MX2010006012A

MX2010006012A - Acero galvanizado intemperado.

Info

Publication number: MX2010006012A
Application number: MX2010006012A
Authority: MX
Inventors: Michael Gall; Jackie Gordon Milam
Original assignee: Thomas & Betts Int
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2010-05-31
Publication date: 2010-12-13
Also published as: US20100304184A1; CA2705894A1

Abstract

Una estructura de acero puede incluir un miembro de acero que es fabricado utilizando la química del acero intemperado. La química del acero intemperado puede incluir silicio. El miembro de acero puede también incluir un recubrimiento de zinc que cubre por lo menos algo de la superficie externa del acero.

Description

ACERO GALVANIZADO INTEMPERADO INFORMACIÓN DE ANTECEDENTES Las químicas del acero intemperado basadas en la Sociedad Americana para Prueba de Materiales (ASTM) especificación G101 son utilizados para crear miembros de acero o estructuras que no requieren de pintura u otros tratamientos de prevención de corrosión. Por ejemplo, la química del acero intemperado genera una pátina estable tipo óxido en la superficie del acero. La patina tipo óxido actúa como una capa protectora para el acero. La química del acero intemperado convencional permite una larga variación en la cantidad de silicio en el acero.

Otros mecanismos son también utilizados para evitar la corrosión u otro daño relacionado con el ambiente a las estructuras de acero. Por ejemplo, los miembros de acero con frecuencia galvanizados en situaciones donde la corrosión, óxido u otros temas relacionados con el ambiente pueden adversamente afectar el acero.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La fig. 1 es un diagrama de flujo de un proceso ejemplar asociado con la manufactura del miembro o estructura de acero que consta de dos aspectos de la invención.

La fig. 2 es una tabla que proporciona rangos ejemplares para una química de acero utilizada de cuerdo con los aspectos de la invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La siguiente descripción detallada se refiere a los dibujos que le acompañan. Los mismos números de referencia en diferentes dibujos pueden identificar los mismos elementos o similares. También, la siguiente descripción detallada no limita la invención.

Las modalidades descritas en el presente utilizan una combinación de la química del acero intemperado y un proceso de galvanización para producir un acero a prueba de clima que tiene una apariencia uniforme. En una implementación ejemplar, la química del acero intemperado puede incluir un rango estrecha de silicio, como el comparado con los rangos de silicio permitidos en la química del acero intemperado convencional. La galvanización subsiguiente del acero intemperado da como resultado una apariencia uniforme con respecto al producto de acero terminado.

Como se discutió anteriormente, la química del acero intemperado es típicamente utilizada para evitar pintar el acero o galvanizar el acero que puede ser utilizado en varias estructuras de acero que son expuestas a elementos ambientales, como la lluvia, viento, sal, sol, etc. Como también se discutió anteriormente, la química del acero intemperado convencional permite un amplio rango de silicio en el acero. Por ejemplo, la Sociedad Americana para Prueba y Materiales (ASTM) la especificación estándar A871/A871 M (referida en el presente como ASTM A871 ) permite que la química del acero intemperado incluya una variación de silicio de 0.30 a 0.65 por ciento en peso para el acero Tipo I, 0.15 a 0.50 pór ciento en peso del acero tipo II, 0.15 a 0.40 por ciento en peso para el acero Tipo III y 0.25 a 0.50 por ciento en peso para el acero Tipo IV. Dichos rangos amplios de silicio en el acero intemperado puede dar como resultado una apariencia inconsistente del acero intemperado cuando una placa de acero u otra estructura de acero es galvanizada posteriormente, como se describe en detalla más adelante.

En una implementación ejemplar, la química del acero intemperado puede incluir un rango más estrecho de silicio que aquellos permitidos en las normas convencionales, como el ASTM A871 . Como un ejemplo, la cantidad de silicio proporcionada en el acero intemperado consistente con las implementaciones descritas en los rangos presentes de aproximadamente 0.15 por ciento a aproximadamente 0.30 por ciento en peso. Limitando la cantidad de silicio a este rango estrecho o menor, el acero intemperado resultante tendrá mucho mejor apariencia uniforme después de la galvanización.

