BRPI0621610B1 - Method for coating a flat steel product produced from a higher strength steel - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA REVESTIMENTO DE UM PRODUTO DE AÇO PLANO PRODUZIDO A PARTIR DE UM AÇO DE MAIOR RESISTÊNCIA".

[001] A presente invenção refere-se a um método para o revestimento de um produto de aço plano produzido a partir de um aço de maior resistência contendo diferentes constituintes de liga, em particular Mn, Al, Si e/ou Cr, tal como uma tira ou chapa de aço, com um revestimento metálico, onde o produto de aço plano é submetido a um tratamento térmico para, no estado aquecido, ser provido com um revestimento metálico por imersão a quente em um banho de fusão contendo geralmente pelo menos 85% de zinco e/ou alumínio.

[002] Na construção de carroçarias automobilísticas, são usadas chapas laminadas a quente ou a frio feitas de aço que, por razões de proteção contra a corrosão, têm a superfície tratada. As demandas feitas para tais chapas são altamente variadas. Por um lado, elas devem ser capazes de serem conformadas facilmente, enquanto por outro lado elas devem ter alta resistência. A alta resistência é alcançada pela adição ao ferro de constituintes de liga específicos, tais como Mn, Si, Al e Cr.

[003] Para otimizar o perfil de propriedades das chapas de alta resistência, é comum recozer as chapas imediatamente antes do revestimento com zinco e/ou alumínio no banho de fusão. Embora o revestimento por imersão a quente das tiras de aço que contêm apenas pequenas proporções dos constituintes de liga mencionados não seja problemático, surgem dificuldades com o revestimento por imersão a quente da chapa de aço com maiores proporções de ligas usando-se os métodos convencionais. Assim, ocorrem áreas, por exemplo, nas quais o revestimento apenas adere inadequadamente à chapa de aço individual, que permanece inteiramente não revestida.

[004] Na técnica anterior ocorreram diversas tentativas para evi- tar essas dificuldades. Parece, entretanto, que uma solução ótima para o problema ainda não foi alcançada.

[005] Com um método conhecido de revestimento por imersão a quente de uma tira de aço com zinco, a tira que deve ser revestida corre através de um preaquecedor aquecido diretamente (DFF = forno aquecido diretamente). Mudando-se a mistura gás-ar nos queimadores de gás utilizados, um aumento no potencial de oxidação pode ser criado na atmosfera que envolve a tira. O potencial de oxigênio aumentado leva à oxidação do ferro na superfície da tira. A camada de oxido de ferro formada dessa forma é reduzida a seguir em um forno de esti-ramento. Um ajuste específico da espessura da camada de óxido na superfície da tira é muito difícil. A uma alta velocidade da tira ela é mais fina que a uma baixa velocidade da tira. Em consequência, uma condição não claramente definida da superfície da tira pode ser produzida na atmosfera redutora. Isto pode, por sua vez, levar a problemas de aderência do revestimento na superfície da tira.

[006] Nas linhas modernas de revestimento por imersão a quente com um preaquecedor RTF (RTF = forno de tubo radiante), em contraste com o sistema conhecido descrito anteriormente aqui, não são usados queimadores aquecidos a gás. Consequentemente, a pré-oxidação do ferro por uma mudança na mistura gás-ar não pode ocorrer. Ao invés, nesses sistemas o tratamento de recozimento completo da tira ocorre em uma atmosfera de gás inerte. Com tal tratamento de recozimento de uma tira feita de aço com elevadas proporções de constituintes de liga, esses constituintes de liga podem formar óxidos difusos na superfície da tira que nesse caso não podem ser reduzidos. Esses óxidos impedem um revestimento perfeito com zinco e/ou alumínio no banho de fusão.

[007] Também na literatura de patentes, são descritos vários métodos diferentes de revestimento por imersão a quente de uma tira de aço com diferentes materiais de revestimento.

