เหล็กแผ่นเคลือบสังกะสี

เหล็กแผ่นเคลือบสังกะสี
เหล็กแผ่นเคลือบสังกะสีจะมีความต้านทานต่อการกัดกร่อนในสภาพบรรยากาศทั่วไปเหนือกว่าเหล็กแผ่นธรรมดา โดยสังกะสีที่เคลือบเหล็กจะช่วยปกป้องเหล็กจากการสัมผัสกับบรรยากาศภายนอก และยังปกป้องเหล็กโดยที่ตัวเองผุกร่อนแทนเหล็ก (Sacrificial protection)
เหล็กแผ่นเคลือบสังกะสีสามารถแบ่งเป็นกลุ่มใหญ่ๆ ได้ 3 กลุ่มตามกรรมวิธีผลิตดังนี้
1. เหล็กแผ่นเคลือบสังกะสีโดยวิธีการจุ่มร้อน (Hot Dip Galvanizing, HDG) เป็นวิธีการที่ใช้อย่างกว้างขวางในประเทศไทย กรรมวิธีผลิต (ดูภาพที่ 1) เริ่มจากการเชื่อมต่อเหล็กแผ่นระหว่างม้วนเพื่อให้สามารถผ่านกระบวนการผลิตอย่างต่อเนื่อง จากนั้นเหล็กแผ่นจะผ่านเข้าสู่ Accumulator ซึ่งเป็นตัวช่วยปรับความเร็วของเหล็กแผ่น ให้สามารถเข้าสู่ขั้นตอนการเคลือบอย่างคงที่ เหล็กแผ่นที่ผ่าน Accumulator จะผ่านต่อไปยังสายการทำความสะอาดเหล็กเพื่อขจัดฝุ่นและคราบน้ำมันและทำให้สังกะสีสามารถเกาะติดได้ดีขึ้น จากนั้นจะผ่านเตาอบ (Annealing furnace) ในบรรยากาศควบคุม เพื่อให้เหล็กที่ผ่านการรีดเย็นเกิดการตกผลึกใหม่ (Recrystallization) และลดความเครียดจากการรีดเย็น จากนั้นเหล็กแผ่นจะถูกผ่านต่อไปที่อ่างสังกะสีหลอมเหลว (Zinc bath) ที่มีอุณหภูมิประมาณ 465 °C เพื่อทำการเคลือบ เหล็กแผ่นที่เคลือบสังกะสีแล้วจะผ่าน Gas-knives ซึ่งใช้อากาศหรือไอเพื่อควบคุมปริมาณสังกะสีที่เคลือบบนแผ่นเหล็ก และผ่านเข้าสู่ Cooling Tower เพื่อทำให้เย็นตัวลง จากนั้นเหล็กแผ่นเคลือบสังกะสีจะผ่านเข้า Chemical treatment section โดยใช้ Chromic acid เพื่อป้องกันการเกิดผลิตภัณฑ์จากการกัดกร่อนที่เรียกว่า white rust ต่อมาเหล็กแผ่นเคลือบจะผ่านสู่ Accumulator อีกตัวหนึ่งซึ่งจะช่วยปรับความเร็วของเหล็กแผ่นระหว่าง Accumulator ตัวที่สองกับ Winding reel ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงไปเพื่อให้สามารถนำ Coil ออกและม้วน Coil ใหม่ได้ และจาก Accumulator ตัวที่สองเหล็กแผ่นเคลือบจะผ่านขั้นตอนการปรับความเรียบ Stretch flattening (ขั้นตอนการปรับความเรียบนี้สามารถเลือกทำหรือไม่ทำขึ้นกับการใช้งาน) และเข้าสู่ Coiler ในที่สุด
แผนผังการผลิตเหล็กเคลือบสังกะสีแบบ HDG
2. เหล็กแผ่นเคลือบสังกะสีโดยวิธีการจุ่มร้อนและอบ (Galvaneal หรือ Iron-Zinc coating, IZ) จะทำตามกรรมวิธีผลิตแบบ HDG แต่จะเพิ่มขั้นตอนการอบเหล็กหลังจากที่เหล็กผ่านอ่างชุบสังกะสี เพื่อเร่งขบวนการแพร่ (Diffusion) และให้ชั้นเคลือบสังกะสีเป็นแบบสารประกอบโลหะ (Zn-Fe) เหล็กแผ่นเคลือบแบบ Galvaneal นี้จะมีลักษณะด้าน ไม่เงา สามารถทาสีเกาะติดดี และสามารถเชื่อมแบบใช้ความต้านทาน (Resistance welding) ได้ดีกว่าเหล็กเคลือบ HDG ธรรมดา
3. เหล็กแผ่นเคลือบสังกะสีโดยวิธีทางไฟฟ้า (Electrogalvanizing) จะทำการเคลือบที่อุณหภูมิห้อง โดยเหล็กแผ่นจะผ่านการอบอ่อนแบบดังเดิมก่อน และผ่านสู่การเคลือบโดยผ่านอ่างเพื่อทำความสะอาดด้วยวิธีทางเคมีหรือทางไฟฟ้าเพื่อขจัดฝุ่นและคราบน้ำมัน จากนั้นเหล็กแผ่นจะผ่านสู่การเคลือบโดยใช้สารละลาย Zinc sulfate และใช้สังกะสี (Zinc) เป็นอาโนด (Anode) เหล็กแผ่นที่ผ่านการเคลือบจะผ่านต่อไปที่อ่าง Chromate เพื่อทำการ Passivation
การใช้งานเหล็กแผ่นเคลือบสังกะสีแบบต่างๆ
เหล็กแผ่นเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อน เช่น
- หลังคา
- ผนังโรงงาน (ทาสีทับ)
- รางน้ำ
- แท้งค์น้ำ
- งานท่อ (Piping)
- ท่อระบายอากาศ (Ventiduct)
- Partition frame
เหล็กแผ่นเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อนและอบ เช่น
- อุตสาหกรรมยานยนต์
เหล็กแผ่นเคลือบสังกะสีโดยกรรมวิธีไฟฟ้า เช่น
- เครื่องใช้ไฟฟ้าในบ้าน
- ฝาครอบคอมพิวเตอร์ (Computer casing)
- อุตสาหกรรมยานยนต์
หมายเหตุ * สำหรับเหล็กแผ่นเคลือบสังกะสีแบบจุ่มร้อนในประเทศไทย จะเป็นแบบที่มีลวดลาย แพรวพราว (Spangle) ของผลึกซึ่งลวดลายนี้อาจยังปรากฏให้เห็นได้หลังการเคลือบสีทับทำให้ความสวยงามลดลง สำหรับการผลิตแบบ (Minimum spangle หรือ Spangle free) จะต้องควบคุมปริมาณตะกั่วที่ผสมในอ่างสังกะสีหลอมเหลวให้ต่ำกว่า 0.15% และใช้เทคนิคให้เกิดการเย็นตัวอย่างรวดเร็ว หรือเพิ่มปริมาณนิวเคลียสที่ผิวเคลือบ (เช่น การพ่นด้วยผงสังกะสี) เพื่อยับยั้งการโตของผลึก

