BRPI0813465B1 - Processo para produção de uma chapa em um forno de chama direta - Google Patents
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Abstract
processo para produção de uma chapa em um forno de chama direta a presente invenção refere-se a um processo para produção de uma chapa de aço galvanizada por imersão a quente ou de uma chapa galvanizada por imersão a quente e recozida tendo uma microestrutura trip, o mencionado processo compreendendo as etapas consistindo em - fornecer uma chapa de aço cuja composição compreende, em % em peso: 0,01 menor igual a c menor igual a 0,22%, 0,50 menor igual a mn menor igual a 2,0%, 0,2 menor igual a si menor igual a 2,0%, 0,005 menor igual a al menor igual a 2,0%, mo < 1,0%, cr menor igual a 1,0%, p < 0,02%, ti menor igual a 0,20%, v menor igual a 0,40%, ni menor igual a 1,0%, nb menor igual a 0,20%, o saldo da composição sendo ferro e as inevitáveis impurezas resultantes da fusão, - oxidar a mencionada chapa de aço em um forno de chama direta onde a atmosfera compreende ar e combustível com uma razão de ar para combustível entre 0,80 e 0,95, de forma que a camada de óxido de ferro tendo uma espessura de 0,05 a 0,2 µm seja formada na superfície da chapa de aço, e um óxido interno de si e/ou mn e/ou al óxido seja formado, - reduzir a mencionada chapa de aço oxidada, a uma taxa de redução de 0,001 a 0,010 µm/s para alcançar a redução da camada de óxido de ferro, - galvanizar por imersão a quente a mencionada chapa de aço reduzida para formar uma chapa de aço revestida de zinco, e - opcionalmente, submeter a mencionada chapa de aço revestida por imersão a quente a um tratamento de ligação para formar uma chapa de aço galvanizada e recozida.
Description
PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UMA CHAPA EM UM FORNO DE CHAMA DIRETA
Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a um processo para produção de uma chapa de aço galvanizada por imersão a quente ou de uma chapa galvanizada e recozida tendo uma microestrutura TRIP.
Antecedentes da Invenção [002] Para alcançar os requisitos de tornar mais leves estruturas de veículos terrestres mecânicos, é conhecido o uso de aços TRIP (o termo TRIP significando plasticidade induzida por transformação), que combina resistência mecânica muito alta com a possibilidade de níveis de deformação muito altos. Aços TRIP têm uma microestrutura compreendendo ferrita, austenita residual e opcionalmente martensita e/ou bainita, que lhes permite alcançar resistências à tração de 600 a 1000 MPa. Esse tipo de aço é amplamente usado para produção de peças que absorvem energia, tais como, por exemplo, peças estruturais e de segurança, tais como membros longitudinais e reforços.
[003] Antes da entrega aos produtores de carros, as chapas de aço são revestidas com um revestimento à base de zinco geralmente executado por galvanização por imersão a quente, para aumentar a resistência à corrosão. Após sair do banho de zinco, as chapas de aço galvanizado são frequentemente submetidas a um recozimento que promove a ligação do revestimento de zinco com o ferro do aço (o assim chamado processo de galvanização e recozimento). Esse tipo de revestimento feito de uma liga ferro-zinco oferece uma melhor capacidade de soldagem que um revestimento de zinco.
[004] A maioria das chapas de aço TRIP são obtidas adicionando-se uma grande quantidade de silício ao aço. O silício estabiliza a ferri
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2/17 ta e a austenita à temperatura ambiente, e evita que a austenita residual se decomponha para formar carboneto. Entretanto, chapas de aço TRIP contendo mais de 0,2% em peso de silício são galvanizadas com dificuldade, porque óxidos de silício são formados na superfície da chapa de aço durante o recozimento que ocorre imediatamente antes do revestimento. Esses óxidos de silício apresentam uma capacidade de umedecimento pobre em relação ao zinco fundido, e deteriora a performance de revestimento da chapa de aço.
[005] O uso de aço TRIP tendo um baixo teor de silício (menos de 0,2% em peso) pode também ser a solução para resolver o problema acima. Entretanto, isto tem uma maior desvantagem: um alto nível de resistência à tração, quer dizer, cerca de 800 MPa, pode ser alcançado apenas se o teor de carbono for aumentado. Mas isto tem o efeito de diminuir a resistência mecânica dos pontos soldados.
