BRPI0609611A2

BRPI0609611A2 - método e dispositivo para recobrimento em banho quente de uma tira metálica

Info

Publication number: BRPI0609611A2
Application number: BRPI0609611-5A
Authority: BR
Inventors: Holger Behrens; Rolf Brisberger; Hans Georg Hartung; Bodo Falkenhahn
Original assignee: Sms Demag Ag
Priority date: 2005-07-01
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2010-04-20
Also published as: ES2316081T3; RU2007136479A; AU2006265394B2; MY141758A; DE502006002323D1; EP1838892B1; JP2008542539A; KR100941626B1; RU2358033C1; MX2007012579A; ATE417138T1; AU2006265394A1; US20080145569A1; EP1838892A1; DE102005033288A1; TW200702489A; PL1838892T3; CN101384746B; JP4733179B2; CN101384746A

Abstract

MéTODO E DISPOSITIVO PARA RECOBRIMENTO EM BANHO QUENTE DE UMA TIRA METáLICA. A invenção se refere a um método para recobrimento em banho quente de uma tira metálica 1, de modo particular, de uma tira de aço, em que a tira metálica 1 é alimentada a um receptáculo 5 acomodando o metal de recobrimento fundido 4 através de uma abertura 6 na área inferior do receptáculo 5, após passar por um forno 2 e uma câmara de rolos, que está justaposta ao forno 2 na direção de avanço <F) da tira metálica 1. Um campo eletromagnético é gerado na área inferior do receptáculo 5, a fim de reter o metal de recobrimento 4 no receptáculo 5. A fim de obter condições operacionais mais vantajosas, especialmente no caso de queda de energia do sistema de recobrimento em banho quente, diferentes atmosferas gasosas são mantidas em pelo menos dois ambientes distintos 7, 8 da câmara de rolos 3. A invenção também se refere a um dispositivo de recobrimento em banho quente.

Description

MÉTODO E DISPOSITIVO PARA RECOBRIMENTO EM BANHO QUENTE DEUMA TIRA METÁLICA

A invenção se refere a um método pararecobrimento em banho quente de uma tira metálica, de modoparticular, de uma tira de aço, em que a tira metálica éalimentada a um receptáculo acomodando o metal derecobrimento fundido através de uma abertura na áreainferior do receptáculo, após passar por um forno e umacâmara de rolos, que está justaposta ao forno na direção deavanço da tira metálica. Um campo eletromagnético é geradona área inferior do receptáculo, a fim de reter o metal derecobrimento no receptáculo. A invenção também se refere aum dispositivo de recobrimento em banho quente.

Sistemas clássicos para recobrimento de metais embanho quente para tiras metálicas, conforme por exemploconhecidos através da EP 0 172 681 BI, possuem uma parte demanutenção intensa, a saber, o tanque de recobrimento comos equipamentos lá encontrados. Os resíduos de oxidaçãodevem ser removidos das faces superiores das tirasmetálicas a serem recobertas, antes de seu recobrimento, eelas devem ser ativadas para a junção com o metal derecobrimento. Por este motivo, as superfícies da tira devemser tratadas antes do recobrimento, em processos deaquecimento em uma atmosfera redutora. Visto que as camadasde oxido são previamente removidas por meios químicos ouabrasivos, as superfícies são de tal modo ativadas com oprocesso de aquecimento redutor, que elas são metalicamentepurificadas após o processo de aquecimento.

Porém, com a ativação da superfície da tira,cresce a afinidade dessas superfícies da tira com ooxigênio do ar ambiente. Para impedir, que oxigênio do arpossa novamente se concentrar nas superfícies da tira antesdo processo de recobrimento, as tiras são inseridas em umbico submerso por de cima no banho de recobrimento. Já que o metal de recobrimento se acha presente na forma líquida,e se deseja usar a gravitação em conjunto dispositivos desopro para ajuste da espessura de recobrimento, e osprocessos subseqüentes impedem, contudo, um contato com atira antes da solidificação total do metal de recobrimento, a tira deve ser virada na direção vertical dentro do tanquede recobrimento. Isto ocorre com um rolo, que se move nometal líquido. Através do metal de recobrimento líquido,esse rolo é submetido à forte desgaste, sendo motivo deparadas e, assim, de interrupções na operação produtiva.

