BR102020001356A2

BR102020001356A2 - Método e forno para tratar termalmente uma tira de aço de alta resistência compreendendo uma câmara de homogeneização de temperatura

Info

Publication number: BR102020001356A2
Application number: BR102020001356-4A
Authority: BR
Inventors: Jean-Pierre Crutzen; Lutz Kümmel; Frank Maschler; Michel Renard
Original assignee: Drever International
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2020-01-22
Publication date: 2020-08-04
Also published as: RU2019142708A3; SI3686534T1; RU2019142708A; EP3686534A1; ES2874752T3; KR20200092253A; RU2766264C2; US20240102124A1; MX2019015493A; CN111471847B; BE1026986B1; BE1026986A1; US20200232063A1; CN111471847A; EP3686534B1

Abstract

Método para tratar termalmente uma tira de aço de rolagem (5), o referido método compreendendo os seguintes passos:

a) aquecimento da tira (5) em uma zona para aquecimento com uma chama direta (10);
b) homogeneização de temperatura da tira (5) em uma câmara de homogeneização (20) compreendendo pelo menos um tubo de aquecimento radiante (25), de forma a homogeneizar a tira (5) em temperatura após a passagem da mesma na zona para aquecimento com uma chama direta (10) do passo precedente;
c) oxidação da tira (5) em uma câmara de oxidação (30) com uma atmosfera oxidante tendo uma concentração de volume de oxigênio maior que 1 %;
d) redução da fita (5) em uma zona de redução (40).

Description

MÉTODO E FORNO PARA TRATAR TERMALMENTE UMA TIRA DE AÇO DE ALTA RESISTÊNCIA COMPREENDENDO UMA CÂMARA DE HOMOGENEIZAÇÃO DE TEMPERATURA

Campo Técnico

[001] De acordo com um primeiro aspecto, a invenção relaciona-se a um método para tratamento térmico de uma tira de aço de alta resistência. De acordo com um segundo aspecto, a invenção relaciona-se a um forno para tratamento térmico de uma tira de aço de alta resistência.

Estado da Arte

[002] Aço de alta resistência comumente utilizado compreende elementos de liga, por exemplo, ligas de manganês, silício, cromo e/ou alumínio. Durante o passo de recozimento, os elementos da liga presentes no aço de alta resistência difundem em direção à superfície do aço e são rapidamente oxidados devido a grande afinidade do mesmo pelo oxigênio e isto, mesmo em zonas de tubos radiante onde a atmosfera é ainda assim redutor para óxidos de ferro. Esta oxidação seletiva cria defeitos de superfície que tornam difícil a aderência de revestimento de zinco (ou outro metal ou liga) aplicado durante a galvanização da superfície. Este problema de molhabilidade é um aspecto limitante da galvanização que não pode ser realizado corretamente.

[003] Estudos têm sido realizados a fim de entender as cinéticas para esses fenômenos de oxidação e prover soluções para os problemas colocados durante a galvanização. Uma via particularmente estudada consiste em sujeitar, no forno de recozimento, a superfície das tiras à condições de temperatura e atmosfera específicas para rapidamente e profundamente oxidar os elementos da liga e então evitar a migração dos mesmos na superfície. Durante esta operação, uma camada de óxido de ferro é formada, que será subsequentemente removida nas seguintes zonas do forno de recozimento sob uma atmosfera redutora.

[004] É conhecido a partir de documentos do estado da arte, e em particular a partir de EP 2 732 062 B1, que uma oxidação de produtos metálicos pode ser alcançada durante o aquecimento por chama direta. De acordo com este documento, o potencial de oxidação da atmosfera ao redor do produto metálico durante o aquecimento da chama direta pode ser ajustado por modificação do excesso de oxigênio. US 9 279 175 B2 destaca a importância de formar uma camada de óxido, que é tão homogênea como possível, a fim de constituir uma barreira de difusão efetiva. EP 2 732 062 B1, entretanto, especifica que o ajuste específico de uma espessura de óxido, isto é, obtenção de uma distribuição uniforme sobre uma superfície do aço, pode somente ser controlada com grande dificuldade, cujo EP 2 010 690 B1 também descreve.

[005] Então, um problema geralmente encontrado durante o tratamento térmico dos produtos metálicos com oxidação e redução da superfície está na obtenção de um estado de superfície não homogêneo antes do passo de galvanização.

Resumo da Invenção

[006] De acordo com um primeiro aspecto, um dos objetivos da presente invenção é prover um método para tratar termicamente uma tira de aço de alta resistência tornando possível obter, na superfície do mesmo, uma formação de óxido com uma espessura mais homogênea e mais controlada.

[007] Para este fim, os inventores propõem um método para tratar termalmente uma tira de aço de alta resistência de rolagem, o referido método compreendendo os seguintes passos:

a) aquecendo a tira em uma zona para aquecimento com uma chama direta;
b) homogeneização na temperatura da tira em uma câmara de homogeneização compreendendo pelo menos um tubo de aquecimento radiante, de forma que para homogeneizar uma temperatura da tira após a passagem da mesma na zona para aquecimento com uma chama direta do passo precedente;
c) oxidação da tira em uma câmara de oxidação com uma atmosfera oxidante tendo um volume de concentração de oxigênio maior que 1%;
d) redução da tira em uma zona de redução.

