Sıcak ve soğuk haddelenmiş çelik saclarda sıcak daldırma yöntemi ile galvanizleme işlemi sonucu gözlemlenen hatalar ve bu hataların giderilme yöntemleri

Çelik dünya üzerinde en çok uygulama alanine sahip olduğundan, en yaygın olarak kullanılan malzemedir. Çeliğin en temel mekanik özellikleri şu şekilde sıralanabilir: kolay şekillenebilmesi, yüksek mukavemetli olması, kaynaklanmaya elverişli olması, boyanabilme özelliği, düşük maliyetli olması gibi. Çelik, kullanım alanlarına göre üretim bakımından çeşitlilik göstermektedir. Bu varyasyonlar arasında en yaygın kullanım alanına sahip olan çelik grubu yassı haddelenmiş çelik gruplarıdır. Sıcak haddelenmiş yassı çelikler ve soğuk haddelenmiş yassı çelikler olmak üzere, yassı haddelemenmiş çelikler de kendi içinde iki gruba ayrılır. Çelik, geniş bir kullanım alanına sahip olmasından ötürü büyük bir avantaj olarak görülse de kolay korozyona uğraması nedeniyle ayrıca büyük bir dezavantaja da sahiptir. Korozyon, malzemenin bulunduğu çevresel etmenlerden dolayı malzeme özelliklerinin degredasyona uğraması yani kötü yönde gerilemesi olarak tanımlanır. Korozyonu termodinamik kuralları açısından açıklarsak; çelik üretimi için gerekli olan enerji, malzemenin bulunduğu çevreden alınır. Üretilen çelik, çevresinden bünyesine aldığı enerjiyi dışarı vermeye meyillidir; bu enerji de korozyon olarak olarak yani demir oksit şeklinde sisteme verilir. Bu yüzdendir ki çelik her daim korozif yapıya geçmeye meyillidir. Bu durum bizim açımızdan çok önemlidir çünkü korozyona uğramış çelik, yapı özellikleri bakımından noksan kalmaktadır. Korozyon, inşaat, beyaz eşya, otomotiv gibi başlıca büyük sektörlerde kullanım alanına sahip olan çeliğin kullanım ömrünü daraltır. Bu amaçladır ki malzemeyi korozyondan korumaya yönelik belli başlı çalışmalar yapılmıştır; çalışmalar sonucunda çinko (Zn) çeliği korumadaki en etkili element olarak ehhemmiyet kazanmıştır. Çinko ile çeliği korozyondan korumak için çeşitli koruma yöntemleri geliştirilmiştir. Örneği bariyer koruma yöntemi (en tipik örneği çeliği boyamadır), çinko patina yöntemi, katodik koruma ve çinko kaplama yöntemleri bu amaçla elde edilmiştir. Bu yöntemlerin içindeki en etkili yöntem çinko kaplama yöntemidir. Daha sonra çinko kaplama yöntemi de sıcak daldırma yöntemi ile birlikte geliştirilmiştir. Sıcak daldırma yöntemi ile çinko kaplama yöntemi, hat içerisinde bulunan çinko potasının kimyasal bileşimlerine göre belli gruplara ayrılmaktadır. Temelde dört çeşit yöntem vardır: Galfan Kaplama (GF); Galvalume Kaplama (GL); Galvaniz Kaplama (GI) ve Galvanneal Kaplama (GA). Çinko kaplama yöntemleri pota içerisindeki aluminyum (Al) oranına göre gruplara ayrılmaktadır. Örneğin GF potası %5 ağ. Al; GL potası %55 ağ. Al, GI ve GA potaları ise %1 ağ.' ın altında Al içermektedirler. Galvaniz ve galvanneal kaplama çeşitlerini birbirinden ayıran en temel fark, galvanneal kaplamada çinko potasından çıkan çelik sac tekrardan tavlama işlemine tabii tutulur ki bu işlem kaplama mikroyapısını büyük ölçüde etkilemektedir. Galfan, galvalume ve galvanneal kaplamaları harici tutarsak, bu tez çalışması galvaniz kaplama üzerinde durmaktadır. Galvaniz kaplama (GI) işlemi, çelik yüzeyinde koruyucu bir film tabakası oluşturarak, malzemenin