در سال‌های اخیر ورق گالوانیزه گرم به دلیل مقاومت عالی در برابر خوردگی کاربرد وسیعی در صنعت و خصوصا ساخت خودرو پیدا کرده است. به طور کلی اعمال پوشش‌های روی از جمله موثرترین و اقتصادی‌ترین شیوه حفاظت از فولادهای کم کربن در مقابل خوردگی هستند.
روش گالوانیزه گرم و سرد بیشترین کاربرد را در صنایع مختلف دارند. روش گالوانیزه گرم به دلیل هزینه‌های پایین‌تر، توسعه و گسترش بیشتری داشته و بیشترین حجم تولید را به خود اختصاص داده است. فولادهای گالوانیزه دارای ترکیب مناسبی از خواص مانند استحکام بالا، شکل‌پذیری مطلوب، مقاومت خوردگی، زیبایی، سبکی وزن، بازیافت و هزینه تولید پایین هستند.
با توجه به ویژگی‌های فوق، استفاده از فولادهای گالوانیزه در صنایع مختلف مانند خودروسازی، ساخت لوازم خانگی و همچنین ساخت انواع سازه‌ها و ساختمان‌ها به عنوان موادی ایده‌آل مورد توجه قرار گرفته است.
گالوانیزه گرم باعث ایجاد لایه‌ای از روی یا همان زینک بر سطح فولاد می‌گردد که سطح را به طور کامل پوشانده و آن را در برابر خورندگی محیط محافظت می‌نماید. همچنین این لایه مقاومت به سایش مناسبی را از خود نشان می‌دهد. در صورت ایجاد ناپیوستگی‌های سطحی یا صدمه دیدن پوشش، محافظت از فولاد توسط مکانیزم حفاظت کاتدی ادامه می‌یابد.
جهت انجام گالوانیزه گرم به طور کلی سه مرحله صورت می‌گیرد که هر مرحله نیز می‌تواند از چند مرحله دیگر تشکیل شده باشد. این مراحل عبارتند از:
جهت انجام فرآیند گالوانیزه سطح ورق‌ها باید کاملا آماده شود. برای این منظور چربی زدایی، اسیدشویی، شست و شو، فرو بردن قطعه در فلاکس مناسب و پیش‌گرم نمودن قطعه باید صورت گیرد.
در این مرحله ورق در حمام مناسبی که قبلا تهیه شده است، براساس هدف و کاربرد نهایی برای مدت زمانی مشخص و با دمای مشخص قرار می‌گیرد. در این مرحله واکنش‌های شیمیایی صورت گرفته و لایه‌های آلیاژی تشکیل می‌شود و در پایان با شرایط کنترل شده قطعه سرد می‌گردد.
این مرحله می‌تواند در ارتباط با خود ورق‌ها و یا تجهیزات مورد استفاده در کارخانه مد نظر قرار گیرد. از جمله عملیات تکمیلی می‌توان به برداشتن روی از سطح قطعاتی که معیوب هستند، بازیابی روی از سرباره، خنثی کردن اسید باقی مانده، بازیابی اسید مصرف شده و یا عملیات حرارتی ورق‌های گالوانیزه شده اشاره نمود.
اکثر خطوط گالوانیزه ورق به صورت پیوسته به روش پوشش‌دهی حوضچه داغ روی بوده و حدود 17 درصد باقی مانده با روش‌های گالوانیزه به صورت الکتریکی تولید می‌شوند. برای نمونه یک خط مدرن گالوانیزه ورق به صورت پیوسته به روش حوضچه داغ روی که با سرعت ماکزیم حدود 180 متر در دقیقه کار می‌کند، سالیانه تولیدی تا میزان 500.000 تن ورق گالوانیزه (به طور متوسط 238.000 تن در سال) را دارد.
ورق‌های پوشش داده شده تولیدی توسط این خطوط در صنایع ساختمانی، خودروسازی و هواپیماسازی استفاده می‌شوند. اگرچه صنعت فولاد به یک صنعت کامل و پیشرفته تبدیل شده است اما تکنولوژی و تولیدات در این صنعت فرایند رو به رشدی دارند.