[006] Por outro lado, a taxa de ligação durante o processo de galvanização e recozimento tem sua velocidade de processo fortemente reduzida qualquer que seja a composição do aço TRIP devido à oxidação externa seletiva que age como barreira de difusão para o ferro, e a temperatura do processo de galvanização e recozimento tem que ser aumentada. O aumento da temperatura do processo de galvanização e recozimento é prejudicial à preservação do efeito TRIP devido à decomposição da austenita residual à alta temperatura. Para preservar o efeito TRIP, uma grande quantidade de molibdênio (mais de 0,15% em peso) tem que ser adicionada ao aço, de modo que a precipitação de carbonetos possa ser retardada. Entretanto, isto tem um efeito no custo da chapa de aço.
[007] Realmente, o efeito TRIP é observado quando a chapa de aço TRIP está sendo deformada, à medida que a austenita residual é
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3/17 transformada em martensita sob o efeito da deformação, e a resistência da chapa de aço TRIP aumenta.
Descrição da Invenção [008] O propósito da presente invenção é, portanto, para remediar as desvantagens anteriormente mencionadas e propor um processo para galvanizar por imersão a quente ou galvanizar por imersão a quente e recozer uma chapa de aço tendo um alto teor de silício (mais de 0,2% em peso) e uma microestrutura TRIP apresentando altas características mecânicas, que garanta uma boa capacidade de umedecimento da superfície da chapa de aço e nenhuma porção sem revestimento, e, assim, garanta uma boa adesão e uma excelente aparência de superfície do revestimento de liga de zinco da chapa de aço, e que preserve o efeito TRIP.
[009] O objetivo da invenção é um processo para produção de uma chapa de aço galvanizada por imersão a quente ou uma chapa de aço galvanizada por imersão a quente e recozida que tenha uma microestrutura compreendendo ferrita, austenita residual e opcionalmente martensita e/ou bainita, o mencionado processo compreendendo as etapas consistindo em:
- fornecer uma chapa de aço cuja composição compreende, em % em peso:
0,01 < C < 0,22%
0,50 < Mn < 2,0%
0,2 < Si < 2,0%
0,005 < Al < 2,0%
Mo < 1,0%
Cr < 1,0%
P < 0,02%
Ti < 0,20%
V < 0,40%
Ni < 1,0%
Nb < 0,20%,
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4/17 o saldo da composição sendo ferro e as inevitáveis impurezas resultantes da fusão,
- oxidar a mencionada chapa de aço em um forno de chama direta onde a atmosfera compreende ar e combustível com uma razão de ar para combustível entre 0,80 e 0,95 , de forma que a camada de óxido de ferro tendo uma espessura de 0,05 a 0,2 pm seja formada na superfície da chapa de aço, e seja formado um óxido interno de pelo menos um tipo de óxido selecionado do grupo consistindo em óxido de Si, óxido de Mn, óxido de Al, óxido complexo compreendendo Si e Mn, óxido complexo de Si e Al, óxido complexo de Mn e Al, e óxido complexo compreendendo Si, Mn e Al,
- reduzir a mencionada chapa de aço oxidada, a uma taxa de redução de 0,001 a 0,010 pm/s para reduzir completamente a camada de óxido de ferro,
- galvanizar por imersão a quente a mencionada chapa de aço reduzida para formar uma chapa de aço revestida à base de zinco, e
- opcionalmente, submeter a mencionada chapa de aço revestida à base de zinco a um tratamento de ligação para formar uma chapa de aço galvanizada e recozida.
[010] Para se obter a chapa de aço galvanizada por imersão a quente ou galvanizada por imersão a quente e recozida tendo uma microestrutura TRIP conforme a invenção, é fornecida uma chapa de aço compreendendo os elementos a seguir.
- Carbono com um teor entre 0,01 e 0,22% em peso.
[011] Esse elemento é essencial para se obter boas propriedades mecânicas, mas não deve estar presente em uma quantidade muito grande para não destruir a capacidade de soldagem. Para encorajar a capacidade de endurecimento e obter um limite de elasticidade Re suficiente, e também para formar austenita residual estabilizada o teor de carbono deve ser de não menos que 0,01% em peso. A transformação de bainita ocorre a partir de uma microestrutura austenítica formada à alta temperatura, e são
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5/17 formadas camadas muito finas de ferrita/bainita. Devido à solubilidade muito baixa do carbono na ferrita em comparação com a austenita, o carbono da austenita é rejeitado entre as camadas finas. Devido ao silício e ao manganês, há muito pouca precipitação de carbonetos. Assim, a austenita interlamelar é progressivamente enriquecida com carbono sem que quaisquer carbonetos sejam precipitados. Esse enriquecimento é tal que a austenita é estabilizada, quer dizer, a transformação martensítica dessa austenita não ocorre no resfriamento até a temperatura ambiente. Esse enriquecimento é tal que a austenita seja estabilizada, quer dizer, a transformação martensítica dessa austenita não ocorre no resfriamento até a temperatura ambiente.
