Post on 17-Dec-2014
GalvaSudGalvaSud
Processo de Galvanização por Imersão a Quente
Ricardo de Mello Brito
Seminário de Zinco e Seminário de Zinco e suas aplicacõessuas aplicacões
29 de marco de 2000
GalvaSudGalvaSud
ü Introdução
• Tecnologias de produto
• Tecnologias de processo
GalvaSudGalvaSud• proteção de aços contra à corrosão atmosférica
revestimento de Zn : efeitos de barreira e catódico
Ação atmosférica
5Zn(OH)2.XH2O
CARBONATO BÁSICO DE ZINCOFilme cinza-fosco, cristalino,
aderente, duro e impermeável à água. Responsável pela proteção.
Ação da água / umidade
Zn0 = Zn++ + 2e-2e- + O2 + 2H2O = 40H-
Zn++ + 2OH- + XH2O =
Zn(0H)2.XH2O
+ 2CO2 =
2 Zn.CO3.3Zn(OH)2.YH20
CATODOproteção
∆V
ANODOcorrosão
AÇO-BASE(catodo)
Zn (anodo)
E Zn =-0,76V
E Fe=-0,44V
E Sn =-0,136V
TE
ND
ÊN
CIA
A
NÓ
DIC
A
TE
ND
ÊN
CIA
C
AT
ÓD
ICA
Zn Fe
ELETRÓLITO
GalvaSudGalvaSud
0
5
10
15
20
25
4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52
Tempo em meses
Ava
nço
méd
io e
m m
m CZ-MIAço-CuCFF
• resistência à corrosão atmosférica : LF x LZ
28 meses 28 meses
CZCZ--MIMI
AçoAço--CuCu
CFFCFF
52 meses 52 meses
Corrosão totalapós 32 meses
GalvaSudGalvaSudV
ida
útil
em a
nos
(*)
10
20
30
40
50
60
70
80
153 229 305 382 460 532 610 688 763 837 916
Rural
Marinha
Industrial
Industrial Severa
Gramas de zinco / m²
(*) Máximo de 5% de Corrosão Vermelha na superfície da chapa
• estimativa de vida útil de aços galvanizados em diferentes atmosferas
GalvaSudGalvaSud
• Processos de galvanização por imersão a quente
ð Descontínuo : aço pré-recozido + decapagem + fluxagem
ð Contínuo :
¬ aço pré-recozido + decapagem + fluxagem ( Wheeling )+ limpeza + redução ( Selas )
¬aço não recozido + oxidação + redução ( Sendzimir / Armco )+ chama direta ( Selas DFF )+ limpeza + redução ( USS NOF )
¬ Fornos de recozimento + horizontais+ verticais
GalvaSudGalvaSud• década de 60 => desafio do uso em carrocerias de veículos
ð revestimento numa só face pintura
ð uniformidade do revestimento soldagem
ð qualidade superficial pecas expostas
ð propriedades mecânicas conformabilidade / envelhecimento
Desenvolvimento de tecnologias de produtoDesenvolvimento de tecnologias de processo
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• Introdução
ü Tecnologias de produto
• Tecnologias de processo
GalvaSudGalvaSud
Fluxo de produção de uma Fluxo de produção de uma bobina zincadabobina zincada
GalvaSudGalvaSud
ð aços IF ( interstitial free steel )ð teor de C < 0,006% + Ti ou Nb ou Ti - Nbð ausência de C e N em solucão sólida ( envelhecimento )ð controle da recristalização ( conformabilidade )
ð aços de alta resistência mecânicað aços BH ( bake hardening )ð aços DP ( dual phase )ð aços micro-ligadosð aços TRIP ( transformation induced plasticity )
ð novos revestimentos / acabamentosð banho de Zn sem chumboð galvannealedð novos pós-tratamentos ( fosfatização, tratamentos sem Cr )
