ETAPA II
CU TITLUL Elaborarea documentatiei tehnice de realizare a tehnologiei de acoperire cu materiale compozite a benzilor din otel. Proiectare ,achizitie materiale componente si realizarea instalatiei pilot .
Activitate II.1- Elaborarea unei tehnologii avansate si ecologice de acoperire a benzilor din otel cu grosimea de 0,07 - 0,8 mm acoperite cu materiale cu rezistenta crescuta la coroziune.
Activitatea II.2 - Elaborare proiect tehnologic si proiectare componente ale instalatie pilot .
Activitatea II.3 - Intocmirea specificatiei de echipamente mecanice, electrice si hidraulice. Achizitie materiale in vederea realizarii componentelor instalatiei pilot
Activitatea II.4 - Executia componentelor principale ale instalatiei pilot.Realizarea instalatiei pilot-faza experimentala
Activitatea II.5 - Elaborarea documentatiei tehnice de realizare a mecanismelor auxiliare ale instalatiei pilot
1.Obiectivele etapei II de executie
In cadrul etapei II de executie a proiectului au fost realizate experimentari privind microalierea complexa a baii de zincare in vederea cresterii caltatii acoperirii de protectie. Experimenarile au fost executate in conditii de laborator pe sarje de topituri complexe in care au fost introduse materiale sub forma de pulbere foarte fin maruntita. Cantaririle si masuratorile au fost facute cu mare acuratete utilizind instrumente de laborator. Dupa omogenizare topituri si imersare probe, au fost obtinute esantioane ce au fost supuse unor analize complexe specifice care au pus in evindeta microstructurile interne ale materialelor obtinute, aspecte legate de morfologia suprafetelor probelor. Rezultatul acestei activitati este sustinut de stabilirea unor compozitii care raspund la tema proiectului din punct de vedere al comportarii la coroziune. Din punct de vedere al spectrului ecologic s-au facut studii si experimentari in vederea eliminarii a unei parti din emanatiile de noxe produse, rezultate din aplicarea tehnologiei actuale de zincare. In acest sens s-au experimentat metode alternative cu impact nesemnificativ asupra mediului in conditiile respectarii tuturor prescriptiilor tehnice de protectia mediului si sanatatii si securitatii muncii. S-au efectuat determinari privind eficienta acestor solutii alternative in cadrul procesului specific firmei, avind in vedere anumite limitari privind viteza de reactie a acestor compusi coroborat cu capacitatea fluxului de productie. Urmare experimentarilor s-a adoptat o metoda de degresare a suprafetei benzilor support care nu are impact asupra performantelor de mediu , prin emisii in timpul procesului.
Proiectul tehnologic al instalatiei pilot a avut ca baza proiectarea si dimensionarea pe baze tehnico-stiintifice.a componentelor pornind de la necesitatile viitoare de implementare a tehnologiei la nivel industrial.
Metodele de proiectare folosite au fost din cele mai noi, utilizind in acest scop tehnici de proiectare computerizate de actualitate.
Legat de activitatile de elaborare proiect tehnologic si proiectare componente ale instalatie pilot,acestea au avut ca baza de plecare cerintele tehnice si tehnologice impuse de conditiile de obtinere a acoperirilor metalice cu materiale cu rezistenta cescuta la coroziune , in flux continuu pe benzi laminate subtiri laminate la rece. Urmare proiectelor au fost intocmite specificatii de echipamente mecanice, electrice si hidraulice, achizitie materiale in vederea realizarii componentelor instalatiei pilot . Executia componentelor principale ale instalatiei pilot si montajul acestora in faza experimentala au fost realizate de catre colectivul de lucru utilizind dotarile si capacitatile firmei.In aceasta etapa au fost realizate o serie de teste pe instalatia pilot, teste care au urmarit punerea in evident a uniformitatii straturilor de protective anticoroziva depuse pe benzile de otel.
