IT7354213A1 - Procedimento per il rivestimento di materiale metallico a base ferrosa, con metallo. - Google Patents

Description

[0001] 54213A/73 1000281 Armco 1224 DESCRIZIONE corredo di una domanda di Brevetto per Invenzione avente per titolo: " Procedimento per il rivestimerio di materiale metal- lico a base ferrosa, con metallo" a nome: ARMCO STEEL CORPORATION La presenteinvenzione si riferisce al rivestimento.ad immersione a caldo di una barra metallica.a base ferrosa, per la produzione di na- .stro.e lamiera di ferro.o di acciaio avente un sot- tile rivestimento di zinco, alluminio,lega di piom ROMA ..bo .e stagno e varie.altre combinazioni.

[0002] Considerati generalmente, i processi del- la..tecnica precedente comportano tutti come una pri .

[0003] ma fase la.pulitura a fondo della superficie della ..barra che deve_.essere rivestita.

[0004] Questa operazione di pulitura pu essere realizzata mediante succes- sivi trattamenti di ossidazione e .di riduzione, .co me illustrato nel Brevetto degli Stati.Uniti Nu- .mero.2110.893 rilasciato il .15 Marzo 1938 a T.Send zimir, mediante pulitura chimica, oppure, mediante vari altri processi.

[0005] La barra pulita viene quindi fatta pas- sare in un bagno di metallo fuso di rivestimento, e ritirata in un percorso di scorrimento general- mente verso l'alto.

[0006] Il metallo fuso di rivestimento che,aderisce alla superfice della barra e viene tira to in alto dal bagno viene quindi finito a mezzo di rulli di rivestimento, lame ad aria o simili, e il rivestimento fuso successivamente viene solidificato.

[0007] Secondo la tecnica precedente il bagno di metallo fuso di rivestimento generalmente viene man- tenuto in un vaso di ferro riscaldato esternamente.

[0008] Lunga esperienza con questi vasi metallici di rive- stimento ha mostrato diversi inconvenienti particolar mente nel caso di vasi per alluminio fuso.

[0009] In primo luogo il vaso ha una durata relativamente corta.

[0010] Que- sta corta durata viene provocata da diversi fattori: compresa la rapida formazione di scoria sul fondo del vaso, e deformaziqne permanente o rigonfiamento delle pareti provocato da elevata temperatura del calore applicato esternamente e dal peso del metallo di rivestimento contenuto.

[0011] Inoltre , la quantita di calore che pud essere fornita esternamente naturalmente ε limitata.

[0012] La tecnica precedente ha riscontrato necessario, con vasi di rivestimento di questo tipo, riscaldare il nastro ad una temperatura in eccesso rispetto al punto di fusione del metallo di rivestimento prima di far passare il nastro nel bagno.

[0013] In altre parole calore.

[0014] sufficiente non patrebbe essere fornito al ba- gno di metallo di rivestimento per mantenere il metal- lo.di rivestimento in condizione fusa e allo stesso tempo riscaldare una barra relativamente fredda ( fred- da.rispetto al punto di fusione del metallo di rive- stimento){ fino alla temperatura per il rivestimento.

[0015] Infine, la grande superfice non ricoperta di metallo fuso di rivestimento nel vaso potta ad una rapida formazione di ossidi e scoria sulla superficie.

[0016] La accumulazione di ossidi e di scoria sulla superfi ce del bagno e uno dei problemi piü significativi che si incontrano correntemente nei processi di rive- stimento ad immersione a caldo.

[0017] Cioe, alla uscita dal bagno, la barra tende a prelevare particelle di sco- ria e ossido dalla superfice del bagno stesso, dando come risultato bordi appesantiti o altri imperfezioni nel rivestimento applicato.

[0018] In considerazione di quanto anzidetto, uno scopo di_questa invenzione il provvedere un metodo di rivestimento ad immersione a caldo in cui la bar.

[0019] ra di metallo di base pud entrare nel bagno ad una temperatura al di sotto del punto di fusione del metallo di rivestimento.

