PT81892B

PT81892B - Processo de tratar perfis condutores nomeadamente metalicos e instalacao para a sua realizacao

Info

Publication number: PT81892B
Application number: PT81892A
Authority: PT
Inventors: Procedes De Galvanisation Fils
Original assignee: Tecnor Sa
Priority date: 1985-01-22
Filing date: 1986-01-22
Publication date: 1992-05-29
Also published as: NZ214887A; CN86100909A; EP0193422A1; ZA86424B; JPS61199062A; ES551127A0; FR2576323A1; AU5246386A; ES8705533A1; PT81892A; US4714626A

Description

ιί /ΐ era

-2-

MEMÓRIA DESCRITIVA 0 presente invento refere-se ao dorninio das técnicas de revestimento de pefis condutores, em especial perfis metálicos. 0 seu objectivo e em particular um processo de tratar psrfis condutores, em especial fios metálicos, que permita fazer em tais perfis um deposito ds pelo menos um material electricamenis condutor. Percsber-ss-à que este processo se aplica com maior vantagem ao tratamento de fios metálicos, e mais geralmente de fios cu outros psrfis feitos de materiais electricamente condutores, por revestimentos metálicos, referindo-se o caso preferido em particular do inventa ao revestimento de fios de aço com zinco pela técnica designada "galvanização". 0 invento abrange igualmente um dispositivo ou urna instalação que permita realizar o tratamento referido.

Indica-se acima que o invento se refere ao tratamento de perfis. Entende-se que esta expressão inclui não so os fios met iicos no sentido restrito mas também todos os produtos constituídos por um material electricamente condutor apresentado em comprimento, de modo que seja possível trate-los por passagem em banhos de tratamento, em especial desenrolando-os de bobinas de alimentação, para os enrolar em bobinas de recepção a saida da instalação ou para os condicionar por corte ao comprimento. D tratamento destes perfis e feito com banhos de materiais condutores da electricidsde apresentados no estado líquido nas condições do tratamento, regra geral um metal fundido ou uma liga mstalica fundida.

No domínio da galvanização dos perfis de aço a que c invento diz respeito em particular, e costume fazer passar os fios atreves de uma instalação na qual a secção essencial e s da galvanização propriamente dita e onde os fios atravessem uma cuba contendo um banho ds zinco aquecido ate ao estado liquido.Mesmo a montante da cuba procede-se geralmente a um pgs-aquscimentc dos

7131 -3- fios até uma temperatura nitidamente inferior a do banho de zinco, a fim de evitar a oxidação dos fios pelo ar ambiente. A sai-da do banho de tratamento, ou seja, a jusante, estes fios são arrefecidos, por exemplo por aspersão de égua e por circulação de ar, ou por uma combinação destas duas técnicas, antes de serem enrolados em bobinas de recepção.

Esta galvanização pode ssr feita em serie com tratamentos clássicos visando melhasr as propriedades mecanicas do aço, o que implica fazer os fios passarem por um forno de recozimento, do ti po „'nel, eventualmente por um banho de temoera, s depois per sec ções de arrefecimento, de decaoaaem e ds enxaauamento, antes de che-garem ao pre-aquecimento referido e ao proprio banho de zinco.

As técnicas aplicadas ate agora não tem sido inteiramente satisfatórias, e isto por razões dixectamente ligadas a aplicação da reacção quimica de formação de revestimento de galvanização. Parece que s aderencia do revestimento de zinco ao fio e forte-mente influenciada pela natureza e estrutura das primeiras cama- r! - is r is liga de ferro/zinco formadas sobre a superficie do aço na entrada no banho. Este esta habitualmente a uma temperatura relativamente baixa, da ordem dos 4502Q. Para se obtor revestimentos de zinco fortemente aderentes, e indispensável empregar aços calmados cu scmi-calmados, ja que aços efervescentes ou aços provenientes de mini-acearias não dão resultados satisfatórios nos en- Λ saios de aderencia.

A

Em certos casos, propos-se empregar uma atmosfera nitru-rante e redutora s fim de preparar a superfície do aço e de a introduzir a uma temperatura da ordem dos 72QSC no zinco fundido que constitui o banho de tratamento. Contudo, está fora de ques-tão adaptar uma temperatura superior, ja que a temperatura do fio não pode ser mantida constante desde a saida do forno de aquecimento ate 3 entrada do banho ds zinco, isto por razões tecnológicas . 0 presente invento visa eliminar os inconvenientes refe-

64.533 Ε 7131 -4- ridos. Permite ainda melhorar as propriedades mecanicas e fi-sico-químicas habitualmente pretendidas nos fios ds aço galvanizado ou, mais geralmsnte, em todos os perfis revestidos ou tratados ds maneira semelhante.

