BRPI0822294A2 - Processo de galvanização à têmpera de uma cinta de aço - Google Patents
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Abstract
processo de galvanização à têmpera de uma cinta de aço. a presente invenção refere-se a um processo de galvanização à têmpera de uma cinta de aço laminado em passagem contínua para o qual a cinta imersa em um reservatório de revestimento, contendo um banho de mistura líquido de metal, tal como o zinco e o alumínio, a depositar sobre a cinta colocada em circulação permanente entre esse reservatório de revestimento e um dispositivo de preparo, no qual a temperatura da mistura líquida é voluntariamente diminuída, a fim de diminuir um limite de solubilidade de ferro e suficientemente elevada para ativar, nesse dispositivo de preparo, uma fusão de pelo menos um lingote zn-al em quantidade necessária para compensar a mistura líquida consumida por depósito sobre a cinta. esse processo é aplicado de tal forma que um circuito de circulação da mistura líquida é termicamente otimizado.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO DE GALVANIZAÇÃO À TÊMPERA DE UMA CINTA DE AÇO”. Descrição A presente invenção refere-se a um processo de galvanização à têmperade cintas de aço laminado segundo o preâmbulo da reivindicação 1. A galvanização à têmpera de cintas de aço laminado que passam em contínuo é uma técnica conhecida que essencialmente comporta duas variantes, aquela na qual a cinta que sai de um forno de galvanização desce obliquamente em um banho de metal líquido, compreendendo pelo 7 10 menos um metal adaptado à galvanização, tal como o zinco, o alumínio, e se acha em seguida defletida verticalmente e para cima por um rolo imerso Y nesse banho de metal líquido.
A outra variante consiste em se defletir a cinta verticalmente e para cima à saída do forno e em fazê-la em seguida passar .: em um canal vertical contendo zinco líquido sustentado magneticamente.
O banho de metal líquido é uma liga de zinco com proporções variáveis de a- ] lumínio ou de magnésio ou de manganês.
Para clareza da patente, só será descrito o caso de uma liga de zinco e de alumínio.
Nos dois casos, a operação tem por finalidade criar na superfície da cinta de aço um depósito contínuo e aderente de uma mistura líquida de zincoe de alumínio na qual passa essa cinta.
A cinética de formação desse depósito é conhecida do técnico, ela constituiu o objeto de numerosas co- municações dentre as quais "Modelling of galvanizing reactions" de Giorgi et All. ("Revista de Metalurgia — CIT" de outubro de 2004). Esse documento estabelece que, em contato com a mistura líquida, ocorre uma dissolução de ferro proveniente da cinta de aço que, por um lado, participa da formação, sobre a superfície da cinta, de uma camada de combinação de aproximada- mente 0,1 yu de composto FezAls;Zn, e, por outro lado, se difunde para o ba- nho de mistura líquida tanto quanto a camada de FezAlsZn, não é formada de maneira contínua.
A camada de Fe-AlsZn, serve de suporte à camada final proteto- ra de zinco, enquanto que o ferro dissolvido vai contribuir para formar na mistura líquida precipitados compostos de ferro Fe, de alumínio Al e de zinco
Zn denominados "mattes" ou "dross". Esses precipitados sob a forma de par- tículas de alguns mícrons a algumas dezenas de mícrons estão em condição de acarretar sobre a cinta revestida (galvanizada) defeitos de aparência que podem ser redibitórios, em particular, quando se trata de cintas de chapas destinadas a formar partes aparentes de carrocerias automóveis. Muitos es- forços são, portanto, consagrados pelos siderurgistas, a fim de limitar ou de eliminar os dross dos banhos de galvanização. O fenômeno de formação dos dross é conhecido do técnico através, por exemplo, de comunicações como "numerical simulation of the rate of dross formation in continuous gal- - 10 vanizingbaths" de Ajersch et all. Segundo uma temperatura de um banho de Zinco líquido e seu teor em alumínio, a quantidade de ferro capaz de ser dis- ' solvida varia em limites bem amplos. Quando um teor em ferro ultrapassa o limite de solubilidade, a nucleação e o aumento de compostos definidos Fe- - Al-Zn se tornam possíveis. Nos processos habituais de galvanização em contínuo, um banho de revestimento contendo a mistura líquida a depositar sobre a cinta é sempre saturado em ferro, segue-se que todo o ferro dissol- vido a partir da cinta e que se espalha na mistura líquida se acha logo dispo- nível para a criação in situ de dross. Dentre os meios considerados para tentar controlar os dross ou, nomínimo, reduzir sua quantidade no reservatório de revestimento, há muito tempo se aplica a desnatação manual da superfície da mistura líquida. Esse processo sendo a esse respeito considerado como perigoso para operado- res, foi considerado mecanização, depois de robotização dessa operação de desnatação conforme descrito na JP 2001 — 064760.
Outras técnicas diversas que procedem por transbordamento, bombeamento ou ejeção foram consideradas, a fim de evacuar os dross formadas no reservatório de revestimento. Assim, a EP 1 070 765 descreve uma série de variantes de uma instalação de galvanização, comportando, além do reservatório de revestimento, no qual se formam dross, um reserva- tório auxiliar para o qual os dross vão ser evacuados.
De maneira mais elaborada, a EP 0 429 451 descreve um pro- cesso e um dispositivo que visam a organizar uma circulação de mistura lí-
quida entre uma zona de revestimento da cinta metálica e uma zona de puri- ficação do banho de galvanização contendo zinco líquido, a assegurar a se- paração dos dross na zona de purificação, depois a levar para a zona de revestimento uma mistura líquida "cujo teor em ferro é próximo ou inferior ao limite de solubilidade". Mas, se os princípios físicos colocados em jogo são bem descritos, esse documento não dá nenhuma indicação que permita ao técnico aplicá-los, em particular como controlar, de maneira simultânea um resfriamento por um trocador de calor e um aquecimento por indução da mesma zona de purificação.
Nenhuma indicação é dada também sobre o - 10 meiode determinar uma vazão de circulação do zinco líquido.
Uma finalidade da presente invenção é de fornecer um processo : de galvanização à têmpera de uma cinta de aço em uma mistura líquida, para o qual um circuito de circulação da mistura líquida é termicamente oti- : mizado.
Esse processo pode assim ser aplicado através do método pro- f posto pela reivindicação 1. A fim de poder ilustrar mais claramente os aspectos do processo proposto, de acordo com a invenção, uma instalação de galvanização à têmpera de uma cinta de aço em uma mistura líquida e uma de suas varian- tes que permitem a aplicação do processo são apresentadas com o auxílio das figuras 1 e 2: - figura 1: esquema de princípio da instalação que aplica o pro- cesso; - figura 2: esquema de princípio de uma variante da instalação queaplicao processo.
A figura 1 mostra um esquema de princípio da instalação para a aplicação do processo, de acordo com a invenção.
Uma cinta de aço (1) é introduzida na instalação, idealmente em passagem contínua, obliqauamente em um reservatório de revestimento (2) através de um conduto de ligação a um forno de galvanização (3) (não representado a montante do reservatório de revestimento). A cinta é defletida verticalmente por um rolo (4) e atraves- sa uma mistura líquida de revestimento (5) contido nesse reservatório de revestimento.
A deflexão da cinta pode ser realizada por meio de um rolo (4) horizontal que acompanha a passagem da cinta.
