BR112017000045B1 - Linha contínua de processamento de múltiplos propósitos para realizar tratamento térmico e revestimento por imersão a quente de uma chapa de aço - Google Patents

Linha contínua de processamento de múltiplos propósitos para realizar tratamento térmico e revestimento por imersão a quente de uma chapa de aço Download PDF

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Abstract

trata-se de uma linha de processamento contínuo de múltiplos propósitos com capacidade para o tratamento térmico e o revestimento por imersão a quente de uma chapa de aço que compreende: uma seção de recozimento (1) para aquecer a chapa de aço para uma temperatura de recozimento predeterminada e para manter a chapa de aço na dita temperatura de recozimento; uma primeira seção de transferência (2); uma seção de sobre-envelhecimento (3) com capacidade para manter a temperatura da chapa de aço entre 300 °c e 700 °c; uma segunda seção de transferência (4) com capacidade para ajustar a temperatura da chapa de aço para permitir o revestimento por imersão a quente da chapa; e uma seção de revestimento por imersão a quente (5), em que a primeira seção de transferência (2) compreende, em sequência, meios de resfriamento (21) e meios de aquecimento (22).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção refere-se a uma linha de processamento de múltiplos propósitos para o tratamento térmico e o revestimento por imersão a quente de uma chapa de aço.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Para se fabricar vários tipos de membros estruturais e painéis de carroceria para automóveis, é uma prática comum se utilizar folhas galvanizadas ou galvanizadas e recozidas produzidas a partir de aços de DP (duplas fase) ou aços de TRIP (plasticidade induzida por transformação). Mais recentemente, foi proposto também o uso de aços de Q&P (resfriamento brusco e particionamento). Tais folhas são produzidas na forma de chapas em linhas de processamento contínuo, tais como linhas de recozimento contínuo acopladas a instalações de revestimento. Porém, devido aos tratamentos térmicos exigidos para se fabricar essas folhas de aço e cujos tratamentos são diferentes para aços de DP, aços de TRIP e aços de Q&P, essas folhas de aço são produzidas em linhas dedicadas.
[003] Desse modo, a produção das várias qualidades de tais folhas de aço precisa de uma pluralidade de linhas que são muito dispendiosas.
[004] A fim de se reduzir os custos de investimento, é desejável se ter a capacidade para produzir aços de DP, de TRIP ou de Q&P no mesmo equipamento.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[005] Para esse propósito, a presente invenção refere-se a uma linha contínua de processamento de múltiplos propósitos com capacidade para realizar o tratamento térmico e o revestimento por imersão a quente de uma chapa de aço que compreende:- uma seção de recozimento para aquecer a chapa de aço a uma temperatura de recozimento predeterminada e para manter a chapa de aço na dita temperatura de recozimento,- uma primeira seção de transferência,- uma seção de superenvelhecimento com capacidade para manter a temperatura da chapa de aço entre 300 °C e 700 °C,- uma segunda seção de transferência com capacidade para ajustar a temperatura da chapa de aço para permitir o revestimento por imersão a quente da chapa, e- uma seção de revestimento por imersão a quente,em que a primeira seção de transferência compreende, em sequência, meios de resfriamento e meios de aquecimento.
