ES2593490T3 - Procedimiento para la producción de un producto plano de acero provisto de una capa metálica de protección mediante revestimiento por inmersión en baño fundido - Google Patents

Procedimiento para la producción de un producto plano de acero provisto de una capa metálica de protección mediante revestimiento por inmersión en baño fundido Download PDF

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Abstract

Procedimiento para la producción de un producto plano de acero provisto de una capa metálica de protección mediante revestimiento por inmersión en baño fundido, que comprende las siguientes etapas de trabajo: a) proporcionar un producto plano de acero laminado en frío o en caliente, que además de Fe e impurezas inevitables (en % en peso) contiene hasta el 35,0 % de Mn, hasta el 10,0 % de Al, hasta el 10,0 % de Si, hasta el 5,0 % de Cr, hasta el 2,0 % de Ni, en cada caso hasta el 0,5 % de Ti, V, Nb, Mo, en cada caso hasta el 0,1 % de S, P y N, hasta el 1,0 % C así como opcionalmente de 0,0005 - 0,01 % B; b) limpiar opcionalmente el producto plano de acero; c) calentar el producto plano de acero hasta una temperatura de mantenimiento que asciende a 600 - 1100 °C, en el que el calentamiento c.1) tiene lugar en el plazo de un tiempo de calentamiento de 5 - 60 s c.2) en un horno precalentador del tipo DFF ("DFF" >= "Direct Fired Furnace"), c.3) en el que está configurada una sección de preoxidación, en la que el producto plano de acero presenta una temperatura de preoxidación de 550 - 850 °C y en la que el producto plano de acero se expone durante 1 - 15 s a una atmósfera oxidante con un contenido en oxígeno del 0,01 - 3,0 % en volumen, que mediante inyección de una corriente de gas que contiene oxígeno en la llama de al menos un quemador asociado a la sección de preoxidación se introduce en la atmósfera de preoxidación, para formar sobre la superficie del producto plano de acero una capa de FeO de cubierta, c.4) mientras que fuera de la sección de preoxidación en el horno precalentador reina una atmósfera neutra o reductora frente a la superficie de acero, que se compone de N2 y adicionalmente el 5 - 15 % en volumen de CO2, 0,1 - 2,0 % en volumen de CO y en total como máximo el 10 % en volumen de H2, O2 y H2O; d) recocido de recristalización del producto plano de acero manteniendo el producto plano de acero durante una duración de mantenimiento de 30 - 120 s a la temperatura de mantenimiento en un horno de recocido, que se hace pasar a continuación a través del horno precalentador, para provocar una recristalización del producto plano de acero, en el que d.1) en el horno de recocido reina una atmósfera de recocido de acción reductora frente a FeO, que contiene el 0,01 - 85,0 % en volumen de H2, en total hasta el 5 % en volumen de H2O, menos del 0,01 % en volumen de O2 y como resto N2 y d.2) el punto de condensación de la atmósfera de recocido se mantiene entre -40 °C y +25 °C a lo largo de todo el recorrido del producto plano de acero a través del horno de recocido, compensándose mediante suministro de humedad por medio de al menos un equipo de humectación pérdidas o irregularidades de la distribución de la humedad de la atmósfera; e) enfriar el producto plano de acero hasta una temperatura de entrada en el baño que asciende a 430 - 800 °C, teniendo lugar el enfriamiento bajo una atmósfera de enfriamiento, que se compone del 100 % de N2, de N2 con hasta el 50,0 % en volumen de H2 o del 100 % de H2 así como impurezas inevitables; f) mantener opcionalmente el producto plano de acero durante 5 - 60 s a la temperatura de entrada en el baño y bajo la atmósfera de enfriamiento; g) introducir el producto plano de acero en un baño fundido, cuya temperatura asciende a 420 - 780 °C, manteniéndose en la zona de transición al baño fundido la atmósfera de enfriamiento y ajustándose el punto de condensación de la atmósfera de enfriamiento a de -80 °C a -25 °C; h) conducir el producto plano de acero a través del baño fundido y ajustar el grosor de la capa metálica de protección presente sobre el producto plano de acero que sale del baño fundido; i) tratamiento térmico opcional del producto plano de acero provisto de la capa metálica de protección.

