خط تولید ورق گالوانیزه

صنعت ساخت ‌و ساز یکی از صنایعی است که در آن از فولاد و آهن به ‌طور گسترده بهره برده می ‌شود. به ‌عنوان ‌مثال، برای اجرای سازه‌ های فولادی، فولاد نقش تعیین‌ کننده‌ ای دارد. همان‌ طور که پیش‌ تر اشاره شد فولاد و آهن در برابر زنگ ‌زدگی و پوسیدگی مقاوم نیستند و در اثر قرارگیری در شرایط آب و هوایی نامساعد و مرطوب به ‌راحتی تسلیم می ‌شوند و از بین می ‌روند؛ بنابراین، برای جلوگیری از فروپاشی سازه ‌های فولادی لازم است که ورق ‌های فولادی مورد استفاده در برابر زنگ ‌زدگی و خوردگی مقاوم‌ سازی شوند.
یکی از استراتژی‌ های رایج برای مقاوم کردن ورق ‌های فولادی و آهنی در برابر زنگ ‌زدگی، گالوانیزه کردن نام دارد. در طی فرآیند گالوانیزه کردن، یک ‌لایه محافظتی فلزی (عمدتاً از جنس روی) بر روی ورقه ‌های فولادی و آهنی برای جلوگیری از زنگ ‌زدگی پوشانده می‌ شود. گالوانیزه کردن یکی از مقرون ‌به‌ صرفه ترین راهکارها برای مقاوم سازی فولاد و آهن در محیط ‌های خورنده است.
ورق‌ های فولادی و آهنی تولید شده به ‌موجب این فرآیند را ورق‌ های گالوانیزه می ‌نامند. در صورت قرارگیری ورق‌ های گالوانیزه در معرض رطوبت، فولاد و آهن سالم باقی می ‌ماند چرا که این لایه محافظتی در برابر عوامل خورنده چون رطوبت به ‌عنوان یک مانع عمل می ‌کند و اجازه نمی‌ دهد که فلز مادر (فولاد و آهن) دچار آسیب شود. در حقیقت این لایه محافظتی است که قربانی می ‌شود نه فولاد و آهن. بسته به ضخامت لایه محافظتی، میزان مقاومت آن در برابر زنگ ‌زدگی متفاوت خواهد بود. قاعدتاً هر چه ضخامت این لایه بیشتر باشد مقاومت آن در برابر پوسیدگی و خوردگی نیز بیشتر خواهد بود.

فرایند کلی گالوانیزیسیون

چربی گیری :

اولین مرحله فرایند گالوانیزه چربی گیری می باشد که در این مرحله سطح قطعات از رنگ،روغن،گریس و هر گونه ترکیبات پاکسازی می شود.
اما ترکیبات دیگری که سطح را آلوده می کنند و در این مرحله زدوده نمی شوند را مرحله بعدی که اسید شویی می باشد می زدایند.برخی از رنگ ها و روغن ها به راحتی از روی سطوح پاک نمی شوند و نیاز به سند بلاست کردن و ساییدن می باشد.به عملبات پرتاب ماسه و شن با فشار بسیار زیاد هوا ثند بلاست گویند.پس از انجام عملیات چربی زدایی تمام سطوح بررسی می شوند تا تمامی رنگ ها،روغن ها و..از سطح پاکسازی شوند.نکته قابل توجه این می باشد که در زمان فرایند گالوانیزه،قطعات آویزان نگه داشته می شوند.

بارگذاری و تعلیق :

در این مرحله باید از مواردی استفاده شود که قطعات را در مراحل آماده سازی و غوطه وری به طور معلق بتوان جا به جا کرد.لازم به ذکر است قبل از شروع مراحل آماده سازی هر گونه آلودگی از جمله رنگ،گریس و…باید از سطح قطعات زدوده شود.نحوه قرارگیری و منافذ داخلی قطعات باید به نحوی باشد که محلول های شست و شو مذاب روی قادر باشد در تمامی نواحی قطعه جریان یابد.اجزاء سازه ها در هنگام طراحی باید به نحوی پیشبینی گردد تا منطقه و ناحیه ای بن بست نباشد تا هوا،محلول های شست و شو و در نهایت مذاب به آن دسترسی نداشته باشد.