2.REZUMATUL ETAPEI II
In etapa II s-au efectuat experimentari la nivel de laborator pentru obtinerea si caracterizarea unor straturi de protectie realizate prin imersie la cald în zinc compex microaliat, urmărind astfel obiectivele cercetarii propuse, respectiv creşterea rezistentei la coroziune si dezvoltarea unei tehnologii ecologice de obtinere a acestora. Activitatea de cercetare nu se opreste aici , urmind ca in etapa urmatoare sa crestem gradul de complexitate al aliajelor experimentate. Daca in acesta etapa activitatile au fost concentrate pe obtinerea acestor materiale de protectie in conditii de laborator, precum si pe dezvoltarea unei solutii curate de pregatire a suprafetei benzilor suport , in etapa urmatoare vom aprofunda cercetarile in vederea transferarii rezultatelor de laborator si obtinerea acestor materiale de protectie la un nivel superior,in flux continuu . Experimentarile se vor realiza in etapa a treia a proiectului pe instalatia pilot ce se va finaliza in perioada ce va urma. Tehnologia ce se va dezvolta in cadrul acestui proiect, include o componenta ce reprezinta rezultatul unei activitati de cercetare anterioare a partenerului UZINSIDER ENGINEERING GALATI, materializata prin Brevetul de inventie nr. 122497/30.07.2009 cu titlul “Procedeu de zincare termica din bai microaliate cu nichel “. La finalul proiectului noua tehnologie de obtinere a materialele de protectie cu rezistenta crescuta la coroziune va face de asemenea obiectul unui Brevet de Inventie inregistrat la OSIM.
Pornind de la aliaje din sistemul binar Zn –Bi, si stemele cuaternare Zn-Sn-Bi- Al si Zn- Ni-Pb-Sn, s-a trecut la sisteme polinare (topituri complex microaliate): Zn-Ni-Bi-Sn-Cd , Zn- Ni- Pb-Bi-Sn. S-a utilizat un cuptor electric cu patru trepte de incalzire, cu reglarea automată a temperaturii, cuva verticală si creuzet din otel adecvat procesului de zincare.
Materiile prime utilizate pentru formarea baii metalice au fost atat metale in stare pura cat si prealiaje. S-au practicat diferite nivele de microaliere a zincului pentru a stabili influenta acestor elemente asupra caracteristicilor topiturii si a straturilor obtinute in corelatie cu temperatura si durata de imersie.
Gradul de microaliere si de asimilare a elementelor in baia de zinc s-a determinat prin analiza spectrometrica a probelor de aliaj, prelevate din topitură la diferite intervale de timp (imediat dupa microaliere, după o ora, la sfarsitul procesului de zincare).
Analiza spectrometrica s-a efectuat cu spectrometrul de raze X, tip Inov-X System din dotarea Facultăţii de Metalurgie şi Ştiinţa Materialelor.
Probele prelevate au fost analizate metalografic in scopul stabilirii omogenitatii structurii, modificarilor structurale produse de elementele de microaliere si identificarii fazelor nou formate. S-a utilizat microscopul metalografic OLYMPUS cu marire maxima X 5000, cu preluarea si prelucrarea imaginilor electronic si soft pentru determinarea cantitatii de faze, aflat in dotarea laboratorului de Analize structurale a Facultăţii de Metalurgie şi Ştiinţa Materialelor.
Straturile de acoperire obtinute pe banda din otel au fost la randul lor analizate pentru stabilirea caracteristicilor si performantelor detinute. S-a analizat si interpretat:
- influenta elementelor de microaliere asupra morfologiei suprafetei stratului depus prin aprecieri macroscopice si microscopice;
- influenta elementelor de microaliere asupra microstructurii stratului depus, stabilind formarea structurilor tip compozit la microalierea complexa cu nichel(0,16%), staniu (maxim 3%) cadmiu(0,26%) bismut (0,41-0,71%) si /sau plumb(0.43-0.73%); Microstructurile releva prezenta compusilor intermetalici, ai nichelului cu celelalte elemente de aliere, dispusi uniform in matricea de zinc. Stratul intermetalic de la interfata cu suportul de otel este foarte fin si uniform.
