BRPI0413708B1

BRPI0413708B1 - processo de produção de chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistência.

Info

Publication number: BRPI0413708B1
Application number: BRPI0413708-6A
Authority: BR
Inventors: Kazuhiko Honda; Koki Tanaka
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2004-08-19
Publication date: 2012-12-11
Also published as: ES2381364T3; KR20060026970A; EP1658387B1; CN1839210A; ATE550447T1; TW200510567A; US8491734B2; KR100766165B1; WO2005017214A1; JP4192051B2; TWI268964B; RU2006108544A; PL1658387T3; JP2005060743A; CA2536153C; US20070051438A1; RU2323266C2; EP1658387A1; CN100385019C; BRPI0413708A

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PROCESSO DE PRODUÇÃO DE CHAPA DE AÇO GALVANIZADA E RECOZIDA DE ALTA RESISTÊNCIA".

CAMPO TÉCNICO

A presente invenção refere-se a um processo de produção e a

um sistema de produção de uma chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistência, mais particularmente refere-se a uma chapa de aço revesti- da capaz de ser utilizada para várias aplicações, por exemplo, uma chapa de aço para material de construção ou para automóveis. TÉCNICA ANTERIOR

Como uma chapa de aço revestida com uma boa resistência à corrosão, existe uma chapa de aço galvanizada e recozida. Esta chapa de aço galvanizada e recozida é geralmente produzida desengordurando-se a chapa de aço, então preaquecendo-se em um forno não-oxidante, recozê-la por redução em um forno de redução para limpar a superfície e garantir a qualidade, imergindo-se a chapa em um banho de galvanização por imersão a quente, controlando a quantidade de deposição, então ligando-se. Devido a suas características de resistência superior à corrosão, adesão do reves- timento, etc., é amplamente usada para automóveis, material de construção, e outras aplicações.

Em particular, em anos recentes, no setor automobilístico, as chapas de aço galvanizadas têm que ser tornadas maiores em resistência para alcançar tanto a função de proteger os passageiros no momento de uma colisão quanto reduzir o peso com o propósito de melhorar a eficiência do combustível.

Também, recentemente, para fazer a reação na superfície da chapa de aço ao tempo do recozimento mais uniforme e melhorar a aparên- cia do revestimento, o sistema de produção para chapa de aço galvanizada usando-se todos os fornos de recozimento do tipo de tubo radiante teve seu uso propagado.

Para tornar a chapa de aço mais resistente sem reduzir a capa- cidade de trabalho, a adição de elementos tais como Si, Mn e P é eficaz. Esses elementos são seletivamente oxidados na etapa de recozimento por redução e tornam-se concentrados na superfície da chapa de aço. Em parti- cular, óxidos de Si concentrados na superfície da chapa de aço provocam a queda da capacidade de molhamento da chapa de aço e do zinco fundido.

Em casos extremos, o zinco fundido não aderirá à chapa de aço.

Portanto, para revestir com zinco fundido uma chapa de aço à qual foi adicionado um elemento como P, foi feito uso do método de fazer com que a espessura da película de óxido de ferro tenha uma faixa adequa- da para manter baixa a produção de camadas de óxido de elementos tais como Si, Mn, e P e melhorar a capacidade de molhamento (por exemplo, veja a patente Japonesa N0 2513532) ou o método de pré-revestir para me- lhorar a capacidade de molhamento do revestimento (por exemplo, veja a publicação de patente não examinada japonesa (Kokai) N0 2-38549).

Além disso, os inventores propuseram o método de produção compreendendo controlar-se adequadamente a atmosfera de redução para provocar a oxidação interna do SiO de forma a melhorar a capacidade de molhamento do revestimento (por exemplo, veja a publicação de patente não examinada japonesa (Kokai) N0 2001-323355).

Entretanto, a tecnologia descrita na patente Japonesa n° 2513532 e na publicação de, patente não examinada japonesa (Kokai) N0 2001-323355 é uma tecnologia usando-se um sistema de produção Sendzi- mir para chapas de aço galvanizadas por imersão a quente para aquecê-las em uma atmosfera não-oxidante e recozê-las em uma atmosfera redutora e não pode ser usada em um equipamento de produção de chapa de aço gal- vanizada por imersão a quente usando-se um forno de recozimento do tipo tubo radiante. Também, na tecnologia descrita na publicação de patente não examinada japonesa (Kokai) N0 2-38549, um sistema de pré-revestimento é necessário. Quando não há espaço de instalação, ela não pode ser usada. Também, um aumento no custo devido à instalação do sistema de pré reves- timento é inevitável. DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

Portanto, a presente invenção resolve o problema acima e pro- põe um processo de produção de chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistência por um equipamento de produção de chapa de aço galvani- zada por imersão a quente usando um forno de recozimento do tipo tubo radiante e um sistema de produção para a mesma.

Os inventores engajados na pesquisa intensa de um processo de produção para produzir uma chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistência por um equipamento de produção de chapa de aço galvanizada por imersão a quente usando-se um forno de recozimento do tipo tubo radi- ante e como resultado descobriram que tornando-se a atmosfera na zona de redução uma atmosfera contendo H2 na quantidade de 1 a 60% em peso e compreendendo o saldo de N2, H2O, O2, CO2, CO, e as inevitáveis impure- zas, controlando-se o log(PC02/PH2) da pressão parcial do dióxido de car- bono e da pressão parcial do hidrogênio na atmosfera para log(PC02/PH2) < -0,5 e o log(PH20/PH2) da pressão parcial da água e a pressão parcial do hidrogênio para log(PH20/PH2) < -0,5, e controlando-se o log(PT/PH2) da pressão parcial total Pt da pressão parcial do oxido de carbono PCO2 e da pressão parcial da água PH2O e a pressão parcial do hidrogênio para -3 < log(PT/PH2) < 0,5, é possível produzir-se uma chapa de aço galvanizada e recozidade alta resistência. Eles também descobriram que enchendo-se o forno de recozimento do tipo tubo radiante com um gás compreendendo 1 a 100% em peso de CO2 e o saldo sendo N2, H2O, O2, CO e as inevitáveis im- purezas, é possível produzir-se uma chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistência.