Um canal (6) permite o es- coamento do ladrão de mistura líquida para um dispositivo de preparo (7) composto de duas zonas, uma primeira zona (71), na qual é assegurada a fusão de pelo menos um lingote de liga Zn-Al (8) em quantidade necessária para compensar a mistura líquida consumida por depósito sobre a cinta no reservatório de revestimento e quando das inevitáveis perdas (materiais), e uma segunda zona (72) sequencialmente justaposta à primeira zona e se- gundo uma direção de via de fluxo da mistura líquida (reservatório revesti- - 10 mento para uma primeira zona, depois segunda zona). Essas duas zonas podem ser localizadas no mesmo reservatório, conforme indicado na figura : 1, e são então separadas por um dispositivo de separação (73), tal como uma parede aberta em sua parte central ou podem ser constituídas de dois : reservatórios separados colocados lado a lado, a mistura líquida pode tam- bém ser transferida por um bombeamento ou por um canal de ligação.
O . nível de uma entrada de bombeamento na primeira zona (71) ou o nível de entrada do canal de ligação fica vantajosamente situado entre a zona supe- rior de decantação dos dross de superfície (81) e a zona inferior de sedimen- tação dos dross de fundo (82), isto é, no terço mediano da altura da zona (71). Com efeito, a essa altura mediana do dispositivo de preparo, o proces- So, de acordo com a invenção, prevê que é possível isolar um interstício livre de dross entre as duas zonas inferior ou superior de acúmulo (gradualmente crescente, segundo a direção de fluxo (FL) desses dross (81, 82). A mistura líquida oriunda do reservatório de revestimento está a temperatura suficientemente elevada para a fusão do lingote.
O consumo de energia para a fusão do lingote leva a um resfriamento da mistura líquida que acarreta a formação dos dross de superfície (81) e de fundo (82) retidos pelas partes estanques a jusante pelo dispositivo de separação (73). Um meio de resfriamento de fornecimento (62) com efeito de resfriamento por — consumo dos lingotes pode também ser disposto entre o reservatório de re- vestimento e o dispositivo de preparo, por exemplo, sobre seu canal (6) de ligação.
A segunda zona (72) do dispositivo de preparo recebe, portanto,
uma mistura líquida purificada que pode ser aquecida por um meio de aque- cimento (75), de preferência, por indução.
Uma tubulação (9) recupera a mistura líquida na segunda zona (72) e, no caso da figura 1, sob a ação de um dispositivo de bombeamento (1) e de uma tubulação como via de refluxo 5 (11) realimenta o reservatório de revestimento (2) por intermédio de um con- duto (12), segundo uma vazão de mistura líquida purificada.
Dispositivos como, por exemplo, sistemas de desnatação ou de bombeamento permitem evacuar os dross fora do dispositivo de preparo (primeira zona (71)). Vanta- josamente, a primeira zona (71) do dispositivo de preparo pode comportar - 10 divisórias que isolam partes de mistura líquida dispostas entre vários lingotes (8), sequencialmente dispostos em direção da via de fluxo.
Estes podem ser " realizados por meio de uma parede aberta em sua parte mediana, permitin- do assim concentrar os dross de fundo (82) e de superfície (81) lingote por
: lingote, em função de seu teor em alumínio.
Com referência à fusão de lingote, a primeira zona (71) do dis- 7 positivo de preparo comporta vantajosamente vários lingotes (81, 82, ..., 8n), dos quais pelo menos dois comportam teores diferentes em alumínio e dos quais pelo menos um dos lingotes tem um teor superior a um teor requerido da mistura líquida no dispositivo de preparo.
Além disso, a primeira zona (71) do dispositivo de preparo comporta um meio de regulagem de vazão de fusão de pelo menos dois lingotes, idealmente por imersão ou retirada sele- tiva de pelo menos um lingote na primeira zona (71). Enfim, o primeiro com- partimento do dispositivo de preparo pode comportar um meio de regulagem (6, 62) de um abaixamento de temperatura (T2, T3) da mistura líquida no qualos lingotes se fundem, idealmente também realizado inicialmente por imersão ou retirada seletiva de pelo menos um lingote na primeira zona (71). Nessa óptica, a fusão contínua dos lingotes (8) no dispositivo de preparo (71) é assegurada à vazão total de fusão de pelo menos dois lingo- tes.
Então, é vantajoso que uma pluralidade de n lingotes imersos simulta- —neamente no banho de mistura líquida tenham, cada um, um teor em alumí- nio diferente e pelo menos um deles comporta um teor em alumínio superior a um teor requerido no dispositivo de preparo, a fim de poder estabelecer um perfil em teor (ou uma vazão de fusão) variável segundo o tempo. Esse teor requerido é ele próprio determinável a partir de um consumo de alumínio medido ou estimado no reservatório de revestimento, na camada de combi- nação FezAlsZn, formada na superfície da cinta e nos dross formados no dispositivo de preparado. Vantajosamente, a vazão de fusão de cada um dos n lingotes é também controlável individualmente de maneira a ajustar o teor em alumínio no dispositivo de preparo ao teor requerido, mantendo a veloci- dade total de fusão requerida.
A fusão contínua dos lingotes no dispositivo de preparo acarreta - 10 localmente um resfriamento da mistura líquida da segunda temperatura (saí- da do reservatório de revestimento) a uma temperatura predeterminada na ' primeira zona (71) visando diminuir o limite de solubilidade do ferro e permitir a formação localizada de dross nesse dispositivo de preparo até a concor- . rência do limite de solubilidade à temperatura predeterminada. Os dross di- tos"de superfície" com elevado teor em alumínio se formam então preferen- ' cialmente nas proximidades dos lingotes imersos de elevado teor em alumí- nio, depois decantam para a superfície e os dross ditos "de fundo" com ele- vado teor em zinco se formam preferencialmente nas proximidades dos lin- gotes imersos de baixo teor em alumínio, depois se sedimentam para o fun- do Após formação dos dross, a vazão de renovação da mistura lí- quida que entra no reservatório de revestimento com um teor em ferro igual ao limite de solubilidade do ferro à temperatura predeterminada permite limi- tar um aumento do teor em ferro dissolvido abaixo do limite de solubilidade à segunda temperatura.
O dispositivo de preparo (7) pode assim ser composto de um único reservatório que comporta as duas zonas (71, 72) separadas por uma parede de separação (73), a primeira zona assegurando a fusão dos lingotes e localizando a formação dos dross, a segunda zona recebendo a mistura líquida purificada. Nesse caso, a segunda zona é equipada com um único e simples meio de aquecimento (75) por indução, assegurando o aquecimento da mistura líquida purificada antes de seu retorno ao reservatório de reves-
Tr timento, de forma a assegurar um circuito térmico de via de refluxo em fim de via de fluxo até o início de via de um novo fluxo. As duas zonas (71) e (72) podem também estar em dois reservatórios separados ligados por um canal de ligação.
