BR112019020509A2 - método e dispositivo para fabricação de produtos tratados com vapor - Google Patents

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Tsuji Hirokazu
Nakamizo Hiroyuki
Takahashi Ichiro
TSUCHIYAMA Masahiko
Yamamoto Masaki
Suzuki Noboru
Kajimoto Shinichi
Nakano Tadashi
Hayashida Takahide
Uchiyama Takumi
Sato Toshiaki
Yasuda Toyoharu
Ohta Tsutomu
Kurisu Yoshinobu
Yukura Yoshitaka
Murai Yuusuke
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
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Abstract

o objetivo da presente invenção é reduzir o tempo para fabricar um produto tratado com vapor como uma chapa de aço azulada resfriando rapidamente um objeto após o tratamento com vapor. um método para fabricar o produto tratado com vapor envolve uma etapa de tratamento com vapor para introduzir vapor em um recipiente hermético 10 no qual um objeto 1 a ser tratado é colocado, trazendo assim em contato o vapor e o objeto 1 a ser tratado, e um etapa de resfriamento de objeto tratado para resfriar o objeto 1 tratado na etapa de tratamento com vapor, e é caracterizado por a etapa de resfriamento de objeto tratado ser uma etapa na qual o gás de resfriamento é introduzido no recipiente hermético 10 fazendo com que o gás de resfriamento entre em contato com o objeto 1 tratado, e o gás de resfriamento introduzido é ventilado a partir do recipiente hermético 10.

Description

MÉTODO E DISPOSITIVO PARA FABRICAÇÃO DE PRODUTOS TRATADOS COM VAPOR
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
CAMPO DA INVENÇÃO [001] A presente invenção refere-se a um método e um dispositivo para fabricar um produto tratado com vapor, como uma chapa de aço revestida em preto.
DESCRIÇÃO DO ESTADO DA TÉCNICA [002] As necessidades de chapas de aço como uma chapa de aço de aparência preta têm crescido, com uma percepção de projeto, no campo de coberturas e materiais exteriores para edifícios, eletrodomésticos, automóveis e similares. É descrito um método, por exemplo no Documento de Patente 1, pelo qual foram fabricadas chapas de aço revestidas (coated steel sheets) a preto.
[003] O método para fabricar as chapas de aço revestidas em preto descritas no Documento de Patente 1 inclui: uma etapa de tratamento com vapor para colocar o vapor em contato com chapas de aço revestidas em uma câmara vedada, de modo a enegrecer a superfície de uma camada de revestimento (coating layer) das chapas de aço revestidas; e uma etapa de resfriamento de introdução de gás, como ar externo, na câmara vedada a fim de resfriar as chapas de aço revestidas a preto.
[004] Deve-se notar que, a seguir, um tratamento de contato pelo qual o vapor é colocado em contato com objetos a serem tratados, como as chapas de aço revestidas, na câmara vedada a fim de enegrecer a camada de revestimento, será ocasionalmente referido para tratamento com vapor para abreviar.
(Documento do Estado da Técnica)
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2/40 (Documento de patente) [005] Documento de patente 1: Patente Japonesa N°. 6072952 (Problema a ser resolvido) [006] Uma taxa, na etapa de resfriamento, de resfriar as chapas de aço revestidas descritas no Documento de Patente 1 não foi suficientemente alta, resultando em uma fabricação prolongada de chapas de aço revestidas em preto.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [007] Tendo em vista os problemas acima descritos, é fornecida a presente invenção cujo objetivo é fornecer um método e um dispositivo para a fabricação de produtos tratados com vapor capazes de resfriar rapidamente objetos a serem tratados com vapor, e como resultado, capaz de reduzir o período de fabricação de produtos tratados com vapor, como chapas de aço revestida em preto.
(Meios para solucionar problemas) [1] A presente invenção fornece um método para a fabricação de um produto tratado com vapor compreendendo: uma etapa de tratamento com vapor para introduzir vapor em uma câmara vedável com um objeto a ser tratado disposto nela, de modo a colocar o vapor em contato com o objeto a ser tratado; e uma etapa de resfriamento de introdução de gás refrigerante na câmara vedável de modo a permitir que o gás refrigerante introduzido na câmara vedável para ter contato com o objeto a ser tratado tendo sido tratado com o vapor na etapa de tratamento com vapor, e descarregar a partir da câmara vedável o gás refrigerante introduzido na câmara vedável.
De acordo com [1] configurado acima, na etapa de
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3/40 resfriamento, o gás refrigerante introduzido na câmara vedável pode ser colocado em contato com o objeto a ser tratado com uma temperatura aumentada em nível como resultado de ter sido tratado com o vapor, e o gás refrigerante com uma temperatura aumentada em nível alternativamente pela
troca de calor através do contato com o objeto a ser tratado
pode ser descarregado a partir da câmara vedável. Dessa
maneira, descarregando a partir da câmara vedável o gás
refrigerante acompanhado pelo calor removido do objeto a ser tratado, o objeto a ser tratado tendo sido tratado com o vapor pode ser resfriado rapidamente (em pouco tempo), e um período de fabricação de produtos tratados com vapor como chapas de aço revestidas em preto, pode ser reduzido.
[2] O método é fornecido para a fabricação do produto tratado com vapor, no [1] configurado acima, dos quais: a etapa de resfriamento inclui uma etapa de introdução de gás refrigerante de introdução de gás refrigerante na câmara vedável, de modo a manter temporariamente na câmara vedável, o gás refrigerante introduzido na câmara vedável, de maneira confinável e uma etapa de descarga de gás refrigerante de descarregar o gás refrigerante a partir da câmara vedável através do uso de uma bomba de descarga de gás após a conclusão da etapa de introdução de gás refrigerante para que uma pressão de gás na câmara vedável seja menor em valor do que uma pressão de ar externo.
[008] De acordo com o [2] configurado acima, na etapa de introdução de gás refrigerante, o calor pode ser suficientemente removido pelo gás refrigerante do objeto a ser tratado, e posteriormente, na etapa de descarga de gás refrigerante, o gás refrigerante acompanhado com o calor
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4/40 tendo uma temperatura aumentada em nível podería ser intensamente descarregado para o exterior através do uso de uma bomba de descarga de gás. Como resultado, o objeto tratado com vapor pode ser resfriado mais rapidamente, desse modo capaz de reduzir ainda mais o período de fabricação de produtos tratados com vapor, como chapas de aço revestidas em preto.
[3] O método é fornecido para a fabricação do produto tratado com vapor no [2] configurado acima, dos quais: na etapa de resfriamento, a etapa de introdução de gás refrigerante e a etapa de descarga de gás refrigerante são repetidas alternadamente.
[009] De acordo com o [3] configurado acima, o objeto tratado com vapor pode ser resfriado mais rapidamente em comparação com o [2] configurado acima, podendo assim reduzir ainda mais o período de fabricação dos produtos tratados com vapor como chapas de aço revestidas em preto.
[4] O método é fornecido para a fabricação do produto tratado com vapor no [1] configurado acima, dos quais: na etapa de resfriamento, o gás refrigerante é introduzido na câmara vedável e é colocado em contato com o objeto a ser tratado, enquanto simultaneamente, o gás refrigerante introduzido na câmara vedável é descarregado a partir da câmara vedável.
[0010] De acordo com o [4] configurado acima, o gás refrigerante é introduzido simultaneamente com a descarga na/a partir da câmara vedável e, assim, o gás refrigerante com um nível aumentado de temperatura devido ao calor removido do objeto a ser tratado pode ser substituído suavemente pelo gás refrigerante com um nível de temperatura
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5/40 relativamente baixo para remoção do calor. Como resultado, o objeto tratado com vapor pode ser resfriado mais rapidamente, podendo assim reduzir ainda mais o periodo de fabricação de produtos tratados com vapor como chapas de aço revestidas em preto.
[5] O método para a fabricação de produtos tratados com vapor, em qualquer um dos [1] a [4] configurado acimas, dos quais: na etapa de resfriamento, por um ventilador instalado na câmara vedável, o gás refrigerante é agitado e circulado na câmara vedável.
[0011] De acordo com o [5] configurado acima, como resultado da agitação e circulação do gás refrigerante na câmara vedável, é permitido que o gás refrigerante tenha contato uniforme com o objeto a ser tratado, e portanto, o objeto a ser tratado pode ser resfriado mais rapidamente e uniformemente.