[006] De acordo com realizações da invenção, a linha de processamento de múltiplos propósitos compreende um ou mais dentre os seguintes recursos, considerados por si só ou de acordo com qualquer combinação técnica possível:- os meios de resfriamento da primeira seção de transferência são controláveis de modo que suas capacidades de resfriamento sejam ajustáveis entre nenhum resfriamento e resfriamento rápido para uma temperatura de resfriamento brusco predeterminada e os meios de aquecimento da primeira seção de transferência são controláveis de modo que suas capacidades de aquecimento sejam ajustáveis entre nenhum aquecimento e aquecimento rápido para uma temperatura de superenvelhecimento predeterminada;- os meios de resfriamento da primeira seção de transferência são de tal modo que a velocidade de resfriamento possa ser ajustada entre 0 °C/s e pelo menos 70 °C/s e a temperatura de resfriamento brusco possa ser escolhida entre 100° C e 500 °C;- os meios de aquecimento da primeira seção de transferência compreendem pelo menos um aquecedor por indução controlável;- a segunda seção de transferência compreende, em sequência, meios de resfriamento controláveis e meios de aquecimento controláveis para se ajustar a temperatura da chapa através de resfriamento ou através de aquecimento;- a segunda seção de transferência compreende meios de resfriamento controláveis com capacidade para resfriar uma folha que tem uma espessura de até 2mm de uma temperatura entre 550 °C e 700 °C para uma temperatura de revestimento por imersão a quente a uma velocidade de resfriamento que é preferencialmente de pelo menos 50 °C/s;- a seção de superenvelhecimento compreende meios controláveis com capacidade para manter a temperatura da chapa em torno de uma temperatura de superenvelhecimento ou para permitir que a temperatura da chapa diminua lentamente entre uma temperatura de entrada e uma temperatura de saída.- a seção de recozimento compreende meios controláveis de modo que a temperatura de recozimento predeterminada possa ser escolhida entre 700 °C e 1.000 °C;- a seção de revestimento por imersão a quente compreende pelo menos um banho de metal líquido;- a seção de revestimento por imersão a quente compreende adicionalmente meios de formação de liga para o revestimento;- a seção de revestimento por imersão a quente é uma seção de galvanização ou uma seção de galvanização e recozimento.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[007] A invenção será descrita agora em detalhes, mas sem limitações em relação às figuras, em que:- A Figura 1 é uma vista esquemática de uma linha contínua de processamento de acordo com a invenção, e- A Figura 2 mostra esquematicamente os diagramas de temperatura versus tempo que correspondem a diversas trajetórias térmicas no processamento que podem ser realizadas em uma linha, de acordo com a invenção.
DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO
[008] Conforme mostrado na Figura 1, a linha contínua de processamento de múltiplos propósitos compreende uma seção derecozimento 1, uma primeira seção de transferência 2, uma seção desuperenvelhecimento 3, uma segunda seção de transferência 4 e uma seção de revestimento por imersão a quente 5, em que uma chapa de aço funciona conforme indicado pelas setas.
[009] A seção de recozimento 1 compreende uma zona de pré- aquecimento 10, uma zona de aquecimento 11 e uma zona de embebimento 12, que têm capacidade para aquecer a chapa da temperatura ambiente para uma temperatura de recozimento predeterminada AT que está compreendida entre 700 °C e 1.000 °C.
[010] Essa temperatura de recozimento deve ser escolhida de acordo com o tipo de folhas que são produzidas, isto é, entre cerca de 750 °C e 840 °C para os aços de DP, entre cerca de 830 °C e 860 °C para os aços de TRIP e entre cerca de 790 °C e 950 °C para os aços de Q&P.
[011] Para esse propósito, as zonas de pré-aquecimento e aquecimento compreendem meios de aquecimento controláveis conhecidos pelos técnicos no assunto.
[012] Na zona de embebimento, a chapa deve ser mantida na temperatura de recozimento ou em torno dessa temperatura, isto é, preferencialmente entre a temperatura de recozimento - 10 °C e a temperatura de recozimento + 10 °C, por um tempo de preferencialmente pelo menos 45 s, preferencialmente sob uma atmosfera protetora. Para esse propósito, a zona de embebimento consiste em uma fornalha de embebimento em si conhecida, cujo comprimento é adaptado para manter a temperatura pelo menos durante o tempo exigido mínimo, dada a velocidade de deslocamento da chapa.
[013] A primeira seção de transferência 2, compreende pelo menos, em sequência, primeiro, os meios de resfriamento 21, então, os meios de aquecimento 22.