Para evitar uma oxidação da tira metálicapreparada para recobrimento em banho quente, é previsto nodito processo clássico, que a tira de aço penetre no fornoatravés de uma vedação de escovas, e abandone o fornoatravés de imersão no recipiente de recobrimento. O bico doforno mergulha, com isso, igualmente no metal líquido paravedação contra oxigênio do ar.

Para evitar ou reduzir a evaporação de zincodurante o recobrimento em banho quente com a ditatecnologia clássica com rolo defletor, é sugerido na WO 2004/003250 Al, que um gás ou composição gasosa sejaposicionado como gás separador acima do banho metálico, oqual possua uma baixa condutividade térmica e aspropriedades de reduzir ou eliminar turbulências do gás ouda composição gasosa sobre a superfície do banho metálico.

A fim de evitar os problemas existentes comrelação aos rolos em movimento no metal de recobrimentolíquido, são também conhecidas soluções, nas quais umtanque de recobrimento aberto para baixo é carregado paracima para passagem vertical da tira, onde uma barreiraeletromagnética é empregada para vedação. Neste caso,trata-se de indutores eletromagnéticos, que operam comondas progressivas e de comutação eletromagnéticasreversoras, bombeadoras ou constritoras, que vedam o tanquede recobrimento para baixo. Uma solução dessas é conhecida,por exemplo, através da EP 0 673 444 BI, da WO 96/03533, ouda JP 5086446.

Nesta tecnologia, também conhecida como CVGL(Linha de Galvanização Vertical Contínua) , o sistema écomposto essencialmente de três componentes principais, asaber, do tanque de recobrimento, da vedaçãoeletromagnética, e da câmara de rolos com deflexão verticalda tira. A câmara de rolos deflete a tira de aço quentesaindo do forno de recozimento na vertical, e a conduznessa posição para o canal de ligação e o recipiente derecobrimento. O recipiente de recobrimento é ligado aoforno através de uma área canalizada e da câmara de rolos.

Uma solução dessas é conhecida através da EP 0630 421 BI.

No processo de recozimento, o qual ocorre noforno, são ajustadas as propriedades mecânicas e ascondições superficiais para o recobrimento com metallíquido. Dependendo das propriedades de material desejadas,a tira de aço é recozida sob atmosfera protetora gasosa e,em seguida, conduzida à temperatura de recobrimento que, nagalvanização, se situa acima de 500 °C. Para isso, sãoempregadas atmosferas protetoras gasosas, que são compostasprincipalmente de nitrogênio e hidrogênio.

É feita referência à JP 06145937 A e à JP03056654 A, com vistas a detalhes sobre a atmosfera a seraplicada.

O tratamento de recozimento é dispensado nobeneficiamento por imersão da tira em banho quente. A tirade aço é conduzida diretamente à temperatura derecobrimento de 460 °C a 700 °C, dependendo do meio derecobrimento.

Caso maiores quantidades de oxigênio se encontremno forno, a superfície da tira de aço recozida e aquecidaantes do processo de recobrimento é oxidada, e não ocorrenenhuma aderência, ou uma aderência apenas limitada, dometal líquido sobre a tira. Ocorrem problemas de aderência,que reduzem a qualidade da tira de aço recoberta.

No método CVGL citado, não é possível, devido aosistema, efetuar uma vedação da atmosfera protetora gasosa,com relação ao meio ambiente, por imersão do bico do fornono metal, visto que, antes do início do processo derecobrimento, a área do forno sobre a câmara de rolos e orecipiente de recobrimento está aberta. Após o enchimentodo metal líquido e do início do processo de recobrimento,essa área é então vedada pelo meio.

Antes do início do processo de recobrimento, aatmosfera do forno é regulada, de acordo com as condiçõesiniciais. Neste particular, deve ser observadaespecialmente a reduzida concentração de oxigênio no forno.Isto é alcançado pela aspersão de nitrogênio no forno.

