گل ورق گالوانیزه چیست و چگونه ایجاد می شود؟
دسترسی سریع به محتوای مقاله
اگر به دنبال خرید ورق گالوانیزه باشید، با محصولاتی مواجه می‌شوید که سطح ظاهری آن‌ها شامل طرح‌هایی است که به آن‌ها گل ورق گالوانیزه یا spangle گفته می‌شود. این طرح‌ها در شکل‌ها و ابعاد مختلفی بر سطح ورق گالوانیزه تشکیل می‌شوند و این سؤال را در ذهن کاربران ایجاد می‌کنند که آیا ورق گالوانیزه گل‌دار کیفیت پایین‌تری نسبت به ورق گالوانیزه بدون گل دارد یا خیر؟ دلیل ایجاد اسپنگل در ورق گالوانیزه چیست؟ آیا گل ورق گالوانیزه بر قیمت ورق گالوانیزه اثرگذار است؟ در این مقاله به‌طور کامل به چگونگی تشکیل انواع گل های ورق گالوانیزه می‌پردازیم و ورق‌های گالوانیزه تولید داخل را از نظر گل‌دار بودن یا نبودن با یکدیگر مقایسه می‌کنیم.
گل ورق گالوانیزه چیست؟ Galvanized Spangles
Spangle یا گل ورق گالوانیزه یک طرح منحصربه‌فرد در ورق‌های پوشش‌دار گالوانیزه است که در طول فرآیند گالوانیزه گرم ظاهر می‌شود. این طرح‌ها که نتیجه‌ی انجماد عنصر روی مذاب هستند، چگونگی جهت‌گیری و انجماد دانه‌های کریستالی عنصر روی بر سطح فولاد را نشان می‌دهند. این دانه‌های کریستالی به‌صورت برفکی یا ستاره‌های شش‌ضلعی روی سطح ورق گالوانیزه نمایان می‌شوند و می‌توان با استناد به آن‌ها، ورق گالوانیزه را از سایر ورق‌های فولادی تشخیص داد. اما به‌غیراز تشخیص ورق گالوانیزه از روی این گل‌ها، می‌توان اطلاعات دیگری از قبیل میزان رنگ‌پذیری، مقاومت به خوردگی، شرایط کاربردی و... را نیز از آن‌ها استخراج کرد.
انواع گل ورق گالوانیزه
ورق‌های گالوانیزه از نظر گل‌های سطحی به سه دسته تقسیم می‌شوند که معیار این تقسیم‌بندی اندازه گل‌هاست. بر اساس استانداردهای ASTM A653-17 و BS-EN 10142-2000، انواع گل در گریدهای ورق گالوانیزه به شرح زیر هستند:
ورق گالوانیزه بدون گل یا Free/Zero Spangle
در این حالت، اسپنگل‌ها را نمی‌توان روی سطح ورق گالوانیزه با چشم غیرمسلح مشاهده کرد. در واقع با اینکه به این نوع ورق، گالوانیزه بدون گل گفته می‌شود، اما اندازه گل‌های آن به حدی ریز است که فقط با چشم مسلح می‌توان آن‌ها را مشاهده کرد. این حالت با کنترل ترکیب شیمیایی روی مذاب و سرعت سرمایش به دست می‌آید. این نوع پوشش بدون گل وقتی حاصل می‌شود که از رشد کریستال‌های عنصر روی در حین انجماد به‌وسیله سرعت سرمایش یا ترکیب حمام روی مذاب جلوگیری شود. ورق گالوانیزه بدون گل مقاومت در برابر خوردگی بهتری داشته و رنگ‌پذیری آن نیز بهتر از ورق گالوانیزه گل‌دار است؛ اما کیفیت پوشش روی در آن تفاوت چندانی با ورق گالوانیزه گل‌دار ندارد.
ورق گالوانیزه گل درشت یا Large/Regular Spangle
در ورق‌های گالوانیزه گل درشت (گل معمولی) قطر اسپنگل‌ها معمولاً بیش از 3 میلی‌متر است که با چشم غیرمسلح به‌راحتی قابل‌تشخیص هستند. ورق‌های گالوانیزه‌ای که به روش غوطه‌وری داغ تولید می‌شوند معمولاً حاوی گل درشت هستند. ایجاد چنین طرح‌هایی در فرآیند گالوانیزه گرم به دلیل عدم وجود کنترل بر روی سرعت سرمایش و ترکیب حمام روی مذاب است. ورق گالوانیزه گل درشت مقاومت به خوردگی ضعیف‌تری داشته و رنگ‌پذیری آن نیز سخت‌تر است.