Para tal o invento tem como ofajectivo um processo de tratar perfis de materiais condutores da electricidade, segundo o qual se faz os ditos fios passaram através de um banho de tratamento liquido, caracterizado por se assegurar um aquecimento dos ditos perfis por efeito Joule antes de os mergulhar no dito banho, mediante passagem através de um banho de contacto condutor intermédio levada ate um potencial alto relativamente ao banho de tratamento e a um banho condutor prévio.Ds perfis são preferivelmente levados desta maneira ate atingirem, a entrada do banho de tratamento, uma temperatura superior à deste banho, para o manter s temperatura de tratamento útil. Levé-los assim até uma temperatura superior à temperatura de vaporização do dito banho de tratamento permite, alias muito frequentemente, melhorar o resultado do tratamento.

Um banho de tratamento condutor da electricidade pode constituir um dos contactos, entre os quais a corrente circula através dos perfis,so longo do troço compreendido entre os contactos, Neste caso, antes da imersão no dito banho de tratamento faz-se passar o perfil num banho de contacto condutor.

Anteriorrnente ao dito banho de contacto faz-se vantajosa-mente passar o dito pefil num banho desengordurante. Os contactos eléctricos são então repartidos: para o primeira contacto ao ni-vel do banho de desengorduramento, para o segundo contacto ao nível do dito banho de contacto, e para o terceiro contacto, que assegure com o segundo o aquecimento por efeito de Joule do dito perfil, ao nível do banho de tratamento.

Numa das principais aplicações do processo, o pefil e constituído por um perfil de aço.

No âmbito da sua aplicação para a galvanização o banho de -5- tratamento é constituído por um banho de zinco. 0 banho de contacto que precede o banho de tratamento pode ser constituído por um banho ds metal fundido, por exemplo um banho de chumbo ou um banho de electrálitc.

Um banho ds - contacto prévio para desengordurar pode ser constituído por um banho electrolxtico. Pode-se aliás pensar aqui om aplicar qualquer outro tratamento electrolítico'cb tipo conhecido. Uma inversão periódica da polaridade permite alternar no perfil os efeitos anódicos e catódicas do tratamento.

Uma das caracteristicas do invento e a facilidade de tratar simultaneamente vários fios ou vários conjuntos de fios. Ues-te caso regula-se a densidade da corrente individualmente fio por fio, para a adaptar às variações de velocidade de passagem dos ditos fios e obter sempre a temperatura constante desejada. Aqui, cada um dos fios ou perfis pode ser substituído por uma série de fios ou perfis, por exemplo em toalha. *

Para proteger da atmosfera corrosiva e manter pelo contraria no ambiente de vapor de zinco, o perfil é vantajosamente rodeado com um invólucro protector entre o banho de contacto e α banho de tratamento.

Como já indicado, o invento tem igualmente como objectivo um dispositivo ou uma instalação para a realização do tratamento de perfis condutores da electricidade e mais particularmente de fios metálicos. Esta instalação compreende uma cuba contendo um banho de tratamento líquido e meios para aquecer o perfil antes de este penetrar na dita cuba. £ caracterizado por os ditos meios para aquecer os perfis compreenderem uma fonte de alimentação de corrente electrica cujos terminais de alimentação estão res-pectivamente ligados ao dito banho de tratamento e a um banho de contacto atravessados pelos ditos perfis a montante no seu circuito de passagem. rium modo de execução preferido a instalação tem em suces-são no circuito uma cuba de banho electrolitico ligada a massa

64.533 E 7131 eléctrica, uma cuba de banho de contacto intermédio levado até um potencial alto relativamente a massa, e uma cuba de tratamento contendo um banho de zinco também ligada à massa, e tem meios / CQ > electronxcos associadas para regular a corrente aplicada a cada fio de maneira a manter constante a temperatura deste a entrada do banho de tratamento. fJa prática, em vez da própria temperatura pode-se utilizar vantajosamente como grandeza de refer __ cia o resultado de uma medida de resistência pela diferença de tensão nos bornes de fio no seu troço compreendido entre o banho de contacto intermédio e o banho de tratamento, tomando como re-

* A ferencia, consoante os fios tratados, relações entre resistência e temperatura que podem ser registadas em computador.