Isto é, a essência da presente invenção é como segue:

(1) Um processo de produção de uma chapa de aço galva- nizada e recozida de alta resistência compreendendo revestir continuamente com zinco fundido uma chapa de aço de alta resistência tendo um teor de Si de 0,4 a 2,0% em peso, durante cuja produção a atmosfera da zona de re- dução foi uma atmosfera contendo H2 até 1 a 60% em peso e compreendeu o saldo de N2, H2O, O2, CO2, CO, e as inevitáveis impurezas, controlando- se, na atmosfera, o log(PC02/PH2) da pressão parcial do dióxido de carbono e a pressão parcial do hidrogênio para log(PC02/PH2) < -0,5, o log(PH20/PH2) da pressão parcial da água e da pressão parcial do hidrogê- nio para log(PH20/PH2) < -0,5, e o log(PT/PH2) da pressão parcial total Pt da pressão parcial de dióxido de carbono PCO2 e a pressão parcial da água PH2O e a pressão parcial do hidrogênio para -3 < log(PT/PH2) < -0,5, exe- cutando o recozimento na zona de redução em uma região de temperatura de duas fases ferrita-austenita a 720°C até 880°C, resfriando-se então por um banho de revestimento e executando-se a galvanização de modo a for- mar uma camada de galvanização por imersão a quente na superfície da chapa de aço laminada a frio, aquecendo-se então para a ligação da chapa de aço na qual é formada a camada de galvanização por imersão a quente a 460 a 550°C, é possível produzir-se uma chapa de aço galvanizada e reco- zida de alta resistência. (2) Um processo de produção de uma chapa de aço galva-

nizada e recozida de alta resistência conforme apresentado em (1), caracte- rizado pela execução da galvanização e recozimento em um banho de gal- vanização por imersão a quente de uma composição compreendida de uma concentração eficaz de Al no banho de pelo menos 0,07% em peso e o sal- do sendo Zn e as inevitáveis impurezas e executando-se a ligação a uma temperatura (0C) que satisfaça

450 < T < 410xexp(2x[AI%])

onde, [Al%]: concentração eficaz de Al (% em peso) no banho de galvanização por imersão a quente (3) Um processo de produção de uma chapa de aço galva-

nizada e recozida de alta resistência conforme apresentado em (1) ou (2), superior em aglutinação, caracterizado pela execução a uma concentração eficaz de Al(% em peso) no banho satisfazendo a concentração eficaz de Al no banho de: [Al%] < 0,092 - 0,001 χ [Si%]2

onde, [Si%]: teor de Si na chapa de aço (% em peso)

(4) Um equipamento de produção de chapas de aço galva- nizadas por imersão a quente compreendendo o fornecimento de um banho de galvanização por imersão a quente e revestindo-se continuamente uma chapa de aço com zinco fundido, o mencionado equipamento para produção de uma chapa de aço galvanizada por imersão a quente para trabalhar o processo de produção de uma chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistência descrita em (1) caracterizado por fazer do forno de recozimento um forno de recozimento do tipo tubo radiante e fornecer um aparelho para se introduzir no forno de recozimento um gás contendo CO2 em uma quanti- dade de 1 a 100% em peso e compreendido do saldo de N2, H2O, O2, CO e as inevitáveis impurezas.

(5) Um equipamento para produção de chapa de aço galva- nizada por imersão a quente compreendendo o fornecimento de um banho de galvanização por imersão a quente e o revestimento contínuo de uma chapa de aço com zinco fundido, o mencionado equipamento para produção de uma chapa de aço galvanizada por imersão a quente para trabalhar o processo de produção de uma chapa de aço galvanizada e recozida por i- mersão a quente descrita em (1) caracterizado por fazer do forno de recozi- mento um forno de recozimento do tipo tubo radiante e fornecer um aparelho para queimar o CO ou um hidrocarboneto no forno de recozimento e produ- zir um gás contendo CO2 em uma quantidade de 1 a 100% em peso e com- preendido do saldo de N2, H2O, O2, CO e as inevitáveis impurezas.

Também, na presente invenção, é possível produzir-se uma chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistência objetivada pela pre- sente invenção sob as condições definidas abaixo: 1) No processo de produção de uma chapa de aço galvani-

zada e recozida de alta resistência conforme apresentado em qualquer um dos itens (1) a (5) acima, a chapa é resfriada da temperatura máxima alcan- çada até 650°C por uma taxa média de resfriamento de 0,5 a 10°C/s e então de 650°C até o banho de revestimento por uma taxa de resfriamento média de pelo menos 3°C/s.

2) No processo de produção de uma chapa de aço galvani- zada e recozida de alta resistência conforme apresentado em qualquer um dos itens (1) a (5) acima, a chapa é resfriada da temperatura máxima alcan- çada até 650/C a uma taxa de resfriamento média de 0,5 a 10°C/s e então de 650°C até 500°C a uma taxa de resfriamento média de pelo menos 3°C/s e então de 500°C a uma taxa média de resfriamento de pelo menos 0,5°C/s de 420°C até 460°C e mantida em 500°C para o banho de revestimento por segundos até 240 segundos, e então a galvanização por imersão a quen- te é executada.

3) No processo de produção de uma chapa de aço galvani- zada e recozida de alta resistência conforme apresentado em qualquer um

dos itens (1) a (5) acima, o tempo até o resfriamento até uma temperatura de não mais de 400°C após a galvanização por imersão a quente é feito de 30 segundos a 120 segundos.

4) No processo de produção de uma chapa de aço galvani- zada e recozida de alta resistência conforme apresentado em qualquer um

dos itens (1) a (5) acima, a chapa é resfriada até 400°C a 450°C após o re- cozimento, então reaquecida de 430°C a 470°C e a galvanização por imer- são a quente é executada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

A FIGURA 1 é uma vista lateral de um exemplo de um sistema

de produção para chapa de aço galvanizada por imersão a quente de acordo com a presente invenção.

A FIGURA 2 é uma vista lateral de um exemplo de um sistema de produção para chapa de aço galvanizada por imersão a quente a presen- te invenção.

