BRPI1008466B1 - Linha de processamento de aço de fita para produzir diversos tipos de aços de alta resistência - Google Patents

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BRPI1008466B1
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Hu Guangkui
Wang Jin
Xiang Shunhua
Zhu Xiaodong
Liu Huafei
Xiong Wei
Liu Yiming
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Baoshan Iron & Steel Co., Ltd
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Abstract

linha de processamento de aço de fita flexível para produzir diversos tipos de aços de alta resistência, uma linha de processamento de aço de fita fina flexível adequada para produzir diversos aços de alta resistência é definida conforme segue: uma estação de desenrolamento e lavagem, uma estação de aquecimento, uma estação de encharcamento, uma estação de resfriamento retardado, por sua vez, seguida por uma estação de resfriamento de jato de hidrogênio alto e uma estação de supressão de água disposta em paralelo, em que a estação de resfriamento de jato de hidrogênio alto é seguida por uma estação de reaquecimento, uma estação de sobredosagem, uma estação de resfriamento final, uma estação de nivelamento, uma estação de acabamento, uma estação de lubrificação e uma estação de bobinagem disposta sequencialmente; a estação de supressão de água é seguida por uma estação de lavem de ácido e uma estação de galvanoplastia disposta sequencialmente; uma estação de galvanização a quente está disposta atrás e conectada à estação de reaquecimento; uma estação de galvanização está disposta atrás e conectada à estação de galvanização a quente, e conectada à estação de resfriamento final via uma passagem de conexão; a estação de lavagem de ácido e a estação de galvanoplastia são conectadas separadamente à estação de reaquecimento via os canais de conexão; a estação de galvanoplastia também é conectada diretamente à estação de desenrolamento e lavagem via um canal de conexão; a estação de supressão de água é conectada à estação de resfriamento retardado via uma passagem secundária fixa e a estação de reaquecimento também é conectada à estação de sobredosagem a jusante via uma passagem secundária móvel. a linha de processamento integra a produção de diversos aços de alta resistência em uma única unidade para produção flexível.

Description

CAMPO TÉCNICO
[001] A invenção refere-se a uma tecnologia para tratamento de calor e tratamento de superfície de aço de fita, especificamente a uma linha de processamento de aço de fita flexível adequada para produzir diversos tipos de aços de alta resistência.
ESTADO DA TÉCNICA
[002] A necessidade de proteção ambiental e de desenvolvimento sustentável foi reconhecida como uma das visões mais comuns da humanidade no século 21. Uma tendência geral no desenvolvimento da indústria moderna de automóvel é a de reduzir peso e economizar energia. A pesquisa sobre automóvel de peso leve indicou que o aço de alta resistência deve ser usado em grande escala na indústria de automóvel para tornar a chapa de aço mais fina, de modo a atingir a meta de “reduzir peso, economizar energia e reduzir emissão”. A demanda para chapa laminada a frio de alta resistência e chapa galvanizada a quente é, portanto, muito aumentada.
[003] A chapa de alta resistência laminada a frio é produzida usando uma unidade de recozimento contínuo compreendendo um dispositivo de resfriamento rápido. Para que o produto obtenha uma resistência de 980MPa e superior, bem como desempenhos superiores subsequentes de processamento, a unidade de recozimento contínuo deve ser equipada com um dispositivo de resfriamento rápido, tal como, dispositivos de têmpera em água, resfriamento por pulverização ou resfriamento por jato de alto hidrogênio. O processo principal do recozimento contínuo envolve:• Desenrolamento - lavagem - aquecimento - patamar - resfriamento lento - resfriamento rápido - (lavagem de ácido) - (reaquecimento) - superenvelhecimento (têmpera) - resfriamento - nivelamento - acabamento - chapa de alta resistência laminada a frio.
[004] No processo de recozimento contínuo, o aço laminado a frio que foi desenrolado e lavado é aquecido em uma temperatura, mantido por um período de tempo, e então lentamente resfriada a uma temperatura, seguido por resfriamento até a temperatura ambiente ou temperatura de superenvelhecimento em uma taxa rápida de resfriamento em um dispositivo de resfriamento rápido.
[005] Como um método de resfriamento que tem a taxa de resfriamento atualmente mais rápida, a têmpera em água também é um procedimento barato usado na produção de aço de alta resistência. A adição de uma pequena quantidade de elementos de liga pode produzir aço de alta resistência bifásico, multifásico e martensítico também de um alto nível de resistência. Entretanto, uma camada de filme de óxido pode ser formada na superfície de aço de fita durante a têmpera em água, e a lavagem de ácido é assim necessária, adicionalmente. Além do mais, quando a têmpera em água é usada, é difícil terminar o resfriamento em uma temperatura de superenvelhecimento.
[006] Portanto, o aço de fita deve ser resfriado para menos do que 100°C, e é necessário reaquecer o aço de fita em uma temperatura de recozimento para têmpera de modo a garantir a estabilidade de antienvelhecimento do aço de fita.
[007] Quando o resfriamento por jato de alto hidrogênio é usado no processo de recozimento contínuo, a temperatura de resfriamento terminal tem forte controlabilidade, e o resfriamento em excesso a temperatura ambiente e a oxidação do aço de fita são evitados. Portanto, o aço de fita pode prosseguir ao superenvelhecimento diretamente ou após o reaquecimento, sem a lavagem de ácido.
[008] Entretanto, a taxa de resfriamento do método de resfriamento por jato de alto hidrogênio é mais lento do que a têmpera em água. Consequentemente, quando os mesmos elementos de liga são adicionados, o nível de resistência da chapa laminada a frio, produzida por resfriamento por jato de alto hidrogênio, é muito inferior do que aquele produzido por têmpera em água.
[009] A chapa de alta resistência galvanizada a quente é produzida por uma unidade contínua de galvanização a quente compreendendo um dispositivo de cozimento rápido. Com a finalidade de maximizar a resistência de substrato e garantir a capacidade de galvanização a quente, a unidade contínua de galvanização a quente deve ser equipada com um dispositivo de resfriamento rápido, do resfriamento por jato de alto hidrogênio, um dispositivo de têmpera em água ou resfriamento por pulverização e um dispositivo de lavagem de ácido.
