خط تولید ورق گالوانیزه کارخانه فولاد مبارکه

در مقاله مرکز آهن به بررسی نحوه تولید ورق گالوانیزه در کارخانه فولاد مبارکه، تجهیزات مورد استفاده و محدودیت های موجود در این فرآیند می پردازیم. تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه یکی از مهم ترین فرآیندهای صنعت فولاد کشور محسوب می شود که با استفاده از تجهیزات پیشرفته و خطوط تولید پیوسته انجام می گیرد. کیفیت پوشش روی، کنترل دمای کوره ها و دقت در مراحل پوشش دهی از مهم ترین عوامل موثر بر کیفیت نهایی این محصول هستند. آشنایی با اجزا و مراحل خط گالوانیزه فولاد مبارکه می تواند دید بهتری نسبت به فرآیند تولید و عملکرد این نوع ورق فولادی در اختیار فعالان صنعت و مصرف کنندگان قرار دهد.

اجزا خط گالوانیزه مجتمع فولاد مبارکه

خط گالوانیزه مجتمع فولاد مبارکه از بخش ها و تجهیزات مختلفی تشکیل شده است که هر کدام نقش مهمی در کیفیت نهایی ورق گالوانیزه دارند. این خط تولید با استفاده از سیستم های حرارتی، حوضچه مذاب روی، تجهیزات کنترلی و واحدهای خنک کاری، فرآیند پوشش دهی ورق فولادی را به صورت پیوسته انجام می دهد. هماهنگی دقیق میان اجزای مختلف خط تولید باعث می شود ورق گالوانیزه تولیدی از نظر ضخامت پوشش، کیفیت سطح و مقاومت در برابر خوردگی مطابق استانداردهای صنعتی باشد. استفاده از فناوری های پیشرفته در تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه باعث افزایش کیفیت و یکنواختی پوشش روی در محصولات نهایی شده است. در ادامه با مهم ترین اجزای خط گالوانیزه مجتمع فولاد مبارکه و عملکرد هر بخش آشنا می شوید.

کوره

کوره یکی از مهم ترین بخش های خط تولید ورق گالوانیزه است که وظیفه گرم کردن و آماده سازی ورق فولادی را بر عهده دارد. ورق در این بخش تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد تا ساختار آن برای پوشش دهی مناسب شود. دمای کوره بسته به نوع ورق و استاندارد تولید، تا حدود 730 الی 780 درجه سانتی گراد افزایش پیدا می کند.

کنترل دقیق دما در کوره اهمیت زیادی دارد؛ زیرا هرگونه نوسان حرارتی می تواند کیفیت سطح ورق و چسبندگی پوشش روی را تحت تاثیر قرار دهد.

مشعل ها

مشعل ها وظیفه تامین حرارت مورد نیاز کوره را بر عهده دارند. تعداد کل مشعل ها در خط گالوانیزه مجتمع فولاد مبارکه 156 عدد است که به صورت مساوی در دو طرف تقسیم شده اند تا گرما به صورت یکنواخت به ورق منتقل شود.

ظرفیت حرارتی مشعل ها یکی از عوامل مهم در تعیین سرعت خط تولید است. در زمان تولید ورق های ضخیم تر، نیاز به حرارت بیشتری وجود دارد و این موضوع می تواند سرعت عبور ورق را کاهش دهد. تغییر هزینه های انرژی و نوسانات قیمت آهن نیز می تواند بر هزینه های تولید و قیمت نهایی ورق گالوانیزه تاثیرگذار باشد.

داکت اسنوت

داکت اسنوت یا مجرای پوزه شکل، بخش ارتباطی میان کوره و حوضچه مذاب روی در خط تولید فولاد مبارکه است. وظیفه اصلی این بخش جلوگیری از تماس ورق داغ با هوای محیط و جلوگیری از اکسید شدن سطح ورق می باشد. داخل داکت اسنوت از ترکیب گازهای نیتروژن و هیدروژن استفاده می شود تا شرایط اتمسفری کنترل شده حفظ گردد. این موضوع باعث می شود ورق بدون اکسید شدن وارد حوضچه مذاب شود.