A figura 2 apresenta uma variante do esquema de princípio da instalação, segundo a figura 1, para a qual o reservatório de revestimento inicial é subdividido em um primeiro reservatório de deflexão (15) da cinta (sem mistura líquida) e em reservatório de revestimento (13) compreenden- do um banho de mistura líquida (5) mantida por levitação magnética. Princi- ” 10 palmente, a instalação presente utiliza assim uma variante do processo na qual o banho de mistura líquida (5) é mantido por levitação magnética em um reservatório de revestimento (13) ligado ao dispositivo de preparo, tal como na figura 1. O efeito de levitação é assegurado, de maneira conhecida, . por dispositivos eletromagnéticos (14). Um compartimento (15) assegura a ligação ao forno e a deflexão da cinta (1) pelo rolo (4). f Por razões de clareza e segundo o exemplo da figura 1, objeti- vos maiores do processo, de acordo com a invenção, são também ilustrados por meio da figura 3: - figura 3: repartição das temperaturas, teores em alumínio e em ferro dissolvidos no circuito da instalação. A figura 3 apresenta, em sua parte superior, um exemplo simpli- ficado da instalação, de acordo com a figura 1, apresentando os elementos principais já enunciados (reservatório de revestimento 2 e sua entrada 12 para um refluxo de mistura líquida, lingotes 8, dispositivo de preparo 7, re- servatório de fusão de lingotes sobre uma primeira zona 71, reservatório de purificação sobre segunda zona 72 e sua saída 11, meio de aquecimento 75), permitindo melhor interpretação da aplicação do processo, de acordo com a invenção. Sob o esquema da instalação são também representados três perfisde repartição - em temperatura T, em teor em alumínio Al% e em teor em ferro dissolvidos Fe% associado a um limite de solubilidade do ferro SFe — que são obtidos por aplicação do processo, de acordo com a invenção. Os perfis representados variam assim em função do local considerado segundo uma direção de via de fluxo, a partir da entrada 12 do reservatório de reves- timento 2 até a saída 11 do reservatório de purificação 72. Deve ser obser- vado que a saída 11 é acoplada à entrada 12 por uma via de refluxo da mis- tura líquida, distinta de e oposta à via de fluxo. A invenção permite assim alinhar os valores dos perfis entre a entrada e a saída assim como entre os diferentes reservatórios sobre a via de fluxo, a fim de realizar um circuito térmico fechado, assim como uma manutenção precisa de teores visados em alumínio e em ferro (sob um limite de solubilidade adequado, conforme a temperatura determinada). A mistura líquida no reservatório de revestimento (2) nas proxi- ' midades da cinta de imersão é fixada nessa segunda temperatura (T2). À entrada (12) do reservatório de revestimento (2) distinta da zona de imersão, : a temperatura pode ser menos elevada que a segunda temperatura (T2), pois provém da saída 11 do reservatório de purificação (72) e da via de re- . fluxo na qual uma perda térmica é inevitável, mas sem consequência sobre o processo. Com efeito, pela imersão da cinta na mistura líquida do reservató- rio de revestimento, é previsto que a cinta esteja a essa primeira temperatu- ra mais elevada do que a segunda temperatura visada (T2), assim sendo vantajosamente possível atingir, sem dificuldades, essa segunda temperatu- ra (T2), pois a cinta age por transformação térmica no banho de mistura lí- quida. A segunda temperatura visada (T2) da mistura líquida na saída do reservatório de revestimento — e, portanto, na entrada na primeira zona (71) — é, além disso, escolhida suficientemente elevada de forma a poder permitir umafusãodos lingotes (8).
O consumo de energia necessário à fusão dos lingotes (8) na primeira zona (71) do dispositivo de preparo (7) acarreta uma diminuição da segunda temperatura (T2) da mistura líquida proveniente do reservatório de revestimento até um valor visado, a dita terceira temperatura (T3). Na se- gunda zona (72) do dispositivo de preparo (7), o meio de aquecimento (75) fornece, se necessário, uma potência (AP = PZ — PB) que eleva a tempera- tura da mistura líquida da terceira temperatura (T3) a uma quarta temperatu-
ra (T1 < T2) que a fortiori é escolhida suficientemente elevada para responder às perdas sobre a via de refluxo e às exigências de temperatura à entrada (12) do reservatório de revestimento. O circuito térmico é, portanto, assim realizado simplesmente. Só a cinta e, se for o caso, o meio de aquecimento (75) regulam por fornecimento de energia o processo térmico. Se nenhum fornecimento de energia for desejado na saída do reservatório de purificação (72), o meio de aquecimento (75) é inativado.
Entre a entrada (12) e a saída do reservatório de revestimento (2) em direção à primeira zona (71), o teor em alumínio (A1%) da mistura - 10 líquida sofre uma baixa (Al.), em função de uma vazão de perda, em uma camada de combinação e passa de um primeiro teor (Al)) (teor em alumínio : da mistura líquida oriundo dos lingotes fundidos no dispositivo de preparo, depois por purificação (segunda zona 72) e refluxo, teor em alumínio da mis- - tura líquida recanalizada para a entrada (12) do reservatório de revestimen- to) a um segundo teor (Al) na saída do reservatório de revestimento (2). A- Í pós passagem da saída do reservatório de revestimento (2), a fusão contro- lada dos lingotes permite uma alta (Al,) do teor (ou uma vazão seguinte uma unidade de tempo) de alumínio até um teor (Alm) da mistura líquida na saída de primeira zona (71). Este último teor (Alm) deve, todavia, ser interpretado como virtual, pois correlativamente ao fornecimento de alumínio pelos lingo- tes, uma parte de alumínio é inevitavelmente consumida com o aparecimen- to dos dross que gera uma diminuição real (Ala) do teor em alumínio, segun- do a vazão, até atingir o teor de alumínio (Al) no reservatório de purificação (segunda zona 72) necessária (e igual) ao teor de alumínio à entrada 12 de refluxo no reservatório de revestimento.
No reservatório de revestimento (2) e sob o efeito das variações de temperatura e de teor em alumínio, o limite de solubilidade do ferro (SFe) na mistura líquida é quase estável a um valor (SFe T>) à segunda temperatu- ra (T2), depois diminui consideravelmente até um valor (SFe T3) à terceira temperatura (T3) na zona de fusão dos lingotes e sofre uma nova elevação a um valor (SFe T4) à quarta temperatura (Ta) na zona do meio de aquecimen- to (75) antes do retorno ao reservatório de revestimento (2).
O teor em ferro (Fe%) da mistura líquida aumenta, no reservató- rio de revestimento (2) até um nível restante inferior ao limite de solubilidade do ferro (SFe T2) da mistura líquida à segunda temperatura (Ta) e se man- tém assim até a precipitação dos dross na primeira zona (71) de fusão dos lingotes para atingir um valor igual a um limite de saturação do ferro (SFe T3) da mistura líquida à terceira temperatura (T3) dessa primeira zona. Uma zo- na hachuriada (dross) do diagrama, entre as curvas de variação do teor em ferro (Fe %) e do limite de solubilidade do ferro (SFe) da mistura líquida, permite situar o domínio de precipitação dos dross. Finalmente, na segunda f 10 zona (72) de purificação, o limite de solubilidade do ferro (SFe) da mistura líquida é elevado a um valor mais alto (SFe T,) à quarta temperatura (Ts) Ú (mais alta que na primeira zona 71). Uma precipitação de dross é, então, localmente evitada, a fim de que a mistura líquida no reservatório de purifi- : cação permaneça purificada e possa ser refluída para a entrada do reserva- tório de revestimento (2), livre de qualquer dross.