[010] O processo principal da galvanização contínua a quente envolve:• Desenrolamento - lavagem - aquecimento - patamar - resfriamento lento - resfriamento rápido - (lavagem de ácido) - (reaquecimento) - galvanização a quente (ou compreendendo a galvanização) - resfriamento - nivelamento - acabamento - chapa de alta resistência galvanizada a quente.
[011] No processo de galvanização a quente contínuo, o aço laminado a frio que foi desenrolado e lavado é aquecido a uma temperatura de patamar, mantido por um período de tempo, e então lentamente resfriado a uma temperatura, seguido por resfriamento em cerca da temperatura de cuba de zinco ou temperatura ambiente em uma taxa de resfriamento rápido em um dispositivo de resfriamento rápido. O aço de fita extinto de água precisa ser lavado por ácido para remover o filme de óxido em sua superfície, e então é aquecido antes de entrar na cuba de zinco para galvanização a quente ou galvanização. Finalmente, o aço de fita é submetido aos procedimentos subsequentes de tratamento, tais como, nivelamento, etc., após for resfriado.
[012] Já que a galvanização a quente do aço de fita deve ser realizada em cerca de 460°C, e galvanização após a galvanização a quente ter que ser realizada em cerca de 500°C, uma grande quantidade dos elementos de liga deve ser adicionada no substrato se a chapa galvanizada a quente de alta resistência de nível estiver sendo produzida em uma linha convencional contínua de galvanização a quente. Entretanto, isso resultará no enriquecimento dos elementos de liga, tais como, Mn, Si na superfície da chapa de aço antes de ser galvanizada, e assim a chapa galvanizada a quente, incluindo a chapa galvanizada, que tem boa qualidade de superfície, não pode ser produzida.
[013] Portanto, quando um processo envolvendo a têmpera em água + lavagem de ácido + reaquecimento + galvanização a quente (ou compreendendo galvanização) é usado, o nível de resistência da chapa de aço pode ser muito aumentado, de um lado, e do outro, os elementos de liga enriquecidos na superfície do aço de fita podem ser removidos por lavagem de ácido, de modo a garantir a aquisição da chapa de alta resistência galvanizada a quente, bem como a chapa galvanizada que tem boa qualidade de superfície.
[014] Quando um processo de alto resfriamento de hidrogênio rápido é usado, o aço de fita pode entrar na cuba de zinco para galvanização (ou compreendendo a galvanização) diretamente ou após o reaquecimento, sem lavagem de ácido, seguido por procedimentos subsequentes de tratamento, tais como, nivelamento, etc., após o resfriamento. Entretanto, quando tal processo é usado, os elementos de liga podem ser adicionados em excesso para garantir a capacidade de galvanização. Considerando a mesma composição química, o produto final deste processo tem um nível de resistência que é certamente baixo. Consequentemente, em comparação com a têmpera em água, o alto resfriamento de hidrogênio rápido fornece a chapa galvanizada a quente, bem como, a chapa galvanizada com baixo nível de resistência em determinada variação de composição de liga.
[015] Conforme pode ser visto a partir da descrição acima, nos processos de produção para produzir a chapa de alta resistência laminada a frio e chapa galvanizada a quente, a configuração do dispositivo de lavagem na entrada para a chapa original, os dispositivos de aquecimento e patamar para recozimento, o dispositivo de resfriamento rápido e dispositivos associados (p.ex., dispositivos de têmpera em água, lavagem de ácido e reaquecimento, etc.), bem como os dispositivos de nivelamento, lubrificação e bobinagem na saída, etc., são substancialmente os mesmos. Portanto, a produção da chapa de alta resistência laminada a frio e aquela da chapa de alta resistência galvanizada a quente pode ser integrada em uma única unidade. Mais importantemente, já que a demanda de mercado para a chapa de alta resistência laminada a frio ou chapa de alta resistência galvanizada a quente é muito grande, se as linhas de produção para produzir a chapa de alta resistência laminada a frio e chapa de alta resistência galvanizada a quente forem construídas separadamente, o custo de capital será bem aumentado, e nenhuma das unidades é saturada em sua produção. Enquanto isso, tal unidade para produzir o aço de alta resistência, especificamente o aço de ultra-alta resistência, não é adequada para produzir os produtos de aço flexível tendo alta qualidade de superfície, porém somente pode ser usado para produzir os produtos comuns de baixo grau de aço flexível tendo qualidade de superfície relativamente deficiente, levando ao desperdício severo de recursos. Portanto, a atenção crescente é dada na indústria de aço para a disposição razoável dos dispositivos em diversas seções da unidade e pesquisa e desenvolvimento de um dispositivo de mudança para passar a chapa de aço, com o objetivo de integrar em uma única unidade a produção de chapa laminada a frio de resistência ultra-alta e alta resistência e bem como a chapa galvanizada a quente que tem muitas especificações e variedades, porém não muita demanda.
[016] A publicação do pedido de patente japonesa (Kokai) H2003-253413 revela um mecanismo de finalidade dupla e um método de finalidade dupla para produzir a chapa de aço laminada a quente de alta resistência e chapa de aço galvanizada a quente. Neste método, a chapa de aço proveniente de um forno de recozimento equipado com uma seção de aquecimento, uma seção de patamar e uma seção de resfriamento por jato de gás pode ser fornecida a um dispositivo de galvanização em uma passagem de galvanização para produzir a chapa de aço galvanizada a quente. Além disso, a chapa de aço precedente proveniente do forno de recozimento pode ser fornecida a um banho de têmpera em água, ao invés do dispositivo de galvanização em uma passagem aberta de laminagem a frio da chapa para produzir a chapa de aço laminada a quente de alta resistência.
[017] Esta patente é relacionada a um método de finalidade dupla para produzir a chapa de aço galvanizada e chapa de aço laminada a quente de alta resistência, caracterizando um dispositivo de mudança para mudança entre duas passagens de processo. Para realizar a produção de finalidade dupla da chapa de aço galvanizada e chapa de aço laminada a quente de alta resistência, três modos são obtidos neste método para efetuar o processo: (1) um dispositivo de mudança é disposto entre uma cuba de zinco e um banho de têmpera em água, imediatamente após a seção de resfriamento por jato de gás; (2) a mudança é realizada ao levantar ou abaixar os rolos imersos na cuba de zinco e banho de têmpera em água; (3) a mudança é realizada ao introduzir a solução de zinco ou água em um banho comum para galvanização e têmpera em água.