- comportarea la coroziune a straturilor de protectie obtinute care s-a determinat prin metode electrochimice utilizand potentiostatul PGP 201(o combina electrochimica pentru reactii lente, destinata mai ales maturatorilor de coroziune)-cu soft voltalab pentru preluare si prelucrare datelor. Rezultatele acestei analize au aratat, o micsorare a vitezei de coroziune a acoperirilor studiate, fata de acoperirea cu zinc, chiar semnificativa pentru aliajul din sistemul Zn-Sn-Bi- Al
- grosimea de strat, rezultata prin scurgere libera a zincului de pe banda suport, functie de compozitia chimica a baii, temperatra si durata de imersie. Masurarea grosimii stratului s-a realizat prin doua metode:
- pe durata experimentarilor pe esantioane prelevate la cald cu aparatul de masura grosime straturi depuse, de tip „Permascop”din dotarea GALFINBAND SA.
- pe esantioane reprezentative prin metoda chimica in laborator specializat.
Urmare a experimentarilor si analizelor de laborator efectuate s-au obtinut aliaje noi, polinare, pe baza de zinc cum sunt: aliajul Zn-Ni-Bi-Sn-Cd (0.16%Ni; 0.71%B;i 2,95%Sn; 0,26%Cd; rest Zn), Zn-Ni-Pb-Bi-Sn (16%Ni ;0.41%Bi; 3,49%Sn; 0,43%Pb; rest Zn)) Zn-Ni-Pb -Sn(16%Ni ; 2,88%Sn; 0,72%Pb; rest Zn) care conduc la obtinerea unor straturi de protectie tip compozit, aderente, cu aspect placut al suprafetei, comportare buna si foarte buna la coroziune, fara sa necesitate modificari ulterioare a configuratiei liniei de procesare, comparativ cu zincarea clasica si cu diminuarea deseurilor si consumului de materii prime.
Din punct de vedere asupra impactului de mediu experimentarile au aratat ca plumbul poate fi inlocuit cu bismutul sau se poate practica microalierea cu ambele elemente micsorandu-se semnificativ continutul de plumb din topitura.
Pentru siguranta mediului si sanatatii exista tendinta de micsorare sau chiar eliminare a plumbului din baile de zincare Din acest punct de vedere cea mai buna influenta asupra micsorarii cantitatii de deseuri (dros, zgura si cenusa) o are adaosul elementelor de microaliere. Pentru aprecierea cantitatii de deseuri s-a colectat, si analizat gravimetric si chimic drosul si zgura rezultată in procesul de acoperire prin imersie la cald a benzilor din otel in topiturile microaliate studiate.
In tehnologia propusa se utilizeaza elemente de microaliere care franeaza reactiile fier- zinc micsorand cantitatea de dros. Aceste elemente sunt Ni (0,16%), Sn (2,88-3,49%) si Al (0,33%) Comparativ cu zincarea in zinc pur aceste elemente conduc in medie la reduceri cu pana la 25% a cantitatii de dros (calcul facut prin cantarirea drosului in situatia acoperirii cu zinc microaliat cu Ni –Sn -Cd).
Fluxul tehnologic actual este reprezentat de un cumul de operatiuni tehnologige care se realizeaza secvential pe o instalatie de tip continuu formata din diverse componente dispuse in serie.
Aceasta instalatie de acoperiri metalice are la baza o tehnologie invechita si poate sustine o productie de max. 100 tone /luna. Dimensiunile actuale ale benzilor ce pot fi acoperite sunt intre 0,1 mm si 0,0.18 mm la o latime cuprinsa intre 180 – 240 mm max. Performantele tehnice si calitative obtinute in prezent sunt la un nivel nesatisfacator pe toate planurile. Din punct de vedere al calitatii produselor obtinute acestea se incadreaza cu greu cerintelor actuale de calitate ale clientilor , ale caror comenzi solicita produse cu caracteristici tehnico-calitative la standarde foarte ridicate ,avind valori ale tolerantelor la jumatatea valorilor admise de standardele in vigoare.Din punct de vedere al rezistentei in timp la coroziune , produse obtinute cu ajutorul tehnologiei actuale se situeaza la un nivel standard , fiind susceptibile la aparitia compusilor de coroziune in intervale scurte de timp. Standardele actuale in constructii impugn o rezistenta cit mai indelungata in timp a materialelor expuse la factorii agresivi de mediu.Totodata metoda de pregatire a suprafetei benzii suport este depasita , fiind un factor efectiv de poluare prin emisia de compusi organici volatili in mediul inconjurator. Cantitatea de deseuri sub forma de dros si cenusa este foarte ridicata depasind pe medie 30% dim material prima intrata.
