6. Zintegrowane linie walcowania regulowanego

7. Zintegrowane linie walcowania ze sterowaną rekrystalizacją

Wyżarzanie rekrystalizujące po walcowaniu:

• W piecach kołpakowych,

• W ciągłych w atmosferze ochronnej (zwykle wodorowej)

W piecach kołpakowych

Kręgi po walcowaniu na zimno układa się w trzonie pieca. Stos kręgów przykrywa się kołpakiem ochronnym, a następnie kołpakiem grzewczym z palnikami. Za pomocą wentylatora nadmuchuje się do kołpaka atmosferę ochronną.

• Mała szybkość nagrzewania i chłodzenia

• Temperatura 700 C

• Czas nagrzewania: 1-2 dni (72h)

• Zawartość C w ferrycie mienia się zgodnie z równowagową rozpuszczalnością tego pierwiastka w ferrycie – wydziela się Fe₃C

IF – wolne od pierwiastków międzywęzłowych C i N

8. Zautomatyzowane linie trawienia i walcowania na zimno

Etapy walcowania blach na zimno:

• Wytrawienie blach taśmowych walcowanych na gorąco w HCl lub H2SO4.

• Neutralizacja blach i suszenie blach

• Walcowanie blach w walcarkach ciągłych .

• Wyżarzanie rekrystalizujące:

  • W piecach kołpakowych,

  • W ciągłych w atmosferze ochronnej (zwykle wodorowej)

• Walcowanie wygładzające ze stopniem gniotu 1-2% w celu wyeliminowania granicy plastyczności.

• Zwijanie w kręgi lub w arkusze

Usuwanie zgorzeliny (to mam w zeszycie)

Wytrawianie w linii ciągłej

1. Rozwijarka

2. Zgrzewarka

3. Łamacz zgorzeliny (wstępne rozkruszenie zgorzeliny)

4. Kąpiel trawiąca – rozpuszczenie zgorzeliny

5. Płukanie

6. Zwijarka

Zgorzelinę wtórną usuwa się przed trawienie chemiczne

• H₂SO₄ – kiepska jakość powierzchni, podwyższona temperatura kąpieli

• HCl – konieczność stosowania inhibitorów utrudniających wnikanie H do stali

Integracja trawienia z walcarką:

1. Rozwijarka

2. Wanny trawiące

3. oliwienie

4. walcarka

9. Zautomatyzowane linie wyżarzania ciągłego blach

Wyżarzanie ciągłe:

• Duża szybkość nagrzewania i chłodzenia

• Temperatura : 700-860 C

• Czas – 4-8 min

• C ulega przesyceniu w ferrycie

• Istnieje niebezpieczeństwo niekontrolowanego wydzielenia Fe3C w trakcie eksploatacji

• Stosuje się tzw. przestarzenie (wyżarzenie pomiędzy 450 i 500 C), aby węgliki wydzieliły się w sposób kontrolowany)

Zalety wyżarzania ciągłego

• Polepszenie jednorodności struktury i własności mechanicznych

• Zmniejszenie odpadów technologicznych

• Skrócenie cyklu produkcji

• Duża wydajność

• Wykorzystanie linii do bezpośredniego cynkowania ogniowego

Mechanizm wyżarzania ciągłego blach:

1. Strefa wyjściowa blachy walcowanej na gorąco

2. Trawialnia

3. Walcarka 4-klatkowa

4. Odtłuszczanie

5. Piec do wyżarzania re krystalicznego

6. Obróbka dodatkowa

7. Wygładzarka blachy

8. Wykończenie taśmy

9. Nożyce

10. Zwijanie taśmy

Etapy wyżarzania ciągłego:

• Podczas wyżarzania następuje rekrystalizacja stali oraz kształtuje się wielkość ziarna i tekstura krystalograficzna

• Najkorzystniejszą teksturą dla uzyskania dużej wartości współczynnika anizotropii normalnej jest tekstura włóknista typu γ tzn. <111> // ND

• Najkorzystniejszy stopień gniotu na zimno dla rozwoju pożądanej tekstury to 70C

• Cementyt rozpuszcza się i może utworzyć się pewna frakcja austenitu, który szczególnie korzystnie przemienia się (podczas chłodzenia) w ferryt o teksturze <111>

Zawartość C w stalach miękkich (LC) wynosi 0,02-0,05% a w IF 0,003. Nie ma rozpuszczonego C więc są odporne na starzenie odkształceniowe?

10. Zautomatyzowane linie wyżarzania z cynkowaniem ogniowym

Ochrona katodowa

Nakładanie powłoki Zn na blachę stalową jest przykładem ochrony katodowej stali. Nałożona powłoka Zn jest anodą (ulega rozpuszczeniu), a rdzeń stalowy jest chroniony, gdyż jest katodą.

Cynkowanie ogniowe (metoda zanurzeniowa) polega na szybkim zanurzeniu blachy stalowej w kąpieli cynkowej w wyniku czego następuje połączenie z metalem powłoki. Warunkiem właściwego przebiegu cynkowania ogniowego jest zwilżenie przez ciekły cynk powierzchni stali.