Embora antes da operação inicial, na tecnologiaCVGL, o forno esteja aberto através da abertura no fundo dotanque de recobrimento, a atmosfera protetora gasosa doforno de recozimento não pode ser prejudicada pelo oxigênioatmosférico entrante.

Durante a operação do método CVGL, isto é, noestado tampado, a atmosfera do forno se faz presente emtodos os locais na câmara de rolos, nas soluções, de acordocom o estado da técnica. Essa é constituída de nitrogênio ehidrogênio (em concentrações iguais ou superiores a 5 % emvolume), dependendo da regulagem do processo.

Desvantagens resultam, de modo particular, daqueda de energia do sistema, ou no caso de uma avaria.Oxigênio atmosférico penetra, então, pela área canalizadaaberta na câmara de rolos, o que é problemático, devido àconcentração relativamente alta de hidrogênio.

Assim, a invenção tem como tarefa apresentar ummétodo e um respectivo dispositivo para recobrimento embanho quente de uma tira metálica, com que seja possívelsolucionar as desvantagens citadas. Portanto, deve serassegurado que, também em presença de irregularidades noandamento do processo, não ocorra nenhuma composição gasosadesfavorável na instalação.

A solução dessa tarefa, por parte da invenção, écaracterizada pelo fato de atmosferas gasosas distintasserem mantidas na câmara de rolos, em pelo menos doisambientes delimitados entre si, que são atravessados pelatira metálica.

Para isso, é especialmente previsto que umaatmosfera gasosa de um ambiente a jusante da câmara derolos, na direção de avanço da tira metálica, contenha umamenor concentração de hidrogênio, do que em um ambiente dacâmara de rolos a montante daquele ambiente.

De preferência, o primeiro ambiente da câmara derolos, na direção de avanço da tira metálica, contém umaatmosfera gasosa com uma concentração de hidrogêniosuperior a 5 % em volume, de modo particular, superior a 7% em volume.

Em oposição a isso, o último ambiente da câmarade rolos, na direção de avanço da tira metálica, contém, de preferência, uma atmosfera gasosa com uma concentração dehidrogênio inferior a 5 % em volume, de modo particular,inferior a 3 % em volume.

É de preferência previsto, que as atmosferasgasosas nos ambientes da câmara de rolos contenham, além de hidrogênio, essencialmente apenas ainda nitrogênio,considerando impurezas gasosas inevitáveis e demaiselementos gasosos inevitáveis.

Para que uma operação possivelmente estável sejaviável, é de preferência previsto, que as atmosferasgasosas nos ambientes da câmara de rolos sejam mantidas emcomposições desej adas em circuito fechado.

O dispositivo para recobrimento em banho quentede uma tira metálica compreende um forno e uma câmara derolos justaposta na direção de avanço da tira metálica, bemcomo um receptáculo para contenção do metal de recobrimentofundido, onde a área inferior do receptáculo prevê umaabertura, pela qual a tira metálica é alimentada aoreceptáculo, e onde, na área inferior do tanque, um indutoreletromagnético é previsto para retenção do metal derecobrimento no receptáculo.De acordo com a invenção, é previsto que pelomenos uma parede divisória seja disposta na câmara derolos, que delimita pelo menos dois ambientes entre si.

Para isso, cada ambiente da câmara de rolospossui, de preferência, pelo menos uma alimentação gasosa,através de qual gás de espécie e/ou composição definidapode ser conduzido para o interior do ambiente. Pode serainda previsto, que cada ambiente da câmara de roloscontenha pelo menos um sensor de gás, com que a espéciee/ou composição e/ou concentração de um gás pode serdetectada no ambiente.

Além disso, são previstos de preferência meiosreguladores, com os quais a composição gasosa e/ou aconcentração de um gás pode ser mantida em valoresdesejados, em pelo menos um dos ambientes, de preferênciaem todos os ambientes.

A câmara de rolos é, de preferência, dotada de umrevestimento interno de cerâmica, que favorece aconservação de pureza da câmara. Ela possui, depreferência, um alojamento de aço. A câmara de rolos podeser, porém, igualmente constituída de aço sem revestimentointerno.