Tehnologia ce face obiectul proiectului vine in intimpinarea acestui deziderat si va asigura o pregatire excelenta a suprafetei benzilor urmare unui tratament prin care se elimina orice urma de murdarie ramasa in urma proceselor anterioare. Metoda de degresare experimentata, pe baza de dezoxidanti este una curata in acceptiunea impactului de mediu , in sensul ca nu emite efluenti in stare gazoasa si nu necesita evacuare ciclica a solutiei uzate.
Precizia de reglare a parametrilor precum : viteza liniei, tractiunea in banda si pozitia cutitelor de aer de uniformizare strat este de 1% fata de 5% in cazul utilajelor existente;
Toleranta de grosime a stratului depus va fi de +/-5% fata de +/- 20 % cat este toleranta obtinuta in prezent.
Aceasta va permite obtinerea de benzi metalice acoperite termic prin depunerea de materiale complexe in matrice de zinc sau de alte metale in scopul imbunatatirii calitatii acoperirii, prin reducerea grosimii straturilor intermetalice. Totodata va permite cresterea gradului de acoperire peste 200gr/mp, pentru grosimi ale benzilor din otel cuprinse intre 0,07 – 0,3 mm. Procedeul de acoperire va fi de tip continuu specific gamei de produse din portofoliul firmei GALFINBAND. Obtinerea materialelor de protectie cu rezistenta ridicata la coroziune este rezultatul studiilor si experimentelor desfasurate in laboratoare. Testele executate pe esantioanele experimentale confirma acest lucru.
Gradul de noutate si impact asupra performantelor de mediu
Noutatea tehnica consta in obtinerea unor sisteme complexe de imbinare a elementelor de microaliere pornind de la aliaje din sistemul binar Zn –Bi, si sisteme cuaternare Zn-Sn-Bi- Al si Zn- Ni-Pb-Sn, catre sisteme polinare novatoare (topituri complex microaliate): Zn-Ni-Bi-Sn-Cd , Zn- Ni- Pb-Bi-Sn. Cercetarea nu se opreste aici , urmind ca in etapa urmatoare sa crestem gradul de complexitate al aliajelor experimentate.
Activitatile de cercetare din etapa III vor fi orientate catre implementarea acestora la nivel industrial , avind ca baza de procesare instalatia pilot ce se va finalize deasemeni in cadrul acelei etape.
Utilizarea acestor elemente a condus la obtinerea unor structuri de tip compozit , rezultate in urma precipitarii de compusi intermetalici fin dispersati in matricea de baza de zinc.
Structura material de protectie obisnuit
|
Structura material de protectie compozit
|
Asocierea acestor elemente de microaliere permit reducerea intr-un procent semnificativ a deseurilor specific procesului de acoperiri metalice sub forma de dros, cenusa sau compusi de oxidare ai baiilor de topitura.
De asemeni se remarca o crestere a rezistentei la coroziune a straturilor depuse, precum si cresterea capacitatii de ambutisare, determinata de o buna aderenta la banda suport.
Prin utilizarea elementelor de microaliere descrise se remarca o reducere drastica a grosimii straturilor intermetalice de Zn-Fe, mentinindu-se astfel grosimea stratului de de acoperire de protectie depus.
Bismutul este un element de microaliere de noutate in baile de zincare, folosit pentru a inlocui plumbul, avand acelasi efect de fluidizare a topiturii si de micsorare a tensiunii superficiale, fara sa fie toxic.