مصرف جهانی روی (Zn) در سال 2003 حدود 9.731 میلیون تن بوده که تقریبا نیمی از آن صرف گالوانیزه و بیشتر این مقدار جهت پروسه گالوانیزاسیون ورق به صورت پیوسته استفاده شده است. تقسیم‌بندی بین بخش‌های عمده صنعت گالوانیزه در اروپا سال 2001 در جدول آورده شده است.
صنعت گالوانیزه ورق به صورت پیوسته صنعتی بزرگ و گسترده است. در سال 2003 حدود 362 خط پوشش‌دهی به روش حوضچه داغ روی در 61 کشور جهان در حال کار و 43 خط دیگر نیز در مرحله ساخت و طراحی بوده و همچنین 87 خط گالوانیزه به روش الکتریکی در سال 2005 در مرحله ساخت قرار داشته‌اند.
آسیا تولید نیمی از ظرفیت ورق گالوانیزه جهان را بر عهده دارد که بیشترین رشد تولید، متعلق به کشور چین است. در 50 سال گذشته تعداد خطوط ورق گالوانیزه به روش حوضچه داغ روی به طور پیوسته از 55 عدد به 362 افزایش یافته است.
در ایران نیز در سال‌های اخیر میزان تولید ورق گالوانیزه افزایش یافته است. از مهمترین کارخانجات تولید این محصول می‌توان به کارخانه فولاد مبارکه، هفت الماس و امیرکبیر کاشان اشاره کرد. در ادامه به بررسی نوع ساخت و کیفیت ورق گالوانیزه تولیدی 5 کارخانه برتر ایران خواهیم پرداخت.
فعالیت شرکت فولاد مبارکه اصفهان در زمینه تولید انواع ورق فولادی در ضخامت‌های 0.18 تا 16 میلی‌متر به صورت ورق گرم و سرد نورد شده و همچنین کلاف در سال‌های اخیر بسیار درخشان بوده است. تولید ورق گالوانیزه در این شرکت به عنوان یکی از اقتصادی‌ترین روش‌های حفاظت از خوردگی از ابتدای تاسیس در نظر گرفته شده بود.
همان طور که پیش‌تر نیز ذکر گردید اهمیت تولید این محصول از جهت استفاده بی‌شمار در صنایعی همچون خودروسازی، ساختمان، لوازم خانگی و صنایع فلزی است. روش تولید ورق گالوانیزه فولاد مبارکه به روش غوطه‌وری گرم به صورت مداوم بوده که در نهایت ورق تولیدی به صورت کلاف سرد خام تحویل داده می‌شود.
ضخامت این نوع ورق در محدوده 2-0.25 میلی‌متر و عرض آن 750 تا 1510 میلی‌متر است. همچنین قطر داخلی کلاف خروجی 508 تا 610 میلی‌متر و قطر خارجی کلاف 900 تا 2000 میلی‌متر است. از جمله مشخصات دیگری که هنگام خرید ورق گالوانیزه اهمیت زیادی دارد وزن آن است.
طبق اطلاعات منتشر شده از این شرکت وزن کلاف خروجی در محدوده 3 تا 20 تن و وزن مجموع پوشش گالوانیزه برای هر دو سطح نیز 100 تا 350 گرم بر متر مربع است. لایه روغن نیز حداکثر 2 گرم بر متر مربع ذکر شده است. ظرفیت تولید ورق گالوانیزه در این کارخانه 200 هزار تن در سال بوده و کیفیت ظاهری سطح ورق‌های تولیدی نیز در دو نوع معمولی و بهبود یافته ارائه می‌گردد.
در شرکت فولاد مبارکه ورق‌های گرم نوردیده (ورق سیاه) و سرد نوردیده ( ورق گالوانیزه و روغنی) برای کاربردهای مختلف به تولید می‌رسند. بخشی از کاربردهای نهایی این ورق‌ها را می‌خوانیم:
در جریان تولید محصولات فوق و در جهت تامین موارد مندرج در استانداردهای بین‌المللی و درخواست‌های مصرف‌کنندگان این محصولات، باید فرایند تولید این محصولات تحت کنترل دقیق قرار داشته باشد. موارد زیر در کارخانه فولاد مبارکه با دقت بالا کنترل می‌شوند:
از جمله دیگر ویژگی‌های ورق گالوانیزه تولیدی این شرکت می‌توان به استحکام بالا، جوش‌پذیری خوب، مقاومت به ضربه عالی، کیفیت سطحی خوب، کیفیت داخلی خوب، ناخالصی‌های غیر فلزی پایین و مقاومت خستگی مناسب اشاره کرد.
