ES2216948T3 - Procedimiento e instalacion para cincar al fuego fleje de acero laminado en caliente. - Google Patents

Abstract

Procedimiento para cincar al fuego fleje de acero laminado en caliente: - implantándose en un primer paso el fleje (50) en una estación de decapado (10-13) y extrayéndose en el mismo una capa de cascarillas y productos de reacción de la superficie del fleje, - en otro paso implantándose el fleje (50) en una estación de enjuague (21-23) y eliminándose en el mismo los residuos del decapado y los productos del decapado en la superficie del fleje, y a continuación - implantándose ésta en una estación de secado y secándose allí, y desde allí - implantándose en un horno (40) en otro paso del procedimiento y pasándose allí a temperatura de cincado bajo una atmósfera gaseosa de protección, y - en un último paso haciéndose pasar por un baño de cincado y con ello recubriéndose la superficie del fleje (50) con una capa de cincado al fuego, ajustándose la temperatura del fleje en el horno (40) como máximo a 50º K por encima de la temperatura de inmersión en el baño de cinc, caracterizado porque los pasos del procedimiento entre la última etapa de enjuague (23) de la estación de enjuague (20), pasando por la estación de secado (30), hasta la entrada (43) del horno (40) se ejecutan bajo blindaje hermético contra el aire y el oxígeno procedentes del entorno.

Description

Procedimiento e instalación para cincar al fuego fleje de acero laminado en caliente.

La invención se refiere a un procedimiento y a una instalación para cincar al fuego fleje de acero laminado en caliente, implantándose en un primer paso del procedimiento el fleje en una estación de decapado y en el mismo se extraen una capa de cascarillas y productos de reacción de la superficie del fleje. En otro paso del procedimiento se implanta el fleje en una estación de enjuague y en el mismo se eliminan por enjuague los residuos del decapado y los productos del decapado en la superficie del fleje, y a continuación ésta de implanta en una estación de secado y allí se seca. Desde allí el fleje se implanta en un horno en otro paso del procedimiento y allí se pasa a temperatura de cincado bajo una atmósfera gaseosa de protección, y en un último paso del procedimiento se hace pasar por un baño de cincado y con ello se recubre la superficie del fleje con una capa de cincado al fuego, ajustándose la temperatura del fleje en el horno como máximo a 50ºK por encima de la temperatura de inmersión en el baño de cinc.

El recubrimiento al fuego, en especial el cincado al fuego de fleje de acero laminado en caliente, el llamado fleje en caliente, gana cada vez más importancia con relación al recubrimiento al fuego de fleje en frío habitual. Mediante el desarrollo de la tecnología de desbaste fino existe la posibilidad técnica de generar flejes en calientes en un margen de grosores inferior a 1,2 mm a partir del calor de fundición. Existe además la posibilidad de sustituir el fleje en frío, en dependencia de los requisitos del cliente, por fleje en caliente comparativamente más económico.

Para el recubrimiento al fuego, en especial el cincado al fuego de flejes de acero, se conocen diferentes procedimientos e instalaciones. Aquí se trata predominantemente de modelos de instalaciones, en los que se utilizan flejes laminados en frío.

En estas instalaciones se preconecta al verdadero proceso de recubrimiento un horno de recocido, en el que a temperaturas elevadas se produce una transformación estructural para conseguir las características mecánicas deseadas. La diferencia de temperatura con ello existente entre el baño de fusión, con preferencia cinc o aleaciones de cinc, y la temperatura máxima del fleje puede ser de hasta 400ºC. Con este sobrecalentamiento del fleje no puede ejecutarse sin embargo un recubrimiento al fuego, por lo que es necesario llevar a cabo una refrigeración del fleje antes del recubrimiento, hasta temperaturas próximas a la temperatura del baño de fusión.

Por el contrario, el fleje en caliente o el fleje en frío pre-recocido no necesitan ningún recocido con el fin de influir en las características mecánicas, más bien la temperatura del fleje se adapta exclusivamente a la del baño de fusión, para conseguir la reacción deseada de la superficie del fleje de acero con los componentes de aleación del baño de fusión. Por el contrario, un recocido a alta temperatura supone incluso a menudo un inconveniente para las características mecánicas del fleje.