ورق گالوانیزه گل ریز یا Small/Minimized Spangle
ورق گالوانیزه گل ریز حاوی اسپنگل‌هایی با قطر 1 تا 2 میلی‌متر است. این نوع گل سطحی در ورق‌های با گرید G90 یا Z275 و سبک‌تر ایجاد می‌شود. ایجاد گل‌های ریز در ورق‌های گالوانیزه به جلوگیری از رشد کریستال‌های روی توسط سرعت سرمایش و ترکیب حمام مربوط می‌شود. ازآنجایی‌که اعمال فرآیندهای انجماد کنترل‌شده دشوار است و هزینه زیادی دارد، ورق‌های گالوانیزه گل ریز برای کاربردهای معمول مورداستفاده قرار نمی‌گیرند و فقط مصارف صنعتی دارند.
گل های ورق های گالوانیزه تولید داخل
کارخانه‌های متعددی در زمینه تولید ورق گالوانیزه در کشور در حال فعالیت هستند که این محصولات را با کیفیت‌های متنوعی تولید می‌کنند. برخی از این کارخانه‌ها ورق‌های گالوانیزه گل‌دار و برخی دیگر ورق‌های بدون گل یا گل ریز تولید می‌کنند. برای اینکه بتوانید مشخصه‌های محصولات تولیدی هر کارخانه را بهتر بشناسید، در ادامه این محصولات از نظر گل سطحی با یکدیگر مقایسه می‌شوند.
ورق گالوانیزه کاشان
ورق گالوانیزه کاشان باکیفیت‌ترین و درعین‌حال گران‌ترین ورق گالوانیزه موجود در بازار است. بااین‌حال این محصول حاوی گل‌های سطحی درشت است که این امر در تضاد با قیمت بالای آن است. چراکه هرچه گل‌ها درشت‌تر باشند، رنگ‌پذیری و مقاومت به خوردگی ورق ضعیف‌تر است. دلیل کیفیت مطلوب و قیمت بالای ورق گالوانیزه کاشان به کیفیت ورق فولادی زیرین مربوط می‌شود. همچنین، میزان تقاضا برای محصول این کارخانه بالاست و این امر نیز بر قیمت نهایی آن اثرگذار است.
ورق گالوانیزه هفت الماس
ورق گالوانیزه هفت الماس نیز یکی دیگر از محصولات گالوانیزه گل درشت موجود در بازار است. این محصول نیز کیفیت مناسبی دارد و به دلیل برخورداری از گل‌های سطحی درشت، برای مصارف ساختمانی مناسب‌تر است. محصولات گالوانیزه هفت الماس به‌صورت کلاف، ورق مسطح، ورق فرم دار و کلاف نواربری شده عرضه می‌شوند.
ورق گالوانیزه روی اندود
ورق گالوانیزه روی اندود در گرید (ST12) SPCD و به روش غوطه‌وری گرم مداوم تولید شده و به‌صورت رول و شیت عرضه می‌شود. این ورق حاوی گل‌های سطحی ریز است.
ورق گالوانیزه تاراز
ورق گالوانیزه تاراز با گل‌های سطحی ریز حاصل استفاده از روی با خلوص بالا و اعمال فرآیند تولید کنترل شده است. ورق گالوانیزه این کارخانه در ترکیب خود از 25 درصد آهن بهره می‌برد و به همین دلیل سطح مات‌تری نسبت به بقیه ورق‌ها دارد.
ورق گالوانیزه دشتستان
یکی دیگر از ورق‌های گالوانیزه گل درشت، ورق گالوانیزه دشتستان است. این محصول نیز اغلب کاربرد ساختمانی داشته و ارزان‌تر از سایر برندهاست. این ورق‌ها در ضخامت‌های 0.8 الی 1.5 میل تولید می‌شوند.
ورق گالوانیزه خودرو شهرکرد
ورق گالوانیزه خودرو شهرکرد همان‌طور که از نام آن پیداست در ساخت بدنه خودرو مورداستفاده قرار می‌گیرد. دلیل این امر کیفیت بالای ورق و عدم وجود گل روی سطح آن است. این محصول قابلیت رنگ‌پذیری و مقاومت به خوردگی بسیار خوبی دارد و به همین دلیل به‌صورت اختصاصی برای استفاده در خودروسازی تولید می‌شود.