[008] O método da invenção torna possível, durante o tratamento térmico, graças ao passo de homogeneização de temperatura, a oxidação da tira tendo uma superfície que é mais homogênea na temperatura. Isto torna possível um crescimento de uma camada de óxido tendo uma espessura mais homogênea sobre a superfície total da tira. Uma espessura de óxido mais homogênea na superfície da tira torna isso possível ter uma subsequente redução mais bem controlada da referida camada de óxido. De fato, variações na espessura da camada de óxido formada durante o passo de oxidação requer uma adaptação do tempo de redução durante o passo de redução, a fim de reduzir o óxido sobre a superfície total da tira. Tal uma adaptação do tempo de redução é baseada na maior espessura de óxido, por exemplo. O método da invenção torna possível o melhor controle do tempo do passo de redução, como é garantido uma espessura de óxido mais homogênea sobre a superfície da tira.

[009] O método da invenção é particularmente vantajoso, como é possível compensar a temperatura de falta de homogeneidade da tira, em particular da superfície da tira durante o passo a) do aquecimento da tira por chama direta. De fato, o uso de uma zona para aquecimento com uma chama direta torna possível um rápido aumento na temperatura da tira, à custa da homogeneidade de temperatura do produto de metal. Ainda, em um grande número de fornos, a câmara de oxidação é posicionada diretamente após a zona para aquecimento com uma chama direta, tal que a oxidação é realizada em uma tira, da qual a homogeneidade de temperatura não é bem controlada.

[010] Como indicado acima, um bom controle da temperatura da tira durante a oxidação do mesmo na câmara de oxidação torna possível obter uma cada de óxido na superfície tendo uma espessura mais homogênea sobre a superfície da tira. Parece que a cinética de formação de uma camada de óxido na superfície de uma tira de aço de alta resistência depende principalmente na temperatura de superfície da tira, bem como a composição da atmosfera de oxidação, na câmara de oxidação. A falta de homogeneidade de temperatura na superfície da tira pode assim levar a grandes variações na espessura da camada de óxido na superfície da tira.

[011] Durante a redução da camada de óxido na zona de redução, é necessário reduzir toda a espessura de óxido formada na câmara de oxidação. Ainda, quando uma camada de óxido tem uma espessura variável, é necessário garantir uma redução suficiente para reduzir a camada de óxido nos locais onde ela está mais espessa. Isto pode resultar em uma desaceleração da velocidade de rolagem na zona de redução, ou em uma atmosfera de redução na zona de redução, mais rica em hidrogênio, ou também em uma extensão da zona de redução, a fim de preservar uma taxa de produção aceitável. Então, a falta de homogeneidade da temperatura de superfície de uma tira de aço de alta resistência durante sua oxidação na câmara de oxidação pode ter consequências na eficácia do método de tratamento térmico nos termos da taxa e/ou custos de produção.

[012] Oxidação alcançada durante o aquecimento por chama direta (passo a)) torna um ajuste de espessura da camada FeO formada muito difícil de controlar. De fato, em EP 2 010 690 A1, foi observado que para as mesmas condições oxidativa no nível da atmosfera durante o aquecimento por chama direta, uma velocidade de rolamento aumentada mostra uma camada de FeO mais fina com respeito a velocidades de rolamento mais lentas, demonstrando a melhor sensibilidade do método para formar óxido de ferro em diferentes parâmetros abordados.

[013] Uma vantagem do método da invenção com respeito a métodos onde a oxidação é alcançada ao mesmo tempo como o aquecimento da tira em uma zona para aquecimento com uma chama direta é que o método da invenção torna possível separar o aquecimento da tira, a homogeneização de temperatura e a oxidação do mesmo com passos separados e câmaras de forno. Isto torna possível melhor controle dos parâmetros para formar óxido de ferro na superfície da tira enquanto permite o aquecimento da tira por chama direta. Então, a invenção torna possível superar desvantagens do aquecimento por chama direta por introdução de uma câmara de homogeneização de temperatura. Graças a invenção, é então possível ter um forno tendo uma qualidade muito alta de tratamento térmico, bem como um melhor estado de superfície da tira antes da galvanização da mesma e por esta razão custos de utilização razoáveis.

[014] No documento inteiro, uma concentração de volume de oxigênio deve ser entendida como uma concentração (volume) de O2. Os passos do método da invenção são para serem realizados de acordo com a seguinte ordem: passo a), passo b), passo c), e passo d).

[015] Preferivelmente, a zona de redução tem uma atmosfera redutora tendo uma concentração de volume de hidrogênio maior que 3% e preferivelmente maior que 5%, e ainda mais preferivelmente, maior que 8%. Uma vantagem associada com tais concentrações de volume de hidrogênio na zona de redução para essas modalidades preferidas, é aumentar a garantia que a redução acontecerá. Preferivelmente, o restante da composição da atmosfera da zona de redução compreende nitrogênio.

[016] No documento inteiro, uma concentração (volume) de hidrogênio deve ser entendida como uma concentração (volume) de H2.

[017] Tem além disso sido observado que o método da invenção é particularmente efetiva para tiras de aço de alta resistência, por exemplo, tendo uma composição por peso em Cr menor que 5%, preferivelmente menor que 3% e ainda mais preferivelmente, menor que 1%. No senso da presente invenção, um aço compreendendo elementos de liga tais como liga de manganês, silício cromo e/ou alumínio é entendo pelo termo “aço de alta resistência”. Preferivelmente, a tira tem uma espessura de entre 0,3 mm e 3,2 mm.

