technical seminar for galvanizers by mike ainsley thai-26mar12

การพฒนาประสทธภาพและคณภาพ ในกระบวนการชบสงกะสแบบจมรอน

1

หวขอ การผลตสงกะส

กระบวนการชบสงกะส

สวนผสมในบอสงกะส

ดรอสและฝา อนกอตสงกะส

ปจจยจากเหลก ปญหาในการผลตเหลกชบสงกะส

2

การผลตสงกะส

สงกะสสวนใหญไดมาจากการถลงแร โดยแรสงกะสมโลหะสงกะสอย 5-15%

3

แรสงกะสจะผานกระบวนการทท าใหมความเขมขนสงขน (concentrate ) เปน Zn = 50% โดยประมาณ

การผลตสงกะส

4

กระบวนการสกดโลหะ

สงกะสเขมขน

อนกอตสงกะส (99.995%)

5

มการตรวจสอบคณภาพเปนขนตอนสดทาย โดยน าโลหะสงกะสไปวเคราะหองคประกอบ ทางเคมอยางสม าเสมอ

การผลตสงกะส

6

หวขอ การผลตสงกะส

กระบวนการชบสงกะส

สวนผสมในบอสงกะส

ดรอสและฝา อนกอตสงกะส

ปจจยจากเหลก ปญหาการผลตเหลกชบสงกะส

7

กระบวนการชบสงกะส

หวขอ 1. การเตรยมผวเหลก

2. บอสงกะสและการจดการ 3. การเยนตว 4. พาสซเวชน

8

9

การเตรยมผวเหลก

การขจดคราบไขมน (Degrease) การเตรยมผวเหลก

10

สตรลางคราบไขมนโดยทวไป

l สารละลายทงหมดตองใชท 80oC เพอประสทธภาพสงสด

หมายเหต

องคประกอบ

* ราคาถกปานกลาง * ความสามารถในการลางปานกลาง

CAUSTIC SODA SOLUTION

Sodium Hydroxide - NaOH (60-100 g/L)

ใชท 80oC

* ราคาถกปานกลาง * ความสามารถในการลางด

CAUSTIC SODA (75 g/L)

Sodium Metasilicate (200 g/L)

Wetting Agent (5 g/L)

ใชท 80oC

* ราคาแพงกวา * ความสามารถในการลางดมาก

CAUSTIC SODA (60 g/L)

Sodium Phosphate (35 g/L)

Wetting Agent (5 g/L)

ใชท 80oC

Sodium hydroxide ( โซดาไฟ – NaOH) นยมใชอยางแพรหลายในเอเชย

การขจดคราบไขมน

สารละลายโซดาไฟ ใชท 80oC เพอประสทธภาพสงสด ท าความรอนจากไอน า แตโรงงานสมยใหมท าความรอนจากแกสและน ามน ซงเปนเทคโนโลยทไมซบซอนและลดการซอมบ ารง

สารละลายกรดส าหรบลางคราบไขมน (Acid degreasing) แนวทางใหม ประโยชนหลกคอลดตนทน เนองจากไมตองลางน ากอนท าAcid pickling และท าทอณหภมหอง

11

การเตรยมผวเหลก

เพอก าจด สารละลายตกคางจากสารละลายลางคราบไขมน เปนสงจ าเปน •เพราะจะท าใหความเขมขนกรดลดลงหากไมลาง •เพอปองกนมใหคราบไขมนไปผสมอยในบอกรด

การลางน าหลงจากการขจดคราบไขมน

12

การเตรยมผวเหลก

สามารถท าความสะอาดไดโดยลางน าหนงบอ แตแนะน าใหลางน าสองบอ ถาน าลางอยนงแนะน าใหขยบชนงานเหลกขนลง

การเตรยมผวเหลก การลางน าหลงจากการขจดคราบไขมน

13

ถาท าความสะอาดโดยลางน าหนงบอ แนะน าใหใชระบบน าวน และท าท านบ (weir) เพอควบคมใหน าไหลอยางสม าเสมอ

Outlet Weir

SIDE VIEW

Outlet

Inlet

การเตรยมผวเหลก การลางน าหลงจากการขจดคราบไขมน

14

สรางบอดกจบไขมนเพอพฒนาขนตอนการขจดคราบไขมน

Water

Outlet

Weir

Baffle Floating

Oil/Grease

Layer

การเตรยมผวเหลก การลางน าหลงจากการขจดคราบไขมน

Water flow

Water flow

15

เปาหมาย เพอก าจดคราบสนมโดยไมท าลายผวชนงานเหลก

ชนดกรด: Hydrochloric acid (HCl) นยมใชกนในภมภาคเอเชย

Sulphuric acid (H2SO4)

การเตรยมผวเหลก การจมกรด (Acid Pickling)

16

Hydrochloric acid pickling

ขนตอนจมกรดเปนขนตอนทชาทสด ดงนนควรไดรบการควบคมทด 1. ควบคมความเขมขนใหอยในชวง 10% - 15% 2. น ากรดควรท าใหเคลอนไหว ซงจะสงผลใหกรดทมความสดใหมอยทผวของชนงาน ท าใหน ากรดเคลอนไหวดวยวธ “sparging” - แรงลมดนอดผานทอยาง ถาไมท า sparging ใหขยบชนงานเหลกขนลงแทน

การเตรยมผวเหลก

17

Hydrochloric acid pickling

ขนตอนจมกรดเปนขนตอนทชาทสด ดงนนควรไดรบการควบคมทด 3. ปรมาณ Fe ในบอกรดไมควรสงเกน 120 กรมตอลตร

อตราเรวในการขจดสนมดวยกรดจะชาลง หากความเขมขน Feในบอกรดสงขน ท 120 กรมตอลตร น ากรดไมสามารถรบ Fe ไดอก ดงนนกรดจงหยดการท างานการขจดสนม

