انواع روش رسوب گذاری فلز روی
بالغ بر ۱۵۰ سال می باشد که گالوانیزه کردن به روش غوطه وری گرم به عنوان روشی تجاری و موفق در دنیا برای حفاظت انواع ورق استیل در برابر خوردگی استفاده می گردد. در حال حاضر به طور کلی سه روش رسوب گذاری برای فلز روی وجود دارد که عبارتند از گالوانیزه کردن به روش غوطه وری گرم، گالوانیزه کردن الکتریکی و پاشش حرارتی. تولید ورق گالوانیزه با روش گالوانیزه گرم یکی از متداول ترین راه های حفاظت ورق استیل در برابر انواع خوردگی می باشد. به دلیل پایین تر بودن نرخ خوردگی ماده پوشش، مقاومت خوردگی ورق استیل بهبود قابل توجهی پیدا می کند. در ادامه به بررسی فرآیند گالوانیزه گرم و ویژگی های پوشش به دست آمده پرداخته خواهد شد.
فرآیند گالوانیزه گرم پیوسته
فرآیند تولید ورق گالوانیزه به روش غوطه وری گرم یکی از شناخته شده ترین روش های مورد استفاده برای حفاظت ورق استیل سرد نورد در برابر خوردگی می باشد. این روش شامل اعمال یک لایه روی بر سطح استیل به وسیله غوطه ور کردن آن در حمام روی با دمای حدوداً ۴۵۰ درجه می باشد. معمولاً دو روش برای فرآیند پیوسته گالوانیزه وجود دارد.
در روش اول که به نام فرایند سندزیمیر می باشد، عملیات حرارتی آنیل قبل از غوطه وری در خط تولید، روی ورق استیل انجام می گیرد. میزان غلظت آلومینیوم در حمام بین ۰٫۱ تا ۰٫۳ درصد وزنی حفظ خواهد شد. فرآیند دوم با نام کوک نورتمون می باشد که در آن از یک ورق استیل که قبلا تحت عملیات حرارتی آنیل قرار گرفته شده است، در حمام با غلظت آلومینیوم کمتر از ۰٫۱ درصد وزنی استفاده می شود. اثر متغیرهای مختلف در هر فرآیند روی مورفولوژی و ضخامت نهایی پوشش متفاوت می باشد.
روش SZ کاربرد بیشتری برای تولید ورق گالوانیزه به صورت پیوسته دادرد. در این فرآیند کویل های استیل به صورت پیوسته به هم جوش داده می شوند و سرعت پوشش دهی نزدیک به ۲۰۰ متر بر دقیقه می باشد. در این روش ابتدا ورق به وسیله عملیات اولیه تمیزکاری، از چربی ها، ذرات جامد، کربن سطحی و براده های آهن پاکسازی می گردد تا علاوه بر افزایش چسبندگی پوشش، از آلوده کردن حمام مذاب به خصوص در اثر ورود ذرات آهن جلوگیری به عمل آید. در خطوط جدید و پیشرفته از یک سیستم برسکاری قلیایی و مرحله تمیزکاری الکترولیتی با مزایای عملیات احیای مستقیم استفاده می شود.
در بخش پاشش مواد قلیایی و برسکاری از هیدروکسید سدیم با غلظت بین ۱٫۵ تا ۲٫۵ درصد برای پاکسازی آلودگی های جامد به وسیله شستشو و برسکاری سطح استیل استفاده می گردد. سپس، در مرحله پاکسازی الکترولیتی، آلودگی هایی که چسبندگی زیادی به سطح ورق دارند حذف می شود. با هیدرولیز کردن آب، مولکول های هیدروژن و اکسیژن در سطح ورق آزاد شده و با ایجاد اثر حبابی باعث موثرتر شدن پاکسازی آلودگی های باقی مانده در سطح ورق می گردد. بعد از آن، ورق از یک محفظه بزرگ با فشار پایین همراه با دمش هوا عبور می کند تا رطوبت از ورق حذف گردد و از اکسیداسیون جلوگیری شود.
در روش sz ورق فولادی بعد از پاکسازی اولیه، وارد بخش پاکسازی اصلی می گردد. در این بخش از اتمسفر احیایی حاوی ترکیبی از گازهای N2 و H2 در دمای ۵۰۰ تا ۷۶۰ درجه برای کم نمودن آلودگی های سطحی آلی باقی مانده و اکسیدهای سطحی استفاده می شود. با توجه به عملیات نورد سرد انجام شده قبل از تولید ورق گالوانیزه گرم، سطح ایجاد شده روی ورق از اکسیدهای آهن پوشیده شده است و در این مرحله کاملا احیا می شوند. با این حال ممکن است بخشی از عناصر آلیاژی که میل اکسیداسیون زیادی دارند نیز در سطح زیر لایه اکسید شوند.
با توجه به کاربرد وسیع ورق گالوانیزه گرم در صنعت خودرو و نیاز به شکل پذیری مناسب این محصول، معمولا دمای آنیل ورق استیل سرد نورد بالاتر از دمای تبلور مجدد آن، که حدود ۷۰۰ درجه سانتی گراد می باشد، انتخاب می گردد. با ترکیب مراحل پاکسازی، عملیات حرارتی و رساندن ورق به دمای مورد نیاز برای فرآیند پوشش دهی پیوسته می توان منافع اقتصادی زیادی را به دست آورد. البته در مواردی که نیاز به استیل با مقاومت بالا باشد، می توان عملیات حرارتی آنیل را در دمای پایین تر و بدون تبلور مجدد انجام داد.