[018] A câmara de homogeneização compreendendo pelo menos um tubo de aquecimento radiante é tencionada tornar possível uma padronização/homogeneização da temperatura da tira quando a mesma está presente na câmara de homogeneização. A padronização da temperatura da tira é produzida progressivamente durante a passagem da mesma na câmara de homogeneização a fim de obter uma temperatura como uniforme como possível na saída da câmara de homogeneização. A câmara de homogeneização não é principalmente tencionada fazer a temperatura média da tira variar, mas é em vez disso tencionada padronizar a temperatura da tira.

[019] Na câmara de homogeneização, elementos radiantes e/ou elementos de aquecimento podem estar presentes, que têm uma energia que pode ser modificada rapidamente, que torna possível ajustar a temperatura rapidamente de forma a manter uma temperatura ótima na saída da câmara de oxidação e para garantir uma oxidação regular da superfície da tira de aço.

[020] Preferivelmente, a câmara de homogeneização de temperatura compreende dois, três e quatro tubos de aquecimento radiante.

[021] A temperatura da tira é compreendida no presente pedido como sendo uma temperatura medida na superfície da tira e representando a temperatura sobre a espessura total da tira. De fato, para tiras tendo uma espessura de entre 0,6 mm e 2,5 mm, a difusão do calor na espessura total é muito rápida e pode então ser estimado que uma temperatura da tira em um ponto da tira na superfície da mesma é representativa da temperatura no total da espessura da tira. Isto é particularmente verdade quando a tira está em uma câmara de temperatura essencialmente homogênea. Então, uma homogeneidade e não homogeneidade de temperatura pode ser caracterizada pelas medidas de temperatura de superfície da tira nos lugares separados. Por exemplo, uma não homogeneidade de temperatura é observada sobre uma seção da tira, quando existe uma diferença de temperatura maior que 5%, preferivelmente maior que 2% e ainda mais preferivelmente, maior que 1% entre um ponto situado no centro da tira e um ponto situado na borda da tira. A temperatura da tira é, por exemplo, uma temperatura média de tira aferida em uma seção de tira em vários pontos diferentes, por exemplo, a temperatura de tira é a média das temperaturas medidas no nível das duas bordas, bem como no centro das mesmas. Uma temperatura de tira alvo é alcançada quando a temperatura média da tira e a temperatura alvo da tira são iguais, ou em qualquer caso, têm uma diferença menor que 2%, preferivelmente menor que 1%. Na câmara de homogeneização de temperatura, a temperatura da tira permanece essencialmente a mesma, mas é homogeneizada na superfície.

[022] Preferivelmente, a atmosfera de oxidação na câmara de oxidação tem uma concentração de volume de oxigênio de entre 1,5% e 5% e ainda mais preferivelmente de entre 2% e 5%.

[023] Preferivelmente, a câmara de oxidação da invenção não compreende qualquer tubo de aquecimento radiante dentro da mesma. Por exemplo, a câmara de oxidação é confinada, por exemplo, isolada, dentro de uma seção de forno de aquecimento radiante tal que é aquecida indiretamente pelos tubos de aquecimento radiante da seção de forno de aquecimento radiante.

[024] Vantajosamente, o método de acordo com a invenção ainda compreende um passo de homogeneização do gás oxidante da câmara de oxidação compreendendo:

- sucção de pelo menos algum do gás de oxidação fora da câmara de oxidação,
- arrefecimento do referido em pelo menos algum dos gás oxidativo,
- movimento por um ventilador do referido em pelo menos algum do referido gás oxidativo,
- enriquecimento de oxigênio do referido em pelo menos algum do referido gás oxidativo por injeção de ar,
- uma reinjeção do referido em pelo menos algum do referido gás oxidante na câmara de oxidação.

[025] Tem sido observado que a homogeneização do gás oxidante é possível para melhorar o controle sobre o passo de oxidação e obter a formação de uma camada de óxido na superfície da tira de aço, cuja espessura é mais homogênea e/ou reprodutível.

[026] O aquecimento por chama direta é usado para limpar a tira de aço de alta resistência (desengorduramento, por exemplo). A limpeza torna possível, em particular, remover o resíduo orgânico presente na superfície da tira de aço.

[027] Preferivelmente, o passo de oxidação é realizado em uma temperatura de tira de entre 650° C e 750° C.

[028] Tem sido observado que quando o referido passo de oxidação é realizado na variação de temperatura de entre 650° C e 750° C, isto provê bom controle sobre a espessura da camada de óxido de ferro formada durante o passo de oxidação e provê a estabilidade para todo o método de anelamento.

[029] Uma temperatura de tira entre 650° C e 750° C torna possível o bom controle da cinética de oxidação da superfície do tira durante a passagem da mesma na câmara de oxidação, em que a concentração do volume de oxigênio é maior que 1%. Preferivelmente, a concentração do volume de oxigênio na câmara de oxidação está entre 1,5% e 5% e ainda mais preferivelmente, entre 2% e 5%. Controle da homogeneidade da cinética de oxidação é garantido graças a passagem da tira na câmara de homogeneização.