[008] Por exemplo, da Patente DE 689 12 243 T2 é conhecido um método para o revestimento contínuo por imersão a quente de uma tira de aço com alumínio, no qual a tira é aquecida em um forno contínuo. Em uma primeira zona, são removidas as impurezas da superfície. Para fazê-lo, a atmosfera do forno tem uma temperatura muito alta. Entretanto, como a tira corre através dessa zona a uma velocidade muito alta, ela é apenas aquecida até cerca da metade da temperatura da atmosfera. Na segunda zona a seguir, que está sob gás inerte, a tira é aquecida até a temperatura do material de revestimento alumínio.

[009] Em adição a isso, da Patente DE 695 07 977 T2 é conhecido um método de revestimento por imersão a quente de duas etapas de uma tira de aço ligada contendo cromo. De acordo com esse método, a tira é recozida em uma primeira etapa para se obter o enriquecimento do ferro na superfície da tira. A tira é então aquecida em uma atmosfera não-oxidante até a temperatura do metal de revestimento.

[0010] Da Patente JP 02285057 A é também conhecido o princípio de revestir de zinco uma tira de aço em um método de múltiplas etapas. Para fazer isso, a tira após limpeza prévia é tratada em uma atmosfera não oxidante a uma temperatura de cerca de 820Ό. A tira é então tratada a uma atmosfera fracamente oxidante de cerca de entre 400*0 a 7000, antes de ela ter sua superfície redu zida em uma atmosfera redutora. A tira, resfriada até cerca de 4200 a 5000 é então galvanizada da forma usual.

[0011] A invenção é baseada no objetivo de fornecer um método para o revestimento por imersão a quente de um produto de aço plano produzido a partir de um aço de maior resistência com zinco e/ou alumínio, no qual uma tira de aço com uma superfície otimamente refinada pode ser produzida em um sistema RTF.

[0012] Esse objetivo é alcançado tomando-se um método do tipo descrito no preâmbulo como ponto de partida, em que, no curso do tratamento térmico precedendo o revestimento por imersão a quente, são executadas as etapas a seguir conforme a invenção: a) A tira é aquecida em uma atmosfera redutora com um teor de H2 de pelo menos 2% a 8% até uma temperatura de > 750*0 a 8500. b) A superfície, consistindo predominantemente de ferro puro, é convertida em uma camada de oxido de ferro por um tratamento térmico da tira que dura de 1 a 10 segundos a uma temperatura de > 7500 a 8500 em uma câmara de reação integrada a o forno contínuo, com uma atmosfera oxidante com um teor de 02 de 0,01 a 1%. c) O produto de aço plano é então recozido em uma atmosfera redutora com um teor de H2 de 2% a 8% aquecendo-se até um máximo de 9000 por um período de tempo que é mais longo que a duração do tratamento térmico executado para a formação da camada de oxido de ferro (etapa b do processo), de forma que a camada de oxido de ferro formada previamente é reduzida pelo menos em sua superfície para ferro puro. d) O produto de aço plano é então resfriado até a temperatura do banho de fusão.

[0013] Graças à orientação da temperatura conforme a invenção na etapa a), é evitado o risco de que, durante o aquecimento, constituintes de liga substanciais se difundam para a superfície do produto de aço plano. Surpreendentemente, transpirou que ajustando-se temperaturas relativamente altas, estendendo-se até acima de 750Ό e até um máximo de 850Ό, a difusão dos constituintes da liga para a superfície é particular e efetivamente suprimida até o ponto em que na etapa seguinte possa ser formada uma camada de oxido de ferro eficiente. Isto evita também que os constituintes da liga se difundam para a superfície na subsequente temperatura de recozimento também aumentada. Consequentemente, uma camada de ferro puro pode passar a existir durante o tratamento de recozimento na atmosfera redutora, que é muito bem adequada para uma superfície completa e aderindo firmemente o revestimento de zinco e/ou alumínio.

[0014] O resultado da operação pode ser otimizado pela camada de oxido de ferro produzida na atmosfera oxidante sendo reduzida inteiramente para ferro puro. Nesse estado, o revestimento também tem ótimas propriedades em relação à sua capacidade de formação e resistência.