[6] A presente invenção fornece um dispositivo para fabricar um produto tratado com vapor compreendendo: uma câmara vedável configurada para permitir que um objeto a ser tratado seja disposto nela; uma unidade de introdução de vapor configurada para introduzir vapor na câmara vedável, de modo a permitir que o vapor introduzido na câmara vedável tenha contato com o objeto a ser tratado disposto na câmara vedável; uma unidade de introdução de gás refrigerante configurada para introduzir gás refrigerante na câmara vedável tendo o objeto a ser tratado tendo sido tratado com o vapor como resultado do contato com o vapor; e uma unidade de descarga de gás refrigerante configurada para descarregar a partir da câmara vedável o gás refrigerante introduzido na câmara vedável.
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6/40 [0012] De acordo com ο [6] configurado acima, similar ao [1] configurado acima, o objeto tratado com vapor pode ser resfriado rapidamente (em pouco tempo), podendo assim reduzir um período de fabricação de produtos tratados com vapor como chapas de aço revestidas em preto.
(Efeitos vantajosos da invenção) [0013] De acordo com a presente invenção, os objetos tratados com vapor podem ser resfriados rapidamente, o que resulta na redução de um período de fabricação de produtos tratados com vapor como chapas de aço revestidas em preto.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0014] Para uma compreensão mais aprofundada da presente invenção e suas vantagens, as seguintes descrições devem ser lidas em conjunto com os desenhos anexos nos quais:
A Figura 1 representa um fluxograma de um método para a fabricação de chapas de aço revestidas em preto em uma primeira modalidade de acordo com a presente invenção.
A Figura 2 representa uma vista esquemática de um dispositivo para fabricar chapas de aço revestidas em preto em uma primeira modalidade de acordo com a presente invenção.
A Figura 3 representa um fluxograma de uma etapa de resfriamento para chapas de aço revestidas em uma primeira modalidade de acordo com a presente invenção.
A Figura 4 representa um gráfico de tempo mostrando uma relação entre: (a) mudança na pressão interna de uma câmara vedável; (b) abertura/fechamento de uma válvula de introdução de gás; (c) abertura/fechamento de uma válvula de descarga de gás; (d) ligar/desligar uma bomba de descarga de gás; e (e) abertura/fechamento de uma válvula de admissão de ar externo em uma etapa de resfriamento para chapas de aço
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7/40 revestidas em uma primeira modalidade de acordo com a presente invenção.
A Figura 5 representa uma vista esquemática de um dispositivo para fabricar chapas de aço revestidas em preto em uma segunda modalidade de acordo com a presente invenção.
A Figura 6 representa uma vista esquemática de um dispositivo para a fabricação de chapas de aço revestidas em preto como um exemplo modificado de uma segunda modalidade de acordo com a presente invenção.
A Figura 7 representa um gráfico de tempo mostrando uma relação entre: (A) mudança na pressão interna de uma câmara vedável; (B) abertura/fechamento de uma válvula de introdução de gás; (C) abertura/fechamento de uma válvula de descarga de gás; (D) ligar/desligar um soprador de ar forçado; (E) ligar/desligar um soprador de ar induzido; e (F) ligar/desligar um ventilador de circulação como um exemplo modificado de uma segunda modalidade de acordo com a presente invenção.
DESCRIÇÕES DAS MODALIDADES DA INVENÇÃO [0015] A seguir, serão fornecidas descrições para a aplicação de um método de fabricação de um produto tratado com vapor, de acordo com a presente invenção, a um método de fabricação de uma chapa de aço revestida em preto, e um dispositivo de fabricação de uma chapa de aço revestida em preto capaz de implementar esse método de fabricação.
[0016] Neste relatório descritivo, deve-se notar que as chapas de aço revestidas em liga de zinco-alumínio-magnésio (Zn-Al-Mg) por imersão a quente serão ocasionalmente chamadas de chapas de aço revestidas para abreviar. Além disso, uma camada de revestimento de liga de Zn-Al-Mg por
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8/40 imersão a quente será ocasionalmente referida como camada de revestimento para abreviação. Além disso, gás atmosférico significa gases presentes em uma câmara vedável, e mais especificamente, esse gás atmosférico é um termo geral indicativo coletivamente de ar externo, vapor, gás nitrogênio, e assim por diante. Além disso, kPa neste relatório descritivo é indicativo de uma unidade de pressão absoluta.
[PRIMEIRAS MODALIDADES] [0017] O método para fabricar produtos tratados com vapor em uma primeira modalidade, como mostrado esquematicamente na Figura 1, inclui: uma etapa (S130) de enegrecer chapas de aço revestidas com tratamento com vapor; e uma etapa (S150) de resfriamento de chapas de aço revestidas enegrecidas, cuja etapa de resfriamento (S150) é caracterizada no máximo. O dispositivo para fabricar chapas de aço revestidas em preto executando a etapa de resfriamento (S150) será descrito abaixo antes das descrições detalhadas da etapa de resfriamento (S150) .
[Dispositivo para Fabricação de Chapas de Aço Revestidas em Preto] (Estrutura do dispositivo) [0018] O dispositivo para a fabricação de chapas de aço revestidas em preto (que será, a seguir, ocasionalmente referido como dispositivo de fabricação de chapa de aço revestida em preto) em uma modalidade, como mostrado esquematicamente na Figura 2 de uma vista em seção transversal de um exemplo, inclui: uma câmara vedável (10) tendo uma porção de disposição (12) para organizar nela as chapas de aço revestidas (1) de maneira removível; um
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9/40 mecanismo de regulação de introdução de vapor (40) configurado para introduzir vapor na câmara vedável (10), uma unidade de introdução de gás (50) configurada para introduzir gás cujo ponto de orvalho é menor que o nível de temperatura das chapas de aço revestidas (1) (gás de baixo vapor) na câmara vedável (10); e um mecanismo de regulação de descarga de gás (30) configurado para descarregar gás atmosférico a partir da câmara vedável (10). O mecanismo de regulação de introdução de vapor (40) é incluído como uma modalidade na unidade de introdução de vapor de acordo com a presente invenção; a unidade de introdução de gás (50) é incluída como uma modalidade na unidade de introdução de gás de refrigeração; e o mecanismo de regulação de descarga de gás (30) é incluído como uma modalidade na unidade de descarga de gás de refrigeração.
[0019] Além disso, o dispositivo de fabricação de chapa de aço revestida em preto inclui uma válvula de admissão de ar externo (não mostrada) para retornar a pressão interna da câmara vedável (10) para um valor de pressão de ar externo, e uma unidade de agitação (70) tal como um ventilador de circulação (71) para agitar e circular o gás atmosférico na câmara vedável (10).
[0020] Ainda mais, o dispositivo de fabricação de chapa de aço revestida em preto pode incluir: uma unidade de medição de temperatura (60) configurada para medir o nível de temperatura das chapas de aço revestidas (1); uma unidade de medição de pressão (61) configurada para medir a pressão interna da câmara vedável (10); uma unidade de medição de temperatura de gás (62) configurada para medir o nível de temperatura do gás atmosférico. Além disso, o dispositivo de
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10/40 fabricação de chapa de aço revestida em preto pode incluir: um mecanismo de regulação de temperatura de teto (21); um mecanismo de regulação de temperatura de parede vertical (20); e um dispositivo de aquecimento (24), como um aquecedor de bainha para aquecimento (ou resfriamento) dentro da câmara vedável (10) . Além disso, o dispositivo de fabricação de chapa de aço revestida em preto pode incluir, além de um mecanismo de regulação de introdução de vapor (40), uma peça de introdução de gás (50), um mecanismo de regulação de descarga de gás (30), uma unidade de agitação (70), mecanismos de regulação de temperatura (21, 20), um dispositivo de aquecimento (24) como um aquecedor de bainha: uma unidade de controle (não mostrada) configurada para controlar a abertura/fechamento de válvulas na fabricação de chapas de aço revestidas em preto (1) . Além disso, se o dispositivo de fabricação de chapa de aço revestida em preto incluir um tubo de drenagem (35) e uma válvula de drenagem (36), a unidade de controle (90) poderá controlar a operação da válvula de drenagem (3 6) de modo a drenar a água do dispositivo.
[0021] A seguir, descrições detalhadas de um exemplo do dispositivo de fabricação de chapa de aço revestida em preto serão fornecidas com referência à Figura 2.