[0020] Un altro scopo della invenzione e il prov.

[0021] vedere un metodo di rivestimento ad immersione a caldo che possa generare calore sufficiente nel bagno del metallo di rivestimento per cui metallo di rivesti mento supplementare puo essere fuso direttamente nel vaso.

[0022] In accordo alla presente invenzione, viene realizzato un metodo di rivestimento metallico ad immersione a caldo includente le fasi di: pulire a fondo la superficie della barra di metamlo di base metallo di rivestimento, far passare detta barra di metallo di base pulito in un bagno di metallo di ri- in un percorso di scorrimento verso l'alto, per cui una quantita di detto metallo fuso di rivestimento verra asportata da detto bagno a mezzo di detta bar- ra, portare a finitura detto metallo fuso che aderi- sce a detta barra, e solidificare detto metallo fuso, caratterizzato dalla fasi di: (a) provvedere un vaso di rivestimento ad induzione senza nucleo o anima per contenere detto bagno di metallo fuso di rivestimento; e (b) fornire energia elettrica alla bobina primaria di detto vaso ad induzione senza nucleo in modo da provocare forti correnti secondarie nel metal- lo di rivestimento in detto faso, che vengono trasfor mate in calore dalla resistenza di detto metallo di rivestimento, dette correnti secondarie indotte servendo ad agitare continuamente il metallo fuso di rivestimento per essere cosi di auailio nel forni- re una superfice " pulita" del bagno dove detta barra esce da detto bagno.

[0023] ed eliminare sostanzialmen- te la accumulazione ai ossidi e di scoria sul fon- do di detto vaso e ridurre al minimo la accumulazione di ossidi di scoria sulle pareti di detto vaso.

[0024] Considerata in senso generale, questa in- venzione si riferisce al rivestimento ad immersione a caldo di una barra di metallo di base ferrosa con ROMA uno dei convenzionali metalli di rivestimento metalli- co.

[0025] Il processo include le fasi di pulire a fondo la superfice della barra per renderla ricettiva re- lativamente ad un metallo di rivestimento fuso.

[0026] La barra pulita viene quihdi fatta passare nel bagno del metallo fuso di rivestimento.

[0027] Il bagno viene mantenuto in un recipiente o vaso costruito con un materiale non conduttivo avente una bobina primaria nelle sue pareti laterali.

[0028] Energia verra applicata alla bobina primaria che indurra correnti seconda- rie nella carica di metallo di rivestimento nel va- so.

[0029] Le correnti secondarie vengono trasformate in calore dalla resistenza della carica stessa.

[0030] La_dimensione del vaso e le correnti secon- darie indotte servono ad agitare continuamente il metal- lo fuso di rivestimento nel bagno in modo da impedire la.accumulazione di scorie sul fondo del vaso e in modo da_essere di ausilio nel provvedere una superfi ce"pulita" del bagno dove la barra rivestita esce dal_bagno.

[0031] Si fa: riferimento agli allegati disegni, incui: La fig.1 e una vista schematica di un metodo di rivestimento secondo questa invenzione; La fig,2 e un diagramma schematico che mo stra il vaso di rivestimento utilizzato nel metodo di questa invenzione.

[0032] Con riferimento dapprima alla fig.l, un pro- cesso completo di rivestimento incorporante il prin- cipio della presente invenzione, e stato illustrato in maniera schematica.

[0033] Una bobina di idoneo materiale a barra metallica di base ferrosa, e indicata su 10.

[0034] Il astro o lamierascontinua passa dai ruilif 11 e 12 come indicato per entrare nella sommita della prima sezione 14 di forno.

[0035] Questa prima sezione del forno 14 pud essere del tipo ad accensione diret- ta,non ossidante.

[0036] Cioe, vi e all'incirca un eccesso pari al 5% di combustibili introdotti in questa se- zione.

[0037] La...temperatura del..forno.

[0038] puo essere nello.