[014] Os meios de resfriamento 21, que podem consistir em uma pluralidade de caixas de resfriamento 211 em si conhecidas, é controlável entre nenhum resfriamento e uma eficiência de resfriamento máxima, a fim de ter capacidade para resfriar a chapa a uma taxa de resfriamento ajustável para uma temperatura de resfriamento brusco predeterminada ou para não resfriar a chapa. A taxa de resfriamento e a temperatura de resfriamento brusco devem ser escolhidas de acordo com o tipo de folha de aço que é produzida. Por exemplo, para as folhas produzidas a partir de aços de DP, a chapa não deve ser resfriada na primeira seção de transferência, a mesma deve ter capacidade apenas para ser resfriada naturalmente para uma temperatura de entrada para dentro da seção de superenvelhecimento. Para as folhas fabricadas a partir de aços de TRIP, a chapa deve ser resfriada a uma velocidade de resfriamento em torno de 25 °C/segundos, por exemplo, para uma temperatura de superenvelhecimento OAT de cerca de 450 °C, por exemplo. Para as folhas produzidas a partir de aços de Q&P, a chapa deve ser resfriada bruscamente a uma velocidade de resfriamento de pelo menos 40 °C/s, preferencialmente pelo menos 50 °C/s, para uma temperatura de resfriamento brusco QT ajustável entre 100 °C e 370 °C, preferencialmente entre 140 °C e 355 °C, por exemplo. A diferença máxima entre a temperatura de recozimento e a temperatura de resfriamento brusco é de preferencialmente menos que 650 °C.
[015] Para esse propósito, os meios de resfriamento 21 devem ser de tal modo que a velocidade de resfriamento de uma chapa possa ser ajustada entre 0 °C/s e cerca de 70 °C/s e de tal modo que a temperatura de resfriamento brusco possa ser ajustada entre 100 °C e 500 °C.
[016] De preferência, a chapa é mantida na temperatura de resfriamento brusco por cerca de 1 a 2 segundos antes de ser reaquecida, embora até 10 s não haja nenhum efeito adverso.
[017] Se os meios de resfriamento 21 consistirem em uma pluralidade de caixas de resfriamento 211, essas caixas de resfriamento são preferencialmente controláveis de modo independente.
[018] As caixas de resfriamento 211 são, por exemplo, caixas de sopro em si conhecidas com capacidade para soprar ar, gás ou uma mistura de ar ou gás e água na chapa.
[019] Os meios de aquecimento 22 que podem consistir em, por exemplo, uma bobina de indução com capacidade para ser fornecida por uma potência de 4,0 MW, ou duas bobinas de indução, cada uma com capacidade para fornecer uma potência de 4,0W, para uma linha de capacidade maior, e devem ser controláveis a fim de aquecer rapidamente as chapas para uma temperatura de superenvelhecimento predeterminada se as folhas forem produzidas a partir de aços de Q&P ou não aquecer a chapa, se as folhas forem produzidas a partir de aços de DP ou de TRIP.
[020] Para os aços de Q&P, a temperatura de superenvelhecimento se encontra geralmente entre 340 °C e 490 °C,preferencialmente entre 350 °C e 480 °C.
[021] A seção de superenvelhecimento 3 é uma fornalha de embebimento que compreende meios controláveis conhecidos com capacidade para manter a temperatura da chapa na temperatura de superenvelhecimento predeterminada entre 300 °C e 700 °C, preferencialmente entre 340 °C e 480 °C que é em torno da temperatura na qual a chapa é introduzida na seção de superenvelhecimento na saída da primeira seção de transferência. Porém, essa seção também tem capacidade para não manter a temperatura, mas tem a capacidade para permitir que a mesma diminua constantemente até uma temperatura de saída preferencialmente igual ou quase igual à temperatura de revestimento isto é, a temperatura na qual a chapa deve ser introduzida na seção de revestimento por imersão a quente 5 dado o revestimento que tem que ser realizado. De modo geral, essa temperatura é de cerca de 460 °C.