korozyon direncini iki kat artırmak prensibi üzerine kurulmaktadır. Sıcak daldırma yöntemi ile galvaniz kaplama işlemi şu aşamalardan oluşmaktadır: Temizleme ünitesi; tavlama fırını; galvanizleme ve soğutma; skin pass mill (SPM) ve pasivasyon işlemi; yüzey gözlem bölgesi. Galvanizleme hattının ilk bölümü olan yüzey temizleme ünitesi en önemli aşamalardan biridir. Sac yüzeyini haddeleme prosesinden gelen demir oksit ve yağ kirliliğinden temizlemek, yüzeye galvaniz kaplamanın yapışması açısından oldukça önem taşımaktadır. Tavlama fırınında çelik kalitesi ve sac kalınlığına bağlı olarak yassı haddelenmiş çelik sac tavlanmaktadır. Tavlama esnasında çeliğe kazandırılmak istenilen mekanik özellikleri sağlamak amacıyla, fırın parametreleri özellikle ayarlanmaktadır. Çinko pota sıcaklığı genellikle yaklaşık 460°C' yi bulmaktadır. Bu amaçla tavlama işlemi sonucu çelik sıcaklığı pota sıcaklığıyla aynı sıcağa getirilmektedir ve tavlanmış çelik sac, atmosferle temas etmeden snout yardımıyla çinko potasına daldırılmaktadır. Çinko potasında belli başlı kimyasal reaksiyonlar sonucu yüzeyde çinko kaplama gerçekleştirilmektedir. Potadan çıkan sac, soğutma kulelerinde hava üfleyen fanlar vasıtasıyla soğutulmaktadır. Soğutma hızı, malzemenin mekanik özelliklerini belirlemede oldukça etkilidir. Bu amaçla hat hızı, çelik kalitesi ve kalınlığına bağlı olarak ayarlanmaktadır. Galvanizleme ve soğutma işleminden sonra, malzemeye –eğer müşteri talebindeyse- skin pass mill (SPM) uygulanmaktadır. SPM uygulanmış yüzeye B yüzeyi; uygulanmamış yüzeyen A yüzeyi denmektedir. SPM işleminde malzeme max. %2 oranında uzatılmaktadır. SPM iş merdaneleri arasından geçen sacın mekanik özellikleri artırılmaktadır. Ayrıca merdaneler yüzeyde belli bir pürüzlülük oluşturmaktadır; bu durum neticesinde, galvanizleme işlemi sonucu boyama hattına girecek sac yüzeyinde boyanın tutunması sağlanmaktadır. SPM işleminden sonra tension leveler (TLV) hattı bulunmaktadır. TLV hattı, SPM gibi çeliğe max %2 uzama sağlamakla kalmayıp; ütü misali sac yüzeyinin tamamen yassı (kırışıklık olmaksızın) bir biçimde üretilmesini gerçekleştirmektedir. TLV ünitesinden sonra –gene müşteri isteği doğrultusunda- çelik sac pasivasyon işlemi görmektedir. Pasivasyon ünitesinde kromatlama yapılmaktadır. Çinko kaplı kromatlanmış çelik sacta korozyon direnci oldukça yüksektir. Galvanizleme hattının son aşaması olan yüzey gözlem kontrol noktasında ise, varsa yüzey kusurları incelenip; gerektiği takdirde kusurlu kısımlar kesilerek, hatayı bulmak amacıyla bu kısımlar mekanik test laboratuvarında incelenmektedir. Yüzey kusurlarına bağlı olarak, üretim hattında belli başlı iyileştirme çalışmaları yapılmaktadır. İyileştirme çalışmalarının amacı, hatayı en aza indirgemeyi sağlamaktır. Sıcak daldırma yöntemi ile galvaniz kaplama prosesinde gözlemlenen ana kusurlar şunlardır: Uygun olmayan mekanik test sonucu, spangle, dross, kenar dalgası, yüzey pürüzlülüğü, kaplama dökülmesi ve kaplama kalınlık farkı. Bu tez çalışmasında, sıcak daldırma yöntemi ile galvanizleme işlemi sonucu, yassı haddelenmiş çelik sac yüzeyinde oluşan yüzey kusurları incelenmiş olup; bu kusurları en aza indirgemek amacıyla, üretim hattında bu hataları giderici bazı yöntemler geliştirilmiştir.