يحتوي مصنع الجلفنة على ثلاثة أنظمة رئيسية: المعالجة المسبقة، والجلفنة، والمعالجة اللاحقة. تعمل هذه الأنظمة معًا لتنظيف الفولاذ وطلائه وتشطيبه.
يقوم نظام المعالجة المسبقة بتنظيف الفولاذ، حيث يزيل الأوساخ والشحوم والصدأ. تساعد هذه الخطوة على التصاق الزنك بالفولاذ بشكل جيد.
النظام الجلفنةتُطلى الفولاذ بطبقة من الزنك. ثم يُبرّد نظام المعالجة اللاحقة الفولاذ ويضيف طبقة حماية نهائية، مما يجعله قويًا ومتينًا.
النظام 1: نظام ما قبل العلاج
يُعد نظام ما قبل العلاج المرحلة الأولى والأكثر أهمية فيعملية الجلفنةتتمثل مهمته الرئيسية في تحضير سطح فولاذي نظيف تمامًا. يسمح السطح النظيف للزنك بتكوين رابطة قوية ومتجانسة مع الفولاذ. يستخدم هذا النظام سلسلة من عمليات الغمر الكيميائي لإزالة جميع الملوثات.
خزانات إزالة الشحوم
إزالة الشحوم هي الخطوة الأولى في عملية التنظيف. تصل قطع الصلب إلى المصنع محملة بملوثات سطحية مثل الزيت والأوساخ والشحوم. تعمل خزانات إزالة الشحوم على إزالة هذه المواد، حيث تحتوي على محاليل كيميائية تعمل على تفتيت الأوساخ. ومن المحاليل الشائعة:
محاليل إزالة الشحوم القلوية
محاليل إزالة الشحوم الحمضية
مزيلات الشحوم القلوية ذات درجة الحرارة العالية
في أمريكا الشمالية، يستخدم العديد من مصنّعي الجلفنة محاليل هيدروكسيد الصوديوم الساخنة. يقوم المشغلون عادةً بتسخين هذه الخزانات القلوية إلى ما بين 80 و85 درجة مئوية (176-185 درجة فهرنهايت). تُحسّن هذه الدرجة من فعالية التنظيف دون الحاجة إلى تكاليف الطاقة العالية لغلي الماء.
خزانات الشطف
بعد كل معالجة كيميائية، يُنقل الفولاذ إلى حوض الشطف. يزيل الشطف أي بقايا مواد كيميائية من الحوض السابق، مما يمنع تلوث الحوض التالي في التسلسل. يُعد الشطف الجيد أساسيًا للحصول على تشطيب عالي الجودة.
المعيار الصناعي:وفقًا لمعيار التخليل SSPC-SP 8، يجب أن يكون ماء الشطف نظيفًا. يجب ألا تتجاوز الكمية الإجمالية للحمض أو الأملاح الذائبة التي تنتقل إلى خزانات الشطف غرامين لكل لتر.
خزانات التخليل الحمضي
بعد ذلك، يُنقل الفولاذ إلى خزان التخليل الحمضي. يحتوي هذا الخزان على محلول حمضي مخفف، عادةً ما يكون حمض الهيدروكلوريك. يعمل الحمض على إزالة الصدأ وقشور الحديد، وهي أكاسيد الحديد المتراكمة على سطح الفولاذ. تكشف عملية التخليل عن الفولاذ النظيف والخالي من الشوائب، مما يجعله جاهزًا لخطوة التحضير النهائية.
خزانات التدفق
عملية الصهر هي الخطوة الأخيرة في المعالجة المسبقة. يتم غمر الفولاذ النظيف فيخزان التدفقيحتوي على محلول كلوريد الزنك والأمونيوم. يُشكّل هذا المحلول طبقة بلورية واقية على الفولاذ. تقوم هذه الطبقة بوظيفتين: تنظيف دقيق نهائي، وحماية الفولاذ من الأكسجين الموجود في الهواء. يمنع هذا الغشاء الواقي تكوّن الصدأ الجديد قبل دخول الفولاذ إلى وعاء الزنك الساخن.
بعد المعالجة الأولية، ينتقل الفولاذ إلى نظام الجلفنة. والغرض من هذا النظام هو تطبيقطبقة واقية من الزنكيتكون من ثلاثة مكونات رئيسية: فرن تجفيف، وفرن جلفنة، وغلاية زنك. تعمل هذه الأجزاء معًا لتكوين الرابطة المعدنية بين الفولاذ والزنك.