GalvaSudGalvaSud
Limite de resistência [N/mm²]Limite de Limite de resistênciaresistência [N/mm²][N/mm²]
606060
000200200200 120012001200
alo
ng
amen
toA
80%
alo
ng
amen
toal
on
gam
ento
A80
%
IF (HX)estampagem extra profunda
TRIP Transformation Induced Plasticity
TMS Thyssen Martensitic Steel Dureza entre 600 - 1400 N/mm2
Aços convencionais
Isotropic (IHZ)estampagem extra profunda
CP Complex Phase, F+B+Multra alta resistência + deformação
Fe P(St)
Z StE(MHZ)
BH Back Hardening effect
DP Dual Phase, F+M baixo LE e alto LR
Novos aços de alta resistência
• Diferentes tipos de aço base - balanço LR x Al
GalvaSudGalvaSudComposições Químicas e Propriedades MecânicasComposições Químicas e Propriedades Mecânicas
Norma/Espec. Grau
Comp. Química(% máx) Propriedades Mecânicas
C Mn P S
NBR7008
ZC
ZE
ZEE
ZEE/PC
ZEE-IF
0,15
0,10
0,08
0,08
0,01
0,60
0,45
0,45
0,45
0,35
0,05
0,03
0,03
0,03
0,02
---
---
---
140 / 230
140 / 210
---
315 / 390
315 / 375
350 máx
350 máx
---
28 min
31 min
37 min
40 min
Limite deEscoamento (Mpa)
Limite deResistência (Mpa)
AlongamentoLo = 50 mm ( % )
NBR10735
ZAR 230
ZAR 250
ZAR 280
ZAR 345
ZAR 550
0,20
0,20
0,20
0,20
0,20
---
---
---
---
---
0,04
0,10
0,10
0,10
0,10
0,04
0,04
0,04
0,04
0,04
230 min
250 min
280 min
345 min
550 min
310 min
360 min
380 min
430 min
570 min
22 min
18 min
16 min
12 min
---
0,05
0,03
0,03
0,03
0,02CSN
GalvaSudGalvaSud
Fase Γ
Fase δ 1 e ζ
Aco
Zinco puro
Liga Zn-Al-Fe
• Revestimento galvannealed( liga Zn-Fe )
Vantagens do Galvanneal
¯ Pintabilidade
¯ Soldabilidade
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F a s e s F ó r m u l aQ u í m i c a
C o n t e ú d od e F e rro( % p e s o )
S iste m aC ristal in o
D e n s i d a d e(g /cm 3)
D u reza(H v )
η (E ta ) Z n M a x . 0 ,03 H e x a g o n a l 7 , 1 4 5 2
ζ (Z e ta ) F e Z n 1 3 6 ,7 ∼ 7 ,2 O rto r ô m b ico
7 , 1 5 2 0 0
δ 1( D e l t a - 1 )
F e Z n 7 8 ,5 ∼ 1 3 ,0 H e x a g o n a l 7 , 2 4 2 8 4 ∼ 3 0 0
Γ 1( G a m a - 1 )
F e 5Z n 2 1 1 8 ,5 ∼ 2 3 ,5 C F C 5 0 5
Γ ( G a m a ) F e 3Z n 1 0 2 4 ,0 ∼ 3 1 ,0 C C C 7 , 3 6 3 2 6
α -F e(F e -a lfa )
F e C C C 7 , 8 6 1 0 4
GalvaSudGalvaSud
0
2
4
6
8
10
12
14
16
4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44
Meses
GAZn-NiCZ-MICZ-EL
• resistência à corrosão atmosférica do sistema aço + pintura
GalvaSudGalvaSud• soldabilidade - vida útil dos eletrodos em solda por ponto
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Propriedades
Anti- powdering
Flaking(conformabilidade)
Pintabilidade
Soldabilidade
Resistência a corrosão
%Fe baixo alto
melhor pior
• efeito do teor de Fe nas propriedades do “galvanneal”
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Uso Geral
Quando o uso de Cristais Normais não atende os requisitos
Apropriada para pintura, onde a aparência é de
fundamental importância
Superfície apropriada para pintura, com melhores
características de soldabilidade.