Por ejemplo, el acero intemperado producido en implementaciones descritas en el presente pueden ser galvanizadas utilizando un procedimiento en caliente. El procedimiento en caliente puede galvanizar el acero intemperado y producir un miembro o estructura de acero que tiene una apariencia uniforme. Dicha apariencia uniforme puede dar como resultado un producto final más atractivo estéticamente. Esto es, en situaciones en donde la cantidad de silicio varía a una amplio rango, tal como los rangos permitidos en ASTM A871 , las porciones de acero que tienen grandes concentraciones de silicio resultarán como áreas más oscuras, tales como las áreas gris oscuro, después de que el acero intemperado es galvanizado. Como resultado, las áreas con altas concentraciones de silicio serán gris oscuro en color. En contraste, las porciones del acero que tienen concentraciones más bajas de silicio serán más ligeras en color, tales como el gris claro en color. El acero resultante entonces tiene una apariencia inconsistente o tipo camuflaje, moteada con parches más ligeros en todas partes. Además, la cantidad de silicio puede variar de hoja en hoja, aún cuando las hojas de acero están fabricadas de conformidad con la misma norma. Esto resulta en inconsistencias adicionales en color o de otro modo en una apariencia no uniforme de un producto de acero terminado que puede utilizar miembros fabricados de diferentes hojas de acero. El procesamiento consistente con la invención genera un miembro/estructura de acero galvanizado con una apariencia uniforme y mejora las calidades de resistencia al clima, como se describe en detalle más adelante. Por ejemplo, el acero galvanizado puede esencialmente tener dos capas de protección contra el clima. Esto es, el acero galvanizado puede formar una capa tipo óxido o patina basado en la química de intemperado y una capa externa galvanizada formada sobre el acero intemperado. Adicionalmente, la cantidad de zinc en el acero intemperado galvanizado es típicamente más alta que el acero no de intemperismo, incrementando así su resistencia a la corrosión. El acero intemperado galvanizado también exhibe una apariencia uniforme mientras evita la oxidación u otros efectos negativos debido al ambiente, como se describe en detalle más adelante.

La figura 1 es un diagrama de flujo que ilustra el proceso ejemplar asociado con el acero fabricado que puede ser utilizado en ambientes en donde el acero es expuesto al clima u otros elementos externos. El proceso puede comenzar seleccionando la química del acero intemperado (número 1 10). Por ejemplo, como se describió anteriormente, la química del acero intemperado consistente con las implementaciones descritas en el presente pueden ser elegidas para incluir un rango estrecho de silicio, como se compara con los rangos de silicio convencionales utilizados en el acero intemperado estándar. En una implementación ejemplar, la química del acero intemperado puede ser seleccionada de la tabla 200 ilustrada en la Fig. 2.

La tabla 200 incluye la química del acero intemperado para el acero Tipo I, tipo II, Tipo III y Tipo IV, ilustrados en las columnas 210, 220, 230 y 240, respectivamente. Refiriéndonos a la tabla 200 en la columna 210, el rango de silicio para el acero Tipo I puede variar de 0.20 a 0.30 por ciento en peso. Los otros rangos de varios elementos para el acero Tipo I pueden corresponder a los rangos proporcionados en ASTM A871 . Por ejemplo, el porcentaje por peso de carbón puede ser un máximo de 0.19 por ciento, el porcentaje por peso del manganeso puede variar de 0.80 a 1 .35, el porcentaje por eso del fósforo puede tener un máximo de 0.04, el porcentaje por peso del sulfuro puede tener un máximo de 0.05, el porcentaje por peso del níquel puede tener un máximo de 0.40, el porcentaje por peso del cromo puede variar de 0.40 a 0.70, el porcentaje por peso del cobre puede variar de 0.25 a 0.40 y el porcentaje por peso del vanadio puede variar de 0.02 a 0.20. La porción restante del acero puede sr hierro, con porciones insignificantes siendo impurezas. Para la tabla 200, las tolerancias asociados con cada uno de los rangos pueden estar de acuerdo con la norma ASTM A6. En la química del acero ilustrada en la columna 210, mediante el control estrecho del proceso de fabricación de manera que el silicio es proporcionado en un rango estrecho, el acero fabricado que utiliza esta química de intemperado sufrirá de menos inconsistencias con respecto a la cantidad de silicio a través del acero. Esto es, la concentración de silicio será más homogénea o aún en todo el acero. Como resultado, cuando el acero intemperado es subsiguientemente galvanizado, se obtiene una apariencia más uniforme del acero, como se describirá con más detalle más adelante.