Descreve-se agora α invento com referência ao desenho anexo, que representa um modo particular de execução de uma instala ção do invento, especialmente adaptada ao tratamento de fios de aço com vista à sua galvanização. A instalação descrita compreende uma zone de acumulação de fios não tratados 1, meios para por sob tensão um fio 2 vindo da zona de acumulação de fios 1, urna cuba 3 contendo o banho de tratamento 4. 0 fio 2, que sai da zona de acumulação de fxo 1 s que seguidamente será dirigido para um enrolador 5 no fim do tratamento, passa por uma primeira etapa, num dispositivo 6 que constitui o primeiro contacto eléctrica, por um banha de desengarduramenta electrolrtico do fio.

Saída deste dispositivo de desengorduramsnto, α fio chega a uma cuba 7 que contém um metal em fu são 8, por exempla chumbo fundido, na qual é assegurado um segundo contacto electrx-co. Como variante, a cuba 7 pode conter um banho electrolrtico que assegure ainda uma função de decapagem do fio, a base de acido sulfurico ou de soda, e pode terminar num dispositivo de enxa— guament©.

Saído desta cuba 7, o fio metálico passa por um tubo 9

64.533 Ε 7131 -7- qus evita □ contacta com o ar ambiente, e penetra na cuba 3 que contern o banho de tratamento, tal como zinco em fusão 4, que assegura um terceiro contacta electrico com os fios em passagem.

Ds potenciais, e portanto a intensidade da corrente que atravessa o fio 2, podem ser regulados em função das propriedades eláctricas ern especial da resistência electrica, do fio, por um lado, e da velocidade de passagem do fio, pelo outro. 0 potencial é elevado ao nível do segunda contacto (banho de chumbo), estando os outros dois ligados a massa electrica. Entre o segundo contacto e o terceira contacto, a circulação da corrente ao longo do troço de fio aquece-o de tal modo que o fio penetra na + Λ· / ια cuba 3, no ponto indicado pelo numero de referencia 10, a uma temperatura que e rr.ais alta da instalação e que pode ser superior temperatura de vaporização do banho de tratamento 4. ?Jo caso do zinco essa temperatura de vapGrização é de cerca de 9Q72C.

Deste modo, durante a introdução no zinco liquido forma--se na superfície do fio uma bainha de vapor de zinco. Esta sobe pelo fio ern contracorrente no recinto 9, condensando-se nas partes do fio mais frias a montante e criando assim a primeira camada de adersnoia para o revestimento de zinco, desenvolvida mais tarde no interior do banho 4 propriamente dito.

Depois da passagem neste banho, o fio assim revestido é submetido a um jacto de gás, seguidamente a um jacto ds ar, e finalmente a uma aspersão de agua, antes de ser armazenado pelo snrolador 5 de maneira conhecida. 0 prccssso do invento, quando e aplicado na galvanização do fios de aço com patentagem, e aplicado de maneira a aquecer os fios acima do ponto de austenização do aço, quer dizer, a uma temperatura superior a 9502C. Pelo facto de a liga de ferro/car-bono passar a este estádio em fase gama evita-se que o carbono fique muito concentrado no centro dos fios como habitualmente, sobretudo no caso dos sços efervescentes e igualmsnte nos aços calmados ou semi-calmados.

64.533 Ε 7131 -3- Α

Pods-se obter assim fios com qualidades mecanicas mslhora-das, enquanto que, paralelamente, a presença do carbono na camada ds superfície dos fios em fase gama activa a reacção entre o fer-

A ro e o zinco e favorece a aderencia do revestimento.

No plana elúctrico, recordar-se-a que os fios são alimentados com corrente com o auxílio de três contactos. D primeiro contacto, no caso particular aqui considerado, ó constituídc/pcr um banho de desengorduramento electrolitico que ó comum a todos os fios e ligado à terra. Uma inversão periódica da polaridade ao nível do segundo contacto permite fazer alternar no banho de desengorduramento as fases de decapagem anódica e as fases de decapagem catódica. C segundo contacto tradu2-se por chegadas de potencial, isoladas relativamente a terra, como tantos contactos individuais quantos os fios ou as toalhas cujo aquecimento se deseje controlar separadamente, passando estes então para condutas individuais. 0 terceiro contacto I constituído pelo banho de zinco, que está ligado à terra. £ comum aos diversos fios.

Como js ss precisou, a temperatura do fio mais elevada encontra-se à entrada do banho de zinco. D ajuste desta temperatura para o nivsl pretendido pode ser feito com o auxilio de um conjunto de regulação em circuitos fechados secundados por um computador, pertencendo as técnicas conhecidas.