Max Fe solubility

= 120 g/L

50 0 100 150 200 250

Iron Concentration (g/L)

การเตรยมผวเหลก

18

0

5

Time

Acid

Co

ncen

trati

on

(%)

Iro

n C

on

ten

t g

/L)

10

15

Fe

Content

120 g/L

No further

acid additions

Fresh Acid

Addition

Acid

Content

การควบคมความเขมขนในบอกรด

การเตรยมผวเหลก Hydrochloric acid pickling

19

การควบคมความเขมขนในบอกรด

0

5

Time

Acid

Co

ncen

trati

on

(%)

10

15

Fe

Content

Fresh Acid

Addition

Acid

Content

Acid used

for zinc stripping

หามท าการลอกสงกะส (zinc stripping)ในบอกรดทใชใน line ชบ เนองจากสงกะสปนเปอนจะท าใหอตราเรวในการขจดสนมดวยกรดชาลง

การเตรยมผวเหลก

20

สารเตมในบอกรด

1. Inhibitors. ปองกนการท าลายผวเหลกโดยกรด

2.สารควบคมไอ: สรางฟองบนผวบอกรดชวยปองกนการระเหยของไอกรด สารเหลานมจ าหนายโดยผจดจ าหนายสารเคมทใชในอตสาหกรรมชบสงกะส

และผลตเหลกทวไป

การเตรยมผวเหลก Hydrochloric acid pickling

21

ลางน าหนงบออาจเพยงพอ แตแนะน าใหลางน าสองบอ การลางน าทดมความส าคญในการลดการปนเปอนของกรดและเหลกในบอฟลกซ ถาน าอยนง แนะน าใหขยบชนงานเหลกขนลง

การเตรยมผวเหลก การลางน าหลงท า acid pickling

22

หรอทเรยกวา preflux

เปาหมาย เพอชวยใหเกดการท าปฏกรยาระหวางสงกะสหลอมเหลวและพนผวเหลก สวนประกอบฟลกซ

Zinc ammonium chloride (ZnCl2.3NH4Cl) ในน า -- สามารถซอส าเรจรป -- หรอผสม zinc chloride (ZnCl2) และ - ammonium chloride (NH4Cl) ในสดสวน - ZnCl2 : NH4Cl = 1 : 1.13 โดยน าหนก

การจมฟลกซ การเตรยมผวเหลก

23

สภาวะฟลกซทเหมาะสม

1. ความเขมขนฟลกซ 200-300 g/L. ต ากวา 200 g/L เสยงตอการเกด “จดด า” บนผวชนงานจากการชบไมตด ควบคมความเขมขนฟลกซโดย

- วเคราะหสวนประกอบทางเคมอยางสม าเสมอทกเดอน - วดคาความถวงจ าเพาะ และเทยบหาความเขมขนฟลกซจากกราฟ

การเตรยมผวเหลก

24

25 SG measured when flux is cool

ZAC = Zinc Ammonium Chloride flux solution

สภาวะฟลกซทเหมาะสม

2. อณหภมฟลกซ

ควรใหความรอนฟลกซ (60 – 80oC) เพอชวยในการแหงตวลงในภายหลง

ปจจบนนยมใช gas/oil fired immersion tube burners ซงคมคาดานราคากวาการใหความรอนดวยไอน า

การเตรยมผวเหลก

26

สภาวะฟลกซทเหมาะสม

3. การควบคมการปนเปอนของเหลก (Fe)

Flux

Acid + Fe

Carryover

Fe carryover

to zinc bath

การเตรยมผวเหลก

27

สภาวะฟลกซทเหมาะสม

3. การควบคมการปนเปอนของเหลก (Fe)

ท าความเขาใจชนดของเหลกปนเปอนในฟลกซ เหลกปนเปอนไดในรป :

1. เหลกทละลาย (Soluble Fe+2) มองไมเหน) เหลกลกษณะน

ปนเปอนในน าฟลกซ และถกน าพาไปยงบอสงกะส ท าใหเกดดรอส 2. เหลกไมละลาย (Insoluble Fe+3) เปนเมดสน าตาลในฟลกซ ซงตกตะกอนเปนโคลนอยดานลางขอบอ และไมมผลเดนชดตอการปนเปอน ตดบนชนเคลอบฟลกซของเหลก

การเตรยมผวเหลก

28

ควบคมปรมาณเหลกทละลาย ควรมคาต ากวา 5 g/L (สงสดไมเกน 10 g/L ) ท าไดโดย:

ลางผวชนงานเพอลด iron carryover ท าใหเหลกตกตะกอนดวย hydrogen peroxide

(H2O2). ควบคมคา pH

สภาวะฟลกซทเหมาะสม การเตรยมผวเหลก

29

ควบคมปรมาณเหลกทไมละลาย ควรด าเนนการ แตไมส าคญเทาการควบคมปรมาณเหลกทละลาย

ท าไดโดย: ก าจด (สบออก) ตะกอนเหลกใตบอเมอเรมมปรมาณมาก กรองฟลกซ

สภาวะฟลกซทเหมาะสม การเตรยมผวเหลก

30

Flux Filter Equipment

31

4. ควบคมคา pH (pH = คาความเปนกรด)

pH ทตองการ = 4.0 - 5.0 ใชสารละลายแอมโมเนย (NH4OH ammonium

hydroxide) ในการเพมคา pH ให >4 ใชกรด hydrochloric ลดคา pH ให <5

สภาวะฟลกซทเหมาะสม

ถาคา pH ต าลง เหลกจะละลายไดเพมขน ถาคา pH สงไป ( > 5.5) zinc chloride ในฟลกซจะสลายและเสอมสภาพลง

การเตรยมผวเหลก

32

ถาคา pH ต าลง เหลกทไมละลาย จะแปลงเปนเหลกทละลาย

pH 4.0 pH 5.0 Soluble Insoluble Fe Fe ถาคา pH สงกวา 5.5 zinc chloride ในฟลกซจะสลายและเสอมสภาพลง