سیستم کشش (غلطک ها)

سیستم کشش شامل مجموعه ای از غلطک ها است که وظیفه هدایت ورق، تنظیم کشش و جلوگیری از انحراف یا ارتعاش ورق را بر عهده دارند. این غلطک ها در بخش های مختلف خط تولید فولاد مبارکه نصب شده اند و باعث حرکت یکنواخت ورق در مسیر تولید می شوند. تنظیم صحیح کشش اهمیت زیادی دارد. کشش بیش از حد می تواند باعث پارگی ورق در دماهای بالا شود و کشش کم نیز کیفیت پوشش روی را کاهش می دهد.

حوضچه مذاب

حوضچه مذاب بخشی است که در آن روی مذاب نگهداری می شود. ورق فولادی پس از خروج از کوره و عبور از داکت اسنوت وارد این حوضچه شده و سطح آن با لایه ای از روی پوشش داده می شود. دمای حوضچه باید به صورت مداوم کنترل شود تا کیفیت پوشش دهی حفظ گردد. وجود عناصر آلیاژی مانند آلومینیوم در ترکیب مذاب نیز باعث بهبود کیفیت پوشش و جلوگیری از شکنندگی آن می شود. تفاوت ورق گالوانیزه گرم و سرد نیز تا حد زیادی به نوع فرآیند پوشش دهی و شرایط انجام عملیات گالوانیزه مربوط می شود.

جت های هوا

جت های هوا روی سطح ورق دمیده می شوند تا مقدار اضافی روی از سطح آن جدا شود. این فرآیند باعث کنترل ضخامت پوشش و یکنواخت شدن سطح ورق گالوانیزه فولاد مبارکه می گردد. تنظیم صحیح فشار هوا و فاصله نازل ها تاثیر مستقیمی بر کیفیت نهایی ورق گالوانیزه دارد. دقت در عملکرد این بخش تاثیر زیادی در کیفیت تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه و یکنواختی پوشش روی دارد.

واحد کروماته

پس از پوشش دهی، ورق وارد واحد کروماته می شود. در این بخش عملیات کروماته کردن برای افزایش مقاومت سطح ورق در برابر خوردگی و جلوگیری از ایجاد لکه های سفید انجام می گیرد. این فرآیند همچنین باعث افزایش دوام پوشش روی و بهبود کیفیت ظاهری ورق گالوانیزه تولیدی مجتمع فولاد مبارکه می شود.

سیستم اندازه گیری ضخامت

در انتهای خط تولید، ضخامت پوشش روی و کیفیت سطح ورق توسط حسگرهای مخصوص اندازه گیری می شود. این تجهیزات اطلاعات مربوط به ضخامت پوشش را به اتاق کنترل ارسال می کنند تا کیفیت محصول به صورت مداوم بررسی شود. کنترل دقیق ضخامت اهمیت زیادی دارد؛ زیرا ضخامت نامناسب می تواند باعث کاهش مقاومت ورق در برابر خوردگی یا افزایش هزینه تولید شود.

مراحل تولید ورق گالوانیزه کارخانه فولاد مبارکه

فرآیند تولید ورق گالوانیزه در کارخانه فولاد مبارکه به صورت پیوسته و در چند مرحله تخصصی انجام می شود تا ورق فولادی در برابر خوردگی و زنگ زدگی مقاومت بالایی پیدا کند. در این خط تولید، ورق فولادی پس از انجام عملیات حرارتی و آماده سازی سطح، وارد حوضچه مذاب روی شده و با یک لایه محافظ پوشش داده می شود. کنترل دقیق دما، کشش ورق و ضخامت پوشش روی در تمام مراحل تولید اهمیت زیادی دارد و تاثیر مستقیمی بر کیفیت نهایی محصول می گذارد. تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه با استفاده از تجهیزات پیشرفته و استانداردهای صنعتی انجام می شود و کیفیت نهایی آن می تواند بر قیمت ورق در بازار تاثیر مستقیم داشته باشد. در ادامه، مراحل تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه را به ترتیب بررسی می کنیم.