گل ورق گالوانیزه چگونه ایجاد می‌شود؟
به‌طورکلی، در فرآیند ایجاد گل های ورق گالوانیزه عوامل زیر دخیل هستند که در ادامه به‌طور مفصل به چگونگی تأثیر آن‌ها پرداخته می‌شود:
- فرآیند انجماد فلز روی
زمانی که روی مذاب بر سطح ورق فولادی در زیر نقطه ذوب روی که تقریباً 419 درجه سانتی‌گراد است منجمد شود، اسپنگل‌ها ایجاد می‌شوند. در این دما، اتم‌هایی که در روی مذاب به‌صورت تصادفی چیده شده‌اند، در یک آرایش بسیار منظم قرار می‌گیرند. مناطق انجماد کوچک درون روی مذاب به‌عنوان "دانه" تعریف می‌شوند. اتم‌های منفرد روی مذاب خود را به دانه‌های در حال انجماد متصل می‌کنند (که باعث رشد دانه می‌شود) و این کار را به‌صورت منظم انجام می‌دهند و به یک آرایه یا کریستال مجزا تبدیل می‌شوند. در مورد روی، کریستال‌ها با تقارن شش‌ضلعی تشکیل می‌شوند.
همان‌طور که دانه‌های جامد روی بزرگ‌تر می‌شوند، اتم‌های منفرد عنصر روی خود را در تقارن شش‌ضلعی قابل‌مشاهده در اسپنگل نهایی قرار می‌دهند. هنگامی‌که پوشش به‌طور کامل منجمد شد، اسپنگل‌های منفرد دانه‌های جداگانه روی را مشخص می‌کنند. وقتی اتم‌هایی که به‌طور تصادفی مرتب‌شده‌اند به یک آرایه کوچک و سازمان‌یافته از اتم‌ها در بلورهای "دانه" در مرحله اولیه انجماد تبدیل شوند، "هسته" ها را ایجاد می‌کنند. سرعت بالای هسته‌زایی در طول فرآیند انجماد منجر به تشکیل دانه‌های کوچک متعدد در ساختار نهایی جامد می‌شود، درحالی‌که نرخ پایین به نفع رشد دانه‌های بزرگ است.
- رشد دندریتی عنصر روی در پوشش
جنبه دیگری از فرآیند انجماد وجود دارد که منجر به تشکیل الگوهای برفکی شکل در پوشش‌های گالوانیزه می‌شود و "رشد دندریتی" یا رشد شاخه‌ای نام دارد. رشد دندریتی باعث می‌شود که دانه‌های در حال رشد (انجماد) به مذاب (پوشش روی مذاب) با لبه‌گرد مجزا تبدیل شوند. رشد دانه‌های دندریتی در طول انجماد فلزات بسیار رایج است.
دلیل اینکه دندریت‌ها به‌راحتی در یک پوشش گالوانیزه قابل‌مشاهده هستند این است که ما شاهد یک نسخه دوبعدی از یک الگوی دانه‌ای بزرگ، دندریتی و جامد هستیم. ضخامت پوشش معمولاً کمتر از 0.001 اینچ (25 میکرومتر) است که به‌طور قابل‌توجهی کمتر از قطر یک اسپنگل است. در فلزات دیگر (مثلاً زیرلایه فولادی)، ساختار اصلی دندریتیک، سه‌بعدی و ریخته‌گری شده دانه‌ها متعاقباً به دانه‌های کوچک‌تر و هم‌محور تقسیم می‌شود. این به دلیل اثرات نورد گرم، نورد سرد و تبلور مجدد است. در فرآیند بازپخت ورق گالوانیزه، سرعت رشد بازوهای دندریت در طول انجماد یک پوشش گالوانیزه با سرعت هسته‌زایی دانه‌های جدید در روی مذاب رقابت می‌کند. این فرآیند اندازه نهایی ساختار کاملاً جامد شده را تعیین می‌کند.
- تأثیر ترکیب شیمیایی حمام روی مذاب
ماهیت و سرعت رشد دندریتی در طول فرآیند انجماد تحت تأثیر حضور سایر عناصر فلزی در مذاب است. این موارد می‌توانند شامل عناصر آلیاژی یا ناخالصی‌ها شوند. در مورد پوشش‌های گالوانیزه سطح ورق‌های فولادی؛ شایع‌ترین دلیل برای الگوی رشد دندریتی وجود سرب در پوشش است. در تحقیقاتی که در دهه 1990 انجام شد، مشخص شد که وجود سرب در پوشش انرژی سطحی جامد- مذاب را کاهش می‌دهد. کاهش انرژی سطحی، سد انرژی برای هسته سازی ناهمگن را افزایش می‌دهد. سرب با مهار هسته‌زایی، به‌طور موثری فضاهای بین هسته‌ها را افزایش می‌دهد و اجازه می‌دهد تا گل ورق گالوانیزه بزرگ‌تری تشکیل شود.