MELHOR MODO DE EXECUTAR A INVENÇÃO

A presente invenção será explicada abaixo em maiores detalhes.

A presente invenção compreende chapas de aço de alta resis- tência galvanizadas continuamente por imersão a quente tendo um teor de Si de 0,4 a 2,0% em peso por um sistema de produção de chapa de aço gal-

vanizada por imersão a quente usando-se um forno de recozimento do tipo tubo radiante durante o qual a atmosfera da zona de redução é feita de tal forma que não provoque a oxidação do ferro e não provoque a oxidação in- terna do SiO2. Aqui a "oxidação interna do Si" é um fenômeno onde o oxigê- nio difundido na chapa de aço reage com o Si próximo à camada de superfí- cie da liga e se precipita como um óxido. O fenômeno de oxidação interna ocorre quando a taxa de difusão do oxigênio interiormente é bem mais rápi- da que a taxa de difusão do Si externamente, isto é, quando o potencial de oxigênio na atmosfera é relativamente alto. Nesse momento, o Si não se move e é oxidado no local, então a causa da queda da adesão do revesti- mento, isto é, a concentração de Si na superfície da chapa de aço, pode ser evitada.

Especificamente, a invenção compreende fazer a atmosfera da

zona de redução uma atmosfera contendo H2 até 1 a 60% em peso e com- preendendo o saldo de N2, H2O, O2, C02, CO, e as inevitáveis impurezas , controlando-se o log(PC02/PH2) da pressão parcial do dióxido de carbono e da pressão parcial do hidrogênio na atmosfera para log(PC02/PH2) < -0,5 e o log(PH20/PH2) da pressão parcial da água e da pressão parcial do hidrogê- nio para log(PH20/PH2) < -0,5, controlando-se o log(PT/PH2) da pressão par- cial total Pt da pressão parcial do dióxido de carbono PCO2 e a pressão par- cial da água PH2O e a pressão parcial do hidrogênio para -3 < log(PT/PH2) < -0,5, e executando-se o recozimento na zona de redução em uma região de temperatura de duas fases ferrita-austenita a 720°C a 880°C.

Na zona de redução, é usado um gás incluindo H2 na faixa de 1 a 60% em peso. A razão para limitar-se o H2 em 1 a 60% em peso é que se for menos de 1%, o filme de óxido produzido na superfície da chapa de aço antes do recozimento não pode ser suficientemente reduzido e a capacidade de molhamento do revestimento não pode ser garantida, enquanto se acima de 60%, nenhuma melhoria na ação de redução pode ser vista e o custo é aumentado.

Além disso, na zona de redução, com o propósito de provocar a oxidação interna do SiO2, um ou dois ou mais entre H2O, O2, CO2, e CO são introduzidos na atmosfera de redução, o log(PC02/PH2) da pressão parcial de dióxido de carbono e pressão parcial de hidrogênio na atmosfera é con- trolado para log(PC02/PH2) < -0,5 e o log(PH20/PH2) da pressão parcial da água e da pressão parcial do hidrogênio para log(PH20/PH2) < -0,5, e o log(PT/PH2) da pressão parcial total Pt da pressão parcial do dióxido de car- bono PCO2 e a pressa parcial da água PH2O e a pressão parcial do hidrogê- nio é controlado para -3 < log(P-r/PH2) < -0,5.

O log(PC02/PH2) da pressão parcial de dióxido de carbono e da

pressão parcial de hidrogênio e o log(PH20/PH2) da pressão parcial da água e da pressão parcial do hidrogênio são controlados introduzindo-se CO2 e vapor d'água no forno.

A razão para fazer log(PC02/PH2) não maior que -0,5 é que se log(PC02/PH2) estiver acima de -0,5, a película de óxido que foi produzida na superfície da chapa de aço antes do recozimento não pode ser suficien- temente reduzida e a capacidade de molhamento do revestimento não pode ser garantida. Também a razão para fazer o log(PH20/PH2) não maior que - 0,5 é que se o log(PH20/PH2) estiver acima de -0,5, a película de óxido que foi produzida na superfície da chapa de aço antes do recozimento não pode ser suficientemente reduzida e a capacidade de molhamento do revesti- mento não pode ser garantida.

A razão para fazer log(PT/PH2) da pressão parcial de dióxido de carbono PCO2 e a pressão parcial da água PH2O e a pressão parcial do hi- drogênio não maior que -0,5 é que se log(PT/PH2) estiver acima de -0,5, a película de óxido que foi produzida na superfície da chapa de aço antes do recozimento não pode ser suficientemente reduzida e a capacidade de mo- lhamento do revestimento não pode ser garantida. Também a razão para fazer log(PT/PH2) não menor que -3 é que se log(PT/PH2) for menor que -3, a oxidação externa do Si ocorre, o SiO2 é produzido na superfície da chapa de aço, e provoca a queda da capacidade de molhamento do revestimento.

O2 e CO2 não têm que ser deliberadamente introduzidos, mas quando se introduz H2O e CO2 no forno das principais temperatura de cozi- mento e atmosfera, as peças são reduzidas pelo H2 e O2 e é produzido CO. H2O e CO2 precisam apenas ser introduzidos nas quantidades

necessárias. O método de introdução não é particularmente limitado, mas o método de queimar-se um gás compreendido de uma mistura de, por exem- pio, CO e H2 e introduzir-se o H2O e CO2 produzidos o método de queimar- se um gás de CH4, C2H6, C8H8, ou outro hidrocarboneto ou uma mistura de LNG ou outro hidrocarboneto e introduzir-se H2O e CO2 produzidos, o méto- do de queimar-se uma mistura de gasolina, óleo leve, óleo pesado, ou outro hidrocarboneto líquido e introduzir-se H2O e CO2 produzidos, um método de queimar-se CH3OH, C2H5OH, ou outro álcool ou suas misturas ou vários ti- pos de solventes orgânicos e introduzir-se H2O e CO2 produzidos, etc., po- dem ser mencionados.