In acest mod se elimina vaporii de plumb care se degaja la suprafata baii de topitura cu impact direct asupra mediului si personalului operator.Tot legat de impactul asupra mediului cercetarile au fost orientate pentru gasirea unei solutii alternative la operatia de degresare cu compusi organici volatili. In acest sens a fost adoptata o solutie de degresare la care se adauga un derivat al unui poliacid cu mai multe grupari alcool. Efectul de degresare este astfel foarte mult accelerat, fara a avea efecte secundare negative asupra mediului ,prin lipsa emisiilor daunatoare in atmosfera de lucru.
Tehnologia astfel dezvoltata beneficiaza pe de alta parte de componente de modernizare a proceselor de fabricatie a benzilor laminate la rece acoperite metalic fiind in pas cu strategiile actuale de imbunatatire a calitatii produselor din industria metalurgica, in conformitate cu politica Uniunii Europene. Straturile de acoperire vor fi complexe de elemente a caror combinare are ca rezultanta cresterea considerabila a rezistentei la coroziune. Produsul obtinut va constitui totodata si o noua referinta in nomenclatoarele de profil, avand sansa de a-si gasi utilizari extinse in viitorul apropiat.
O alta caracteristica de noutate este reprezentata de gradul ridicat de integrare a mai multor tipuri de procese metalurgice in aceeasi linie, combinat cu versatilitatea instalatiei in ce priveste natura materialelor de acoperire.
Asa cum s-a subliniat si mai inainte , procesul de dezvoltare nu este unul limitativ, urmarindu-se in pemanenta posibilitatea de imbunatatire continua a tuturor tehnologiilor ce se utilizeaza in prezent in firma
Activitatea de proiectare fiind una de complexitate ridicata se va continua si in etapa viitoare. In etapa curenta s-a realizat proiectarea unui numar limitat de componente ale instalatiei pilot. La baza au stat cerintele tehnice si tehnologice impuse de crearea conditiilor de obtinere la nivel experimental, a acoperirilor metalice uniforme din punct de vedere al caracteristicilor geometrice. Proiectarea si dimensionarea componentelor s-a realizat tinind cont de necesitatile viitoare la nivel industrial, pe baze tehnico-stiintifice.
Metodele de proiectare folosite au fost din cele mai noi, utilizind in acest scop tehnici de proiectare computerizate de actualitate.
Proiectul cuprinde documentatia de executie necesara pentru uzinarea si montajul componentelor mecanice si a instalatiilor electrice aferente instalatiei pilot pentru aceasta faza experimentala.
In continuare s-au intocmit specificatiile tehnice de materiale si echipamente necesare, uzinarii componentelor instalatiei pilot. Baza intocmirii specificatiilor de echipamente de toate categoriile o reprezinta proiectele executate in cadrul acestei etape. Aceste specificatii constituie la rindul lor baza documentatiei de achizitie prin intermediul licitatiei pentru aceste materiale si componente.
Executia componentelor principale ale instalatiei pilot. Realizarea instalatiei pilot-faza experimentala
Acestea au fost executate din componente discrete achizitionate pe baza specificatiilor intocmite in etapa de proiectare. Principiul se aplica in mod unitar atit pentru componentele mecanice ,electrice . Uzinarea a fost realizata in baza desenelor de executie din cadrul proiectelor mecanice si electrice.
Preasamblarea se va face in baza proiectelor de uzinare si executie.
Toate activitatile de uzinare, preasamblare si montaj au fost si vor fi executate si in etapa urmatoare prin utilizarea personalului propriu sau al partenerilor dupa caz. Activitatile trecute si viitoare au fost sau vor fi executate in facilitatile coordonatorului sau ale partenerilor dupa caz.
Tinind cont de rezultatele obtinute se poate concluziona ca s-au atins obiectivele impuse pentru aceasta etapa de lucru ale proiectului.