Cristais Normais
• Solidificação normal do revestimento• Superfície com aparência de flores
Superfície Lisa
Cristais normais + Laminaçãoencruamento
Superfície Extra-Lisa
Cristais minimizados ou ausência de cristais+ Laminação de Encruamento
Galvannealed
Revestimento de liga Zn - Fe + Laminaçãode Encruamento
• Revestimentos / Acabamentos
GalvaSudGalvaSudCristais normais Cristais minimizados Galvannealed
Al-Fe-(Zn)
η
Fe
ζ
δ 1
Γ
Fe
GalvaSudGalvaSud
Norma Total das duas facesPorFace
Massa Mínima de Revestimento (em g/m²)
Ensaio Individual (1)
Tipo deRevestimento
ESPESSURA DA CAMADA
DE REV. POR FACE
( µm)Média do Ensaio Triplo (2)
NBR7008
X
Z
A
B
C
D
E
F
G
24
34
64
100
126
156
180
204
232
60
85
160
250
315
390
450
510
580
70
100
170
260
335
410
470
530
610
5
7
12
18
23.5
29
32.5
37
43
(1) Ensaio Individual é o menor valor encontrado nas determinações feitas em três corpos de prova, conforme a norma;(2) Ensaio Triplo é a média aritmética nas determinações feitas em três corpos de prova, conforme a norma;Nota: Massa específica do zinco: 7,14 Kg/dm³
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• Introdução
• Tecnologias de produto
ü Tecnologias de processo
GalvaSudGalvaSud• Linha de galvanização por imersão a quente da GalvaSud
• fabricante : SMS• capacidade de produção : 350.000 t/ano• largura da tira : 900 a 1850 mm• espessura da tira : 0,4 a 1,6 mm• produtos : zinco puro e liga Zn-Fe• qualidades : EM, EEP, EEP-PC, BH, AR• revestimento : 30 a 200 g/m2 por face
• comp. da linha : 240 m• altura da torre de resf. : 54 m• comp. max. de tira na linha : 1400 m• comp. de tira no forno : 400 m • capacidade do pote de Zn : 240 t• velocidade máx. : 150 m/min
GalvaSudGalvaSud
GalvaSudGalvaSud• Seção de entrada
ð desenroladeirasð máquina de soldað limpeza eletrolíticað torre de acumulação
geração de efluentes : 2 m3/h
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GalvaSudGalvaSud• Seção de processo 1
ð forno de recozimentoð pote de Znð navalhas de arð forno de galvannealð seção de resfriamentoð torre de acumulação
GalvaSudGalvaSud
GalvaSudGalvaSud
ð Aquecimento 100% por tubos radiantes
ð Seções : pré-aquecimento / aquecimento / encharque / resfriamento
ð Preparação da superfície da tira para a deposição do Zn
ð Eliminação resíduos oleosos na superfície da tira ( processo Ox )
ð Reduzir o filme de oxidação
Fe3O4 + 4 H2 3 Fe + 4H2O
FeO + H2 Fe + H2O
ð Controle das propriedades mecânicas
ð ciclos térmicos
• forno de recozimento
Atmosfera protetora de HN
GalvaSudGalvaSud
GalvaSudGalvaSud
100
200
300
400
500
600
700
800
900
100 200 300 400 500 600Comprimento da tira, m
Tem
per
atu
ra d
a tir
a °C
Resf. finalResf. final
AquecimentoAquecimento
EncharqueEncharque
ResfriamentoResfriamento
Liga Zn-FeLiga Zn-Fe
FHFH
QC, EM, EEP,EEP-PC,BH, ARQC, EM, EEP,EEP-PC,BH, AR
EqualizaçãoEqualização
Zinco puroZinco puro
• ciclos térmicos
GalvaSudGalvaSud• pote de Zn
ð Cuba cerâmica com aquecimento por indução
ð Componentes do pote
ð sink roll
ð rolo estabilizador
ð rolo corretor
ð braços e buchas
ð Sistema de controle de revestimento
ð navalhas de ar / N2
ð sopradores
ð medidor da camada de Zn
ð modelo matemático em malha fechada
GalvaSudGalvaSud• controle de formação de dross
GalvaSudGalvaSud
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Crescimento defase δ1.
Camada Fe-Al
Pote de Zn
Seção de aquecimento
Seção de encharque
• forno de galvanneling
forno de indução AJAX
1 bobina de 50 kHz
aquecimento : 3 m
encharque : 30 m
capacidade : 88 t/h
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Sopro Ar / N2Sopro Ar / N2
AquecimentoAquecimento
EncharqueEncharque
EncharqueEncharque
AquecimentoAquecimento
Sopro Ar / N2Sopro Ar / N2
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• Seção de processo 2 ð laminador de encruamentoð estiradeirað roll coater ( Cr, fosfato )ð torre de acumulação
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• laminador de encruamento
GalvaSudGalvaSud• Seção de saída
ð tesoura de apara lateralð seção de inspeçãoð carimbadorð oleadeira eletrostática
ð tesourað enroladeira
GalvaSudGalvaSud
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Obrigado, até novembro/2000