تاثير پارامترهاي توليد بر يکنواختي خواص متالورژيکي و ضخامت پوشش ورق گالوانيزه گرم مجتمع فولاد مبارکه

STUDENT

DEGREE

YEAR

Hot dip galvanizing is one of the most common methods to protect steel strips from corrosion. Nowadays because of usage of hot dip galvanizing strips in sensitive industries such as automobile, the quality of them should be high. One of the most determinant parameters in their quality is coating thickness uniformity and production costs are dependent of this. In this research the effect of production parameters on uniformity and coating thickness of hot galvanized steel strips produced in Isfahan Steel Complex investigated. Coating thickness in different part of strip width was measured with the use of microscopic observations and gravimetric methods. Results showed the most important parameters affect coating thickness uniformity are line speed, zinc bath temperature, air knife parameters and strip vibrations. Also the effect of coating thickness on-uniformity on the metallurgical properties such as coating texture, corrosion behavior and mechanical properties with the use of GDOES analysis, X-ray diffraction patterns, optical and electron microscopic observations, salt spraying and tafel polarization tests, tension tests and forming limit diagrams was studied. Microscopic observations showed that because of forming inhibition layer in the interface of coating and substrate, while total coating thickness increased, intermetallic layer thickness remain constant and on the other hand eta layer thickness with the 100% Zn composition increased. Also with increasing coating thickness, the texture transformed from basal plane to prismatic and pyramidal planes, that this phenomenon caused reduction in coating corrosion resistance. Salt sparing results expressed, the time of appearance about 5% red rust in steel surface increased with coating thickening due to more cathodic protection from substrate. In the galvanizing steel strips forming, eta layer plays the rule of lubricant and decreases friction. The results of Erickson tests showed that the width of safe area in forming limit diagrams being larger with increasing coating thickness demonstrator of better forming properties. Finally the effect of production parameters such as line speed, zinc bath temperature and air knife height on the coating thickness uniformity was assessed. By increasing the line speed, the immersion time decreases whereas withdrawal rate increases and affecting the coating thickness uniformity. With increasing the bath temperature and so fluidity of molten zinc, the outer surface part of coating will be thinner. On the other hand, with increasing in bath temperature, zinc diffusion coefficient in the steel substrate increased and the thickness of coating internal part will be increased. Increasing air knife height caused increasing on-uniformity and coating thickness, due to reduction molten viscosity. Based on results the optimum line speed was 70 m/min, zinc bath temperature was about 473 °C and air knife height was 700 mm. Keywords: , Hot dip galvanizing, coating thickness, Uniformity of metallurgical properties, Line speed, Zinc bath temperature, Air knife.