สภาวะฟลกซทเหมาะสม การเตรยมผวเหลก

33

5. สารเตมในฟลกซ

น าสบ - ใชลดปรมาณน ายาฟลกซทตดกบชนงานเมอดงออกจากบอ ท าใหฟลกซแหงเรวขน ลดการปะทเมอจมลงบอสงกะส และลดปญหาการเกดฝา Ash ทผวบอชบ

แขวนสงกะส 3-4 แทงจมรมบอฟลกซ ชวยในการรกษาความเปนกรดดางของฟลกซ สงกะสจะท าปฏกรยาชาๆกบกรดเกดเปน zinc chloride

สภาวะฟลกซทเหมาะสม การเตรยมผวเหลก

34

เหลกควรท าใหแหงทสดกอนชบรอน … ท าไม? for safety ( less zinc splashing) เพอความปลอดภยลดการปะท ลดปญหาการเกดฝาทผวบอชบ ท าใหชบไดในอตราทเรวขน และในบางกรณลดความเสยงในการคดโกง บดเบยวของชนงานเหลก

การเตรยมผวเหลก การท าใหแหง

35

บอสงกะสและ ปจจยควบคมการชบรอน

36

Steel

Molten

Zinc

Zn migration

into the steel

surface

Steel

Zinc – Iron Alloy Layer

Molten Zinc

สงกะส “แพร” สผวเหลก สรางพนธะกน เกดเปนชนอลลอยสงกะสเหลก

37

ชนเคลอบเกดขนอยางไร ?

บอสงกะส

ชนอลลอยสงกะสเหลกเกดขนอยางรวดเรวใน 1 นาทเมอเหลกรอนถง 450oC

ปฏกรยาจะชาลงมากหลงจาก

นน

Dipping Time

Co

ati

ng

Th

ickn

ess

ระยะเวลาชบรอน

Boiling slows down

บอสงกะส

38

ชนสงกะสบรสทธปกคลมผวชนนอกสดขณะดงชนงานออกจากบอชบ

39

STEEL

Zinc- iron

alloy

Zinc metal HDG

COATING

ชนเคลอบเกดขนอยางไร ? บอสงกะส

ภาพขยายภาคตดขวางของชนเคลอบสงกะส

Steel base

Zn-Fe

alloy

layer

Zn layer

40

ชนเคลอบเกดขนอยางไร ? บอสงกะส

บอสงกะส

Operational factors

41

บอสงกะส

1. อณหภมบอชบ 445 – 455oC คอนขางด, 448 – 452oC ดทสด

<< 445oC เสยงกบการชบไมสม าเสมอเนองจากความหนด

ของสงกะส >> 460oC เสยงกบการยนระยะเวลาการใชงานไดของบอชบ

เนองจากการท าปฏกรยาอยางรวดเรวของสงกะสกบผนงบอ

42

บอสงกะส

2. ความคงทของอณหภมบอชบ อณหภมควรคงทมากทสด

+/- 2oC เปนทยอมรบได > +/- 2oC ท าใหเกดดรอสปรมาณมากขน

43

1 เมตร/นาทเหมาะสมทสด สงสด 1.5 metres/minute การดงชาๆท าใหสงกะสสวนเกนไหลกลบลงสบอ

การดงเรวท าใหชนเคลอบหนาเกนไปและสนเปลองสงกะส

ใชเครนความเรวสองระดบดทสด จมชนงานใหเรว ดงชนงานขนชาๆ

3. ความเรวในการดงชนงาน

บอสงกะส

44

Zinc Layer

Zinc-Iron Alloy Layer

Steel Base

ดงชา

Zinc Layer

Zinc-Iron Alloy Layer

Steel Base

ดงเรว

ความเรวในการดงชนงาน

บอสงกะส

45

46

4. เทคนคการปาด บอสงกะส

เทคนคการปาด

บอสงกะส

บางบรษทใหผปาดสงกะสเปนบคคลทส าคญเนองจากเปนผ ควบคมความสวยงามของผวเคลอบสงกะส !!!

การปาดผวสงกะสควรกระท าในต าแหนงดานหนาถดจากผวชนงานขณะชนงานถกดงขนจากบอ (แทนทจะท าการปาดสงกะสทวทงผวหนาบอ)

การปาดผวสงกะสควรท าชาๆและเบาๆเพอปองกนการเกดขนของฝา ในปรมาณมากขน และปองกนการเกดรวรอยจากฝาบนผวเคลอบ

47

การท าใหเยนตว

ปจจยควบคม

48

การท าใหเยนตว

Cooling

โดยปกตท าใหชนงานเยนตวดวยน า (quenching) ไมควรท าใหชนงานเยนตวดวยน าหากเสยงตอการท าให

ชนงานเสยรป … ในกรณนควรปลอยใหเยนตวชาๆไปท 200 - 250oC กอน แลวจงท าใหเยนตวดวยน า

49

พาสซเวชน

ปจจยควบคม

50

Passivation

นยมใสสารเคมพาสซเวชนในน า cooling water

ใชส าหรบปองกนหรอลดการเกดของสนมขาวระหวางจดเกบ

สารเคมพาสซเวชน - โครเมต (วธดงเดม) - โพลเมอรละลายน า (วธใหม )

51

Passivation

พาสซเวชนดวยโครเมต 0.1% - 0.15% sodium dichromate ถาใชปรมาณมากกวานจะเกดสเขยวเหลองบนผวเคลอบ โดยเฉพาะส าหรบเหลกทหนา ควบคมน ายาโครเมตใหอณหภมต ากวา 70oC เพอชวยปองกนการเกดสเขยวเหลองบนผวเคลอบ อาจใช heat-exchanger (cooler) ชวยในการควบคมอณหภมไมใหสงเกน