[0039] ordine di 2300oF ( corrispondenti a 1260oC)...di .modo che la barra di metallo di base verra riscaldata rapidamente ad una..temperatura nello ordine di almeno 1100oF (corrispondenti _a 593,3°C)...Cid e efficace per brucia re quasi istantaneamente i contaminanti superficiali come olio e simili, dallasuperfice del nastro.

[0040] La configurazione verticale..

[0041] e desiderabile in quanto es- sa.elimina.

[0042] la necessita di supportare rulii nelle.ser zioni calde del forno.

[0043] La seconda sezione del forno indicata general- mente.su 16 pu essere da tipo a riscaldamento radian- te.

[0044] In questa sezione.

[0045] del forno, la temperatura della barra di base, verra portata ad un valore nello ordi ne da 1350oF a 1550°F ( corrispondenti rispettivamente a circa 730-840°c), raggiungendo il suo valore massimo di temperatura sul punto 18.

[0046] Una atmosfera riducen- te verra fornita a questa parte del forno., nonche alle susseguenti parti del forno descritte: in seguito, La terza sezione del forno indicata general- mente su 20 ε una zonadi raffreddamento a tubo.

[0047] La sezione finale del forno 22 pud include- re mezzi per il raffreddamento a getto della barra, in alcuni casi fino ad una temperatura al di sotto del punto di fusione del metallo di rivestimento che viene.utilizzato.

[0048] Il nastro..escefuori dalla_parte.

[0049] 22 del forno, al di sopra del rulli 24 di .

[0050] piegatura verso il_basso, e attraverso il bocchettone 26 nel bagno di metallo fuso di rivestimsnto indicato generalmente su 28....Questo bagno spiegato in dettaglio maggio- re qui in seguito.e mostrato nella figura 2.

[0051] Il mastro viene ritirato dal bagno 28 in un percorso di scorrimento.

[0052] generalmente verticale oltre le lame di finitura a getto indicate general- mente su 30, e dopo aver lasciato tempo per la soli- dificazione, al disopra.del rullo di curvatura 32 e avvolta per immagazzinamento e spedizione come su 34.

[0053] Parti del processo descritto sono totalmen- te convenzionali e ben note nella tecnica.

[0054] Ad esempio, la configurazione del forno e di per se nota.

[0055] Simil- m nte , le tecniche di finitura a getto sono di per se note.

[0056] Lo scopo principale del metodo di questa in- venzione si centra attorno al bagno di metallo fuso di rivestimento 28 che verra descritto qui in segui- to.

[0057] Un vantaggio molto importante della disposizione di bagno particolare che verra descritto, e che la barra di metallo di base pu essere raffreddata nel- le parti 20,22 del forno e nel bocchettone 26 fino ad una temperatura al di sotto del punto di fusione del metallo di rivestimento, In altre parole, nel caso di alluminio,.il nastro pu essere raffreddato fino.ad una temperatura nello ordine di 1200oF.(cor- rispondenti a 649*C circa).prima di entrare nel bagno metallo fuso.

[0058] La utilizzazione di temperature pia basse del nastro all'entrata nel bagno e stato riscon- trato che riduce sostanzialmente la formazione di le- gs sulla interfaccia; cioe la formazione di lega sul- la interfaccia fra la barra di base e il metallo di rivestimento.

[0059] Naturalmente, la riduzione di spessore di formazione di lega migliora fortemente la aderen za del metallo di rivestimento.

[0060] Passando ora alla fig.2, verra descritto in dettaglio maggiore al bagno di metallo fuso della presente invenzione.

[0061] Il bagno di metallo fuso viene mantenuto nel vaso indicato generalmente su 4O.

[0062] Qui in seguito il vaso 40 verra indicato come un "vaso di rivestimanto ad induzione senza nucleo o anima".

[0063] Durante l'uso, il vaso di rivestimento ad induzione 40 senza nucleo o anima, verra riempito di metallo fuso fino al livello 42.

[0064] Come indicato in precedenza, il nastro di metallo di base che deve essere rivestito passaaat- traverso- il bocchettone 26, al di sopra del rullo 24 di piegatura in basso, e nel bagno di metallo fuso.