Volviendo a la Fig. 2, la columna 220 ilustra la química del acero intemperado para el acero Tipo II, la columna 230 ilustra la química del acero intemperado para el acero Tipo III y la columna 240 ilustra la química del acero intemperado para el acero Tipo IV. En cada uno de estos tipos de acero, la cantidad de silicio varía de 0.20 a 0.30 por ciento en peso. Los otros rangos de varios elementos en las columnas 220, 230 y 240 pueden corresponder a los rangos proporcionados en ASTM A871. Similar a la discusión anterior con respecto al acero Tipo I ilustrado en la columna 210, proporcionando un rango estrecho de silicio (por ejemplo, de 0.20 a 0.30 por ciento en peso), el acero fabricado que utiliza la química del acero ilustrado en las columnas 220, 230 y 240 sufrirán de menos inconsistencias con respecto a la cantidad de silicio en todo el acero. Como resultado, el acero intemperado fabricado utilizando cualquiera de las químicas del acero y después galvanizado resultará en un miembro/estructura de acero que tiene un aspecto uniforme.

Volviendo a la Fig. 1 , después de que la química del acero es seleccionada (por ejemplo, cualquiera de las químicas ilustradas del acero en la tabla 200), el acero puede ser fabricado (número 120). Por ejemplo, se asume que la química del acero intemperado tipo II es seleccionada de una estructura de acero en particular, tal como una hoja de acero, que va a ser fabricada. En este caso, la hoja de acero puede ser fabricada de conformidad con la química de desgaste por erosión ilustrada en la columna 220. Como se discutió anteriormente, la cantidad de silicio en dicha química del acero está limitada a un rango de 0.20 a 0.30 por ciento en peso. En esta instancia, el silicio es mucho más probable que tenga una distribución uniforme o equitativa del silicio a través de la hoja de acero, como se compara con situaciones en donde el rango del silicio es mucho mayor, tal como un rango de 0.15 a 0.50 por ciento para el acero Tipo II de conformidad con ASTM A871 . Además, al controlar estrechamente la cantidad de silicio en este rango estrecho, las inconsistencias entre diferentes hojas de hacer son significativamente reducidas. Esto es particularmente benéfico en las estructuras de acero largo que incluye miembros de acero hechos de diferentes hojas de acero.

Después de que el acero es fabricado, el acero puede ser galvanizado (número 130). En algunos casos, el mismo fabricante o instalación de fabricación utilizada para fabricar el acero intemperado puede ser utilizado para galvanizar el acero. En otros casos, el acero fabricado puede ser enviado a otra ubicación para su galvanización. En cualquier caso, el acero puede ser galvanizado utilizando cualquier procedimiento de galvanización adecuado.

Por ejemplo, en una implementación, el acero puede ser fabricado utilizando un proceso de galvanización en caliente. En dichas implementaciones, el acero intemperado puede ser pasado a través de un baño de zinc fundido para proporcionar una capa relativamente delgada de zinc en la superficie externa de acero intemperado. Cuando el zinc es expuesto a la atmósfera, el zinc reacciona con el oxígeno para formar óxido de zinc. El oxido de zinc puede además reaccionar con el dióxido de carbono para formar un carbonato de zinc. El carbonato de zinc formado en la superficie externa del acero intemperado puede ser de color gris. En implementaciones alternativas, otros tipos de procesos de galvanización pueden ser utilizados. En cada caso, el acero intemperado puede ser galvanizado para además proteger el acero de varios efectos corrosivos. Además, incrementando el contenido de zinc del acero intemperado vía la galvanización incrementa la resistencia a la corrosión del acero intemperado. Esto es, la cantidad de zinc formado en la superficie externa del acero intemperado puede ser incrementada basándose en el uso particular del acero intemperado para proporcionar una protección adecuada del ambiente.

El acero galvanizado puede entonces ser utilizado para fabricar una estructura de acero (número 140). Por ejemplo, en una implementación, el acero intemperado galvanizado puede ser utilizado para fabricar las estructuras de utilidad eléctrica, tales como las torres de transmisión eléctricas de alto voltaje, las torres enrejadas, estructuras de energía de viento (por ejemplo, turbinas de viento) o estructuras de substracción. Alternativamente, el acero intemperado galvanizado puede ser utilizado para fabricar estructuras relacionadas con las comunicaciones, tales como las torres de trasmisiones inalámbricas o celulares utilizadas en comunicación con los sistemas/ redes.