[018] Entretanto, as desvantagens principais desta patente incluem:• Primeiro, para os processos de resfriamento por jato de alto hidrogênio e têmpera em água capazes de resfriamento rápido, bem como, processo de lavagem de ácido, não são usados na produção do método de finalidade dupla desta patente, a chapa galvanizada a quente endurecida por transformação de fase e chapa galvanizada que possuem boa qualidade de superfície, porém, menor nível de resistência não pode nem ser produzido, muito menos a chapa de alta resistência galvanizada a quente e chapa galvanizada;• Segundo, para o processo de lavagem de ácido após o processo de têmpera em água e têmpera por reaquecimento não serem usados, a placa laminada a frio de alta resistência no método de produção de finalidade dupla desta patente, tem qualidade de superfície deficiente, plasticidade e estabilidade de antienvelhecimento;• Finalmente, os modos do segundo e terceiro processos para realizar o método de produção de finalidade dupla desta patente são praticamente difíceis. Especificamente, quando a mudança entre a chapa galvanizada e chapa laminada a frio ocorre, o zinco residual na superfície de rolo infligirá em impacto severo sobre a qualidade de superfície da chapa laminada a frio e operação da unidade. Além do mais, o uso comum da cuba de zinco e banho de têmpera em água trará muitos problemas técnicos difíceis para serem resolvidos, tais como, rachadura da cuba de zinco, e acarretar mudança dispendiosa.
BREVE APRESENTAÇÃO DA INVENÇÃO
[019] O objeto da invenção é o de fornecer uma linha de processamento de aço de fita fina flexível adequada para produzir diversos aços de alta resistência, caracterizada pelo fato de que a chapa de alta resistência laminada a frio, chapa galvanizada a quente, chapa galvanizada, bem como, a chapa eletrogalvanizada e chapa laminada a níquel poderão ser produzidas a partir do material rígido laminado, que é laminado e endurecido a frio, e a chapa decapada laminada a quente nesta linha de processamento. Ao integrar a produção da chapa laminada a frio, chapa galvanizada a quente e chapa galvanizada em uma única unidade, os recursos são colocados em uso efetivo e o custo de investimento é reduzido. Além do mais, a chapa eletrogalvanizada e chapa laminada a níquel também podem ser produzidas nesta linha de processamento pelo uso de uma passagem de conexão, e chapa laminada a frio de resistência ultra-alta, chapa galvanizada a quente e chapa galvanizada também podem ser produzidas. Além disso, ao usar o processo de lavagem de ácido antes da galvanização a quente ou Fe, processo de galvanoplastia por Ni, a desvantagem da capacidade de galvanização deficiente do aço de alta resistência, especificamente o aço de ultra-alta resistência, é eliminada completamente no processo de produção e mecanismo da invenção, de modo que a boa qualidade de superfície da chapa de alta resistência galvanizada a quente e chapa galvanizada seja garantida.
[020] Para atingir o objeto acima, a seguinte solução técnica da invenção é adotada: uma linha de processamento de aço de fita fina flexível adequada para produzir diversos aços de alta resistência é definida conforme segue: uma estação de desenrolamento e lavagem, uma estação de aquecimento, uma estação de patamar, uma estação de resfriamento lento, seguida por uma estação de resfriamento por jato de gás de alto hidrogênio e uma estação de têmpera em água dispostas em paralelo, em que uma estação de resfriamento por jato de alto hidrogênio é seguida por uma estação de reaquecimento, uma estação de superenvelhecimento, uma estação de resfriamento final, uma estação de nivelamento, uma estação de acabamento, uma estação de lubrificação e uma estação de bobinagem disposta sequencialmente; a estação de têmpera em água é seguida por uma estação de lavagem de ácido e uma estação de galvanoplastia disposta sequencialmente. Adicionalmente, ainda é definida uma estação de galvanização a quente disposta atrás e conectada à estação de reaquecimento, e uma estação de galvanoplastia disposta atrás e conectada à estação de galvanização a quente, e conectada à estação de resfriamento final via uma passagem de conexão, caracterizada pelo fato de que estação de lavagem de ácido e estação de galvanoplastia são conectadas separadamente à estação de reaquecimento via os canais de conexão; a estação de galvanoplastia também é conectada diretamente à estação de desenrolamento e lavagem via um canal de conexão; a estação de têmpera em água é conectada à estação de resfriamento lento via uma passagem secundária fixa; e a estação de reaquecimento também é conectada à estação de superenvelhecimento a jusante via uma passagem secundária móvel, caracterizada pelo fato de que a passagem secundária móvel é unida quando um produto continuamente recozido da chapa laminada a frio deve ser produzido, e a passagem secundária móvel é removida com o bocal de união vedado quando um produto galvanizado a quente ou seu produto galvanizado deve ser produzido.
[021] Além do mais, a linha de processamento ainda compreende uma estação de passivação e outra estação de pós-tratamento que estão dispostas atrás (i.e., a jusante de) e conectadas à estação de galvanoplastia e estação de nivelamento, e dispostas antes e conectadas à estação de acabamento.
[022] Adicionalmente, a passagem secundária é diferente da passagem de conexão de modo que a anterior é uma passagem hermética em que a atmosfera é substancialmente a mesma que no forno de recozimento, i.e., um gás protetor de uma mistura de nitrogênio e hidrogênio, em que o hidrogênio é responsável por 2% a 7%, em volume de gás.
[023] Além disso, a seção de resfriamento por jato de alto hidrogênio é seguida por um aquecedor por indução de alta potência, preferivelmente um aquecedor por indução tendo uma frequência de 1000Hz ou superior. Comparado com outras patentes, a linha de processamento da invenção pode controlar a taxa de aquecimento após o resfriamento rápido, e dispensa a lavagem de ácido, de modo a suficientemente atender as exigências do processo de produção da chapa de alta resistência em seu mecanismo.
[024] Além disso, o gás para resfriamento por jato de alto hidrogênio, de acordo com a invenção, é uma mistura de nitrogênio e hidrogênio, em que o hidrogênio é responsável por 20% ou mais por volume.