[0065] Si_osservera che la estremita inferiore del bocchet- tone 24a e immersa nel bagno di metallo fuso di rive- stimento,di modo che la atmosfera appropriata (cio una atmosfera riducendo o non ossidante) puo essere sempre mantenuta nel bocchettone 26.

[0066] Idoneamente montati per rotazione nello interno del bagno di metallo fuso, vi sono iirulli 44 e 46 del vaso, e il rullo stabilizzatore 48.

[0067] Que- sti aspetti del macchinario di rivestimento sono del tutto convenzionali.

[0068] Il vaso di rivestimento ad induzione senza nucleo o senza anima indicato generalmente su 4O, include una parete interna e una sezione di fondo di materiale refrattario indicata su 50, Quasta strut- tura interna pu essere formata in una varieta di modi.

[0069] Ad esempio, un vaso esemplare in uso commercia- le comprende due strati di mattoni di ceramica.

[0070] Que- sti mattoni sono disposti a precisione con giunti sot- tili fra mattoni adiacenti.

[0071] Allo interno dei due stra- ti di mattoni di ceramica vi possono essere uno o piu strati di materiale ceramica-feltro.

[0072] Lo strato piü interno pu essere uno strato di materiale di mal- ta ceramica nello ordine di un quarto di un pollice di spessore ( corrispondente a millimetri 6,35).

[0073] Come indicato in precedenza, pu essere usata una vasta gamma di materiali per le parti interne 50 del vaso.

[0074] E' importante che, qualunque materiale_venga usato non sia elettricamente.

[0075] conduttivo e che il materiale venga scelto per..compatibilita ad alta temperatura con il metallo fuso di rivestimento.

[0076] Circondante la parte interna 50 di parete sara la bobina di induzione primaria indicata gene- ralmente su 52.

[0077] La bobina primaria puo essere costrui- ta di_tubo di rame raffreddato ad acqua.

[0078] La bobina 52 verra collegata in qualsiasi modo idoneo in una sorgente di energia.

[0079] Bobine di raffreddamento 53a e 53b prefe- ribilmente saranno previste al disopra e al disotto della bobina primaria 52.

[0080] Queste bobine vengono usa te e controllate per mantehere temperature nella par te 50 di parete uniformemente distribuite, ed impe- dire incrinatura e sfaldamento delle pareti del vaso.

[0081] Circondante la kobina primaria 52 sara il supporto strutturale per il vaso di fusi ne ad iiduzione senza nucleo, indicato generalmente su 54.

[0082] Questa ossatura strutturale pud essere di acciaio o simile, e fornira la resistenza necessaria per con- tenere nel vaso la grande quantita di metallo fuso.

[0083] Se desiderato, il vaso puo essere montato su ruote 56 che a loro volta funzionano sul binario 58.

[0084] Con questo mezzo, una pluralita di vasi di rive- stimento possono essere intercambiati con il rimanente della apparecchiatura di rivestimento.

[0085] Ad esempio, vasi che contengono metalli di rivestimento diversi come ad esempio alluminio e zinco, possono essere usa ti in modo intercambiabile.

[0086] In operazione del vaso di rivestimento, corrente alternata ad una frequenza di 50 cicli verra trasmessa a mezzo di cavi raffreddati ad acqua alla bobina primaria 52 descritta in precedenza.

[0087] La ener- gia applicata a questa bobina primaria crea un flusso magnetico che passa attraverso il materiale nel vaso: Il materiale nel vaso agisce come l'avvolgimento se- condario di un trasformatore avente una singola spi- r .

[0088] Il flusso magnetico rapidamente variante, ad alta intensita, generato dalla bobina primaria, induce forti correnti secondarie nel materiale che si trova nel vaso.

[0089] Queste forti correnti secondarie vengono trasformate in calore dalla resistenza elet- trica del materiale che si trova nel vaso.

[0090] Queste correnti secondarie indotte forni- scono una agitazione continuata del metallo fuso nel vaso come indicato dlle frecce sO.