فرن تجفيف
يُعدّ فرن التجفيف المحطة الأولى في هذا النظام، وتتمثل مهمته الرئيسية في تجفيف الفولاذ تمامًا بعد مرحلة الصهر. يقوم المشغلون عادةً بتسخين الفرن إلى حوالي 200 درجة مئوية (392 درجة فهرنهايت). تعمل هذه الحرارة العالية على تبخير جميع الرطوبة المتبقية. تُعدّ عملية التجفيف الشاملة ضرورية لأنها تمنع انفجارات البخار في الزنك الساخن وتتجنب عيوب الطلاء مثل الثقوب الدقيقة.
تتضمن أفران التجفيف الحديثة تصاميم موفرة للطاقة. هذه الميزات تقلل من استهلاك الوقود وتحسن كفاءة المصنع.
يمكنهم استخدام غازات العادم من الفرن لتسخين الفولاذ مسبقًا.
غالباً ما تتضمن أنظمة استعادة الحرارة.
فهي تضمن توزيعًا مثاليًا ومتجانسًا للحرارة.
فرن الجلفنة
يُوفر فرن الجلفنة الحرارة الشديدة اللازمة لصهر الزنك. تُحيط هذه الوحدات القوية بحوض الزنك وتحافظ على الزنك المنصهر عند درجة حرارة دقيقة. تستخدم الأفران العديد من تقنيات التسخين المتقدمة لضمان كفاءة التشغيل. ومن الأنواع الشائعة:
مواقد عالية السرعة تعمل بنظام النبض
أفران التسخين غير المباشر
الأفران الكهربائية
السلامة أولاًتعمل الأفران في درجات حرارة عالية للغاية، مما يجعل السلامة أمراً بالغ الأهمية. وهي مصممة بعزل حراري عالي الحرارة، ومستشعرات رقمية لمراقبة درجة حرارة الغلاية، وتصاميم تسمح بسهولة فحص الشعلات وصمامات التحكم.
غلاية من الزنك
غلاية الزنك هي وعاء مستطيل كبير يحتوي على الزنك المنصهر. توضع مباشرةً داخل فرن الجلفنة الذي يسخنه. يجب أن تتمتع الغلاية بمتانة فائقة لتحمل درجات الحرارة العالية المستمرة والتآكل الناتج عن الزنك السائل. لهذا السبب، يصنع المصنّعون الغلايات من فولاذ خاص منخفض الكربون والسيليكون. وقد تحتوي بعضها أيضًا على بطانة داخلية من الطوب الحراري لزيادة عمرها الافتراضي.
النظام 3: نظام ما بعد العلاج
يُعد نظام ما بعد العلاج المرحلة الأخيرة فيعملية الجلفنةيُستخدم هذا النظام لتبريد الفولاذ المطلي حديثًا وتطبيق طبقة حماية نهائية. ويضمن هذا النظام حصول المنتج على المظهر المطلوب ومتانة طويلة الأمد. وتتألف مكوناته الرئيسية من خزانات التبريد ومحطات التخميل.
خزانات التبريد
بعد خروج الفولاذ من حوض الزنك، يبقى ساخنًا جدًا، حوالي 450 درجة مئوية (840 درجة فهرنهايت). تعمل خزانات التبريد السريع على تبريد الفولاذ بسرعة، مما يوقف التفاعل المعدني بين الزنك والحديد. إذا برد الفولاذ ببطء في الهواء، فقد يستمر هذا التفاعل، مما يُسبب سطحًا باهتًا ومُرقّطًا. يُساعد التبريد السريع على الحفاظ على مظهر أكثر لمعانًا وتجانسًا. مع ذلك، لا تُناسب بعض تصاميم الفولاذ عملية التبريد السريع لأن التغير السريع في درجة الحرارة قد يُسبب التواءً.
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 الليونة.
الأملاح المنصهرة:يوفر معدل تبريد أبطأ وأكثر تحكمًا، مما يقلل من التشوه.
التخميل والتشطيب
التخميل هو المعالجة الكيميائية النهائية. تُطبّق هذه العملية طبقة رقيقة غير مرئية على السطح المجلفن. تحمي هذه الطبقة طلاء الزنك الجديد من الأكسدة المبكرة وتكوّن الصدأ الأبيض أثناء التخزين والنقل.