52

พาสซเวชนดวยโครเมต •ถาใช cooling tank 1 บอ น ายาโครเมตจะถกปนเปอนดวยคลอไรด ซงมาจากฝาหรอฟลกซทตดชนงานมา คลอไรดปนเปอนท าลายประสทธภาพน ายาโครเมต

•ใช cooling tank 2 บอ แกปญหา บอท 1 : น าอยางเดยว ส าหรบชะลางและปองกนบอโครเมต overheat

บอท 2 : น า + โครเมต (น าจากบอท 1 สามารถน าไปใชในบอกรด)

Passivation

53

พาสซเวชนดวยโพลเมอรละลายน า โครเมตมความเปนอนตรายตอสงแวดลอม และก าลงถกควบคมการใช เรมมการเปลยนมาใชโพลเมอรละลายน า ซงไมเปนอนตรายและมความใส … ตองใช 2 บอ บอท 1 เปนน า บอท 2 เปนน า + โพลเมอรละลายน า ทงนเนองจากเหลกตองเยนตวแลวระดบหนงกอนจมลงบอโพลเมอร

Passivation

54

หวขอ การผลตสงกะส

กระบวนการชบสงกะส

สวนผสมในบอสงกะส

ดรอสและฝา อนกอตสงกะส

ปจจยจากเหลก ปญหาการผลตเหลกชบสงกะส

55

บอสงกะส

สวนผสมในบอสงกะส

56

บอสงกะส

โลหะทเตมในบอ:- Lead (Pb)

Aluminium (Al)

Nickel (Ni)

57

บอสงกะส

ตะกว Lead (Pb)

นยมควบคมใหตะกวมชนความหนา 100mm อยดานลางบอสงกะส ดวย 2 สาเหต : ชวยใหก าจดดรอสไดงายขน เนองจากดรอสจะลอยอยบนชนตะกว ชวยปองกนแนวเชอมดานลางบอสงกะส (สงกะสท าปฏกรยากบรอยเชอม จรงหรอไม??)

58

บอสงกะส

Lead (Pb)

บอสงกะสจะมตะกวละลายอยไดในปรมาณ 0.6 - 0.8% ตะกวจะคอยๆสญเสยไปจากดานลางบอสงกะส จงตองเตมเปน

ครงคราว การสญเสยตะกวเกดจาก a) การละลายสสงกะส b) ตะกวตดออกไปขณะก าจดดรอส

ใชแทงโลหะรปตว L ในการตรวจสอบความหนาชนตะกวอยาง

สม าเสมอ

59

บอสงกะส

Pb Dross

Zinc

การตรวจสอบความหนาชนตะกว

60

บอสงกะส Lead (Pb)

“Pb - free” galvanizing

บางแหงชบสงกะสโดยไมใชตะกวดวยเหตผลทางสงแวดลอม การควบคม spec หรอถกก าหนดจากขอบงคบการสงออก ในกรณทเปลยนมาเปนแบบไมใชตะกว :

ตองสบสงกะสเดมพรอมทงตะกวออกมาใหหมด แลวเแทนทดวยสงกะสชดใหม ทงนน าสงกะสเดมมตะกวละลายอย

ปรบปรงเตาของบอสงกะสโดยใหดานลางของบอมการกนความรอนทด ปองกนปญหาดรอสแขงตว ซงจะท าใหยากตอการก าจด

61

บอสงกะส

Aluminium(Al)

อลมเนยมเตมไปเพอเพมความเงางามใหผวเคลอบ

ปรมาณอลมเนยมทเหมาะสมอยท 0.002 – 0.005%

อลมเนยม > 0.01% สามารถท าใหเกด “จดด า” บนผวเคลอบ

บรเวณทชบไมตดเนองจากท าปฏกรยากบฟลกซท าใหฟลกซเสอมประสทธภาพลง

จะท าการอภปรายวธตรวจสอบทไมซบซอนวาปรมาณอลมเนยมเหมาะสมอยหรอไม ในสวนตอไป

62

บอสงกะส Aluminium(Al) วธการเตมอลมเนยมในบอสงกะส 1. เตมอลมเนยมบรสทธหรอ อลมเนยม scrap (ลวด) จดเดน: ราคาถก จดดอย : ควบคมปรมาณอลมเนยมในบอสงกะสยาก เนองจาก a) อลมเนยมไมไดละลายในสงกะสหากแตถกสงกะสดดซบอยางชาๆ โดยเราไมสามารถควบคมอตราเรวในสวนนได

b) อลมเนยมลอยบนผวบอ การดดซบของอลมเนยมโดยสงกะสจงเกดขนในบรเวณผวบอ และอลมเนยมสวนใหญจะสญเสยไปกบปฏกรยาออกซเดชนกบอากาศ

63

บอสงกะส

วธการเตมอลมเนยมในบอสงกะส 2. ใช Zn-Al pre-alloy ( เชน ผาแดง DA3 alloy) มจดเดน : - ลอยทผวบอ ละลายรวดเรว อลมเนยมจงกระจายทวบออยางสม าเสมอและรวดเรว - งายตอการควบคมปรมาณอลมเนยมในบอ เชน DA3 alloy หนงแทง กบสงกะสทเตมเพมทกๆ 1 ตน จะให Al% ทเหมาะสม (หลงจากเกดการใชอลมเนยมไปขณะท าการชบ)

64

บอสงกะส

Zn-Al pre-alloy (เชน ผาแดง DA3 alloy)

จดเดน : คมคากวาอลมเนยมบรสทธ เนองจาก…. Al ถกดดซบโดยสงกะสในบอ 100% อาจดเหมอนวาซออลมเนยมบรสทธถกกวา แตจะสญเสยอลมเนยมไปกบปฏกรยาออกซเดชนกบอากาศ

