ورق اسیدشویی چیست، کاربرد و فرایند تولید

همان طور که می دانید ماده خام مورد نیاز برای تولید ورق ها، شمش یا اسلب می باشد. به طور کلی دسته بندی ورق های فلزی در 7 مورد خلاصه می شود که یکی از آن ها ورق اسیدشویی می باشد. در واقع ورق های اسیدشویی همان محصولات سیاه یا گرم هستند که طی فرآیند اسیدشویی تمام آلودگی های سطحی آن ها از بین رفته و سطحی صاف و صیقلی به دست می آورند.    

کشور ایران از جمله بزرگ ترین تولید کنندگان ورق های فلزی به شمار می رود. در واقع هر تولید کننده ای در کشور برای ایجاد پوشش بر روی سطح فلز می تواند از شیت اسیدشویی استفاده کند. شناخت ، کاربرد، مزایا، فرایند تولید و کاربرد ورق اسیدشویی از مواردی است که در ادامه این مطلب به آن ها می پردازیم.

ورق اسیدشویی

یکی از ورق های آلیاژی پر کاربرد می باشد که برای تولید آن از ورق گرم یا ورق سیاه استفاده می شود. در نتیجه هزینه تولید ورق سیاه نیز از جمله عوامل مؤثر بر نرخ گذاری ورق اسیدشویی می باشد. استفاده از ورق های اسیدشویی در مواردی کاربرد دارد که کیفیت ظاهری و سطح آن اهمیت داشته باشد.

همان طور که می دانید سطح ورق سیاه دارای رنگ دانه ها و چربی های آلوده می باشد. این چربی ها طی فرآیند اسیدشویی با استفاده از اسید کلریدریک از بین می روند که به روند انجام آن، فلاکسینگ و به محصول نهایی ورق اسیدشویی می گویند؛ بنابراین ورق اسیدشویی از سطحی درخشان، تمیز و عاری از اکسیدها و آلودگی ها بهره مند می باشد. این عملیات بر روی شیت گرم انجام می شود و تا درصد زیادی به پوسته زدایی آن کمک کرده و کیفیت آن را به حد مطلوبی می رساند. 

هدف از اسیدشویی ورق گرم

به طور کلی ورق های گرم به دلیل این که در معرض دمای بالایی قرار می گیرند دارای سطحی با پوسته های اکسیدی می باشند. وجود این پوسته در سطح ورق، سبب ایجاد ناهماهنگی در ضخامت و رنگ آن ها می شود. با این وجود انجام عملیات اسیدشویی می تواند این ایرادات را از بین ببرد. پس از فرایند اسیدشویی ورق ها مستقیماً به بازار عرضه می شوند. با وجود توضیحات داده شده می توان گفت قیمت ورق اسیدشویی تا حد زیادی بسته به نرخ روز ورق سیاه و عوامل مؤثر بر آن می باشد. همچنین با اشاره به اهداف این فرآیند می توانید حدس بزنید که نرخ آن تا چه حد حائز اهمیت است.

از دیگر اهداف اسیدشویی محصولات گرم می توان به آماده کردن آن برای عملیات نورد سرد و تبدیل آن به ورق روغنی اشاره کرد. در نتیجه نرخ فروش آن بر نرخ نهایی ورق روغنی تأثیر دارد. اگر ورق گرم را قبل از اسیدشویی در مرحله نورد سرد قرار دهند، منجر به آسیب رسیدن به سطح ورق می شود. همچنین اگر اکسیدهایی که بر روی سطح ورق قرار دارند، کمی چسبندگی داشته باشند، باعث ایجاد مشکل در فرآیند کلی نورد می شود؛ بنابراین انجام عملیات اسیدشویی برای تولید تمامی محصولات سرد قبل از انجام فرآیند تولید الزامی می باشد.

کاربردهای ورق اسیدشویی 

شیت های اسیدشویی شده از کیفیت بالایی در سطح برخوردار می باشند؛ زیرا سطح آن ها عاری از اکسیدها و آلودگی ها بوده و به همین دلیل انجام عملیات هایی مانند نورد سرد، کشش سرد، رنگ آمیزی و پوشش های مختلف بر روی آن ها به راحتی انجام می گیرد. این محصول ماده اولیه جهت تولید بسیاری از محصولات فولادی به شمار می آید. به طور مثال جهت تولید محصولات گالوانیزه، شیروانی و رنگی از این محصول استفاده می شود.