[0022] A câmara vedável (10) possui uma estrutura de fundo (8) e uma tampa superior (9). A estrutura de fundo (8) possui a porção de disposição (12) para organizar as chapas de aço revestidas (1) dentro da câmara vedável (10). A tampa superior (9) possui uma porção de teto de tampa superior (13) formada em forma de domo para uma superfície de teto e uma parede vertical de tampa superior (14) formada em forma
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11/40 cilíndrica para uma superfície lateral. A tampa superior (9) é configurada de tal forma que um lado do fundo é aberto. Além disso, a câmara separável (10) possui os mecanismos de regulação da temperatura (21, 20) fornecidos independentemente em uma superfície de parede externa, o mecanismo de regulação de temperatura de teto (21) e o mecanismo de regulação de temperatura de parede vertical (20), capaz de aquecer e resfriar, através de um fluxo de fluido, um interior da câmara vedável (10) . Além disso, a câmara vedável (10) é configurada de modo que seja capaz de estar em um estado fechado para impedir substancialmente o fluxo de gás para fora do exterior ou em um estado aberto para permitir que as chapas de aço revestidas (1) sejam trazidas para dentro a partir do exterior. Tal câmara vedável (10) é suficientemente forte para suportar a diminuição da pressão interna causada pela descarga do gás atmosférico a partir da câmara vedável (10) em um estado fechado e o aumento da pressão interna causada pela introdução de vapor na câmara vedável (10) em um estado fechado, bem como força suficiente para suportar o aquecimento e o resfriamento.
[0023] A estrutura de fundo (8) é conectada a: um tubo de fornecimento de vapor (41) para introdução de vapor a partir de uma fonte de fornecimento de vapor; um tubo de descarga de gás (31) para descarregar gás atmosférico e vapor da câmara vedável (10); o tubo de drenagem (35) . O tubo de descarga de gás (31) é conectado, em um pino intermediário, a um tubo de introdução de gás (51). Ao fechar as válvulas fornecidas nesses tubos (41, 31, 35, 51), o interior da câmara vedável (10) pode estar em um estado fechado.
[0024] A porção de disposição (12), que é instalada na
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12/40 estrutura de fundo (8), é configurada para permitir que as chapas de aço revestidas (1) sejam dispostas nela. As chapas de aço revestidas (1) podem ser empilhadas com espaçadores (2) interpostos entre elas. Como mostrado na Figura 2, a porção de disposição (12) tem entradas (12A) para permitir que o gás atmosférico flua a partir de um lado superior para um lado inferior das chapas de aço revestidas (1) sugadas para o ventilador de circulação (71) para passar através dele, e tem saidas (12B) para permitir que o gás atmosférico assim aspirado e expelido do ventilador de circulação (71) passe através do interior da câmara vedável (10) . Devido a essa configuração, o gás na câmara vedável (10) passa através dos espaços entre as chapas de aço revestidas (1) para circulação e, como resultado, as chapas de aço revestidas (1) podem permitir que o gás atmosférico tenha mais contato uniforme com o mesmo.
[0025] O mecanismo de regulação de descarga de gás (30) inclui um tubo de descarga de gás (31), válvulas de descarga de gás (32), e bombas de descarga de gás (37). As bombas de descarga de gás (37) podem ser por exemplo bombas de vácuo. As válvulas de descarga de gás (32) são indicativas coletivamente de válvulas de descarga de gás (322, 324, 326), que serão descritas mais adiante. As bombas de descarga de gás (37) são indicativas coletivamente de bombas de descarga de gás (372, 374, 376), que serão descritas mais adiante. O tubo de descarga de gás (31) é um tubo formado no lado externo da estrutura de fundo (8) para passar através da estrutura de fundo (8) entre seus lados externo e interno de modo que o interior e o exterior da câmara vedável (10) possam se comunicar. O gás atmosférico, por exemplo, na
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13/40 câmara vedável (10) é descarregado para o exterior através do tubo de descarga de gás (31) com a potência de sucção das bombas de descarga de gás (37).
[0026] Em uma modalidade como mostrado na Figura 2, devese notar que, para ajustar a quantidade de vapor na câmara vedável (10) durante o tratamento com vapor, o tubo de descarga de gás (31) é composto por um tubo de tronco em uma seção predeterminada de um lado a montante para um ponto de ramificação (A) em uma direção de descarga de gás, e é ainda composto por tubos de ramificação (332, 334, 336) com seus respectivos diâmetros nominais diferentes um do outro em uma seção a jusante da seção predeterminada em uma direção de descarga de gás. Os tubos de ramificação (332, 334, 336) são fornecidos com suas respectivas válvulas de descarga de gás (322, 324, 326) e suas respectivas bombas de descarga de gás (372, 374, 376) . As bombas de descarga de gás (372, 374, 376) são posicionadas a jusante de suas respectivas válvulas de descarga de gás (322, 324, 326) na direção de descarga de gás .
[0027] Ao definir os tubos (332, 334, 336) para ter seus respectivos diâmetros nominais de 20A, 25A, 80A, por exemplo, uma regulação precisa e precisa da descarga de gás pode ser realizada, através da abertura e fechamento das válvulas de descarga de gás (32) por uma unidade de controle, em resposta à quantidade de vapor necessária na câmara vedável (10). Por uma questão de curso, uma modalidade não deve ser limitada à única possível, e o número e os diâmetros nominais dos tubos de ramificação (332, 334, 336) podem ser alterados para quaisquer necessidades específicas. Nas segunda e quarta etapas, que serão descritas mais adiante, o mecanismo
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14/40 de regulação de descarga de gás (30) é configurado para descarregar gás atmosférico através do uso de bombas de descarga de gás (372, 374, 376), ajustando assim a pressão do gás na câmara vedável (10) para 70 kPa ou menos.
[0028] O tubo de drenagem (35) é um tubo formado no lado externo da estrutura de fundo (8) para passar através da estrutura de fundo (8) entre seus lados externo e interno de modo que o interior e o exterior da câmara vedável (10) poderiam se comunicar. O fluido (orvalho, etc.) na câmara vedável (10) pode ser drenado para o exterior através deste tubo de drenagem (35).
[0029] O mecanismo de regulação de introdução de vapor (40) possui o tubo de fornecimento de vapor (41) e as válvulas de fornecimento de vapor (42), para ajustar a quantidade de vapor a ser fornecida à câmara vedável (10). Deve-se notar que as válvulas de fornecimento de vapor (42) são indicativas coletivamente de válvulas de fornecimento de vapor (422, 424, 426), que serão descritas mais adiante. Quando o mecanismo de regulação de introdução de vapor (40) está no modo de não fornecer vapor para a câmara vedável (10), as válvulas de fornecimento de vapor (42) são fechadas para impedir que o vapor seja fornecido à câmara vedável (10) através do tubo de fornecimento de vapor(41).
[0030] No dispositivo de fabricação de chapa de aço revestida em preto em uma modalidade como mostrado na Figura 2, deve-se notar que, para ajustar a quantidade de vapor na câmara vedável (10) durante o tratamento com vapor, o tubo de fornecimento de vapor (41) é composto por um tubo de tronco em uma seção predeterminada a partir de um ponto de conexão da câmara vedável (10) para um lado a montante em
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15/40 uma direção de fornecimento de vapor, e é ainda composta por tubos de ramificação (432, 434, 436) com seus respectivos diâmetros nominais diferentes um do outro em uma seção a montante da seção predeterminada em uma direção de fornecimento de vapor. Os tubos de ramificação (432, 434, 436) são fornecidos com suas respectivas válvulas de fornecimento de vapor (422, 424, 426).
[0031] Ao definir os tubos (432, 434, 436) para ter seus respectivos diâmetros nominais de 20A, 25A, 80A, por exemplo, uma regulação acurada e precisa da introdução de vapor pode ser realizada, através da abertura e fechamento das válvulas de fornecimento de vapor (42), em resposta à quantidade de vapor necessária na câmara vedável (10). Por uma questão de curso, uma modalidade não deve ser limitada à única possível, e o número e os diâmetros nominais dos tubos de ramificação (432, 434, 436) podem ser alterados para quaisquer necessidades específicas.
[0032] A unidade de introdução de gás (50) tem o tubo de introdução de gás (51) e uma válvula de introdução de gás (52) fornecida no tubo de introdução de gás (51) . Em uma modalidade, um ponto final a jusante (B) do tubo de introdução de gás (51) em uma direção de introdução de gás é conectado a uma porção a montante do ponto de ramificação (A) (o tubo de tronco) do tubo de descarga de gás (31) na direção da descarga de gás. Em outras palavras, o tubo de introdução de gás (51) se comunica através do tubo de descarga de gás (31) com um interior da câmara vedável (10). Além disso, uma extremidade a montante do tubo de introdução de gás (51) se comunica com uma fonte de fornecimento de gás (não mostrada). A unidade de introdução de gás (50) pode ser
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16/40 usada para introduzir gás de baixo vapor na câmara vedável (10) na primeira e quinta etapas (S110, S150), que serão descritas mais adiante.