65

Pure Al

Zn-Al alloy

เปรยบเทยบประสทธภาพการกระจายตวของอลมเนยม

Molten Zinc

66

บอสงกะส

Nickel (Ni)

ใชบางในเอเชย ใชแพรหลายในยโรป ประโยชนหลกในการเตมนกเกล คอ:-

- ลดปรมาณการใชสงกะสได 5-15% เนองจากชวยลดความหนดของสงกะส และ ปญหา ซลกอน ฟอสฟอรส ในเนอเหลก

- สงกะสดเรยบขน - ลดปญหาผวชบมสเทา หรอการแตกหลดรอนของชนเคลอบ

ส าหรบเหลกบางชนด 67

บอสงกะส

Nickel (Ni)

ปรมาณนกเกลทเหมาะสมอยท 0.05 - 0.07%

วธการเตมนกเกลในบอสงกะส: อดผงนกเกลลงบอ ใช Zn – Ni alloys พเศษ มกม Ni 0.5% และผสมพรอมไปกบ

สงกะสบรสทธในอตราสวนทเหมาะสม หรอ ใช Zn-Ni alloy ลวนๆ ทม Ni = 0.15%

68

หวขอ การผลตสงกะส

กระบวนการชบสงกะส

สวนผสมในบอสงกะส

ดรอสและฝา อนกอตสงกะส

ปจจยจากเหลก ปญหาการผลตเหลกชบสงกะส

69

Galvanizing Residues

70

ดรอสจม (Bottom dross)

ฝาลอย (Top Ash)

Steel “kettle”

Top ash layer

Bottom dross layer (Zn-Fe compound)

Molten Zn

Pb layer

71

72

Galvanizers “bottom dross”

เกดจากปฏกรยาเคมระหวางเหลกกบสงกะสหลอมเหลว ระหวางชบรอนเหลกจะคอยๆแพรสสงกะสหลอมเหลว สงกะสเหลวยอมใหเหลกละลายอยไดไมเกน 0.04 % โดย

เหลกทเกนมาจะรวมกบสงกะสกลายเปนดรอสดวยปฏกรยา

Fe + 13 Zn Fe Zn13

73

ดรอส

74

ภาพขยายของดรอสแสดงผลกดรอสรปทรงเปนเขม ดรอส

ดรอสมความหนาแนนสงกวาสงกะสเลกนอยจงคอยๆจมไปอยดานลางบอ

ดานลางของบอจงประกอบดวยเนอดรอส 50% และสงกะส

หลอมเหลว 50% เนองจากดรอสมสดสวน Fe:Zn = 1:13 , ดงนนในชนดรอสจงมสดสวน Fe : Zn = 1: 26 , หรอ ประมาณ 4%Fe + 96% Zn

ดรอส

75

ดรอส

เหนไดวาการเกดดรอสอาศยเหลกทละลายลงสบอเพยงเลกนอยเทานน คอหนงสวนเหลกตอ26สวนสงกะสโดยน าหนก

เนองจากดรอสเปนของเสย ดงนนการเกดดรอสจงเปนการสญเสยสงกะสในปรมาณมาก

76

77

ภาคตดขวางของดรอสจมจากกลองจลทรรศน

ดรอส

7 -11 % ของสงกะสทใชไป สญไปกบการเกดดรอส

เปนการยากส าหรบผชบสงกะสทจะท าการแยกสงกะสจากดรอส ดรอสมกถกขายใหกบคนท ารไซคลง

ดรอสรไซเคลเปนซงคออกไซด

ดรอส

78

จะลดปรมาณดรอสไดอยางไร? ใชสงกะสบรสทธซงมเหลกผสมอยในปรมาณต า ( SHG 99.995% Zn)

90% ของดรอสทเกดเกดจาก Fe จากชนงาน อณหภมบอทลดลงจะท าใหความสามารถดดซบ Fe ทลดลง

ควบคมอณหภมบอใหอยระหวาง 445 - 455oC และหามเกน 465oC

79

ดรอส

Zinc bath

จะลดปรมาณดรอสไดอยางไร? ควบคมใหอณหภมนงทสดเทาทเปนไปได +/- 2oC อยในระดบยอมรบได มากกวา +/- 2oC เกดดรอสในปรมาณมาก

Zinc temperature

Maximum Fe absorption by molten zinc

% Fe 80

จะลดปรมาณดรอสไดอยางไร?

ควบคมใหฟลกซม Fe ในปรมาณต า เนองจาก Fe จากบอจะถก

น าพามายงบอสงกะสได … ดรอสสามารถเพมขนไดอก 10% ถาม Fe ทมาจากฟลกซ

81

ดรอส

จ าเปนตองก าจดดรอสอยางสม าเสมอ

ท าไมจงตองก าจดดรอสอยางสม าเสมอ

ค าตอบ: ถาไมก าจดดรอสอยางสม าเสมอ จะมชนดรอสทหนา และเนองจากดรอสมการน าความรอนทไมด ความรอนในบรเวณนนจะไมไดรบการถายเท ท าใหมอณหภมสงขนเกดเปน “hot-spot” ทผนงบอทตดกบดรอส และท าใหผนงบอทะลในทสด

วธการก าจดดรอส(Drossing) ดรอส

82

วธการก าจดดรอส ใชเหลกเหลกทรง L วดระดบตะกว และควบคมใหหนาประมาณ 100 มม. อณหภมทเหมาะในการก าจดดรอสอยท 450oC - 455oC ถาต ากวา 445oC สงกะสจะหนดขน ท าใหจะมสงกะสตดไปกบดรอสมากขน การตกดรอสออกไมควรท าในทศทางเดยวกนในแตละครง เพอกนการสะสมของดรอสทปลายบอ ควรมการตกดรอสออกอยางนอยทกๆ2อาทตย และหามใหมดรอสสะสมเปนเวลา 4 สปดาหเพราะจะเปนอนตรายตอบอ

