س: آیا قوانین کلی صنعت در مورد محتوای کربن زیرلایه کویل های گالوانیزه وجود دارد؟
ج: بله. به طور کلی محدودیت های عددی واضحی در مورد محتوای کربن بستر برای سیم پیچ های گالوانیزه وجود دارد تا نیازهای فرآیند گالوانیزه گرم{1}}را برآورده کند. اجماع صنعت نشان می دهد که بسترهای مناسب برای گالوانیزه گرم معمولاً صفحات فولادی کم کربن با محتوای کربن بین 0.05٪ و 0.15٪ هستند. این برای کنترل شدت واکنش آهن-روی، اطمینان از چسبندگی و کیفیت سطح پوشش است. یکی دیگر از محدودیت های معمول صنعت این است که محتوای کربن بستر معمولاً از 0.12٪ تجاوز نمی کند. با در نظر گرفتن درجه رایج DX51D به عنوان مثال، میزان کربن مورد نیاز برای بستر آن بیش از 0.12٪ نیست. این چارچوب ترکیبی اساسی برای فولاد مورد استفاده در کویل های گالوانیزه را تشکیل می دهد.
2. آیا محتوای کربن مورد نیاز برای کویل های گالوانیزه مورد استفاده برای اهداف مختلف کاملاً یکسان است؟
ج: مطلقاً خیر. محتوای کربن نشانگر اصلی تشخیص گریدهای مختلف ورق های فولادی گالوانیزه است. بسته به عملکرد پردازش و نیازهای قدرت، محدوده مجاز به طور قابل توجهی متفاوت است. به طور مشخص می توان آن را به سه دسته زیر تقسیم کرد:
فولاد شکل دهی و سازه ای معمولی: رایج ترین نوع آن است. مواد پایه عمدتاً فولاد معمولی کم{1}کربن است و محتوای کربن آن معمولاً بین 0.10٪ و 0.20٪ کنترل می شود. به عنوان مثال، ورق های فولادی با گرید S320GD+Z که برای اجزای ساختاری عمومی استفاده می شوند، نیاز دارند که محتوای کربن ماده پایه زیر 0.20٪ کنترل شود.
فولادهای مختلف مهر زنی و کشش عمیق: برای به دست آوردن عملکرد بهتر کشش عمیق، محتوای کربن این ورق های فولادی باید تا حد امکان کم باشد. برای مثال، محتوای کربن ورق گالوانیزه DC04E+Z، مناسب برای مهر زنی اشکال پیچیده مانند پانلهای بدنه، 0.08% است. در حالی که محتوای کربن فولاد بینابینی IF مورد استفاده برای کشش فوق العاده عمیق به کمتر از 0.005٪، حتی به 0.001٪ -0.005٪ محدود است.
فولاد سازهای با استحکام بالا: این نوع فولاد استحکام خود را از طریق میکروآلیاژسازی و فناوریهای نورد و خنککننده کنترلشده بهبود میبخشد و محدوده محتوای کربن آن مشابه فولاد ساختاری معمولی است. برای مثال، حداکثر محتوای کربن زیرلایه در ورق گالوانیزه ساختاری G550 با استحکام بالا- مطابق با ASTM A653 0.15% است. حداکثر محتوای کربن زیرلایه در برخی از فولادهای خاص با استحکام بالا حتی میتواند به 0.18٪ برسد، اما برای اطمینان از کیفیت گالوانیزه کردن، فرآیندهای خاصی لازم است.
3. چرا کنترل دقیق محتوای کربن زیرلایه در کویل های گالوانیزه بسیار مهم است؟ محتوای کربن چه تأثیری بر فرآیند گالوانیزه کردن و کیفیت نهایی دارد؟
پاسخ: کنترل دقیق محتوای کربن در درجه اول برای به دست آوردن یک پوشش{0} با کیفیت بالا و مستحکم است. در طی-گالوانیزه گرم، آهن موجود در بستر با روی مذاب واکنش داده و یک لایه آلیاژ آهن-روی تشکیل میدهد. با افزایش محتوای کربن در بستر، این واکنش شدیدتر می شود.
