يحتوي مصنع الجلفنة على ثلاثة أنظمة رئيسية: المعالجة المسبقة، والجلفنة، والمعالجة اللاحقة. تعمل هذه الأنظمة معًا لتنظيف الفولاذ وطلائه وتشطيبه.
يُنظّف نظام المعالجة المسبقة الفولاذ، ويزيل الأوساخ والشحوم والصدأ. تُساعد هذه الخطوة على التصاق الزنك جيدًا بالفولاذ.
النظام الجلفنةيُغطي الفولاذ بطبقة من الزنك. يُبرّد نظام المعالجة اللاحقة الفولاذ ويُضيف طبقة حماية نهائية. هذا يجعل الفولاذ قويًا ومتينًا.
النظام 1: نظام المعالجة المسبقة
يعد نظام المعالجة المسبقة المرحلة الأولى والأكثر أهمية فيعملية الجلفنةوظيفتها الرئيسية هي تحضير سطح فولاذي نظيف تمامًا. يسمح السطح النظيف للزنك بتكوين رابطة قوية وموحدة مع الفولاذ. يستخدم هذا النظام سلسلة من الغمسات الكيميائية لإزالة جميع الملوثات.
خزانات إزالة الشحوم
إزالة الشحوم هي الخطوة الأولى في التنظيف. تصل قطع الفولاذ إلى المصنع محملةً بملوثات سطحية كالزيت والأوساخ والشحوم. تعمل خزانات إزالة الشحوم على إزالة هذه المواد. تحتوي هذه الخزانات على محاليل كيميائية تُفتت الأوساخ. من بين الحلول الشائعة:
محاليل إزالة الشحوم القلوية
محاليل إزالة الشحوم الحمضية
مزيلات الشحوم القلوية عالية الحرارة
في أمريكا الشمالية، يستخدم العديد من المجلفنين محاليل هيدروكسيد الصوديوم المسخنة. عادةً ما يُسخّن المشغّلون هذه الخزانات القلوية إلى درجة حرارة تتراوح بين 80 و85 درجة مئوية (176-185 درجة فهرنهايت). تُحسّن هذه الحرارة فعالية التنظيف دون تكاليف الطاقة الباهظة لغلي الماء.
خزانات الشطف
بعد كل معالجة كيميائية، يُنقل الفولاذ إلى خزان الشطف. يُزيل الشطف أي مواد كيميائية متبقية من الخزان السابق. تمنع هذه الخطوة تلوث الحمام التالي في التسلسل. الشطف الجيد ضروري للحصول على تشطيب عالي الجودة.
معيار الصناعة:وفقًا لمعيار التخليل SSPC-SP 8، يجب أن يكون ماء الشطف نظيفًا. يجب ألا يتجاوز إجمالي كمية الأحماض أو الأملاح المذابة المنقولة إلى خزانات الشطف غرامين لكل لتر.
خزانات التخليل الحمضي
بعد ذلك، يُنقل الفولاذ إلى خزان تخليل حمضي. يحتوي هذا الخزان على محلول حمضي مخفف، عادةً حمض الهيدروكلوريك. وظيفة الحمض هي إزالة الصدأ وقشور الطحن، وهما أكاسيد الحديد المتراكمة على سطح الفولاذ. تكشف عملية التخليل عن الفولاذ العاري النظيف تحته، مما يجعله جاهزًا لخطوة التحضير النهائية.
خزانات التدفق
الصهر هو الخطوة الأخيرة في المعالجة المسبقة. يُغمس الفولاذ النظيف فيخزان التدفقيحتوي على محلول كلوريد الزنك والأمونيوم. يُغطي هذا المحلول الفولاذ بطبقة بلورية واقية. تؤدي هذه الطبقة وظيفتين: تنظيفًا دقيقًا نهائيًا، وحماية الفولاذ من الأكسجين في الهواء. تمنع هذه الطبقة الواقية تكوّن صدأ جديد قبل دخول الفولاذ إلى وعاء الزنك الساخن.
بعد المعالجة المسبقة، ينتقل الفولاذ إلى نظام الجلفنة. يهدف هذا النظام إلى تطبيقطلاء الزنك الواقييتكون من ثلاثة مكونات رئيسية: فرن تجفيف، وفرن جلفنة، وغلاية زنك. تعمل هذه المكونات معًا لتكوين الرابطة المعدنية بين الفولاذ والزنك.
