變色或粉化,淺顏色涂膜變化后與原顏色的反差小,對外觀的影響就不大。而深顏色(尤其是比較鮮艷的顏色)采用有機顏色的居多,遇索外線照射容易褪色,短的3個月就變顏色。對于彩色涂層鋼板來說,通常涂層和鋼板的受熱膨脹率不同,尤其是金屬基板和有機涂層的線膨脹系數差別較大當環境溫度發生變化時,基板和涂層結合界面就會發生膨脹或收縮應力,如果不能適當釋放就會發生涂層龜裂。另外,在這里要說明兩點目前國內市場上的選擇誤區:其一就是國內目前存在大量白色底漆。采用白色底漆的目的就是可以減少面漆的厚度,因為正常建筑用耐腐蝕底漆是黃綠色的(因此有鉻酸鍶顏料),必須有足夠的面漆厚度才能有好的遮蓋力。這樣,對耐腐蝕性是很危險的,先底漆耐腐蝕性差,再者面漆大大減薄,不足10微米。這樣的彩涂鋼板看上去光鮮,用不了兩年就會在不同地方產生腐蝕(切口、折彎加工處、膜下等)。其二就是建筑工程用彩涂鋼板同一工程采用不同廠商、不同批次的彩涂鋼板,在施工中看似顏色一致,但經過幾年的太陽光照射后,不同涂層不同廠商的顏色變化趨勢不同,導致產生嚴重的色差,這樣的例子實在太多了。即使同一供應商的產品,也強烈建議同一工程一次訂貨,因為不同批號有可能采用不同涂料供應商的產品,增加了色差產生的可能性。
目前大量使用于建筑用彩涂的鍍層是熱鍍鋅和鍍鋁鋅,鍍層厚度越大,耐腐蝕性能越好。鍍層厚度主要是影響到彩涂鋼板的切口腐蝕性能,切口腐蝕是電化學腐蝕,影響因素有預處理層、底漆、基板厚度、鍍層厚度等。在正常情況下,預處理層和底漆相對比較固定,影響切口腐蝕性能的就是基板厚度及鍍層享度了,基板越薄,鍍層越厚,耐切口腐蝕的性能越好。關于這點,國際上有很多研究,目前比較公認的就是鋅比,即鍍層單面每平方米鍍層重量的克數/基板的厚度(以毫米計),認為鋅比≥100是有效防止彩涂鋼板切口腐蝕的保證。舉例說明:如果0.6mm的鋼板,其單面鍍鋅量就要達到60克/平方米。盡管鍍鋁鋅光板的耐腐蝕性能優于熱鍍鋅,但對切匚腐蝕蔓延來說,鏵比也適用于熱鍍鋁鋅。至于鍍層選擇熱鍍純鋅還是熱鍍鋁鋅,則主要取決于使用環境的酸堿度。鋅和鋁均屬于兩性金屬,但它們在酸和堿中的表現還是有差別的,純鋅在堿性介質中的表現優于鋁鋅合金,在酸洗介質中的表現則相反。因此,推薦相對酸性環境中采用鍍鋁鋅彩涂,相對堿性環境則采用熱鍍純鋅彩涂,根據使用經驗,濕的木材、混凝土等不要長時間接觸鍍鋁鋅基板。
鋼種
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