La presente invención se refiere a modo de ejemplo exclusivamente a las variantes de procedimiento para el afinado al fuego del fleje en caliente o el cincado al fuego del fleje en caliente.

El nivel de temperatura buscado, en especial durante el cincado al fuego del fleje en caliente, sigue siendo en las instalaciones hasta ahora utilizadas para el recubrimiento al fuego superior a los 450ºC necesarios del baño de cinc. El motivo de ello es la necesaria extracción de todos los productos de oxidación y sus etapas previas a partir de la superficie del fleje de acero. Forzosamente se producen productos de oxidación en la región de transición entre la etapa de decapado, a través de la etapa de enjuague y secado, hasta la entrada del horno por acción del oxígeno del aire. La cantidad y la configuración de los productos de oxidación que entran en el horno y del oxígeno del aire arrastrado por el fleje determinan los parámetros necesarios del procedimiento de tratamiento, caracterizado por un potencial de reducción, nivel de temperatura y tiempo de parada necesarios. Muchas veces es tan alto el nivel de temperatura usado, que es necesario enfriar todavía adicionalmente el fleje antes de su entrada en el baño de cinc.

Otro modo de trabajo está caracterizado por un aumento significativo del nivel de temperatura en el baño de cinc a valores superiores a 460ºC. En esta ejecución del procedimiento es especialmente negativa una mayor presencia de escoria con contenido de cinc. Esto conduce por un lado a mayores costes de material y funcionamiento para el baño de cinc, así como por otro lado a pérdidas cualitativas en el fleje.

El estado de la técnica justificado documentalmente muestra además lo siguiente:

el documento US 4,143,183 describe en un procedimiento para el galvanizado continuado de un fleje de acero los siguientes pasos:

- precalentamiento hasta una temperatura adecuada para alcanzar las características mecánicas deseadas del fleje. La temperatura de precalentamiento se ajusta a entre 400ºC y 950ºC. Enfriamiento del fleje en un baño acuoso a su temperatura de ebullición. Extracción del fleje desde el baño. Con ello debe configurarse una capa de óxido de menos de 2g/m^{2}. Eliminación de la capa de óxido de al menos una región superficial del fleje y ajuste de la temperatura en un margen de entre 420º y 550ºC, y mantenimiento de esta temperatura.

El documento WO 83/00885 hace patente un fleje metálico, del que se han extraído los óxidos de hierro mediante reducción en una atmósfera gaseosa de protección, y cuya temperatura se ha llevado a algo más que la temperatura de fusión del baño de cinc, sumergiéndose el fleje metálico en el baño de cinc convencional. El baño contiene metal aleado en una relación de entre el 0,01% y el 0,5%, con preferencia entre el 0,02% y el 0,08%.

Partiendo del estado de la técnica antes citado, la invención se ha impuesto la tarea de indicar un procedimiento y una instalación de cincado de fleje en caliente, que supere los inconvenientes y dificultades antes citados y produzca, con un gasto económico en costes de material y funcionamiento, fleje de acero cincado al fuego de calidad superficial alta y sin defectos.

Para solucionar esta tarea se propone con la invención, en un procedimiento de la clase citada en el preámbulo de la reivindicación 1, que los pasos del procedimiento entre la última etapa de enjuague de la estación de enjuague, hasta la entrada del horno, se ejecuten bajo blindaje hermético contra el aire y el oxígeno procedentes del entorno.

Una instalación correspondiente para llevar a cabo el procedimiento según la invención prevé conforme a esto, que la salida de la última etapa de enjuague de la estación de enjuague esté unida a la entrada del secador y su salida a la entrada del horno, a través de esclusas, y estén obturadas herméticamente con relación a la atmósfera circundante.

De forma ventajosa se garantiza mediante el procedimiento y mediante la instalación según la invención, que se conserve el estado superficial óptimo, alcanzado tras la circulación del fleje a través de la estación de decapado y la estación de enjuague, en la etapa de secado a continuación así como en la transición en las regiones del horno y desde la misma hasta el baño de cincado.

