Un impianto di zincatura è composto da tre sistemi principali: pretrattamento, zincatura e posttrattamento. Questi sistemi lavorano insieme per pulire, rivestire e rifinire l'acciaio.
Il sistema di pretrattamento pulisce l'acciaio, rimuovendo sporco, grasso e ruggine. Questo passaggio aiuta lo zinco ad aderire bene all'acciaio.
ILsistema di zincaturaApplica uno strato di zinco sull'acciaio. Il sistema di post-trattamento raffredda l'acciaio e aggiunge uno strato protettivo finale. Questo rende l'acciaio resistente e durevole.
Sistema 1: Il sistema di pretrattamento
Il sistema di pretrattamento è la prima e più critica fase delprocesso di zincaturaIl suo compito principale è preparare una superficie in acciaio perfettamente pulita. Una superficie pulita consente allo zinco di formare un legame forte e uniforme con l'acciaio. Questo sistema utilizza una serie di immersioni chimiche per rimuovere tutti i contaminanti.
Vasche di sgrassaggio
Lo sgrassaggio è la fase iniziale di pulizia. I componenti in acciaio arrivano in stabilimento con contaminanti superficiali come olio, sporco e grasso. Le vasche di sgrassaggio rimuovono queste sostanze. Le vasche contengono soluzioni chimiche che scompongono lo sporco. Le soluzioni più comuni includono:
Soluzioni sgrassanti alcaline
Soluzioni sgrassanti acide
Sgrassanti alcalini ad alta temperatura
In Nord America, molti zincatori utilizzano soluzioni di idrossido di sodio riscaldate. Gli operatori in genere riscaldano queste vasche alcaline a una temperatura compresa tra 80 e 85 °C (176-185 °F). Questa temperatura migliora l'efficacia della pulizia senza gli elevati costi energetici derivanti dalla bollitura dell'acqua.
Vasche di risciacquo
Dopo ogni trattamento chimico, l'acciaio viene trasferito in una vasca di risciacquo. Il risciacquo elimina eventuali residui di prodotti chimici dal bagno precedente. Questa fase impedisce la contaminazione del bagno successivo nella sequenza. Un risciacquo adeguato è essenziale per una finitura di qualità.
Standard del settore:Secondo lo standard di decapaggio SSPC-SP 8, l'acqua di risciacquo deve essere pulita. La quantità totale di acidi o sali disciolti trasportati nelle vasche di risciacquo non deve superare i due grammi per litro.
Vasche di decapaggio acido
Successivamente, l'acciaio viene immerso in una vasca di decapaggio acido. Questa vasca contiene una soluzione acida diluita, solitamente acido cloridrico. Il compito dell'acido è rimuovere ruggine e calamina, ovvero ossidi di ferro presenti sulla superficie dell'acciaio. Il processo di decapaggio porta alla luce l'acciaio sottostante, nudo e pulito, preparandolo per la fase di preparazione finale.
Vasche di flussaggio
Il flussaggio è la fase finale del pretrattamento. L'acciaio pulito viene immerso in unserbatoio di flussoContiene una soluzione di cloruro di zinco e ammonio. Questa soluzione applica uno strato cristallino protettivo all'acciaio. Questo strato svolge due funzioni: esegue una micropulizia finale e protegge l'acciaio dall'ossigeno presente nell'aria. Questa pellicola protettiva impedisce la formazione di nuova ruggine prima che l'acciaio entri nella caldaia di zinco calda.
Dopo il pretrattamento, l'acciaio passa al sistema di zincatura. Lo scopo di questo sistema è quello di applicarerivestimento protettivo di zincoÈ costituito da tre componenti principali: un forno di essiccazione, un forno di zincatura e una vasca di zinco. Queste parti lavorano insieme per creare il legame metallurgico tra acciaio e zinco.