Etapy procesu:

1. Rozwijanie i zgrzewanie taśmy

2. Przygotowanie powierzchni

3. Wyżarzenie rekrystalizacyjne

4. Cynkowanie ogniowe

5. Regulacja grubości powłoki i kwiatu

6. Walcowanie wygładzające (eliminacja wyraźnej granicy plastyczności)

7. Chromowanie lub oliwienie

Przygotowanie powierzchni

1. Trawienie – usunięcie z powierzchni substancji niemetalicznych, np. rdzy lub zgorzeliny. Kąpiel w kwasie solnym HCl w odpowiednim stężeniu.

2. Odtłuszczanie – wyeliminowanie zanieczyszczeń, odpowiednio przygotowany roztwór alkaiczny

3. Topnikowanie – uaktywnienie powierzchni, przygotowanie do cynkowania, w roztworach ZnCl2 i NH3Cl

Istota procesu trawienia:

1. Przygotowanie fizykochemiczne powierzchni stali,

2. obróbka strumieniowo-ścierna,

3. odtłuszczanie,

4. trawienie,

5. płukanie topnikowanie,

6. suszenie,

7. zanurzenie elementu w cynku w temp 400-470 C, (temp. Topnienia Zn 420C)

W wyniku procesu dyfuzji stali z cynkiem powstają warstwy stopowe zawierające różny stosunek składników. Otrzymana powłoka po ostudzeniu cechuje się wysokimi odpornością mechaniczną i estetyką wyglądu.

Po kąpieli z cynku:

• Regulacja grubości powłoki Zn

• Zmniejszenie kwiatu blachy do lakierowania

• Chromowanie – pasywacja powierzchni blachy

• Oliwienie

Grubości powłok od 5 do 45 μm, co daje zabezpieczenia na czas około 30 do 50 lat. Skuteczność zabezpieczenia stali przed korozją w procesie cynkowania ogniowego zależy od struktury oraz grubości powłoki cynkowej.

Grubość powłoki zależy od:

• Grubości blachy stalowej

• Składu chemicznego stali

• Temperatury kąpieli cynkowej

• Czasu przetrzymywania blachy w kąpieli cynkowej

• Chropowatości powierzchni

Rodzaje powłok:

• Z normalnym kwiatem Zn – kąpiel z dodatkiem około 0,015%Pb

• Ze zmniejszonym kwiatem Zn

• Bezkwiatowe z warstwą stopową Fe-Zn – galvannelead

• Z powłoką typu Galfan (5%Al)

• Z powłoką typu Galvalume (55%Al)

11. Zintegrowane linie do galvannealingu (warstwa stopowa Fe-Zn)

Typ Gallvanealing – mechanizm:

• Rozwijanie i zgrzewanie taśmy

• Przygotowanie powierzchni

• Wyżarzanie rekrystalizujące

• Cynkowanie ogniowe ( metoda zanurzeniowa)

• Piec strefowy do nadtopienia powłoki Zn typu galvannealing

• Regulacja grubości i powłoki kwiatu

• Walcowanie wygładzające (eliminacja wyraźnej gr plastycz)

• Chromowanie lub oliwienie

LINIA TYPU GALVANNEALING

• Temperatura 540 C

• Idea – zastosowanie pieca do nadtopienia powłoki po wyjściu z kąpieli cynkowej

• Podczas krótkiego wygrzewania blachy w piecu strefowym typu galvannealed w temp 540C w wyniku wzajemnej dyfuzji Fe i Zn tworzy się warstwa stopowa zawierająca średnio około 10%Fe

• Struktura powłoki jest warstwowa i zawiera fazy międzykrystaliczne o różnej zawartości Fe

• Warunki dogrzewania takie, aby udział trudno odkształcalnych faz był jak najmniejszy

• Grubośc powłoki 5-10 μm

• Lepsza zgrzewalność i podatność lakierowania, szare i nie mają kwiatu

W trakcie cynkowania ogniowego następują stopniowa dyfuzja roztopionego płynnego cynku w powierzchnię wyrobu stalowego, co powoduje powstanie warstw stopowych. Powłoka cynkowa ma budowę warstwową, a grubość zależy od parametrów procesu.

Przy krótkim czasie wytrzymania na powierzchni stali tworzy się warstwa Zn silnie związana z podłożem przez cienką warstwę fazy międzymetalicznej Fe₂Al₅

Warstwy przy dłuższym zanurzeniu:

• Zeta FeZn13 – względnie duża porowatość (6% Fe)

• Delta FeZn8 – zdolność do tworzenia mikropęknięć (10% Fe)

• Gamma FeZn3 – cienka warstwa przyległa do podłoża (25% Fe)

Pierwsza warstwa to prawie czysty cynk, kolejne warstwy to warstwy stopowe: zeta, delta i gamma.

Jakość powłok zależy od składu chemicznego stali, a w szczególności od zawartości węgla (C), fosforu, krzemu. Zawartość C i Si nie powinna przekraczać łącznie 0,5%

W stalach Si reakcja pomiędzy Fe i Zn przebiega szczególnie intensywnie, co skutkuje nadmiernym wzrostem fazy międzymetalicznej FeZn13 (porowata i słaba podatność do

Ze względu na efekt Sandelina zaleca się cynkowania ogniowego stali zawierających krzem w przedziale od 0,03 do 0,15%.

W stalach zawierających duże stężenie Si podczas wyżarzania rekrystalizacyjnego następuje selektywne utlenianie Si i na powierzchni tworzą się tlenki SiO2

Główne cechy, dla których maluje się powłokę cynku:

• Zmiana wyglądu,

• Wydłużenie trwałości

• Ochrona części ocynkowanej konstrukcji przed działaniem kwasu