[022] Quando as folhas são produzidas a partir de aço de DP, a chapa é introduzida na seção de superenvelhecimento a uma temperatura geralmente entre 650 °C e 700 °C, mas pode estar entre 550 °C e 700 °C, e a mesma é regularmente resfriada para uma temperatura de saída preferencialmente igual à temperatura de revestimento. A mesma também pode ser resfriada a uma taxa de resfriamento moderada para a temperatura de introdução na seção de superenvelhecimento, então, mantida nessa temperatura em toda a seção de superenvelhecimento, então, resfriada para a temperatura de revestimento a uma velocidade de resfriamento que é preferencialmente de pelo menos 50 °C/S para as folhas que têm uma espessura de até pelo menos 2 mm.
[023] Quando as folhas são produzidas a partir de aço de TRIP, a chapa é introduzida na seção de superenvelhecimento a uma temperatura de superenvelhecimento geralmente em torno de 450 °C ou 460 °C, ou dentro da faixa de 400 °C a 460 °C e na saída do superenvelhecimento preferencialmente igual à temperatura de revestimento e é mantida nessa temperatura ou em torno da mesma, isto é, entre a temperatura de superenvelhecimento - 10 °C e a temperatura de superenvelhecimento + 10 °C, por um tempo geralmente entre 20 s e 60 s.
[024] Quando as folhas são produzidas a partir de aços de Q&P, a chapa é introduzida na seção de superenvelhecimento na temperatura de superenvelhecimento obtida pelos meios de aquecimento da primeira seção de transferência, e é mantida na temperatura ou cerca de na temperatura, isto é, entre a temperatura de superenvelhecimento - 10 °C e a temperatura de superenvelhecimento + 10 °C, por um tempo geralmente entre 20 segundos e 60 segundos.
[025] Conforme dito previamente, a temperatura de superenvelhecimento se encontra geralmente entre 340 °C e 480 °C e preferencialmente entre 350 °C e 480 °C. Além disso, a diferença entre a temperatura de superenvelhecimento e a temperatura de resfriamento brusco deve permanecer menor que 330 °C.
[026] De modo geral, quando a chapa é, então, galvanizada, o tempo de retenção na temperatura de superenvelhecimento é de pelo menos 30 s. Quando a chapa é galvanizada e recozida, o tempo de retenção é preferencialmente de pelo menos 45 s.
[027] O comprimento da fornalha de embebimento é adaptado de modo que o tempo de retenção possa ser o tempo especificado dada a velocidade de deslocamento da chapa na linha.
[028] A segunda seção de transferência 4 compreende meios de resfriamento controláveis 41 que consistem, por exemplo, em caixas de sopro 411 com capacidade para resfriar a chapa de uma temperatura de superenvelhecimento maior que a temperatura de revestimento até a temperatura de revestimento, isto é, entre uma temperatura maior que 460 °C, mas menor que 490 °C a uma temperatura entre 450 °C e 460 °C, por exemplo. Para alguns aços, tais como os aços de DP, os meios de resfriamento 41 devem ter capacidade para resfriar as folhas que têm uma espessura de até pelo menos 2 mm, de uma temperatura entre 550 °C e 700 °C a uma velocidade de resfriamento que é preferencialmente de pelo menos 50 °C/s. Nesse caso, se os meios de resfriamento forem caixas de sopro 411, essas caixas de sopro devem ter capacidade para realizar tal resfriamento. Esses meios não podem ser usados se nenhum resfriamento for necessário.
[029] A segunda seção de transferência 4 compreende também meios de aquecimento rápido controláveis 42, tais como um aquecedor por indução com capacidade para aquecer a chapa de uma temperatura de superenvelhecimento menor que a temperatura de revestimento para a temperatura de revestimento, isto é, de uma temperatura menor que 460 °C, mas maior que 340 °C, para uma temperatura entre 450 °C e 460 °C, por exemplo, ou de 400 °C a 460 °C. Esses meios de aquecimento não precisam ser usados se nenhum aquecimento for necessário.