ดรอส

83

84

ดรอสจมทตกออกจากบอแลวไปไหน? ค าตอบ ถกซอไปเพอท าการรไซเคลสกดสงกะสออกมา มความนาสนใจในเชงราคา เนองจากดรอสมสงกะสอยถง 96 % และดรอสถกขายออกไปในราคา75% ของราคา SHG zinc

ดรอส

85

สกดสงกะสออกมาจากดรอสอยางไร ? ค าตอบ วธการเดยวทท าคอเผาดรอสท 1000oC

สงกะสจะระเหดออกมาเปนไอซงจะท าปฏกรยากบอากาศให

เปนผง zinc oxide บรสทธ

ดรอส

เตาเผาดรอส ส าหรบผลต Zinc oxide

ดรอส

86

Zinc oxide powder

งานทใช zinc oxide

87

ขเถา/ฝา(Zinc ash)

88

ฝาคออะไร?

ค าตอบ ฝาเกดจากการท าปฏกรยาของสงกะสกบอากาศ Zinc + oxygen = Zinc oxide (ไมบรสทธ)

ฝายงผสมดวยสงกะส10-25% อกทง iron oxide, aluminium oxide และflux residues

89

ฝา (บนผวบอสงกะส )

การเกดฝาท าใหสญเสยสงกะสประมาณปรมาณ 15 – 20% ในฝามสงกะสอย 70 - 80% จงจ าเปนตองลดฝาใหเกดนอยทสดขณะชบรอน

ฝาจะถกซอไปรไซเคลโดยมราคา 35% - 45% ของราคาสงกะส

90

ฝา (บนผวบอสงกะส )

ท าใหชนงานเหลกแหงทสดเพอปองกนการกระเดนของสงกะสขณะชบรอน หลกเลยงการใชอนกอตสงกะสทชนหรอมสนมขาว ดงนนควรเกบสงกะสใตชายคา ใชอปกรณปาดผวบอสงกะสอยางถกตอง ไมกวนบอ แตปาดดวยความเรวคงท ควบคมอลมเนยมใหอยในระดบทถกตองเสมอ อลมเนยมชวยลดอตราเรวของการเกดฝา

ลดการเกดฝาไดอยางไร

ฝา (บนผวบอสงกะส )

91

92

ขอควรระวง: ตองควบคมไมใหฝาพอกอยทผวบอเหนอผวสงกะส โดยใหท าการก าจดทกๆ3วนโดยประมาณ มเชนนนจะเกดความรอนสงท าใหบอทะล

สงกะสทอยในฝาสามารถสกดออกมาไดหรอไม ? ค าตอบ : ได มวธการหลายแบบซงมประสทธภาพตางกน

93

ฝา (บนผวบอสงกะส )

94

ผชบสามารถจดการกบฝาเพอชวยในการสกดสงกะส

วธท 1 ดนฝาไปรวมทรมบอและท าการ “ตด” เพอแยกฝาและสงกะส ประสทธภาพการสกดสงกะสต า อยท 5 -10%

ฝา

95

วธท 2: วธใชกลองเหลก

กลองเหลกเปดบนลางอยดานมมบอชบ 1/3 สวนของกลองจมอยในสงกะส ใสฝาทรอนและเกดขนใหมลงในกลอง

เตมผงฟลกซแลวกวนฝาโดยเรวดวยแทงเหลก ท าใหสงกะสทตดมากบฝาละลายกลบสบอสงกะส

จะสกดสงกะสได 30 - 40%

ฝา

96

วธท 3: วธ rotating drum ใช rotating drum ทรงกระบอกทเอยงท ามมและมรตามแนวผนง ผนงดานในมใบมดตดอย ลมรอนถกจายเขาสดานบน

ขณะทฝาเคลอนตวลง ใบมดจะบดกอนฝาและแยกสวนทเปนสงกะสออกมาทางดานลาง

ผงฝาจะออกมาตามรเลกๆตามแนวผนง จะสกดสงกะสได 50 -70%

ฝา

97

เกดอะไรขนกบฝาทขายออกไป? ฝาจะถกบดและคดแยกสงกะสออกมา ซงสงกะสจะถกหลอมและหลอเปน “secondary” zinc ingot และขายกลบใหโรงชบหรอผผลต zinc oxide สวนทเหลอของฝาเปนผง น าไปใช…

- ท าสารเคมทมสงกะสเปนองคประกอบ (เชน สงกะสคลอไรด) - ใสในปยเพอชวยพชเตบโต

ฝา

Low zinc

content soil

Zinc added

to soil

ตวอยางการพฒนาการปลกขาวโดยใชสงกะส 98

หวขอ การผลตสงกะส

กระบวนการชบสงกะส

สวนผสมในบอสงกะส

ดรอสและฝา อนกอตสงกะส

ปจจยจากเหลก ปญหาการผลตเหลกชบสงกะส

99

Zinc ingot

องคประกอบทางเคม ชนดของอนกอต(รปราง) zinc slabs (25 กก.) vs. zinc jumbos (ประมาณ 1 ตน)

100

CHEMICAL COMPOSITION (%) PADAENG SHG

Zinc 99.995 min.

Lead 0.003 max.

Cadmium 0.003 max.

Iron 0.002 max.

Copper 0.001 max.

Aluminium 0.001 max.

Tin 0.001 max.