Do mesmo modo, a variação de corrente poderá ser obtida de maneira conhecida com urn conjunto de regulação. A temperatura a entrada do banho de tratamento dependera evidentemente da natureza do material constituinte desse banho de tratamento. fJa sequencia, será mantida no valor escolhido por meio ds um conjunto de regulação descrito seguidamente com referência a figura.

> A fia figura, o numero de referencia 18 indica a admissão de uma atmosfera neutra no tubo de protecção 9, enquanto que os números de referencia 21, 20 e 19 designam respectivamente os meios

-9- que asseguram o jacto de gás, o jacto de ar e a aspersão ds água a saída do banho de zinco. As tensões respectivas são impostas nos trss banhos por uma fonte de alimentação de corrente 17- Pode tzatar-se de corrente contínua quando o banho de contacto intermédio for um metal liquido, mas utiliza-se de preferencia uma corrente alterna em ligação com o emprego de um electrolito para este banho de contacto. A grandeza a manter constante e a temperatura de cada um dos fios individuais à entrada 10 do banho de tratamento 3, que para uma corrente determinada no percurso dos fios, compreendido entre o banho intermédio ε o banho de tratamento 3, pode ser influenciada, por exemplo por variações inevitáveis que intervenham na velocidade de passagem do fio. Contudo, não á a própria temperatura que e medida, mas sim a tensão do troço ds fio que parte para o tubo 9, detectada pelo voltímetro 16 muito mais facilmente qus a temperatura. A intensidade da corrente que circula neste troço á calculada em 13 como sendo igual a diferença entre a intensidade total que circula em 14 para o banho de contacto intermédio 8 e a intensidade secundaria que circula em 12 do banho preliminar 6. A resistência eláctrica R do troço e calculada em 15 a partir da diferença de potencial entre estes bornes e a intensidade da corrente, para ser utilizada como grandeza de referência mantida constante e igual a um valor de referência predeterminado pela regulação. Para cada tipo de fio, este valor de referência á determinado em função da temperatura desejada por comparação com grupos conhecidos que representam as variações da resistência eláctrica em função da temperatura.

Para proteger o fio com uma atmosfera apropriada, os tres contactas estão ligados de preferência entre si por condutas estanques e isolantes que permitem a passagem do fio a limitam as perdas por convecção e irradiaçao.

64.533 Ε 7131 -10-

Uma outra vantagem do invento e a dimensão da nova instalação.

Efectivamente, os processos anteriores requeriam instalações que habitualmente tinham 100 m de comprimento. As instalações de acordo com o invento podem agora ser dispostas em comprimentos inferiores a 20 m.

Alem disso, a própria cuba de tratamento tem dimensões mais reduzidas, porque como as reacções entre o metal constituinte dc fio ε o banho de tratamento são muito rápidas, o comprimento desta cuba á fortemente reduzido.

Uma segunda vantagem do invento e o balanço energetico, ja que se pode alcançar coeficientes da ordem de 7 a 8. 0 processo do invento permite efectivamente evitar as etapas de decapegem, de enxaguamento, de fluxagetn, de secagem e de aquecimento do banho de tratamento que eram necessárias antes do presente invento.

No novo processo, o calor e levado ao banho de tratamento pelo fio, e já não e necessário aquecer, por exemplo a cuba de zinco no caso da galvanização, durante a exploração. Apenas á necessário um dispositivo de aquecimento que compense as perdes durante a paragem da instalação.

Isto permite aliás o emprego de uma cuba de cerâmica, cuja duração e ilimitada.

Os fios revestidcs, em particular os fios de aço galvanizado, feitas pelo processo do invento tem propriedades mecânicas e químicas notáveis devido a excelente aderencia do revestimento, por exemplo zinco, ao fio. A título ilustrativo, pode-se precisar que com fios de baixo teor em carbono revestidos de acordo com o invento, á possivel enrolá-los sobre o seu próprio diâmetro sem risco de fender o revestimento, o que não acontecia nos fios dos métodos anteriores.