دارا بودن مجموعه خواص فوق به صورت توام با در نظر گرفتن اینکه افزایش بعضی از این پارامترها منجر به کاهش سایر پارامترها می‌گردد و همچنین وجود حساسیت‌های ویژه در حین ساخت و تولید و آزمایش‌های متعدد بر روی محصول نهایی فولاد مبارکه را به تولیدکننده برتر ورق فولادی کشور تبدیل ساخته است.
این شرکت در سال 1375 با هدف تولید انواع ورق فولادی اعم از ورق گالوانیزه و زنگ نزن تاسیس گردید. بهره‌برداری از خط تولید ورق گالوانیزه در سال‌های آتی با ظرفیت تولید 100.000 تن آغاز شد. در حقیقت این شرکت حدود پانزده درصد از نیاز بازار فولاد داخلی را تامین کرده و میزان صادرات آن نیز در حدود 40-20 درصد از میزان تولید داخلی است. ضخامت ورق گالوانیزه هفت الماس در محدوده 0.3-2 میلی‌متر و عرض محصول تولیدی نیز در محدوده 1250-1000 تن است.
در حال حاضر یکی از با کیفیت‌ترین ورق‌های تولیدی در ایران متعلق به کارخانه هفت الماس بوده و مصداق آن نیز دریافت نشان استاندارد ملی و گواهی کیفیت ISO9001 : 2008 برای تولید ورق گالوانیزه است. در حال حاضر هدف این شرکت دریافت گواهینامه‌های معتبر بین المللی است.
همچنین تولید ورق نورد گرم، رنگی و گالوانیزه ضخیم نیز در جهت تکمیل چرخه تولید در دستور کار این شرکت قرار گرفته است. همچون شرکت فولاد مبارکه این شرکت نیز به آزمایشگاه‌های مجهز کنترل کیفیت تولید مجهز بوده و در ارائه خدمات آزمایشگاهی بر روی انواع ورق فولادی و مقاطع بسیار توانمند است.
نحوه ارائه محصول توسط این شرکت به صورت رول (کویل) و برش خورده (شیت) است:
رول: (کویل)
برش خورده: (شیت)
این شرکت در سال 1374 فعالیت خود را با هدف تولید ورق گالوانیزه و به روش غوطه‌وری گرم مداوم آغاز کرد و پس از 3 سال خط تولید آن به بهره‌برداری رسید. شرکت امیرکبیر کاشان دارای خط نورد سرد تک قفسه، خط گالوانیزه، خطوط برش عرضی، اسید شویی و بازیافت و ... است. از محصولات تولیدی این شرکت در حال حاضر می‌توان به ورق گالوانیزه، ورق سرد آنیل شده و ورق اسیدشویی اشاره کرد.
کیفیت محصولات تولیدی این شرکت به چهار دسته تجاری، کششی، کششی عمیق و کششی بسیار عمیق تقسیم می‌گردد. محصولات تجاری دارای خواص فیزیکی از جمله انعطاف‌پذیری و استحکام مناسب جهت مصارف عمومی بوده از موارد مصرف آن می‌توان به کابینت، کانال، بشکه سازی، لوله سازی، صنعت بسته‌بندی، مبلمان اداری و ... اشاره کرد.
خواص فیزیکی محصولات کششی شامل استحکام کمتر، کشش خوب، انعطاف پذیری بالا و قابلیت خمش بوده و از موارد مصرف آن می‌توان به قطعات داخلی اتومبیل، لوازم خانگی و پرس‌کاری اشاره کرد. محصولات کششی عمیق، دارای استحکام کمتر، کشش عالی، قابلیت خمش بسیار خوب و انعطاف پذیری عالی برای شکل‌دهی قطعات پیچیده مانند قطعات خودرو است.
همچنین محصولات کششی بسیار عمیق نیز دارای استحکام کمتر، کشش و انعطاف‌پذیری بسیار عالی و قابلیت خمش عالی هستند. از کابردهای آن نیز می‌توان به کاربردهای با کشش بسیار بالا مانند قطعات صنعتی اشاره کرد.