- Manganês com um teor entre 0,50 e 2,0% em peso.
[012] O manganês promove a capacidade de endurecimento, tornando possível alcançar uma alta resistência à tração Re. O manganês promove a formação de austenita, contribui para reduzir a temperatura de início da transformação martensítica Ms e para estabilizar a austenita. Entretanto, é necessário evitar que o aço tenha um teor muito alto de manganês para evitar segregação, o que pode ser demonstrado durante o tratamento térmico da chapa de aço. Além disso, uma adição excessiva de manganês provoca a formação de uma camada interna grossa de óxido de manganês que provoca a fragilização, e a adesão do revestimento à base de zinco não será suficiente.
- Silício com um teor entre 0,2 e 2.0% em peso.
[013] Preferivelmente, o teor de silício é maior que 0,5% em peso. O silício melhora o limite de elasticidade Re do aço. Esse elemento estabiliza a ferrita e a austenita residual à temperatura ambiente. O silício inibe a precipitação de cementita no resfriamento a partir da austenita, retardando consideravelmente o crescimento de carbonetos. Isto deriva do fato de que a solubilidade do silício na cementita é muito baixa e do fato de que o
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6/17 silício aumenta a atividade do carbono na austenita. Assim, qualquer núcleo de cementita que se forma será circundado por uma região austenítica rica em silício, e terá sido rejeitada para a interface precipitado-matriz. Essa austenita enriquecida com silício é também mais rica em carbono, e o crescimento da cementita é tornado mais lento por causa da difusão reduzida resultante do gradiente de carbono reduzido entre a cementita e a região austenítica vizinha. Essa adição de silício, portanto, contribui para estabilizar uma quantidade de austenita residual suficiente para se obter um efeito TRIP. Durante a etapa de recozimento para melhorar a capacidade de umedecimento da chapa de aço, os óxidos de silício internos e óxidos complexos compreendendo silício e manganês são formados e dispersos sob a superfície da chapa. Entretanto, uma adição excessiva de silício provoca a formação de uma camada interna espessa de óxido de silício e possivelmente oxido complexo compreendendo silício e/ou manganês e/ou alumínio que provoca fragilização e a adesão da camada à base de zinco não será suficiente.
- Alumínio com um teor entre 0,005 e 2,0% em peso.
[014] Como o silício, o alumínio estabiliza a ferrita e aumenta a formação de ferrita à medida que a chapa de aço se resfria. Ele não é muito solúvel na cementita e pode ser usado sob esse aspecto para evitar a precipitação de cementita quando se mantém o aço à temperatura da transformação bainítica e para estabilizar a austenita residual. Entretanto, uma quantidade mínima de alumínio é necessária para desoxidar o aço.
- Molibdênio com um teor de menos de 1,0.
[015] O molibdênio favorece a formação de martensita e aumenta a resistência à corrosão. Entretanto, um excesso de molibdênio pode promover o fenômeno de fratura a frio nas zonas de soldagem e reduzir a tenacidade do aço.
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UM [016] Quando se deseja uma chapa de aço galvanizada por imersão a quente e recozida, o processo convencional requer a adição de Mo para evitar a precipitação de carbonetos durante o reaquecimento após a galvanização. Aqui, graças à oxidação interna do silício e do manganês, o tratamento de ligação da chapa de aço galvanizada pode ser executado a uma temperatura menor que aquela da chapa de aço galvanizada convencional que não compreende nenhum óxido interno. Consequentemente, o teor de molibdênio pode ser reduzido e ser menor que 0,01% em peso, porque não é necessário atrasar a transformação bainítica como é o caso durante o tratamento de ligação da chapa de aço galvanizada convencional.
- Cromo com um teor não excedendo 1,0% em peso.
[017] O teor de cromo deve ser limitado para evitar problemas de aparência de superfície quando se galvaniza o aço.
- Fósforo com um teor de menos de 0,02% em peso, e preferivelmente menos de 0,015% em peso.
[018] O fósforo em combinação com o silício aumenta a estabilidade da austenita residual pela supressão da precipitação de carbonetos.
- Titânio com um teor não excedendo 0,20% em peso.
[019] O titânio melhora o limite de elasticidade Re, entretanto seu teor deve ser limitado a 0,20% em peso para evitar a degradação da tenacidade.
- Vanádio com um teor não excedendo 0,40% em peso.
[020] O vanádio melhora o limite de elasticidade Re pelo refino dos grãos, e melhora a capacidade de soldagem do aço. Entretanto, acima de 0,40% em peso, a tenacidade do aço é degradada e há o risco de aparecerem fraturas nas zonas de soldagem.