[0033] A unidade de medição de temperatura (60) inclui uma pluralidade de sensores de temperatura colocados em contato com diferentes áreas na superfície das chapas de aço revestidas (1) configuradas para detectar o nível de temperatura das chapas de aço revestidas (1), por exemplo, servindo como termopares. Quando as chapas de aço revestidas (1) estão na forma de bobina, os termopares podem ser inseridos entre as chapas na forma de bobina.
[0034] A unidade de medição de pressão (61) está configurada para medir a pressão interna da câmara vedável (10). Esta unidade inclui um manômetro configurado para detectar uma pressão manométrica em todas as etapas: primeira etapa (S110); segunda etapa (S120); terceira etapa (S130); quarta etapa (S140); e a quinta etapa (S150), que será descrito mais adiante.
[0035] A unidade de medição de temperatura de gás (62) inclui um sensor de temperatura configurado para detectar o nível de temperatura do gás atmosférico na câmara vedável (10). Um termopar, por exemplo, pode ser usado para o sensor de temperatura. No lugar de um sensor colocado em um ponto de um interior da câmara vedável (10), uma pluralidade de sensores colocados em uma pluralidade de pontos do interior pode ser usada, de uma maneira adequadamente selecionável, entre eles.
[0036] A unidade de agitação (70) inclui o ventilador de circulação (71) em relação à estrutura de fundo (8), e um motor de acionamento (72) configurado para girar o ventilador
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17/40 de circulação (71). Quando o motor de acionamento (72) gira o ventilador de circulação (71), como mostrado pelas setas na Figura 2, é permitido que o gás atmosférico passe através de uma porção de diâmetro interno das chapas de aço revestidas (1) em forma de bobina, flua para um interior da porção de disposição (12) através das entradas (12A) formadas no lado superior, e flua a partir de dentro da porção de disposição (12) através das saidas (12B) formadas nos lados laterais. Posteriormente, o gás atmosférico é permitido a passar através de folgas entre as chapas de aço revestidas (1) em forma de bobina e uma parede interior da câmara vedável (10), fluir para as folgas entre as chapas de aço revestidas (1) a partir do lado superior, fluir novamente para dentro da porção de disposição (12) de um lado inferior das chapas de aço revestidas (1) através das entradas (12A) formadas no lado superior de modo a serem sugadas para o ventilador de circulação (71) para circulação adicional na câmara vedável (10) . Como resultado, o gás atmosférico na câmara vedável (10) durante o tratamento com vapor é agitado e fornecido para uma área inteira das chapas de aço revestidas (1) . Por rotina, o uso da unidade de agitação (70) não deve ser limitado à única modalidade possível durante o tratamento com vapor (na terceira etapa (S130) que será descrita mais adiante), e a unidade de agitação (70) pode ser usada em uma etapa de aquecimento (na primeira etapa (S110) que será descrita posteriormente) e uma etapa de resfriamento (na quinta etapa (S150) que será descrita posteriormente) para as chapas de aço revestidas (1).
[Método para Fabricação de Chapas de Aço Revestidas em Preto]
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18/40 [0037] O método para fabricar chapas de aço revestidas em preto inclui um método para colocar vapor em contato com chapas de aço revestidas em liga de Zn-Al-Mg por imersão a quente (1) na câmara vedável (10) através do uso do dispositivo de fabricação de chapa de aço revestido em preto descrito acima.
[0038] O método para fabricar chapas de aço revestidas em preto em uma modalidade, como mostrado no fluxograma da Figura 1 é executado na seguinte ordem de cinco etapas:
primeira etapa (S110) de aquecimento de chapas de aço revestidas em liga de Zn-Al-Mg por imersão a quente (1) dispostas (carregadas) em uma câmara vedável (10) (ver Figura 2) ;
segunda etapa (S120) de descarga de gás atmosférico a partir da câmara vedável (10) de modo a ajustar uma pressão de gás na câmara vedável (10) para 70 kPa ou menos;
terceira etapa (S130) de introdução de vapor na câmara vedável (10) de modo a tratar a vapor as chapas de aço revestidas (1);
quarta etapa (S140) de, após a terceira etapa (S130), retornar uma pressão interna da câmara vedável (10) para um valor de pressão de ar externo, e posteriormente, reduzir uma pressão de gás na câmara vedável (10) para 70 kPa ou mais baixa novamente; e quinta etapa (S150) de resfriamento das chapas de aço revestidas (1) na câmara vedável (10).
[0039] Deve-se notar que, daqui em diante, uma unidade de controle fora da figura é capaz de emitir sinais de controle para controlar a operação de um dispositivo de aquecimento (24), mecanismos de regulação de temperatura
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19/40 (20, 21), um dispositivo de agitação (70), cada uma das válvulas (32, 42, 52), bombas de descarga de gás (37), e similares.
[0040] A seguir, uma explicação detalhada será fornecida para cada etapa.
(Primeira Etapa) [0041] Na primeira etapa (S110), as chapas de aço revestidas (1) dispostas são aquecidas na câmara vedável (10) .
[0042] Cada uma das chapas de aço revestidas (1) tem uma chapa de aço de substrato, e uma camada de revestimento de liga de Zn-Al-Mg por imersão a quente formada sobre uma superfície da chapa de aço de substrato.
[0043] A chapa de aço do substrato não é particularmente restrita ao seu tipo, e por exemplo, aço de baixo carbono, aço de médio carbono, aço de alto carbono, ou aço de liga podem ser adotados para essa chapa de aço de substrato. Se for necessária uma boa formabilidade de prensa, é preferível que uma chapa de aço de trefilação profunda, como chapas de aço de baixo carbono contendo Ti ou Nb, seja adotada para a chapa de aço de substrato. Além disso, uma chapa de aço de alta resistência contendo P, Si, Mn ou similares também pode ser adotada.
[0044] A camada de revestimento de liga de Zn-Al-Mg por imersão a quente é então configurada pelo menos em composição de modo a provocar enegrecimento colocando o vapor em contato com esta camada de revestimento. A camada de revestimento de liga Zn-Al-Mg, por exemplo, gerada em uma razão de: 0,1 a 60% em peso de Al; 0,01 a 10% em peso de Mg; e o restante de Zn poderia ser preferencialmente enegrecido, colocando vapor
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20/40 em contato com esta camada de revestimento.
[0045] Não há restrições particulares na forma das chapas de aço revestidas (1) na medida em que a camada de revestimento de uma área a ser enegrecida possa ter contato com o vapor. As chapas de aço revestidas (1) podem ser revestidas com, por exemplo, uma camada de revestimento plana (como forma de placa) ou uma camada de revestimento curva (como forma de bobina).
[0046] Além disso, na primeira etapa (S110), as chapas de aço revestidas (1) são aquecidas na presença de gás cujo ponto de orvalho é menor que o nivel de temperatura das chapas de aço revestidas (1) em todos os tempos (gás de baixo vapor). Em outras palavras, o gás atmosférico presente na câmara vedável (10) deve ser um gás de baixo vapor. Para o gás de baixo vapor, o ar externo pode ser adotado do ponto de vista da instalação com a qual as chapas de aço revestidas (1) podem ser aquecidas. O ar externo pode ser substituído, no entanto, pelo gás inerte, como o nitrogênio, na medida em que as chapas de aço revestidas (1) podem ficar enegrecidas, ou o ar externo pode ser substituído por alguma atmosfera com ponto de orvalho mais baixo que o ar externo. O gás de baixo vapor pode ser introduzido na câmara vedável (10) através de uma unidade de introdução de gás (50) conectada à câmara vedável (10).
[0047] Na primeira etapa (S110), as chapas de aço revestidas (1) são aquecidas até que a temperatura da superfície da camada de revestimento atinja um nivel em que a camada de revestimento é enegrecida como resultado do contato com o vapor (que daqui em diante, ocasionalmente chamado de temperatura de enegrecimento). As chapas de aço
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21/40 revestidas (1) dispostas na câmara vedável (10) podem ser aquecidas acima da temperatura de enegrecimento enquanto o nível de temperatura da superfície é medido, por exemplo, através de um sensor de temperatura.
[0048] A temperatura de enegrecimento pode ser arbitrariamente ajustada dependendo da composição (por exemplo, quantidades de Al e Mg na camada de revestimento) ou espessura da camada de revestimento, da leveza necessária, e assim por diante.
[0049] Não há restrições particulares no método de aquecimento para as chapas de aço revestidas (1), na medida em que a superfície da camada de revestimento pode ser aquecida até que uma temperatura resultante atinja o nível da temperatura de enegrecimento. As chapas de aço revestidas (1) podem ser aquecidas de modo que, por exemplo, um dispositivo de aquecimento (24), como um aquecedor de bainha instalado dentro de um interior da câmara vedável (10), esteja configurado para aquecer o gás atmosférico dentro do interior da câmara vedável (10), de modo a que através da convecção de um gás aquecido, aqueça as chapas de aço revestidas (1).