O método de queimar-se apenas CO e introduzir-se o CO2 pro- duzido pode ser também considerado, mas quando se introduz CO2 no forno das principais temperatura de recozimento e atmosfera, a peça é reduzida pelo H2. Não há diferença inerente do caso de introduzir-se H2O e CO2 para produzir-se CO e H2O.

Além disso, em aditamento ao método de introduzir-se H2O e CO2 produzidos pela queima, pode também ser usado o método de introdu- zir-se um gás de uma mistura de CO e H2, um gás de CH4, C2H6, C8H8 ou outro hidrocarboneto, uma mistura de LNG ou outro hidrocarboneto, uma mistura de gasolina, óleo leve, óleo pesado, ou outro hidrocarboneto líquido, CH3OH, C2H5OH, ou outro álcool ou suas misturas, e vários tipos de sol- ventes orgânicos, etc., simultaneamente com oxigênio no forno de recozi- mento e queimando-os no forno para produzir-se H2O e CO2.

Quando recozendo-se por um sistema de galvanização contínuo por imersão a quente do tipo de recozimento in-line, a temperatura de reco- zimento é feita uma temperatura de região de duas fases ferrita-austenita de 720°C a 880°C. Se a temperatura de recozimento for menor que 720°C, a recristalização é insuficiente. A capacidade de trabalho de pressão necessá- ria para chapas de aço não pode ser fornecida. Recozendo-se a uma tempe- ratura acima de 880°C, é atraído um aumento no custo, então esta não é a opção preferível.

A seguir, a tira de aço é resfriada por um processo de imersão

em um banho de revestimento, mas quando não se almeja o uso de um membro com necessidades de processamento particularmente estritas, ne- nhum processo especial de resfriamento deve ser experimentado. A galvani- zação por imersão a quente é executada de modo a formar uma camada de galvanização por imersão a quente na superfície da chapa de aço, então a chapa de aço na qual a mencionada camada de galvanização por imersão a quente é formada é tratada termicamente para ligação entre 460 e 500°C de forma a produzir uma chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistên- cia.

Em particular, para se alcançar tanto uma alta resistência quanto uma boa capacidade de trabalho de pressão, a chapa de aço à qual foi adi- cionado Si ou Mn em uma grande quantidade é recozida, então resfriada e o processo de imersão no banho de revestimento a partir da temperatura má- xima alcançada até 650°C a uma média de 0,5 a 10C/s, então resfriada de 650°C até o banho de revestimento a uma média de pelo menos 3°C/s. A taxa de resfriamento até 650°C é feita uma média de 0,5 a 10°C/s para au- mentar o volume percentual da ferrita para melhorar a capacidade de traba- lho e simultaneamente aumentar a concentração de C da austenita para abaixo da energia livre produzida e tornar a temperatura de partida da transformação martensítica não mais que a temperatura do banho de reves- timento. Para tornar a taxa média de resfriamento abaixo de 650°C menor que 0,5°C/s, é necessário fazer-se o comprimento do equipamento de pro- dução da linha contínua de galvanização por imersão a quente mais compri- do, e o custo torna-se alto, então a taxa média de resfriamento abaixo de 650°C é feita pelo menos 0,5°C/s.

Para tornar a taxa média de resfriamento abaixo de 650°C menor que 0,5°C/s, pode ser considerada a diminuição da temperatura máxima al- cançada e recozer-se a uma temperatura com um pequeno volume percen- tual de austenita, mas nesse caso a faixa de temperatura adequada é mais estreita que a faixa de temperatura permitida na operação real e se a tempe- ratura de recozimento for mesmo levemente baixa, a austenita não será for- mada e o objetivo não será alcançado.

Por outro lado, se a taxa média de resfriamento até 650°C for feita para exceder 10°C/s, não apenas o aumento no volume percentual da ferrita será insuficiente, mas também o aumento na concentração de C na austenita será pequeno, então antes da tira de aço ser imersa no banho de revestimento, parte dela se transformará em martensita e esta martensita será revenida e precipitada como cementita pelo subseqüente aquecimento para ligação, então tornar-se-á difícil alcançar tanto na alta resistência e uma boa capacidade de trabalho.

A taxa média de resfriamento a partir de 650°C até o banho de revestimento é feita pelo menos 3°C/s para evitar que a austenita seja trans- formada em perlita no meio do resfriamento. Com uma taxa de resfriamento de menos de 3°C/s, a chapa é recozida a uma temperatura definida na pre- sente invenção. Também, mesmo se resfriar-se até 650°C, a formação de perlita é inevitável. O limite superior da taxa média de resfriamento não é particularmente limitada, mas o resfriamento da tira de aço de forma que a taxa média de resfriamento não exceda 20°C/s é difícil em uma atmosfera seca.

Além disso, para produzir-se uma chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistência com boa capacidade de trabalho, a chapa é res- friada de 650°C até 500°C a uma taxa média de resfriamento de pelo menos 3°C/s, também resfriada a partir de 500°C a uma taxa média de resfriamento de pelo menos 0,5°C/s até 420°C a 460°C, mantida em 500°C no banho de revestimento por 25 s a 240 s, e então a galvanização por imersão a quente é executada.

A taxa média de resfriamento de 650°C a 500°C foi tornada pelo menos 3°C/s para evitar que a austenita seja transformada em perlita no meio do resfriamento. Com uma taxa de resfriamento de menos de 3°C/s, mesmo se recozer-se a uma temperatura definida na presente invenção ou resfriar-se até 650°C, a formação de perlita seria inevitável. O limite superior da taxa média de resfriamento não é particularmente limitado, mas resfriar a tira de aço de forma a não exceder uma taxa média de resfriamento de 20°C/s é difícil em uma atmosfera seca.