این واکنش شدید منجر به یک سری مشکلات می شود: اول اینکه، اتلاف آهن به طور چشمگیری افزایش می یابد، مواد هدر می رود و ذرات روی بیشتری در روی مذاب تولید می شود که بر پایداری تولید تأثیر می گذارد. دوم، واکنش بیش از حد باعث می شود که لایه آلیاژ آهن-به طور غیرعادی ضخیم شود. این لایه آلیاژی سخت و شکننده است و به طور قابل توجهی از انعطاف پذیری و چسبندگی پوشش می کاهد. در طی مراحل بعدی مهر زنی و خمش، پوشش ضخیم و شکننده مستعد ترک خوردگی یا پوسته شدن است. علاوه بر این، محتوای کربن بالا میتواند باعث اثر سمنتیت شود، جایی که کربن در طول بازپخت روی سطح فولاد تجمع میکند و سمنتیت را تشکیل میدهد. این باعث کاهش توانایی خیس شدن روی مذاب روی سطح فولاد می شود که منجر به آبکاری ناقص یا گره های روی می شود.
4. آیا فرم کربن موجود در بستر علاوه بر کربن روی کیفیت گالوانیزه کردن نیز تاثیر دارد؟
پاسخ: بله، شکل کربن در فولاد نیز به همان اندازه مهم است. کربن در فولاد عمدتاً به شکل آهن-ترکیبات کربن وجود دارد و ریزساختارهای مختلف تأثیرات بسیار متفاوتی بر سرعت واکنش آهن-روی دارند.
نتایج تجربی نشان میدهد که وقتی کربن به شکل پرلیت دانهای یا پرلیت لایهای وجود داشته باشد، آهن سریعترین سرعت را در حمام روی حل میکند و منجر به واکنش آهن{0}}روی غیرطبیعی شدید و تشکیل یک لایه آلیاژی بسیار ضخیم میشود. برعکس، اگر کربن در ساختار سوربیت یا تروستیت پراکنده یکنواخت وجود داشته باشد، واکنش بسیار معتدلتر میشود و در نتیجه یک لایه آلیاژ نازکتر با چسبندگی بهتر ایجاد میشود. این واقعیت نشان میدهد که برای فولادهایی با محتوای کربن مشابه، فرآیندهای عملیات حرارتی مختلف میتواند منجر به رفتارهای گالوانیزه کاملاً متفاوت شود. بنابراین، ریزساختار اصلی زیرلایه نیز عامل مهمی است که باید در نظر گرفته شود.
5. چگونه میتوان به چالشهای گالوانیزه کردن زیرلایههای{1} با کربن بالا در تولید واقعی رسیدگی کرد؟
پاسخ: در تولید، روشهای بهینهسازی زیر، مانند پیش{0}آبکاری، عمدتاً برای رفع این چالشها استفاده میشوند:
پیش{0}آبکاری/آبکاری نیکل: این یکی از مؤثرترین روشها برای حل مشکل گالوانیزه شدن فولاد-سیلیکون و کربن بالا-است. قبل از اینکه نوار فولادی وارد حمام روی شود، یک لایه نازک از نیکل (یا لایه فلزی دیگر) آبکاری می شود. این لایه نیکل به طور موثری از تماس مستقیم بین بستر فولادی و روی مذاب جلوگیری میکند و سرعت و شدت واکنش آهن را بهطور قابل توجهی کاهش میدهد، بنابراین پوشش نازکی با چسبندگی خوب به دست میآید. در تولید واقعی، این را می توان با افزودن تقریباً 0.05٪ نیکل به حمام روی به دست آورد.
فرآیند بازپخت بهینه: با کنترل دقیق اتمسفر و دما در کوره بازپخت، می توان از تجمع کربن روی سطح فولاد برای تشکیل سمنتیت جلوگیری کرد و ترشوندگی حمام روی را بهبود بخشید و عیوب سطحی مانند گره های روی را کاهش داد.
کنترل دقیق دما و ترکیب حمام روی: کاهش دمای حمام روی و کنترل دقیق محتوای آلومینیوم در حمام روی می تواند سینتیک رشد لایه آلیاژ آهن{0}}را بهینه کرده و از ضخیم شدن بیش از حد آن جلوگیری کند.