[025] A invenção também fornece um processo de produção usando a linha de processamento de aço de fita flexível adequada para produzir diversos aços de alta resistência de acordo com a invenção, em que o aço de fita é desenrolado, lavado, aquecido, patamarizado, lentamente resfriado, e ainda resfriado por jato de alto hidrogênio, após o qual, uma parte do aço de fita resfriado pode ser superenvelhecido e submetido ao pós-tratamento, tal como, resfriamento e nivelamento, etc., para produzir o aço laminado a frio de alta resistência, e a outra parte pode ser reaquecida e alimentada em dispositivos em procedimentos subsequentes, tais como, cuba de zinco e um forno de galvanização, etc., para produzir chapa galvanizada a quente de alta resistência ou chapa galvanizada.
[026] Adicionalmente, na linha de processamento de aço de fita flexível adequada para produzir diversos aços de alta resistência de acordo com a invenção, o aço de fita é desenrolado, lavado, aquecido, patamarizado, lentamente resfriado, temperado e ainda lavado com ácido, após o qual, o aço de fita lavado pode ser reaquecido e alimentado em uma cuba de zinco para produzir aço galvanizado a quente de alta resistência; ou pode prosseguir diretamente à seção de superenvelhecimento para produzir a chapa de aço laminada a frio de ultra-alta resistência; ou pode ser eletrogalvanizado com Zn ou Ni e prosseguir diretamente ao pós-tratamento, tal como, passivação, etc., para produzir a chapa eletrogalvanizada de zinco de ultra-alta resistência; ou pode ser eletrogalvanizada com uma camada extremamente fina de Ni ou Fe, e então processada para melhorar sua capacidade de galvanização antes de entrar em dispositivos em procedimentos subsequentes, tais como, dispositivo de reaquecimento, uma cuba de zinco e forno de galvanoplastia, etc., para produzir chapa galvanizada a quente de ultra-alta resistência ou chapa galvanizada.
[027] Geralmente, ambas a chapa de alta resistência e chapa de alta qualidade de superfície (p.ex., painel externo de automóvel) são produzidas na mesma unidade de tratamento de calor contínua/laminagem a frio da técnica anterior. Entretanto, o aço de alta resistência, especificamente aço de ultra-alta resistência, tem demandas na qualidade de superfície que são totalmente diferentes daquelas de uma lâmina de alta qualidade de superfície. Devido ao seu uso nas estruturas de automóvel, as demandas do aço de alta resistência na qualidade de superfície são muito altas. Do contrário, o painel externo de automóvel é extremamente crítico de sua qualidade de superfície. Quando uma pequena quantidade de aço de alta resistência, especificamente aço de ultra-alta resistência, é produzida em uma grande unidade de tratamento de calor contínuo, nodulação ou raspagem local e abrasão, etc., pode ocorrer em rolos de forno devido à alta resistência e formato ineficiente da chapa de aço. Dessa forma, a unidade não pode ser usada ainda para produzir a chapa de alta qualidade de superfície após o aço de alta resistência for concluído, e a unidade deve ser desligada para substituição dos rolos de forno danificados. A perda resultante da parada do enorme forno de tratamento de calor contínuo para substituir os rolos é surpreendente. Portanto, a organização da produção de aço de alta resistência, especificamente o aço de ultra-alta resistência, e chapa de alta qualidade de superfície na mesma unidade é muito difícil.
[028] Em termos de especificações, a chapa de alta qualidade de superfície representada pelo painel externo de automóvel é geralmente ampla e fina, enquanto o aço de alta resistência, especificamente o aço de ultra-alta resistência, é normalmente espesso e estreito. Quando uma unidade de tratamento de calor contínuo deve ser projetada para acomodar ambos os produtos, o que pode ser previsto não é somente a alta dificuldade técnica, porém também a complexidade e enorme volume da unidade, além de grande investimento.
[029] A diferença também existe na tecnologia de resfriamento de forno. Uma unidade para produzir a chapa de alta qualidade de superfície não tem altas demandas na taxa de resfriamento do forno, porém suas demandas são altas na tecnologia de passagem fixa de alta velocidade para impedir deformação e ruptura de fita para aço flexível em altas temperaturas, e a tensão é exigida para ser inferior e estável para cada seção do forno. Em contraste, uma unidade para produzir aço de alta resistência tem altas demandas na taxa de resfriamento na seção de resfriamento rápido do forno. Além disso, o aço de alta resistência espesso e estreito per se tende a desviar, e essa tendência é exacerbada após tal aço de fita ser submetido à alteração de fase em rápido resfriamento e o formato da chapa é assim deteriorado. Portanto, a tensão em cada seção de forno da unidade é exigida para ser grande, e a capacidade de correção é exigida para ser superior.
[030] As demandas sobre a máquina de nivelamento também são diferentes. Para produtos demandando alta qualidade de superfície, é extremamente importante melhorar a qualidade de superfície por nivelamento, além de controlar as propriedades de material e melhorar o formato da chapa por nivelamento. Dessa forma, um grande diâmetro do rolo de nivelamento e uma grande força de laminação são exigidos. Por outro lado, já que os produtos de aço de alta resistência possuem alta resistência de rendimento, se o diâmetro do rolo de nivelamento for muito alto, a força de laminação da máquina de nivelamento será muito aumentada, o consumo de energia da máquina de nivelamento e investimento também aumentará. Dessa forma, um pequeno diâmetro do rolo de nivelamento, uma grande força de laminação e uma grande tensão durante o nivelamento são geralmente aplicados para melhorar o formato de chapa do aço de alta resistência.
[031] Com relação à mudança entre as especificações e variedades, conforme cada especificação sob cada variedade do aço de alta resistência, especificamente o aço de ultra-alta resistência, é usada em pequena quantidade, porém o número total de especificações e variedades é grande, a frequência de mudança na produção com uma unidade de tratamento de calor contínuo é aumentada, e o tempo de transição é prolongado. Isso tem bastante impacto sobre a operação fixa e rendimento de produção de uma grande unidade de tratamento de calor contínuo.
[032] A linha de processamento de aço de fita fina flexível adequada para produzir diversos aços de alta resistência da invenção tem superioridades peculiares. Em comparação com as unidades anteriores de tratamento de calor, a linha de processamento da invenção tem os seguintes recursos e vantagens significativos e notáveis.
