بررسی وضعیت فولادهای ضد زنگ در دنیا

علی غفوری

در چندین سال گذشته مصرف‌کنندگان فولاد برای مقابله با پوسیدگی فولاد از فولادهای گالوانیزه (HDG) استفاده کرده‌اند. اما عنصر اصلی در این فرآیند روی است که قیمت آن طی دوازده ماه گذشته تقریبا به سه برابر افزایش پیدا کرده است و همین شرایط موجب شده که فولادسازان به‌دنبال دستیابی به عنصری جایگزین و ارزانتر باشند. در این گزارش به دستاوردها و تحولات حاصله در این زمینه اشاره شده است. پس از جنگ جهانی دوم که سیل به صدها خانوار در آلمان صدمه زد، شرکت Miele در آن زمان سازنده لوازم خانگی بود که تحقیقات خود را در زمینه آسیب رسانیدن آب سیل به ماشین‌های رختشویی آغاز نمود و سعی بر این داشت که مقاومت بخش‌ها یا قطعات فلزی در مقابل آب را افزایش دهد و این کار تا این زمان ادامه داشته و Miele به دنبال راه‌هایی است تا از زنگ‌زدگی لوازم خانگی بکاهد. اما در حال حاضر علاوه بر اینکه می‌خواهد رضایت مشتریان و مصرف کننده تولیدات خود را افزایش دهد می‌خواهد از مصرف روی نیز در ترکیبات فولادی خود بکاهد.

فولادهای گالوانیزه غوطه‌ور (HDG) مدت مدیدی است که در صنایع ساخت لوازم خانگی، خودروسازی و ساختمانی مصرف دارد که تا حدی پاسخگویی مقاومت محصولات در برابر جلوگیری از زنگ‌زدگی است.

روی ماده‌ای است که به HDG نوعی خاصیت جلوگیری از زنگ‌زدگی می‌دهد. و طی ۱۲ ماهه گذشته قیمت روی در بازار بورس فلزات لندن تقریبا سه برابر افزایش داشته است به‌طوری که از ۱۲۰۰ دلار در هر تن به ۳۲۳۵ دلار در هر تن رسیده است.

منابع صنعتی تخمین می‌زنند که در سطوح کنونی هزینه خرید روی تقریبا از ۵درصد در گذشته به ۲۵درصد هزینه تولید فولاد HDG رسیده است.

شرکت‌های صنایع شیمیایی هم‌اکنون مواد اندودکاری ارگانیکی تولید می‌کنند که می‌توان با آن فولاد را اندودکاری یا رنگ نمود که تقریبا مصرف روی را در افزایش مقاومت فلزات در مقابل پوسیدگی کم اهمیت‌تر می‌کند.

اندودکاری ارگانیکی موجب شده است که بعضی از شرکت‌ها مانند Miele فولادهای نامرغوب‌تر را برای کاربردهای خاصی جایگزین ورق HDG نمایند. از نظر تئوریکی اینگونه جایگزینی به سایر صنایع نیز گسترش یافته است. اینگونه تحولات برای فولادسازان که تولید فولادهای گالوانیزه را اقتصادی می‌دانند می‌تواند نتایج جدی با خود به همراه داشته باشد.

تاکنون سرمایه‌گذاری زیادی در زمینه تولید فولاد گالوانیزه شده است چنین ضربه‌ای (دستیابی به ماده‌های اندودکاری که جایگزین فولاد گالوانیزه شود) می‌تواند سرنوشت صنعت فولاد را تغییر دهد.

HDG فرآیندی است که تسمه یا ورق فولادی از میان حمام یا مخزن مذاب روی در درجه حرارت ۴۶۰ درجه سانتیگراد می‌گذرد. روی در مقابل فولاد از خود واکنش نشان داده و لایه محکمی از آلیاژ روی - آهن سطح ورق فولادی را می‌پوشاند. این لایه آلیاژی می‌تواند به‌عنوان یک مانع فیزیکی عمل کرده و لایه زیرین فولادی را در مقابل زنگ‌زدگی به صورت یک محافظ متالورژیکی محافظت و نگهداری نماید و در صورت هر گونه شکستگی یا خراشی ترکیب روی در آلیاژ سریعتر از آهن فرسوده یا ضدزنگ شده و گستردگی زنگ‌زدگی را به تاخیر می‌اندازد. فولاد HDG دارای مزیت‌های بیشتری مانند اسکان جوشکاری بوده و به‌راحتی قابل پوشش‌دهی و اندودکاری است.

از فولاد HDG معمولا در ساخت بدنه خودروها، سقف و بدنه ساختمان‌ها و ساخت لوازم خانگی استفاده می‌شود. در سال ۲۰۰۵ آرسلور که یکی از بزرگترین تولیدکنندگان فولاد HDG در اروپاست حدود ۵میلیون تن فولاد برای صنایع خودروسازی تولید کرده و ۳/۲میلیون تن دیگر نیز به سایر صنایع فروخته است.