فرن التجفيف
فرن التجفيف هو المحطة الأولى في هذا النظام. وظيفته الرئيسية هي تجفيف الفولاذ تمامًا بعد مرحلة الصهر. عادةً ما يُسخّن المُشغّلون الفرن إلى حوالي 200 درجة مئوية (392 درجة فهرنهايت). تُبخّر هذه الحرارة العالية جميع الرطوبة المتبقية. تُعد عملية التجفيف الشاملة ضرورية لأنها تمنع انفجارات البخار في الزنك الساخن، وتجنّب عيوب الطلاء، مثل الثقوب الصغيرة.
تتميز أفران التجفيف الحديثة بتصميمات موفرة للطاقة. تُقلل هذه الميزات من استهلاك الوقود وتُحسّن كفاءة المصنع.
يمكنهم استخدام غازات العادم من الفرن لتسخين الفولاذ مسبقًا.
وهي تشمل في كثير من الأحيان أنظمة استرداد الحرارة.
أنها تضمن توزيع الحرارة الأمثل والموحد.
فرن الجلفنة
يوفر فرن الجلفنة الحرارة العالية اللازمة لصهر الزنك. تُحيط هذه الوحدات القوية بغلاية الزنك، وتُحافظ على درجة حرارة الزنك المنصهر عند درجة حرارة دقيقة. تستخدم الأفران تقنيات تسخين متطورة متعددة لضمان كفاءة عملها. من الأنواع الشائعة:
مواقد عالية السرعة تعمل بالنبض
أفران التدفئة غير المباشرة
الأفران الكهربائية
السلامة أولاًتعمل الأفران بدرجات حرارة عالية جدًا، مما يجعل السلامة أمرًا بالغ الأهمية. وهي مُصممة بعزل حراري عالي، وأجهزة استشعار رقمية لمراقبة درجة حرارة الغلاية، وتصاميم تُسهّل فحص الشعلات وصمامات التحكم.
غلاية الزنك
غلاية الزنك هي وعاء مستطيل كبير يحفظ الزنك المصهور. تُوضع مباشرة داخل فرن الجلفنة الذي يُسخّنها. يجب أن تكون الغلاية متينة للغاية لتتحمل درجات الحرارة العالية المستمرة والطبيعة التآكلية للزنك السائل. لهذا السبب، يُصنّع المصنعون غلايات من فولاذ خاص منخفض الكربون والسيليكون. وقد يُبطّن بعضها داخليًا بالطوب الحراري لإطالة عمرها.
النظام 3: نظام ما بعد العلاج
نظام ما بعد العلاج هو المرحلة النهائية فيعملية الجلفنةالغرض منه هو تبريد الفولاذ المطلي حديثًا ووضع طبقة واقية نهائية. يضمن هذا النظام للمنتج المظهر المطلوب والمتانة طويلة الأمد. المكونات الرئيسية هي خزانات التبريد ومحطات التخميل.
خزانات التبريد
بعد خروج الفولاذ من غلاية الزنك، يظل ساخنًا للغاية، حوالي 450 درجة مئوية (840 درجة فهرنهايت). تُبرّد خزانات التبريد الفولاذ بسرعة. يُوقف هذا التبريد السريع التفاعل المعدني بين الزنك والحديد. إذا برد الفولاذ ببطء في الهواء، فقد يستمر هذا التفاعل، مما يُؤدي إلى مظهر باهت ومُرقّط. يُساعد التبريد على الحفاظ على مظهر أكثر لمعانًا وتناسقًا. مع ذلك، بعض تصميمات الفولاذ غير مُناسبة للتبريد لأن التغير السريع في درجة الحرارة قد يُسبب تشوهًا.
يستخدم المشغلون سوائل أو وسائط مختلفة للتبريد بناءً على النتيجة المرجوة:
ماء:يوفر أسرع تبريد ولكنه قد يشكل أملاح الزنك القابلة للإزالة على السطح.
زيوت:تبريد الفولاذ بشكل أقل حدة من الماء، مما يقلل من خطر التشقق مع تحسين اللدونة.
الأملاح المنصهرة:توفير معدل تبريد أبطأ وأكثر تحكمًا، مما يقلل التشوهات.
التخميل والتشطيب
التخميل هو المعالجة الكيميائية النهائية. تُوضع في هذه العملية طبقة رقيقة غير مرئية على السطح المجلفن. تحمي هذه الطبقة طلاء الزنك الجديد من الأكسدة المبكرة وتكوين "الصدأ الأبيض" أثناء التخزين والنقل.