[0050] É de notar que um dispositivo de agitação (70) como um ventilador de circulação (71) pode ser instalado dentro da câmara vedável (10) para agitar o gás atmosférico aquecido na câmara vedável (10), o que resulta em aquecimento rápido, eficaz, e uniforme das chapas de aço revestidas (1) .
(Segunda Etapa) [0051] Na segunda etapa (S120), o gás atmosférico é descarregado a partir da câmara vedável (10) através do tubo de descarga de gás (31), a fim de reduzir a pressão do gás
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22/40 na câmara vedável (10) para 7 0 kPa ou menos. As bombas de descarga de gás (37), por exemplo, instaladas fora da câmara vedável (10) são configuradas para evacuar a câmara vedável (10) para reduzir uma pressão interna do gás atmosférico nela dentro do intervalo descrito acima. A descarga do gás atmosférico na segunda etapa (S120) pode ser realizada de uma só vez ou mais de uma vez. No último caso, a descarga do gás atmosférico através do tubo de descarga de gás (31) a partir da câmara vedável (10) e a introdução do gás de baixo vapor através do tubo de introdução de gás (51) na câmara vedável (10) pode ser realizado de maneira repetida, a fim de reduzir ainda mais a quantidade de componentes de gás diferentes do vapor restante na câmara vedável (10).
[0052] Na segunda etapa (S120), o gás atmosférico é descarregado a partir da câmara vedável (10) para reduzir a pressão do gás nela de modo que o vapor, a ser introduzido na terceira etapa (S130) que será descrita mais adiante, possa ser distribuído suficientemente em torno de uma área de intervalo entre as chapas de aço revestidas (1), permitindo assim que o tratamento com vapor mais uniforme sobre toda a camada de revestimento seja escurecido, e permitindo a redução do enegrecimento não uniforme. Desses pontos de vista, na segunda etapa (S120), a pressão do gás na câmara vedável (10) é preferencialmente 70 kPa ou inferior, e mais preferencialmente 50 kPa ou inferior.
(Terceira Etapa) [0053] Na terceira etapa (S130), o vapor é introduzido na câmara vedável (10) de modo que a camada de revestimento das chapas de aço revestidas (1) é enegrecida. Em outras palavras, na terceira etapa (S130), o tratamento com vapor
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23/40 é realizado para as chapas de aço revestidas (1). A terceira etapa (S130) está incluída como uma modalidade na etapa de tratamento com vapor de acordo com a presente invenção.
[0054] Além disso, na terceira etapa (S130), uma temperatura atmosférica na câmara vedável (10) durante o tratamento com vapor é preferencialmente 105° C ou superior. Ajustando a temperatura atmosférica para estar acima de 105° C, o enegrecimento pode ser realizado dentro de um período mais curto de tempo. No presente relatório descritivo, a temperatura do gás atmosférico na câmara vedável (10) será denominada temperatura atmosférica. A temperatura atmosférica pode ser medida com uma unidade de medição de temperatura de gás (62) instalada na câmara vedável (10).
[0055] Ainda mais, na terceira etapa (S130), o gás atmosférico na câmara vedável (10) pode ser agitado por uma unidade de agitação (70) durante o enegrecimento após ter introduzido ou durante a introdução de vapor na câmara vedável (10) para evitar enegrecimento não uniforme das chapas de aço revestidas (1).
[0056] Ainda mais, um tempo de tratamento com vapor pode ser arbitrariamente ajustado dependendo da composição (por exemplo, quantidades de Al e Mg na camada de revestimento) ou espessura da camada de revestimento, da leveza necessária e assim por diante. No entanto, o tempo de tratamento com vapor é de preferência 24 horas ou mais.
(Quarta Etapa) [0057] Na quarta etapa (S140), a pressão interna da câmara vedável (10) é retornada a um valor de pressão de ar externo, e posteriormente, o gás atmosférico é descarregado a partir da câmara vedável (10) para reduzir a pressão do
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24/40 gás a 70 kPa ou menos. Para retornar a pressão interna da câmara vedável (10) para um valor de pressão de ar externo, por exemplo, uma válvula de admissão de ar externo (não mostrada) fornecida à câmara vedável (10) está aberta. Além disso, a fim de reduzir a pressão do gás na câmara vedável (10) para 70 kPa ou menos, o gás atmosférico é descarregado a partir da câmara vedável (10), através do tubo de descarga de gás (31), por uma bomba de descarga de gás (37) instalada fora da câmara vedável (10) configurada para evacuar a câmara vedável (10).
(Quinta Etapa) [0058] Na quinta etapa (S150), as chapas de aço revestidas (1) são resfriadas na presença de gás, cujo ponto de orvalho é inferior ao nível de temperatura das chapas de aço revestidas (1) em todos os tempos (gás de baixo vapor), introduzindo esse gás de baixo vapor através do tubo de introdução de gás (51) na câmara vedável (10) para colocar o gás de baixo vapor em contato com as chapas de aço revestidas (1), e descarregar o gás de baixo vapor a partir da câmara vedável (10) . A quinta etapa (S150) é incluído como uma modalidade na etapa de resfriamento de resfriamento de um objeto a ser tratado de acordo com a presente invenção. Além disso, o gás de baixo vapor é incluído como uma modalidade no gás de refrigeração de acordo com a presente invenção. É preferível que o gás introduzido na quinta etapa (S150) esteja em um estado não aquecido; no entanto, se necessário, o gás pode ser aquecido a tal ponto que sua temperatura seja mais baixa em nível do que a temperatura atmosférica na câmara vedável (10).
[0059] O gás de baixo vapor introduzido na câmara vedável
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25/40 (10), na quinta etapa (S150), pode ser, por exemplo, ar externo, gás nitrogênio, ou gás inerte. Em vista da trabalhabilidade, a câmara vedável (10) é preferencialmente configurada para admitir o ar externo nela.
[0060] A quinta etapa (S150) inclui: uma etapa de introdução de gás de baixo vapor de introdução de gás de baixo vapor na câmara vedável (10) e manutenção do gás de baixo vapor a ser confinado na câmara vedável (10); e uma etapa de descarga de gás atmosférico de, após a etapa de introdução de gás de baixo vapor, descarregar gás atmosférico (contendo o gás de baixo vapor introduzido) para um exterior a partir de um interior da câmara vedável (10), através do uso de bombas de descarga de gás (37), de modo que a pressão do gás na câmara vedável (10) seja inferior a um valor da pressão do ar externo. A etapa de introdução de gás de baixo vapor de vapor está incluída como uma modalidade na etapa de introdução de gás de refrigeração de acordo com a presente invenção. A etapa de descarga de gás atmosférico está incluída como uma modalidade na etapa de descarga de gás de refrigeração de acordo com a presente invenção. É preferível que a etapa de introdução do gás de baixo vapor de vapor e a etapa de descarga de gás atmosférico sejam repetidas alternadamente para acelerar o resfriamento.
[0061] A Figura 3 representa um fluxograma mostrando detalhes como um exemplo da quinta etapa (S150) mostrada na Figura 1. No exemplo da Figura 3, uma etapa de introdução de gás de baixo vapor e uma etapa de descarga de gás atmosférico são executadas duas vezes alternadamente na seguinte ordem: a etapa de introdução de gás de baixo vapor (S210) é seguida pela etapa de descarga de gás atmosférico (S220); e depois,
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26/40 a etapa de introdução de gás de baixo vapor (S230) é seguida pela etapa de descarga de gás atmosférico (S240) . Após a conclusão da última etapa de descarga de gás atmosférico (S240), um interior da câmara vedável (10) é liberado para o ar externo através da abertura da válvula de admissão de ar externo posicionada fora da figura (S250). O número de tempos de repetição da execução da etapa de introdução de gás de baixo vapor seguido da etapa de descarga de gás atmosférico não deve ser limitado à única modalidade possível. Os tempos de repetição da etapa podem ser três ou mais, ou cada etapa de introdução de gás de baixo vapor seguida pela etapa de descarga de gás atmosférico pode ser realizada uma vez.
[0062] A Figura 4 representa um gráfico de tempo mostrando uma relação entre: (a) mudança na pressão interna da câmara vedável (10) (medida pela unidade de medição de pressão (61)); (b) tempo de abertura/fechamento da válvula de introdução de gás (52); (c) tempo de abertura/fechamento para as válvulas de descarga de gás (32); (d) tempo para ligar/desligar as bombas de descarga de gás (37); e (e) tempo de abertura/fechamento da válvula de admissão de ar externo desde o estágio final da quarta etapa (S140) até a quinta etapa (S150). A seguir, será fornecida uma explicação detalhada para o estágio final da quarta etapa (S140) e da quinta etapa (S150) .
