بعضی از فرآیندهایی که در بخش فولاد مورد استفاده قرار میگیرند را به راحتی میتوان از نام آنها به ماهیتشان پیبرد. برای نمونه همین ورق اسیدشویی. شما از شنیدن فرآیند اسیدشویی میتوانید به راحتی متوجه شوید که در آن، فولاد با اسید شسته میشود و خب به طور دقیق این اتفاق نیز میافتد. به طور کلی فرآیند اسید شویی ورق آهن به فرآیندی گفته میشود که پس از تولید ورق گرم، به منظور زدودن اکسید شدگیها و لایههای کربنی انجام میگردد.
ورق فولادی در یک وان بزرگ محتوی مایع اسیدی به همراه محلول اسید کلرید هیدروژن (HCl) فروبرده شده تا کلیه ناخالصیهای سطح آن به طور کامل از بین برود.
جالب است که بدانید فرآیند اسیدشویی تنها برای ورق فولادی انجام نمیشود، برخی دیگر از انواع محصولات فولادی نظیر مفتولهای کششی نیز مورد اسید شویی قرار میگیرند. مفتولهای کششی، مفتولهایی هستند که برای کاربردهای کششی مورد استفاده قرار میگیرند. این مفتولها باید دارای سطحی صاف و صیقلی باشند تا مقاومت آنها در برابر خوردگی افزایش یابد. اسیدشویی مفتولهای کششی با استفاده از اسید کلریدریک یا اسید سولفوریک انجام میشود. این اسیدها با اکسید آهن و سایر ناخالصیهای سطح مفتول واکنش داده و آنها را به محلول حل میکنند. مفتولهای کششی با گرید های SAE 1006 و SAE 1008، که برای کاربردهای کششی مورد استفاده قرار میگیرند، معمولاً مورد اسید شویی قرار میگیرند. این مفتولها دارای استحکام تسلیم بالایی هستند و برای ساخت قطعاتی که باید تحت بارهای کششی قرار گیرند، استفاده میشوند.
اسیدشویی ورق یک فرآیند شیمیایی است که برای حذف اکسید آهن و سایر ناخالصیهای تشکیل شده بر روی ورقهای گرم استفاده میشود. این فرآیند معمولاً پس از نورد گرم ورقها انجام میشود. اکسید آهن، که به عنوان زنگ آهن نیز شناخته میشود، ترکیبی شیمیایی از آهن و اکسیژن است. این ترکیب در اثر واکنش آهن با اکسیژن در هوا تشکیل میشود. اکسید آهن میتواند به صورت لایههای نازک یا ضخیم روی سطح آهن تشکیل شود.
شما ممکن است اکسید آهن را به عنوان زنگ آهن بشناسید، اما حداقل ۱۵ آلوتروپ شناخته شده دیگر از اکسید آهن وجود دارد. اکسید آهن یک ترکیب یونی است که از یک یون Fe2+ یا Fe3+ و یک یون O2- تشکیل شده است. ترکیبات یونی میتوانند در ساختارهای مختلفی وجود داشته باشند که به آنها آلوتروپ گفته میشود.
آلوتروپهای مختلف اکسید آهن دارای خواص فیزیکی و شیمیایی مختلفی هستند. برخی از این آلوتروپها پایدارتر از سایرین هستند. برخی از آلوتروپهای شناخته شده اکسید آهن عبارتند از:
هماتیت (Fe2O3): این آلوتروپ پایدارترین آلوتروپ اکسید آهن است. هماتیت به رنگ قرمز مایل به قهوه ای است و در طبیعت به صورت سنگ معدن یافت می شود.
مگنتیت (Fe3O4): این آلوتروپ نیز پایدار است و دارای خاصیت مغناطیسی است. مگنتیت به رنگ سیاه است و در طبیعت به صورت سنگ معدن یافت می شود.
لیمونیت (FeO(OH)): این آلوتروپ به رنگ زرد مایل به قهوه ای است و در طبیعت به صورت سنگ معدن یافت می شود.
گِل آهن (Fe2O3.H2O): این آلوتروپ به رنگ قرمز مایل به قهوه ای است و در طبیعت به صورت خاک یافت می شود.
فریت (FeO): این آلوتروپ پایدار نیست و به راحتی با اسید واکنش می دهد. فریت به رنگ سیاه است و در طبیعت به صورت سنگ معدن یافت نمی شود.
هنگامی که فولاد به صورت گرم تولید میشود، در دمای بالای تبلور مجدد، اکسیژن با لایه بیرونی آهن واکنش داده و یک لایه پوسته پوسته اکسیدی تولید میکند. این لایه کار با فولاد و رنگ آمیزی آن را دشوار میکند. اسیدشویی ورق با استفاده از اسید کلریدریک، اسید سولفوریک، یا اسید هیدروکلریک انجام میشود. این اسیدها با اکسید آهن واکنش داده و آن را در محلول حل میکنند.