به طور کلی می توان گفت که بعد از پاکسازی، ورق وارد نواحی پیشگرم کوره می شود که در آنجا آنیل شدن در دمای بالاتر از تبلور مجدد که بیش از ۷۰۰ درجه سانتی گراد است، صورت می گیرد. دمای تبلور مجدد هر استیل به ترکیب شیمیایی آن بستگی دارد.
ورق گالوانیزه در مرحله بعد، وارد پاتیل حاوی فلز مذاب پوشش دهی می شود. حمام های پوشش دهی اولیه به وسیله شعله گاز گرم می شدند، اما پاتیل های جدید استیل که با نسوزهای سرامیکی آسترکشی شده اند به وسیله القای الکتریکی گرم می شوند. بیشتر تجهیزات داخل حمام مانند غلطک ها، یاتاقان ها و بخش های نگهدارند معمولا از ورق استیل 310 یا آلیاژهای مشابه آن ساخته می شوند تا در برابر فلز مذاب مقاوم باشند. در مرحله پوشش دهی، لایه ای از پوشش مذاب به سطح می چسبد. ضخامت لایه مذاب با عبور ورق گالوانیزه از میان قالب های خشک کن همراه با دمش گاز که باعث حذف فلز پوشش دهی اضافه با جریان گاز می شود، کنترل می گردد. ضخامت پوشش ورق گالوانیزه به وسیله ابعاد و شکل خشک کن، سرعت دمش گاز و فاصله بین قالب خشک کن و ورق تعیین می گردد. گاز می تواند بخار، هوا یا نیتروژن باشد.
از ابزارهای اندازه گیری مانند اشعه ایکس برای نظارت بر ضخامت واقعی پوشش و همچنین تنظیم سریع برای تولید استفاده می گردد. در بعضی از کارخانه ها، نواحی بالای پاتیل و اطراف خشک کن بسته است و با گاز نیتروژن پر می گردد، تا اکسیداسیون حمام با هوا کاهش پیدا کند. با این کار معایب سطحی کاهش یافته و پوشش با یکنواختی بیشتری به دست می آید. بعد از پوشش دهی، از هوای فشرده برای کاهش دمای ورق استفاده می گردد. با این کار از آسیب دیدگی پوشش به دلیل تماس با غلطک جلوگیری می شود. ورق ممکن است بعد از سرد شدن در معرض یک یا چند فرآیند بعدی (مانند گالوانیل) قرار گیرد و سپس به شکل کلاف و یا ورق با طول های مشخص در پایان خط بسته بندی گردد.
خط تولید ورق گالوانیزه گرم در فولاد مبارکه اصفهان
محصولات گالوانیزه، عمری طولانی و مقاومت عالی در برابر خوردگی دارند. استفاده از محصولات گالوانیزه برای کاربردهای متعدد، بسیار رایج می باشد. از عمده کاربردهای ورق گالوانیزه می توان به موارد زیر اشاره نمود:
سقف های فلزی، پانل ها، تابلوهای برق، سینی کابل
قطعات لوازم خانگی مثل یخچال، بخاری، ماشین لباسشویی، ماکروفر ، کولر
مخازن ذخیره آب
اجزا ماشین آلات کشاورزی
قطعات خودرو و اجزای داخلی آن
از جمله واحدهای تولیدی مجتمع فولاد مبارکه اصفهان، واحد گالوانیزه می باشد. این واحد با هدف تبدیل کویل خام به کویل گالوانیزه در ناحیه نورد سرد ایجاد شده است.
فرآیند تولید ورق گالوانیزه به روش غوطه وری گرم متداول ترین روش برای محافظت ورق استیل سرد نورد در برابر خوردگی است. ورق های گالوانیزه گرم به روش غوطه وری در مذاب روی طی یک فرآیند مداوم تولید می گردند. این خطوط به دو دسته کلی فلاکس و کوره ای تقسیم می شوند. در خطوط گالوانیزه گرم به روش فلاکس، از کویل نورد سرد و آنیل شده استفاده می گردد، در صورتی که در خطوط گالوانیزه از نوع کوره ای به دلیل تعبیه کوره های عملیات حرارتی در خط تولید، از کویل های نورد سرد شده ای که سیکل عملیات حرارتی آنیل را طی نکرده اند، استفاده می شود.
ضمن اینکه مراحل آماده سازی، چربی زدایی و اکسیدزدایی سطح قبل از ورود ورق به وان مذاب نیز در این دو فرآیند متفاوت است. در گالوانیزه کردن به روش غوطه وری گرم از نوع فلاکس، اکسیدزدایی از سطح ورق توسط غوطه وری ورق استیل در محلول اسید صورت می گیرد. سپس به منظور برطرف شدن اکسیدهای باقی مانده و آلودگی های سطحی و جلوگیری از اکسید شدن مجدد طی گرم شدن، ورق با محلول روانساز آغشته می شود. در روش کوره ای قابلیت اکسیدزدایی از سطح ورق نسبت به روش قبلی محدودتر است. در این خطوط چربی زدایی از سطح ورق عموما از طریق شستشوی قلیایی صورت می گیرد. این خطوط با توجه به نوع و موقعیت قرار گرفتن کوره ها در خط تقسیم می گردند.