[030] Tem sido observado que um conteúdo de oxigênio aumentado na câmara de oxidação torna possível reduzir o impacto de dano de vazamento de gás. Entretanto, um conteúdo de oxigênio muito alto tem a consequência de oxidação da tira de aço muito profundamente, que requer um passo subsequente de remoção da referida camada de óxido de ferro para uma maior duração, que representa uma desvantagem nos termos de tempo e, portanto, custo. Os inventores têm determinado que os valores de concentração de oxigênio entre 1,5% e 5%, e ainda mais preferivelmente, entre 2% e 5% tornam possível um passo de oxidação que não é ou é dificilmente impactado pelos possíveis vazamentos de gás, sem gerar uma camada de óxido de ferro que seja muito espessa.

[031] Preferivelmente, o passo de oxidação é feito em uma maneira confinada ou relativamente confinada na câmara de oxidação.

[032] No senso da invenção, é entendido pelos termos “relativamente isolado” ou “confinado” que uma selagem relativa é garantida no elemento em questão. Médias técnicas adequadas podem ser implementadas para controlar essa selagem relativa a fim de reduzir, tanto quanto possível, as trocas gasosas entre a atmosfera oxidante da referida câmara de oxidação e a atmosfera exterior da referida câmara de oxidação, por exemplo, no remanescente RTF. Uma RTF é uma seção de forno principalmente compreendendo tubos de aquecimento radiante e é um acrônimo conhecido por um versado na técnica (RTF significa Forno de Tubo Radiante).

[033] Preferivelmente, o passo de oxidação é homogêneo em que ele torna possível a oxidação homogênea na superfície da referida tira de aço.

[034] Tem sido observado que esta propulsão por meio de um veículo gasoso torna possível trazer o gás oxidante à superfície da referida tira de aço e passagem através da camada limite dirigida pela tira de aço. Isto então resulta em, como um efeito vantajoso, que pelo menos uma das camadas de ferro situadas abaixo da referida superfície da referida tira de aço pode também ser oxidada. Melhor controle e melhor reprodutibilidade e/ou homogeneidade pode então ser garantida durante a formação da camada de óxido de ferro formada durante o passo de oxidação.

[035] Vantajosamente, o método de acordo com a invenção compreende a aplicação de uma pressão dentro da referida câmara de oxidação e no remanescente do forno, as referidas pressões sendo substancialmente iguais.

[036] Tem sido observado que o risco de transferência gasosa entre a câmara de oxidação e o remanescente do forno utilizado no método de acordo com a invenção é altamente reduzido quando a pressão na câmara de oxidação e no dispositivo são substancialmente iguais.

[037] Em adição, o método de acordo com a invenção torna possível manter uma oxidação facilmente controlável que evita os distúrbios causados pela atmosfera que cerca a câmara de oxidação.

[038] Preferivelmente, passo de aquecimento a), passo b de homogeneização de temperatura b), como também passo de redução d) são realizados com uma atmosfera redutora tendo uma concentração de volume de hidrogênio maior que 3%.

[039] Preferivelmente, a atmosfera redutora na zona de redução tem uma atmosfera tendo uma concentração de hidrogênio de entre 3% e 5%. Preferivelmente, a zona de redução tem uma composição compreendendo uma concentração de hidrogênio de entre 3% e 5%, o remanescente da composição compreendendo nitrogênio.

[040] Preferivelmente, o passo de homogeneização de temperatura é realizado em uma temperatura de tira de entre 650° C e 750° C.

[041] Como atestado acima, tal variação de temperatura torna possível um bom controle das cinéticas para formar óxido na câmara de oxidação, isto é, na presença de uma concentração de volume de oxigênio geralmente de entre 1% e 5%. Em adição, é particularmente vantajoso homogeneizar a temperatura da fita em uma temperatura alvo. Uma homogeneização em uma temperatura alvo significa que existe um aquecimento de entrada para a tira estritamente igual ao calor perdido pela tira. Então, a homogeneização é alcançada com especialmente um balanço de entrada/perda de zero calor de forma a prevenir a introdução de outras não homogeneidades de temperatura à tira.

[042] Preferivelmente, o passo de aquecimento a) é realizado, de forma a obter uma temperatura de tira de entre 650° C e 750° C.

[043] Tal variação de temperatura de tira é facilmente alcançável por aquecimento por chama direta, que torna o passo a) relativamente fácil de implementar. Preferivelmente, passo a) é realizado sobre condições redutoras em presença de monóxido de carbono e hidrogênio. Tais condições são geradas pelo uso de uma mistura de combustível não estequiométrico / oxidante e particularmente baixo em oxigênio.

[044] Preferivelmente, o passo de homogeneização de temperatura é realizado com uma atmosfera tendo uma concentração de volume de oxigênio menor que 0,01% por volume, preferivelmente com uma atmosfera sem oxigênio.

[045] Embora o passo de homogeneização de temperatura seja realizado em uma câmara adjacente à câmara de oxidação, a atmosfera na câmara de homogeneização pode ser mantida baixa, mesmo muito baixa, em oxigênio. Isso pode ser feito possível de acordo com uma modalidade preferida, pela presença de meios de confinamento posicionados entre a câmara de oxidação e a câmara de homogeneização, por exemplo, pelo uso de uma câmara a vácuo.