[0091] Questa azione di agitazione e estremamente importante per il metodo di questa invenzione Prima di .tutto, la pratica.com- merciale secondo gli insegnamenti della presente doman- da, ha stabilito che la azione di agitazione_ sara di ausilio nel mantenere una superficedel bagno"lucida o pulita", esente da ossido e da scorie sul punto do- ve il nastro esce dal bagno metallico di rivestimento.

[0092] Le...correnti indotte sulla superfice del bagno fluisco- no dal centro radialmente alla periferia e si ritiene creino un effetto aggiuntivo all'azione di lavaggio degli ugelli a getto per tenere gli ossidi formati nella finitura a getto lontani dal nastro, mantenendo in tal modo una area "pulita" attorno al nastro.

[0093] Il mantenimento di una superfice pulita del bagno in que- sta area elimina virtualmente in prelevamento di ossi- di e risultanti imperfezioni di rivestimento incontra te con i convenzionali processi.

[0094] In secondo luogo, questa azione di agita- zione mantiene chiaramente l'ossido e la scoria in una sospensione uniformemente distribuita da un capo all'altro del vaso di rivestimento.

[0095] Ci naturalmente elimina sostanzialmente la formazione di ossidi e di scoria sul fondo del vaso.

[0096] L'esperienza precedente con l'alluminio porterebbe ad aspettarsi una formazio- ne significativa e problematica di ossido sulla parete del vaso in una fascia a meta altezza della bobina.

[0097] -14 - La formazione di ossido e stata insignificativa, pro- babilmente in seguito agli andamenti complessi di cor- rente provocati da elevato rapporto diametro/profondi- ta ed apparecchiatura immersa nel vaso.

[0098] La progettazione di vaso ad induzione senza anima o nucleo appanea descritta presenta diversi vantaggi supplementari molti importanti in una opera zione di rivestimento metallico.

[0099] Prima di tutto, sara chiaro che il calore viene generato nello stesso va- so.

[0100] Cid consente controllo della temperatura molto preciso del materiale fuso nel vaso.

[0101] In secondo luogo, cid consente la genera zione pia rapida di calore nel vaso.

[0102] Ci, a sua volta, fornisce almeno due vantaggi importanti.

[0103] Consentira la fusione di metallo di rivestimento supplementare direttamente nel vaso.

[0104] Cioe, lingotti di metallo di rivestimento 62 possono essere trasportati dal tra- spxortatore o scivolo 64 direttamente nel vaso di ri- vestimento, Essi verranno mantenuti in una singola ubicazione nel vaso dalla piastra di protezione 66.

[0105] La piastra a deflettore 68 impedira che metallo fuso schizzi direttamente fuori dal vaso.

[0106] Inoltre, la rapida generazione di calore nel vaso di rivestimento e cid che in realta rende possibile che il nastro entri nel vaso ad una tempera- tara al disotto del punto di fusione del metallo di ri vestimento.

[0107] Calore sufficiente pu essere generato nel vaso per portare il nastro a temperatura di rivestimen- to senza far si che metallo di rivestimento si solidi- fichi sulla superfice del nxtro all'entrata.

[0108] Il vaso ad induzione senza anima della pre- sente invenzione incorpora ci che potrebbe essere chia mato un progetto a bobina corta.

[0109] .Cioe, il rapporto fra il diametro del vaso e la profondita del vaso e molto diverso dai forni ad induzione senza nucleo preceden- temente noti.

[0110] Nella unita commerciale indicata in pre- cedenza, il vaso utilizzato aveva un diametro di ba- gno di 10 piedi ( corrispojdenti a metri 3 circa) e una profondita di 9 piedi ( corrispondenti a metri 2,70 circa).

[0111] Si ritiene che quanto anzidetto costituisca una esposizione piena e completa della presente inven- zione, e non si intendono limitazioni se non quanto specificatamente esposto nelle rivendicazioni che se- guono.

[0112] .

Claims (4)

1. * 1.