[0015] De acordo com uma modalidade da invenção, durante o tratamento do produto de aço plano no estiramento com a atmosfera oxidante, a espessura da camada de oxido sendo formada é medida e, como função dessa espessura e do tempo de tratamento, dependente da velocidade de passagem do produto de aço plano, o teor de 02 é ajustado de tal maneira que a camada de oxido pode então ser totalmente reduzida. Uma mudança na velocidade de passagem do produto de aço plano, por exemplo, como resultado de avaria, pode dessa forma ser levada em consideração sem qualquer desvantagem para a qualidade de superfície do produto de aço plano revestido por imersão a quente.

[0016] Bons resultados na execução do método foram alcançados quando é produzida uma camada de oxido com uma espessura de no máximo 300 nanômetros.

[0017] Uma difusão dos constituintes da liga para a superfície do produto de aço plano pode também ser neutralizada se o aquecimento na etapa a) do método conforme a invenção ocorrer tão rápido quanto possível. Bons resultados operacionais são alcançados em particular se a duração do aquecimento do produto de aço plano após a oxida-ção for restrita a mais de 75010 a 85010 por um máx imo de 300 s, em particular no máximo 250 s.

[0018] Consequentemente, é vantajoso se a velocidade de aquecimento do produto de aço plano após a oxidação conforme a invenção somar pelo menos 2,4Ό/8, em particular na faixa de 2,4 - 4,0X^/s.

[0019] O tratamento térmico antes da oxidação com o subsequente resfriamento do produto de aço plano, em contraste, dura mais que 30 s, em particular, mais que 50 s, para garantir uma redução confia-velmente adequada a ferro puro da camada de oxido formada previamente.

[0020] Como constituintes da liga, o aço de alta resistência pode conter pelo menos uma seleção dos seguintes constituintes: Mn > 0,5%, Al > 0,2%, Si > 0,1%, Cr > 0,3%. Também constituintes tais como, por exemplo, Mo, Ni, V, Ti, Nb e P podem ser adicionados.

[0021] Com a orientação do método conforme a invenção, o tratamento térmico do produto de aço plano na atmosfera redutora, tanto durante o aquecimento quanto durante o recozimento posterior, dura muitas vezes mais que o tratamento térmico na atmosfera oxidante. Dessa forma, é chegada uma situação na qual o volume da atmosfera oxidante é muito pequeno em comparação com o volume remanescente da atmosfera redutora. Isto tem a vantagem de que uma reação pode ser efetuada muito rapidamente para mudanças no processo de tratamento, em particular a velocidade de passagem e a formação da camada de oxidação. Na prática, portanto, o tratamento térmico conforme a invenção do produto de aço plano na atmosfera redutora pode ser executado em um forno contínuo, que seja equipado com uma câmara contendo a atmosfera oxidante, onde o volume da câmara pode ser muitas vezes menor que o volume remanescente do forno contínuo.

[0022] O método conforme a invenção é particularmente bem adequado para galvanização por imersão a quente. O banho de fusão, no entanto, pode também consistir em zinco-alumínio ou alumínio com adição de silício. Independentemente de qual composição de fusão seja selecionada, o teor de zinco e/ou alumínio presente em cada caso na fusão no total deve somar pelo menos 85%. Fundidos compostos dessa forma são, por exemplo: Z: 99% Zn ZA: 95% Zn + 5% Al AZ: 55% Al + 43,4% Zn + 1,6% Si AS: 89 - 92% Al + 8 - 11 % Si [0023] No caso de um revestimento de zinco puro (Z), este pode ser convertido por tratamento térmico (recozimento de difusão) em uma camada moldável de zinco-ferro (revestimento galvanizado e re-cozido).

[0024] A invenção será explicada doravante em maiores detalhes na base de um desenho representando uma modalidade.

[0025] A figura única mostra de forma diagramática um sistema galvanizado com um forno contínuo 5 e um banho de fusão 7. Em adição, na figura está representada a curva de temperaturas para o forno contínuo sobre o tempo de passagem.

[0026] O sistema de galvanização é planejado para o revestimento na passagem de um produto de aço plano presente na forma de uma tira de aço laminada a quente ou laminada a frio 1, que é produzida a partir de um aço de maior resistência contendo pelo menos um elemento de ligação do grupo Mn, Al, Si, e Cr, bem como, opcionalmente, também elementos de ligação para o ajuste de propriedades específicas. O aço pode, em particular, ser um aço TRIP.