تسین گروپ آلمان یکی از بزرگترین رقییان آرسلور است که در سال ۲۰۰۵-۲۰۰۴ حدود ۶/۴میلیون تن فولاد گالوانیزه تولید کرده است. تولیدکنندگان اتحادیه اروپا حدود ۵۷میلیون تن در سال فلز روی اندود تولید کرده‌اند که بیشترین آن فولاد گالوانیزه غوطه‌ور (HDG) می‌باشد.

به‌طور کل فولاد گالوانیزه‌ای که برای خودروسازان تولید می‌شود معمولا به شکل کلاف (coil) تحویل می‌گردد. در کارخانجات خودروسازی کلاف را به شکل مورد نظر برای تولید بدنه خودرو شکل‌دهی می‌کنند. آنگاه بدنه خودرو با غوطه‌ور کردن قسمت‌های آن در خزینه یا حمام رنگ اندودکاری شده و در مرحله بعدی آن را توسط روبات‌‌های رنگ پاش پوشش می‌دهند.

اما قسمتی از فولاد HDG اروپا نیز قبل از تحویل با رنگ‌های ارگانیک اندودکاری می‌شوند. در حال حاضر ۵۴ خط اندودکاری در اروپا وجود دارد که پاسخگوی تقاضای فرآیند فولاد گالوانیزه که عمدتا شرکت‌های ساختمانی هستند، می‌باشند.

آنانی که با این صنعت آشنا هستند تخمین می‌زنند که بازار اروپا سالانه حدود ۵میلیون تن فولاد رنگی اندودکاری شده مصرف می‌کند و بیشترین مصرف این‌گونه فولادها در ساخت سقف‌ها و بدنه‌ها می‌باشد و فولادهای پیش رنگ شده دارای این مزیت هستند که در واحدهای فرآیند آن را می‌توان به شکل‌های مورد نظر درآورده و به حد کافی قوی و انعطاف‌پذیر هستند که بدون وارد آمدن لطمه‌ای بدان می‌توان آن را به شکل دلخواه پرس نمود.

سوالی در اینجا مطرح است که آیا کارخانه‌های شیمیایی که اینگونه رنگ‌های ارگانیک را تولید می‌کنند می‌توانند کیفیت خواص آن را بهبود بخشیده تا بدون تاثیر منفی بر قابلیت‌پذیری کار بر روی فولاد بهتر در مقابل زنگ‌زدگی از خود مقاومت نشان دهند. در اینصورت آیا می‌توان تصور نمود که به‌جای HDG از ورق نوردسرد که ارزانتر است در صنایع خودروسازی و ساختمانی استفاده نمود.

در اینجا وظیفه شرکت‌های رنگسازی در این راستا سنگین‌تر است ولی شرایطی پیش می‌آید که سود بیشتر را فولادسازان خواهند برد تا کارخانه رنگسازی. اما اگر شرکت‌های رنگ‌سازی نیاز به فولاد گالوانیزه را برطرف نمایند آنان نیز می‌توانند این ارزش یا سود را نصیب خود نمایند.

البته شکی نیست که در اینجا کارخانه‌های رنگسازی نمی‌خواهند به‌راحتی اطلاعات تحقیقاتی خود را در اختیار دیگران قرار دهند. در حال حاضر نمی‌توان تخمین زد که چه زمانی نسل جدید رنگ‌های اندودکاری فولاد تولید خواهد شد. یکی از کارشناسان کارخانه رنگسازی BASF اذعان می‌کند که صحبت درخصوص این دستاورد بسیار مشکل است چون نتایج این‌گونه دستاورد یا تحولی می‌تواند روی کل فرآیند یا زنجیره تولید موثر باشد. اما برخی از کارشناسان نیز می‌گویند تحقیقات آغاز شده و به‌زودی به این دستاورد خواهیم رسید.

در حال حاضر در بعضی از صنایع، اندودکاری رنگی جایگزین فولاد HDG گردیده است. به هر صورت تحقیقات در حال انجام بوده ولی به‌صورت محرمانه صورت می‌پذیرد و شکی نیست که به دلیل گران‌تر شدن قیمت روی در آینده رنگ‌های ارگانیک برای مقابله با زنگ‌زدگی فولاد جای فولاد HDG را خواهند گرفت ولی در حال حاضر نمی‌توان گفت که در چه زمینه‌های خاصی و در چه زمانی فلزات اندودکاری شده با رنگ‌های ارگانیک بتوانند ۵۰درصد جای فولاد گالوانیزه غوطه‌ور را بگیرند.