- Níquel com um teor não excedendo 1,0% em peso.
[021] O níquel aumenta o limite de elasticidade Re. Seu teor é geralmente limitado a 1,0% em peso devido ao seu alto custo.
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- Nióbio com um teor não excedendo 0,20% em peso.
[022] O nióbio promove a precipitação de carbonitretos, aumentando, portanto, o limite de elasticidade Re. Entretanto, acima de 0,20% em peso, a capacidade de soldagem e a capacidade de conformação são degradadas.
[023] O saldo da composição consiste em ferro e outros elementos que são geralmente esperados serem descobertos e impurezas resultantes da fundição do aço, em proporções que não têm influência nas propriedades desejadas.
[024] A chapa de aço tendo a composição acima é primeiramente submetida a uma oxidação seguida de uma redução lenta, antes de ser galvanizada por imersão a quente em um banho de zinco fundido e opcionalmente tratada termicamente para formar a mencionada chapa de aço galvanizada e recozida.
[025] O objetivo é formar uma chapa de aço oxidada tendo uma camada externa de óxido de ferro com uma espessura controlada que protegerá o aço da oxidação externa seletiva de silício, alumínio e manganês, enquanto a chapa de aço é recozida antes da galvanização por imersão a quente.
[026] A mencionada oxidação da chapa de aço é executada em um forno de chama direta onde a atmosfera compreende ar e combustível com uma relação de ar para combustível entre 0,80 e 0,95, sob condições que permitem a formação, na superfície da chapa de aço, de uma camada de óxido de ferro tendo uma espessura de 0,05 a 0,2 pm, e não contendo nenhum óxido superficial de silício e/ou de alumínio e/ou manganês.
[027] Sob essas condições, a oxidação seletiva interna de silício, alumínio e manganês se desenvolverá sob a camada de óxido de ferro, e leva a uma zona de depleção profunda no silício, alumínio e manganês
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9/17 que minimizará o risco de oxidação seletiva superficial. Um óxido interno de pelo menos um tipo de óxido selecionado do grupo consistindo em óxido de Si, óxido de Mn, óxido de Al, óxidos complexos compreendendo Si e Mn, óxido complexo de Si e Al, óxido complexo de Mn e Al, e óxido complexo compreendendo Si, Mn e Al é assim formado na chapa de aço.
[028] Durante a etapa de redução a seguir, a oxidação seletiva interna de silício, alumínio e manganês continua a crescer em profundidade da chapa de aço, de modo que o óxido seletivo externo de Si, Mn e Al é evitado quando a etapa de redução posterior é alcançada.
[029] A oxidação é preferivelmente executada pelo aquecimento da mencionada chapa de aço no forno de chama direta, da temperatura ambiente até uma temperatura de aquecimento T1 que está entre 680 e 800 °C.
[030] Quando a temperatura T1 está acima de 800°C, a camada de óxido de ferro formada na superfície da chapa de aço conterá manganês vindo do aço, e a capacidade de umedecimento será prejudicada. Se a temperatura T1 estiver abaixo de 680°C, a oxidação interna de silício e manganês não será favorecida, e a capacidade de galvanização da chapa de aço será insuficiente.
[031] Com uma atmosfera tendo uma razão ar para combustível menor que 0,80, a espessura da camada de óxido de ferro não será suficiente para proteger o aço de uma oxidação superficial de silício, manganês e alumínio durante a etapa de redução, e o risco de formação de uma camada superficial de óxidos de silício e/ou alumínio e/ou manganês, possivelmente em combinação com óxido de ferro é alto durante a etapa de redução. Entretanto, com uma razão ar para combustível acima de 0,95, a camada de óxido de ferro é muito espessa, e requer um teor mais alto de hidrogênio na zona de enxágue, para ser completamente reduzida, o que é eficaz em cus
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10/17 to. Assim, a capacidade de umedecimento será prejudicada em ambos os casos.
[032] De acordo com a invenção, apesar da espessura fina da camada de óxido, a oxidação superficial do silício, alumínio e manganês é evitada porque a cinética da redução desse óxido de ferro é reduzida durante a etapa de redução se comparado com o processo convencional onde a taxa de redução é de cerca de 0,02 qm/s. Na verdade, é essencial que a redução do óxido de ferro seja executada a uma taxa de redução de 0,001 a 0,010 qm/s. Se a taxa de redução for menor que 0,001 qm/s, o tempo necessário para a etapa de redução não estará conforme com as necessidades industriais. Mas se a velocidade de redução for maior que 0,010 qm/s, dependendo da condição da etapa de redução, a oxidação superficial do silício, alumínio e manganês não será evitada. O desenvolvimento da oxidação seletiva interna de silício, alumínio e manganês é assim executada a uma profundidade de mais de 0,5 qm a partir da superfície da chapa de aço, enquanto no processo convencional a oxidação seletiva interna é executada a uma profundidade de não mais que 0,1 qm a partir da superfície da chapa de aço.