3. Concluzii
1. Experimentarile au condus la obtinerea unor materiale de acoperire pe baza de zinc rezultate prin microalieri cu nichel, staniu, bismutul ,aluminiu si cadmiu cu rezistenta marita la coroziune, care adera bine la suportul de otel, nu favorizeaza reactiile fier-zinc, nu au impact negativ asupra mediului si prezinta structuri compozite cu faze uniform dispersate in matricea de zinc. S-a microaliat zinc SHG de puritate minim 99,995 %
2. Compozitiile chimice obtinute ,relevate prin analiza spectrometrica, a probelor prelevate din baia de acoperire (simplu sau complex microaliata) sunt sunt de noutate in segmentul acoperirilor metalice. S-au obtinut astfel aliaje de complexitate ridicata
Compozitia chimica a acoperirilor cu zinc microaliat
|
Aliaj proba
|
Compozitia chimica, [%]
|
|
Ni
|
Bi
|
Sn
|
Cd
|
Pb
|
Al
|
Zn
|
|
Zn- Ni-Bi-Sn-Cd
|
0,16
|
0,71
|
2,95
|
0,26
|
0
|
0
|
rest
|
|
Zn- Ni-Pb-Sn
|
0,16
|
0
|
2,88
|
0
|
0,72
|
0
|
rest
|
|
Zn- Ni- Pb-Bi-Sn
|
0,16
|
0,41
|
3,49
|
0
|
0,43
|
0
|
rest
|
|
Zn-Bi I
|
0
|
0,27
|
0
|
0
|
0
|
0
|
rest
|
|
Zn-Bi II
|
0
|
0,36
|
0
|
0
|
0
|
0
|
rest
|
|
Zn-Bi III
|
0
|
0,52
|
0
|
0
|
0
|
0
|
rest
|
|
Zn-Bi-Sn-Al
|
0
|
0,44
|
0,86
|
0
|
0
|
0,33
|
rest
|
3. Microalierea s-a facut direct, utilizand metalul pur fin maruntit urmata de omogenizare mecanica si prin mentinere la temperatura de lucru.
4. Gradul de asimilare al elementelor de microaliere in topitura ( calculat prin diferenta intre continutul de metal introdus in topitura si analiza compozitiei chimice rezultate) a fost diferit functie de element:
- bismutul se asimileaza 100 % si este stabil in topitura necesitand recomletari doar la adaos de zinc;
- nichelul se asimileaza in proportie de 77% si se pierde in dros si zgura;
- staniul si cadmiul se asimileaza in proportie de aproximativ 96% si sunt stabili in baie.
- aluminiul se asimileaza bine doar utilizand prealiaj zinc-aluminiu deoarece este mult mai usor decat zincul si prezinta afinitate foarte mare pentru oxigen. Fiind un element
foarte reactiv, aluminiu se consuma rapid si trebuie adaugat periodic in baia de
zincare.
5. Bismutul este un element de microaliere de noutate in baile de zincare, folosit pentru a inlocui plumbul, avand acelasi efect de fluidizare a topiturii si de micsorare a tensiunii superficiale, fara sa fie toxic.In acest mod se elimina vaporii de plumb care se degaja la suprafata baii de topitura cu impact direct asupra mediului si personalului operator.
6. Analiza metalografica a probelor de zinc microaliate cu bismut releva o structura
bifazica formata din zinc, cu aspect dendritic si cristale fine de bismut uniform distribuite
in spatiile interdendritice.Aceasta determina o buna aderenta a stratului de acoperire si o reducere a cantitatii de compusi Fe-Zn ca urmare a reactiilor chimice se au loc in timpul procesului la interfata dintre banda suport si baia metalica.
7. Analizind metalografic cele trei aliaje complexe Zn- Ni-Bi-Sn-Cd , Zn- Ni-Pb-Sn , Zn- Ni- Pb-Bi-Sn se poate observa ca s-au obtinul structuri de tip compozit continind compusi metalici de tipul Zn-Ni, Zi-Ni-Sn fin dispersati in matricea de zinc.
8. La analiza metalografica a celorlalte aliaje experimentale Zn-Bi I, Zn-BiII, Zn-Bi III , Zn-Bi-Sn-Al s-au pus in evidenta structuri de tip compozit odata cu cresterea continutului de Bi, de la 0,27% la 0,52% si modificarea microstructurii in prezenta elementelor de microaliere prin aparitia eutecticului zinc-staniu si inserarea cristalelor de bismut( insolubil in zinc) in spatiile interdendritice.