همان طور که می دانید ورق های شیروانی رنگی بیشترین کاربرد را در صنعت ساخت و ساز داشته و از این رو نرخ آن ها بسیار مورد توجه متقاضیان قرار دارد. با این وجود می توان گفت قیمت ورق شیروانی رنگی تا حد زیادی بسته به هزینه انجام فرآیند اسیدشویی شده و از سایر محصولات گالوانیزه معمولی نیز بالاتر است.

از جمله فرم های شیروانی رنگی نیز می توان به ذوزنقه ای، شادولاین، طرح سفال و کرکره ای اشاره کرد که علاوه بر استفاده در سقف های شیروانی، در دیواره انبارها و سقف سوله ها نیز به کار گرفته می شوند. با این وجود پیش از خرید باید عوامل مؤثر بر نرخ آن را در نظر گرفته و بر آن اساس سفارش خود را ثبت نمایید. همچنین توصیه می شود پس از استعلام نرخ اسیدشویی و ورق گالوانیزه که ماده های اولیه جهت تولید این محصولات به شمار می آیند، کاربرد نهایی خود را مشخص کرده و از مشاوره های کارشناسان فنی مجموعه آهن اینفو بهره مند شوید. در ادامه سایر کاربردهای فلزات اسیدشویی ذکر شده اند:

• صنایع لوله ‌سازی جهت ساخت لوله ‌های انتقال آب، نفت و گاز
• تولید مخازن تحت فشار و مخزن های نگهداری مایعات و گازها
• صنعت ساختمان ‌سازی برای ساخت لوله و پروفیل
• تولید محصولات گالوانیزه
• شکل ‌دهی سرد و کشش عمیق سیلندر گاز
• صنعت خودروسازی: در ساخت قطعاتی از خودرو از جمله رینگ و شاسی از ورق ‌های سخت و ضد سایش اسیدشویی استفاده می‌شود که معمولاً دارای کیفیت SAPH370-SAPH310 تا SAPH440باشند. کیفیت QSTE380 نیز ضد سایش و سخت بوده و مناسب این کاربرد است. همچنین در تولید چرخ خودرو از این محصول استفاده می‌شود.

نوع اسید مورد استفاده در فرآیند اسیدشویی

انجام فرآیند اسیدشویی با استفاده از اسیدی انجام می گیرد که تمامی آلودگی های سطح ورق را از روی آن پاکسازی نماید. به طور معمول اسیدهای مورد استفاده شامل فسفریک، هیدروفلوریک، نیتریک، هیدروکلریک و اسید سولفوریک به تنهایی یا با ترکیب ‌های گوناگون هستند. اگر از اسید نیتریک برای انجام اسیدشویی استفاده شود، در دمای معمولی فضا انجام می گیرد و در نتیجه هزینه های گرمایشی حذف خواهند شد.

همچنین در هنگام انجام این فرآیند نفوذ هیدروژن می تواند سبب ایجاد عیوبی در محصول شود که با استفاده از اسید نیتریک این اتفاق نخواهد افتاد. جلوگیری از تشکیل نمک آهن از دیگر مزیت های استفاده از این نوع اسید است. از جمله معایب اسید نیتریک نیز می توان به تشکیل کف در صورت بالا رفتن سطح دما از محیط، قدرت بالای خورندگی و در نتیجه آسیب رسیدن به تجهیزات و بالا رفتن هزینه بالای دفع و بازیابی اشاره کرد.

جالب است بدانید در گذشته اصلی ترین اسید مورد استفاده در فرآیند اسیدشویی، اسید سولفوریک محسوب می شد. این اسید جهت پاکسازی آلیاژهای فولادی پر کربن بسیار مورد استفاده قرار می گرفت و غلظت مؤثر آن با تغییرات دما، تغییر پیدا می کرد؛ به صورتی که با افزایش دما، اسید با غلظت پایین تأثیری برابر با غلظت بالای اسید در دمای پایین دارد. از سایر ویژگی های اسید سولفوریک می توان به داشتن قابلیت بازیابی و استفاده مجدد از آن و کاهش هزینه اشاره کرد. البته این اسید عیوبی نیز داشته که از جمله آن می توان نفوذ هیدروژن به قطعه و ایجاد عیوب در آن را مشاهده کرد؛ از این رو امروزه بیشترین اسید مورد استفاده در فرآیند پاکسازی، اسید کلریدریک می باشد.