[033] Quando sai do forno de chama direta, a chapa de aço oxidada é reduzida em condições que permitem alcançar a redução completa do óxido de ferro para ferro. Essa etapa de redução pode ser executada em um forno de tubo irradiadores ou em um forno de resistência.
[034] De acordo com a invenção, a mencionada chapa de aço oxidada é assim tratada termicamente em uma atmosfera compreendendo de 2 a menos de 15% em volume de hidrogênio, e preferivelmente de 2 a menos de 5% em volume de hidrogênio, o saldo sendo nitrogênio e as inevitáveis impurezas. O objetivo é diminuir a taxa de redução do óxido de ferro para ferro, de forma que o desenvolvimento de uma oxidação seletiva interna profunda de silício, alumínio e manganês seja favorecido. É preferível que
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11/17 a atmosfera no forno de tubos irradiadores ou no forno de resistência compreenda mais de 2% em volume de hidrogênio para evitar a poluição da atmosfera no caso de o ar entrar no mencionado forno.
[035] A mencionada chapa de aço oxidada é aquecida da temperatura de aquecimento T1 até a temperatura de enxágue T2, então ela é enxaguada à mencionada temperatura de enxágue T2 por um tempo de enxágua t2, e é finalmente resfriada da mencionada temperatura de enxágue T2 até uma temperatura de resfriamento T3, o mencionado tratamento térmico sendo executado em uma das atmosferas acima.
[036] A mencionada temperatura de enxágue T2 está preferivelmente entre 770 e 850°C. Quando a chapa de aço está a uma temperatura T2, é formada uma microestrutura de fase dupla composta de ferrita e austenita. Quando T2 está acima de 850 °C, a razão de volume de austenita cresce muito, e a oxidação seletiva externa de silício, alumínio e manganês pode ocorrer na superfície do aço. Mas quando T2 está abaixo de 770°C, o tempo necessário para formar uma razão de volume suficiente de austenita é muito grande.
[037] Para se obter o efeito TRIP desejado suficiente, austenita suficiente deve ser formada durante a etapa de enxágue, de forma que austenita residual suficiente seja mantida durante a etapa de resfriamento. O enxágue é executado por um tempo t2, que está preferivelmente entre 20 e 180 s. Se o tempo t2 for maior que 180s, os grãos de austenita embrutecem e o limite de elasticidade Re do aço após a conformação será limitado. Além disso, a capacidade de endurecimento do aço é baixa. Entretanto, se a chapa de aço for enxaguada por um tempo t2 menor que 20s, a proporção de austenita formada será insuficiente e austenita residual e bainita suficientes não se formarão quando do resfriamento.
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12/17 [038] A chapa de aço reduzida é finalmente resfriada a uma temperatura de resfriamento T3 próxima da temperatura do banho de zinco fundido, para evitar o resfriamento ou o reaquecimento do menciona do banho. T3 está, assim, entre 460 e 510°C. Portanto, pode ser obtido um revestimento à base de zinco tendo uma microestrutura homogênea.
[039] Quando a chapa de aço é resfriada, ela é imersa a quente no banho de zinco fundido cuja temperatura está preferivelmente entre 450 e 500 °C.
[040] Quando uma chapa de aço galvanizada por imersão a quente é necessária, o banho de zinco fundido preferivelmente contém 0,14 a 0,3% em peso de alumínio, o saldo sendo zinco e as inevitáveis impurezas. O alumínio é adicionado ao banho para inibir a formação de ligas interfaciais de ferro e zinco que são frágeis e, por isso, não podem ser conformadas. Durante a imersão, uma fina camada de Fe2Als (espessura menor que 0,2 pm) é formada na interface do aço e do revestimento à base de zinco. Essa camada garante uma boa adesão de zinco ao aço, e pode ser conformada devido à sua espessura muito fina. Entretanto, se o teor de alumínio for maior que 0,3% em peso, a aparência da superfície do revestimento seco é prejudicada devido a um crescimento muito intenso do óxido de alumínio na superfície do zinco líquido.
[041] Quando sai do banho, a chapa de aço é seca por um gás de projeção, para ajustar a espessura de revestimento à base de zinco. Essa espessura, que está geralmente entre 3 e 20 pm, é determinada de acordo com a resistência à corrosão requerida.