É também vantajoso que sejam previstos meios, comos quais o gás alimentado no ambiente da câmara de rolospossa ser aquecido a uma temperatura desejada.

De acordo com uma concepção da câmara de rolos, éprevisto que ela contenha um perfil com corteessencialmente retangular, onde um canal de alimentaçãopara a tira metálica se conecta ao primeiro ambiente, vistona direção de avanço da tira metálica.De modo alternativo a isso, uma modalidade dacâmara de rolos prevê que ela contenha um perfil com corteessencialmente retangular, que forma um dos ambientes, aoqual se conecta um segundo ambiente, o qual é formado por um canal de alimentação para a tira metálica.

Com a proposta da invenção se torna possível, demodo particular em condições operacionais anormais, como nocaso de queda de energia ou de uma avaria, ou por ocasiãoda ligação ou desligamento do sistema de recobrimento embanho quente, manter condições operacionais maisfavoráveis.

A presente invenção fornece, assim, umprocedimento e formato físico, com os quais é obtido ummódulo importante para a operação de um sistema derecobrimento em banho quente com alta segurançaoperacional.

Para não ocorrer nenhuma mistura de hidrogêniocom oxigênio atmosférico, de modo particular no caso de umaqueda de energia ou de uma avaria e, assim, por ocasião daevacuação do metal de recobrimento para fora do tanque derecobrimento, outra atmosfera é empregada na área daentrada pelo fundo no tanque de recobrimento, isto é, naárea imediatamente abaixo do tanque de recobrimento, ou naárea a jusante da câmara de rolos (o último ambiente dacâmara de rolos, visto na direção de avanço da tirametálica) , do que no restante da área do forno. Aconcentração de hidrogênio se situa aqui em menos de 5 % emvolume.

Exemplos de execução da invenção são ilustrados no desenho.São mostrados:

na fig. 1, uma ilustração conceituai de umsistema de recobrimento em banho quente, em vista lateral;

na fig. 2, uma primeira modalidade da câmara de rolos do sistema de recobrimento em banho quente, de acordocom a invenção, em vista lateral; e

na fig. 3, uma segunda modalidade da câmara derolos do sistema de recobrimento em banho quente, de acordocom a invenção, em vista lateral.

Na fig. 1 é visto um sistema de recobrimento embanho quente, que funciona com o assim chamado método CVGL(Método da Linha de Galvanização Vertical Contínua). Ometal de recobrimento fundido 4 se encontra em umreceptáculo 5. O receptáculo 5 possui uma abertura 6 na suaárea inferior, através da qual uma tira metálica 1 éconduzida verticalmente para cima, para fins derecobrimento com metal de recobrimento 4. A fim de que ometal de recobrimento líquido não escoe para baixo atravésda abertura 6, é previsto um indutor eletromagnético 9, queopera, de maneira conhecida, uma obstrução da abertura 6.

A tira metálica 1 a ser recoberta atingeinicialmente um forno 2, visto na direção de avanço F, ondeela é conduzida para a temperatura de processo necessária,conforme acima explicado. Uma câmara de rolos 3 é unida aoforno 2 através de um flange de junção 17, que possui atarefa de defletir a tira preaquecida 1, da direção deentrada na câmara de rolos 3 para a vertical, e inserir amesma exatamente na abertura 6 do receptáculo 5. Para issosão previstos dois rolos 18 e 19, onde apenas um deles podeser suficiente, conforme mostrado na fig. 3.Conforme mais bem visto nas figs. 2 e 3, a câmarade rolos 3, no exemplo de execução, é constituída de doisambientes 7 e 8 delimitados entre si, onde a separaçãoocorre por uma parede divisória 10.

A câmara de rolos 3, de acordo coma fig. 2,possui uma seção transversal com formato retangular (navista lateral), onde os dois ambientes 7, 8 são ilustradoscom formato essencialmente retangular. Um canal dealimentação 16 para a tira metálica 1 é conectado à direitano primeiro ambiente 7 na direção de avanço. Na fig. 3 podeser visto que o ambiente 7 pode ser também formadosimplesmente por esse canal de alimentação 16.