(Estágio Final da Quarta Etapa) [0063] Em um exemplo da quarta etapa (S140) mostrada na Figura 4, quando a pressão do gás na câmara vedável (10) é reduzida em valor para 70 kPa ou menos (veja a pressão P0, estado aO em (a)), a válvula de introdução de gás (52) está
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27/40 fechada (veja o estado bO em (b)); as bombas de descarga de gás (37) são energizadas (veja o estado dO em (d)); e as válvulas de descarga de gás (32) estão abertas (veja o estado cO em (c) ) . Deve-se notar que a válvula de admissão de ar externo é mantida em um estado fechado (veja o estado eO em (e) ) . A descarga de gás pelo menos através de um dos três tubos (332, 334, 336) é suficiente e, portanto, não é absolutamente necessário energizar todas as bombas de descarga de gás (37) e abrir todas as válvulas de descarga de gás (32).
(Etapa de Introdução de Gás de Baixo Vapor) [0064] Posteriormente, a etapa de introdução de gás de baixo vapor (S210) na quinta etapa (S150) é iniciada. Em um exemplo mostrado na Figura 4, todas as válvulas de descarga de gás (32) estão fechadas (ver estado cl em (c)); todas as bombas de descarga de gás (37) estão desligadas (veja o estado dl em (d)); e a válvula de introdução de gás (52) está aberta (veja o estado bl em (b) ) . Por meio dessas operações, na etapa de introdução de gás de baixo vapor, o gás de baixo vapor é introduzido na câmara vedável (10) e o gás de baixo vapor assim introduzido é mantido temporariamente para ser confinado na câmara vedável (10), e a pressão do gás na câmara vedável (10) é aumentada em valor para a pressão do ar externo P2 (veja o estado al em (a) ) . Ao introduzir gás de baixo vapor na câmara vedável (10) e manter temporariamente o gás de baixo vapor introduzido a ser confinado na câmara vedável (10), as chapas de aço revestidas (1) e o gás de baixo vapor têm contato suficiente com um ao outro, durante o qual o calor pode ser suficientemente removido pelo gás de baixo vapor, através da
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28/40 troca de calor, das chapas de aço revestidas (1).
(Etapa de Descarga de Gás Atmosférico) [0065] Posteriormente, a etapa de descarga de gás atmosférico (S220) é iniciada. Nesta etapa, a válvula de introdução de gás (52) está fechada (veja o estado b2 em (b) ); as bombas de descarga de gás (37) são energizadas (veja o estado d2 em (d)); e as válvulas de descarga de gás (32) estão abertas (veja o estado c2 em (c)). Esses estados são mantidos até que a pressão do gás na câmara vedável (10) diminua em valor para a pressão Pi, isto é, metade da pressão P2 ou inferior (veja o estado a2 em (a)). Em outras palavras, uma metade ou quantidade maior do gás (gás atmosférico que contém gás de baixo vapor) na câmara vedável (10) é descarregada. No exemplo de (a) mostrado na Figura 4, a pressão do gás na câmara vedável (10) é reduzida em valor para menos da metade da pressão P2. O gás atmosférico é descarregado junto com o gás de baixo vapor a partir da câmara vedável (10). O gás é descarregado pelo menos através de um dos três tubos (332, 334, 336) . Não é absolutamente necessário energizar todas as bombas de descarga de gás (37) e abrir todas as válvulas de descarga de gás (32) . Uma discussão semelhante se aplica na etapa de descarga de gás atmosférico (S240) a ser realizada posteriormente.
(Etapa de Introdução de Gás de Baixo Vapor) [0066] Posteriormente, a etapa de introdução de gás de baixo vapor (S230) é iniciada. Nesta etapa, todas as válvulas de descarga de gás (32) estão fechadas (veja o estado c3 em (c) ); todas as bombas de descarga de gás (37) estão fechadas (veja o estado d3 em (d)); e a válvula de introdução de gás (52) está aberta (veja o estado b3 em (b)). Por meio dessas
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29/40 operações, na etapa de introdução de gás de baixo vapor (S230), o gás de baixo vapor é introduzido na câmara vedável (10) e o gás de baixo vapor assim introduzido é mantido temporariamente para ser confinado na câmara vedável (10), e a pressão do gás na câmara vedável (10) aumenta em valor para a pressão P2 (veja o estado a3 em (a)). Como resultado, o calor pode ser suficientemente removido pelo gás de baixo vapor a das chapas de aço revestidas (1) . Nesta etapa, as bombas de descarga de gás (37) podem permanecer ligadas (em vez de serem desligadas) enquanto as válvulas de descarga de gás (32) estiverem fechadas para impedir a descarga de gás.
(Etapa de Descarga de Gás Atmosférico) [0067] Posteriormente, a etapa de descarga de gás atmosférico (S240) é iniciada. Nesta etapa, a válvula de introdução de gás (52) está fechada (veja o estado b4 em (b)); as bombas de descarga de gás (37) são energizadas (veja o estado d4 em (d)); e as válvulas de descarga de gás (32) estão abertas (veja o estado c4 em (c)). Esses estados são mantidos até que a pressão do gás na câmara vedável (10) diminua em valor para a pressão Pl, ou seja, metade da pressão P2 ou inferior (veja o estado a4 em (a)). No exemplo de (a) mostrado na Figura 4, a pressão do gás na câmara vedável (10) é reduzida em valor para menos da metade da pressão P2. O gás atmosférico é descarregado junto com o gás de baixo vapor a partir da câmara vedável (10).
(Etapa de Entrada de Ar Externo) [0068] Posteriormente, a etapa de entrada de ar externo (S250) é iniciada. Nesta etapa, todas as válvulas de descarga de gás (32) estão fechadas (veja o estado c5 em (c)); todas as bombas de descarga de gás (37) são energizadas (veja o
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30/40 estado d5 em (d) ) ; e a válvula de admissão de ar externo posicionada fora da figura (veja o estado ei em (e) ) . Através dessas operações, um interior da câmara vedável (10) é liberado para o ar externo (veja o estado a5 em (a)).
[EFEITOS DAS PRIMEIRAS MODALIDADES] [0069] De acordo com as primeiras modalidades, na quinta etapa (S150), o gás de baixo vapor é introduzido na câmara vedável (10) e é colocado em contato com as chapas de aço revestidas (1), durante as quais o calor é removido pelo gás de baixo vapor, através da troca de calor, a partir das chapas de aço revestidas (1). Posteriormente, o gás de baixo vapor com um nivel aumentado de temperatura devido ao calor removido das chapas de aço revestidas (1) é descarregado a partir da câmara vedável (10). Dessa maneira, o gás de baixo vapor acompanhado pelo calor removido das chapas de aço revestidas (1) é descarregado a partir da câmara vedável (10), e assim, as chapas de aço revestidas tratadas com vapor (1) podem ser rapidamente (curtas tempo) esfriadas, e o tempo de fabricação de chapas de aço revestidas em preto pode ser reduzido.
[0070] Além disso, de acordo com as primeiras modalidades, o gás de baixo vapor introduzido na câmara vedável (10) é temporariamente mantido para ser confinado na câmara vedável (10). Isso permite que o gás de baixo vapor retire calor suficiente das chapas de aço revestidas (1). Em seguida, o gás de baixo vapor com um nivel aumentado de temperatura devido ao calor removido das chapas de aço revestidas (1) é intensamente descarregado para o exterior através do uso de bombas de descarga de gás (37) . Isso acelera efetivamente o resfriamento das chapas de aço
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31/40 revestidas tratadas com vapor (1) e reduz bastante o período de fabricação das chapas de aço revestidas em preto.
[0071] Ainda mais, de acordo com as primeiras modalidades, como mostrado nas FIGS. 3, 4, a introdução de gás de baixo vapor com confinamento temporário subsequente e a descarga do gás de baixo vapor introduzido são realizadas alternadamente, o que efetivamente acelera o resfriamento das chapas de aço revestidas (1).
[0072] Nestas modalidades, deve-se notar que, na quinta etapa (S150), fazendo com que o dispositivo de agitação (70) como um ventilador de circulação (71) instalado na câmara vedável (10) agite o gás atmosférico (contendo gás de baixo vapor), o resfriamento rápido, eficaz, e uniforme das chapas de aço revestidas (1) poderia ser melhorado ainda mais.