A taxa média de resfriamento as partir de 500°C é tornada pelo menos 0,5°C/s de forma a evitar que a austenita se transforme em perlita no meio do resfriamento. Com uma taxa de resfriamento de menos de 0,5°C/s, mesmo se recozer à temperatura definida na presente invenção ou resfriar- se até 500°C, a formação de perlita é inevitável. O limite superior da taxa média de resfriamento não é particularmente limitado, mas resfriar-se a cha- pa de aço de forma a não exceder uma taxa média de resfriamento de 20°C/s é difícil em uma atmosfera seca. Além disso, a temperatura final de resfriamento foi feita 420°C a 4607C de forma a promover a concentração de C na austenita e obter-se um revestimento de zinco fundido ligado de alta resistência superior em capacidade de trabalho. A razão para se limitar o tempo de manutenção de abaixo de 25

segundos e menos de 240 segundos entre 500°C e a temperatura do banho de revestimento é que quando o tempo de manutenção está abaixo de 25 segundos a concentração de C na austenita é insuficiente e a concentração de C na austenita não alcança o nível que permita a presença residual de austenita à temperatura ambiente. Se acima de 240 segundos, a transfor- mação da bainita não progride muito, a quantidade de austenita torna-se menor, e uma quantidade suficiente de austenita residual não pode ser pro- duzida.

Além disso, a folha é resfriada repentinamente até uma tempera- tura de 400 a 450°C enquanto vai sendo mantida a partir de 500°C para o banho de revestimento. Quando mantida, a concentração de C na austenita é empreendida e um revestimento superior de zinco fundido ligado de alta resistência é obtido. Entretanto, continuando-se a imergir a chapa no banho de revestimento a menos de 430°C, o banho de revestimento é resfriado e se solidifica, de forma que é necessário reaquecer o banho até uma tempe- ratura de 430 a 470°C, e então executar a galvanização por imersão a quen- te.

Na produção de chapa de aço galvanizada por imersão a quente da presente invenção, para produzir uma chapa de aço galvanizada e reco- zida de alta resistência com uma boa capacidade de trabalho, o banho de galvanização por imersão a quente usado deve ser ajustado para uma con- centração de Al de uma concentração efetiva de Al no banho de 0,07 a 0,092% em peso. Aqui, a concentração efetiva de Al no banho de revesti- mento é o valor da concentração de Al no banho menos a concentração de Fe no banho.

A razão para limitar-se a concentração efetiva de Al em 0,07 a 0,092% em peso é que se a concentração efetiva de Al for de menos de 0,07%, a formação da fase Fe-Al-Zn servindo como barreira de ligação no início do revestimento é insuficiente e uma fase Γ frágil será espessamente formada na interface da chapa de aço revestida no momento do revestimen- to, então apenas uma chapa de aço galvanizada e recozida com uma força inferior de aglutinação do revestimento no momento do trabalho pode ser obtida. Por outro lado, se a concentração efetiva de Al for maior que 0,092% em peso, a ligação a uma alta temperatura por um longo período de tempo torna-se necessária, a austenita que permanece no aço se transforma em perlita, e portanto a realização tanto da alta resistência quanto da boa capa- cidade de trabalho torna-se difícil. Além disso, tornar a temperatura de liga- ção no momento da ligação na presente invenção uma temperatura T (0C) satisfazendo

450 < T < 410 χ exp(2x[AI%])

onde [Al%]: concentração efetiva de Al (% em peso) no banho de galvanização por imersão a quente

é eficaz para a produção de chapas de aço galvanizadas e reco- zidas de alta resistência com uma boa capacidade de trabalho.

A razão para fazer a temperatura de ligação pelo menos 450°C até não mais que 410 χ exp(2x[AI%])°C é que se a temperatura de ligação T for menor que 450°C, a ligação não progredirá ou a ligação progredirá insufi- cientemente, a ligação será incompleta, e a camada de revestimento será coberta com uma fase η inferior em capacidade de aglutinação. Além disso, se T for maior que 410 χ exp(2x[AI%])°C, a ligação progredirá muito e uma fase Γ frágil é espessamente formada na interface da chapa de aço revesti- da, então a resistência da aglutinação do revestimento no momento do tra- balho cairá.

Na presente invenção, se a temperatura de ligação for muito alta, a austenita que permanece no aço se transforma em perlita e é difícil obter- se uma chapa de aço que alcance tanto a alta resistência quando a boa ca- pacidade de trabalho. Portanto, quanto maior a quantidade de Si adicionada e quanto mais difícil a ligação, mais efetiva a diminuição da concentração efetiva de Al no banho e a diminuição da temperatura de ligação é para me- lhorar a capacidade de trabalho.

Especificamente, o revestimento é executado a uma concentra- ção efetiva de Al (% em peso) no banho que satisfaça

[Al%] < 0,092% - 0,001 x[Si%]2 onde [Si%]: teor de Si na chapa de aço (% em peso).

A razão para limitar-se a concentração efetiva de Al para não mais que 0,092 - 0,001 x[Si%]2% é que se a concentração efetiva de Al for maior que 0,092 - 0,001 x[Si%]2%, ligando-se a uma alta temperatura e um longo período de tempo necessários, a austenita que permanece no aço se transforma em perlita, e a capacidade de trabalho se deteriora.

A razão para tornar a tempo até o resfriamento até uma tempera- tura de não mais que 400°C após a galvanização por imersão a quente de segundos até 120 segundos é que se for de menos de 30 segundos a ligação é insuficiente, a ligação torna-se incompleta, e a camada de superfí- cie do revestimento é coberta por uma fase η inferior em capacidade de a- glutinação, enquanto se acima de 120 s, a transformação de perlita progride muito, a quantidade de austenita torna-se pequena, e uma quantidade sufi- ciente de austenita residual não pode ser produzida.

A FIGURA 1 e a FIGURA 2 mostram um exemplo de um equi- pamento de produção de chapa de aço galvanizada por imersão a quente conforme a presente invenção por uma vista lateral. Nas figuras, 1 indica uma chapa de aço de alta resistência tendo um teor de Si de 0,4 a 2,0% em peso, 2 indica uma zona de aquecimento do forno de recozimento, 3 indica uma zona de encharque do forno de recozimento, 4 indica uma zona de res- friamento do forno de recozimento, 5 indica um cilindro no forno, 6 indica a direção de avanço da chapa, 7 indica um tanque de galvanização por imer- são a quente, 8 indica zinco fundido, 9 indica um cano de fole, 10 indica um cilindro de bacia, 11 indica um orifício de limpeza de gás, 12 indica um forno de ligação , 13 indica uma válvula de ajuste do fluxo de gás, 14 indica um tubo de gás de redução, 15 indica a direção do fluxo de gás de redução, 16 indica um queimador, 17 indica um tubo de gás de combustão, 18 indica a direção do fluxo do gás de combustão, 19 indica um tubo de gás combustí- vel, 20 indica a direção do fluxo do gás combustível, 21 indica um tubo de ar, 22 indica a direção do fluxo de ar, e 23 indica um queimador fornecido no forno.