É importante que os dois ambientes 7, 8 sejam detal modo formados, que diferentes atmosferas gasosas possamser neles mantidas.

Para isto é previsto, em cada ambiente, umaalimentação gasosa 11, 12, através da qual um gás oumistura gasosa pode ser alimentado ao ambiente 7, 8. Nocaso do gás, pode se tratar de nitrogênio N2 ou dehidrogênio H2 ou de uma mistura desses.

Sensores de gás 13, 14 em cada ambiente 7, 8detectam os parâmetros da atmosfera gasosa. Por exemplo, aconcentração do gás de hidrogênio H2 pode ser medida com ossensores 13, 14. No exemplo de execução (ver fig. 2), osvalores de medição são conduzidos a meios reguladores 15.Os meios reguladores 15 determinam a alimentação de gás ouda mistura gasosa, através das alimentações gasosas 11, 12,a fim de que composições gasosas ou concentrações gasosasdesejadas se façam presentes em cada um dos ambientes 7, 8.

Especialmente preferido é quando existe umaconcentração de hidrogênio acima de 5 % em volume (no forno2 e) no primeiro ambiente 7, enquanto que esse valor deveráser menor no segundo ambiente 8.

Uma separação da atmosfera gasosa na câmara derolos 3 e em separado do forno 2 ocorre, portanto, atravésde ambientes gasosos distintos, que são ligados entre sipor aberturas para a passagem da tira de aço, isto é,paredes divisórias 10 são dispostas na câmara de rolos 3,que dividem a câmara de rolos 3 em pelo menos doisambientes gasosos.

Conforme explicado, concentrações distintas denitrogênio e hidrogênio são alimentadas através de dois oumais locais de alimentação para o gás de proteção (pelomenos um para cada ambiente gasoso).

A atmosfera é monitorada e as concentraçõesdesejadas são reguladas em um circuito fechado, através depelo menos uma medição por ambiente gasoso. Para isso,nitrogênio sem oxigênio é alimentado diretamente pela parteinferior do recipiente de recobrimento 5 na área gasosa. Acorrente de gás, no interior da câmara de rolos, éconduzida no estado operacional, na direção da entrada doforno. Para o caso de evacuação do metal de recobrimento 4para fora do tanque 5, a saída da atmosfera do fornoenriquecida com hidrogênio é impedida pelo bloqueio denitrogênio descrito.

A câmara de rolos 3 é internamente formada decerâmica. Ela é composta de um alojamento de aço comrevestimento interno de cerâmica, que forma os diferentesambientes gasosos. O gás de proteção alimentado é aquecidoe serve, com isso, para manutenção da temperatura internada câmara de rolos 3.

Além do efeito isolante (reduzida condutividadetérmica para o exterior) , o revestimento é de tal modoformado para o caso de uma avaria e do risco a ela ligadode uma invasão de metal líquido na câmara de rolos 3, queele é à prova de metais líquidos, como por exemplo zinco oualumínio, bem como suas ligas.

