در مقاله زیر به بررسی نحوه تولید ورق گالوانیزه در کارخانه فولاد مبارکه به همراه اجزا مورد نیاز و محدودیت های تولید این محصول خواهیم پرداخت. اطلاع از نحوه تولید ورق گالوانیزه در مجتمع فولاد مبارکه یکی از مواردی است که زیاد برای کاربران سوال می‌شود. به طور کلی دو نوع ورق گالوانیزه وجود دارد، گرم و سرد. تفاوت ورق گالوانیزه گرم و سرد در نحوه گالوانیزه کردن آنهاست.
اجزا خط گالوانیزه مجتمع فولاد مبارکه:
ورق گالوانیزه از ابتدای ورود به کوره و تا قبل از ورود به حوضچه مذاب روی، مراحل زیر را پشت سر می گذارد.
تعداد کل مشعل ها در خط گالوانیزه مجتمع فولاد مبارکه 156 عدد است که به صورت مساوی در دو طرف تقسیم شده اند. انتظار اولیه از ورود ورق به کوره، آنیل نمودن آن است. دمای ورق در این مرحله باید به دمایی در حدود 730 و 780 درجه سانتی‌گراد برسد. انتظار بعدی از کوره، آماده شدن ورق برای ورود به حوضچه مذاب روی است. ورق پس از عبور از دو مرحله پیش گرم، وارد مرحله گرم کردن به وسیله 18 مشعل می گردد.
در این مرحله توسط گرم کن ها، دمای ورق حفظ می شود و مرحله آنیل شدن صورت می پذیرد.
در این مرحله و بعد از اتمام عمل آنیل شدن دمای ورق به دمای 500 درجه سانتی‌گراد و حتی پایین تر کاهش می یابد.
در این قسمت برای همگن شدن دما در ورق، دمای کوره ثابت نگه داشته می شود.
در این مرحله انجام ایزوله اتمسفری کوره و ارتباط بین کوره و حوضچه صورت می پذیرد و لذا داکت اسنوت (مجرای پوزه شکل) در داخل مذاب وارد می شود. لارم به توضیح است که همانند داخل کوره، داکت اسنوت (مجرای پوزه شکل) محتوی گازهای نیتروژن و هیدروژن با ترکیب 100 درصد نیتروژن و صفر درصد هیدروژن تا میزان 80 درصد نیتروژن و 20 درصد هیدروژن می باشد.
در این خط تولید ورق گالوانیزه، برای جلوگیری از تحدب ورق و همچنین تنظیم و ایجاد کشش در آن، در مکان های مختلفی، با توجه به نیاز، از غلطک هایی استفاده شده است که به طور مفصل توضیح داده خواهد شد.
حوضچه مذاب حاوی مذاب روی و ترکیبات آن بوده که به وسیله دو عدد الکترود به روش القایی حرارت مورد نیاز برای مذاب داخل حوضچه را تامین می نماید.
ورق گالوانیزه پس از خروج از حوضچه داغ مذاب در معرض جت های هوا قرار می گیرد. مذاب اضافی به حوضچه بازگشته و یک لایه نازک روی ورق تشکیل می شود و ضخامت ورق گالوانیزه را کنترل می نماید.
ورق تولیدی برای جلوگیری از خوردگی، سطح پوشش و افزایش عمر ورق کروماته می شود.
پس از خنک کاری، ورق گالوانیزه پوشش داده می شود. برای اندازه گیری پوشش، روی آن از یک حسگر مادون صوت استفاده شده که جرم پوشش ورق را به صورت عرضی روی ورق، به اتاق کنترل گزارش می دهد.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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، این مشکل همچنان وجود دارد. 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.
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.
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.
بنابراین در سال 2006 قاعدتا در حدود 492 خط گالوانیزه پیوسته به هنگام شروع تولید با ظرفیتی معادل 3/117 میلیون تن در حال تولید بوده اند. آسیا تولید، نیمی از ظرفیت ورق گالوانیزه جهان را بر عهده 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 افزایش شامل پوشش دهی به روش های حوضچه داغ روی و گالوانیزه الکتریکی همراه با استفاده از 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.