ملاحظة السلامة والبيئة:تاريخيًا، غالبًا ما كانت عمليات التخميل تستخدم عوامل تحتوي على الكروم سداسي التكافؤ (Cr6). ومع ذلك، تُعدّ هذه المادة الكيميائية سامة ومسرطنة. تُنظّم الهيئات الحكومية، مثل إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية (OSHA)، استخدامها بصرامة. ونظرًا لهذه المخاوف الصحية والبيئية، يستخدم القطاع الآن بدائل أكثر أمانًا على نطاق واسع، مثل الكروم ثلاثي التكافؤ (Cr3+) ومواد التخميل الخالية من الكروم.
هذه الخطوة النهائية تضمنمنتج مجلفنيصل إلى وجهته نظيفًا ومحميًا وجاهزًا للاستخدام.
أنظمة الدعم الأساسية على مستوى المصنع
تعتمد الأنظمة الرئيسية الثلاثة في مصنع الجلفنة على أنظمة دعم أساسية لضمان عملها بأمان وكفاءة. تتولى هذه الأنظمة المنتشرة في جميع أنحاء المصنع مسؤولية نقل المواد، ومهام الطلاء المتخصصة، والسلامة البيئية. وهي تربط العملية بأكملها من البداية إلى النهاية.
نظام مناولة المواد
ينقل نظام مناولة المواد المصنوعات الفولاذية الثقيلة في جميع أنحاء المنشأة. تتطلب مصانع الجلفنة الحديثة رافعات ومعدات أخرى عالية الجودة لإدارة سير العمل. يجب أن تتحمل هذه المعدات وزن المواد وتتحمل درجات الحرارة العالية والتعرض للمواد الكيميائية.
الرافعات
الرافعات
ناقلات
رافعي الأثقال
يجب على المشغلين مراعاة أقصى سعة تحميل لهذه المعدات. في حالة التصنيع الثقيل للغاية، يُنصح باستشارة فني الجلفنة للتأكد من قدرة نظامه على تحمل الوزن. هذا التخطيط يمنع التأخير ويضمن المناولة الآمنة.
معدات جلفنة المكونات الهيكلية
استخدامات النباتاتمعدات جلفنة المكونات الهيكليةلتحقيق طلاء زنك موحد على القطع الكبيرة أو المعقدة. قد لا يكفي الغمس القياسي للقطع ذات الأشكال غير المنتظمة أو الأسطح الداخلية. تستخدم هذه المعدات المتخصصة تقنيات متطورة، مثل التحكم في حركة الأجزاء أو أنظمة الرش الآلية، لضمان وصول الزنك المصهور إلى جميع الأسطح بالتساوي. يُعد استخدام معدات جلفنة المكونات الهيكلية المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لتلبية معايير الجودة في قطع مثل العوارض الكبيرة أو التركيبات المعقدة. يضمن الاستخدام السليم لمعدات جلفنة المكونات الهيكلية تشطيبًا متناسقًا وواقيًا.
استخلاص ومعالجة الأبخرة
تنتج عملية الجلفنة أبخرة، خاصة من خزانات التخليل الحمضي وغلاية الزنك الساخنةيُعدّ نظام استخلاص ومعالجة الأبخرة أمرًا بالغ الأهمية لسلامة العمال وحماية البيئة. يلتقط هذا النظام الأبخرة الضارة من مصدرها، وينقي الهواء عبر أجهزة تنقية أو فلاتر، ثم يُطلقها بأمان.
السلامة والبيئة:يحمي استخلاص الأبخرة الفعال الموظفين من استنشاق الأبخرة الكيميائية ويمنع إطلاق الملوثات في الغلاف الجوي، مما يضمن امتثال المصنع للوائح البيئية.
يدمج مصنع الجلفنة الجاهز ثلاثة أنظمة أساسية. تُنظّف المعالجة المسبقة الفولاذ لضمان التصاق الزنك. يُطبّق نظام الجلفنة الطلاء، وتُنهي المعالجة اللاحقة المنتج. تُوحّد أنظمة الدعم، بما في ذلك معدات جلفنة المكونات الهيكلية، العملية بأكملها. تستخدم المصانع الحديثة الأتمتة ومؤشرات الأداء الرئيسية لتحسين الكفاءة والاستدامة.