: As figuras complementares às figuras precedentes são também fornecidas a fim de melhor introduzir e compreender o processo, de acordo com a invenção: - figura 4: diagrama de solubilidade do ferro (Fe %) na mistura líquidaem função da temperatura (T) e do teor em alumínio (Al %); - figura 5: detalhe do diagrama de solubilidade do ferro (Fe %) na mistura líquida em função da temperatura (T) para um teor determinado (Al% = 0,19%) em alumínio; - figura 6: diagrama de variações de potência (PB) fornecida à mistura líquida pela cinta de aço em passagem e de posição requerida (PZ) para assegurar a fusão da mistura líquida no reservatório de revestimento (2. A figura 4 mostra que, para uma temperatura determinada (no caso entre T = 440 e T = 480ºC), um limite de solubilidade do ferro (Fe %) na mistura líquida Zn-Al aumenta, quando o teor em alumínio (Al%) diminui e, no teor em alimentação determinado, ela aumenta com a temperatura. Exis- te, portanto, dois meios de ação para controlar o limite de solubilidade do nn ferro: fazer variar o teor em alumínio ou a temperatura da mistura líquida. A figura 5 mostra uma evolução do limite de solubilidade (Fe%) em função da temperatura (T) para um teor em alumínio (Al%) de 0,19%. À uma temperatura T = 470ºC (ponto A) de banho de revestimento (2), o limite de solubilidade de ferro (Fe %) é da ordem de 0,015%. A uma temperatura T = 440ºC (ponto B) mais baixo do que o teor habitual, o limite de solubilidade de ferro (Fe%) é da ordem de 0,07%. Uma mistura líquida saturada ou pró- xima do limite de saturação à temperatura de trabalho de 470ºC vê assim seu limite de solubilidade dividido por 2 a 440ºC. Na hipótese em que é pos- fr 10 sível recuperar todos os dross produzidos, a partir do ferro colocado fora de solução a essa temperatura de 440ºC, um teor em ferro permanecendo dis- : solvido é diminuído a 0,07%. Um aquecimento a 470ºC a partir desse estado permite, portanto, sem precipitar dross, dissolver 0,08% de ferro suplementar . proveniente da faixa a revestir.
A figura 6 mostra as variações da potência fornecida (PB) à mis- É tura líquida pela cinta de aço em passagem e a potência requerida (PZ) para assegurar a fusão da mistura consumida no reservatório de revestimento (2). Essas potências (PB, PZ) são limitadas por dois dados próprios às instala- ções de galvanização em contínuo: a potência de aquecimento do forno (não representado na figura 1, mas colocado a montante do reservatório de re- vestimento), por um lado, e a velocidade máxima para a qual uma secagem da cinta permanece eficaz. A título de exemplo, esses limites são da ordem de 100 toneladas de cinta tratada por hora para um forno (a jusante de en- trada de cinta no reservatório de revestimento) e de um pouco mais de 200 m/minde velocidade de cinta para uma secagem (na saída de cinta fora do reservatório de revestimento). No exemplo representado para uma cinta de largura (L) igual a 1200 mm a uma temperatura de cinta de 485ºC, a curva (em pontilhados) de potência dita também de "cinta"(PB) sobe, de forma contínua, em função da espessura (E) da cinta até um patamar correspon- dente aos limites de aquecimento do forno. A curva (traço contínuo) de po- tência requerida (PZ) é inicialmente limitada pela velocidade máxima de passagem da cinta, ela própria limitada pela velocidade máxima de seca-
air gem, depois diminui progressivamente.
Para uma espessura de cinta (E) de 1,2 mm e uma espessura de revestimento de 15 um, a potência fornecida (PB) pela cinta é inferior à potência requerida (PZ) para fusão do zinco (Pz > PB) e um desvio de potência (AP) deverá ser assim fornecido, aquecendo-se amistura líquida em circulação, em particular antes que volte no reservatório de revestimento (2). Esse desvio de potência é, portanto, no caso, entendido como um fornecimento em potência necessária (AP > 0). O caso de uma retirada em potência (AP < 0) é naturalmente também considerável, caso no qual, pelo menos um dos parâmetros geradores de potência (temperatura de t 10 forno, velocidade de cinta, etc.) deverá ser modificado, a fim de diminuir a potência fornecida (PB) à mistura líquida, assegurando uma fusão da mistu- : ra consumida no reservatório de revestimento (2). Um sistema de resfria- mento pode, se for o caso, também ser acoplado ao reservatório de revesti- . mento.
A partir das figuras precedentes, é, então, possível propor um à processo, de acordo com a invenção, a saber um processo de galvanização à têmpera de uma cinta (1) de aço laminado em passagem contínua para a qual a cinta é imersa em um reservatório de revestimento (2) contendo um banho de mistura líquida (5) de metal, tal como o zinco (Zn) e o alumínio (AI), a depositar sobre a cinta colocado em circulação permanente entre es- se reservatório de revestimento e um dispositivo de preparo (7), no qual a temperatura da mistura líquida é voluntariamente baixada, a fim de diminuir um limite de solubilidade de ferro e suficientemente elevada para ativar, nes- se dispositivo de preparo, uma fusão de pelo menos um lingote Zn-Al (8) em quantidade necessária para compensar a mistura líquida consumida por de- pósito sobre a cinta e as inevitáveis perdas (da ordem de 5%). Esse processo comporta as seguintes etapas: - determinação de uma primeira potência (PB) fornecida pela cinta de aço que entra a uma primeira temperatura (T,) no banho de mistura líquida do reservatório de revestimento, esse banho sendo ele próprio esta- bilizado a uma segunda temperatura predeterminada (T>) inferior à primeira temperatura (T1);
- determinação de uma segunda potência (PZ) necessária para manter a mistura líquida à segunda temperatura predeterminada (T2) e com- paração dessa segunda potência à primeira potência (PB) fornecida pela cinta; - se a primeira potência (PB) for superior à segunda potência (PZ), atribuição de um valor convencional de diminuição da primeira tempe- ratura (T,1) da cinta; - se a primeira potência (PB) for inferior ou igual à segunda po- tência (PZ), determinação de uma energia necessária à fusão contínua, no ' 10 dispositivo de preparo, de lingote (8) em quantidade necessária para com- pensar a mistura líquida consumida por depósito sobre a cinta, assim como : qualquer outra perda aditiva; - ajuste de uma vazão de circulação (Q2) da mistura líquida en- - tre o reservatório de revestimento e o dispositivo de preparo, a fim de forne- ceraenergia necessária à fusão contínua de lingote (8), mantendo a tempe- " ratura da mistura líquida no dispositivo de preparo a uma terceira temperatu- ra predeterminada — (T3) inferior à segunda temperatura predeterminada (Ta); - ajuste de uma quarta temperatura (Ta) da mistura líquida na saída (9) do dispositivo de preparo, a fim de fornecer um complemento de potência (AP = PZ — PB) necessário a um equilíbrio térmico entre essa saída e uma entrada de alimentação (12) do reservatório de revestimento, essa entrada sendo alimentada pela saída (9). Desse modo, o processo permite uma vazão de circulação da mistura líquida em contínuo e sequencial sobre uma via de fluxo entre a en- trada do reservatório de revestimento e a saída do dispositivo de preparo, depois sobre uma via idêntica de refluxo, inversa e distinta à via de fluxo.
Essa vazão de circulação é também termicamente otimizada, pois circuitada sequencialmente (fluxo, refluxo) para que cada troca de calor necessária seja controlada de maneira precisa.
O controle da segunda temperatura (T2) e do teor visado em a- lumínio (Al,) permite o controle do limite de solubilidade (SFe T2) do ferro à segunda temperatura (T2) no banho (reservatório de revestimento) a um ní- vel tal que, considerando-se a vazão de dissolução de ferro (QFe) esperada no reservatório de revestimento, o teor global em ferro (Fe) seja mantido inferior ao limite de solubilidade de ferro (SFe T2.) à segunda temperatura (12). Dessa forma, o reservatório de revestimento permanecendo livre de qualquer dross, o revestimento apresenta uma qualidade irrepreensível. Pa- ra isso, por meio de uma regulagem da segunda temperatura (T2) e do teor visado em alumínio (Aly), um limite de solubilidade (SFe T2) do ferro à se- gunda temperatura (T2) na mistura líquida do reservatório de revestimento é : 10 controlado a um nível tal que, considerando-se uma vazão de dissolução de ferro (QFe) esperada no reservatório de revestimento, um teor global em T ferro (Fez) seja mantido inferior ao limite de solubilidade de ferro (SFe T2) à segunda temperatura (T2).
