تاثیر پارامترهای تولید بر یکنواختی خواص متالورژیکی و ضخامت پوشش ورق گالوانیزه 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.

فرایند گالوانیزه گرم پیوسته یکی از شناخته‌شده‌ترین روش‌های متداول مورد استفاده جهت حفاظت ورق‌های فولادی نورد سرد شده در برابر خوردگی است. امروزه به دلیل افزایش مصارف ورق‌های گالوانیزه در کاربردهایی که کیفیت سطحی بالا نیاز است، کیفیت مورد انتظار از آنها نیز بالاتر رفته است. از آنجا که یکنواختی ضخامت پوشش نقش به‌سزایی در کیفیت ورق تولیدی ایفا می‌کند و همچنینیکی از عوامل تعیین‌کننده هزینه‌های تولید و قیمت نهایی ورق تولید شده است، لزوم انجام پژوهشی که در آن یکنواختیضخامت پوشش مورد بررسی جامع قرار گیرند احساس می‌شود. در اینپژوهش، عوامل مؤثر بر یکنواختی ضخامت پوشش گالوانیزه گرم ورق فولادی تولید شده در مجتمع فولاد مبارکه و روش‌های بهبود یکنواختی بررسی گردید. پروفیل ضخامت پوشش در عرض ورق گالوانیزه، توسط مشاهدات میکروسکوپی و روش تعیین‌کننده جرم پوشش در قسمت‌های مختلف از کلاف‌های تولیدی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان داد، مهم‌ترین عوامل مؤثر بر یکنواختی ضخامت پوشش ، دمای حمام، سیالیت مذاب، سرعت خط گالوانیزه، پارامترهای تیغههوا مانند ارتفاع تیغه هوا از سطح مذاب داخل حمام و لرزش ورق هنگام عبور از مقابل تیغه هوا است. همچنین تأثیر غیریکنواختی ضخامت پوشش بر خواص متالورژیکی ورق‌های گالوانیزه از جمله بافت پوشش، رفتار خوردگی و خواص مکانیکی توسط آزمون‌های نظیر آنالیزGDOES، پراش پرتو ایکس، مشاهدات میکروسکوپ نوری و الکترونی، آزمون پاشش نمک، آزمون پلاریزاسیون تافل، آزمون کشش و رسم منحنی‌های حد شکل‌دهی بررسی گردید. یررسی‌های میکروسکوپی نشان داد که به دلیل شکل‌گیری لایه ممانعت‌کننده در فصل مشترک پوشش و زیرلایه، با افزایش ضخامت پوشش، ضخامت لایه‌های آلیاژی ثابت مانده و تنها ضخامت لایه اتا یا همان لایه با ترکیب شیمیایی روی خالص افزایشیافت. همچنین با افزایش ضخامت پوشش، بافت سطحی از صفحات قاعده به صفحات زاویه زیاد و صفحات منشوری تغییرمی‌کند که سبب کاهش مقاومت خوردگی پوشش می‌شود. از طرف دیگر نتایج آزمون پاشش نمک نشان داد که همراه با افزایش ضخامت پوشش، زمان ظاهر شدن 5% زنگ قرمز در سطح ورق افزایشیافته که نشان‌دهنده افزایش قدرت پوشش جهت حفاظت‌کنندگی کاتدی از زیرلایه است. در هنگام شکل‌دهی ورق گالوانیزه، لایه اتا تشکیل شده بر سطح پوشش به صورت روانکار جامد عمل کرده و بنابراین سبب کاهش ضریب اصکاک می‌گردد. نتایج آزمون شکل‌دهی اریکسون نیز نشان داده که با افزایش ضخامت پوشش، وسعت ناحیه ایمن در نمودارهای حد شکل‌دهی افزایش می‌یابد که نشان‌دهنده بهبود خاصیت شکل‌دهی پوشش است. در آخر تأثیر برخی پارامترهای تولید شامل سرعت خط گالوانیزه، دمای حمام مذاب روی و ارتفاع تیغه هوا بر یکنواختی پوشش ارزیابی گردید. افزایش سرعت خط گالوانیزهبه دلیل کاهش زمان غوطه‌وری ورق داخل حمام مذاب و در نتیجه کاهش نفوذ روی در زیرلایه و همچنین افزایش جرم پوشش قرار گرفته بر سطح ورق هنگام خروج از داخل حمام بر ضخامت کل پوشش تأثیر گذار است. افزایش دمای حمام مذاب از یک سو سبب افزایش سیالیت مذاب و در نیتجه کاهش لایه اتا گردیده و از سوی دیگر با افزایش نفوذ روی در زیرلایه ضخامت لایه آلیاژی را افزایش می‌دهد. افزایش ارتفاع تیغه هوا از سطح مذاب نیز سبب کاهش سیالیت مذاب هنگام عبور از مقابل تیغه هوا گردیده و بنابراین ضخامت پوشش و غیریکنواختی آن افزایش می‌یابد. با استفاده از نتایج بدست‌آمده سرعت بهینه خط گالوانیزه در حدودm/min 70، دمای حمام مذاب?C473 و ارتفاع بهینه از سطح مذاب داخل حمام حدودmm700 بدست آمد. کلمات کلیدی : پوششگالوانیزه گرم، ضخامت پوشش گالوانیزه،یکنواختی خواص متالورژیکی، سرعت خط گالوانیزه،دمای حمام مذاب، تیغه هوا