[042] Quando é requerida uma chapa de aço galvanizada por imersão a quente e recozida, o banho de zinco fundido preferivelmente contém 0,08 a 0,135% em peso de alumínio dissolvido, o saldo sendo zinco e as inevitáveis impurezas, e o teor de molibdênio no aço pode ser menor que
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0,01% em peso. O alumínio é adicionado ao banho para desoxidar o zinco fundido, e tornar mais fácil o controle da espessura do revestimento à base de zinco. Nessa condição, a precipitação da fase delta (FeZn?) é induzida na interface do aço e do revestimento à base de zinco.
[043] Quando sai do banho, a chapa de aço é seca pela projeção de um gás, para ajustar a espessura do revestimento à base de zinco. Essa espessura, que está geralmente entre 3 e 10 pm, é determinada conforme a resistência à corrosão desejada. A mencionada chapa de aço revestida à base de zinco é finalmente tratada termicamente de modo que seja obtido um revestimento feito à base de uma liga de zinco, pela difusão do ferro do aço no zinco do revestimento.
[044] Esse tratamento de ligação pode ser executado mantendo-se a mencionada chapa de aço a uma temperatura T4 entre 460 e 510°C pelo tempo de enxágue t4 de entre 10 e 30s. Graças à ausência de oxidação seletiva externa de silício e manganês, essa temperatura T4 é menor que as temperaturas de ligação convencionais. Por aquela razão, não são necessárias grandes quantidades de molibdênio para o aço, e o teor de molibdênio no aço pode ser limitado a menos de 0,01% em peso. Se a temperatura T4 estiver abaixo de 460°C, a ligação de ferro e zinco não é possível. Se a temperatura T4 estiver acima de 510°C, torna-se difícil formar austenita estável, devido à indesejável precipitação de carbonetos, e o efeito TRIP não pode ser obtido. O tempo t4 é ajustado de forma que o teor médio de ferro na liga esteja entre 8 e 12% em peso, que é um bom ajuste para melhorar a capacidade de soldagem do revestimento e limitar a pulverização durante a conformação.
[045] A invenção será ilustrada agora por exemplos dados com o intuito de indicação não-limitativa.
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14/17 [046] Foram executadas experiências usando-se chapas de aço A, BeC com espessura de 0,8 mm e largura de 1,8 m produzidas do aço cuja composição está mostrada na Tabela 1.
Tabela I: composição química do aço das chapas A, BeC, em % em peso, o saldo da composição sendo ferro e as inevitáveis impurezas (amostra A e
Tabela I
| c | Mn | Si | Al | Mo | Cr | P | Ti | V | Ni | Nb |
| 0,20 | 1,73 | 1,73 | 0,01 | 0,005 | 0,02 | 0,01 | 0,005 | 0,005 | 0,01 | 0,005 |
[047] O objetivo é comparar a capacidade de umedecimento e a aderência do revestimento de zinco na chapa de aço, da chapa de aço tratada conforme a invenção, para aquela tratada com condições que estão fora do escopo da invenção.
[048] A capacidade de umedecimento é controlada visualmente por um operador. A aderência do revestimento é também visualmente controlada após um teste de dobramento a 180° das amostras.
Exemplo 1 conforme a invenção [049] A chapa de aço A é introduzida continuamente em um forno de chama direta, no qual ela é levada ao contato com uma atmosfera compreendendo ar e combustível com uma razão de ar para combustível de 0,94, a partir da temperatura ambiente (20°C) até 700°C, de forma que uma camada de óxido de ferro tendo uma espessura de 0,073 pm seja formada. Ela é subsequentemente e continuamente recozida em um forno de tubos irradiadores, onde ela é aquecida de 700°C até 850°C, e então ela é enxaguada a 850°C por 40 s, e finalmente ela é resfriada até 460°C.
[050] A atmosfera no forno de tubos irradiadores compreende 4% em volume de hidrogênio, o saldo sendo nitrogênio e as inevitáveis impurezas. O comprimento do forno de tubos irradiadores é de 60 m, a velocidade da chapa é de 90 m/min, e a taxa de fluxo de gás é de 250 Nm3/h. Sob
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15/17 essas condições, a taxa de redução da camada de óxido de ferro é 0,0024 pm/s. Consequentemente, a redução da camada de óxido de ferro permanece durante o tempo de residência da chapa no forno de tubos irradiadores e, na saída do mencionado forno, o óxido de ferro está completamente reduzido. Nenhum óxido seletivo externo de Al, Si e Mn foi formado, ao contrário o óxido seletivo interno de Al, Si e Mn formado durante a residência no forno de chama direta foi formado em uma maior profundidade na chapa de aço.