: É preferível que a fusão contínua de lingotes seja assegurada a uma vazão total de fusão (Vm) de pelo menos dois lingotes.
: A título da fusão, tal como na figura 1 (ou 2), um número variável (n) dos lingotes pode ser vantajosamente imerso de forma seletiva e simul- taneamente no banho de mistura líquida. Os lingotes têm preferivelmente, cada um, um, teor em alumínio (Ali, Al, ..., Al) diferente um dos outros e pelomenos um dos lingotes comporta um teor em alumínio superior a um teor requerido (Al) no dispositivo de preparo (em particular na segunda zona 72 que compreende a mistura purificada). Dessa maneira, uma manutenção ou uma obtenção de um valor visado do teor em alumínio nas zonas do dis- positivo de preparo pode ser realizada mais flexivelmente e mais precisa- mente.
Para essa pluralidade (n) de lingotes, uma velocidade de imer- são (V1, V2, ..., Vn) de cada um dos (n) lingotes pode também ser controlada individualmente, de maneira a ajustar dinamicamente o teor em alumínio no dispositivo de preparo ao teor requerido (Al), mantendo a velocidade (= va- zão)totalde fusão (Vm) requerida.
Se for o caso, um meio de resfriamento da mistura líquida da segunda temperatura (T,) à terceira temperatura (T3) pode ser ativado no dispositivo de preparo como sistema de fornecimento do conjunto de resfri- amento realizado pela fusão dos lingotes. Esse meio de resfriamento com- plementar permite assim fornecer uma melhor flexibilidade de comando do processo, de acordo com a invenção.
Uma compartimentação entre os lingotes e segundo seu teor respectivo em alumínio pode vantajosamente ser realizada, a fim de separar diferentes tipos de dross, pelo fato de dross ditos "de superfície" de elevado teor em alumínio se formarem preferencialmente nas proximidades dos lin- gotes imersos com elevado teor em alumínio e dross ditos "de fundo" com : 10 baixo teor em alumínio se formarem preferencialmente nas proximidades dos lingotes imersos com baixo teor em alumínio. Essa compartimentação : pode ser simplesmente realizada por acréscimo de divisórias dispostas entre os lingotes na superfície e no fundo da primeira zona (71). - O método, de acordo com a invenção prevê que uma vazão ne- — cessária de zinco líquido, isto é, também de renovação de mistura líquida É que entra no reservatório de revestimento, seja regulada sob um teor em ferro igual ao limite de solubilidade (SFe T;3) do ferro na terceira temperatura (T3), a fim de limitar um aumento do teor em ferro dissolvido amplamente abaixo do limite de solubilidade à segunda temperatura (T2) no reservatório de revestimento. Isto permite suportar uma quantidade de ferro dissolvido proveniente da faixa compreendida no intervalo entre o limite de solubilidade (SFe T;3) do ferro à terceira temperatura (T3) e o limite de solubilidade (SFe T2) do ferro à segunda temperatura (T2). Um circuito de regulagem da primeira potência (PB) fornecida pelacinta controla um fornecimento ou uma retirada de potência (AP), che- gando a um equilíbrio tal que a primeira potência (PB) seja igual à soma da segunda potência (PZ) e do fornecimento ou da retirada de potência (AP), isto é, tal que PB = PZ + AP. Isto é feito, enviando-se um valor convencional de redução (ou de aumento) à temperatura de cinta (T1) na entrada do re- servatório de revestimento. O processo prevê que o dispositivo de preparo seja dotado de meios regulados adicionais de recuperação e de evacuação de calorias as-
sociados a um meio regulado de aquecimento por indução adaptados para modular a terceira temperatura T; em uma zona de fusão de lingotes e em um intervalo de temperatura, particularmente definido por +/- 10ºC, de valo- res próximos de um valor de temperatura consignado pelos meios de regu- lagem ou de comandos externos.
Termicamente, o processo preconiza que a primeira temperatura (T1) da cinta de aço à sua entrada no reservatório de revestimento esteja idealmente compreendida entre 450 e 550ºC. Da mesma forma, a segunda temperatura (T2) da mistura líquida no reservatório de revestimento está ide- f 10 almente compreendida entre 450 e 520ºC. Para uma eficácia máxima do processo, uma diferença de temperatura (AT,1) entre a cinta de aço e a mis- i tura líquida no reservatório de revestimento é mantida compreendida entre O e 50ºC. A segunda temperatura (T2) da mistura líquida é assim mantida no : reservatório de revestimento, idealmente sob uma precisão de +/- 1a 3ºC, a umvalor(T;-A(T,) igual à primeira temperatura (T1) diminuída da diferença õ de temperatura (AT,) entre a cinta de aço e a mistura líquida. Enfim, uma diminuição de temperatura (AT2 = (T2) - Ta) entre a segunda e a terceira temperatura da mistura líquida no dispositivo de preparo é mantida a pelo menos 10ºC. Esses valores permitem para teores em zinco, alumínio e ferro, um circuito térmico ótimo sobre o circuito (fluxo/refluxo) de circulação utiliza- do pelo processo de galvanização, de acordo com a invenção.
O processo prevê que uma vazão de circulação (Q2) da mistura líquida proveniente do reservatório de revestimento seja mantida compreen- dida entre 10 e 30 vezes a quantidade de mistura depositada sobre a cinta namesma unidade de tempo.
O processo, de acordo com a invenção, prevê também desde a utilização de etapas de medida e de controle, permitindo a regula- gem/manutenção do circuito térmico, do circuito de circulação e dos teores visados em alumínio, em zinco e em ferro.
Em particular, valores de temperatura e de concentração em alumínio da mistura líquida são medidos, idealmente em contínuo, sobre pe- lo menos a via de fluxo, a partir da entrada de alimentação (12) no reservató-
rio de revestimento até a saída (11) do dispositivo de preparo. Esses valores são essenciais, a fim de associá-los aos diagramas de teores em alumínio ou em ferro, segundo o local da mistura líquida no circuito de circulação a circuitar.
Um nível de mistura líquida é medido, idealmente em contínuo, no dispositivo de preparo, até mesmo, se for o caso, no reservatório de re- vestimento. Isto permite regular a vazão de fusão dos lingotes e conhecer a quantidade de metal depositado sobre a cinta.
Na prática, uma vazão (por exemplo, um teor em alumínio por ' 10 unidade de tempo) e uma temperatura da mistura líquida são mantidas a binários de valores predeterminados por meio de uma regulagem simplifica- ] da. Isto permite, por exemplo, poder deduzir simplesmente de um diagrama (tal como aqueles das figuras 1 e 2) e atingir rapidamente um limite solubili- : dade (de ferro) ideal para binário de valores. O processo inclui uma função para a qual uma temperatura da i cinta na saída de um forno de galvanização ligado a uma entrada de cinta no reservatório de revestimento é mantida em um intervalo de valores regulá- veis. Da mesma forma, a velocidade de passagem da cinta é mantida em um intervalo de valores reguláveis. Idealmente, o processo prevê que uma largu- rae uma espessura de cinta sejam medidas ou estimadas a montante do reservatório de revestimento, se, todavia, elas já não tiverem sido coletadas como entrada de parâmetros primários (Primary Data Input PDI) no sistema de pilotagem da instalação de galvanização. Esses parâmetros são úteis para determinar condições de entrada, em particular em relação com a po- tência fornecida pela cinta no circuito de circulação gerado pelo processo, de acordo com a invenção.
A fim de poder modular a velocidade de fusão de cada um dos lingotes, uma introdução e uma manutenção de lingotes em uma zona de fusão do dispositivo de preparo são feitas de forma dinâmica e seletiva.