9. In experimentarile efectuate pentru obtinerea de acoperiri cu straturi compozite obtinute din topituri de zinc microaliat se observa modificarea morfologiei suprafetelor functie de elementele de microaliere comparativ cu morfologia suprafetei rezultate la acoperirea cu zinc pur. Elementele de microaliere utilizate imbunatatesc vizibil calitatea suprafetei otelului zincat prin: uniformitate, textura, luminozitate cu efecte in cresterea rezistentei la coroziune
10. In toate cazurile de mai sus microstructura straturilor de zinc microaliat releva obtinerea de structuri de tip compozit si scaderea forte vizibila a straturilor de compusilor intermetalici zinc-fier la interfata cu banda suport. Efectul este cu atit mai vizibil datorat prezentei nichelului si staniului in topituri.
11. Aceste structuri obtinute experimental pot favoriza capacitatea de deformare plastica a ansmblului otel-material de acoperire.
12. Analizand rezultatele obtinute la coroziunea electrochimica a straturilor microaliate , comparativ cu acoperirea de zinc pur obtinuta in aceleasi conditii experimentale ( vcor,= 0.0381g/m2h ) se observa o crestere a rezistentei la coroziune pentru toate tipurile de obtinute. Exceptia face microalierea cu Bi in conentratie de 0,27% care prezinta o viteza de coroziune mai mare decat a zincului pur(vcor,= 0.0691g/m2h).
13. Cresterea continutului de staniu peste 3%, conduce la o viteza de coroziune comparativa cu cea a straturilor de zinc pur.
14.Probele microaliate cu nichel si continut de staniu sub 3%, care prezinta structuri tip compozit, au viteze de coroziune comparabile intre ele si mai mici decat straturile de zinc pur. Aliajul Zn- Ni-Bi-Sn-Cd aprezentat o viteza de coroziune vcor,= 0.0253/m2h si aliajul Zn- Ni-Pb-Sn o viteza de coroziune vcor,= 0.0271g/m2h.
15. Elementele de microaliere utilizate: nichel, bismut, aluminiu, staniu, plumb cadmiu, introduse in zinc in anumite proportii analizate prin experimentari, au condus la cresterea rezistentei la coroziune a acoperirilor studiate.
16. In experimentarile efectuate s-a stabilit ca prin utilizarea elementelor de microaliere temperatura tehnologica de zincare poate fi mentinuta in intervalul 450-4600C incadrandu-se astfel in limitele in care reactiile fier-zinc decurg lent . Astfel este limitata cresterea cantitatii de dros si a celei de cenusa rezultate din proces.
17. Elemente de microaliere utilizate au frinat reactiile fier- zinc la interfete micsorand astfel cantitatea de dros rezultat . In cadrul experimentelor s-a constat ca utilizare urmatoarelor proportii de Ni (0,16%), Sn (2,88-3,49%) si Al (0,33%) conduc in medie la reduceri cu pana la 25% a cantitatii de dros comparativ cu cea rezultata in procesul de zincare obisnuit.
18. Experimentarile au aratat ca plumbul, element cu impact negativ de mediu, poate fi inlocuit cu bismutul sau se poate practica microalierea cu ambele elemente, micsorandu-se astfel semnificativ continutul de plumb, fara a afecta proprietatile fizico –chimice ale baii de topitura – fluiditate, tensiune superficiala, capacitate de umectare a benzilor de otel suport.
19. O fluiditate ridicata data de bismuth si nichel, favorizeaza scurgere zincului de pe banda suport ceea ce permite obtinerea de straturi subtiri si uniforme cu impact semnificativ asupra consumului de zinc . Reducerea consumului de materii prime si energie pe unitatea de produs fac parte integranta din conceptual de dezvoltare durabila pe care Galfinband il sustine.