پیش گرم ورق

در ابتدای فرآیند تولید، ورق فولادی وارد کوره شده و به تدریج پیش گرم می شود. این مرحله باعث آماده سازی اولیه ورق برای عملیات حرارتی بعدی و حذف رطوبت سطحی می گردد.

آنیل کردن در کوره

پس از پیش گرم شدن، ورق تحت عملیات آنیل قرار می گیرد تا ساختار فولاد نرم تر شده و تنش های داخلی آن کاهش یابد. این مرحله نقش مهمی در بهبود خواص مکانیکی ورق دارد.

همدمایی

در مرحله همدمایی، دمای ورق برای مدت مشخصی ثابت نگه داشته می شود تا حرارت به صورت یکنواخت در تمام بخش های ورق پخش شود. این موضوع باعث افزایش کیفیت پوشش دهی می گردد.

سرمایش

پس از پایان عملیات آنیل، دمای ورق کاهش پیدا می کند تا برای ورود به حوضچه مذاب آماده شود. سرمایش کنترل شده از ایجاد تنش های ناخواسته در ورق جلوگیری می کند.

هموژنیزه

در این مرحله اختلاف دمای سطح و مرکز ورق کاهش پیدا کرده و دمای ورق یکنواخت می شود. این فرآیند باعث پایداری بیشتر کیفیت پوشش روی خواهد شد.

عبور از داکت اسنوت

ورق پس از خروج از کوره از داکت اسنوت عبور می کند تا بدون تماس با اکسیژن وارد حوضچه مذاب شود. این مرحله نقش مهمی در جلوگیری از اکسید شدن سطح ورق دارد.

ورود به حوضچه مذاب روی

ورق فولادی وارد حوضچه مذاب شده و در تماس مستقیم با روی مذاب قرار می گیرد. در این مرحله سطح ورق آماده تشکیل پوشش محافظ می شود.

پوشش دهی با روی مذاب

در این بخش، لایه ای از روی مذاب روی سطح ورق تشکیل می شود. این پوشش مقاومت ورق را در برابر خوردگی و زنگ زدگی افزایش می دهد.

کنترل ضخامت با جت های هوا

پس از خروج ورق از حوضچه، جت های هوا ضخامت پوشش روی را کنترل می کنند. روی اضافی از سطح ورق جدا شده و ضخامت پوشش یکنواخت می گردد.

خنک کاری نهایی

ورق گالوانیزه پس از پوشش دهی وارد مرحله خنک کاری می شود تا پوشش روی تثبیت شده و آماده عملیات نهایی گردد.

کروماته کردن

در این مرحله عملیات کروماته برای افزایش مقاومت سطحی ورق و جلوگیری از خوردگی انجام می شود. این فرآیند همچنین کیفیت ظاهری ورق را بهبود می دهد.

اندازه گیری ضخامت و کنترل کیفیت

در پایان فرآیند تولید، ضخامت پوشش روی و کیفیت سطح ورق توسط تجهیزات کنترلی اندازه گیری می شود تا محصول نهایی مطابق استانداردهای تولید باشد. استفاده از تجهیزات دقیق کنترلی و سیستم های مانیتورینگ پیشرفته، نقش مهمی در افزایش کیفیت تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه و کاهش خطاهای تولید دارد.

محدودیت های خط تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه

خط تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه با وجود بهره گیری از تجهیزات پیشرفته، دارای محدودیت هایی در بخش های مختلف فرآیند تولید است که می توانند بر سرعت خط، کیفیت پوشش دهی و پایداری تولید تاثیر بگذارند. عواملی مانند ظرفیت حرارتی کوره و مشعل ها، میزان کشش ورق، عملکرد جت های هوا و شرایط حوضچه مذاب از مهم ترین محدودیت های این خط تولید به شمار می روند. همچنین تغییر ضخامت ورق، دمای عملیاتی و شرایط مکانیکی ورق در حین تولید می تواند احتمال ایجاد نوسان در کیفیت محصول را افزایش دهد. در ادامه مهم ترین محدودیت های خط تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه را بررسی می کنیم.