[046] Tais meios de confinamentos podem ser particularmente desejados como passagens significantes de gás ou passagem mal controladas de gás entre a câmara de oxidação e a zona de redução e/ou a câmara de homogeneização de temperatura, podem levar a trocas de gases prejudiciais entre as diferentes câmaras do forno. Quando o oxigênio escapa da câmara de oxidação para uma câmara sobre atmosfera redutora, o conteúdo de vapor de água aumenta nesta zona. Então, o aumento no conteúdo do vapor de água impacta o ponto de condensação de água e podem levar ao fenômeno de oxidação indesejada, tipo, por exemplo, a oxidação de compostos de ligas na superfície do aço. Como já explicado, esses compostos de liga têm uma grande afinidade por oxigênio, e a oxidação seletiva dos mesmos tem um impacto prejudicial na adesão do revestimento obtido após galvanização.

[047] Além disso, a concentração de volume de oxigênio na câmara de oxidação (maior que 1 %, mesmo de entre 1,5% e 5% de acordo com uma modalidade preferida), pode representar uma concentração de volume, particularmente sensível para trocas gasosas indesejadas com câmaras adjacentes. Meios de confinamento posicionados entre a câmara de oxidação e a câmara de homogeneização, por exemplo, uma câmara de vácuo, torna possível ainda controlar a concentração de oxigênio na câmara de oxidação. Isto é significante, como quando hidrogênio escapa a partir de uma câmara sobre atmosfera redutora para dentro da câmara de oxidação, a oxidação não é mais efetiva, como algum do oxigênio é consumido pela reação com hidrogênio. Esse fenômeno impacta negativamente a propriedades da camada de óxido de ferro formado durante o passo de oxidação. Este problema é amplificado quando o conteúdo de oxigênio é relativamente baixo na câmara de oxidação, como o oxigênio irá então ser consumido ainda mais rapidamente pela reação com hidrogênio.

[048] Geralmente, esses vazamentos, portanto, reduzem muito o controle das condições do método de anelamento, que, consequentemente, leva a uma ausência de controle da qualidade de um aço de alta resistência galvanizado obtido após galvanização da tira tratada de acordo com o primeiro aspecto da invenção, em particular em termos de adesão da camada de revestimento na superfície da tira de aço.

[049] Preferivelmente, o passo de aquecimento a) é realizado com uma atmosfera tendo uma concentração de volume de oxigênio menor que 0,01% por volume, preferivelmente com uma atmosfera sem oxigênio.

[050] É particularmente importante pré-aquecer a tira de aço com uma baixa atmosfera em oxigênio e preferivelmente sem oxigênio tal que a tira de aço não inicia a ser oxidada na superfície antes dele entrar na câmara de oxidação. Então, isto resulta em um melhor controle da espessura de oxidação quando este é somente alcançado na câmara de oxidação. Em adição, a temperatura da tira não sendo homogênea durante o passo de aquecimento a), é importante que nenhuma oxidação é realizada sobre tais condições de não homogeneidade de temperatura da tira.

[051] Preferivelmente, o passo de homogeneização de temperatura é realizado por rolagem da tira na proximidade da referida em pelo menos um tubo de aquecimento radiante.

[052] A vantagem de rolagem da tira na proximidade de um tubo de aquecimento radiante é para tornar possível para suprir uma quantidade de calor da tira, bem controlada sobre a largura total da tira. Então, a rolagem da tira na proximidade do tubo de aquecimento radiante torna possível uma troca de calor entre a tira e o tubo de aquecimento radiante. Isto torna possível manter a temperatura da tira, por exemplo, na temperatura alvo, enquanto tornando possível a homogeneização da temperatura da tira. Então, a invenção torna possível beneficiar de vantagens de aquecimento por chama direta, enquanto compensando por desvantagens ligadas ao aquecimento por chama direta (não homogeneidade de temperatura da tira). Por exemplo, os rolamentos da tira em uma distância de um tubo de aquecimento radiante de entre 0,1 m e 0,2 m.

[053] Preferivelmente, a referida seção de homogeneização compreende pelo menos dois tubos de aquecimento radiante. Preferivelmente, o produto metálico rola entre os referidos dois tubos de aquecimento radiante.

[054] O rolamento da tira de aço na frente de dois tubos de aquecimento radiante torna possível para uma melhora na homogeneidade de temperatura da tira de aço por deixar mais tempo para a tira de aço ser balançada em temperatura enquanto recebendo uma quantidade de calor a partir dos tubos de aquecimento radiante é possível preservar uma temperatura de tira alvo. A temperatura da tira alvo é geralmente entre 650° C e 750° C, e corresponde a uma temperatura em que a oxidação da tira da câmara de oxidação é bem controlada. O mesmo raciocínio pode ser aplicado por três, quatro, seis tubos de aquecimento radiante.

[055] Preferivelmente, o aquecimento da tira no passo a) é realizado até alcançar uma temperatura de tira alvo entre 650° C e 750° C, e a homogeneização de temperatura da tira no passo b) é realizada de forma a homogeneizar a temperatura da tira de acordo com a referida temperatura alvo. Preferivelmente, o passo de homogeneização do passo b) torna possível manter a tira na temperatura alvo.

[056] Durante o passo de homogeneização de temperatura, o calor comunicado pelo(s) tubo(s) de aquecimento radiante da tira tem um objetivo único da manutenção da temperatura da tira de acordo com a temperatura alvo, bem como homogeneização de sua temperatura. Preferivelmente, os tubos de aquecimento radiante durante o passo de homogeneização de temperatura radiam em direção da tira em uma forma uniforme, tornando possível a boa homogeneização da temperatura da tira, na superfície, bem como de acordo com a espessura da tira.