O processo, de acordo com a invenção, é assim aplicado em função de parâmetros dinâmicos de medida e de regulagem ligados da cinta, ao reservatório de revestimento e ao dispositivo de preparo. Esses parâme-
tros são idealmente comandados centralmente, de forma autônoma, segun- do um modelo analítico com comandos predictivos, em tempo real, sendo opcionalmente atualizável por autoaprendizagem.
A esses aspectos, um modo de comandos externos pode ser também utilizado (por exemplo, por simples entrada de comandos externos sobre o modelo analítico comandan- do esse processo), a fim de, por exemplo, para um operador, permitir uma reprovação de teor em alumínio, uma reprovação de temperatura de cinta, etc.
Em acordo com esses comandos externos, o modelo analítico de regu- lagem do processo é também reatualizado. f 10 Da mesma forma que para parâmetros oriundos de um forno de galvanização a montante do reservatório de revestimento, parâmetros de | medida e de regulagem oriundos de um processo de secagem da cinta que passa fora do reservatório de revestimento podem ser fornecidos ao coman- + do do processo, de acordo com a invenção.
Isto permite calibrar melhor valo- res de pré-regulagem, tais como em relação com a espessura de revesti- ú mento e os teores requeridos dos metais a depositar.
Um conjunto de sub-reivindicações apresenta nesse sentido vantagens da invenção.
Exemplos de realização e de aplicação para a utilização do pro- cesso são fornecidos com o auxílio das figuras precedentes e das seguintes figuras: figura 7: esquema lógico de determinação das potências; figura 8: esquema lógico de determinação da vazão de circula- ção de mistura líquida; figura 9: esquema lógico de determinação do teor em alumínio; figura 10: esquema lógico de determinação da velocidade de fusão dos lingotes; figura 11: esquema lógico de verificação do teor teórico em ferro dissolvido na mistura líquida.
A figura 7 apresenta o esquema lógico de determinação das po- tências de cinta (PB) e requerida (PZ) colocadas em jogo para aplicar o pro- cesso, de acordo com a invenção.
A partir de dados que dizem respeito ao produto (DAT BAND) e às condições de condução (DAT DRIV) da instala- ção (ver as figuras 1, 2 e 3) seja: - a largura (L) e a espessura (E) da cinta em passagem contí- nua; - a espessura de zinco (EZ) depositado sobre as duas faces da cinta e velocidade visada (V) da cinta são calculadas das vazões mássicas (QBm) e surfácicas (QBs) de cinta, as- sim como uma vazão (Q;) total de zinco consumido, aí compreendidas as inevitáveis perdas. 7 10 A partir dessas vazões, da primeira temperatura (T,) da cinta na saída de forno de galvanização a jusante do reservatório de revestimento, e | da segunda temperatura (T2) visada no reservatório de revestimento são calculadas as potências de cinta (PB) e requerida (PZ). + Se, conforme no caso da figura 6, a potência requerida for supe- riorà potência de cinta (PZ > PB, caso "Y"), proceder-se-á à sequência dos cálculos (ver a figura 8), sob a forma: AP = PZ — PB (etapa "1"). Caso contrário, a potência requerida pode também ser inferior à potência de cinta (PZ > PB, caso "N"). O processo, de acordo com a inven- ção, prevê então um valor convencional (ORD1) de resfriamento (AT) da primeira temperatura de cinta (T1) por meio de uma diminuição de tempera- tura na saída de um forno de galvanização.
Ao final dessa etapa, a tempera- tura da mistura líquida no reservatório de revestimento deve encontrar seu valor (T2), sabendo-se que a temperatura da cinta (T;) na entrada no reser- vatório de revestimento é igual à segunda temperatura (Ta) aumentada de um valor determinado, no caso o resfriamento (AT) em valor absoluto, isto é: Ti=T2+AT.
A figura 8 apresenta o esquema lógico de determinação da va- 7zão de circulação da mistura líquida, associado à sequência da etapa "1" da figura7, também representado como ponto de partida lógico do presente esquema.
A partir da terceira temperatura (T3) visada na zona de fusão (71) dos lingotes do dispositivo de preparo, de uma temperatura inicial (Ti) dos lingotes, estes podendo ser, se necessário, aquecidos antes de sua reintro- dução na mistura líquida, e da vazão (Q,) de zinco consumido e devendo ser compensado pela fusão dos lingotes, determina-se a energia (W = Whs 2zn) de fusão do lingotes de zinco. Essa energia (W) representa também a ener- gia (Winezn)a fornecer pelo zinco líquido proveniente do reservatório de re- vestimento.
Considerando-se a segunda temperatura (T2) da mistura líquida proveniente do reservatório de revestimento e da energia (W) anteriormente calculada, a vazão (Q,) de mistura líquida proveniente do reservatório de 7 10 revestimento e necessária para assegurar a fusão contínua dos lingotes é determinada. Essa vazão (Q>) indica também a vazão de circulação da mis- tura líquida entre o reservatório de revestimento e o dispositivo de preparo.
A figura 9 mostra o esquema lógico de determinação do teor em - alumínio (Al) da mistura líquida oriunda da fusão dos lingotes no dispositivo de preparo (reservatório de purificação 72). Com efeito, a formação dos : compostos Fe-Al) definidos que, por um lado, formam a camada de combi- nação depositada sobre a cinta e que, por outro lado, estão presentes em dross acarretam consumos de alumínio, respectivamente (QALI.) e (QAl) que se acrescentam à quantidade normalmente depositada, com o zinco, sobre a cinta. Esse consumo suplementar deve ser compensado por um teor em a- lumínio (Al) no reservatório de purificação (72) ligeiramente superior ao teor em alumínio (Al,) visado no reservatório de revestimento. Os consumos de alumínio (QAL.) e (QAlg) são calculadas a partir da vazão mássica (QBm) da cinta. Elas se incluem também no esquema de cálculo da quarta temperatu- ra(T,) da mistura líquida retornando no reservatório de revestimento em função da terceira temperatura (T3) obtida após fusão dos lingotes e da po- tência complementar (AP) necessária para levar a temperatura da mistura líquida à segunda temperatura (T2) no reservatório de revestimento. O valor do teor em alumínio (Al) da mistura líquida é, em seguida, conhecido em termos de consumo para passar a uma etapa "2", segundo a próxima figura.
A figura 10 mostra o diagrama lógico de determinação da veloci- dade (= vazão) de fusão dos lingotes no dispositivo de preparo. Segundo uma quantidade das perdas em alumínio (QAL.) na camada de combinação e de perdas em alumínio (QAl) em dross que variam em particular em função da largura da cinta tratada, é necessário poder adaptar o teor em alumínio (Al) oriundo da fusão dos lingotes, a fim de manter em retorno um valor vi- sadodeteorem alumínio (Al) no reservatório de revestimento. Para isso, é, portanto, vantajoso poder mergulhar dinamicamente, seletivamente e simul- taneamente na mistura líquida do dispositivo de preparo pelo menos dois lingotes de teor diferente em alumínio e dos quais pelo menos um comporta um teor em alumínio superior àquela do teor em alumínio (Al) em segunda 7 10 zona(72)do dispositivo de preparo. Uma pluralidade de (n) lingotes é, en- tão, imersa na mistura líquida a uma velocidade (= vazão) total de fusão (Vm) correspondendo à vazão calculada (Q1) total de zinco consumido. Cada um dos (n) lingotes de teor em alumínio (Al, Alz,..., Al) é imerso seletivamente e : segundo uma dinâmica (duração de imersão) variavelmente adaptável a ca- da lingote associado a uma velocidade de fusão (V1, V2, ..., Vn) calculada a : fim de assegurar um teor em alumínio resultante (Al) ligado à velocidade total de fusão (Vm) e a fim de controlar que o teor requerido em alumínio (Al) ligado ao consumo previsto em alumínio, segundo o valor oriundo da etapa "2" da figura precedente 9, seja assegurado pelo teor em alumínio (Al;) ori- undoda fusão dos lingotes.