20. Tehnologia ce face obiectul proiectului va asigura o pregatire excelenta a suprafetei benzilor urmare unui tratament prin care se elimina orice urma de murdarie ramasa in urma proceselor anterioare. Metoda de degresare experimentata, pe baza de dezoxidanti este una curata in acceptiunea impactului de mediu , in sensul ca nu emite efluenti in stare gazoasa si nu necesita evacuare ciclica a solutiei uzate. Aceasta inlocuieste cu success utilizarea percloretilei , cu impact foarte nociv asupra factorilor de mediu, datorita emisiilor de compusi organic volatili puternic bioacumulativi .
21. Dupa fazele de testare a procesului de acoperire metalica pe instalatia pilot aflata la prima etapa de executie s-a obtinut uniformitatea grosimii stratului de acoperire pe latimea benzii in medie de 1-3 microni, comparativ cu 5 – 10 microni obtinuti in faza 1 de testare si 10-12 microni cu vechea instalatie. Facind echivalenta intre grosimea masurata si masa acoperirii , cuprinzand ambele fete, aceasta a fost redusa cu 30 -40 % fata de rezultatele obtinute inainte de adaptarea liniei .Cumulativ aceste rezultate demonstreaza imbunatatirea calitatii grosimii stratului de acoperire si incadrarea produselor benzi zincate prin imersie la cald in tolerantele dimensionale impuse de standardele europene de benzi si table zincate si asigurarea aderentei corespunzatoare claselor de benzi destinate indoirii, profilarii si ambutisarii.
Ca o concluzie finala se poate afirma ca in urma activitatilor de cercetare din aceasta etapa a proiectului, s-au obtinut straturi de acoperire care prin intermediul proprietatilor fizico-chimice determinate fac parte din categoria structurilor de tip compozit , adera bine la materialul de otel suport si au o rezistenta la coroziune ridicata.Tehnologia propusa pentru obtinerea acestor materiale include operatii care imbunatatesc performantele de mediu, comparativ cu tehnologia utilizata in prezent. Aceste operatii sunt integrate in flux cu ajutorul instalatiei pilot a carei executie a fost inceputa in cadrul etapei a doua a proiectului.
Noutatea tehnica consta in obtinerea unor sisteme complexe de imbinare a elementelor de microaliere pornind de la aliaje din sistemul binar Zn –Bi, si sisteme cuaternare Zn-Sn-Bi- Al si Zn- Ni-Pb-Sn, catre sisteme polinare novatoare (topituri complex microaliate): Zn-Ni-Bi-Sn-Cd , Zn- Ni- Pb-Bi-Sn. Cercetarea nu se opreste aici , urmind ca in etapa urmatoare sa crestem gradul de complexitate al aliajelor experimentate.
Activitatile de cercetare din etapa III vor fi orientate catre implementarea acestora la nivel industrial , avind ca baza de procesare instalatia pilot ce se va finaliza deasemeni in cadrul acelei etape.
Pentru cea de a treia etapa a proiectului cu titlul ” Elaborarea unei tehnologii avansate ecologice de obtinere a unor benzi din otel cu grosimea de 0,07 – 0,8 mm acoperite cu materiale cu rezistenta crescuta la coroziune”, colectivul de lucru isi propune sa continue activitatile de cercetare in vederea transferului rezultatelor obtinute in conditii de laborator catre procesul industrial. In acest sens in etapa urmatoare se vor finaliza activitatile de proiectare, uzinare, executie si punere in functiune a instalatiei pilot in ansamblul ei.
Implementarea rezultatelor cercetarii va fi sustinuta benefic de controlul riguros al parametrilor de proces cum ar fi :precizia de reglare a viteza liniei, tractiunea in banda si pozitia cutitelor de aer de uniformizare strat cu abatere de 1% fata de 5% in cazul utilajelor existente,reglajul automat al temperaturilor de proces,controlul eficient al debitelor fluidelor de process, etc.
Pentru a putea atinge performantele de mai sus instalatia pilot trebuie sa asigure un grad ridicat de integrare a mai multor tipuri de procese metalurgice in aceeasi linie, combinat cu versatilitatea instalatiei in ce priveste capacitatea de obtinere a unui spectru larg de materiale de acoperire.