[033] Rica variedade de produto.
[034] A unidade de recozimento contínuo mais comum somente pode ser usada para produzir produtos laminados a frio comuns, e a unidade contínua de galvanização a quente mais comum somente pode ser usada para produzir os produtos galvanizados e galvanizados a quente. Mesmo a unidade de finalidade dupla de recozimento contínuo/galvanização a quente, que foi desenvolvida recentemente, somente pode ser usada para produzir dois tipos de produtos, i.e., produtos comuns laminados e produtos galvanizados a quente.
[035] Adicionalmente, o produto alvo desta unidade de finalidade dupla de recozimento contínuo/galvanização a quente não é aço de alta resistência, especificamente o aço de ultra-alta resistência. Portanto, não tem superioridade óbvia na variedade de produto.
[036] A linha de processamento flexível adequada para produzir o aço de alta resistência da invenção, em que um dispositivo de resfriamento por jato de alto hidrogênio de alta velocidade e um dispositivo de têmpera em água são instalados simultaneamente, é especificamente útil para produzir o aço de alta resistência e aço de ultra-alta resistência caracterizando especificações e variedades abundantes, porém pequena quantidade de demanda. Esta linha de processamento pode ser usada para produzir não somente o aço laminado a frio de alta resistência e aço de ultra-alta resistência de diversos níveis de resistência (até 1470MPa), porém também diversos aços galvanizados a quente de alta resistência tendo um nível superior de resistência de até 980MPa, bem como, produtos eletrogalvanizados, laminado por níquel e laminados por liga de zinco/níquel de diversos níveis de resistência. De forma geral, em contraste a outras linhas de processamento de aço de fita laminado a frio, essa linha de processamento multifuncional é caracterizada por múltiplas funções e sua capacidade de produzir produtos de múltiplas variedades.
[037] Baixo custo de produção.
[038] Primeiro, com relação ao material de partida, não somente a lâmina rígida laminada pode ser usada como o material de partida, porém também a chapa decapada laminada a quente pode ser usada diretamente como o material de partida. Já que um novo dispositivo de resfriamento por jato de alto hidrogênio de alta velocidade e um novo dispositivo de têmpera em água são usados na invenção, o conteúdo de liga pode ser reduzido para produzir o aço de alta resistência de mesmo nível de resistência, economizando elementos de liga e reduzindo o custo de produção. Enquanto isso, as exigências de produção dos procedimentos de fabricação de aço, laminação a quente, lavagem de ácido e laminagem a frio são reduzidas, levando à operação mais estável da produção e custo inferior. Além disso, como os diversos aços de alta resistência podem ser produzidos, especialmente nesta linha de processamento flexível, a interconexão e transição entre a produção de diversos produtos de aço de alta resistência serão mais convenientes, e não existe nenhuma necessidade de aumentar o grande investimento em outras unidades para produzir uma pequena quantidade de aço de ultra-alta resistência, de modo que outras unidades sejam liberadas e o custo de produção seja reduzido, de modo geral.
[039] Produto de alta qualidade.
[040] Conforme a linha de processamento da invenção é especialmente projetada para o tratamento de diversos produtos de aço de alta resistência, medidas mais efetivas podem ser tomadas para melhorar a qualidade de produto ao considerar as exigências de processo da produção de aço de alta resistência. Por exemplo, à luz do problema da baixa taxa de resfriamento de uma unidade de tratamento de calor contínuo comum, a unidade da invenção usa novas tecnologias de resfriamento por jato de alto hidrogênio de alta velocidade e têmpera em água para aumentar a taxa de resfriamento significativamente, resultando em diminuição notável do conteúdo de liga na composição química do aço de alta resistência de mesmo nível de resistência.
[041] Dessa forma, a propriedade de soldagem e a capacidade de laminação dos produtos de aço de alta resistência são aumentadas significativamente além de reduzir o custo de produção. Como outro exemplo, um novo processo de galvanização a quente após a têmpera em água, lavagem de ácido e mesmo chapeamento, é usado para ainda melhorar a capacidade de laminação do aço de alta resistência substancialmente, assim a qualidade de superfície e resistência à corrosão de um aço galvanizado a quente de alta resistência.
BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS
[042] A Fig. 1 é um diagrama de bloco mostrando o esquema de processo do primeiro exemplo de acordo com a invenção.
[043] A Fig. 2 é um diagrama de bloco mostrando o esquema de processo do segundo exemplo de acordo com a invenção.
[044] A Fig. 3 é um diagrama de bloco mostrando o esquema de processo do terceiro exemplo de acordo com a invenção.
[045] A Fig. 4 é um diagrama de bloco mostrando o esquema de processo do quarto exemplo de acordo com a invenção.
[046] A Fig. 5 é um diagrama de bloco mostrando o esquema de processo do quinto exemplo de acordo com a invenção.
[047] A Fig. 6 é um diagrama de bloco mostrando o esquema de processo do sexto exemplo de acordo com a invenção.
[048] A Fig. 7 é um diagrama de bloco mostrando o esquema de processo do sétimo exemplo de acordo com a invenção.
[049] A Fig. 8 é um diagrama de bloco mostrando o esquema de processo do oitavo exemplo de acordo com a invenção.
[050] A Fig. 9 é um diagrama de bloco mostrando o esquema de processo do nono exemplo de acordo com a invenção.
MELHORES MODOS PARA REALIZAR A INVENÇÃO
[051] A linha de processamento de aço de fita flexível adequada para produzir diversos aços de alta resistência da invenção será descrita em detalhes nos exemplos a seguir, com referência aos desenhos (em que a seta sólida indica o esquema de processo usado no exemplo, enquanto as linhas pontilhadas indicam os esquemas opcionais de processo que podem ser adotados em outros exemplos).
[052] Exemplo 1.
[053] Com referência à Fig. 1, o esquema de processo deste exemplo envolve o material de partida 1 - desenrolamento e lavagem 2 - aquecimento 3 - patamar 4 - resfriamento lento 5 - resfriamento por jato de gás 6 (resfriamento por jato de alto hidrogênio) - superenvelhecimento 10 - resfriamento final 11 - nivelamento 12 - acabamento 13 - lubrificação e pós-tratamento 14 - bobinagem 15 - produto final 16.
