Ocynkownia składa się z trzech głównych systemów: obróbki wstępnej, cynkowania i obróbki końcowej. Systemy te współpracują ze sobą, aby oczyścić, powlekać i wykańczać stal.
System wstępnej obróbki czyści stal. Usuwa brud, tłuszcz i rdzę. Ten etap pomaga cynkowi dobrze przylegać do stali.
Tensystem cynkowaniaNakłada powłokę cynkową na stal. System obróbki końcowej chłodzi stal i nakłada końcową warstwę ochronną. Dzięki temu stal jest wytrzymała i trwała.
System 1: System wstępnego oczyszczania
System wstępnego oczyszczania jest pierwszym i najważniejszym etapem w procesieproces cynkowaniaJego głównym zadaniem jest przygotowanie idealnie czystej powierzchni stali. Czysta powierzchnia pozwala cynkowi na utworzenie mocnego, jednolitego wiązania ze stalą. System ten wykorzystuje serię zanurzeń chemicznych w celu usunięcia wszelkich zanieczyszczeń.
Zbiorniki odtłuszczające
Odtłuszczanie to pierwszy etap czyszczenia. Elementy stalowe trafiają do zakładu z zanieczyszczeniami powierzchniowymi, takimi jak olej, brud i smar. Zbiorniki odtłuszczające usuwają te substancje. Zbiorniki zawierają roztwory chemiczne, które rozkładają brud. Typowe rozwiązania obejmują:
Roztwory odtłuszczające alkaliczne
Kwaśne roztwory odtłuszczające
Odtłuszczacze alkaliczne wysokotemperaturowe
W Ameryce Północnej wiele zakładów cynkowniczych stosuje podgrzewane roztwory wodorotlenku sodu. Operatorzy zazwyczaj podgrzewają te zbiorniki alkaliczne do temperatury 80–85°C (176–185°F). Taka temperatura poprawia skuteczność czyszczenia, bez wysokich kosztów energii związanych z gotowaniem wody.
Zbiorniki płuczące
Po każdym zabiegu chemicznym stal trafia do wanny płuczącej. Płukanie usuwa wszelkie pozostałości chemikaliów z poprzedniej wanny. Ten etap zapobiega zanieczyszczeniu kolejnej kąpieli. Prawidłowe płukanie jest niezbędne dla uzyskania wysokiej jakości wykończenia.
Standard branżowy:Zgodnie z normą SSPC-SP 8 dotyczącą trawienia, woda płucząca musi być czysta. Całkowita ilość kwasu lub rozpuszczonych soli przeniesionych do zbiorników płuczących nie powinna przekraczać dwóch gramów na litr.
Zbiorniki do trawienia kwasem
Następnie stal trafia do wanny do trawienia kwasem. W wannie znajduje się rozcieńczony roztwór kwasu, zazwyczaj kwasu solnego. Zadaniem kwasu jest usunięcie rdzy i zgorzeliny, czyli tlenków żelaza na powierzchni stali. Proces trawienia odsłania gołą, czystą stal, przygotowując ją do ostatecznego etapu obróbki.
Zbiorniki do topnienia
Topnikowanie to ostatni etap obróbki wstępnej. Czysta stal zanurzana jest wzbiornik topnikaZawiera roztwór chlorku amonowo-cynkowego. Ten roztwór tworzy na stali ochronną warstwę krystaliczną. Warstwa ta spełnia dwa zadania: zapewnia ostateczne mikrooczyszczenie i chroni stal przed dostępem tlenu z powietrza. Ta warstwa ochronna zapobiega tworzeniu się nowej rdzy, zanim stal znajdzie się w gorącym wannie cynkowej.
Po wstępnej obróbce stal trafia do systemu cynkowania. Celem tego systemu jest nałożenieochronna powłoka cynkowaSkłada się z trzech głównych elementów: pieca suszarniczego, pieca cynkowniczego i kotła cynkowniczego. Części te współpracują ze sobą, tworząc metalurgiczne połączenie stali z cynkiem.