Description

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transporte del producto plano de acero alineada por encima y por debajo del recorrido de transporte. El diseño de la instalación individual puede hacerse necesario instalar distribuidos por la longitud de la zona de mantenimiento, dispositivos de humidificación adicionales, para garantizar la homogeneidad deseada de la atmósfera de recocido con respecto al punto de condensación.
Como medio de soporte para la humedad alimentada se recomienda vapor o gas N2o N2-H2 humidificado.
Una regulación del punto de condensación así como la distribución del punto de condensación en el horno de recocido pueden tener lugar adicionalmente mediante una regulación de la corriente volumétrica de gas portador alimentada en cada caso o de la velocidad del flujo de gas dentro del horno de recocido. La velocidad del flujo de gas que atraviesa el horno de recocido puede manipularse a este respecto de modo que se varíe la caída de presión entre la zona de salida del horno de recocido y una aspiración, que está situada normalmente al principio del horno precalentador. Esta variación puede suceder a través de una regulación del rendimiento de succión o de la cantidad de gas de recocido alimentada a la cámara del horno. La caída de presión se ajusta a este respecto habitualmente a valores de 2 -10 mmWs.
Para evitar que llegue H2 desde el horno de recocido hasta la zona del horno precalentador y allí impida la oxidación deseada del producto plano de acero mediante una reacción parásita del H2 que penetra con el O2 presente en la atmósfera de preoxidación para formar H2O, debería separarse el horno precalentador del horno de recocido de modo que los porcentajes en volumen de H2 que salen posiblemente del horno de recocido, que fluyen en la dirección del horno precalentador se suelten antes de alcanzar la zona de preoxidación. Para ello puede introducirse, al principio del horno de recocido H2 en la zona de la transición del horno precalentador al horno de recocido, un flujo de gas que contiene O2, por ejemplo presente como flujo de gas de O2 puro o flujo de aire, para poder hacer reaccionar H2 que penetra desde el horno de recocido en esta zona para dar H2O. La cantidad de O2 alimentada en cada caso se regula a este respecto de modo que en la zona de transición diseñada por regla general a modo de túnel entre horno precalentador y horno de recocido no puede detectarse principalmente por la técnica de medición nada de H2.
Como alternativa o de forma complementaria, la reacción dirigida del hidrógeno que llega al horno precalentador también puede tener lugar porque al menos un último quemador dispuesto en las cercanías de la salida del horno precalentador del horno precalentador se hace funcionar con un exceso de O2 demasiado alto, de modo que a consecuencia de este exceso se une el porcentaje de O2 en exceso de la atmósfera de preoxidación a su vez al hidrógeno que penetra a su vez opcionalmente en el horno precalentador para formar vapor de agua.
A continuación del recocido de recristalización bajo la atmósfera de recocido que actúa de forma reductora con respecto al FeO presente sobre el producto plano de acero después de la preoxidación, se enfría el producto plano de acero, que presenta ahora una superficie activa que se compone esencialmente de hierro metálico, hasta la temperatura de entrada en el baño necesaria. En función del tipo del baño de inmersión en baño fundido la temperatura de entrada en el baño a este respecto varía entre 430 -800 °C. De este modo, la temperatura de entrada en el baño, en el caso de que el producto plano de acero daba recubrirse por inmersión en baño fundido con una capa metálica de protección a base de zinc, se encuentra normalmente a 430 -650 °C y la temperatura del baño fundido se encuentra en el intervalo de 420 -600 °C. Si, por el contrario, el producto plano de acero se recubrirá por inmersión en baño fundido con una capa metálica de protección a base de aluminio, entonces se seleccionan normalmente temperaturas de entrada en el baño del producto plano de acero de 650 -800 °C a temperaturas de baño fundido de 650 -780 °C.
Opcionalmente, después del enfriamiento puede seguir un tratamiento de envejecimiento que se extiende durante 5 -60 s a la temperatura de entrada en el baño. Un tratamiento de envejecimiento de este tipo es conveniente en algunos aceros, para ajustar las microestructuras necesarias para alcanzar las propiedades de materiales requeridas. Este es el caso por ejemplo en los aceros TRIP, en los que mediante el tratamiento de envejecimiento se proporcionan el tiempo y la temperatura para la difusión del carbono.
El producto plano de acero enfriado a la temperatura de entrada en el baño se conduce, evitando un contacto con una atmósfera que contiene oxígeno, en particular con la atmósfera del entorno, al baño fundido metálico. Para ello se usa habitualmente una denominado espita, que está conectada al extremo de la zona de enfriamiento o la zona de envejecimiento opcionalmente presente del horno de recocido y se sumerge con su extremo libre en el baño fundido. En la zona de enfriamiento, la zona de envejecimiento opcionalmente presente y en la espita reina a este respecto una atmósfera de gas protector del 100 % de N2, N2 con hasta el 50,0 % en volumen, en particular hasta el 10,0 % en volumen de H2, o el 100 % de H2 que actúa de manera reductora o no reactiva frente a la banda de acero. Una adición de hidrógeno a la atmósfera de gas protector en la espita no es en principio necesaria. No obstante, esta resulta ventajosa en función de la velocidad de la banda y las dimensiones de la banda, para evitar fallos de revestimiento mediante escoria superior. Una adición de hidrógeno de hasta el 10 % en volumen ha resultado ser especialmente favorable en este contexto.