Forno di essiccazione
Il forno di essiccazione è la prima tappa di questo sistema. Il suo compito principale è quello di essiccare completamente l'acciaio dopo la fase di flussaggio. Gli operatori solitamente riscaldano il forno a circa 200 °C (392 °F). Questa temperatura elevata fa evaporare tutta l'umidità residua. Un processo di essiccazione accurato è essenziale perché previene le esplosioni di vapore nello zinco caldo e previene difetti di rivestimento come i fori.
I moderni forni di essiccazione sono progettati per il risparmio energetico. Queste caratteristiche riducono il consumo di carburante e migliorano l'efficienza dell'impianto.
Possono utilizzare i gas di scarico del forno per preriscaldare l'acciaio.
Spesso includono sistemi di recupero del calore.
Garantiscono una distribuzione del calore ottimizzata e uniforme.
Forno di zincatura
Il forno di zincatura fornisce l'intenso calore necessario per fondere lo zinco. Queste potenti unità circondano la vasca di zinco e mantengono lo zinco fuso a una temperatura precisa. I forni utilizzano diverse tecnologie di riscaldamento avanzate per funzionare in modo efficiente. Le tipologie più comuni includono:
Bruciatori ad alta velocità a impulsi
Forni a riscaldamento indiretto
Forni elettrici
La sicurezza prima di tutto: I forni operano a temperature estremamente elevate, rendendo la sicurezza fondamentale. Sono costruiti con isolamento ad alta temperatura, sensori digitali per monitorare la temperatura del bollitore e design che consentono una facile ispezione dei bruciatori e delle valvole di controllo.
Bollitore di zinco
Il bollitore di zinco è il grande contenitore rettangolare che contiene lo zinco fuso. Si trova direttamente all'interno del forno di zincatura, che lo riscalda. Il bollitore deve essere incredibilmente resistente per resistere alle alte temperature costanti e alla natura corrosiva dello zinco liquido. Per questo motivo, i produttori costruiscono i bollitori in acciaio speciale a basso tenore di carbonio e silicio. Alcuni possono anche avere un rivestimento interno in mattoni refrattari per una maggiore longevità.
Sistema 3: il sistema di post-trattamento
Il sistema di post-trattamento è la fase finale delprocesso di zincaturaIl suo scopo è raffreddare l'acciaio appena rivestito e applicare uno strato protettivo finale. Questo sistema garantisce al prodotto l'aspetto desiderato e la durevolezza a lungo termine. I componenti principali sono vasche di tempra e stazioni di passivazione.
Vasche di tempra
Dopo aver lasciato la vasca di zinco, l'acciaio è ancora estremamente caldo, circa 450 °C (840 °F). Le vasche di tempra raffreddano rapidamente l'acciaio. Questo rapido raffreddamento interrompe la reazione metallurgica tra zinco e ferro. Se l'acciaio si raffredda lentamente all'aria, questa reazione può continuare, causando una finitura opaca e screziata. La tempra aiuta a mantenere un aspetto più brillante e uniforme. Tuttavia, alcuni tipi di acciaio non sono adatti alla tempra perché il rapido sbalzo di temperatura può causare deformazioni.
Gli operatori utilizzano liquidi o mezzi diversi per la tempra, a seconda del risultato desiderato:
Acqua:Fornisce il raffreddamento più rapido ma può formare sali di zinco rimovibili sulla superficie.
Oli:Raffreddare l'acciaio in modo meno energico rispetto all'acqua, riducendo il rischio di cricche e migliorando al contempo la duttilità.
Sali fusi:Offrono una velocità di raffreddamento più lenta e controllata, riducendo al minimo la distorsione.
Passivazione e finitura
La passivazione è il trattamento chimico finale. Questo processo applica uno strato sottile e invisibile sulla superficie zincata. Questo strato protegge il nuovo rivestimento di zinco dall'ossidazione prematura e dalla formazione di "ruggine bianca" durante lo stoccaggio e il trasporto.