[057] De acordo com um segundo aspecto um dos objetivos da presente invenção é prover um forno para o tratamento térmico de uma tira de aço de alta resistência por rolagem, tornando possível para uma formação de óxido na superfície da tira com uma espessura mais homogênea e mais controlada. Para este fim, os inventores propõem um forno para o tratamento térmico de uma tira de metal de alta resistência por rolagem, compreendendo:
- uma seção de forno de aquecimento direto compreendendo:

• uma zona para aquecimento com uma chama direta;

- uma seção de forno de aquecimento radiante compreendendo:

• uma câmara de oxidação;
• uma zona de redução;
• uma câmara de homogeneização de temperatura posicionada após a zona para aquecimento com uma flama direta e na frente da câmara de oxidação, a câmara de homogeneização compreendendo pelo menos um tubo de aquecimento radiante.

[058] Então, a câmara de homogeneização de temperatura é posicionada entre a zona para aquecimento com uma chama direta e a câmara de oxidação. Uma seção de forno de aquecimento radiante é um RTF. A câmara de homogeneização é situada na seção de forno de aquecimento radiante, da mesma forma a câmara de oxidação.

[059] Preferivelmente, a referida câmara de homogeneização compreende pelo menos dois tubos de aquecimento radiante e ainda mais preferivelmente, pelo menos três tubos de aquecimento radiante.

[060] O número de tubos de aquecimento radiante na câmara de homogeneização torna possível definir o comprimento dos mesmos, ao longo do qual a tira pode ser balanceada em temperatura enquanto permanecendo na temperatura de tira alvo. O número de tubos de aquecimento radiante e o comprimento da câmara de homogeneização de temperatura depende na zona para aquecimento por uma chama direta e na não homogeneidade de temperatura da tira que emerge, bem como a homogeneidade de temperatura desejada da tira na câmara de oxidação. O número de tubos radiante e o comprimento da câmara de homogeneização pode também depender na temperatura alvo como a saída da câmara de homogeneização.

[061] Preferivelmente, na câmara de homogeneização de temperatura, o produto metal é posicionado rolando entre pelo menos dois tubos de aquecimento radiante. Tal uma modalidade torna possível melhor homogeneização da temperatura da tira como é descrito para o método de acordo com o primeiro aspecto da invenção.

[062] Por exemplo, o forno ainda compreende um primeiro e um segundo rolo para guiar a tira de rolagem, o primeiro rolo sendo posicionado a jusante da zona para aquecimento com uma chama direta e um segundo rolo sendo posicionado a jusante a partir da câmara de oxidação. A tira é preferivelmente mantida sobre tração na câmara de homogeneização, tal que enquanto rolando, a referida tira descreve uma via essencialmente retilínea durante a passagem da mesma na câmara de homogeneização e na zona de redução.

[063] Por exemplo, o primeiro e segundo rolos são posicionados tal como a referida tira de metal é esticada de acordo com uma orientação essencialmente vertical entre os referidos rolos. Uma orientação de fita essencialmente vertical corresponde a uma orientação da tira com respeito a um piso plano descrevendo um ângulo com a norma do piso plano de entre 0o e 15o. A tira está sobre tração do forno, tal que ela é esticada durante a passagem da mesma na câmara de homogeneização, então na câmara de oxidação.

[064] Em outra modalidade possível, o forno é configurado tal que a tira de metal é esticada de acordo com uma orientação essencialmente horizontal.

[065] Em outra modalidade possível, o forno é configurado tal que a tira de metal é esticada de acordo com uma orientação essencialmente horizontal.

[066] Em uma modalidade preferida, a câmara de oxidação é ainda delimitada por duas câmaras a vácuo que são cada constituídas por pelo menos dois rolos de câmara a vácuo. Em tal caso, embora não tendo contato permanente entre a tira e tais rolos de câmara a vácuo, é possível que a tira entre em contato com os mesmos, por exemplo, seguindo um movimento da tira.

[067] Preferivelmente, a câmara de oxidação é confinada a partir da câmara de homogeneização e a zona de redução por duas médias de confinamento tornando possível o rolamento da tira através da referida câmara de oxidação, por exemplo, as duas médias de confinamento são duas câmaras a vácuo. As vantagens associadas descritas para o método da invenção são aplicadas ao forno, mutatis mutandis.

[068] Preferivelmente, a câmara de oxidação é equipada com ventos de ar a fim de balancear a entrada e saída de volumes para balançar a pressão interna da câmara e também reduzir a possível transferência de gás por vazamentos.

Breve Descrição das Figuras

[069] Esses aspectos da invenção, bem como outros serão clarificados na descrição detalhada das modalidades particulares da invenção, referência sendo feita aos desenhos das figuras, em que:

- Fig. 1 mostra uma modalidade de acordo com a invenção;
- Fig. 2 mostra uma modalidade de acordo com a invenção
- Fig. 3 mostra uma visão esquemática do fornecimento de uma tira a uma câmara de homogeneização de temperatura, então a uma câmara de oxidação e a progressão da tira a uma zona de redução.

[070] Os desenhos das figuras não são escalas e não são limitantes. Geralmente, elementos similares são referenciados por referências similares nas figuras. A presença de número de referência nos desenhos não pode ser considerada como limitante, incluindo quando esses números são indicados nas reivindicações.