Metodo per il rivestimento metallico ad immersione a caldo, includente le fasi di: pulire a fondo la superficie di una barra di metallo di base 16 metallo di rivestimento, far passare detta barra di metallo di base pulita ih un bagno di metallo fuso di rivestimento,estrarre detta barra da detto bagno in un percorso di scorrimento verso l'alto per cui una quantita di.detto metallo fuso di rivestimento verra asportata dal bagno da detta barra, finire detto metal- lo fuso che aderisce a detta barra, e solidificare detto.rivestimento..di.metallo; .caratterizzato dalla fasi_di: (a) prowedere un vaso di rivestimento ad induzione senza nucleo.o anima per contenere detto ba gno di metallo fuso di.rivestimento; ..e (b) fornire energia alla bobina primaria_di detto vaso di induzione senza anima per indurre cosi forti correnti secondarie nel metallo_di rivestimento che..si trova.in detto.vaso,..che.vengono convertite in calore dalla resistenza di detto metallo di rivestimen- to,_.dette .correnti secondarie indotte servendo ad agi tare..continuamente il metallo di rivestimanto fuso in maniera da aiutare .cosi a fornire una superfice tpulita" del bagno.e dove detta barra esce da detto bagno e.

per eliminare sostanzialmente la accumulazione ai ossidi e di scoria sul fondo di detto vaso e per ridurre al.

minimo la accumulazione di ossidi e di scoria sulla pa rete_di detto vaso.

2.

Metodo secondo la rivebdicazione 1, in cui la profondita di detta vaso di rivestimento ad induzionz senza nucleo, e minore del diametro didet- to vaso di rivestimento ad induzione senza nucleo.

3.

In un metodo di rivestimento metallico ad immersione a caldo includente le fasi di.: pulire a fondo la superfice di una barra di metallo di base per preparare detta superfice .che deve.

essere bagha ta dal metallo di rivestimento, far passare detta barra di metallo di base pulita in un bagno di metal lo fuso di rivestimento, prelevare detta barra da det- to bagno in un percorso di *corrimento verso l'alto ROMA per cui una quantita di detto metallo di rivestimen- to fuso verra asportata da detto bagno a mezzo di detta barra, finire detto metallo fuso che aderisce a detta barra e far solidifcare detto rivestimento fuso;la.fasi perfezionate di: (a) provvedere un vaso di rivestimento non conduttivo; (b) fornire a detto vaso una carica del desiderato metallo di rivestimento; (c) provvedere una bobina primaria nelle pareti laterali di detto vaso;e (d) fornire energia a detta bobina primaria di detto vaso per indurre cosi forti correnti secon- 18 darie in detta carica di metallo di rivestimento che si trova in detto vaso, dette correnti secondarie essendo convertite in calore dalla resistenza di detta carica e servendo ad agitare continuamente il metallo fuso di rivestimento per provvedere cosi una superfi ce "pulita" del bagno dove detta barra esce da detto bagno e per ridurre al minimo la formazione e la accu- mulazione di ossidi e di scoria.

4.

Metodo per applicare un rivestimento metal- lico ad una barra di metallo a base ferrosa includen- te le fasi di: (a) pulire a fondo detta barra mediante ri ROMA scaldamento per rendere la sua superfice ricettiva rispetto ad un metallo fuso di rivestimento; (b) raffreddare detta barra ad una tempera tura inferiore al punto di fusione di detto rivesti- mento metallico; (c) provvedere un vaso di rivestimento non conduttivo; (d) alimentare a detto vaso detto metallo di rivestimento metallico; (e) provvedere una bobina primaria nelle pareti laterali di detto vaso; (f) fornire energia a detta bobina primaria di detto vaso per indurre cosi forti correnti secon- 19 darie in detto metallo di rivestimento metallico che si trova in detto vaso, che vengono convertite in calore dalla resistenza di detto metallo di ri- vestimento per fondere lo stesso; (g) far passare detta barra in detto metal lo di rivestimento metallico fuso; e (h) prelevare detta barra da detto bagno in un percorso di scorrimento verso l'alto.

1 0 DIC.

1973 Roma, P.:ARMCO STEEL CORPORATION P :ING BARZANO' ZANARDO BA/fab 98.034 IND .