Dentro de la espita, el punto de condensación se encontrará a este respecto entre -80 --25 °C, en particular -50 °C a -25 °C. El punto de condensación de la atmósfera de gas protector en la espita no se encontrará por debajo de -80 °C, porque por debajo, la atmósfera se vuelve demasiado seca. Esto podría lleva a la formación de polvo, mediante
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lo cual, a su vez, se influiría negativamente en el resultado de revestimiento. Al mismo tiempo, el punto de condensación de la atmósfera de gas protector en la espita no se encontrará por encima de -25 °C, porque, de lo contrario, la atmósfera se volvería demasiado húmeda, lo que conllevaría a su vez, una formación de escoria multiplicada. Un riesgo minimizado de la formación de polvo y una estabilidad de proceso al mismo tiempo alta resultan cuando el punto de condensación en la espita asciende a entre -50 °C y -25 °C.
El producto plano de acero conducido al baño fundido atraviesa el baño fundido en el plazo de un tiempo de permanencia que asciende a 1 -10 s, en particular 2 -5 s. Al ascender el tiempo de paso al menos a 1 s, se garantiza que en el baño fundido transcurra una humectación reductora entre superficie de acero y baño de revestimiento. A este respecto el tiempo de paso no debería durar más de 10 s, para evitar un fallo indeseado del recubrimiento. El periodo de tiempo de 2 -5 s para el tiempo de paso ha resultado ser especialmente adecuado para garantizar una naturaleza superficial optimizada en cuanto al resultado de revestimiento y de adherencia.
La composición del baño fundido depende a este respecto de las especificaciones respectivas del usuario final y puede crearse por ejemplo tal como sigue (todos los datos de contenido en % en peso):
i) denominados recubrimientos “Z-”, “ZA-”, “AZ”:
0,1 -60,0 %, en particular 0,15 -0,25 %, de Al, hasta el 0,5 % de Fe, y como resto Zn e impurezas inevitables, entre ellas trazas de Si, Mn, Pb y tierras raras;
ii) denominados “recubrimientos ZM”:
0,1 -8,0 % de Al, 0,2 -8,0 % de Mg, menos del 2,0 % de Si, menos del 0,1 % de Pb, menos del 0,2 % de Ti, menos del 1 % de Ni, menos del 1 % de Cu, menos del 0,3 % de Co, menos del 0,5 % de Mn, menos del 0,1 % de Cr, menos del 0,5 % de Sr, menos del 3,0 % de Fe, menos del 0,1 % de B, menos del 0,1 % de Bi, menos del 0,1 % de Cd, resto Zn e impurezas inevitables, entre ellas trazas de tierras raras, siendo válido para la relación % de Al/% de Mg del contenido en Al respectivo % de Al con respecto al contenido en Mg respectivo % de Mg: %Al/%Mg < 1;
iii) recubrimientos del tipo documentado en el documento EP 1 857 566 Al, el documento EP 2 055 799 A1 o el documento EP 1 693 477 A1;
iv) denominados recubrimientos AS: menos del 15 % de Si, menos del 5,0 % de Fe, resto Al e impurezas inevitables, entre ellas trazas de Zn y tierras raras;
A la salida del baño fundido se ajusta de manera convencional el grosor de la capa metálica de protección presente sobre el producto plano de acero que sale del baño fundido. Para ello pueden emplearse equipos en sí conocidos, tales como boquillas rascadoras o similares.
Si se proporciona un denominado “producto recocido galvanizado”, entonces el producto plano de acero revestido por inmersión en baño fundió puede tratarse posteriormente de manera térmica en línea sobre revestimiento por inmersión en baño fundido siguiendo a la generación de un recubrimiento de aleación de Fe-Zn-(“recubrimiento ZF”). En este caso ha dado buen resultado un baño fundido que además de zinc e impurezas inevitables, contienen, entre otros, trazas de Si, Mn y Pb, el 0,1 -0,15 % en peso de Al y hasta el 0,5 % en peso de Fe.
A continuación se explica en detalle invención por medio de ejemplos de realización. Muestran en cada caso esquemáticamente:
la Figura 1 una instalación de revestimiento por inmersión en baño fundido adecuada para la realización del procedimiento de acuerdo con la invención;
la Figura 2 una combinación de quemador y tubo de chorro empleada en la instalación de revestimiento por inmersión en baño fundido según la Figura 1 para la generación de una distribución de O2 especialmente homogénea dentro de la llama de combustión con el fin de la preoxidación;
la Figura 3 una representación de una equipo de humectación instalado de acuerdo con la invención para la humidificación dirigida de la atmósfera del horno de recocido;
la Figura 4 una representación del establecimiento del punto de condensación de acuerdo con la invención por encima del límite del punto de condensación crítico a lo largo de toda la longitud del horno de recocido mediante uso combinado de preoxidación dirigida (punto de condensación a consecuencia de la reducción de FeO) y humidificación (punto de condensación a consecuencia de la humidificación).
La instalación de revestimiento por inmersión en baño fundido A presenta, en la dirección de transporte F alineada en horizontal del producto plano de acero S que va a revestirse, que se encuentra como banda de acero, en sucesión directa, un refuerzo DFI 1 previsto opcionalmente para el precalentamiento del producto plano de acero S, un horno precalentador 3 conectado con su entrada 2 al refuerzo DFI, en el que está configurada una sección de preoxidación 4, un horno de recocido 6, que está conectado con una zona de transición 7 en la salida 8 del horno
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ES12735114.6T 2011-07-11 2012-07-05 Procedimiento para la producción de un producto plano de acero provisto de una capa metálica de protección mediante revestimiento por inmersión en baño fundido Active ES2593490T3 (es)

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