[051] Após o resfriamento, a chapa de aço A é galvanizada por imersão a quente em um banho fundido à base de zinco compreendendo 0,2% em peso de alumínio, o saldo sendo zinco e as inevitáveis impurezas. A temperatura do mencionado banho é 460°C. Após secar com nitrogênio e resfriar o revestimento à base de zinco, a espessura do revestimento à base de zinco é de 7 pm. É observado que a capacidade de umedecimento é perfeita, porque a camada de revestimento de zinco é contínua e o aspecto da superfície é muito bom, e a aderência é boa.
[052] Além disso, os inventores observaram que a microestrutura do aço foi uma microestrutura TRIP compreendendo ferrita, austenita residual e martensita.
Exemplo comparativo 1 [053] A chapa de aço B é introduzida continuamente em um forno de chama direta, no qual é levada ao contato com uma atmosfera compreendendo ar e combustível com uma razão de ar para combustível de 0,94, da temperatura ambiente (20°C) a 700°C, de forma que seja formada uma camada de óxido de ferro tendo uma espessura de 0,073 pm. Ela é subsequentemente e continuamente recozida em um forno de tubos irradiadores, onde ela é aquecida de 700°C até 850°C, e então é enxaguada a 850°C por 40 s, e finalmente é resfriada até 460°C. A atmosfera no forno de tubos irradiadores compreende 5% em volume de hidrogênio, o saldo sendo
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16/17 nitrogênio e as inevitáveis impurezas. O comprimento do forno de tubos irradiadores é de 60 m, a velocidade da chapa é 90 m/min, e a taxa de fluxo de gás é 400 Nm3/h. Sob essas condições, a taxa de redução da camada de óxido de ferro é 0,014 pm/s. Consequentemente, a camada de óxido de ferro é completamente reduzida nos primeiros 10 m do forno de tubos irradiadores, e uma camada de óxido seletivo de Al, Mn e Si é formada na chapa de aço nos últimos 50 m do forno de tubos irradiadores.
[054] Após o resfriamento, a chapa de aço B é galvanizada por imersão a quente em um banho à base de zinco fundido compreendendo 0,2% em peso de alumínio, o saldo sendo zinco e as inevitáveis impurezas. A temperatura do mencionado banho é 460 °C. Após a secagem com nitrogênio e resfriamento do revestimento à base de zinco, a espessura do revestimento à base de zinco é 7 pm. Os inventores observaram que a microestrutura do aço é uma microestrutura TRIP compreendendo ferrita, austenita residual e martensita. Entretanto, eles observaram que a capacidade de umedecimento não é perfeita, porque a camada de revestimento de zinco não é contínua, o aspecto é particularmente pobre e a aderência é pobre.
Exemplo comparativo 2 [055] A chapa de aço C é introduzida continuamente em um forno de chama direta, no qual ela é levada ao contato com uma atmosfera compreendendo ar e combustível com uma razão de ar para combustível de 0,94, da temperatura ambiente (20°C) até 700°C, de forma que seja formada uma camada de óxido de ferro tendo uma espessura de 0,073 pm.
[056] Ela é subsequentemente e continuamente recozida em um forno de tubos irradiadores, onde ela é enxaguada a 700°C por 20 s, e finalmente ela é resfriada até 460 °C. A atmosfera no forno de tubos irradiadores compreende 5% em volume de hidrogênio, o saldo sendo nitrogênio e as inevitáveis impurezas.
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17/17 [057] O comprimento do forno de tubos irradiadores é de 60 m, a velocidade da chapa é de 180 m/min, a taxa de fluxo do gás é 100 Nm3/h, e a taxa de redução da camada de óxido de ferro é 0,0006 pm/s. Sob essas condições, os inventores observaram que a camada de óxido de ferro não é reduzida no forno de tubos irradiadores.
[058] Após o resfriamento, a chapa de aço C é galvanizada por imersão a quente em um banho à base de zinco fundido compreendendo 0,2% em peso de alumínio, o saldo sendo zinco e as inevitáveis impurezas. A temperatura do mencionado banho é 460°C. Após a secagem com nitrogênio e o resfriamento do revestimento à base de zinco, a espessura do revestimento à base de zinco é de 7 pm.
[059] É observado que a microestrutura TRIP não é obtida. Além disso, a capacidade de umedecimento não é perfeita, porque a camada de revestimento de zinco não é contínua, e a aderência é pobre.