[054] O processo neste exemplo da invenção pode ser usado para produzir a chapa laminada a frio comum e chapa de aço laminada a frio de alta resistência endurecida por transformação de fase, especificamente adequada para produzir aço TRIP laminado a frio e aço DP de grau 80Kg ou inferior, em que os parâmetros de processo para a produção do aço TRIP de grau 80Kg laminado a frio e aço DP de grau 80Kg são mostrados na Tabela 1. Conforme pode ser visto a partir da Tabela 1, é importante controlar a temperatura de patamar, temperatura de envelhecimento e tempos respectivos durante o recozimento contínuo para aço TRIP de grau 80Kg, e as demandas sobre a taxa de resfriamento rápido não são críticas. Entretanto, quando o aço DP de grau 80kg estiver em questão, a temperatura de patamar e a taxa de resfriamento rápido são os parâmetros fundamentais de processo para controlar o recozimento contínuo, e especificamente, existem altas demandas na taxa de resfriamento rápido. Com relação ao envelhecimento, é exigido para ocorrer em uma baixa temperatura e por um curto tempo para evitar a decomposição de martensita.
[055] Os procedimentos de lavagem de ácido e reaquecimento são deixados de fora deste processo, e o procedimento de tratamento de calor é realizado em baixo custo. A qualidade de superfície dos produtos é boa.
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Tabela 1: Parâmetros de Processo para Aço TRIP de grau 80Kg Laminado a Frio e Aço DP de grau 80Kg.
[056] Exemplo 2.
[057] Com referência à Fig. 2, o esquema de processo deste exemplo envolve o material de partida 1 - desenrolamento e lavagem 2 - aquecimento 3 - patamar 4 - resfriamento lento 5 - resfriamento por jato de alto hidrogênio 6 - reaquecimento 9 - superenvelhecimento 10 - resfriamento final 11 - nivelamento 12 - acabamento 13 - lubrificação e pós-tratamento 14 - bobinagem 15 - produto final 16.
[058] Em contraste ao Exemplo 1, o processo deste exemplo usa um processo de superenvelhecimento que é realizado primeiramente em baixa temperatura e então em alta temperatura, através do qual os produtos de aço flexível de processo que possuem boas propriedades de antienvelhecimento podem ser produzidos a partir de aço calmado de alumínio de carbono baixo, em que os parâmetros de processo para a produção de produtos de aço flexível calmado de alumínio de carbono baixo tendo boas propriedades de antienvelhecimento são mostrados na Tabela 2. Conforme pode ser visto a partir da Tabela 2, com a finalidade de produzir aço calmado de alumínio de carbono baixo tendo boas propriedades de antienvelhecimento, é importante controlar a temperatura de patamar e processo de envelhecimento durante o recozimento contínuo, em que o processo de superenvelhecimento deve ser realizado primeiramente em baixa temperatura e então em alta temperatura para atingir segregação suficiente de carbono dissolvido a partir do aço. A linha de processamento da invenção satisfaz tais exigências de processo ao aplicar um procedimento de resfriamento rápido seguido por reaquecimento.
[059] Em contraste as outras patentes, um aquecedor por indução de alta energia está disposto após a seção de resfriamento por jato de alto hidrogênio na linha de processamento da invenção, permitindo o controle da taxa de aquecimento após o resfriamento rápido, e deixando de fora a lavagem de ácido. As exigências do processo para produzir a chapa de alta resistência nos equipamentos são assim satisfeitas.
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Tabela 2: Parâmetros de Processo Para Aço Calmado de Alumínio de Carbono Baixo eAço Martensítico.
[060] Mais importantemente, no processo deste exemplo na invenção, o aço de fita pode ser resfriado em uma temperatura inferior ao ponto de transformação de fase da martensita. Após a transformação de fase da martensita ocorrer, o aço é temperado para efetuar a supressão mais têmpera, gerando a textura martensítica temperada, de modo a regular os desempenhos abrangentes da chapa de aço. A chapa de aço de alta resistência tendo resistência e plasticidade mais bem balanceadas do que os produtos de aço de fase dupla do Exemplo 1 é assim produzida. Adicionalmente, o aço martensítico tendo nível inferior de resistência, porém melhor plasticidade também pode ser produzida. Os parâmetros de processo para produzir os produtos de aço martensítico também são mostrados na Tabela 2. Conforme pode ser visto a partir da Tabela 2, a chave para a produção do aço martensítico de alta resistência é o controle da temperatura de patamar e taxa de resfriamento rápido durante o recozimento contínuo, em que a taxa de resfriamento rápido e temperatura final do resfriamento rápido são as considerações principais para obter a martensita adequada de modo a garantir sua resistência.
[061] Em contraste ao procedimento convencional de resfriamento rápido seguido por reaquecimento, a taxa de aquecimento e a temperatura após o resfriamento rápido na linha de processamento da invenção podem ser controladas devido à disposição de um aquecedor por indução de alta energia após a etapa de resfriamento por jato de alto hidrogênio. Além disso, a lavagem de ácido é dispensada. As exigências do processo para produzir a chapa de aço de alta resistência nos equipamentos são assim satisfeitas. A capacidade de efetuar esse processo é um dos recursos da invenção.
[062] Exemplo 3.
[063] Com referência à Fig. 3, o esquema de processo deste exemplo envolve o material de partida 1 - desenrolamento e lavagem 2 - reaquecimento 9 - galvanização a quente (ou compreendendo tratamento de galvanização) 18 - resfriamento final 11 - nivelamento 12 - passivação 20 - acabamento 13 (ou compreendendo lubrificação) 14 - lubrificação e pós-tratamento 14 - bobinagem 15 - produto final 16.
