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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

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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

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• 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

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Fluxo de produção de uma Fluxo de produção de uma bobina zincadabobina zincada

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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 )

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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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

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Obrigado, até novembro/2000