[0027] A tira de aço 1 é puxada de uma bobina 2 e conduzida através de um recolhedor 3 e/ou outro sistema 4 para limpeza de superfície.

[0028] A tira limpa 1 passa então através de um forno contínuo 5 em uma sequência de operações contínuas e é conduzida através de um elemento bocal 6, fechado contra a atmosfera ambiente, em um banho de imersão a quente 7. O banho de imersão a quente 7 é formado no presente caso por um fundido de zinco.

[0029] A tira de aço 1 emergindo do banho de imersão a quente 7, provida com o revestimento de zinco, passa por um estiramento de resfriamento 8 ou um equipamento para tratamento térmico até uma estação de resfriamento 9, na qual ela é enrolada para formar uma bobina.

[0030] Se necessário, a tira de aço 1 é conduzida em forma de meandros através do forno contínuo 5, para alcançar tempos de tratamento suficientemente longos com o comprimento do forno contínuo 5 sendo mantido dentro de limites praticáveis.

[0031] O forno contínuo 5 do tipo RTF (RTF = forno de tubo radiante) é dividido em três zonas 5a, 5b, 5c. A zona do meio 5b forma uma câmara de reação e é atmosfericamente fechada contra as primeira e última zonas 5a, 5c. Seu comprimento soma apenas cerca de 1/100 do comprimento total do forno contínuo 5. Por razões de melhor representação, o desenho não está em escala.

[0032] Correspondente aos diferentes comprimentos das zonas, os tempos de tratamento térmico da tira 1 que passa através delas são também diferentes nas zonas individuais 5a, 5b, 5c.

[0033] Na primeira zona 5a, prevalece uma atmosfera redutora. Uma composição típica dessa atmosfera consiste em 2% a 8% de H2, tipicamente 5% de H2, e o restante N2.

[0034] Na zona 5a do forno contínuo 1, a tira é aquecida até mais de 75013 a 85013, tipicamente 80013. O aquecimento ocorre nessa situação com uma velocidade de aquecimento de pelo menos 3,513/s. Nessas temperatura e velocidade de aquecimento, a liga constituinte contida na tira de aço 1, se difunde em apenas pequenas quantidades para sua superfície.

[0035] Na zona do meio 5b do forno contínuo 5, a tira de aço 1 é essencialmente mantida na temperatura alcançada na primeira zona 5a. A atmosfera da zona 5b, entretanto, contém oxigênio, de forma que ocorre a oxidação da superfície da tira de aço. O teor de 02 da atmosfera que prevalece na zona 5b fica entre 0,01% e 1%, tipicamente a 0,5%. Nesta situação, o teor de oxigênio da atmosfera que prevalece na zona 5b é ajustado, por exemplo, como função do tempo de tratamento e da espessura da camada de oxido a ser formada na tira de aço 1. Se o tempo de tratamento for curto, por exemplo, um alto teor de 02 é ajustado, enquanto com um tempo maior de tratamento, por exemplo, um teor menor de oxigênio pode ser selecionado para produzir uma camada de óxido da mesma espessura.

[0036] Como consequência do fato de que a superfície da tira de aço 1 é submetida a uma atmosfera contendo oxigênio, a camada de óxido de ferro desejada é formada na superfície da tira. A espessura dessa camada de óxido de ferro pode ser avaliada visualmente, onde o resultado da medição é retirado para o ajuste do teor de oxigênio individual da zona 5b.

[0037] Devido ao fato de que a zona do meio 5b é muito curta em comparação com o comprimento total do forno, o volume da câmara é correspondentemente pequeno. Consequentemente, o tempo de reação para uma mudança na composição da atmosfera é curto, de forma que a reação pode ser alcançada rapidamente para uma mudança na velocidade da tira ou na espessura da camada de óxido desviando de um valor de referência por um ajuste correspondente do teor de oxigênio da atmosfera que prevalece na zona 5b. O pequeno volume da zona 5b, consequentemente permite que tempos curtos de ajuste sejam alcançados.