[064] A chapa decapada laminada a quente de alta resistência ou ultra-alta resistência (p.ex., aço martensítico laminado a quente) é usado como o material de partida no processo deste exemplo de acordo com a invenção. A capacidade de galvanização a quente do aço de alta resistência é melhorada por galvanoplastia em uma camada extremamente fina de elementos, tais como, Ni, Fe, etc., na superfície do material de partida, e então o material resultante é aquecido até 450-550°C antes de entrar em uma cuba de zinco a ser galvanizado a quente (ou/e submetido ao tratamento de galvanização), seguido por procedimentos subsequentes, tais como, nivelamento, etc. Devido ao curto tempo de reaquecimento e galvanização a quente (dentro de 1 minuto), a decomposição da martensita é bastante reduzida ou ainda evitada, levando à produção de chapa galvanizada a quente laminada de ultra-alta resistência tendo boa qualidade de superfície em custo muito inferior. Os parâmetros de processo para a produção de produtos de aço galvanizado a quente laminado a quente de ultra-alta resistência são mostrados na Tabela 3. Como um dos recursos da invenção, a linha de processamento da invenção é adequada para produzir a chapa galvanizada a quente laminada a quente de ultra-alta resistência.
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Tabela 3: Parâmetros de Processo para Aço Martensítico Galvanizado a Quente Laminado a Quente.
[065] Exemplo 4.
[066] Com referência à Fig. 4, o esquema de processo deste exemplo envolve o material de partida 1 - desenrolamento e lavagem 2 - aquecimento 3 - patamar 4 - resfriamento lento 5 - têmpera em água 7 - lavagem de ácido 8 - reaquecimento 9 - superenvelhecimento 10 - resfriamento final 11 - nivelamento 12 - acabamento 13 - lubrificação e pós-tratamento 14 - bobinagem 15 - produto final 16.
[067] O processo deste exemplo na invenção compreende um processo de supressão de água mais têmpera e pode ser usado para produzir a chapa de aço laminada a quente de ultra-alta resistência tendo boa qualidade de superfície. Conforme o processo de têmpera em água tendo taxa mais rápida de resfriamento do que o resfriamento por jato de alto hidrogênio é usado, o nível de resistência da chapa laminada a frio pode ser aumentado muito para a mesma composição química, ou o conteúdo de liga pode ser reduzido significativamente para o mesmo nível de resistência do aço de alta resistência, resultando em propriedade de soldagem notavelmente melhor. Adicionalmente, a película de óxido na superfície do aço de fita pode ser removida por lavagem de ácido após a têmpera em água, garantindo boa qualidade de superfície da chapa de aço.
[068] Exemplo 5.
[069] Com referência à Fig. 5, o esquema de processo deste exemplo envolve o material de partida 1 - desenrolamento e lavagem 2 - aquecimento 3 - patamar 4 - resfriamento lento 5 - resfriamento por jato de alto hidrogênio 6 - galvanização a quente 18 (ou compreendendo galvanização 9) - resfriamento final 11 - nivelamento 12 - pós- tratamento, tal como, passivação 20 etc. (ou compreendendo acabamento 13 e lubrificação 14, etc.) - bobinagem 15 - produto final 16.
[070] O processo deste exemplo na invenção pode ser usado para produzir a chapa de alta resistência galvanizada a quente e a chapa de aço galvanizada tendo nível relativamente superior de resistência, especificamente adequadas para produzir um aço TRIP galvanizado a quente e aço DP de resistência inferior. Devido ao simples processo de produção, a unidade pode ser operada em baixo custo.
[071] Exemplo 6.
[072] Com referência à Fig. 6, o esquema de processo deste exemplo envolve o material de partida 1 - desenrolamento e lavagem 2 - aquecimento 3 - patamar 4 - resfriamento lento 5 - resfriamento por jato de alto hidrogênio 6 - reaquecimento 9 - galvanização a quente 18 (ou compreendendo galvanização 9) - resfriamento final 11 - nivelamento 12 - pós-tratamento (pré-fosforização, passivação 20, acabamento 13, lubrificação 14, etc.) - bobinagem 15 - produto final 16.
[073] O processo deste exemplo na invenção pode ser usado para produzir chapa de aço galvanizada a quente de alta resistência tendo nível relativamente alto de resistência e boa qualidade de superfície. Neste processo da invenção, o aço de fita é rapidamente resfriado, abaixo do ponto de transformação de fase por resfriamento por jato de alto hidrogênio para realizar a transformação de fase martensítica, e então aquecido em cerca de 460X para realizar a galvanização a quente. As demandas sobre a capacidade de enrijecimento da chapa de aço são assim reduzidas, e uma porção das desvantagens dos processos anteriores é eliminada. Nos processos anteriores, a adição de elementos de liga abundantes no aço (para melhorar a capacidade de enrijecimento da chapa de aço para facilitar a transformação de fase da martensita após a galvanização a quente) leva ao enriquecimento dos elementos de liga, tais como, Mn, Si na superfície da chapa de aço, infligindo um impacto sobre a capacidade de galvanização a quente. Além de aumentar a resistência da chapa de aço, este processo da invenção pode reduzir o conteúdo dos elementos de liga no substrato. Enquanto isso, o conteúdo dos elementos de liga no aço é muito baixo. Portanto, a capacidade de laminação e a propriedade de soldagem podem ser garantidas, fornecendo a chapa de aço galvanizada a quente de alta resistência finalmente resultante com boa qualidade de superfície e aplicabilidade de usuário. Entretanto, deve ser observado que a capacidade de resfriamento de pós- galvanização deve ser melhorada com a finalidade de melhorar o efeito deste exemplo. Preferivelmente, a capacidade de resfriamento de pós-galvanização deste exemplo é de 1,5 ou mais vezes do que uma unidade de galvanização a quente convencional, de modo a reduzir a decomposição da fase de fortalecimento.
[074] Exemplo 7.
[075] Com referência à Fig. 7, o esquema de processo deste exemplo envolve o material de partida 1 - desenrolamento e lavagem 2 - aquecimento 3 - patamar 4 - resfriamento lento 5 - têmpera em água 7 - lavagem de ácido 8 - reaquecimento 9 - galvanização a quente 18 (ou compreendendo galvanização 9) - resfriamento final 11 - nivelamento 12 - pós-tratamento (pré-fosforização, passivação 20, acabamento 13, lubrificação 14, etc.) - bobinagem 15 - produto final 16.