Descrição Detalhada de Certas Modalidades de Invenção

[071] Figura 1 mostra uma ilustração esquemática do forno 1 de acordo com o segundo aspecto da invenção tornando possível implementar o método de acordo com o primeiro aspecto da invenção. O forno 1 compreende, na direção de rolagem da tira 5, uma zona de aquecimento com uma chama direta 10, uma câmara de homogeneização de temperatura 20, uma câmara de oxidação 30 e uma zona de redução 40 para redução do óxido e o tratamento térmico da tira. O forno 1 compreende uma seção de forno de aquecimento direto 2 compreendendo a zona para aquecimento com uma chama direta 10 e uma seção de forno de aquecimento radiante 3 compreendendo a câmara de homogeneização de temperatura 20, a câmara de oxidação 30 e a zona de redução 40.

[072] O método de acordo com a invenção compreende a implementação do passo a) para aquecimento da tira 5 por chama direta na zona para aquecimento com uma chama direta 10. O método então compreende a implementação do passo b), isto é, o rolamento da tira 5 na proximidade de pelo menos um tubo de aquecimento radiante 25 de forma que, por exemplo, deixe tempo para a tira 5 pré-aquecida a uma temperatura alvo, ser homogeneizada em temperatura, enquanto preservando a referida temperatura alvo. De acordo com outro cenário possível, a tira 5 pode ser aquecida na câmara de homogeneização 20 de forma a ter uma saída (homogeneizada) de temperatura maior que a entrada de temperatura. O método então compreende a implementação do passo de oxidação c), isto é, a rolagem da tira 5 na câmara de oxidação 30 compreendendo uma concentração de volume de oxigênio maior que 1% e preferivelmente entre 1,5% e 5%. Durante o passo c), uma camada de óxido é formada na superfície da tira 5. O óxido formado é principalmente óxido de ferro II, II-III, ou III, geralmente. O método para tratar termalmente a tira de aço 5 compreende, após o passo c), passo d) durante o qual, a tira de aço 5 oxidada no passo c), passa por um tratamento térmico em uma temperatura de tira de até 800o C e preferivelmente até 850o C. Durante este passo d), a tira 5 é sujeita a uma atmosfera redutora preferivelmente compreendendo uma concentração de volume de hidrogênio maior que 3%, e mais preferivelmente, entre 3% e 5%. A fração do volume remanescente sendo geralmente nitrogênio. A temperatura do tratamento térmico na zona de redução durante o passo d) pode ser modificada, relativamente facilmente, sem passos a), b) e c) sendo grandemente modificados.

[073] Figura 2 mostra uma visão do todo de um forno 1 de acordo com o segundo aspecto da invenção, com uma representação esquemática da progressão da tira 5 através da zona para aquecimento com uma chama direta 10, a câmara de homogeneização 20, a câmara de oxidação 30 e a zona de redução 40 compreendida no forno 1. A tira 5 descreve uma sucessão de passos verticais durante os quais ela rola através da seção de forno de aquecimento direto 2, então a seção de forno de aquecimento radiante 3. Após ter rolado através da zona para aquecimento com uma chama direta 10, a tira 5 entra na seção de forno de aquecimento radiante 3 através da câmara de homogeneização 20. No exemplo não limitante na Figura 2, a zona de aquecimento com uma chama direta 10 compreende duas linhas de passagem. Então, a tira 5 é direcionada para a câmara de homogeneização de temperatura 20.

[074] A linha de passagem compreendendo a câmara de homogeneização 20 e a câmara de oxidação 30 é situada na seção RTF (seção de forno de aquecimento radiante) do forno 1. Então, a câmara de oxidação 30 está em uma temperatura similar da seção RTF que cerca a mesma enquanto estando preferivelmente isolada no nível do oxigênio e conteúdo de hidrogênio.

[075] Após ter deixado a câmara de oxidação 30, a tira 5 entra na zona de redução 40 para o tratamento térmico da mesma. A zona de redução 40 compreende uma série de passes verticais cercados por tubos de aquecimento radiante 25 tornando possível um ajuste de temperatura da tira 5 a fim de realizar um tratamento térmico desejado da tira de aço de alta resistência 5.

[076] Figura 3 mostra uma visão esquemática do fornecimento da tira 5 para a câmara de homogeneização de temperatura 20, então para a câmara de oxidação 30 e a progressão da tira 5 para a zona de redução 40. Figura 3 mostra uma modalidade particular da câmara de homogeneização de temperatura 20 que ilustra, por meio de exemplo, três tubos de aquecimento radiante 25 arranjados tal que a tira 5 passa, na proximidade durante o rolamento da mesma, na câmara de homogeneização de temperatura 20. A câmara de homogeneização de temperatura 20 ilustrada torna possível a boa homogeneização da temperatura da tira 5 em uma temperatura alvo, a temperatura alvo sendo definida de acordo com a composição do aço. Então, uma espessura de óxido especificamente definida e homogênea sobre a superfície total da tira 5 pode ser obtida.

[077] Por exemplo, em operação, uma tira de aço 5 é fornecida em uma zona para aquecimento com uma chama direta 10 e é aquecida sobre condições redutoras, em presença de monóxido de carbono e hidrogênio, preferivelmente de forma a alcançar uma temperatura de fita de entre 650o C e 750o C. A tira de aço é então trazida para a câmara de oxidação 30 que é confinada na seção do forno de aquecimento radiante (RTF), onde a oxidação ocorre com um conteúdo de oxigênio maior que 1%. Este passo de oxidação torna possível a formação na superfície de uma camada de óxido de ferro, por exemplo. Então, a camada de óxido é removida durante o passo de tratamento térmico em uma atmosfera redutora, a fim de proceder com um passo de galvanização de acordo com um método bem conhecido a um versado na técnica.