Esto se consigue mediante:

- acoplamiento directo al menos de la última etapa de enjuague de la estación de enjuague, a través de la etapa de secado, con la entrada del horno bajo blindaje contra el oxígeno del aire,

- aplicación de un medio con enlace de agua, con preferencia NH_{3}, o una solución del mismo, sobre el fleje en la etapa de enjuague, tras lo cual en la etapa de secado a continuación puede extraerse el medio con enlace de agua de forma rápida y sin residuos, es decir sin carga de oxígeno o medio limpiador líquido desde el fleje,

- alternativamente haciendo funcionar la etapa de secado con un atmósfera que actúa de forma reductora, por ejemplo mezcla gaseosa N_{2}/H_{2}.

Mediante las medidas antes citadas se conserva el estado óptimo del fleje después del decapado hasta el horno, y se consigue un ajuste óptimo de la temperatura del fleje durante la inmersión en el baño de cinc. La entrada de oxígeno y las reacciones superficiales ligadas a ka misma, en especial oxidación, están eliminadas. Esto hace posible el funcionamiento del horno a temperaturas en el margen de la temperatura del baño de fusión. Pueden suprimirse un sobrecalentamiento del fleje y un alargamiento del tiempo de parada en el horno. Se hace innecesario un enfriador de fleje. En total el modo de proceder según la invención y la instalación correspondiente permiten una forma constructiva bastante más compacta del elemento del horno y menores costes de inversión y funcionamiento. Al mismo tiempo es posible el funcionamiento del horno con menores contenidos de H_{2} en el gas de protección. Los inconvenientes del procedimiento convencional antes citado con mayor temperatura del baño de cinc se evitan de forma ventajosa.

Conforme a la invención se ajusta precisamente el fleje a una temperatura, que es como máximo 50ºK superior a la temperatura de inmersión en el baño de cinc.

Se deducen otros detalles, particularidades y ventajas de la invención de la siguiente explicación de un ejemplo de ejecución representado esquemáticamente en los dibujos. Aquí muestran:

la figura 1 un esquema de una instalación de cincado al fuego según el estado de la técnica,

la figura 2 un esquema de una instalación de cincado al fuego según la invención.

Conforme al esquema mostrado en la figura 1 de una instalación de cincado al fuego convencional se implanta, en un primer paso del procedimiento, un fleje 50 en una estación de decapado 10 con tres etapas de decapado 11 a 13 y en el mismo se extraen una capa de cascarillas y productos de reacción de la superficie del fleje. Normalmente el decapado se lleva a cabo en la estación de decapado 10 o en las etapas de decapado 11, 12, 13 por medio de ácido clorhídrico (HCL).

En el siguiente paso del procedimiento se implanta el fleje 50 en la estación de enjuague 20 con las etapas de enjuague 21 a 23 y en el mismo se libera la superficie del fleje de residuos del decapado y de los productos de decapado. A continuación se implanta el fleje en la estación de secado 30 y allí se seca. Desde allí se implanta el fleje 50 en otro paso del procedimiento en un horno 40, que comprende una etapa de precalentamiento 41 y una etapa de temperado 42 integrada, y allí se calienta hasta una temperatura de cincado con preferencia bajo atmósfera gaseosa de protección, y se hace pasar en un último paso del procedimiento a través de un baño de cincado. Con ello se recubre la superficie del fleje 50 con una capa de cincado al fuego.

Al contrario que la instalación de cincado convencional según la figura 1, según el esquema conforme a la invención de la instalación de cincado al fuego conforme a la figura 2, los pasos del procedimiento entre la última etapa de enjuague 23 de la estación de enjuague 20, a través de la estación de secado 30, hasta la entrada 43 del horno de temperado 40 se ejecutan bajo blindaje hermético contra el oxígeno del aire procedente del entorno.

Mediante la ampliación de la estación de enjuague 20 en una etapa de enjuague 23 o mediante cierre por mamparo de la etapa de enjuague 23, con ayuda de una pared de separación 24, respecto a las etapas de enjuague 21, 22 anteriores se introduce un medio 25 hidrófugo o con enlace de agua en la etapa de enjuague 23. Como medio puede usarse por ejemplo NH_{3} o una solución de NH_{3}.