เหล็กแผ่นรีดร้อน

SPHC เป็นเกรดที่ใช้เรียกเหล็กแผ่นรีดร้อนหรือที่ท้องตลาดเรียกว่าเหล็กแผ่นดำ เหล็กแผ่นรีดร้อนในกลุ่มนี้จะใช้กับ งานขึ้นรูปทั่วไป นอกจาก SPHC แล้วในกลุ่มนี้ยังมีเกรด SPHD และ SPHEอีก ซึ่งมีความสามารถในการปั้มขึ้นรูป ลึกมากขึ้นตามลำดับ แต่อย่างไรก็ตามความสามารถในการปั้มขึ้นรูปของเหล็กแผ่นรีดร้อนทุกเกรดจะน้อยกว่า เหล็กแผ่นรีดเย็นที่มีถึง 5 เกรด คือ SPCC, SPCD, SPCE, SPCF และ SPCG เช่นที่ความหนา 1.6 มม.ตามสเป็ค SPHCจะยืดจนขาด (Elongation) ได้สูงสุด 29%แต่เหล็กแผ่นรีดเย้นที่ความหนาเดียวกันจะยืดจนขาด (Elongation) ได้ถึงสูงสุด 38%นอกจากสมบัติในการปั้มขึ้นรูปที่น้อยกว่านี้ คุณภาพผิวของเหล็กแผ่นรีดร้อน (SPHC) จะมีผิวสีดำ ไม่เรียบเหมือนเหล็กแผ่นรีดเย็น ความหนาในการผลิตเหล็กแผ่นรีดร้อนให้บางถึง 1.0 มม. ก็ทำได้ยากดังนั้นการ เลือกใช้เหล็กเพื่อผลิตชิ้นส่วนเครื่องใช้ไฟฟ้าต้องเลือกให้เหมาะสม เช่น เหล็กแผ่นรีดเย็น (SPCC) ใช้กับงานที่โชว์ ผิว เช่น ตัวบอดี้เครื่องใช้ไฟฟ้า งานที่ปั้มขึ้นรูปลึก งามที่บางๆ เช่น 1.00 และ 1.60มม.
ส่วนเหล็กแผ่นรีดร้อน (SPHC) อาจประยุกตืใช้ได้บ้างเพื่อลดต้นทุนในงานที่มีความหนาเช่น 2.3 มม.และเป็นชิ้นส่วนที่ขึ้นรูประดับทั่วไปและ เป็นชิ้น ส่วนที่อยู่ภายในอุปกรณ์ แต่ควรเป็นเหล็กแผ่นรีดร้อนที่ผ่านการล้างผิวด้วยกรดแล้ว หรือที่เรียกว่าเหล็ก PO (Picklingand oil) เพื่อสามารถทำสีแล้วผิวจะสวยและทนทานกว่า


เหล็ก SPHC จัดอยู่ในมาตรฐานญี่ปุ่น JIS G3131: Hot rolled mild steel plates, sheets and strip เป็นเหล็กแผ่นรีดร้อนใช้สำหรับงานขึ้นรูปทั่วไป งานพับ ส่วนเหล็ก SS400 จัดอยู่ในมาตรฐานญี่ปุ่น JIS G3101: Rolled steels for general structure ใช้สำหรับงานโครงสร้าง สะพาน เรือ เป็นต้น เหล็ก SPHC จะมีค่าความต้านทานแรงดึง (Tensile strength, TS) ขั้นต่ำ 270 MPa ส่วนเหล็ก SS400 จะมีค่าความต้านทานแรงดึงที่จุดคลาก (Yield strength) ขั้นต่ำ 245 MPa และค่า TS 400-510 MPa แต่จะมี Elongation ต่ำกว่า SPHC ครับ ปริมาณคาร์บอนโดยทั่วไปก็จะสูงกว่าของ SPHC