[SEGUNDA MODALIDADE] [0073] Nas primeiras modalidades, o tubo de introdução de gás (51) é conectado ao tubo de descarga de gás (31) . Como mostrado na Figura 5, um arranjo alternativo pode ser feito de modo que um tubo de introdução de gás (51) seja formado para passar através de uma estrutura de fundo (8) entre seus lados externo e interno de modo que um interior e um exterior de uma câmara vedável (10) possam comunicar um com outro, onde um tubo de introdução de gás (51) é independente de um tubo de descarga de gás (31) . Como resultado, a quinta etapa (S150) pode ser executada, por exemplo, da seguinte maneira.
[0074] Mais especificamente, a válvula de introdução de gás (52) e as válvulas de descarga de gás (32) são abertas simultaneamente entre si. Na quinta etapa (S150), portanto, o gás de baixo vapor é introduzido na câmara vedável (10)
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32/40 através do tubo de introdução de gás (51), e é colocado em contato com as chapas de aço revestidas (1), e simultaneamente, o gás de baixo vapor introduzido é descarregado a partir da câmara vedável (10) através do tubo de descarga de gás (31).
[EFEITOS DA SEGUNDA MODALIDADE] [0075] De acordo com as segundas modalidades, a introdução de gás de baixo vapor e a descarga do gás de baixo vapor assim introduzidos são realizadas simultaneamente entre si. Na câmara vedável (10), portanto, o gás de baixo vapor com um nível de temperatura aumentado devido ao calor removido das chapas de aço revestidas (1) é suavemente substituído pelo gás de baixo vapor com um nível de temperatura relativamente baixo para remoção de calor. Como resultado, as chapas de aço revestidas com tratamento com vapor (1) podem ser resfriadas mais rapidamente, podendo assim reduzir ainda mais o período de fabricação de chapas de aço revestidas em preto.
[007 6] Além disso, como mostrado na Figura 5, os tubos de ramificação (332, 334, 336) podem se unir a jusante das válvulas de descarga de gás (322, 324, 326) na direção de descarga de gás. No exemplo mostrado na Figura 5, os tubos de ramificação (332, 334, 336) do tubo de descarga de gás (31) são integrados em um ponto de união C em um único tubo (337) . Este tubo único (337) é fornecido com uma bomba de descarga de gás (377) . Em outras palavras, uma bomba (377) pode servir para os três tubos (332, 334, 336) (um sistema de três tubos). É de notar que a seta pontilhada na Figura 5 funcionando no tubo de descarga de gás (31) indica o fluxo de gás atmosférico (gás de descarga) quando duas válvulas de
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33/40 descarga de gás (322, 324) são fechadas enquanto uma válvula de descarga de gás (326) está aberta. Uma taxa de descarga através do tubo de descarga de gás (31) pode ser ajustada abrindo qualquer uma das válvulas de descarga de gás (322, 324, 326) .
[0077] Deve-se notar que, na primeira e segunda modalidades, um tubo de descarga de gás (31) com ramificação (em um ponto de ramificação (A) ) é usado; no entanto, um tubo de descarga de gás sem ramificação também pode ser possível. Nesse caso, uma bomba de descarga de gás e uma válvula de descarga de gás podem ser aplicadas ao tubo de descarga de gás (31).
[EXEMPLOS MODIFICADOS DE SEGUNDAS MODALIDADES] [0078] Em exemplos modificados, um recurso comum é compartilhado com as segundas modalidades descritas acima: o gás de baixo vapor é introduzido na câmara vedável (10) simultaneamente com o baixo vapor assim introduzido sendo descarregado a partir da câmara vedável (10) . Estes exemplos modificados são diferentes das segundas modalidades da estrutura para a introdução de gás de baixo vapor e a estrutura para descarga do gás atmosférico a partir dele. A seguir, será fornecida uma explicação para o exemplo modificado das segundas modalidades com referência às FIGS. 6, 7 .
[0079] Um exemplo modificado das segundas modalidades apresenta uma unidade de introdução de gás (90) (ver Figura 6) em vez da unidade de introdução de gás (50) nas segundas modalidades, e um mecanismo de regulação de descarga de gás (80). Deve-se notar que um exemplo modificado das segundas modalidades tem mecanismos correspondentes ao mecanismo de
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34/40 regulação de introdução de vapor (40) e ao mecanismo de regulação de descarga de gás (30) nas segundas modalidades; no entanto, esses mecanismos não são mostrados na Figura 6, para fins de conveniência.
[0080] A unidade de introdução de gás (90) possui um tubo de introdução de gás (91) fornecido com uma válvula de introdução de gás (92) e um soprador de ar forçado (93) . O tubo de introdução de gás (91) é um tubo formado no lado externo de uma estrutura de fundo (8) para passar através da estrutura de fundo (8) entre seus lados externo e interno, de modo que o interior e o exterior da câmara vedável (10) possam se comunicar. Uma extremidade a montante do tubo de introdução de gás (91) na direção do fluxo do gás de baixo vapor introduzido se comunica com uma fonte de fornecimento de gás (não mostrada) . A unidade de introdução de gás (90) pode ser usada para introduzir gás de baixo vapor na câmara vedável (10), por exemplo, na primeira etapa (S110) descrita acima e na quinta etapa (S300) a ser descrita posteriormente.
[0081] Deve-se notar que o gás de baixo vapor introduzido, na quinta etapa, pode ser, por exemplo, ar externo, gás nitrogênio, ou gás inerte. Em vista da trabalhabilidade, é preferível que o ar externo seja introduzido.
[0082] O mecanismo de regulação de descarga de gás (80) tem um tubo de descarga de gás (81), uma válvula de descarga de gás (82), e um soprador de ar induzido (83) . O tubo de descarga de gás (81) é um tubo formado no lado externo de uma estrutura de fundo (8) para passar através da estrutura de fundo (8) entre seus lados externo e interno, de modo que o interior e o exterior da câmara vedável (10) possam se
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35/40 comunicar. O gás atmosférico, por exemplo, na câmara vedável (10) é descarregado para o exterior através do tubo de descarga de gás (81) com a potência de sucção do soprador de ar induzido (83) . O mecanismo de regulação de descarga de gás (80) pode ser usado para descarregar gás atmosférico a partir da câmara vedável (10), por exemplo, em uma quinta etapa (S300) a ser descrita abaixo.
[0083] A quinta etapa em um exemplo modificado das segundas modalidades será descrita abaixo. Na quinta etapa, o gás com um ponto de orvalho menor que o nível de temperatura das chapas de aço revestidas (1) (gás de baixo vapor) é sempre introduzido na câmara vedável (10) através do tubo de introdução de gás (91) de modo a entrar em contato com as chapas de aço revestidas (1), e o gás de baixo vapor introduzido é descarregado a partir da câmara vedável (10), e assim, as chapas de aço revestidas (1) são resfriadas.
[0084] Na quinta etapa, o gás de baixo vapor é introduzido na câmara vedável (10), e é colocado em contato com as chapas de aço revestidas (1), e simultaneamente, o gás introduzido é descarregado a partir da câmara vedável (10) ) [0085] Mais especificamente, a quinta etapa inclui: uma etapa de introdução de gás de baixo vapor de introdução de gás de baixo vapor na câmara vedável (10) até que uma pressão de gás nela atinja um valor de pressão de ar externo; uma etapa de introdução de baixo vapor e descarga de gás atmosférico, após a etapa de introdução de gás de baixo vapor, subsequentemente introduzindo gás de baixo vapor na câmara vedável (10) de modo a colocar o gás de baixo vapor em contato com as chapas de aço revestido (1) simultaneamente
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36/40 com a descarga de gás atmosférico (contendo o gás de baixo vapor introduzido) da câmara vedável (10) de modo a manter uma pressão de gás na câmara vedável (10) em um valor de pressão de ar externo; e uma etapa de conclusão da quinta etapa mantendo uma pressão de gás na câmara vedável (10) com um valor de pressão de ar externo.
[0086] A Figura 7 representa um gráfico de tempo mostrando uma relação entre: (A) mudança na pressão interna da câmara vedável (10) (medida pela unidade de medição de pressão (61)); (B) tempo de abertura/fechamento da válvula de introdução de gás (92); (C) abertura/fechamento do tempo para a válvula de descarga de gás (82); (D) tempo de ativação/desativação do soprador de ar forçado (93); (E) tempo de ativação/desativação do soprador de ar induzido (83); e (F) tempo de ativação/desativação do ventilador de circulação (71) desde o estágio final do quarta etapa (S140) até a quinta etapa (S300) . A seguir, será fornecida uma explicação detalhada para o estágio final da quarta etapa (S140) e da quinta etapa (S150).