Zinc ingot

องคประกอบทางเคมของสงกะสควรเปนตาม มาตรฐาน EN ( ISO) 1179

เชน สงกะสผาแดง (Special High Grade – SHG)

101

Zinc ingot

รปรางอนกอต

Zinc slab. 25kgs . 40 slabs per bundle

102

หวขอ การผลตสงกะส

กระบวนการชบสงกะส

สวนผสมในบอสงกะส

ดรอสและฝา อนกอตสงกะส

ปจจยจากเหลก ปญหาการผลตเหลกชบสงกะส

103

Steel

ปจจยจากเหลก

สภาพผว องคประกอบ

104

Steel

ผวขรขระ

ผวเรยบ

ความหนาชน

เคลอบสงกะส

สภาพผวเหลก

ใชเทคนคการยงทราย (Sand blasting) เพอเพมความหนา ชนเคลอบ

105

Steel องคประกอบเคมของเหลก

ความหนาชน

เคลอบสงกะส

0 0.3 0.2 0.1

Si + 2.5 x P (%)

ปรมาณ Silicon & Phosphorous

มผลเปนอยางมาก

เงา

เงาบางสวน

สเทา

106

107

108

Steel ซลกอน และฟอสฟอรส มผลตอโครงสรางชนเคลอบ

ผวเคลอบ ซงเปน Zn-Fe อลลอยทงหมด

ผวเคลอบปกต ซงมสงกะสบรสทธดานบน

Zn layer

Zn – Fe alloy layer

Steel

Zn – Fe alloy layer

Steel

Si + 2.5 x P ( < 0.09%) Si + 2.5 x P (0.09% - 0.2%)

หวขอ การผลตสงกะส

กระบวนการชบสงกะส

สวนผสมในบอสงกะส

ดรอสและฝา อนกอตสงกะส

ปจจยจากเหลก ปญหาการผลตเหลกชบสงกะส

109

ปญหาการผลตเหลกชบสงกะส

110

บรเวณชบไมตด (จดด า) ผวชบไมเรยบ

รอยสงกะสไหล (Zinc flowmarks) ฝาตดผว (Ash pickup) ต าหนจากดรอส (Dross pimples) ผวชบสเทา

ผวชบแตกหลดรอน (Flaking / peeling) สนมขาว

หวขอ

111

บรเวณชบไมตด (จดด า)

เปน 85% ของปญหาดานคณภาพผวเคลอบทงหมด

112

113

สาเหตทพบบอยของการชบไมตด: ลางผว เตรยมผวเหลกไมด (degreasing/acid pickling)

ฟลกซสภาพไมด

มปรมาณอลมนมในบอสง

114

ปรมาณอลมนมในบอและใกลบรเวณผวทแนะน า = 0.002 – 0.005%. การชบไมตดเกดเปนจดด ามกเกดขนเมออลมนมมปรมาณ > 0.01%

สาเหตการชบไมตดเกดเปนจดด าจากการมปรมาณอลมนมในบอสง

115

สาเหตการชบไมตดเกดเปนจดด าจากการมปรมาณอลมนมในบอสง

116

วธทดสอบปรมาณอลมนมอยางงายๆ

ท าความสะอาดผวสงกะสบรเวณเลกๆบรเวณหนง แลวโรยฟลกซลงไป (กอน 1ซม)

ผวสงกะส ผวสงกะส

ฟลกซเคลอนตวบนผวสงกะส = ปรมาณอลมนมเหมาะสม

ฟลกซไมเคลอนตวบนผวสงกะส =

ปรมาณอลมนมสงเกนไป

117

สาเหตทพบบอยของการชบไมตด:- เตมอลมนมมากเกนไป อลมนมในบอกระจายตวไมสม าเสมอ (มปรมาณอลมนมทผวสงกะสสง)

สาเหตการชบไมตดเกดเปนจดด าจากการมปรมาณอลมนมในบอสง

118

การแกไข: 1.ใสฟลกซไปทผวสงกะส ซงจะท าใหปรมาณอลมนมลดลงอยางรวดเรว แตจะมควนมาก 2.เตมอลลอยสงกะส-อลมเนยมแทนการเตมอลมเนยมบรสทธ (เชน เตมผาแดง DA3 alloy 1 ชนตอสงกะส 1 ตน) 3.การเตมอลมเนยม(อลลอย) ควรท าเปนประจ าและตอเนองทกๆการเตมสงกะส 1 ตน หรอในชวงเวลาทก าหนดไว

การชบไมตดเกดเปนจดด าจากการมปรมาณอลมนมในบอสง

119

การซอมแซมบรเวณชบไมตด

120

ผวเพนทเคลอบควรหนากวาบรเวณสงกะสรอบๆ 30 ไมครอน (ISO) และมสงกะสในเพนท > 65% หรอ > 92 % ในชนเคลอบทแหงแลว ( ASTM)

ปดผวดวยเพนทอลมเนยม (บางครงเรยกเพนทเงน) เพอใหสผวเคลอบเขากบผวสงกะสกลวาไนซ

ขอส าคญ: หามใชเพนทอลมนมทดแทนการใชเพนทสงกะส

การซอมแซมบรเวณชบไมตด (ตามก าหนดไวในมาตรฐาน ISO และ ASTM)

121

ผวชบไมเรยบ ปญหา : รอยสงกะสไหล

122

สาเหต: อณหภมบอชบต าไปและท าใหสงกะสมความหนดสงขน

419oC

440oC

450oC

จดหลอมเหลว สงกะส

21oC

31oC

อณหภมบอชบทเปลยนไปเพยง 100C (4400C เปน 4500C - ประมาณ 2%) เทากบการเปลยนแปลง 33% ในชวงอณหภมกอนกลายเปนของแขง

อณหภมทเหมาะสม 450- 455oC

ปญหา : รอยสงกะสไหล

สาเหต : ดงชนงานเหลกขนจากบอเรวไป ท าใหสงกะสไมมเวลาไหลกลบสบอ

แนะน าใหลดอตราเรวในการดงชนงานเปน 1.0 - 1.5 เมตรตอนาท

Molten Zinc

ดงขนเรว ดงขนปกต

123

ปญหา : รอยสงกะสไหล

124

Patches of

zinc oxide

ปญหา : มฝาตดมาบนผวเคลอบ

Ash lumps and streaks

ผวชบไมเรยบ

125

ผวชบไมเรยบ ปญหา : มฝาตดมาบนผวเคลอบ

วธแกไข:

คอยๆปาดฝาจากผวบอ อยาปดสงกะสไปมาเพราะจะท าใหเกดคลนและลายฝาบนชนงาน ปาดฝาทางดานหนาของชนงานทก าลงขนจากบอไปเลกนอย ออกแบบอปกรณทใชปาดฝาใหเปนแบบลอย

126

127

ผวชบไมเรยบ ปญหา : ต าหนจากดรอส

Zinc layer

Steel

Dross particle

ผวชบไมเรยบ ปญหา : ต าหนจากดรอส

128

วธแกไข: ปองกนไมใหดรอสจมทอยดานลางของบอมความหนาเกนไป ท าการก าจดโดยสม าเสมอ ควบคมใหชนตะกวหนา 50 – 100 มม ตะกวชวยคมใหดรอสอยดานลางของบอ

ผวชบไมเรยบ ปญหา : ต าหนจากดรอส

129

วธแกไข: ควบคมใหมการปนเปอนของเหลกในฟลกซในระดบต า เนองจากเหลกปนเปอนจะท าใหเกดดรอสมากขนเมอชนงานจมลงบอสงกะส หลกเลยงการมอลมนมในปรมาณมาก โดยเฉพาะทผวบอ เพราะจะไปเปลยนดรอส Zn- Fe เปนดรอส Al - Zn - Fe ซงลอยและตดชนงานได ดงนนใหเตมอลลอย Zn-Al แทนการใชแทงอลมนม (หรอแสกรป) เพอปองกนการมอลมนมปรมาณมากทผวบอ

ปญหา : ต าหนจากดรอส

130

131

สาเหต: มซลกอนและฟอสฟอรสในเหลกในปรมาณมาก เกตขนเมอ %Si + 2.5 X %P > 0.09%

ผวเคลอบสเทาหมองคล า

132

ผวเคลอบสเทาหมองคล า

133

ผวเคลอบสเทาหมองคล า

134

Zn layer

Zn – Fe alloy layer

Steel

Zn – Fe alloy layer

Steel

Si + 2.5 x P ( < 0.09%) Si + 2.5 x P (0.09% - 0.2%)

ผวเคลอบสเทาหมองคล า

135

วธแกไข: 1. ถาลกคาไมรบงาน ใหลอกสงกะสออกในบอกรดและชบใหม การชบครงท 2 มกชบไดสวยเปนปกต เนองจากซลกอนและฟอสฟอรสไดถกก าจดไปจากผวชนงานจากการชบครงแรก 2. ปญหาเกดขนนอยในบอทเตมนกเกล เนองจากนกเกลท าใหชนอลลอย Zn-Fe โตชาลง

ผวเคลอบสเทาหมองคล า

ความหนาชนอลลอย

Zn-Fe

0 0.3 0.2 0.1

Si + 2.5 x P (%)

การเตมนกเกลชวยลด ปญหาผวเคลอบสเทาได

Shiny (+ Ni)

No Nickel

+ Nickel

136

137

สาเหต: เหลกทหนาจะมความรอนสะสมอยมากหลงการชบ ซงท าใหชนอลลอย Zn-Fe มเวลาโตไดมากกอนการเยนตวลงเมอจมน า

ผวเคลอบสเทาหมองคล า

เหลกบาง เหลกหนา

โอกาสในการเกด ผวเคลอบสเทา

ต า

สง

138

ผวเคลอบสเทาหมองคล าในเหลกหนา

เหลกบาง

เหลกหนา

โอกาสในการเกด ผวเคลอบสเทา

ต า

สง

ผานไปยงบอน าโดยเรว หรอม Ni ในบอ

139

ผวเคลอบหนาและเปราะทแตกหรอหลดรอน

140

ผวเคลอบหนาและเปราะทแตกหรอหลดรอน

141

ผวเคลอบหนาและเปราะทแตกหรอหลดรอน

142

สาเหต: เกดจากการมซลกอนและฟอสฟอรสในเหลกในปรมาณมาก เกดเมอ %Si + 2.5 X %P = 0.13 – 0.18% หรอ >> 0.35% Si + P ปรมาณสงท าใหชนเคลอบประกอบดวยชนอลลอย Zn-Fe เปนสวนใหญหนาและเปราะกระเทาะออกไดงาย

ผวเคลอบหนาและเปราะทแตกหรอหลดรอน

143

วธแกไข: ลอกสงกะสออกในบอกรดและชบใหม การชบครงท 2 มก

ชบไดสวยเปนปกต เนองจากซลกอนและฟอสฟอรสไดถกก าจดไปจากผวชนงานจากการชบครงแรก

เตมนกเกลในบอสงกะสเพอลดโอกาสการเกดชนอลลอย Zn-Fe ทหนาและเปราะ

ผวเคลอบหนาและเปราะทแตกหรอหลดรอน

144

สนมขาว สาเหต: การกดกรอนบรเวณผวเคลอบจากการจดเกบในทเปยก หรอชน มการระบายอากาศทไมด

145

สนมขาว วธแกไข: ปรบเปลยนสถานทจดเกบ (ถาเปนไปไดใหอยบรเวณทมหลงคา อยไกล

จากไอควนในงานชบสงกะส) มการระบายอากาศทด หลกเลยงการวางเหลกชบสงกะสตดๆกน เหลกชบสงกะสควรผานการพาสซเวชนในสารละลายโครเมต

หรอดวยโพลเมอรละลายน า หลกเลยงการปนเปอนของคลอไรดในน ายา ดงนนควรมน าหลงจากบอ

สงกะส 2 บอโดยบอแรกเปนน าอยางเดยว และมการเปลยนน าอยางสม าเสมอ

ขอบคณ

146