[030] A seção de revestimento por imersão a quente 5 compreende pelo menos um banho de metal líquido 51, meios de formação de liga 52 e meios de resfriamento 53 que são conhecidos pelos técnicos no assunto. A mesma compreende adicionalmente seções de resfriamento após sair da caixa (ou APC) 54, 55, também conhecidas pelos técnicos no assunto.
[031] O banho de metal líquido é, por exemplo, um banho de zinco líquido ou de liga de zinco líquida para a galvanização ou a galvanização e recozimento.
[032] O meio de formação de liga é uma fornalha com capacidade para manter a chapa em uma temperatura de formação de liga geralmente entre 480 °C a 570 °C e é usado quando a chapa é galvanizada e recozida.
[033] Com essa linha, é possível alcançar os ciclos térmicos que correspondem ao que é necessário para se produzir folhas de aço de DP, TRIP ou Q&P. Os diagramas de temperatura versus tempos desses ciclos são mostrados na Figura 2.
[034] Para um aço de Q&P, a chapa é aquecida na seção de recozimento 1, para uma temperatura de recozimento AT entre 795 °C e 910 °C, e mantida 101 nessa temperatura. Então, na primeira seção de transferência, a chapa é rapidamente resfriada 102 até uma temperatura de resfriamento brusco QT entre 140 °C e 355 °C, então, reaquecida 102a ou 102b para uma temperatura de superenvelhecimento entre 340 °C e 490 °C. Então, na seção de superenvelhecimento, a chapa é mantida 103a ou 103b na temperatura de superenvelhecimento que pode ser maior, menor ou igual à temperatura de revestimento.
[035] Então, se a temperatura de superenvelhecimento não for igual à temperatura de revestimento, a chapa é resfriada 104a ou aquecida 104b para a temperatura de revestimento.
[036] A chapa é revestida através de galvanização 50, 50a ou galvanização e recozimento 50, 50b.
[037] Para um aço de TRIP, a chapa é aquecida para uma temperatura de recozimento entre 830 e 870 °C e mantida nessa temperatura 201, na seção de recozimento 1, então, a mesma é resfriada 202 na primeira seção de transferência 2 para uma temperatura de superenvelhecimento de cerca de 450 °C que é cerca de a temperatura de revestimento. Então, a chapa é mantida 203 nessa temperatura na seção de superenvelhecimento 3 e passa através da segunda seção de transferência 4 sem alterar sua temperatura ou ajustando-se a mesma se necessário. Então, a chapa é revestida por galvanização ou galvanização e recozimento, por exemplo.
[038] Para um aço de DP, na seção de recozimento 1, a chapa é aquecida para uma temperatura de recozimento entre 770 e 840 °C, por exemplo, e mantida 301 nessa temperatura. Então, a chapa passa através da primeira seção de transferência 2, sem aquecimento e sem resfriamento forçado 302 a fim de ser introduzida na seção de superenvelhecimento 3 a uma temperatura TDP entre 650 °C ou mesmo 550 °C e 700 °C. Em uma realização, na seção de superenvelhecimento, a temperatura da chapa diminui regularmente 303 até a temperatura de revestimento. Na segunda seção de transferência, a temperatura da chapa é ajustada se necessário. Então, a chapa é revestida por galvanização ou galvanização e recozimento, por exemplo. Em outra realização, na seção de superenvelhecimento, a temperatura da chapa é mantida 303’ na temperatura TDP ou aproximadamente nessa temperatura. Na segunda seção de transferência 4, a folha é resfriada 304 a uma velocidade de resfriamento que é preferencialmente de pelo menos 50 °C/s para todos os medidores até pelo menos 2 mm. Então, a chapa é revestida por galvanização ou galvanização e recozimento, por exemplo.
[039] Pode-se perceber que o revestimento por imersão a quente não é necessariamente um revestimento de zinco, mas que pode ser de todos os tipos de revestimento de metal por imersão a quente.
[040] Todas as seções da linha são independentemente controláveis, é possível produzir sucessivamente na mesma linha várias folhas produzidas a partir de aços de TRIP, aços de DP e aços de Q&P.

