Otázka: Existují obecné průmyslové předpisy týkající se obsahu uhlíku v substrátu pro galvanizované svitky?
A: Ano. Obecně existují jasné číselné limity pro obsah uhlíku v substrátu pro galvanizované svitky, aby byly splněny požadavky procesu žárového zinkování-ponorem. Konsenzus odvětví naznačuje, že substráty vhodné pro žárové zinkování-ponořením jsou obecně plechy z nízkouhlíkové oceli s obsahem uhlíku mezi 0,05 % a 0,15 %. To slouží k ovládání intenzity reakce železa-zinku a zajištění přilnavosti a kvality povrchu povlaku. Další běžnou průmyslovou horní hranicí je, že obsah uhlíku v substrátu obvykle nepřesahuje 0,12 %. Vezmeme-li jako příklad běžnou třídu DX51D, požadavek na obsah uhlíku v jejím substrátu není vyšší než 0,12 %. To tvoří základní kompoziční rám pro ocel používanou v galvanizovaných svitcích.
2. Jsou požadavky na obsah uhlíku u galvanizovaných cívek používaných pro různé účely úplně stejné?
A: Rozhodně ne. Obsah uhlíku je základním ukazatelem rozlišujícím různé třídy pozinkovaných ocelových plechů. V závislosti na výkonu zpracování a požadavcích na pevnost se přípustný rozsah výrazně liší. Konkrétně ji lze rozdělit do následujících tří kategorií:
Obyčejná tvářecí a konstrukční ocel: Jedná se o nejběžnější typ. Základním materiálem je většinou běžná -uhlíková ocel a její obsah uhlíku se obvykle pohybuje mezi 0,10 % a 0,20 %. Například ocelové plechy třídy S320GD+Z používané pro obecné konstrukční součásti vyžadují, aby obsah uhlíku v základním materiálu byl řízen pod 0,20 %.
Různé lisovací a hlubokotažné-oceli: Pro dosažení lepšího-výkonu při hlubokém tažení je požadováno, aby obsah uhlíku v těchto ocelových plechech byl co nejnižší. Například obsah uhlíku v elektro-galvanizovaném plechu DC04E+Z, vhodném pro lisování složitých tvarů, jako jsou panely karoserie, je omezen na 0,08 %; zatímco obsah uhlíku v intersticiální IF oceli používané pro ultra-hluboké tažení je přísně omezen na méně než 0,005 %, dokonce i na 0,001 % až 0,005 %.
Vysokopevnostní konstrukční ocel: Tento typ oceli zlepšuje svou pevnost pomocí mikrolegování a technologií řízeného válcování a chlazení a rozsah obsahu uhlíku je podobný jako u běžné konstrukční oceli. Například maximální obsah uhlíku v substrátu ve vysoce pevném strukturálním pozinkovaném plechu třídy G550 v souladu s ASTM A653 je 0,15 %. Maximální obsah uhlíku v substrátu v některých speciálních-ocelích s vysokou pevností může dokonce dosáhnout 0,18 %, ale k zajištění kvality galvanizace jsou vyžadovány speciální procesy.
3. Proč je důležité přísně kontrolovat obsah uhlíku v substrátu v galvanizovaných svitcích? Jaký vliv má obsah uhlíku na proces galvanizace a konečnou kvalitu?
Odpověď: Přísná kontrola obsahu uhlíku spočívá především v získání vysoce-kvalitního a odolného povlaku. Během žárového-zinkování ponorem železo v substrátu reaguje s roztaveným zinkem a vytváří vrstvu slitiny železa-zinku. S rostoucím obsahem uhlíku v substrátu se tato reakce stává stále intenzivnější.
Tato energická reakce vede k řadě problémů: Za prvé, ztráty železa se dramaticky zvyšují, dochází k plýtvání materiálem a generování většího množství zinkové strusky v roztaveném zinku, což ovlivňuje stabilitu výroby. Za druhé, nadměrná reakce způsobuje, že vytvořená vrstva slitiny železa-zinku je abnormálně tlustá. Tato slitinová vrstva je tvrdá a křehká, což výrazně snižuje plasticitu a přilnavost povlaku. Při následném lisování a ohýbání je silný a křehký povlak náchylný k praskání nebo odlupování. Dále může vysoký obsah uhlíku způsobit cementitový efekt, kdy se uhlík hromadí na povrchu oceli během žíhání a tvoří cementit. To snižuje schopnost smáčení roztaveného zinku na povrchu oceli, což vede k neúplnému pokovení nebo zinkovým uzlům.
4. Ovlivňuje kromě obsahu uhlíku kvalita galvanizace také forma uhlíku v substrátu?
Odpověď: Ano, forma uhlíku v oceli je stejně důležitá. Uhlík v oceli existuje hlavně ve formě železo-uhlíkových sloučenin a různé mikrostruktury mají drasticky odlišné účinky na rychlost reakce železo-zinek.
Experimentální výsledky ukazují, že pokud uhlík existuje ve formě granulovaného perlitu nebo vrstveného perlitu, železo se nejrychleji rozpouští v zinkové lázni, což vede k abnormálně intenzivní reakci železo-zinek a tvorbě nadměrně silné vrstvy slitiny. Naopak, pokud uhlík existuje v rovnoměrně rozptýlené struktuře sorbitu nebo troostitu, reakce se stává mnohem mírnější, což má za následek tenčí vrstvu slitiny s lepší adhezí. Tato skutečnost ukazuje, že u ocelí s podobným obsahem uhlíku mohou různé procesy tepelného zpracování vést ke zcela odlišnému chování při zinkování; proto je důležitým faktorem, který je třeba vzít v úvahu, také původní mikrostruktura substrátu.
5. Jak řešit problémy spojené s galvanizací vysoce-uhlíkových substrátů ve skutečné výrobě?
Odpověď: V produkci se k řešení těchto problémů používají především následující optimalizační metody, jako je před{0}}pokovování:
Před-pokovování/Předběžné pokovování niklem-: Jedná se o jednu z nejúčinnějších metod řešení problému galvanizace vysoce-křemíkové a-uhlíkové oceli. Před vstupem ocelového pásu do zinkové lázně je galvanicky pokovena tenká vrstva niklu (nebo jiné kovové vrstvy). Tato vrstva niklu účinně zabraňuje přímému kontaktu mezi ocelovým substrátem a roztaveným zinkem, výrazně zpomaluje rychlost a intenzitu reakce železo-zinek, čímž se získá tenký povlak s dobrou přilnavostí. Ve skutečné výrobě toho lze dosáhnout přidáním přibližně 0,05 % niklu do zinkové lázně.
Optimalizovaný proces žíhání: Přesným řízením atmosféry a teploty v žíhací peci lze zabránit akumulaci uhlíku na povrchu oceli za vzniku cementitu, zlepšit smáčivost zinkové lázně a snížit povrchové defekty, jako jsou zinkové noduly.
Přesná kontrola teploty a složení zinkové lázně: Snížení teploty zinkové lázně a přísná kontrola obsahu hliníku v zinkové lázni může optimalizovat kinetiku růstu vrstvy ze slitiny železa-zinku a zabránit jejímu nadměrnému zahušťování.