(Estágio Final da Quarta Etapa) [0087] Em um exemplo da quarta etapa (S140) mostrada na Figura 7, quando a pressão do gás na câmara vedável (10) é reduzida em valor para 70 kPa ou menos (ver pressão P0, estado A0 em (A)), a válvula de introdução de gás (92) está fechada (veja estado B0 em (B)); e a válvula de descarga de gás (82) está aberta (veja o estado CO em (C)). O soprador de ar forçado (93), o soprador de pressão induzido (83), e o ventilador de circulação (71) estão em estados desligados, respectivamente (veja o estado DO em (D) , o estado E0 em (E), e o estado F0 em (F)) porque estes não são utilizados.
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A válvula de admissão de ar externo (não mostrada) está em um estado fechado.
(Quinta Etapa) (Etapa de Introdução de Gás de Baixo Vapor) [0088] Posteriormente, a etapa de introdução de gás de baixo vapor (S310) na quinta etapa (S300) é iniciada. Em um exemplo mostrado na Figura 7, a válvula de descarga de gás (82) está fechada (ver estado Cl em (C)); e a válvula de introdução de gás (92) está aberta (veja o estado Bi em (B) ) . Simultaneamente, o ventilador de circulação (71) pode ser ligado (veja o estado Fl em (F) ) . O soprador de ar forçado (93) pode ser ligado (veja o estado Dl em (D)) ou permanecer desligado (veja o estado D3 em (D) ) . Por meio dessas operações, na etapa de introdução de gás de baixo vapor, o gás de baixo vapor é introduzido na câmara vedável (10) e o gás de baixo vapor assim introduzido é mantido temporariamente para ser confinado na câmara vedável (10), e a pressão do gás na câmara vedável (10) é aumentada em valor para a pressão do ar externo P2 (veja o estado Al em (A) ) . Ao introduzir gás de baixo vapor na câmara vedável (10) e manter temporariamente o gás de baixo vapor introduzido a ser confinado na câmara vedável (10), as chapas de aço revestidas (1) e o gás de baixo vapor têm contato suficiente com um ao outro, durante o qual o calor pode ser suficientemente removido pelo gás de baixo vapor, através da troca de calor, das chapas de aço revestidas (1). Quando a pressão do gás na câmara vedável (10) atinge um valor de pressão do ar externo P2, a válvula de admissão de ar externo (não mostrada) está aberta.
[0089] (Introdução de Gás de Baixo Vapor e Etapa de
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Descarga de Gás Atmosférico) [0090] Posteriormente, a etapa de introdução de gás de baixo vapor e descarga de gás atmosférico (S320) é iniciada. Nesta etapa, a válvula de descarga de gás (82) está aberta (veja o estado C2 em (C) ) e o soprador de pressão induzido (83) está ligado (veja o estado El em (E)). Se o soprador de ar forçado (93) permanecer desligado na etapa de introdução de baixo vapor descrita acima, na etapa de introdução de gás de baixo vapor e descarga de gás atmosférico (S320), o soprador de ar forçado (93) será ativado. Por meio dessas operações, na etapa de introdução de gás de baixo vapor e descarga de gás atmosférico, a pressão do gás na câmara vedável (10) é mantida em um valor de pressão de ar externo (veja o estado Al em (A)). Em outras palavras, pela introdução de gás de baixo vapor na câmara vedável (10) simultaneamente com a descarga de gás atmosférico (contendo gás de baixo vapor) da câmara vedável (10), a pressão do gás na câmara vedável (10) é mantida em um valor de pressão de ar externo.
(Etapa de Conclusão) [0091] Posteriormente, a etapa de conclusão (S330) é iniciada. Nesta etapa, a válvula de introdução de gás (92) e a válvula de descarga de gás (82) estão fechadas (veja o estado B2 em (B) e o estado C3 em (C)), e o soprador de ar forçado (93), o soprador de ar induzido (83), e o ventilador de circulação (71) são desligados (veja o estado D2 em (D), o estado E2 em (E) e o estado F2 em (F)). Quando um interior da câmara vedável (10) é liberado para o ar externo, a quinta etapa é concluída (veja o estado Al em (A)).
(EFEITOS DE EXEMPLOS MODIFICADOS DE SEGUNDAS
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MODALIDADES) [0092] De acordo com o exemplo acima modificado das segundas modalidades, a introdução do gás de baixo vapor na câmara vedável (10) com a ajuda do soprador de ar forçado (93) e a descarga de gás atmosférico da câmara vedável (10) com a ajuda do soprador de ar induzido (83) são executados simultaneamente entre si. A quantidade de gás de baixo vapor que entra e sai da câmara vedável (10) pode ser aumentada, e a remoção de calor e a rapidez do resfriamento das chapas de aço revestidas (1) podem ser intensificadas. Além disso, como resultado da agitação do gás atmosférico (contendo gás de baixo vapor) através do uso do ventilador de circulação (71), o arrefecimento rápido, eficaz, e uniforme das chapas de aço revestidas (1) poderia ser melhorado.
[0093] Para resfriamento eficaz, é preferível que um soprador de ar forçado (93) e um soprador de ar induzido (83) sejam instalados; no entanto, um dos sopradores pode ser omitido.
[0094] Em cada uma das modalidades descritas acima, a fabricação de chapas de aço revestidas em preto é gravada; no entanto, cada modalidade pode ser aplicada à fabricação de produtos tratados com vapor que não sejam chapas de aço revestidas em preto.
APLICAÇÃO INDUSTRIAL [0095] A presente invenção pode reduzir um período de tempo de fabricação de produtos tratados com vapor, como chapas de aço revestidas em preto, assim espera-se que contribuam para aumentar ainda mais a popularidade dos produtos tratados com vapor como chapas de aço revestidas em preto.
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40/40 (Números de referência)
Chapas de aço revestidas
Câmara vedável
30, 80 Mecanismo de regulação de descarga de gás (unidade de descarga de gás de refrigeração)
Bombas de descarga de gás
Mecanismo de regulação de introdução de vapor (unidade de introdução de vapor)
50, 90 Unidade de introdução de gás (unidade de introdução de gás refrigerante)
Unidade de agitação
Ventilador de circulação
Soprador de ar induzido
Soprador de ar forçado

Claims (6)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Método para fabricar um produto tratado com vapor, caracterizado pelo fato de que compreende:
    uma etapa de tratamento de vapor de introdução de vapor em uma câmara vedável tendo um objeto a ser tratado disposto nela de modo a colocar o vapor em contato com o objeto a ser tratado; e uma etapa de resfriamento de introdução de gás refrigerante na câmara vedável, de modo a permitir que o gás refrigerante introduzido na câmara vedável tenha contato com o objeto a ser tratado tendo sido tratado com o vapor na etapa de tratamento com vapor, e descarregar a partir da câmara vedável o gás refrigerante introduzido na câmara vedável.
  2. 2. Método para fabricar o produto tratado com vapor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a etapa de resfriamento inclui:
    uma etapa de introdução de gás refrigerante de introdução de gás refrigerante na câmara vedável de modo a manter temporariamente na câmara vedável, o gás refrigerante introduzido na câmara vedável, de uma maneira confinável, e uma etapa de descarga de gás refrigerante de descarrega do gás refrigerante a partir da câmara vedável através do uso de uma bomba de descarga de gás após a conclusão da etapa de introdução de gás refrigerante de modo que uma pressão de gás na câmara vedável seja menor em valor do que uma pressão de ar externo.
  3. 3. Método para fabricar o produto tratado com vapor, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, na etapa de resfriamento, a etapa de introdução de gás
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    2/2 refrigerante e a etapa de descarga de gás refrigerante são repetidas alternadamente.
  4. 4. Método para fabricar o produto tratado com vapor, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na etapa de resfriamento, o gás refrigerante é introduzido na câmara vedável e é colocado em contato com o objeto a ser tratado, enquanto simultaneamente, o gás refrigerante introduzido na câmara vedável é descarregado a partir da câmara vedável.
  5. 5. Método para fabricar o produto tratado com vapor, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que, na etapa de resfriamento, por um ventilador instalado na câmara vedável, o gás refrigerante é agitado e circulado na câmara vedável.
  6. 6. Dispositivo para fabricar um produto tratado com vapor, caracterizado pelo fato de que compreende:
    uma câmara vedável configurada para permitir que um objeto a ser tratado seja disposto nela;
    uma unidade de introdução de vapor configurada para introduzir vapor na câmara vedável de modo a permitir que o vapor introduzido na câmara vedável tenha contato com o objeto a ser tratado disposto na câmara vedável;
    uma unidade de introdução de gás refrigerante configurada para introduzir gás refrigerante na câmara vedável tendo o objeto a ser tratado tendo sido tratado com o vapor como resultado do contato com o vapor; e uma unidade de descarga de gás refrigerante configurada para descarregar a partir da câmara vedável o gás refrigerante introduzido na câmara vedável.
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