Exemplo 1

Uma placa compreendida da composição mostrada em R na Ta-

bela 1 foi aquecida a 1150°C para se obter uma chapa de aço laminada a quente de 4,5 mm de uma temperatura de acabamento de 910 a 930°C. Ela foi bobinada a 580 a 680°C. A tira foi decapada, e então laminada a frio para se obter uma chapa de aço laminada a frio de 1,6 mm, então foi usado um equipamento de galvanização contínua por imersão a quente usando um forno de recozimento do tipo tubo radiante para o tratamento térmico e re- vestimento sob as condições tais como mostrado na Tabela 2 para produzir- se uma chapa de aço galvanizada e recozida. O equipamento de galvaniza- ção contínua por imersão a quente foi fornecido com um dispositivo para queimar um gás compreendido de uma mistura de Co e H2 e introduzir H2O e CO2 produzidos e ajustar Iog(P-JVPH2) da pressão parcial total Pj da pres- são parcial do dióxido de carbono PCO2 e da pressão parcial da água PH2O e a pressão parcial do hidrogênio para tornar-se o valor mostrado na Tabela 2.

O limite de resistência à tração (TS) e o alongamento (El) foram

encontrados cortando-se corpos de prova da JIS N0 5 das chapas de aço e executando-se testes de resistência à tração a uma temperatura comum.

A quantidade de deposição do revestimento foi determinada dis- solvendo-se o filme de revestimento em ácido clorídrico em um inibidor e medindo-se o mesmo pelo método de pesagem.

A capacidade de molhamento foi julgada marcando-se a área percentual de vãos de revestimento das bobinas laminadas conforme a se- guir. Uma marca de 3 ou mais foi julgada como aprovado.

4: área percentual de vãos de revestimento de menos de 1 %. 3: área percentual de vãos de revestimento de 1 % até menos de 5%.

10%

2: área percentual de vãos de revestimento de 5% a menos de

1: área percentual de vãos de revestimento de 10% ou mais

Os resultados da avaliação estão mostrados na Tabela 2. O n° 1 teve um log(Pi/PH2) da pressão parcial total Pr da pressão parcial do dióxido de carbono PCO2 e da pressão parcial da água PH2O e da pressão parcial do hidrogênio fora do escopo da presente invenção, então a película de oxi- do produzida na superfície da chapa de aço antes do recozimento não pode ser suficientemente reduzida e a capacidade de molhamento do revestimen- to foi julgada como falha. O n° 7 teve um log(Pj/PH2) da pressão parcial total Pt da pressão parcial do dióxido de carbono PCO2 e da pressão parcial da água PH2O e da pressão parcial do hidrogênio fora do escopo da presente invenção, então ocorreu a oxidação externa do Si, foi produzido SiO2 na su- perfície da chapa de aço, e a capacidade de molhamento do revestimento foi julgada como falha.

As chapas de aço restantes, aquelas produzidas pelo processo

da presente invenção, foram chapas de aço galvanizadas e recozidas de alta resistência superiores em capacidade de molhamento do revestimento.

Exemplo 2

Uma placa compreendida da composição mostrada na Tabela 1 foi aquecida até 1150°C para se obter uma tira de aço laminada a quente de 4,5 mm a uma temperatura de acabamento de 910 a 930°C. Ela foi bobinada a 580 a 680°C. A tira foi decapada, e então laminada a frio para se obter uma chapa de aço laminada a frio de 1,6 mm, e então foi usado um equipa- mento de galvanização por imersão a quente usando um forno de recozi- mento do tipo tubo radiante para o tratamento térmico e revestimento sob as condições conforme mostrado na Tabela 3, para se produzir uma chapa de aço galvanizada e recozida. O equipamento de galvanização contínua por imersão a quente foi fornecido com um dispositivo para queimar um gás compreendido de uma mistura de CO e H2, introduzir o H2O e CO2 produzi- dos e ajustar o log(Pi/PH2) da pressão parcial total Pj da pressão parcial do dióxido de carbono PCO2 e a pressão parcial da água PH2O e a pressão parcial do hidrogênio para tornar-se -1 a -2.

O limite de resistência à tração (TS) e o alongamento (El) foram encontrados cortando-se corpos de prova JIS n° 5 das chapas de aço e exe- cutando-se testes de tração a uma temperatura comum.

A quantidade de deposição do revestimento foi determinada dis- solvendo-se a película de revestimento em ácido clorídrico em um inibidor e medindo-se a mesma pelo método de pesagem.

A capacidade de molhamento foi julgada marcando-se a área percentual dos vãos de revestimento da bobina laminada como segue:

4: área percentual dos vãos de revestimento de menos de 1 % 3: área percentual dos vãos de revestimento de 1% até menos

de 5%

2: área percentual dos vãos de revestimento de 5% até menos

de 10%

1: área percentual de vãos de revestimento de 10% ou mais Os resultados da avaliação estão mostrados na Tabela 3. Usan-

do-se o processo da presente invenção, torna-se possível produzir-se uma chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistência superior em capaci- dade de molhamento do revestimento.