A figura 11 mostra o diagrama lógico de verificação do teor teóri- co em ferro (SFe) dissolvido na mistura líquida a partir da etapa "1" descrita anteriormente (ver figuras 6, 7, 8). O teor em ferro (Fe) da mistura líquida que entra no reservatório de revestimento é fixado pelo limite de solubilidade (SFeT;)do ferro à terceira temperatura (T3) de precipitação de dross (Fe, = SFe T3) (ver também a figura 1). Em função de dados, tais como a primeira temperatura (T,) da cinta à entrada no reservatório de revestimento, da se- gunda temperatura (T2) da mistura líquida nesse reservatório de revestimen- to, da vazão surfácica da cinta (QBs) e do teor em alumínio (Aly) da mistura líquida na entrada no dispositivo de preparo, o processo utiliza um cálculo, por um lado, de vazão de dissolução do ferro (QFe) oriundo das duas faces da cinta em passagem e, por outro lado, do limite de solubilidade (SFe (T2))
do ferro na mistura líquida à segunda temperatura (T2). Essa vazão de disso- lução, acrescentada ao teor em ferro (Fe) na entrada de reservatório de revestimento, permite calcular o teor em ferro da mistura líquida (Fez), tal que: Fe, = (QFe . SFe) + Fe, no qual é introduzido um coeficiente de segurança (SFe). Na superfície da cinta se estabelece um elevado gradiente de concentração em ferro, favore- cendo o desenvolvimento da camada de combinação FezAlsZnx.
O teor em ferro da mistura líquida (Fez) no reservatório de revestimento é, então, o teor : 10 emferroem fim desse gradiente e pode ser considerado como o teor global em ferro do banho de mistura líquida.
Se o limite de solubilidade (SFe T2) do ferro na mistura líquida à segunda temperatura (T2) for superior ao teor real em ferro da mistura líquida (Fes) no reservatório de revestimento (ver caso - "SFe T2 > Fez"), os diferentes parâmetros de regulagem do processo retidos são validados (ver caso "VAL PA"). Caso contrário, esses parâmetros de- & vem ser modificados (ver caso "MOD PA"), visando aumentar (caso "UP(SFe T2)") o limite de solubilidade (SFe T2) do ferro na mistura líquida à segunda temperatura (T2) e/ou diminuir (caso "DOWN (QFe)") a vazão de dissolução do ferro (QFe). O aumento desse limite de solubilidade (SFe T2) é obtido por aumento da segunda temperatura (T2) e/ou diminuição do teor em alumínio (Al) no reservatório de revestimento.
A diminuição da vazão de dissolução do ferro (QFe) é obtida por diminuição da primeira temperatura (Ts) e/ou da segunda temperatura (T2) e/ou da vazão surfácica da cinta (QBs) e/ou por aumento do teor em alumínio (Aly) no reservatório de reves- timento.
Praticamente, agita-se preferencialmente sobre a primeira tempera- tura (T1) da cinta e/ou sobre sua velocidade de passagem (V). Lista das abreviaturas principais 1 cinta de passagem contínua 2,13 reservatório de revestimento so 7 dispositivo de preparo 71,72 primeira e segunda zonas do dispositivo de preparo 8 lingote(s)
A ponto limite de solubilidade do ferro a 470ºC para um teor em alumínio de 0,19% Al alumínio Al, ..., Ah teor em alumínio dos lingotes 1 a n Al Consumo de alumínio na camada de combinação Al Consumo de alumínio em dross Al Elevação de teor em alumínio da mistura líquida requerida no dispositivo de preparo Alm teor máximo (virtual) em alumínio da mistura líquida no dis- positivo de preparo (primeira zona 71) Al teor em alumínio da mistura líquida oriunda dos lingotes : fundidos no dispositivo de preparo (portanto, na segunda zona 72) : Ah teor visado em alumínio da mistura líquida na saída do re- servatório de revestimento : B ponto limite de solubilidade do ferro a 440ºC para um teor em alumínio de 0,19% DAT BAND dados de cinta DAT DRIV dados de condução DOWN(X) diminuir a variável x Dross Matte, dross AP fornecimento (AP > 0) ou retirada (AP < 0) de potência AT variação positiva (AT > 0) ou negativa (AT < O) de tempera- tura correspondente a um fornecimento ou uma retirada de energia E espessura de cinta EZ espessura de zinco Fe ferro Fe, teor em ferro da mistura líquida na entrada do reservatório de revestimento Fe, teor máximo em ferro da mistura líquida no reservatório de revestimento
L largura de cinta MOD PA modificação de parâmetro s escolhidos N não ORD1 valor convencional s PZz potência necessária à manutenção do zinco em T2 PB potência fornecida pela cinta Q:1= Qin 2 Vazão de fusão dos lingotesde zinco = Qt conszn Vazão total de zinco-alumínio consumida Q: vazão necessária de zinco líquido na saída do reservatório de revestimento QAlk vazão de perda em Al na camada de combinação QAlk vazão de perda em Al em dross QBm vazão mássica de cinta .: QBs vazão surfácica de cinta QFe vazão de dissolução do ferro na mistura líquida õ SFe limite de solubilidade/saturação do ferro na mistura líquida SFe TzSFe para mistura líquida à temperatura Tz SFe T;SFe para mistura líquida à temperatura T; SFe T,SFe para mistura líquida à temperatura T, T Primeira temperatura de cinta na entrada de reservatório de revestimento T1 mes (T1) medida Ta segunda temperatura da mistura líquida no reservatório de revestimento 2 hRk terceira temperatura do dispositivo (banho) de preparo Ta quarta temperatura do líquido na saída do reservatório de purificação Te temperatura inicial dos lingotes de zinco antes da imersão na zona de fusão UPM) aumentar a variável x VY velocidade de passagem da cinta Vm Vazão total de fusão dos lingotes imersos
Vmax velocidade máxima de passagem de cinta Ve... Vn Vazões de fusão dos lingotes 1 an VAL PA Validação de parâmetros escolhidos W= Was 20 energia de fusão dos lingotes de zinco = Whus 2 energia a fornecer pelo zinco líquido proveniente do reser- vatório de revestimento Y sim Zn zinco
Claims (27)
1. Processo de galvanização à imersão de uma cinta (1) de aço laminado em passagem contínua para a qual a cinta imersa em um reserva- tório de revestimento (2), contendo um banho de mistura líquida (5) de me- tal, tal como o zinco e o alumínio, a depositar sobre a cinta colocada em cir- culação permanente entre esse reservatório de revestimento e um dispositi- vo de preparo (7), no qual a temperatura da mistura líquida é voluntariamen- te diminuída, a fim de diminuir um limite de solubilidade de ferro e suficien- temente elevada para ativar, nesse dispositivo de preparo, uma fusão de " 10 pelomenos um lingote Zn-Al (8) em quantidade necessária para compensar - a mistura líquida consumida por depósito sobre a cinta, esse processo comportando as seguintes etapas: - determinação de uma primeira potência (PB) fornecida pela - cinta de aço que entra a uma primeira temperatura (T1) no banho de mistura líquida do reservatório de revestimento, esse banho sendo ele próprio esta- : bilizado a uma segunda temperatura predeterminada (T2) inferior à primeira temperatura (T1); - determinação de uma segunda potência (PZ) necessária para manter a mistura líquida à segunda temperatura predeterminada (T2) e com- paração dessa segunda potência à primeira potência (PB) fornecida pela cinta; - se a primeira potência (PB) for superior à segunda potência (PZ), atribuição de um valor convencional de diminuição da primeira tempe- ratura (T,) da cinta; - se a primeira potência (PB) for inferior ou igual à segunda po- tência (PZ), determinação de uma energia necessária à fusão contínua, no dispositivo de preparo, de lingote (8) em quantidade necessária para com- pensar a mistura líquida consumida por depósito sobre a cinta; - ajuste de uma vazão de circulação (Q2) da mistura líquida entre oreservatório de revestimento e o dispositivo de preparo, a fim de fornecer a energia necessária à fusão contínua de lingote (8), mantendo a temperatura da mistura líquida no dispositivo de preparo a uma terceira temperatura pre-
determinada — (T3) inferior à segunda temperatura predeterminada (T2); - ajuste de uma quarta temperatura (T,) da mistura líquida na saída (9) do dispositivo de preparo, a fim de fornecer um complemento de potência (AP = PZ — PB) necessário a um equilíbrio térmico entre essa saída e uma entrada de alimentação (12) do reservatório de revestimento, essa entrada sendo alimentada pela saída (9).