Piec suszący
Pierwszym etapem tego systemu jest piec suszący. Jego głównym zadaniem jest całkowite wysuszenie stali po etapie nakładania topnika. Operatorzy zazwyczaj nagrzewają piec do około 200°C (392°F). Ta wysoka temperatura odparowuje całą resztkową wilgoć. Dokładny proces suszenia jest niezbędny, ponieważ zapobiega wybuchom pary wodnej w gorącym cynku i powstawaniu wad powłoki, takich jak mikropęcherzyki.
Nowoczesne piece suszące wykorzystują energooszczędne rozwiązania. Te cechy zmniejszają zużycie paliwa i poprawiają wydajność zakładu.
Mogą wykorzystywać gazy spalinowe z pieca do wstępnego podgrzewania stali.
Często zawierają systemy odzyskiwania ciepła.
Zapewniają optymalną i równomierną dystrybucję ciepła.
Piec cynkowniczy
Piec cynkowniczy dostarcza intensywne ciepło potrzebne do stopienia cynku. Te wydajne jednostki otaczają kocioł cynkowy i utrzymują stopiony cynk w precyzyjnej temperaturze. Piece wykorzystują kilka zaawansowanych technologii grzewczych, aby zapewnić wydajną pracę. Najpopularniejsze typy pieców to:
Palniki impulsowe o dużej prędkości
Piece grzewcze pośrednie
Piece elektryczne
Bezpieczeństwo przede wszystkimPiece pracują w ekstremalnie wysokich temperaturach, co sprawia, że bezpieczeństwo jest kluczowe. Są one zbudowane z izolacją wysokotemperaturową, cyfrowymi czujnikami monitorującymi temperaturę kotła oraz konstrukcjami umożliwiającymi łatwą kontrolę palników i zaworów regulacyjnych.
Kocioł cynkowy
Kocioł cynkowy to duży, prostokątny pojemnik, w którym znajduje się stopiony cynk. Znajduje się on bezpośrednio w piecu cynkowniczym, który go podgrzewa. Kocioł musi być niezwykle wytrzymały, aby wytrzymać stale wysokie temperatury i korozyjne działanie płynnego cynku. Z tego powodu producenci konstruują kotły ze specjalnej stali niskowęglowej i niskokrzemowej. Niektóre mogą być również wyposażone w wewnętrzną wyściółkę z cegły ogniotrwałej, co wydłuża ich żywotność.
System 3: System po leczeniu
System po leczeniu jest ostatnim etapem wproces cynkowaniaJego celem jest schłodzenie świeżo powlekanej stali i nałożenie ostatecznej warstwy ochronnej. System ten zapewnia produktowi pożądany wygląd i długotrwałą trwałość. Głównymi elementami systemu są wanny hartownicze i stacje pasywacyjne.
Zbiorniki hartownicze
Po opuszczeniu kotła cynkowego stal jest nadal bardzo gorąca, około 450°C (840°F). Wanny hartownicze szybko schładzają stal. To szybkie chłodzenie zatrzymuje reakcję metalurgiczną między cynkiem a żelazem. Jeśli stal stygnie powoli w powietrzu, reakcja ta może się nasilać, powodując matowienie i plamistość powierzchni. Hartowanie pomaga zachować jaśniejszy, bardziej jednolity wygląd. Jednak niektóre rodzaje stali nie nadają się do hartowania, ponieważ gwałtowne zmiany temperatury mogą powodować ich odkształcenia.
Operatorzy stosują różne ciecze lub media do gaszenia, w zależności od pożądanego rezultatu:
Woda:Zapewnia najszybsze chłodzenie, ale na powierzchni mogą tworzyć się usuwalne sole cynkowe.
Obrazy olejne:Chłodzi stal mniej intensywnie niż woda, co zmniejsza ryzyko pęknięć i jednocześnie poprawia ciągliwość.
Sole stopione:Zapewniają wolniejszą, bardziej kontrolowaną szybkość chłodzenia, minimalizując zniekształcenia.
Pasywacja i wykończenie
Pasywacja to końcowy proces obróbki chemicznej. Proces ten nakłada cienką, niewidoczną warstwę na ocynkowaną powierzchnię. Warstwa ta chroni nową powłokę cynkową przed przedwczesnym utlenianiem i powstawaniem „białej rdzy” podczas przechowywania i transportu.