Em particular, os processos de produção mostrados nos núme- ros 4, 5, 6, 10, 11, 13, 14, 16, 17, 20, 21, 22, 25, 31, 32, 34, 35 e 36 tiveram taxas de resfriamento no forno de recozimento adequadas , concentrações de Al no banho de galvanização por imersão e temperaturas de ligação efe- tivas, então foram capazes de produzir chapas de aço galvanizadas por i- mersão a quente de alta resistência com boas capacidades de trabalho. ω ω

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13 O O ΙΛ LO Z τ- Ò CO Ο OJ co O CD O N- LO CO CM CD Xf LO CT) O N- N- CvJ CO CO CM Xf CvJ CO CM CO CO Χί- CO CO Xf co CO CM CM 7 O O O O O O O O O O ο O O O O O O O O ο_ O O O ο_ ο_ ο_ O O O O O O O ο_ O O ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο ID CO O LO σ> co τ— N- N Xf οο CD Xf οο N- co ίΤι h- CO _ χί- CD Χί- CO CM 00 CO CO CM Xf CO CM LO CM CO CD CXI co CD < ο O ο O O CM O O O ο_ O O O O O O ν N O Í-L C ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" O ο" d ω νΡ '--- CO t N Χί- IO CSJ OJ Χί- co CM CO CO Χί- LO CO CM LO Χί- LO Τ- CO U CO ο O O O ο O O O O ο O O O O ο O Ο O 'E O O ο_ ο_ O O O ο_ O O O ο_ O O O O ο_ ο_ ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" σ- ο ICO Ο* '(Λ ο CD ΧΙ- CD Τ- σ> CD Χί- N- 00 CT) CO τ- οο CD οο Xf οο N- Q. O Ο CO τ- O O ο O O O τ— τ— O T— T— O O O F D- O O O Ο O O O O O O O O O O O O O O ο ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" O Ν- IO co IO IO co LO O CM r- O N- LO CO LO C «C CO CO cg σ> lO_ ο_ °° co 5 Τ—__ CM CT) N- CO τ— CsT cst CN ο" τ— cm" cm" Τ- cm" cm" cm" cm" cm" co CO O CO Xt- CD Xf ιο CTi Ο O CM O Xl- CO CO Xf W N- co Xf Χί- CD CD ν— CD_ CD IO Χί- 00 CD Ο) °° Nl ο" ο" ο" ο" ο" ο" τ— ο" ο" ο" ο" ο" ο" τ- CM 00 N- N- N- N- N- N- οο O Xt CO Xf Xl- 00 οο σ> Ν O O O O O O ο_ O O τ- τ- τ- τ- X- ο_ O O ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο" ο O JD E CO < ω O Q LLI LL O X — * _ι Z O 0_ σ ο: CM

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-Q CC

Notas έ § 8 I á s. Ex. da invenção Ex.da invenção Ex. da invenção Ex.da invenção Capacidade de molhamen- to do revesti- mento CM 'vf· Deposição de revestimento (g/m2) £ $ IO CO 8 Alonga- mento (%) N- CO N CO N- CO ío & Limitede resistência à tração (MPa) § § § I § Tempo até 400°C(sec) 8 8 8 8 8 Temperatura de galvaniza- ção erecozi- mento (0C) • I I S Tempera- tura do banho (0C) S β i 8 Concentração efetiva de Al(%) 0.087 0.087 0.087 0.087 0.087 2 -0.4 -0.8 o 1Q 1 o cV Chapade açon0 Dd Dd Dd Dd Dd Amos- tra n° - CM CO m ο

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Notas Ex. da inven- ção Ex. compa- rativo Capacidadede molhamento do revestimen- to CO - Deposição de revestimento (g/m2) IO CO IO co Alonga- mento (%) Ν CO N- CO Limitede resistência à tração (MPa) o o CD O O CD Tempo até 400°C (sec) o CO O CD Temperatura degalvaniza- çãoerecozi- mento(°C) O CO ^t- O CO ^t" Tempera- tura do banho (0C) O IO O IO Conoentra- ção efetiva de Al(%) 0.087 0.087 ± Ϊ 5 ■ -2.5 -3.2 CD "D o S-A 5 8· O tz Ol Amos- tra n° CD N- Tempo de manutenção do banho de revesti- mento a 500°C (sec) IO o CO O r- O CO O CO O CO O CO O CO ο O Tf O Tf O co IO co 35 O CO O CO O CO Taxa média de resfri- amento até o fim do resfriamento (°C/sec) o IO cH CN N- IO αο C0_ T— N- τ— Tf τ- Tf N- N- N- Temperatura final do resfriamento (0C) o IO Tf O IO Tt- O IO Tf O IO Tj- IO CO Tf O Tf Tf O IO Tf O IO Tf O IO Tf O IO Tf O IO Tf O IO Tf Ο IO Tf O IO Tf O IO Tf O IO Tf O IO Tf Taxa média de resfriamento até (°C/sec) IO O OO oo oo 00 oo LO ν- O O τ— CO CO CO οο n- Tf Temperatura máxima alcançada no recozi- mento (°C/sec) IO CNJ Tf CM CNJ CM CM CM oo CO co CO - τ- CM CM - Chapa de aço (0C) O n- n- O CO OO O CO n- O CD ι^- O CO n- O CO Ν- O CM Ν- o CT> 00 o oo o 00 n- ο οο n- o o OO o n- n- ο CO οο o σ> οο o οο n- o CM οο Chapa de aço n° < m O α q α α α lu ll u- u- CD O O I I ο

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α: Notas Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Deposição de revesti- mento Tt Tf Tf Tf Tt Tf Tf Tf Tf Deposição de revesti- mento (g/m2) CD co n- co io co n- co io co co co CD co co co o Tf lo co Alongamen- to (%) co co n- CNl co cm io co Tf co io co io co τ— lo co oo co Limite de re- sistência à tração (MPa) co cm Tf io n- co o co CD n- o) io o τ— CD io O) io n- CD σ> CD CD io cõ Tf co Tf lo Tempo até 400°C C (sec) o CD o cd o CD o CD o CD o CD o CD o CD o CD o cd Temperatura de galvanização e recozimento (0C) o co Tf o co 'ί- o co Tf o co Tf o co Tf o co Tf o oo Tf o 00 Tf o co Tf o n- Tf Temperatura do banho (0C) o io ο io Tf o io Tf o io Tt- io cd Tf o Tf Tf o io Tf o io Tf o lo Tf o lo Tf Concentra- ção efetiva de Al (%) 0,088 0,085 0,088 0,088 0,088 0,088 0,088 0,088 0,088 0,088 ο