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, para o qual por meio de uma regulagem da segunda temperatura (T2) e do teor visado em alumínio (Aly), um limite de solubilidade (SFe T2) do ferro à segunda tempe- : 10 ratura (To) do ferro na segunda temperatura (T2) na mistura líquida do reser- vatório de revestimento é controlado em um nível tal que, considerando-se : uma vazão de dissolução de ferro (QFe) esperado no reservatório de reves- timento, um teor global em ferro (Fez) seja mantido inferior ao limite de solu- - bilidade de ferro (SFe T2) à segunda temperatura (T2). 1
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, para o qual a T fundição contínua de lingotes é assegurada a uma vazão total de fusão (Vm) de pelo menos dois lingotes.
4. Processo de acordo com a reivindicação 3, para o qual um número variável (n) dos lingotes é imerso seletivamente e simultaneamente no banho de mistura líquida, os lingotes tendo, cada um, um teor em alumí- nio (Al, Al, ..., Al.) diferente e pelo menos um dos lingotes comporta um teor em alumínio superior a um teor requerido (Al) no dispositivo de preparo.
5. Processo de acordo com a reivindicação 4, para o qual uma velocidade de imersão (V1 , V2,..., Vn) de cada um dos n lingotes é controla- da individualmente, de maneira a ajustar o teor em alumínio no dispositivo de preparo com teor requerido (Al), mantendo a velocidade total de fusão (Vm) requerida.
6. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual um resfriamento da mistura líquida da segunda temperatura (T2)à terceira temperatura (T3) é ativado no dispositivo de preparo a fim de diminuir o limite de solubilidade do ferro e de localizar a formação de dross nesse dispositivo de preparo.
7. Processo de acordo com as reivindicações 3 a 6, para o qual uma compartimentação entre os lingotes e segundo seu teor respectivo em alumínio é efetuada, a fim de separar diferentes tipos de dross, pelo fato dos dross ditos "de superfície" de elevado teor em alumínio se formarem prefe- rencialmente nas proximidades dos lingotes imersos de elevado teor em a- lumínio se dross ditos "de fundo" de baixo teor em alumínio se formarem preferencialmente nas proximidades dos lingotes imersos de baixo teor em alumínio.
8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações ' 10 precedentes, para o qual uma vazão de renovação (Q2) de mistura líquida que entra no reservatório de revestimento é regulado sob um teor em ferro À igual ao limite de solubilidade à terceira temperatura (T3), a fim de limitar um aumento do teor em ferro dissolvido abaixo do limite de solubilidade à se- . gunda temperatura (T2) no reservatório de revestimento.
9. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual um circuito de regulagem da primeira potência (PB) forneci- da pela cinta controla um fornecimento ou uma retirada de potência (AP), chegando a um equilíbrio tal que a primeira potência (PB) seja igual à soma da segunda potência (PZ) e do fornecimento ou da retirada de potência (AP), talquePB=PZ+APea uma temperatura de cinta consignada.
10. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual o dispositivo de preparo é dotado de meios regulados de recuperação e de evacuação de calorias associados a um meio regulado de aquecimento por indução adaptados para modular a terceira temperatura (T3) em uma zona de fusão de lingotes e em um intervalo de temperatura, particularmente definido por +/- 10ºC, de valores próximos de um valor de temperatura consignado.
11. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual a primeira temperatura (T,) da cinta de aço à sua entrada no reservatório de revestimento está compreendida entre 450 e 550ºC.
12. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual a segunda temperatura (T2) da mistura líquida no reservató-
rio de revestimento está compreendida entre 450 e 520ºC.
13. Processo de acordo com uma das reivindicações 11 ou 12, para o qual uma diferença de temperatura (AT) entre a cinta de aço e a mis- tura líquida no reservatório de revestimento é mantida compreendida entre 0 esoc
14. Processo de acordo com a reivindicação 13, para o qual a segunda temperatura (T2) da mistura líquida é mantida no reservatório de revestimento, idealmente sob uma precisão de +/- 1 a 3ºC, a um valor (T — AT;) igual à primeira temperatura (T1) diminuída da diferença de temperatura É 10 (AT,) entre a cinta de aço e a mistura líquida.
15. Processo de acordo com a reivindicação 13, para o qual uma | diminuição de temperatura (AT2 = (T2) - Ta) entre a segunda e a terceira temperatura da mistura líquida no dispositivo de preparo é mantida a pelo : menos 10ºC.
16. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- ' tes, para o qual a vazão de circulação (Q3) da mistura líquida proveniente do reservatório de revestimento é mantida compreendida entre 10 e 30 vezes a quantidade de mistura depositada sobre a cinta na mesma unidade de tem- po.
17. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual valores de temperatura e de concentração em alumínio da mistura líquida são medidos, idealmente em contínuo, sobre pelo menos a via de fluxo, a partir da entrada de alimentação no reservatório de revesti- mento até à saída do dispositivo de preparo.
18. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual um nível de mistura líquida é medido, idealmente em contí- nuo, no dispositivo de preparo.
19. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual uma vazão e uma temperatura da mistura líquida são manti- dascom binários de valores predeterminados por meio de uma regulagem.
20. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual uma temperatura de cinta na saída de um forno de galvani-
zação ligado a uma entrada de cinta no reservatório de revestimento é man- tida em um intervalo de valores reguláveis.
21. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual a velocidade de passagem da cinta é mantida em um inter- 5 valode valores reguláveis.
22. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual uma largura e uma espessura de cinta são medidas a mon- tante do reservatório de revestimento.
23. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- 1 10 tes, para o qual uma introdução e uma manutenção de lingotes em uma zo- na de fusão do dispositivo de preparo é feita de forma dinâmica.
24. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual parâmetros dinâmicos de medida e de regulagem ligados à : cinta, ao reservatório de revestimento e ao dispositivo de preparo são co- mandados centralmente.
1 25. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual parâmetros de controle são reprovados por entrada de co- mandos externos sobre um modelo analítico que comanda esse processo.
26. Processo de acordo com a reivindicação 25, para o qual o modelo analítico é atualizado por auto-aprendizagem.
27. Processo de acordo com uma das reivindicações preceden- tes, para o qual parâmetros de medida e de regulagem oriundos de um pro- cesso de secagem da cinta que passa fora do reservatório de revestimento são fornecidos ao comando desse processo.
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