کیفیت سخت دارای انعطاف‌پذیری پایین و استحکام بالا قابل استفاده در ساخت پروفیل و پوشش سقف
کیفیت تجاری و نورد سطحی شده دارای استحکام کمتر، کشش معمولی، انعطاف‌پذیری خوب و قابلیت رنگ‌پذیری و قابل مصرف در قطعات داخل اتومبیل و لوازم خانگی که باید رنگ‌پذیر باشند
کیفیت کششی دارای استحکام کمتر، کشش خوب، قابلیت خمش بسیار عالی و انعطاف‌پذیری خوب برای استفاده در شکل‌دهی قطعات پیچیده، قطعات داخلی اتومبیل و پرس‌کاری
کیفیت کششی و نورد سطحی شده دارای استحکام کمتر، کشش عالی، انعطاف‌پذیری عالی، قابلیت خمش بسیار خوب و قابلیت رنگ‌پذیری عالی که از موارد مصرف این ورق‌های گالوانیزه می‌توان در ساخت قطعات داخلی و تمامی قطعات خارجی اتومبیل اشاره کرد.
همچنین ورق گالوانیزه تولیدی این شرکت به سه شکل کلاف، ورق مسطح و ورق فرم‌دار تحویل مشتری داده خواهد شد.
این شرکت نیز در راستای تامین ورق فولادی مصرفی مرغوب و تعیین کیفیت دارای آزمایشگاه‌هایی برای آزمون‌های شیمیایی، آزمون‌های مکانیکی و آزمون‌های متالوژیکی است.
شرکت ورق خودرو شهرکرد یکی دیگر از شرکت‌های مطرح در زمینه تولید ورق گالوانیزه در ایران بوده و محصول تولیدی توسط این کارخانه ویژه استفاده در صنعت خودرو است. در حال حاضر ظرفیت تولید این کارخانه به 400 هزار تن رسیده است.
همچنین ورق تولیدی توسط این شرکت جایگزینی مطمئن برای ورق‌های وارداتی شناخته شده است. از ویژگی‌های محصول این شرکت می‌توان به عدم خوردگی و مقاومت در برابر نمک‌های محلول در آب، رطوبت و آلودگی هوا است. به دلیل ویژگی‌های مطلوب آن محصول مناسبی جهت استفاده در بدنه خودرو است چرا که از دوام و پایداری بالایی برخوردارند.
مواد اولیه این کارخانه توسط شرکت فولاد مبارکه تامین گردیده و در صورت نیاز بیشتر از سایر کارخانجات داخلی تامین می‌شود. به طور کلی ورق گالوانیزه خودرو شهرکرد دارای مقاومت در عین نازکی، فرم‌پذیری بالا، صافی زیاد و رنگ پذیری است و این ویژگی‌ها ورق تولیدی را به یکی از با کیفیت‌ترین ورق‌های بازار تبدیل کرده است.
با توجه به قیمت ورق گالوانیزه شهرکرد نسبت به محصولات مشابه خارجی تولید خودرو با این ورق سبب کاهش چشمگیر قیمت خودرو تولیدی می‌گردد. حمل و نقل محصول تولیدی این کارخانه به وسیله شبکه مواصلاتی موجود به راحتی امکان‌پذیر بوده و خرید ورق گالوانیزه را برای خریداران راحت خواهد کرد.
محصولات اصلی تولیدی شرکت فولاد تاراز شهرکرد شامل ورق‌های پوشش‌دار است. این شرکت در سال 87 در شهرک صنعتی شهرکرد به عنوان نخستین تولیدکننده ورق گالوالوم در کشور تاسیس گردید. 7 سال پس از تاسیس خط تولید ورق فولادی آن به بهره‌برداری رسید. ظرفیت اسمی فولاد تاراز براساس آمار منتشر شده حدود سالانه 330.000 تن است.