مزایای استفاده از اسید کلریدریک نسبت به اسید سولفوریک

• کاهش هزینه و اقتصادی تر بودن اسید کلریدریک در مقایسه با اسید سولفوریک
• حل کردن میزان اکسید بیشتر در خود و در نتیجه به دست آمدن سطح تمیزتر
• صرفه جویی در مصرف اسید تانک های اسیدشویی
• اتلاف کمتر فلز پایه به سبب قرار گرفتن اسید بر روی آن در مقایسه با اسید سولفوریک
• کمتر حل شدن هیدروژن در اسید کلریدریک و در نتیجه احتمال کمتر به وجود آمدن عیوب بر سطح ورق
• کمتر بودن دمای مورد نیاز جهت انجام اسید شویی با اسید کلریدریک؛ دمای مورد نیاز برای این اسید 70 تا 80 درجه می باشد، در صورتی که در زمان استفاده از اسید سولفوریک دمای لازم 100 تا 150 درجه سانتی گراد است.

با این حال لازم است بدانید اسید کلریدریک نیز در مقایسه با اسید سولفوریک عیوبی دارد که از جمله آن ها می توان به خاصیت فرار بودن آن اشاره کرد؛ برای جلوگیری از این عیب محفظه های حاوی این اسید کاملاً ایزوله می شوند. از سوی دیگر دمای بالا سبب آلودگی هوای اطراف و آسیب به سیستم تنفسی می شود. از سوی دیگر قوی بودن این اسید در مواردی سبب آسیب رسیدن به تجهیزات می گردد.

عوامل مؤثر بر سرعت انجام فرآیند اسیدشویی

در متداول ترین روش انجام فرآیند اسیدشویی ورق های سیاه در حمام اسید هیدروکلریدریک با غلظت 20 تا 30 درصد غوطه ور شده و با سرعتی یکنواخت از داخل حمام ها عبور داده می شوند؛ سپس جهت پاکسازی باقی مانده اسیدها و رسوبات سطحی، به حوضچه شستشو با آب خالص انتقال پیدا می کنند.

این حوضچه ها با یک دیگر مرتبط بوده و از اولی به دیگری منتقل می شود؛ زیرا آن ها با یک دیگر مرتبط بوده و به صورت شیب دار ساخته می شوند و جهت حرکتی مخالف با ورق های فولادی دارند. در نهایت شیت ها با آب خالص و تمیز حوضچه اول شستشو داده می شوند. سرعت و هزینه انجام این فرآیند به عوامل زیادی وابسته است که از مهم ترین آن ها می توان به قیمت ورق سیاه اشاره کرد؛ زیرا محصولات اسیدشویی همان ورق های سیاهی هستند که سطحی تمیز و عاری از آلودگی دارند. در واقع ویژگی های آن ها شامل خصوصیات محصولات گرم بوده و شامل موارد زیر است:

• مقاومت در برابر ضربه و فشار
• تولید در ضخامت های بالا
• قیمت مقرون به صرفه
• کاربرد در صنایع عظیم و صنعتی
• داشتن گریدهای مختلف از جمله ST37، ST52، A283، A36 و ...

حتما بخوانید:کاربرد ورق سیاه

با این حال سرعت و نرخ ورق های اسیدشویی نیز به عوامل بسیاری وابسته است که شامل موارد زیر می باشد:

• نوع اسید مورد استفاده
• نوع اکسید موجود در سطح فلز
• ضخامت چسبندگی لایه اکسیدی به سطح
• نوع و ترکیب شیمیایی اکسید
• دمای ورق
• محیط و اسید
• غلظت محلول پاک‌کننده اسیدی
• نوع غوطه‌ وری فلز در اسید
• زمان نگه‌ داری فلز در محلول
• حضور یا عدم حضور بازدارنده‌ های موجود در محلول اسیدی که واکنش اسید با فلز را دچار کندی می ‌کنند.

جالب است بدانید از بین همه این موارد ذکر شده، مقدار دما و نوع غلظت اسید از اهمیت بالایی برخوردار است؛ زیرا در مواردی محصول نهایی باید برای تولید ورق های سرد مورد استفاده قرار بگیرد و این موارد تنها برای پاکسازی سطح ورق های سیاه انجام نمی شود. به طور مثال اسیدشویی با اسید سولفوریک همراه با غلظت 15 درصد در محدوده دمایی 20 تا 100 درجه سانتی گراد قرار دارد و به ازای هر ده درجه افزایش دما، نرخ اسیدشویی نیز بالاتر می رود. به صورتی که برای اسیدشویی با اسید سولفوریک در دمای -8 درجه سانتی گراد، نرخ نهایی بیش از 5 برابر هزینه اسید شویی در دمای اتاق خواهد بود.