آقای دکتر نیک براون مدیر فروش اروپایی شرکت

BASF Coatings می‌گوید قیمت گران روی کارشناسان را مجبور خواهد کرد که در آینده به فکر تولید پوشش‌های ارگانیک و فولادهای ضدزنگ باشند.

اما اینکه مصرف‌کنندگان چگونه از این محصولات استفاده کنند بستگی به خود آنان دارد.

یکی از مثال‌های بارز جایگزینی فولاد گالوانیزه در صنایع تولید لوازم خانگی است که در آن می‌توان فولاد‌های معمولی را اندودکاری ارگانیک نموده و به جای فولاد گالوانیزه در ساخت این لوازم استفاده کرد.

مساله جایگزینی موضوع یا این پدیده کاملا جدیدی نیست اما در سال‌های اخیر همکاری‌های بین خودروسازان، شرکت‌های شیمیایی و سازندگان لوازم خانگی گسترده‌تر شده است تا مصرف فلزات بهینه‌تر شود.

حدود سه سال و نیم پیش شرکت آلمانی Miele (سازنده لوازم خانگی) با مشارکت شرکت کوئینگ BASF و شرکت فولادسازی Salzgitter، فولاد اندودکاری شده مخصوصی را برای مصرف در تولید ماشین‌های ظرفشویی تولید نمودند. با توجه به اینکه فقط قسمتی از فلز در تماس مرتب با آب است، تصمیم بر این شد که تمام ماشین از فولاد گالوانیزه ساخته نشود. برهمین اساس، فقط جلوی ماشین از فلز ضدزنگ ساخته شد و در پهلوهای ماشین از فلز معمولی استفاده شد و از مصرف اندود‌کاری با روی کاسته شد. شرکت Salzgitter توانست نوعی فولاد پیش‌اندود (pre-coated steel) تولید کند که

به نظر مطلوب می‌رسید و این فولاد می‌توانست در زمان پرس‌شدن در مقابل فشار مقاومت کند.

اما اکثر دست‌اندرکاران صنعت معتقدند که این‌گونه جایگزینی فقط بستگی دارد به تولیدکنندگان لوازم خانگی هر منطقه‌ای. در اکثر موارد فولاد اندودکاری شده می‌بایستی در مقابل شرایط محیطی سخت مقاومت نماید مانند صنایع ساختمانی و خودروسازی و به راحتی نمی‌توان به دلیل خواص و مشخصه مطلوب فولاد گالوانیزه فلزاندودکاری شده دیگری را جایگزین آن نمود.

شکی نیست که تحقیقات در زمینه پوشش‌های ارگانیکی توسعه یافته و در آینده پوشش‌های گالوانیزه نیز با محدودیت‌هایی مواجه خواهد گردید، اما این وضعیت را نیز نباید نادیده گرفت که خواص روی در مقابل زنگ‌زدگی بی‌نظیر است و عمر طولانی محصول موجب می‌گردد که افزایش قیمت روی چندان مهم نباشد. از پوشش‌های ارگانیکی باید مراقبت نمود، ولی فولاد گالوانیزه دارای عمر بسیار طولانی‌تر است.

به هر حال، هنوز در بخش ساختمانی نیز کسی علاقه‌مند نیست، به جای فولاد گالوانیزه از فولاد‌های اندودکاری شده ارگانیکی استفاده کند، چون ضریب اطمینان فولاد HDG بسیار بیشتر است و در پوشش سطحی و بیرونی ساختمان دارای دوام بیشتری است.

افزایش قیمت‌های روی

یک گزینه برای مصرف فولاد گالوانیزه در صنایع ساختمانی این است که از ورق‌های فولادی استفاده می‌شود که با آلیاژی از آلومینیوم و روی‌اندودکاری شده باشند که نام تجاری آن galvalume است.

این امر موجب خواهد شد که خریداران در مقابل افزایش قیمت روی مصون‌تر بمانند.

اما کارشناس شرکت maddox که در زمینه تولید پوشش‌های روی- آلومینیوم فعالیت دارد معتقد است، ورق‌های گالوانیزه را نباید فدای گران شدن قیمت روی نمود و از سایر موارد استفاده کرد.در حال حاضر، قیمت روی- آلومینیوم بسیار ارزان‌تر از HDG است که در گذشته کاملا عکس آن بوده است.

به هر حال، تقاضا برای فلزات اندود‌کاری شده رنگی نیز نسبت به ورق گالوانیزه رو به افزایش است. خصوصا در صنایع خودرو‌سازی نیز قیمت ارزان پوشش‌های رنگی نسبت به گالوانیزه مصرف آن را گسترش خواهد داد.

هم‌اکنون تیسن‌گروپ تحقیقاتی را در زمینه تولید پوشش‌های آلیاژی در دست دارد که مصرف روی را در تولید HDG‌های سنتی کاهش خواهد داد.