Una configuración preferida del procedimiento prevé que el enjuague del fleje 50 se ejecute en la estación de enjuague 20 en las primeras etapas 21, 22 con agua desionizada y en la tercera etapa 23 con o bajo la adición de NH_{3} como medio de secado.

El secado del fleje 50 en la estación de secado 30 se realiza sin alimentación de aire. Conforme a la invención el secado se lleva a cabo por medio de radiación térmica, con la adición de una mezcla de gas de nitrógeno, hidrógeno y amoniaco (N_{2}/NH_{3}) o H_{2}.

La estación de secado 30 está cerrada por ambos lados con esclusas 70, 89, en conexión a las estaciones adyacentes 20 y 40, herméticamente contra el acceso de oxígeno del aire, estando unidas entre sí mediante esclusas 70, 80 la salida de la última etapa de enjuague 23 de la estación de enjuague 20 a la entrada de la estación de secado 30 y su salida a la entrada 43 del horno de temperado 40, y obturadas herméticamente con respecto a la atmósfera circundante.

Mediante las medidas conforme a la invención se obtiene el estado óptimo del fleje después del decapado hasta en el horno de temperado, ya que se suprime el arrastre de oxígeno del aire. En consecuencia y como puede deducirse de la representación del horno de temperado 40 en la figura 2, puede materializarse su clase constructiva, a causa de la menor potencia calefactora necesaria y la eliminación del tramo refrigerador, de forma simplificada y con costes de inversión y funcionamiento más favorables. El funcionamiento del horno es además posible con contenidos de H_{2} comparativamente bajos en el gas de protección.

Claims (6)

1. Procedimiento para cincar al fuego fleje de acero laminado en caliente:

- implantándose en un primer paso el fleje (50) en una estación de decapado (10-13) y extrayéndose en el mismo una capa de cascarillas y productos de
reacción de la superficie del fleje,

- en otro paso implantándose el fleje (50) en una estación de enjuague (21-23) y eliminándose en el mismo los residuos del decapado y los productos del decapado en la superficie del fleje, y a continuación

- implantándose ésta en una estación de secado y secándose allí, y desde allí

- implantándose en un horno (40) en otro paso del procedimiento y pasándose allí a temperatura de cincado bajo una atmósfera gaseosa de protección, y

- en un último paso haciéndose pasar por un baño de cincado y con ello recubriéndose la superficie del fleje (50) con una capa de cincado al fuego, ajustándose la temperatura del fleje en el horno (40) como máximo a 50ºK por encima de la temperatura de inmersión en el baño de cinc,

caracterizado porque los pasos del procedimiento entre la última etapa de enjuague (23) de la estación de enjuague (20), pasando por la estación de secado (30), hasta la entrada (43) del horno (40) se ejecutan bajo blindaje hermético contra el aire y el oxígeno procedentes del entorno.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque en la última etapa de enjuague (23) de la estación de enjuague (20) se alimenta un medio hidrófugo o con enlace de agua y que riega el fleje (50).

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el medio (25) alimentado en la tercera etapa de enjuague (23) es NH_{3} o una solución que contiene NH_{3}.

4. Procedimiento según una o varias de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el secado del fleje (50) en la estación de secado (30) se lleva a cabo sin alimentación de aire desde fuera por medio de radiación térmica, con la adición de una mezcla de gas de nitrógeno, hidrógeno y amoniaco (N_{2}/NH_{3}) + H_{2}, o bien una mezcla de dos de los citados gases.

5. Instalación de cincado de fleje en caliente, que comprende una estación de decapado (10), una estación de enjuague (20), un secador (30), un horno (40) y un baño de cincado al fuego (60) postconectado, caracterizado porque la salida de la última etapa de enjuague (23) de la estación de enjuague (20) está unida a la entrada del secador (39) y su salida a la entrada (43) del horno (40), a través de esclusas (70, 80), y están obturadas herméticamente con relación a la atmósfera circundante.

6. Instalación según la reivindicación 5, caracterizada porque las etapas de enjuague (21-23) y la etapa de calentamiento (41) o la etapa de temperado (42) están cerradas por mamparo unas con relación a las otras mediante paredes intermedias (24).