En todavía otras implementaciones, el acero intemperado galvanizado puede ser utilizado en varios edificios u otras estructuras externas. Tales como las estructuras de luz/postes, puentes, rieles, muros de contención, estructuras de espectaculares/soportes, etc. En cada caso, la estructura de acero puede ser erigida (número 150). Además, en cada caso, el acero intemperado galvanizado puede tener una apariencia uniforme que es estéticamente atractiva.

Además, el acero intemperado galvanizado puede proporcionar una prueba de clima mejorada comparada con el acero galvanizado típico. Por ejemplo, en situaciones donde el proceso de galvanización no se lleva a cabo en todas las áreas del miembro de acero, porciones del recubrimiento galvanizado caen o se descascaran después de que se utiliza el miembro de acero, o el acabado galvanizado es dañado y no reparado, etc., una patina desgastada por erosión tipo óxido se desarrollarán en la superficie externa del acero basado en la química del acero intemperado subyacente. La patina desgastada por erosión o recubrimiento tipo óxido protegerá después el acero de los elementos/efectos corrosivos. En esencia, utilizar un acero intemperado galvanizado proporciona una capa añadida de protección para el miembro de acero.

La descripción anterior de las implementaciones ejemplares proporciona ilustración y descripción, pero no tienen la intención de ser exhaustivas o de limitar las modalidades descritas en el presente a la forma precisa divulgada. Las modificaciones y variaciones son posibles en vista de las enseñanzas anteriores o pueden ser adquiridas a partir de la práctica de las modalidades.

Por ejemplo, varias características han sido principalmente descritas anteriormente con respecto a la figura 2 como se utiliza una química del acero intemperado que incluye un rango relativamente estrecho de silicio (por ejemplo, 0.20 a 0.30 por ciento en peso) a través del acero. En otro ejemplo, se pueden utilizar otros rangos de silicio. Por ejemplo, una cantidad de silicio varía de 0.10 a 0.20 por ciento en peso, 0.30 a 0.40 por ciento en peso, 0.40 a 0.50 por ciento en peso, etc., puede utilizarse. En algunas implementaciones, el porcentaje del rango de silicio puede seleccionarse basándose en el color deseado para el producto terminado. Por ejemplo, si un color más oscuro del producto terminado es deseado, una alta concentración de silicio (por ejemplo 0.40 a 0.50 por ciento) puede elegirse. Sin embargo, en cada implementación, el rango de silicio puede ser controlado para proporcionar una variación/rango relativamente más estrecho, tal como menos del 0.15 por ciento por rango de peso (por ejemplo, 0.10 por ciento de rango). Esto da como resultado en un acero intemperado en donde la concentración o cantidad de silicio es relativamente uniforme o consistente en toda la estructura de acero fabricada.

Además, en otras implementaciones, la cantidad de silicio puede ser más estrechamente controlada para producir una distribución aún más uniforme de silicio en todo. Por ejemplo, en algunas implementaciones, el silicio puede ser controlado a variaciones/rango más estrechas, tales como menos de 0.05 por ciento por variación/rango por peso. Como ejemplos, en algunas implementaciones, una cantidad de silicio varía de 0.20 a 0.25 por ciento en peso, 0.25 a 0.30 por ciento en peso 0.30 a 0.32 por ciento en peso, etc. puede ser utilizado para producir un acero intemperado con una distribución/concentración muy uniforme de silicio a través de la hoja de acero u otro producto de acero fabricado. El acero intemperado galvanizado puede entonces producir una apariencia más uniforme.

Además, los aspectos han sido descritos anteriormente con respecto a la fabricación de varios productos de acero, tales como las hojas de acero, que pueden ser utilizadas para manufacturar otros productos/estructuras. Debe entenderse que el proceso consistente con los aspectos descritos anteriormente puede ser utilizado para fabricar cualquier tipo de productos de acero, tales como las barras de acero, vigas de acero o cualquier otro tipo de productos de acero.

Aunque la invención ha sido descrita en detalle anteriormente, se entiende expresamente que será aparente para las personas expertas en la técnica que la invención pueda ser modificada sin apartarse del espíritu de la invención. Varios cambios de forma, diseño o disposiciones pueden hacerse a la invención sin apartarse del espíritu y enfoque de la invención. Por lo tanto, la descripción antes mencionada es considerada ejemplar, en vez de limitante, y el verdadero alcance de la invención es aquél definido en las siguientes reivindicaciones.