Uwaga dotycząca bezpieczeństwa i ochrony środowiska:Historycznie, w pasywacji często stosowano środki zawierające chrom sześciowartościowy (Cr6). Jednak ten związek chemiczny jest toksyczny i rakotwórczy. Organy rządowe, takie jak Amerykańska Agencja Bezpieczeństwa i Higieny Pracy (OSHA), ściśle regulują jego stosowanie. Ze względu na te obawy dotyczące zdrowia i środowiska, przemysł obecnie powszechnie stosuje bezpieczniejsze alternatywy, takie jak pasywatory z chromem trójwartościowym (Cr3+) i bezchromowe.
Ten ostatni krok zapewniaprodukt ocynkowanydociera do miejsca przeznaczenia czysty, zabezpieczony i gotowy do użycia.
Niezbędne systemy wsparcia dla całego zakładu
Trzy główne systemy w ocynkowni wymagają niezbędnych systemów wspomagających, aby działać bezpiecznie i wydajnie. Te systemy, obejmujące cały zakład, odpowiadają za przemieszczanie materiałów, specjalistyczne zadania związane z powlekaniem oraz bezpieczeństwo środowiskowe. Łączą one cały proces od początku do końca.
System obsługi materiałów
System transportu materiałów przemieszcza ciężkie elementy stalowe po całym zakładzie. Nowoczesne ocynkownie wymagają wysokiej klasy dźwigów i innego sprzętu do zarządzania przepływem pracy. Sprzęt ten musi udźwignąć ciężar elementów oraz wytrzymać wysokie temperatury i działanie chemikaliów.
Żurawi
Wciągniki
Przenośniki
Podnosiciele
Operatorzy muszą wziąć pod uwagę maksymalny udźwig tego sprzętu. W przypadku wyjątkowo ciężkich wyrobów, najlepszą praktyką jest konsultacja z ocynkownią, aby upewnić się, że system wytrzyma dany ciężar. Takie planowanie zapobiega opóźnieniom i zapewnia bezpieczną obsługę.
Sprzęt do cynkowania elementów konstrukcyjnych
Rośliny wykorzystująSprzęt do cynkowania elementów konstrukcyjnychAby uzyskać równomierną powłokę cynkową na dużych lub skomplikowanych elementach. Standardowe cynkowanie zanurzeniowe może nie być wystarczające w przypadku elementów o nieregularnych kształtach lub powierzchniach wewnętrznych. Ten specjalistyczny sprzęt wykorzystuje zaawansowane techniki, takie jak kontrolowany ruch części lub zautomatyzowane systemy natryskowe, aby zapewnić równomierne rozprowadzenie stopionego cynku na każdej powierzchni. Użycie odpowiedniego sprzętu do cynkowania elementów konstrukcyjnych jest kluczowe dla spełnienia standardów jakościowych w przypadku elementów takich jak duże belki czy skomplikowane zespoły. Prawidłowe użycie sprzętu do cynkowania elementów konstrukcyjnych gwarantuje równomierne i ochronne wykończenie.
Ekstrakcja i oczyszczanie oparów
Proces cynkowania powoduje powstawanie oparów, szczególnie z wanien trawiących kwasem igorący kocioł cynkowySystem odciągu i oczyszczania oparów ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa pracowników i ochrony środowiska. System ten wychwytuje szkodliwe opary u źródła, oczyszcza powietrze za pomocą skruberów lub filtrów, a następnie bezpiecznie je uwalnia.
Bezpieczeństwo i środowisko:Skuteczne usuwanie oparów chroni pracowników przed wdychaniem oparów chemicznych i zapobiega uwalnianiu się zanieczyszczeń do atmosfery, gwarantując w ten sposób zgodność zakładu z przepisami dotyczącymi ochrony środowiska.
Kompletna ocynkownia integruje trzy główne systemy. Wstępna obróbka polega na oczyszczeniu stali w celu zapewnienia przyczepności cynku. Ocynkownia nakłada powłokę, a obróbka końcowa wykańcza produkt. Systemy wspomagające, w tym urządzenia do cynkowania elementów konstrukcyjnych, ujednolicają cały proces. Nowoczesne zakłady wykorzystują automatyzację i kluczowe wskaźniki efektywności (KPI), aby poprawić wydajność i zrównoważony rozwój.