[078] A presente invenção tem sido descrita em relação a modalidade específica, que tem um valor puramente ilustrativo e não deve ser considerada limitante. Geralmente, a presente invenção não é limitada a exemplos ilustrados e/ou descritos acima. O uso de verbos “compreende”, “Inclui”, “envolve” ou qualquer outra variante, bem como as conjugações dos mesmos, não podem, em qualquer maneira excluir a presença de outros elementos que aqueles mencionados. O uso do artigo indefinido “um” ou “uma”, ou o artigo definido “o/a”, para introduzir um elemento não exclui a presença de uma pluralidade desses elementos. Os números de referência nas reivindicações não limitam o objetivo da mesma.

[079] Em resumo, a invenção pode também ser descrita como segue. Método para tratar termalmente uma tira de aço de alta resistência de rolagem 5 e compreendendo os seguintes passos:

a) aquecimento da tira 5 em uma zona para aquecimento com uma chama direta 10;
b) homogeneização de temperatura da tira 5 em uma câmara de homogeneização 20 compreendendo pelo menos um tubo de aquecimento radiante 25, de forma que homogeneizar uma temperatura da tira 5 após a passagem da mesma na zona para aquecimento com uma chama direta 10;
c) oxidação da tira 5 em uma câmara de oxidação 30 com uma atmosfera oxidante tendo uma concentração de volume de oxigênio maior que 1 %;
d) redução da tira 5 em uma zona de redução 40 com uma atmosfera redutora tendo uma concentração de volume de hidrogênio maior que 3%.

Claims

Método para tratar termalmente uma tira de aço de alta resistência de rolagem (5), o referido método CARACTERIZADO pelo fato de compreender os seguintes passos:
- a) aquecimento da tira (5) em uma zona para aquecimento com uma chama direta (10);
- b) homogeneização de temperatura da fita (5) em uma câmara de homogeneização (20) compreendendo pelo menos um tubo de aquecimento radiante (25), de forma a homogeneizar a tira (5) em temperatura após a passagem da mesma na zona para aquecimento com uma chama direta (10) do passo precedente;
- c) oxidação da tira (5) em uma câmara de oxidação (30) com uma atmosfera oxidante tendo uma concentração de volume de oxigênio maior que 1%;
- d) redução da tira (5) em uma zona de redução (40).
Método, de acordo com a reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de que a zona de redução (40) tem uma atmosfera redutora tendo uma concentração de volume de hidrogênio maior que 3%.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo de oxidação é realizado em uma temperatura de tira (5) de entre 650o C e 750o C.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida concentração de volume de oxigênio está entre 1,5% e 5%, preferivelmente entre 2% e 5%.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo de homogeneização de temperatura é realizado em uma temperatura de tira (5) de entre 650° C e 750° C.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo de aquecimento a) é realizado de forma a obter uma temperatura de tira (5) de entre 650° C e 750° C.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo de homogeneização de temperatura é realizado com uma atmosfera tendo uma concentração de volume de oxigênio menor que 0,01 % por volume, preferivelmente com uma atmosfera sem oxigênio.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo de aquecimento a) é realizado com uma atmosfera tendo uma concentração de volume de oxigênio menor que 0,01% por volume, preferivelmente com uma atmosfera sem oxigênio.
Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o passo de homogeneização de temperatura é realizado por rolagem da tira (5) em proximidade do referido pelo menos um tubo de aquecimento radiante (25).
Método, de acordo com a reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida seção de homogeneização compreende dois tubos de aquecimento radiante (25) e em que a fita (5) rola entre os referidos tubos de aquecimento radiante (25).
Forno (1) para tratamento térmico de uma tira de aço de alta resistência (5) por rolamento, CARACTERIZADO pelo fato de compreender:
- uma seção de forno de aquecimento direta (2) compreendendo:
- • uma zona para aquecimento com uma chama direta (10);
- uma seção de forno de aquecimento radiante (3) compreendendo:
- • uma câmara de oxidação (30);
- • uma zona de redução (40);
caracterizada em que a seção de forno de aquecimento radiante (3) ainda compreende uma câmara de homogeneização de temperatura (20) posicionada entre a referida zona para aquecimento com uma chama direta (10) e a referida câmara de oxidação (30), a referida câmara de homogeneização (20) compreendendo pelo menos um tubo de aquecimento radiante (25).
Forno (1), de acordo com a reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de que a referida câmara de homogeneização (20) compreende pelo menos dois tubos de aquecimento radiante (25) e em uma maneira mais preferida, pelo menos três tubos de aquecimento radiante (25).
Forno (1), de acordo com a reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de ser configurado tal que a câmara de homogeneização (20), a fita de aço de alta resistência (5) é capaz de ser posicionada rolando entre pelo menos dois tubos de aquecimento radiante (25).
Forno (1), de acordo com qualquer uma das três reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que a câmara de oxidação (30) é isolada a partir da câmara de homogeneização (20) e a partir da zona de redução (40) por dois meios de confinamento (35) tornando possível para o rolamento da tira (5) através da referida câmara de oxidação (30).
Forno (1), de acordo com a reivindicação precedente, CARACTERIZADO pelo fato de que os dois meios de confinamento (35) são duas câmaras de vácuo.