Lista de Referências

1 tira metálica

2 forno

3 câmara de rolos

4 metal de recobrimento fundido

5 receptaculo

6 abertura na área inferior do receptaculo

7 primeiro ambiente

8 segundo ambiente

9 indutor eletromagnético

10 parede divisória

11 alimentação gasosa

12 alimentação gasosa

13 sensor de gás

14 sensor de gás

15 meios reguladores

16 canal de alimentação

17 flange de ligação

F direção de avanço

H2 hidrogênioN2 nitrogênio

Claims

1. Método para recobrimento em banho quente deuma tira metálica 1, de modo particular, de uma tira deaço, onde a tira metálica 1 é alimentada a um receptáculo 5acomodando o metal de recobrimento fundido 4 através de umaabertura 6 na área inferior do receptáculo 5, após passarpor um forno 2 e uma câmara de rolos, que está justapostaao forno 2 na direção de avanço (F) da tira metálica 1,onde um campo eletromagnético é gerado na área inferior doreceptáculo 5, a fim de reter o metal de recobrimento 4 noreceptáculo 5, onde diferentes atmosferas gasosas sãomantidas em pelo menos dois ambientes distintos 7, 8 dacâmara de rolos 3, CARACTERIZADO pelo fato de uma atmosferagasosa de um ambiente 8 da câmara de rolos 3, a j usante nadireção de avanço (F) da tira metálica 1, possuir uma menorconcentração de hidrogênio, do que um ambiente 7 da câmarade rolos 3 a montante desse ambiente 8, onde o primeiroambiente 7 da câmara de rolos 3 na direção de avanço (F) dotira metálica 1 possui uma atmosfera gasosa com umaconcentração de hidrogênio superior a 5 % em volume, e ondeo último ambiente 8 da câmara de rolos 3 na direção deavanço (F) da tira metálica 1 possui uma atmosfera gasosacom uma concentração de hidrogênio inferior a 5 % emvolume.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1,CARACTERI ZADO pelo fato das atmosferas gasosas nosambientes 7, 8 da câmara de rolos 3 possuírem, além dehidrogênio, essencialmente apenas oxigênio.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, CARACTERI ZADO pelo fato dasatmosferas gasosas nos ambientes 7, 8 da câmara de rolos 3serem mantidas em composições desejadas, em circuitofechado.

4. Dispositivo para recobrimento em banho quentede uma tira metálica 1, de modo particular, de uma tira deaço que compreende um forno 2 e uma câmara de rolos 3justaposta na direção de avanço (F) da tira metálica 1, bemcomo um receptáculo 5 acolhedor do metal de recobrimentofundido 4, onde uma abertura 6 se acha presente na áreainferior do receptáculo 5, pela qual a tira metálica 1 éalimentado ao receptáculo 5, e onde um indutoreletromagnético 9 é previsto, na área inferior doreceptáculo 5, para retenção do metal de recobrimento 4 noreceptáculo 5, de modo particular para realização do métodode qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, CARACTERIZADOpelo fato de pelo menos uma parede divisória 10 se achardisposta na câmara de rolos 3, que delimita pelo menos doisambientes 7, 8 entre si, onde cada ambiente 7, 8 da câmarade rolos 3 possui pelo menos uma admissão de gás 11, 12,através de qual o gás de espécie ou composição definidapode ser conduzido para o ambiente 7, 8.

5. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 4,CARACTERIZADO pelo fato de cada ambiente 7, 8 da câmara derolos 3 possuir pelo menos um sensor de gás 13, 14, com oqual a espécie e/ou composição e/ou concentração de um gáspode ser detectada no ambiente 7, 8.

6. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 4 ou 5, CARACTERI ZADO pelo fato de meiosreguladores 15 serem previstos, com os quais a composiçãogasosa e/ou a concentração de um gás pode ser mantida emvalores desejados, em pelo menos um dos ambientes 7, 8, depreferência em todos os ambientes 7, 8.

7. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 4, 5 ou 6, CARACTERIZADO pelo fato da câmarade rolos 3 ser dotada de um revestimento interno decerâmica.

8. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 4, 5, 6 ou 7, CARACTERI ZADO pelo fato dacâmara de rolos 3 compreender um alojamento de aço.

9. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 4, 5, 6, 7 ou 8, CARACTERI ZADO pelo fato demeios serem previstos, com os quais o gás, alimentado noambiente 7, 8 da câmara de rolos 3, pode ser aquecido a umatemperatura desejada.

10. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, CARACTERI ZADO pelo fatoda câmara de rolos 3 possuir um perfil com corteessencialmente retangular, onde o primeiro ambiente 7,visto na direção de avanço (F) da tira metálica 1, seconecta a um canal de alimentação 16 para a tira metálica 1.

11. Dispositivo, de acordo com qualquer uma dasreivindicações 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, CARACTERI ZADO pelo fatoda câmara de rolos 3 possuir um perfil com corteessencialmente retangular, que forma um dos ambientes 8, aoqual se conecta um segundo ambiente 7, que é formado por umcanal de alimentação 16 para a tira metálica 1.