ملاحظة تتعلق بالسلامة والبيئة:تاريخياً، كان التخميل يعتمد غالباً على عوامل تحتوي على الكروم سداسي التكافؤ (Cr6). إلا أن هذه المادة الكيميائية سامة ومسرطنة. وتخضع استخدامها لرقابة صارمة من قبل هيئات حكومية مثل إدارة السلامة والصحة المهنية الأمريكية (OSHA). ونظراً لهذه المخاوف الصحية والبيئية، يستخدم القطاع الصناعي الآن على نطاق واسع بدائل أكثر أماناً، مثل الكروم ثلاثي التكافؤ (Cr3+) ومواد التخميل الخالية من الكروم.
تضمن هذه الخطوة الأخيرةمنتج مجلفنتصل إلى وجهتها نظيفة ومحمية وجاهزة للاستخدام.
أنظمة الدعم الأساسية على مستوى المصنع
تعتمد الأنظمة الرئيسية الثلاثة في مصنع الجلفنة على أنظمة دعم أساسية لضمان التشغيل الآمن والفعال. تتولى هذه الأنظمة، التي تغطي المصنع بأكمله، مسؤولية نقل المواد، ومهام الطلاء المتخصصة، والسلامة البيئية. وهي تربط العملية برمتها من البداية إلى النهاية.
نظام مناولة المواد
يقوم نظام مناولة المواد بنقل هياكل الصلب الثقيلة في جميع أنحاء المنشأة. تتطلب مصانع الجلفنة الحديثة رافعات عالية الجودة ومعدات أخرى لإدارة سير العمل. يجب أن تتحمل هذه المعدات وزن القطع وأن تقاوم درجات الحرارة العالية والتعرض للمواد الكيميائية.
الرافعات
الرافعات
السيور الناقلة
رافعي الأثقال
يجب على المشغلين مراعاة أقصى حمولة يتحملها هذا الجهاز. بالنسبة للهياكل المعدنية الثقيلة للغاية، يُنصح باستشارة شركة الجلفنة للتأكد من قدرة نظامها على تحمل الوزن. هذا التخطيط يمنع التأخير ويضمن سلامة التعامل.
معدات جلفنة المكونات الهيكلية
استخدام النباتاتمعدات جلفنة المكونات الهيكليةلتحقيق طبقة زنك متجانسة على القطع الكبيرة أو المعقدة، قد لا يكون الغمر التقليدي كافيًا للقطع ذات الأشكال غير المنتظمة أو الأسطح الداخلية. تستخدم هذه المعدات المتخصصة تقنيات متقدمة، مثل التحكم في حركة القطع أو أنظمة الرش الآلية، لضمان وصول الزنك المنصهر إلى كل سطح بالتساوي. يُعد استخدام معدات جلفنة المكونات الهيكلية المناسبة أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق معايير الجودة على قطع مثل العوارض الكبيرة أو التجميعات المعقدة. يضمن الاستخدام السليم لمعدات جلفنة المكونات الهيكلية الحصول على طبقة نهائية متناسقة وواقية.
استخلاص ومعالجة الأبخرة
تُنتج عملية الجلفنة أبخرة، خاصة من خزانات التخليل الحمضي وغلاية زنك ساخنةيُعدّ نظام سحب ومعالجة الأبخرة بالغ الأهمية لسلامة العمال وحماية البيئة. يعمل هذا النظام على التقاط الأبخرة الضارة من مصدرها، وتنقية الهواء باستخدام أجهزة التنقية أو المرشحات، ثم إطلاقه بطريقة آمنة.
السلامة والبيئة:يساهم نظام سحب الأبخرة الفعال في حماية الموظفين من استنشاق الأبخرة الكيميائية ويمنع إطلاق الملوثات في الغلاف الجوي، مما يضمن امتثال المصنع للوائح البيئية.
يضم مصنع الجلفنة المتكامل ثلاثة أنظمة أساسية. تبدأ العملية بمعالجة الفولاذ مسبقًا لضمان التصاق الزنك، ثم يقوم نظام الجلفنة بتطبيق الطلاء، وتنتهي العملية بمعالجة المنتج النهائي. وتعمل أنظمة الدعم، بما في ذلك معدات جلفنة المكونات الهيكلية، على توحيد العملية برمتها. وتستخدم المصانع الحديثة أنظمة التشغيل الآلي ومؤشرات الأداء الرئيسية لتحسين الكفاءة والاستدامة.