[076] O processo deste exemplo na invenção pode ser usado para produzir a chapa de aço galvanizada a quente de alta resistência que tem boa qualidade de superfície e resistência superior do que no Exemplo 6. Neste processo da invenção, o resfriamento por jato de alto hidrogênio é substituído por têmpera em água que tem taxa mais rápida de resfriamento, de modo que a resistência da chapa de aço é melhorada significativamente para a mesma composição química do substrato. Devido ao uso do processo de lavagem de ácido, a película de óxido, resultante da têmpera em água, e elementos de liga enriquecidos, tais como, Mn, Si na superfície de aço de fita pode ser removida. Dessa forma, a capacidade de galvanização a quente no procedimento subsequente também pode ser garantida, e a chapa de aço galvanizada a quente de alta resistência tendo boa qualidade de superfície pode ser obtida.
[077] Exemplo 8.
[078] Com referência à Fig. 8, o esquema de processo deste exemplo envolve o material de partida 1 - desenrolamento e lavagem 2 - aquecimento 3 - patamar 4 - resfriamento lento 5 - têmpera em água 7 - lavagem de ácido 8 - galvanoplastia (Fe ou Ni de galvanização) - reaquecimento 9 - galvanização a quente 18 (ou compreendendo galvanização 9) - resfriamento final 11 - nivelamento 12 - pós-tratamento (pré- fosforização, passivação 20, acabamento 13, lubrificação 14, etc.) - bobinagem 15 - produto final 16.
[079] O processo deste exemplo na invenção é semelhante ao processo no Exemplo 7, exceto pela adição do processo de galvanoplastia de Fe ou Ni após a lavagem de ácido, por meio do qual uma camada de Fe ou Ni é eletrogalvanizada na superfície da chapa de aço. Isso altera a condição da superfície da chapa de aço antes da galvanização a quente. O problema de a capacidade de galvanização de algum aço de ultra-alta resistência ser deficiente, é completamente resolvido. De acordo com o processo deste exemplo, o revestimento duplo da chapa de ultra-alta resistência galvanizada a quente tendo boa resistência à corrosão e alta qualidade de superfície pode ser produzido. Esse é outro dos recursos da invenção.
[080] Exemplo 9.
[081] Com referência à Fig. 9, o esquema de processo deste exemplo envolve o material de partida 1 - desenrolamento e lavagem 2 - aquecimento 3 - patamar 4 - resfriamento lento 5 - têmpera em água 7 - lavagem de ácido 8 - galvanoplastia 17 (Ni ou Zn de galvanização) - pós-tratamento (pré-fosforização, passivação 20, acabamento 13, lubrificação 14, etc.) - bobinagem 15 - produto final 16.
[082] Em um aspecto do processo deste exemplo, o procedimento de recozimento contínuo e procedimento de galvanoplastia para produzir a chapa eletrogalvanizada laminada a quente, zinco ou níquel são incorporados em uma única unidade para produzir a chapa de aço recozida, galvanizada de zinco ou níquel. Isso não somente reduz o custo como aumenta a eficiência de produção, porém também reduz a quantidade a ser cortada de ambas as extremidades da chapa e aumenta o rendimento. Em outro aspecto, devido ao uso de um processo de resfriamento lento e têmpera em água, a chapa de aço de alta resistência laminada a frio, eletrogalvanizada a zinco ou níquel, pode ser produzida a partir do aço contendo baixo conteúdo de elementos de liga.

Claims (6)

1. LINHA DE PROCESSAMENTO DE AÇO DE FITA FLEXÍVEL, compreendendo:J uma estação de desenrolamento e lavagem, uma estação de aquecimento, uma estação de patamar e uma estação de resfriamento lento em sequência, seguida por uma estação de resfriamento por jato de alto hidrogênio e uma estação de têmpera em água dispostas em paralelo;J uma estação de reaquecimento, uma estação de superenvelhecimento, uma estação de resfriamento final, uma estação de nivelamento, uma estação de acabamento, uma estação de lubrificação, e uma estação de bobinagem, dispostas sequencialmente atrás da estação de resfriamento por jato de alto hidrogênio;J uma estação de lavagem de ácido e uma estação de galvanoplastia, dispostas sequencialmente atrás da estação de têmpera em água;J uma estação de galvanização a quente, disposta atrás e conectada à estação de reaquecimento;J uma estação de galvanização, disposta atrás e conectada à estação de galvanização a quente, e conectada à estação de resfriamento final via uma passagem de conexão, caracterizada pelo fato de que a estação de lavagem de ácido e a estação de galvanoplastia são conectadas separadamente à estação de reaquecimento via os canais de conexão; a estação de galvanoplastia também é conectada diretamente à estação de desenrolamento e lavagem via um canal de conexão; a estação de têmpera em água é conectada à estação de resfriamento lento via uma passagem secundária fixa; e a estação de reaquecimento também é conectada à estação de superenvelhecimento a jusante via uma passagem secundária móvel; e que, quando um produto recozido continuamente deve ser produzido, a passagem secundária móvel é unida e quando um produto galvanizado a quente ou seu produto galvanizado deve ser produzido, a passagem secundária móvel é removida com os bocais de união vedados.
2. LINHA DE PROCESSAMENTO DE AÇO DE FITA FLEXÍVEL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a linha de processamento compreende uma estação de passivação e outra estação de pós-tratamento que está disposta atrás e conectada à estação de galvanoplastia e estação de nivelamento via os canais de conexão, bem como, dispostas antes e conectadas à estação de acabamento via os canais de conexão.
3. LINHA DE PROCESSAMENTO DE AÇO DE FITA FLEXÍVEL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o aquecedor por indução está disposto para a estação de reaquecimento atrás da seção de resfriamento por jato de alto hidrogênio.
4. LINHA DE PROCESSAMENTO DE AÇO DE FITA FLEXÍVEL, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o aquecedor por indução tem uma frequência de 1000Hz ou superior.
5. LINHA DE PROCESSAMENTO DE AÇO DE FITA FLEXÍVEL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a passagem secundária é hermética em que a atmosfera é um gás protetor de nitrogênio e hidrogênio misturados, sendo o hidrogênio responsável por 2% a 7%, em volume de gás.
6. LINHA DE PROCESSAMENTO DE AÇO DE FITA FLEXÍVEL, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o gás para o resfriamento por jato de alto hidrogênio é uma mistura de nitrogênio e hidrogênio, sendo o hidrogênio responsável por 20% ou mais.
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