اسیدشویی :

قطعات به منظور برداشتن رنگ ،پوسته و سایر اکسید های فلزی در حمام اسید کلریدریک غوطه ور می شوند.سطح فولاد کامل باید از این آلودگی ها پاک شود.تا مذاب روی قادر گردد با فولاد به طور کامل واکنش دهد.زنگ زدگی سنگین و عمیق را ممکن است نتوان به راحتی با روش اسیدشویی برطرف کذد.به همین دلیل شاید لازم است از سایر روش های مکانیکی به منظور تمیز کردن سطح قبل از اسید شویی استفاده کرد.

فلاکسین :

پس از این که قطعات اسید شویی شوند،در وان آب شسته می شوند و در پایان مراحل آماده سازی در حمام گرم کلرید آمونیاکی روی قرار گرفته و به آن آغشته می شوند.محلول کلرید آمونیاکی روی سطح فولاد رابرای انجام واکنش با مذاب روی آماده می کند.

گالوانیزه گرم :

مذاب روی با سطح فولادی که تمیز شده است واکنش داده و لایه ای از آلیاژ روی ،آهن را که پیوند بسیار قوی با سطح فولاد برقرار کرده را تشکیل می دهد.پوشش گالوانیزه در ۲الی۳دقیقه ابتدایی ورود به حمام مذاب تشکیل می شود که در هر حال به ضخامت فولاد بستگی دارد.

خنک کردن :

پس از اتمام فرایند گالوانیز گرم که با خروج قطعات از درون مذاب است،آن ها را بلافاصله در آب و یا محلول دی کرومات سدیم غوطه ور می کنند،عملیات غوطه وری در محلول دی کرومات سدیم موجب خنک شدن قطعات می شود.به همین سبب به راحتی قابل انتقال بوده و سطوح نسبت به واکنش های بعدی غیر فعال گردیده و براق خواهند شد.

ورق فولادی نورد سرد :

این روش فرایند ساده ای دارد به طوری که شمش فولادی با قرارگیری بین نوردهای چرخنده در بالا و پایین و اعمال فشار بر سطح این شمش و حرکت مداوم تغییر شکل می دهد.در فرایند تولید ورق فولادی به روش نورد سرد ابتدا قبل از نورد ،سطح شمش را اسید شویی کرده و لایه های اکسیدی سطح آن را پاک سازی می کنند.در نهایت نیز،ورق فولادی را تحت تاثیر عملیات حرارتی آنیلی شدن قرار می دهند.ورق فولادی خروجی از این قسمت که معروف به ورق فولادی روغنی است،نسبت به ورق فولادی نوردگرم دارای کیفیت بالاتر و سطح بهتری است که موجب کاربرد آن در جاهایی که ورق ظاهر کار را می سازد می شود.ورق روغنی پایه تولید ورق های گالوانیزه و به تبع آن ورق های رنگی می باشد.استاندارد ضخامت ورق روغنی بین ۰٫۳الی ۳میلیمتر می باشد.هم چنین عرض استاندارد آن ها نیز اغلب ۱۰۰ و ۱۲۵ سانتی متر است.ورق های روغنی بسته به عملیات حرارتی و نیز نوع آلیاژ به سه دسته زیر تقسیم بندی می شوند:
– ورق های معمولی
– ورق های نیمه کشش
– ورق های فوق کشش

ورق فولادی نورد گرم :

در فرایند تولید ورق فولادی به روش نوردگرم،به شمش های فولادی ،حرارتی بیش از ۷۶۰درجه سانتی گراد وارد کرده و باعبور شمش از میان رول ها،شمش به شکل ورق فولادی در می آید.ورق تولید شده طی این فرایند به دلیل ایجاد سطحی مات روی ورق و نیز رنگ ظاهری آن،به ورق فولادی سیاه معروف است.قیمت ورق سیاه با توجه به تقاضای بالایی که دارد،تاثیر مستقیمی بر بازار فولاد می گذارد.
در این فرایند تولید،ضخامت محصول خروجی به ۱٫۲الی ۱۶میلی متر میرسد.اگر این محصول ضخامتی کمتر از ۴میلی متر داشته باشد به آن ورق گویند.در غیر این صورت به این محصول ،نام تسمه فولادی اطلاق می شود.ورق سیاه در دو نوع صنعتی و معمولی و در استاندارد های متنوعی تولید می شود.