 کوره

سیستم دمایی مشعل ها در کوره برای ضخامت های مختلف، براساس دو پایه استاندارد مختلف در مجتمع فولاد مبارکه انجام می پذیرد. این دو استاندارد کاری در خط تولید، محدوده دمایی را به وجود آورده که باعث ایجاد محدودیت در سرعت خط می شود.

DQ

در کوره، ورق تا دمای 780 درجه سانتی گراد گرم می شود. در این استاندارد ورق از لحاظ خواص مکانیکی نرم تر شده و آنیل شدن بیشتر باعث تحمل کشش بالاتر می شود. ورق تولیدی در صنعت قطعه سازی استفاده می شود.

CQ

در این نوع استاندارد به ورق تا دمای 730 درجه سانتی گراد گرما داده می شود و خواص مکانیکی ورق نسبت به استاندارد DQ سخت تر است. از دیگر عوامل محدود کننده که بر سرعت خط تاثیرگذار است می توان به کثیفی ورق و خرابی کوره اشاره کرد.

مشعل ها

ظرفیت حرارتی کوره ها خود باعث ایجاد محدودیت در سرعت خط تولید می شود و اجازه نمی دهد که سرعت خط از مقداری بیشتر گردد. برای بالا بردن سرعت خط باید ظرفیت کوره ها به حدی زیاد باشد که بتواند حرارت لازم ورق گالوانیزه عبوری را برای رسیدن به دمای مورد نیاز تامین نماید.

در مواردی که ورق ضخیم تری استفاده می شود، محدودیت ظرفیت مشعل ها باعث کاهش سرعت ورق می شود. برخی موارد این کاهش سرعت منجر به مشکلاتی در فرایند گالوانیزه شده و کیفیت ورق را تحت تاثیر قرار می دهد.

محدودیت در کشش

دو عدد غلطک hot bridle، کشش ورق را تنظیم می نمایند که یکی بعد از جت و دیگری در خروجی کوره باید نصب باشند که متاسفانه توسط شرکت خریداری نشده است. از جمله محدودیت ها می توان از کشش زیاد توسط غلطک های داخل حوضچه نام برد که با توجه به پایین بودن مقاومت کششی و بالا بودن دما در کوره ها باعث پاره شدن ورق گالوانیزه در کوره می شود.

افزایش کشش ورق به وسیله غلطک های داخل حوضچه، باعث کاهش میزان تحدب ورق و همچنین ارتعاش آن در حین گذر از جت ها شده است. این موضوع باعث افزایش کیفیت سطح پوشش ورق تولیدی می گردد. نصب غلطک hot bridle در خروجی کوره این محدودیت را برطرف می سازد.

شرایط کاری جت

محدوده کاری جت به پارامترهایی از قبیل: فشار هوای پشت نازل (سرعت جت هوای خروجی از نازل)، فاصله نازل تا ورق، فاصله نازل تا سطح مذاب و دهانه نازل بستگی دارد.

1. وجود ترکیب مواد مختلف به همراه مذاب روی
2. وجود آلومینیوم در ترکیب مذاب، از پوسته شدن و شکنندگی پوشش جلوگیری کرده و فاز آهن-روی را به فاز آهن-آلومینیوم-روی تبدیل می کند.

مساله محدب شدن ورق هنگام خروج از مذاب

از دیگر مسائل محدودیت زا در فرایند پوشش دهی، محدب شدن ورق در مقطع عرضی آن است. محدب شدن ورق هنگام خروج از حوضچه مذاب و اثر جت ها بر آن، پوشش غیر یکنواختی را در پشت و روی ورق ایجاد می نماید. این مساله به علت فقدان کشش لازم پس از خروج ورق از کوره ها به وجود می آید.

افزایش کشش در ورق، در هنگام فرایند پوشش دهی این مشکل را رفع می کند ولی تجهیزاتی نیاز است که کشش ورق را در ناحیه جت ها از ناحیه کوره جدا نماید. این تجهیزات در حال حاضر در خط تولید وجود ندارد، بنابراین افزایش کشش می تواند منجر به پارگی ورق در کوره شود که در آن جا دمای آن بیشتر و مقاومت کششی آن کمتر است.