مشخصات ورق اسیدشویی

پس از انجام فرآیند اسیدشویی، محصولات اسیدشویی شده به تونل هوای گرم منتقل شده تا سطح آن ها کاملاً خشک گردد. این سطح همچنان حساس بوده و نباید در معرض هوای محیط قرار گیرد؛ زیرا دچار خوردگی و اکسید هوا می شود. برای جلوگیری از این اتفاق باید در زمان نگهداری پیش از تبدیل به کلاف به وسیله یک لایه نازک از روغن های معدنی پوشیده شده و سطح آن نیز روغن کاری گردد.

پس از این عملیات ورق به صورت کلاف در آمده و در بازار آهن آلات عرضه می شود. بیشترین کاربرد این محصولات در تولید ورق های روغنی بوده و از این رو به بخش تولید نورد سرد منتقل می شوند. با این وجود می توان نتیجه گرفت قیمت ورق روغنی تحت تأثیر اسید مورد استفاده و کیفیت اسیدشویی ورق های سیاه قرار دارد. در عوض می توان گفت این محصولات از مقاومت و استحکام بالایی برخوردار بوده و بر خلاف شیت های سیاه از سطح ظاهری با کیفیت، شفاف و صیقلی برخوردار می باشند.

استفاده از ورق های روغنی بیشتر در مواردی رایج است که سطح ظاهری کار اهمیت داشته باشد. با این وجود کاربردهای آن بیشتر و سبک تر می باشند. بخش عمده استفاده از این فلزات سرد نیز برای تولید محصولات گالوانیزه، شیروانی و رنگی می باشد که بیشترین کاربرد را در صنعت ساخت و ساز به خود اختصاص می دهند.

حتما بخوانید:تولید بشکه فلزی

گرید های (کیفیت) ورق اسیدشویی

فلزات اسیدشویی شده نیز استانداردهایی را در تولید خود داشته که سبب تقسیم بندی آن ها به گریدها و در نتیجه کاربردهای متفاوت می شود. این محصولات بر اساس استاندارد DIN 1614 به چهار گرید تقسیم بندی می شوند که شامل موارد زیر است:

• RRSTW23
• STW22
• UST23
• STW24

کیفیت های ذکر شده بیشترین کاربرد را در تولید محصولات فولادی غیر آلیاژی داشته و به وسیله کشش سرد و قالب گیری تولید می شوند. در ادامه سایر گریدهای اسیدشویی بر اساس استاندارد BS EN 10111 نام برده شده است:

• DD11
• DD12
• DD13
• DD14

سایر استانداردهای این محصول بسته به کاربرد نهایی آن مشخص شده و شامل موارد زیر می باشند:

نورد مجدد:

استاندارد DIN به همراه کیفیت (1614-1) St22 یا  St23

کشتی‌سازی عادی:

استاندارد DIN به همراه گرید  (1614-2) StW22

کشتی‌سازی عمیق:

استاندارد DIN به همراه گرید  (1614-2) StW23

ضخامت ورق اسیدشویی در خودروسازی

استاندارد ضخامت ورق اسیدشویی برای این صنعت دارای کیفیت های -SAPH 310، SAPH 370 و SAPH440 است.

ضخامت فلزات اسیدشویی در لوله سازی

کیفیت های مناسب اسیدشویی برای ضخامت در این صنعت نیز شامل GRB، 52X، 42X  و 46X می باشند.

ضخامت شیت های اسیدشویی در کشتی سازی

استاندارد مورد استفاده در کشتی سازی نیز کیفیت های NVA  و  GRA را در بر می گیرد.