۴ روش تولید ورق گالوانیزه

برای تولید ورق ‌های فولادی گالوانیزه متدهای مختلفی وجود دارد که در زیر به‌ طور خلاصه به شرح هر یک خواهیم پرداخت.

روش حرارتی (Hot-Dip Galvanizing)

اولین و مهم‌ ترین روش برای تولید ورق‌ های گالوانیزه، متد گالوانیزه حرارتی است. در این روش، فولاد یا آهن در یک استخر از مذاب روی که دمای آن در حدود ۸۶۰ درجه فارنهایت (۴۶۰ درجه سانتی‌گراد) است، فرو برده می‌ شود. این حمام مذاب یک پیوند متالورژیکی بین روی و فولاد ایجاد می ‌کند. پس از خارج کردن فلز از استخر مذاب، فولاد نسبت به‌ قرار گرفتن در معرض جو واکنش نشان می‌ دهد و روی خالص با اکسیژن مخلوط شده تا اکسید روی تشکیل شود.
اکسید روی با کربن دی‌ اکسید وارد واکنش شده و کربنات روی تشکیل می‌شود. کربنات روی تشکیل‌ شده نقش یک لایه محافظتی را برای آهن یا فولاد بازی می‌ کند. روش گالوانیزه حرارتی، یک انتخاب اقتصادی و مقرون ‌به ‌صرفه است که می‌ تواند به‌ سرعت بر روی اشکال ساده و پیچیده فولاد اجرا شوند.

گالوانیلینگ (Galvannealin)

گالوانیلینگ نتیجه ترکیب فرآیندهای حرارتی (hot-dip) و گداختگی(annealing) به‌ منظور تولید یک نوع روکش تخصصی و خاص بر روی فولاد است. فرآیند گالوانیزاسیون از طریق حرارت دهی و گداختگی آنی انجام می ‌شود که نتیجه آن تولید یک نوع فلز به رنگ خاکستری مات خواهد بود. فولاد گالوانیل یک محصول آلیاژی (روی – آهن) است. برای تولید ورق‌ های فولادی گالوانیل فلز مادر توسط فرآیند حرارتی توصیف‌ شده در بالا پوشش دهی (روکش) می‌ شود. سپس برای ایجاد و تحکیم پیوند بین فولاد و روکش روی مذاب، در کوره های گداخته حرارت داده خواهد شد.

پیش گالوانیزه (Pre-galvanizing)

این روش بسیار شبیه به روش گالوانیزه حرارتی است. ورق‌ های فلزی ابتدا در یک ماده تمیز کننده غلطانده می‌ شوند. این کار باعث می ‌شود که ورق ‌های فلزی سریع ‌تر برای فرآیند گالوانیزه آماده شوند. سپس این فلز در امتداد یک استخر از روی مذاب به حالت رفت‌ و برگشت، حرکت داده می‌ شود. روکش ایجاد شده بر روی فلز در این روش نسبت به روش حرارتی از یکپارچگی بیشتری برخوردار است.

الکتروگالوانیزه(Electrogalvanizing)

برخلاف متدهای قبلی، در این روش فلز در یک مخزنی از روی مذاب فرو برده نمی ‌شود. در عوض، یک جریان الکتریکی به یک محلول الکترولیتی (سولفات روی) که بعداً بر روی فلز استفاده خواهد شد، اعمال می ‌شود. در صنعت خودروسازی برای تولید بدنه خودروها از ورق‌ های فولادی الکتروگالوانیزه استفاده می ‌شود. دلیل این امر این است که ضخامت لایه محافظتی در این روش کمتر از لایه محافظتی در روش گالوانیزه حرارتی است. بنابراین، رنگ ‌آمیزی ورق‌ ها آسان ‌تر خواهد بود.