technical seminar for galvanizers by mike ainsley thai-26mar12
DESCRIPTION
Seminar DocumentTRANSCRIPT
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