ورق گالوانیزه تاراز دارای ویژگی‌هایی از جمله مقاومت در برابر خوردگی، دارا بودن سطح براق در کنار زیبایی ظاهری، قابلیت شکل دهی و فرم پذیری بالا، رنگ پذیری مناسب، هزینه کمتر و بازرسی آسان و قابلیت انجام عملیات جوشکاری بوده که این ویژگی‌ها محصول این شرکت را تبدیل به یکی از بهترین محصولات موجود در بازار ساخته است. از موارد مصرف ورق های تولیدی آن نیز می‌توان به اجزای ماشین، لوازم خانگی و صنعت ساختمان اشاره کرد.
سیستم دمایی مشعل‌ها در کوره برای ضخامت‌های مختلف براساس دو پایه استاندارد مختلف در مجتمع فولاد مبارکه انجام می‌پذیرد. این دو استاندارد کاری در خط تولید، محدوده دمایی را به وجود آورده که باعث ایجاد محدودیت در سرعت خط می‌کند.
در کوره ورق تا دمای 780 درجه سانتی‌گراد گرم می‌شود. در این استاندارد، ورق از لحاظ خواص مکانیکی نرم‌تر شده و آنیل شدن بیشتر باعث تحمل کشش بالاتر می‌شود. ورق تولیدی در صنعت قطعه سازی استفاده می‌شود.
در این نوع استاندارد به ورق تا دمای 730 درجه سانتی‌گراد گرما داده می‌شود و خواص مکانیکی ورق نسبت به استاندارد DQ سخت‌تر است. دستورالعمل کاری سرعت خط در واحد گالوانیزه مجتمع فولاد مبارکه بر حسب ضخامت و براساس دو پایه استاندارد کاری شرح داده شده موجود است. از دیگر عوامل محدود کننده که بر سرعت خط تاثیر گذار است می‌توان کثیفی ورق و خرابی کوره را ذکر نمود.
ظرفیت حرارتی کوره‌ها نیز باعث ایجاد محدودیت در سرعت خط تولید می‌شود و اجازه نمی‌دهد که سرعت خط از مقداری بیشتر گردد. برای بالا بردن سرعت خط باید ظرفیت کوره‌ها به حدی زیاد باشد که بتواند حرارت لازم ورق عبوری را برای رسیدن به دمای مورد نیاز تامین نماید.
در مواردی که ورق ضخیم‌تری استفاده می‌شود محدودیت ظرفیت مشعل‌ها باعث کاهش سرعت ورق می‌شود. در برخی موارد این کاهش سرعت منجر به مشکلاتی در فرایند گالوانیزه شده و کیفیت ورق را تحت تاثیر قرار می‌دهد.
از جمله محدودیت‌ها می‌توان از ایجاد کشش زیاد توسط غلتک‌های دال حوضچه نام برد که با توجه به پایین بودن مقاومت کششی و بالا بودن دما در کوره‌ها، باعث پاره شدن ورق در کوره می‌شود. افزایش کشش ورق به وسیله غلتک‌های داخل حوضچه باعث کاهش میزان تحدب ورق و همچنین ارتعاش آن در حین گذر از جت‌ها شده که منجر به افزایش کیفیت سطح پوشش ورق تولیدی می‌گردد. نصب غلتک‌های بریدل این محدودیت را برطرف می‌سازد. غلتک‌های بریدل که کشش ورق را تنظیم می‌نمایند متاسفانه توسط شرکت خریداری نشده است.
وجود آلومینیم در ترکیب از پوسته کردن و شکنندگی جلوگیری کرده و فاز آهن – روی را به آهن – آلومینیم - روی تبدیل می‌کند.
از دیگر مسائل محدودیت‌زا در فرایند پوشش‌دهی، محدب شدن ورق در مقطع عرضی آن است. محدب شدن ورق هنگام خروج از حوضچه مذاب و اثر جت‌ها بر آن پوشش غیر یکنواختی را در پشت و روی ورق ایجاد می‌نماید. این مساله به علت فقدان کشش لازم، پس از خروج ورق از کوره‌ها به وجود می‌آید.
افزایش کشش در ورق هنگام فرایند پوشش‌دهی این مشکل را رفع می‌کند ولی تجهیزاتی نیاز است که کشش ورق را در ناحیه جت‌ها از ناحیه کوره جدا نماید. این تجهیزات در حال حاضر در خط وجود ندارد و بنابراین افزایش کشش می‌تواند منجر به پارگی ورق در کوره شود که در آنجا دمای آن بیشتر و مقاومت کششی آن کمتر است.