در فرآیند اسیدشویی ورق، ورقهای فولادی ابتدا تمیز میشوند تا از هرگونه چربی، روغن، یا سایر آلودگیها پاک شوند. سپس ورقها وارد وان اسید میشوند. مدت زمان قرار گرفتن ورقها در وان اسید به نوع اسید مورد استفاده و ضخامت ورق بستگی دارد.
پس از اتمام فرآیند اسیدشویی، ورقها با آب شستشو داده میشوند تا اسید باقیمانده از سطح آنها پاک شود. اسیدشویی ورق مزایای مختلفی دارد، از جمله بهبود ظاهر سطح ورق، تسهیل کار با ورق، افزایش قابلیت رنگ آمیزی ورق و افزایش مقاومت ورق در برابر خوردگی.
مراحل تولید ورق اسید شویی عبارت است از:
بارگیری ورق: در شروع این فرآیند، ورقها بر روی حمل کننده ورق بارگیری میشوند. این حمل کننده به طور معمول یک یا چند رول ورق را بارگیری کرده و به ابتدای خط تولید ورق اسید شویی منتقل میکند.
باز شدن کلاف: پس از قرار گرفتن رول ورق سیاه در مقابل خط تولید ورق اسید شویی، تسمه بسته بندی رول ورق باز شده و ورق توسط جکهای هیدرولک و اتوماتیک مهار میشود.
صاف کردن ورق: پس از باز شدن کلاف ورق، ورق از میان غلتکهای صاف کننده عبور میکند. این غلتکها به صورت متناوب و با سرعتی کنترل شده، ورق را خم و راست میکنند. این فرآیند باعث میشود که هر گونه اعوجاج و موج در ورق به طور کامل از بین برود. غلتکهای به کار رفته در این مرحله به اندازه غلتکهای نورد سرد نیرو وارد نمیکنند، اما به هر حال این عمل به نوعی نورد سرد در نظر گرفته میشود. صاف کردن ورق باعث میشود که ورق دارای سطحی صاف و صیقلی شود. این امر باعث میشود که ورق برای فرآیندهای بعدی، مانند نورد سرد و رنگ آمیزی، آماده شود.
لبه گیری ورق: پس از عبور ورق از غلتکهای صاف کننده و موج گیر، ورق ممکن است دارای لبههایی باشد. این لبهها میتوانند به دلیل خم شدن ورق در فرآیند صاف کردن یا موج گیری ایجاد شوند. لبه گیری ورق با استفاده از دستگاههای لبه گیر انجام میشود. این دستگاهها دارای غلتکهایی هستند که ورق را به صورت متناوب میچرخانند و لبههای آن را برش میدهند. لبه گیری ورق باعث میشود که ورق دارای سطحی صاف و صیقلی شود. این امر باعث میشود که ورق برای فرآیندهای بعدی، مانند نورد سرد و رنگ آمیزی، آماده شود. تنظیمات دستگاه لبه گیر باید به گونهای باشد که ورق به طور کامل لبه گیری شود، اما دچار آسیب نشود. در برخی موارد، لبه گیری ورق به عنوان یک مرحله جداگانه از فرآیند تولید ورق اسید شویی انجام می شود. در این حالت، ورق پس از باز شدن کلاف و قبل از عبور از غلتکهای صاف کننده، لبه گیری میشود.
شستشوی ورق: شستشوی ورق در دو مرحله انجام میشود. مرحله اول، شستشوی اولیه است. در این مرحله، آلودگیهای سطحی ورق، مانند خاک، چربی، و سایر چسبندگیها، با استفاده از یک محلول شوینده، معمولاً حاوی هیدروکسید سدیم، از سطح ورق پاک میشوند. مرحله دوم، شستشوی ثانویه است. در این مرحله، ورق با آب خالص شسته میشود تا تمام آثار محلول شوینده از سطح آن پاک شود. شستشوی ورق باعث میشود که سطح ورق برای فرآیند اسیدشویی آماده شود. در فرآیند شستشوی ورق، عوامل مختلفی باید در نظر گرفته شوند، از جمله نوع ورق، ضخامت ورق و نوع محلول شوینده. با توجه به عوامل فوق، تنظیمات دستگاههای شستشوی ورق باید به گونهای باشد که ورق به طور کامل شسته شود، اما دچار آسیب نشود.
آغشته کردن به اسید اولیه: در این مرحله، ورق از وانهایی حاوی کلرید آهن به صورت رفت و برگشتی عبور میکند. این مرحله تا زمانی ادامه مییابد تا کلیه بافت ورق به این ماده به طور کامل آغشته گردد. کلرید آهن یک ماده شیمیایی است که با اکسید آهن واکنش میدهد و آن را در محلول حل میکند. این امر باعث میشود که ورق کاملاً از اکسید آهن و سایر ناخالصیها پاک شود. آغشته کردن به اسید اولیه باعث میشود که سطح ورق برای فرآیند اسید شویی آماده شود.