ابعاد فلزات اسیدشویی

به طور کلی فرآیند اسیدشویی بسیار حساس بوده و باید مطابق با دستور العمل ها و استانداردهای تأیید شده صورت گیرد؛ زیرا باید تمیزی و شفافیت نهایی را ایجاد کند. از این جهت به یک اسید معدنی رقیق و روش درستی مانند اسیدشویی غوطه ور نیاز است. ابعاد و ضخامت مورد مهم دیگری است که کاربرد نهایی محصولات را مشخص می کند و به صورت زیر است:

شیت های فابریک اسیدشویی با عرض 100 و 125 سانتی متر یا 125 و 250 سانتی متر تولید می شوند، اما می توان آن ها را در هر ابعاد و ضخامتی که نیاز است، برش کاری کرد. همچنین ورق های اسیدشویی به دو صورت فابریک و برشی تولید و عرضه می شوند. رول های اسیدشویی نیز با دو عرض کوتاه 100 سانتی متر و عرض بلند 125 سانتی متری عرضه می گردند. از نظر ضخامت نیز باید گفت ورق های اسید شویی از ضخامت 6/1 تا 6 میلی متر ارائه می گردند.

لازم است بدانید این فلزات پس از طی کردن مراحل تولید بازبینی می شوند تا عیوب ظاهری آن ها مشخص و برطرف شود. عملیات های موج گیری، لبه بری و صافکاری برای برطرف شدن این عیب ها انجام می شود.

روش ‌های اسیدشویی ورق سیاه

انجام فرآیند اسیدشویی روش های مختلفی در صنایع دارد و بسته به نوع مقطع و کاربرد متفاوت است. با این وجود انواع روش های آن شامل موارد زیر می باشند:

روش غوطه وری:

متداول ترین و بهترین روش اسیدشویی به شمار می آید و در مخزن های مخصوص حاوی اسید انجام شده تا تمامی نقاط شیت در این اسید غوطه ور شود. از جمله مزیت های این روش می توان به یکنواختی پخش شدن اسید در سطح اشاره کرد.

اسیدشویی ساکن:

این روش که بیشتر در صنعت آبکاری کاربرد داشته، ورق در آن ساکن بوده و محلول اسیدی در حرکت است؛ به همین دلیل به اسیدشویی ساکن شهرت دارد.

روش دسته ای:

همان طور که از نام آن پیداست، در این روش شیت های سیاه به صورت چندتایی یا در واقع دسته ای وارد محلول اسیدی شده و در آن غوطه ور می شوند.

شیوه افشانه ای (اسپری):

در این روش اسید به صورت افشانه ای بر سطح شیت ها پخش می شود و نیاز به حضور متخصص و رعایت نکات ایمنی و دقیقی دارد.

روش بازگردشی:

این شیوه بیشتر برای مقطع های لوله ای مناسب بوده و اسید از داخل لوله عبور داده می شود؛ در نتیجه سطح داخلی آن شستشو داده می شود.

حال که با انواع روش های اسیدشویی آشنا شدید، بهتر است بدانید مشکلاتی نیز برای استفاده از آن ها وجود دارد. از جمله این مشکلات می توان به این مورد اشاره کرد که استفاده مستقیم از محصول نهایی این فرآیند به علت قوی بودن اسید، با ریسک خوردگی بالا در فلز همراه بوده و در صورت رعایت نشدن نکات ایمنی، امکان آسیب دیدگی قطعه نیز وجود دارد.

همچنین مشکلات دفع و بازیابی برای استفاده مجدد از اسید با هزینه های بالایی همراه می باشد. مصرف بالای آب در طول این فرآیند، تمیز کردن سطح، حمل و نقل اسید مصرفی و ... از سایر بحران های این فرآیند می باشند.

حتما بخوانید:ورق فولادی چیست

جمع ‌بندی

در این مطلب به معرفی ورق اسیدشویی و نحوه انجام فرآیند تولید آن و همچنین کاربردهای این محصول پرداختیم. در تولید فلزات اسیدشویی از استانداردها، روش‌ها و اسیدهای مختلفی استفاده می‌شود. تمام این موارد می ‌تواند در نرخ نهایی این محصول مؤثر باشند. از سوی دیگر این محصولات بیشترین کاربرد را در تولید سایر ورق های فولادی داشته و کیفیت نهایی آن ها از اهمیت بالایی برخوردار است. کارخانه های تولید کننده این محصول نیز شامل کارخانه های فولاد مبارکه اصفهان و فولاد غرب آسیا می باشند. جهت اطلاعات بیشتر در مورد فرآیند اسیدشویی و مشکلات ورق پیش از انجام این فرآیند و قرارگیری در دستگاه نورد سرد، می توانید با کارشناسان شرکت آهن اینفو تماس بگیرید.