Claims (15)
- Reivindicações1. PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UMA CHAPA DE AÇO GALVANIZADA, por imersão a quente ou chapa de aço galvanizada por imersão a quente e recozida, tendo uma microestrutura TRIP compreendendo ferrita, austenita residual e opcionalmente martensita e/ou bainita, o mencionado processo caracterizado por compreender as etapas consistindo em:- fornecer uma chapa de aço cuja composição compreende, em % em peso:0,01 < C < 0,22%0,50 < Mn < 2,0%0,2 < Si < 2,0%0,005 < Al < 2,0%Mo < 1,0%Cr < 1,0%P < 0,02%Ti < 0,20%V < 0,40%Ni < 1,0%Nb < 0,20%, o saldo da composição sendo ferro e as inevitáveis impurezas resultantes da fusão,- oxidar a mencionada chapa de aço em um forno de chama direta onde a atmosfera compreende ar e combustível com uma razão de ar para combustível entre 0,80 e 0,95, de forma que a camada de óxido de ferro tendo uma espessura de 0,05 a 0,2 pm seja formada na superfície da chapa de aço, e seja formado um óxido interno de pelo menos um tipo de óxido selecionado do grupo consistindo em óxido de Si, óxido de Mn, óxidoPetição 870190036965, de 17/04/2019, pág. 28/32
- 2/4 de Al, óxido complexo compreendendo Si e Mn, óxido complexo de Si e Al, óxido complexo de Mn e Al, e óxido complexo compreendendo Si, Mn e Al,- reduzir a mencionada chapa de aço oxidada através de um tratamento térmico executado em um forno onde a atmosfera compreende 4% em volume de hidrogênio, o saldo da composição sendo nitrogênio e as inevitáveis impurezas, a uma taxa de redução de 0,0024 pm/s, um comprimento do forno de tubos irradiadores de 60 m, com uma velocidade da chapa de 90 m/min e com uma taxa de fluxo de gás de 250 Nm3/h para fazer o óxido interno continuar a crescer em profundidade da chapa de aço,- galvanizar por imersão a quente a mencionada chapa de aço reduzida para formar uma chapa de aço revestida à base de zinco, e- opcionalmente, submeter a mencionada chapa de aço revestida por imersão a quente a um tratamento de ligação para formar uma chapa de aço galvanizada e recozida.2. PROCESSO de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a mencionada chapa de aço compreende, em % em peso, P < 0,015%.
- 3. PROCESSO de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo fato de que a mencionada chapa de aço compreende, em % em peso, Mo < 0,01%.
- 4. PROCESSO de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a oxidação da chapa de aço é executada pelo seu aquecimento da temperatura ambiente até uma temperatura de aquecimento T1.
- 5. PROCESSO de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a mencionada temperatura T1 está entre 680 a 800°C.
- 6. PROCESSO de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o mencionado tratamento térPetição 870190036965, de 17/04/2019, pág. 29/323/4 mico compreende uma fase de aquecimento da temperatura de aquecimento T1 até uma temperatura de enxágue T2, a fase de enxágue na mencionada temperatura de enxágue T2 por um tempo de enxágue t2, e uma fase de resfriamento da mencionada temperatura de enxágue T2 até uma temperatura de resfriamento T3.
- 7. PROCESSO de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a mencionada temperatura de enxágue T2 está entre 770 e 850 °C.
- 8. PROCESSO de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 7, caracterizado pelo fato de que o mencionado tempo de enxágue está entre 20 e 180 s.
- 9. PROCESSO de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a mencionada temperatura de resfriamento T3 está entre 460 a 510°C.
- 10. PROCESSO de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato de que a mencionada redução é executada em um forno de tubos irradiadores ou em um forno de resistência.
- 11. PROCESSO de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que quando é necessária uma chapa de aço galvanizada por imersão a quente, a galvanização por imersão a quente é executada por imersão a quente da mencionada chapa de aço reduzida em um banho fundido compreendendo de 0,14 a 0,3% em peso de alumínio, o saldo sendo zinco e as inevitáveis impurezas.
- 12. PROCESSO de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que, quando é necessária uma chapa de aço galvanizada por imersão a quente e recozida, a galvanização por imersão a quente é executada por imersão a quente da mencionada chapa de aço reduzida em um banho fundido compreendendo de 0,08 aPetição 870190036965, de 17/04/2019, pág. 30/324/40,135% em peso de alumínio, o saldo sendo zinco e as inevitáveis impurezas.
- 13. PROCESSO de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o teor de molibdênio da mencionada chapa de aço é menor que 0,01 % em peso.
- 14. PROCESSO de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 13, caracterizado pelo fato de que o mencionado tratamento de ligação é executado pelo aquecimento da mencionada chapa de aço revestida à base de zinco a uma temperatura T4 entre 460 e 510°C por um tempo de enxágue t4 entre 10 e 30 s.
- 15. PROCESSO de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que a temperatura do mencionado banho fundido está entre 450 e 500°C.
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