چکيده فرايند گالوانيزه گرم پيوسته يکي از شناخته‌شده‌ترين روش‌هاي متداول مورد استفاده جهت حفاظت ورق‌هاي فولادي نورد سرد شده در برابر خوردگي است. امروزه به دليل افزايش مصارف ورق‌هاي گالوانيزه در کاربردهايي که کيفيت سطحي بالا نياز است، کيفيت مورد انتظار از آنها نيز بالاتر رفته است. از آنجا که يکنواختي ضخامت پوشش نقش به‌سزايي در کيفيت ورق توليدي ايفا مي‌کند و همچنينيکي از عوامل تعيين‌کننده هزينه‌هاي توليد و قيمت نهايي ورق توليد شده است، لزوم انجام پژوهشي که در آن يکنواختيضخامت پوشش مورد بررسي جامع قرار گيرند احساس مي‌شود. در اينپژوهش، عوامل مؤثر بر يکنواختي ضخامت پوشش گالوانيزه گرم ورق فولادي توليد شده در مجتمع فولاد مبارکه و روش‌هاي بهبود يکنواختي بررسي گرديد. پروفيل ضخامت پوشش در عرض ورق گالوانيزه، توسط مشاهدات ميکروسکوپي و روش تعيين‌کننده جرم پوشش در قسمت‌هاي مختلف از کلاف‌هاي توليدي مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج حاصله نشان داد، مهم‌ترين عوامل مؤثر بر يکنواختي ضخامت پوشش ، دماي حمام، سياليت مذاب، سرعت خط گالوانيزه، پارامترهاي تيغههوا مانند ارتفاع تيغه هوا از سطح مذاب داخل حمام و لرزش ورق هنگام عبور از مقابل تيغه هوا است. همچنين تأثير غيريکنواختي ضخامت پوشش بر خواص متالورژيکي ورق‌هاي گالوانيزه از جمله بافت پوشش، رفتار خوردگي و خواص مکانيکي توسط آزمون‌هاي نظير آناليزGDOES، پراش پرتو ايکس، مشاهدات ميکروسکوپ نوري و الکتروني، آزمون پاشش نمک، آزمون پلاريزاسيون تافل، آزمون کشش و رسم منحني‌هاي حد شکل‌دهي بررسي گرديد. يررسي‌هاي ميکروسکوپي نشان داد که به دليل شکل‌گيري لايه ممانعت‌کننده در فصل مشترک پوشش و زيرلايه، با افزايش ضخامت پوشش، ضخامت لايه‌هاي آلياژي ثابت مانده و تنها ضخامت لايه اتا يا همان لايه با ترکيب شيميايي روي خالص افزايشيافت. همچنين با افزايش ضخامت پوشش، بافت سطحي از صفحات قاعده به صفحات زاويه زياد و صفحات منشوري تغييرمي‌کند که سبب کاهش مقاومت خوردگي پوشش مي‌شود. از طرف ديگر نتايج آزمون پاشش نمک نشان داد که همراه با افزايش ضخامت پوشش، زمان ظاهر شدن 5% زنگ قرمز در سطح ورق افزايشيافته که نشان‌دهنده افزايش قدرت پوشش جهت حفاظت‌کنندگي کاتدي از زيرلايه است. در هنگام شکل‌دهي ورق گالوانيزه، لايه اتا تشکيل شده بر سطح پوشش به صورت روانکار جامد عمل کرده و بنابراين سبب کاهش ضريب اصکاک مي‌گردد. نتايج آزمون شکل‌دهي اريکسون نيز نشان داده که با افزايش ضخامت پوشش، وسعت ناحيه ايمن در نمودارهاي حد شکل‌دهي افزايش مي‌يابد که نشان‌دهنده بهبود خاصيت شکل‌دهي پوشش است. در آخر تأثير برخي پارامترهاي توليد شامل سرعت خط گالوانيزه، دماي حمام مذاب روي و ارتفاع تيغه هوا بر يکنواختي پوشش ارزيابي گرديد. افزايش سرعت خط گالوانيزهبه دليل کاهش زمان غوطه‌وري ورق داخل حمام مذاب و در نتيجه کاهش نفوذ روي در زيرلايه و همچنين افزايش جرم پوشش قرار گرفته بر سطح ورق هنگام خروج از داخل حمام بر ضخامت کل پوشش تأثير گذار است. افزايش دماي حمام مذاب از يک سو سبب افزايش سياليت مذاب و در نيتجه کاهش لايه اتا گرديده و از سوي ديگر با افزايش نفوذ روي در زيرلايه ضخامت لايه آلياژي را افزايش مي‌دهد. افزايش ارتفاع تيغه هوا از سطح مذاب نيز سبب کاهش سياليت مذاب هنگام عبور از مقابل تيغه هوا گرديده و بنابراين ضخامت پوشش و غيريکنواختي آن افزايش مي‌يابد. با استفاده از نتايج بدست‌آمده سرعت بهينه خط گالوانيزه در حدودm/min 70، دماي حمام مذاب?C473 و ارتفاع بهينه از سطح مذاب داخل حمام حدودmm700 بدست آمد. کلمات کليدي : پوششگالوانيزه گرم، ضخامت پوشش گالوانيزه،يکنواختي خواص متالورژيکي، سرعت خط گالوانيزه،دماي حمام مذاب، تيغه هوا