اسید شویی: در این مرحله، ورق از وانهایی حاوی اسید هیدروکلریک یا کلرید هیدروژن عبور میکند. اسید هیدروکلریک یک ماده شیمیایی است که با اکسید آهن واکنش میدهد و آن را در محلول حل میکند. همچنین با لایههای زنگ و کربن موجود در سطح فولاد واکنش میدهد و آنها را نیز در محلول حل میکند. اسید شویی تا زمانی انجام میشود که کلیه اکسیدها و لایههای زنگ و کربن از سطح فولاد زدوده شده و فولاد براق به نظر برسد. پس از اتمام فرآیند اسید شویی، ورق بلافاصله با یک ماده شیمیایی قلیایی شسته می شود تا اسید باقیمانده از سطح آن پاک شود. این امر باعث می شود که ورق از خوردگی در امان بماند.
خشک کردن ورق: مرحله خشک کردن ورق یکی از مراحل مهم در تولید ورق اسید شویی است. در این مرحله، پس از اینکه عملیات اسید شویی انجام شد، کلیه رطوبت سطح ورق باید گرفته شود تا ورق کاملاً خشک شود. این کار به دو دلیل انجام می شود: جلوگیری از خوردگی ورق: رطوبت موجود بر روی ورق میتواند باعث خوردگی ورق شود. بنابراین، خشک کردن ورق ضروری است تا از خوردگی آن جلوگیری شود. آماده سازی ورق برای مراحل بعدی: مراحل بعدی تولید ورق، مانند رنگ آمیزی، بر روی ورق خشک انجام میشود. بنابراین، خشک کردن ورق ضروری است تا این مراحل به درستی انجام شوند. در این مرحله، پس از اینکه مواد اسیدی و آب موجود بر روی ورق به طور کامل از طریق سیستم تخلیه برداشته شد، یک سیستم دمش هوا بر روی ورق فعال میشود. این سیستم دمش هوا، رطوبت موجود بر روی ورق را به طور کامل از بین میبرد. سیستم دمش هوا معمولاً از یک سری فنهای پرقدرت تشکیل شده است. این فنها، هوا را با فشار زیاد به سمت ورق میدمند. این کار باعث میشود که رطوبت موجود بر روی ورق به صورت قطرات ریز از آن جدا شود و به سمت پایین هدایت شود. در برخی موارد، ممکن است از سیستمهای خشک کن دیگری نیز برای خشک کردن ورق استفاده شود. به عنوان مثال، ممکن است از سیستمهای خشک کن حرارتی استفاده شود. سیستمهای خشک کن حرارتی، با استفاده از حرارت، رطوبت موجود بر روی ورق را از بین میبرند. انتخاب نوع سیستم خشک کن به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع ورق، میزان رطوبت موجود بر روی ورق و سرعت خشک کردن مورد نیاز.
روغن کاری: مرحله روغن کاری آخرین مرحله در فرآیند تولید ورق اسید شویی است. در این مرحله، روغن بر روی سطح ورق اعمال میشود. در این مرحله، روغن از طریق تجهیزات روغن کاری هیدروستاتیک بر روی سطح ورق اعمال میشود. تجهیزات روغن کاری هیدروستاتیک، یک مخزن روغن را به طور مداوم با فشار بالا به سمت ورق پمپاژ میکنند. این کار باعث میشود که روغن به طور یکنواخت بر روی سطح ورق پخش شود. نوع روغن مورد استفاده برای روغن کاری ورق اسید شویی، معمولاً روغن معدنی است. این روغن، دارای خاصیت ضد خوردگی است و از ورق در برابر خوردگی محافظت میکند. میزان روغن مورد استفاده برای روغن کاری ورق اسید شویی، به عوامل مختلفی بستگی دارد، از جمله نوع ورق، نوع روغن و شرایط محیطی. روغن کاری ورق اسید شویی، یک مرحله مهم و ضروری در فرآیند تولید این نوع ورق است. این کار به حفظ کیفیت ورق و جلوگیری از خوردگی آن کمک میکند.
کلاف مجدد: در این مرحله، ورق اسید شویی شده، مجدداً به صورت کلاف بسته بندی میشود. ورق اسید شویی شده، معمولاً در ابعاد بزرگ تولید میشود. بنابراین، کلاف کردن ورق، باعث افزایش سهولت در حمل و نقل و انبارداری آن میشود. کلاف کردن ورق همچنین باعث افزایش حفاظت از آن در برابر آسیب های فیزیکی میشود. در این مرحله، ورق اسید شویی شده، از دستگاه روغن کاری خارج شده و وارد دستگاه کلاف مجدد میشود. دستگاه کلاف مجدد، ورق را به صورت رول می پیچد و آن را آماده حمل و نقل یا انبارداری می کند. در نهایت، ورق اسید شویی شده، به صورت رول، آماده عرضه به بازار میشود.