ابتدا توسط کارشناسان احتمال داده می شد که ایجاد این مشکل مربوط به نحوه قرار گیری غلطک‌های درون حوضچه باشد ولی با بررسی بیشتر مشخص شد که این فرضیه صحیح نبوده،با این حال، این مشکل به طور کامل برطرف نشده است. وجود این مشکل بر روی ورق بیرون آمده از حوضچه مذاب، تحلیل ها را با آنچه در عمل انجام می پذیرد متفاوت ساخته و ایجاد خطا می نماید.

میزان مصرف روی در فرایند گالوانیزه کردن

مصرف جهانی روی در سال 2003 در حدود 731/9 میلیون تن بود. تقریبا نصف این میزان مصرف صرف صنعت گالوانیزه و بیشتر این مقدار جهت پروسه گالوانیزه کردن ورق به صورت پیوسته استفاده شده است.

ظرفیت تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه

ظرفیت تولید ورق گالوانیزه در جهان طی سال های اخیر رشد چشمگیری داشته است. افزایش تقاضا در صنایع ساختمانی، خودروسازی و لوازم خانگی باعث توسعه خطوط گالوانیزه پیوسته در کشورهای مختلف شده و بسیاری از تولیدکنندگان بزرگ فولاد، سرمایه گذاری گسترده ای در این حوزه انجام داده اند. صنعت گالوانیزه ورق، به صورت پیوسته صنعتی بزرگ و گسترده می باشد. در سال 2003 حدود 362 خط پوشش دهی به روش حوضچه داغ روی، در 61 کشور جهان در حال کار و 43 خط دیگر نیز در مرحله ساخت و طراحی بود. همچنین 87 خط گالوانیزه به روش الکتریکی برای تکمیل در سال 2005 در مرحله ساخت قرار داشته اند.

در سال 2006 حدود 492 خط گالوانیزه پیوسته در جهان فعال بودند که مجموع ظرفیت تولید آن ها به حدود 117.3 میلیون تن می رسید. آسیا حدود نیمی از ظرفیت تولید ورق گالوانیزه جهان را در اختیار دارد. بیشترین رشد تولید متعلق به کشور چین می باشد. در 50 سال گذشته تعداد خطوط ورق گالوانیزه به روش حوضچه داغ روی به طور پیوسته از 55 عدد در سال 1958 به 362 عدد در سال 2003 افزایش یافته است.

در طول دهه 1980 و 1990 تعداد خطوط گالوانیزه با کیفیت مورد نیاز در صنعت خودرو با بهبود مقاومت در برابر پدیده خوردگی سریعا افزایش یافتند. این رشد شامل توسعه خطوط پوشش دهی به روش حوضچه داغ روی و گالوانیزه الکتریکی همراه با خطوط پیوسته آنیل بود.

افزایش ظرفیت تولید خطوط گالوانیزه از سال 1990 عمدتا در کشور چین رخ داده است. ظرفیت تولید چین در سال 2005 به حدود 10 میلیون تن در سال برای بیشتر از 50 خط تولید رسیده و نزدیک به 10 درصد ظرفیت کل جهان را به خود اختصاص داده است. 

تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه فرآیندی تخصصی و پیوسته است که با استفاده از تجهیزات پیشرفته، کنترل دقیق دما و سیستم های پوشش دهی مدرن انجام می شود. بخش هایی مانند کوره، حوضچه مذاب، جت های هوا و واحد کروماته هر کدام نقش مهمی در کیفیت نهایی محصول و افزایش مقاومت ورق در برابر خوردگی دارند. همچنین کنترل دقیق ضخامت پوشش روی و شرایط عملیاتی خط تولید تاثیر مستقیمی بر دوام و عملکرد ورق گالوانیزه در صنایع مختلف دارد. آشنایی با اجزا، مراحل تولید و محدودیت های این خط تولید می تواند دید بهتری نسبت به کیفیت محصولات فولاد مبارکه و عوامل موثر بر قیمت ورق گالوانیزه و قیمت آهن در بازار ارائه دهد.

سوالات متداول