Nota sulla sicurezza e sull'ambiente:Storicamente, la passivazione utilizzava spesso agenti contenenti cromo esavalente (Cr6). Tuttavia, questa sostanza chimica è tossica e cancerogena. Enti governativi come l'Amministrazione per la sicurezza e la salute sul lavoro (OSHA) degli Stati Uniti ne regolamentano rigorosamente l'uso. A causa di queste preoccupazioni per la salute e l'ambiente, l'industria ora utilizza ampiamente alternative più sicure, come il cromo trivalente (Cr3+) e i passivatori privi di cromo.
Questo passaggio finale garantisce laprodotto zincatoarriva a destinazione pulito, protetto e pronto per l'uso.
Sistemi di supporto essenziali per l'intero stabilimento
I tre sistemi principali di un impianto di zincatura si basano su sistemi di supporto essenziali per funzionare in modo sicuro ed efficiente. Questi sistemi, distribuiti a livello di impianto, gestiscono la movimentazione dei materiali, le attività di rivestimento specializzate e la sicurezza ambientale. Collegano l'intero processo dall'inizio alla fine.
Sistema di movimentazione dei materiali
Il sistema di movimentazione dei materiali movimenta pesanti manufatti in acciaio in tutto lo stabilimento. I moderni impianti di zincatura richiedono gru e altre attrezzature di alta qualità per gestire il flusso di lavoro. Queste attrezzature devono gestire il peso dei pezzi e resistere a temperature elevate e all'esposizione a sostanze chimiche.
Gru
Paranchi
Trasportatori
Sollevatori
Gli operatori devono considerare la capacità di carico massima di questa attrezzatura. Per lavorazioni estremamente pesanti, è consigliabile consultare lo zincatore per assicurarsi che il suo sistema sia in grado di sopportare il peso. Questa pianificazione previene ritardi e garantisce una movimentazione sicura.
Attrezzatura per zincatura di componenti strutturali
Le piante usanoAttrezzatura per zincatura di componenti strutturaliPer ottenere un rivestimento di zinco uniforme su elementi di grandi dimensioni o complessi. La zincatura a immersione standard potrebbe non essere sufficiente per pezzi con forme o superfici interne irregolari. Questa attrezzatura specializzata utilizza tecniche avanzate, come il movimento controllato dei pezzi o sistemi di spruzzatura automatizzati, per garantire che lo zinco fuso raggiunga ogni superficie in modo uniforme. L'utilizzo della giusta attrezzatura per la zincatura di componenti strutturali è fondamentale per soddisfare gli standard di qualità su elementi come travi di grandi dimensioni o assemblaggi complessi. L'uso corretto dell'attrezzatura per la zincatura di componenti strutturali garantisce una finitura uniforme e protettiva.
Estrazione e trattamento dei fumi
Il processo di zincatura crea fumi, in particolare dalle vasche di decapaggio acido ebollitore di zinco caldoUn sistema di aspirazione e trattamento dei fumi è fondamentale per la sicurezza dei lavoratori e la tutela dell'ambiente. Questo sistema cattura i vapori nocivi alla fonte, purifica l'aria attraverso scrubber o filtri e la rilascia in sicurezza.
Sicurezza e ambiente:Un'efficace aspirazione dei fumi protegge i dipendenti dall'inalazione di vapori chimici e impedisce il rilascio di sostanze inquinanti nell'atmosfera, garantendo la conformità dell'impianto alle normative ambientali.
Un impianto di zincatura chiavi in mano integra tre sistemi principali. Il pretrattamento pulisce l'acciaio per l'adesione dello zinco. Il sistema di zincatura applica il rivestimento e il post-trattamento rifinisce il prodotto. I sistemi di supporto, tra cui le apparecchiature per la zincatura dei componenti strutturali, unificano l'intero processo. Gli impianti moderni utilizzano l'automazione e gli indicatori chiave di prestazione (KPI) per migliorare l'efficienza e la sostenibilità.