Naturalmente, o invento não está limitado as particularidades especificadas atrás ou aos pormenores do modo de execução

Claims

64.533 Ε 7131

-11- particular escolhido para o ilustrar. Todos os tipos de variantes podem ser feitos na execução particular descrita s título de exemplo e nos seus elementos constituintes, sem que com isso haja um desvio do âmbito do invento. Este engloba assim todos os meios que constituam equivalentes técnicos dos meios descritos, bem como as suas combinações. Ter-se-a compreendido, por exemplo, que o tratamento de fios claros pode ser feito peia mesma técnica, mas a temperaturas meis baixas. Aliás, é muito fácil fazer a instalação funcionar alternativamente com fios claros ou fios patentados, sendo a variação do potencial aplicado ao segundo banho de contacto o suficiente para modificar a temperatura dos fios a entrada do banho de tratamento. -REIVINDICAÇÕES- 1-. Processo de tratar perfis de materiais condutores de electricidade, segundo o qual se faz os ditos perfis passarem por urn banho ds tratamento constituído por um metal líquido para efectuar um revestimento dos perfis com esse metal, caractsriza-do por se assegurar um aquecimento dos ditos perfis por efeito Joule antes de os megulhar no dito banho de tratamento, fazendo os ditos perfis passarem por um banho de contacto (7) condutor situado a montante do banho de tratamento, e levado até um potencial sléctrico alto relativamente ao banho de tratamento e a um banho preliminar por onde os perfis passam a montante do banho ds contacto. 2g. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteriza-do por α dito banho preliminar ser um banho ds desengorduramento elsctrolitico (6). 3S, Processa de acordo com a reivindicação 1, caracteriza-do per a temperatura de cada perfil que circula nos ditos banhes

-12- de tratamento ser mantida constante a entrada dos ditos banhos de tratamento mediante regulação da intensidade da corrente que circula no dito perfil a partir do banho de contacto.
4-, Processo de acordo com qualquer das reivindicações de 1 a 3, caracterizado por se manter constante s temperatura de cada perfil a entrada no banho de tratamento por acção sobre a corrente de aquecimento do dito perfil. 5§. Processo de acordo com a reivindicação 2, caracteriza-dn per se inverter periodicamente a polaridade de um segundo contacto, ao nivel do dito banho de contacto, relativamente a um primeiro contacto, ao nivel do banho de dessngorduramento, e de um terceiro contacta, ao nivel do banho de tratamento. 6“. Dispositivo de acordo com qualquer das reivindicações de 1 a 5, caracterizado por o dito perfil ser constituído por um fio metálico. 7ã. Processa de acordo com qualquer das reivindicações de 1 a 6 aplicada na galvanização de perfis de aço e caracterizado por o dito banha de tratamento ser constituído por um banho de revestimento a base de zinco.
3-, Processo de acordo com a reivindicação 7, caracteriza-dc por o dito banho ds contacto ser constituído por um banho de chumbo. 9~. ProcessG de acordo com a reivindicação 3, caracterize-do por se tratar simultaneamente vários perfis e por se regular individulamente a densidade da corrente nos perfis de maneira a manter constante ε resistência de perfil correspondente, medida nos bornss do troço compreendido entre α banho de contacto e o banho de tratamento.
10-. Processo de acordo com qualquer das reivindicações de 1 a 9, caracterizado por o dito fio ser rodeado por um invólucro protector pelo menos entre o banho de contacto e o banho de tratamento. 64.533 Γ 7Ί kn» 5 '»* «*. 11 ~. Instaleção para tratar perfis de materiais condutores de electricidade, compreendendo meios para fazer os ditos perfis passarem por uma cuba contende o banho de tratamento s meios para aquecer os ditos perfis antes de estes penetrarem na dita cuba, sendo o dito banho de tratamento liquido condutor de electricica-de, caractsrizado por os ditos meios para aquecer os perfis compreenderem uma fonte de corrente electrica cujos polos estão rsspectivamente ligados ao dito banho de tratamento e a um banho dc contacto atravessado pelos ditos perfis a montante do banho de tratamento no seu circuito de passagem. 12- . Instalação de acordo com a reivindicação 11, caracte-rirada por ter ainda um banho de desangorduramento electrolxtico levado até um potencial diferente do do banho de contacto. ds corre nte secundaria que passa no banho pre- detecção da tensão nos bornes do troço de perfil o banho de contacto e o banho de tratamer ito, r a resi Λ stencia dos d.v tos troços a partir da 13- . Instalação de acordo com a reivindicação 12, caraeie-rizada por ter meios para calcular a diferença entre uma intensidade de corrente total em cada um dos perfis no banho de contacto e uma intensidsd dita diferença e da dita tensão, e meios para regular a alimentação de corrente de maneira a manter a dita resistência num valor constante predeterminado. ! -í 1SDG3, Γ.·Λ l!' L w. Pela TECNOR E SA " PGF" PROCEDES DE GALVANISATION DE FILS - O AGENTE OFICIAL -