Claims (8)

1. LINHA CONTÍNUA DE PROCESSAMENTO DEMÚLTIPLOS PROPÓSITOS PARA REALIZAR TRATAMENTO TÉRMICO E REVESTIMENTO POR IMERSÃO A QUENTE DE UMA CHAPA DE AÇO caracterizada por compreender:- uma seção de recozimento (1) para aquecer a chapa de aço para uma temperatura de recozimento predeterminada entre 700 °C e 1.000 °C e para manter a chapa de aço na temperatura de recozimento,- uma primeira seção de transferência (2),- uma seção de superenvelhecimento (3) com capacidade para manter a uma temperatura de superenvelhecimento da chapa de aço entre 300 °C e 700 °C,- uma segunda seção de transferência (4) com capacidade para ajustar a temperatura da chapa de aço para permitir o revestimento por imersão a quente da chapa, e- uma seção de revestimento por imersão a quente (5),em que a primeira seção de transferência (2) compreende, em sequência, meios de resfriamento (21) e meios de aquecimento (22), e em que a segunda seção de transferência (4) compreende, em sequência, meios de resfriamento controláveis (41) e meios de aquecimento controláveis (42) para ajustar a temperatura da chapa através de resfriamento ou através de aquecimento, os meios de resfriamento controláveis (41) com capacidade para resfriar a chapa de uma temperatura de superenvelhecimento maior que a temperatura de revestimento até a temperatura de revestimento, os meios de aquecimento controláveis (42) com capacidade para aquecer a chapa de uma temperatura de superenvelhecimento menor que a temperatura de revestimento para a temperatura de revestimento.
2. LINHA CONTÍNUA DE PROCESSAMENTO DE MÚLTIPLOS PROPÓSITOS, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelos meios de resfriamento (21) da primeira seção de transferência (2) serem controláveis de modo que suas capacidades de resfriamento sejam ajustáveis entre nenhum resfriamento e resfriamento rápido para uma temperatura de resfriamento brusco predeterminada e os meios de aquecimento (22) da primeira seção de transferência (2) são controláveis de modo que suas capacidades de aquecimento sejam ajustáveis entre nenhum aquecimento e aquecimento rápido para uma temperatura de superenvelhecimento predeterminada.
3. LINHA CONTÍNUA DE PROCESSAMENTO DEMÚLTIPLOS PROPÓSITOS, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelos meios de resfriamento (21) da primeira seção de transferência (2) serem de tal modo que a temperatura de resfriamento brusco possa ser escolhida entre 100 °C e 500 °C.
4. LINHA CONTÍNUA DE PROCESSAMENTO DEMÚLTIPLOS PROPÓSITOS, de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 3, caracterizada pelos meios de aquecimento (22) da primeira seção de transferência (2) compreenderem pelo menos um aquecedor por indução controlável (221).
5. LINHA CONTÍNUA DE PROCESSAMENTO DEMÚLTIPLOS PROPÓSITOS, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pela segunda seção de transferência (4) compreender meios de resfriamento controláveis (41) com capacidade para resfriar uma folha que tem uma espessura de até 2 mm de uma temperatura entre 550 °C e 700 °C para uma temperatura de revestimento por imersão a quente a uma velocidade de resfriamento que é de pelo menos 50 °C/s.
6. LINHA CONTÍNUA DE PROCESSAMENTO DEMÚLTIPLOS PROPÓSITOS, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pela seção de revestimento por imersão a quente (5) compreender pelo menos um banho de metal líquido (51).
7. LINHA CONTÍNUA DE PROCESSAMENTO DEMÚLTIPLOS PROPÓSITOS, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pela seção de revestimento por imersão a quente (5) compreender adicionalmente meios de formação de liga para o revestimento (52).
8. LINHA CONTÍNUA DE PROCESSAMENTO DEMÚLTIPLOS PROPÓSITOS, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pela seção de revestimento por imersão a quente (5) ser uma seção de galvanização ou uma seção de galvanização e recozimento.
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