З: Чи існують загальні галузеві правила щодо вмісту вуглецю в підкладці для оцинкованих рулонів?
A: Так. Загалом існують чіткі числові обмеження щодо вмісту вуглецю в підкладці для оцинкованих рулонів, щоб відповідати вимогам процесу гарячого-цинкування. Промисловість консенсусу вказує на те, що основи, придатні для гарячого-цинкування зануренням, — це, як правило, пластини з низько{4}}вуглецевої сталі з вмістом вуглецю від 0,05% до 0,15%. Це необхідно для контролю інтенсивності залізо-цинкової реакції, забезпечуючи адгезію та якість поверхні покриття. Інша поширена верхня межа промисловості полягає в тому, що вміст вуглецю в субстраті зазвичай не перевищує 0,12%. Беручи до прикладу звичайну марку DX51D, вимога щодо вмісту вуглецю для її субстрату становить не більше 0,12%. Це становить основну композиційну основу для сталі, яка використовується в оцинкованих рулонах.
2. Чи однакові вимоги до вмісту вуглецю для оцинкованих рулонів, що використовуються для різних цілей?
A: Абсолютно ні. Вміст вуглецю є основним показником, що розрізняє різні марки оцинкованих сталевих листів. Залежно від продуктивності обробки та вимог до міцності, допустимий діапазон значно змінюється. Зокрема, його можна розділити на такі три категорії:
Звичайна формувальна та конструкційна сталь: це найпоширеніший тип. Основним матеріалом є здебільшого звичайна низько{1}}вуглецева сталь, а вміст вуглецю в ній зазвичай контролюється від 0,10% до 0,20%. Наприклад, сталеві листи марки S320GD+Z, які використовуються для загальних структурних компонентів, вимагають, щоб вміст вуглецю в основному матеріалі був нижче 0,20%.
Різноманітні види сталі для штампування та глибокого-витягування: щоб отримати кращі характеристики глибокого-витягування, вміст вуглецю в цих сталевих листах має бути якомога нижчим. Наприклад, вміст вуглецю в електро-оцинкованому листі DC04E+Z, придатному для штампування складних форм, таких як панелі кузова, обмежений 0,08%; в той час як вміст вуглецю в інтерстиціальній IF сталі, яка використовується для над-надглибокого витягування, суворо обмежений нижче 0,005%, навіть на рівні 0,001%-0,005%.
Високо-конструкційна сталь: цей тип сталі покращує свою міцність завдяки мікролегуванню та технологіям контрольованої прокатки й охолодження, а вміст вуглецю в ній подібний до діапазону вмісту вуглецю у звичайній конструкційній сталі. Наприклад, максимальний вміст вуглецю в підкладці високоміцного конструкційного оцинкованого листа G550, що відповідає ASTM A653, становить 0,15%. Максимальний вміст вуглецю в підкладці в деяких спеціальних -сталях високої міцності може досягати навіть 0,18%, але для забезпечення якості цинкування потрібні спеціальні процеси.
3. Чому важливо суворо контролювати вміст вуглецю в субстраті в оцинкованих рулонах? Який вплив має вміст вуглецю на процес цинкування та кінцеву якість?
A: Суворий контроль вмісту вуглецю в першу чергу призначений для отримання високо-якісного міцного покриття. Під час гарячого-цинкування залізо в підкладці реагує з розплавленим цинком, утворюючи шар залізо-цинкового сплаву. Зі збільшенням вмісту вуглецю в субстраті ця реакція стає дедалі інтенсивнішою.
Ця бурхлива реакція призводить до ряду проблем: по-перше, втрати заліза різко збільшуються, витрачаються матеріали та утворюється більше цинкового шлаку в розплавленому цинку, що впливає на стабільність виробництва. По-друге, надмірна реакція призводить до того, що утворений шар залізо-цинкового сплаву стає аномально товстим. Цей шар сплаву твердий і крихкий, що значно знижує пластичність і адгезію покриття. Під час подальших процесів штампування та згинання товсте та крихке покриття схильне до розтріскування або відшаровування. Крім того, високий вміст вуглецю може викликати ефект цементиту, коли вуглець накопичується на поверхні сталі під час відпалу, утворюючи цементит. Це зменшує здатність розплавленого цинку до змочування поверхні сталі, що призводить до неповного покриття або утворення цинкових конкрецій.
4. Окрім вмісту вуглецю, форма вуглецю в підкладці також впливає на якість цинкування?
A: Так, форма вуглецю в сталі є однаково важливою. Вуглець у сталі переважно існує у формі залізо-вуглецевих сполук, і різні мікроструктури мають кардинально різний вплив на швидкість реакції залізо-цинк.
Експериментальні результати показують, що коли вуглець існує у формі гранульованого або шаруватого перліту, залізо найшвидше розчиняється в цинковій ванні, що призводить до аномально інтенсивної залізо-цинкової реакції та утворення надто товстого шару сплаву. І навпаки, якщо вуглець існує в рівномірно диспергованій структурі сорбіту або трооститу, реакція стає набагато помірнішою, що призводить до тоншого шару сплаву з кращою адгезією. Цей факт показує, що для сталей з однаковим вмістом вуглецю різні процеси термічної обробки можуть призвести до абсолютно різних характеристик цинкування; отже, вихідна мікроструктура субстрату також є важливим фактором, який слід враховувати.
5. Як вирішити проблеми цинкування високо-вуглецевих субстратів у реальному виробництві?
A: У виробництві такі методи оптимізації, як-от попереднє-покриття, в основному використовуються для вирішення цих завдань:
Попереднє-покриття/Попереднє-нікелювання: це один із найефективніших методів вирішення проблеми цинкування високо-кремнієвої та-вуглецевої сталі. Перед тим, як сталева стрічка потрапить у цинкову ванну, тонкий шар нікелю (або іншого металевого шару) наноситься гальванічно. Цей шар нікелю ефективно запобігає прямому контакту між сталевою підкладкою та розплавленим цинком, значно сповільнюючи швидкість та інтенсивність реакції залізо-цинку, отримуючи таким чином тонке покриття з хорошою адгезією. У реальному виробництві цього можна досягти, додавши приблизно 0,05% нікелю в цинкову ванну.
Оптимізований процес відпалу: за допомогою точного контролю атмосфери та температури в печі для відпалу можна запобігти накопиченню вуглецю на поверхні сталі з утворенням цементиту, покращуючи змочуваність цинкової ванни та зменшуючи дефекти поверхні, такі як вузлики цинку.
Точний контроль температури та складу цинкової ванни: зниження температури цинкової ванни та суворий контроль вмісту алюмінію в цинковій ванні може оптимізувати кінетику росту шару залізо-цинкового сплаву та запобігти його надмірному потовщенню.