[0038] Na zona 5c após a zona 5b do forno contínuo 5, a tira de aço 1 é aquecida até uma temperatura de recozimento de cerca de 9000. O recozimento executado na zona 5c ocorre em uma atmosfera redutora de nitrogênio, que tem um teor de H2 de 5%. Durante esse tratamento de recozimento a camada de oxido de ferro evita, por outro lado, que os constituintes da liga se difundam na superfície da tira. Como o tratamento de recozimento ocorre em uma atmosfera de redução, a camada de oxido de ferro é, por outro lado, convertida em uma camada de ferro puro.

[0039] A tira de aço 1 é também resfriada em seu outro caminho na direção do banho de imersão a quente 7, de forma que, ao deixar o forno contínuo 5, ela tem uma temperatura que é até 10% maior que a temperatura do banho de imersão a quente 7, de cerca de 480*0. Como a tira 1, após deixar o forno contínuo 5, consiste em ferro puro em sua superfície, ela oferece uma ótima fundação para uma aglutinação de firme aderência da camada de zinco aplicada ao banho de imersão a quente 7.

REIVINDICAÇÕES

Claims (11)

1. Método para revestimento de um produto de aço plano (1) produzido a partir de um aço de maior resistência contendo diferentes constituintes de liga, em particular Mn, Al, Si e/ou Cr, com um revestimento metálico, onde o produto de aço plano (1) é inicialmente submetido a um tratamento térmico, para então, no estado aquecido, ser revestido por imersão a quente com o revestimento metálico em um banho de fusão (7) contendo no total 85% de zinco e/ou alumínio, caracterizado pelo fato de que o tratamento térmico compreende as seguintes etapas de método, a) o produto de aço plano (1) é aquecido em uma atmosfera redutora com um teor de H2 de 2% a 8% até uma temperatura de > 750Ό a 850^; b) a superfície, consistindo predominantemente em ferro puro, é convertida em uma camada de oxido de ferro por um tratamento térmico do produto de aço plano (1) ficando de 1 a 10 s a uma temperatura de > 750Ό a 850Ό em uma câmara de reação (5b) integrada no forno contínuo (5), com uma atmosfera oxidante com um teor de 02 de 0,01% a 1%; c) o produto de aço plano (1) é então recozido em uma atmosfera redutora com um teor de H2 de 2% a 8% pelo aquecimento até um máximo de 900Ό por um período de tempo, sen do que tempo de aquecimento > tempo de tratamento térmico para a formação da camada de óxido de ferro (etapa b), de forma que a camada de oxido de ferro formada previamente é reduzida em sua superfície a ferro puro; e d) o produto de aço plano (1) é então resfriado até a temperatura do banho de fusão (7).

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a camada de óxido de ferro produzida é completa- mente reduzida a ferro puro.

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que, durante o tratamento do produto de aço plano (1) no estiramento com a atmosfera oxidante (etapa b), a espessura da camada de oxido sendo formada é medida e, em função dessa espessura e do tempo de tratamento, dependente da velocidade de passagem do produto de aço plano (1), o teor de 02 é ajustado de tal forma que a camada de oxido é então completamente reduzida.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que é produzida uma camada de oxido com uma espessura máxima de 300 nm.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o aquecimento do produto de aço plano (1) após a oxidação (etapa c) até > 750Ό a 850^ dura, no máximo, 300 s.

6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o tratamento térmico após a oxidação (etapa c) com o posterior resfriamento do produto de aço plano (1) (etapa d) dura mais de 30 s.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o aço de maior resistência contém uma seleção dos seguintes constituintes de ligação: Mn > 0,5%, Al > 0,2%, Si > 0,1%, Cr > 0,3%.

8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o tratamento térmico do produto de aço plano (1) na atmosfera redutora ocorre em um forno contínuo (5) com uma câmara integrada (5b) com a atmosfera oxidante, onde o volume da câmara (5b) é muitas vezes menor que o volume remanescente do forno contínuo (5).

9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o produto de aço plano (1) é tratado termicamente após a galvanização por imersão a quente.

10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a velocidade de aquecimento durante o aquecimento do produto de aço plano (1) após a oxidação (etapa c) atinge 2,410/8.

11. Método de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a velocidade de aquecimento atinge 2,4 - 4,0O/s.