Ningún elemento, ley o instrucción utilizada en la descripción de la presente aplicación deberá ser entendido como crítico o esencial de la invención a menos que se describa explícitamente. También, como se utilizó en el presente, el artículo "a" tiene la intensión de incluir uno o más artículos. Además, la frase "basada en" tiene la intención de significar "basada, por lo menos en parte, en" a menos que se estipule explícitamente lo contrario.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Una estructura, que comprende: por lo menos un miembro de acero, por lo menos el miembro de acero caracterizado porque incluye: acero fabricado utilizando la química del acero intemperado, la química del acero intemperado incluyendo silicio que varía de 0.20 por ciento a 0.30 por ciento en peso, y un recubrimiento que comprende zinc que cubre por lo menos algo de la superficie externa del acero.

2. La estructura de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la química del acero intemperado comprende carbón, manganeso, fósforo, azufre, níquel, cromo, cobre y vanadio.

3. La estructura de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada además porque las cantidades de carbón, manganeso, fósforo, sulfuro, níquel, cromo, cobre y vanadio en el acero intemperado están de acuerdo con la Sociedad Americana para Prueba y Materiales (ASTM) especificación A871 .

4. La estructura de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque la cantidad de silicio en el acero es relativamente consistente o uniforme en todo por lo menos el miembro de acero y un color de por lo menos un miembro de acero es relativamente uniforme o consistente en todo por lo menos un miembro de acero.

5. La estructura de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque por lo menos un miembro de acero comprende una pluralidad de miembros de acero y la estructura comprende una torre de transmisión eléctrica.

6. La estructura de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque por lo menos un miembro de acero comprende una pluralidad de miembros de acero y la estructura comprende una torre de transmisión celular o turbina de viento.

7. La estructura de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada además porque por lo menos un miembro de acero comprende una pluralidad de miembros de acero y la estructura comprende una estructura de luz, una estructura para espectaculares, un muro de contención, un edificio o un puente.

8. Un método, caracterizado porque comprende: fabricar un miembro de acero utilizando la química de intemperado, la química de intemperado incluye silicio que varía de 0.15 por ciento a 0.30 por ciento en peso; y galvanizar el miembro de acero.

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque la química del acero intemperado además incluye carbón, manganeso, fósforo, sulfuro, níquel, cromo, cobre y vanadio.

10. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque las cantidades de carbón, manganeso, fósforo, sulfuro, níquel, cromo, cobre y vanadio en el acero intemperado están de acuerdo con la Sociedad Americana para Prueba y Materiales (ASTM) especificación A871 o ASTM especificación G101 .

1 1. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el fabricar un miembro de acero comprende el fabricar una hoja de acero de modo tal que la cantidad de silicio en la hoja de acero sea relativamente homogénea en toda la hoja de acero.

12. El método de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado además porque por lo menos un miembro de acero comprende una pluralidad de miembros de acero formando por lo menos una porción de una torre de transmisión eléctrica.

13. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque por lo menos un miembro de acero comprende una pluralidad de miembros de acero formando por lo menos una porción de una torre de transmisión celular o una turbina de viento.

14. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque por lo menos un miembro de acero comprende una pluralidad de miembros de acero formando por lo menos una porción de un edificio, puente, una estructura de luz, un soporte para espectacular o un muro de contención.

15. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque además comprende: erigir una estructura que incluye el miembro de acero.

16. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque además comprende: seleccionar un rango de porcentaje de silicio en peso del miembro de acero basándose en por lo menos uno del color deseado del miembro de acero o una uniformidad deseada en el color del miembro de acero.

17. Una estructura de acero, que comprende: un miembro de acero caracterizado porque incluye: acero fabricado utilizando la química del acero intemperado, la química del acero intemperado incluyendo silicio, y un recubrimiento que comprende zinc que cubre por lo menos algo de la superficie externa del acero.

18. La estructura de acero de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada además porque la cantidad de silicio en el acero es uniforme en todo el miembro de acero.

19. La estructura de acero de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada además porque la cantidad de silicio en el acero varía por menos de 0.10 por ciento en peso en todo el miembro de acero.

20. La estructura de acero de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada además porque la cantidad de silicio varía de 0.20 a 0.30 por ciento en peso.