همچنین فرض بر این است که حضور سرب منجر به افزایش سرعت رشد دندریت می‌شود. سرب که در روی جامد نامحلول است، در طول انجماد دفع می‌شود و در مرزهای اسپنگل و در سطح پوشش رسوب می‌کند. توزیع متفاوت ذرات سرب در سراسر سطح، کیفیت ظاهری پوشش را مشخص می‌کند. همچنین تحقیقات نشان داده است که اسپنگل‌های با انعکاس ضعیف حاوی 2.7 درصد وزنی سرب در سطح هستند. وجود غلظت بالاتر سرب و سایر عناصر در پوشش گالوانیزه موجب تیره‌تر شدن سطح ورق می‌شود. ضمن اینکه، وجود ترکیب بین فلزی آهن- روی که از طریق نفوذ آهن درون روی ایجاد می‌شود، سطح مات را برای ورق گالوانیزه به دنبال دارد. افزودن آلومینیوم به ترکیب حمام روی مذاب در تولید ورق‌های گالوانیزه با ظاهر درخشان و براق مؤثر است.
ازآنجایی‌که در حال حاضر نگرانی‌های بیشتری در مورد خطرات سرب برای سلامتی وجود دارد، برخی از تولیدکنندگان ورق گالوانیزه، روش‌هایی را ایجاد کرده‌اند و از حمام روی بدون سرب استفاده می‌کنند. به‌جای سرب، در این حمام‌ها از مقدار کمی آنتیموان استفاده می‌شود. آنتیموان به روشی مشابه سرب بر تشکیل اسپنگل تأثیر می‌گذارد. به‌طورمعمول، مقدار آنتیموان در حمام پوشش حدود 0.03 تا 0.10 درصد است. لازم به ذکر است که وزن پوشش روی در تعیین وزن ورق گالوانیزه تاثیر چندانی ندارد.
کاربرد انواع ورق گالوانیزه بر اساس نوع گل سطحی
درواقع، اسپنگل‌ها فقط ظاهر سطحی متفاوتی را ارائه می‌دهند؛ اما بر کیفیت پوشش روی تأثیری نمی‌گذارند. بااین‌حال، اسپنگل‌ها بر چسبندگی رنگ و مقاومت در برابر خوردگی آن تأثیر می‌گذارد. ازآنجایی‌که در برخی کاربردها علاوه بر استحکام، به مقاومت به خوردگی و قابلیت رنگ‌پذیری نیاز است، بنابراین، ورق گالوانیزه گل ریز و ورق گالوانیزه بدون گل برای ساخت لوازم‌خانگی و ورق مورداستفاده در ساخت خودرو مناسب هستند. در مقابل، ورق گالوانیزه گل درشت اغلب برای مصارف عمومی و صنعت ساختمان مناسب است.
آیا ورق گالوانیزه گل‌دار بی کیفیت است؟
معمولاً از گل ورق گالوانیزه به‌عنوان یک عیب سطحی یاد می‌شود اما این گل‌ها تأثیری بر خواص نهایی پوشش نداشته و تنها مقداری مقاومت به خوردگی ورق گالوانیزه و رنگ‌پذیری آن را تحت تأثیر قرار می‌دهند. بر این اساس، منطقی‌تر است که ورق گالوانیزه گل درشت ارزان‌تر از ورق‌های گل ریز یا بدون گل باشد. بااین‌حال، ممکن است در بازار ورق‌هایی را بیابید که بااینکه حاوی گل‌های درشت هستند، اما قیمت گران‌تری نسبت به ورق‌های گالوانیزه گل ریز یا بدون گل‌دارند. این امر ممکن است به کیفیت و گرید ورق فولادی زیرین مربوط باشد. بنابراین، برای تعیین کیفیت ورق گالوانیزه باید به مجموعه‌ای از پارامترها مانند گرید ورق فولادی زیرلایه، کیفیت و مقدار عناصر به‌کاررفته در پوشش، تمام‌کاری سطحی ورق و... توجه کرد و تنها از روی اندازه گل ورق گالوانیزه نمی‌توان به کیفیت محصول پی برد.
جمع‌بندی
گل ورق گالوانیزه به‌عنوان مشخصه‌ای از این محصول در شناخت و تمایز آن از دیگر ورق‌های پایه فولادی شناخته می‌شود. اما این طرح‌ها در اندازه بزرگ ممکن است بر مقاومت به خوردگی و قابلیت رنگ‌پذیری ورق تأثیر بگذارند. بر اساس اندازه، گل های ورق گالوانیزه به سه دسته گل درشت یا گل معمولی، گل ریز و بدون گل تقسیم می‌شوند. گریدهای بدون گل یا گل ریز اغلب کاربرد صنعتی داشته و گریدهایی که حاوی گل‌های سطحی درشت هستند برای مصارف ساختمانی مناسب‌اند. فرآیند انجماد فلز روی، رشد دندریتی عنصر روی در پوشش و ترکیب شیمیایی حمام روی مذاب ازجمله عواملی هستند که بر تشکیل گل ورق گالوانیزه اثرگذارند.