ICO O CO D

C O O

CO 03

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XJ 03 l·-

Notas Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Deposição de revesti- mento Tt Tt 'ί- Tt Tt Tt Tt Tt Tt Deposição de revestimento (g/m2) N- CO OO CO Ο Tt CD CO σ> co LO co CD CO O) CO CD CO Alonga- mento (%) IO co CD CM CD CO oo CM N- N- CO CD CO Tt O) CM Limite de re- sistência à tração (MPa) CM CM IO co τ— Ln LO σ> LO Tt co co N^ O O CD τ— CD CO N- Tt O CD Tempo até 400°C C (sec) O IO o LO o CD O N- O CD O CD O CD O CD O CD Temperatura de galvanização e recozimento (0C) O σ> ττ o CO LO O OO Tt LO CD Tj- O oo Tt O OO Tt O OO Tt O OO Tt O OO Tt Temperatura do banho (0C) o LO Tt o LO Tt O LO Tt O LO Tt O LO Tt O LO Tt O LO Tt O LO Tt O LO Tt Concentra- ção efetiva de Al (%) 0,088 0,088 0,088 0,088 0,088 0,087 0,087 0,087 0,087 co 03 O Z Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Deposição de revesti- mento 'ί- 'í· t t Deposição de revestimento (g/m2) Ο CO n- CO oo cõ h- CO CD CO σ> CO T— ■sfr co CO LO co CD CO Alonga- mento (%) Oi CO IO CO O) CM CD Csl CM CM n- CSl co co τ— σ> CM Limite de re- sistência à tração (MPa) n- CSJ CD O CM CD n- n- n- n- CM CD CO CO CD CO CM CO o n- CD LO CD CD LO t CD n- oo O) Tempo até 400°C C (sec) O CO O OO O CD O CD O CD O CD O LO O CD O CD O CD Temperatura de galvanização e recozimento (°C) O CD •"ί- O n- -i" O CO 'ί- O OO 'ί- O CO 'ί- O CO 'ί- O CO LO O CO 'ί- O CO 'ί- O OO 'ί- Temperatura do banho (0C) Ο LO O LO 'ί- Ο LO 'ί- Ο LO 'ί- Ο LO 'ί- Ο LO 'ί- O LO 'ί- Ο LO 'ί- Ο LO 'ί- ο LO 'ί- Concentra- ção efetiva de Al (%) 0,087 Ο,085 Ο,088 Ο,088 Ο,088 Ο,088 Ο,088 Ο,088 Ο,088 Ο,088 Notas Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Ex. da inven- ção Deposição de revesti- mento Tf Tf TÍ- Tf Tf Tf Deposição de revestimento (g/m2) CD CO h- CO CO CO oo CO CD CO LO CO Alonga- mento (%) OO LZ LZ τ— CNI LZ r~- CO Limite de re- sistência à tração (MPa) 1120 LO h- CO LO h- oo CO CD co OO t"- o o CD Tempo até 400°C C (sec) o CD O CD o CD O CD O CD O CD Temperatura de galvanização e recozimento (0C) O OO Tf O CO Tf O oo Tf O CN LO O CO Tf O co Tf Temperatura do banho (0C) O IO Tf O IO Tf LO CD Tf LO CD Tf O IO Tf O LO Tf Concentra- ção efetiva de Al (%) 0,088 0,085 0,085 0,085 0,085 0,087 APLICABILIDADE INDUSTRIAL

De acordo com a presente invenção, torna-se possível fornecer um processo de produção para revestimento de uma chapa de aço de alta resistência tendo um teor de Si de 0,4 a 2,0% em peso usando-se um equi- pamento de galvanização por imersão a quente usando um forno de recozi- mento do tipo tubo radiante e um aparelho para o mesmo. A contribuição para o desenvolvimento da indústria é extremamente grande.

Claims

1. Processo de produção de uma chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistência, caracterizado pelo fato de compreender a gal- vanização contínua por imersão a quente de uma chapa de aço de alta resis- tência tendo um teor de Si de 0,4 a 2,0% em peso, durante a qual a atmosfe- ra da zona de redução é feita uma atmosfera contendo H2 de 1 a 60% em peso e compreendida do saldo de N2, H2O, O2, CO2, CO e as impurezas ine- vitáveis, controlando-se, na atmosfera, o log(PC02/PH2) da pressão parcial de dióxido de carbono e da pressão parcial de hidrogênio para log(PH20/PH2) < -0,5, o log(PC02/PH2) da pressão parcial da água e da pressão parcial do hidrogênio para log(PH20/PH2) < -0,5, e o log(PT/PH2) da pressão parcial total Pr da pressão parcial do dióxido de carbono PCO2 e da pressão parcial da água PH2O e a pressão parcial do hidrogênio para -3 < log(PT/PH2)<-0,5, a realização do recozimento na zona de redução em uma região de temperatura de duas fases ferrita-austenita a 720°C até 880°C, então o resfriamento através de um banho de revestimento, e a realização do revestimento com zinco fundido de modo a for- mar uma camada de galvanização por imersão a quente na superfície da chapa de aço laminada a frio, então aquecendo-se para ligar-se a chapa de aço na qual a camada de galvanização por imersão a quente é formada a 460 a 550°C, pelo que é possível produzir-se uma chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistência.

2. Processo de produção de uma chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistência de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela execução da galvanização em um banho de galvanização por imersão a quente de uma composição compreendida de uma concentração efetiva de Al no banho de pelo menos 0,07% em peso e o saldo sendo Zn e as impure- zas inevitáveis e executando-se a ligação a uma temperatura (0C) que satis- faça 450 < T < 410 χ exp(2x[AI%]) onde [Al%]: concentração efetiva de Al (% em peso) no banho de galvanização por imersão a quente.

3. Processo de produção de uma chapa de aço galvanizada e recozida de alta resistência de acordo com a reivindicação 1 ou 2 superior em capacidade de aglutinação, caracterizada por ser executada a uma con- centração efetiva de Al (% em peso) no banho satisfazendo a concentração efetiva de Al no banho de: [Al%] < 0,092 - 0,001 χ [Si%]2 onde [Si%]: teor de Si na chapa de aço (% em peso).