La galvanización magnetohidrodinámica moderniza la prevención de la corrosión en aplicaciones de acero

Una instalación de galvanizado magnetohidrodinámico, cuando está apagada, demuestra un problema común en el galvanizado: exceso de escorrentía de zinc (arriba a la izquierda). Cuando el limpiador ID está activado, el sistema funciona de manera eficiente, eliminando el consumo excesivo de zinc (abajo a la derecha).

De vez en cuando, un investigador anuncia un descubrimiento extraño que entusiasma a los miembros de la comunidad científica mientras nos deja al resto un poco desconcertados. Por ejemplo, el concepto de que el tiempo es relativo parece un poco extraño: un reloj que se mueve más rápido que un reloj de referencia funciona más lento que el reloj de referencia. Otra es la inmensa gravedad de los agujeros negros, que es tan grande que nada escapa, ni siquiera la luz. Esto no es fácil de probar, ya que un agujero negro no es gran cosa, pero la evidencia de que existe se ha ido acumulando durante décadas.

Un tercero se refiere al magnetismo. Si bien generalmente se considera una fuerza de atracción, el magnetismo repele algunos elementos y compuestos, incluidos el bismuto, el cobre, el plomo, la plata, el mercurio, el zinc y el agua.

Cuando se anuncian, esos descubrimientos generalmente no son más que curiosidades científicas y, para la mayoría de nosotros, eso es todo. Es poco probable que a alguno de nosotros realmente le importe la relatividad del tiempo o un campo gravitacional tan fuerte que no se puede medir, pero el tercero, conocido como diamagnetismo, tiene aplicaciones prácticas.

La clave para aplicar un concepto nuevo o inusual en física para resolver un problema del mundo real es encontrar el equipo adecuado para hacerlo funcionar. El diamagnetismo no es una fuerza fuerte, por lo que necesita un campo magnético poderoso para convertirlo en una fuerza utilizable.

Un electroimán específico, el solenoide Bitter, es muy potente. Inventado en 1933 por Francis Bitter, este tipo de solenoide crea campos magnéticos continuos extremadamente fuertes. Debido a que su forma es de bobina, ejerce una fuerza magnética enfocada en el centro de los devanados. Un elemento diamagnético, como un trozo de alambre de cobre, colocado en el centro de un solenoide Bitter energizado será rechazado desde todas las direcciones alrededor de la circunferencia del solenoide, esencialmente atrapándolo.

El campo magnético de un solenoide amargo es lo suficientemente fuerte como para capturar y contener una cantidad de agua, manteniéndola en suspensión. El personal del Laboratorio de Imán de Alto Campo de Nijmegen, Nijmegen, Países Bajos, demostró esta propiedad (y su sentido del humor colectivo) al hacer levitar una rana en un solenoide Bitter. Las ranas son principalmente agua, y el agua es diamagnética, y una cosa llevó a la otra.

Para una aplicación práctica, el equipo de SunWyre Inc. creó un sistema que captura y contiene zinc fundido de la misma manera. Luego desarrolló el equipo necesario y un proceso para aplicar el zinc a la superficie de los objetos de acero que pasan a través del zinc suspendido. La galvanización no es nada nuevo, pero este proceso, denominado galvanización magnetohidrodinámica (MHD), proporciona una forma actualizada de aplicar el zinc y controlar su espesor. MHD se desarrolló hace casi 30 años, por lo que no es una tecnología nueva, pero sí es nueva para la industria de tubos y tuberías.

"SunWyre desarrolló la tecnología en 1996 para galvanizar varillas y alambres", dijo el presidente Victor Dorsten. “En 1995 viajé a Francia para ver a MHD en acción con barras de refuerzo, y en 1996 la empresa desarrolló un sistema para galvanizar alambrón”. La aplicación del alambrón no era sustancialmente diferente de la aplicación original, pero el sistema de alambrón se desarrolló para manejar diámetros de 7⁄32 a ½ pulgada, y el sistema de barras de refuerzo es de tamaños mayores.

"El sistema desenrolla el alambrón, prepara la superficie, lo galvaniza y lo enrolla para que esté listo para su envío o procesamiento posterior", dijo.

La empresa instaló sistemas en todo el continente americano y Oriente Medio, y continuó ampliando la presencia mundial de la tecnología.

Una bobina Sweet, ideada por SunWyre para el proceso de galvanización magnetohidrodinámica, limpia eficazmente el exceso de zinc del diámetro exterior del tubo.

Varios años más tarde, un fabricante de tubos preguntó sobre la tecnología.

"En 2007, un productor de tubos en Australia preguntó sobre la galvanización continua para sus productos", dijo Dorsten. "La solicitud requería galvanizar un tubo redondo y luego remodelarlo para que fuera rectangular o cuadrado". SunWyre desarrolló un sistema para esta aplicación y, después de ingresar al mercado de tubos, era sólo cuestión de tiempo encontrar otras aplicaciones de tubos y tuberías.

"Un producto galvanizado común en la industria automotriz es Galfan®", dijo Dorsten. Desarrollado en la década de 1980 y llamado así por el galvanizado con propiedades fantásticas, el proceso utiliza alrededor del 95 por ciento de zinc, 5 por ciento de aluminio y algunos metales de tierras raras para proporcionar un recubrimiento que es más duradero y resistente a la corrosión que el 100 por ciento de zinc, según la literatura de la industria. . Aplicado con el mismo espesor de recubrimiento que el zinc, Galfan proporciona una protección más duradera; alternativamente se puede reducir el espesor del Galfan para lograr una protección similar a la del zinc puro.

"Para muchas aplicaciones automotrices, el espesor del recubrimiento es de 9 o 10 micrones", dijo Dorsten. "Algunos de los proveedores de automóviles querían un recubrimiento más grueso y nos llevó alrededor de un año perfeccionarlo, pero lo conseguimos hasta 24 micrones en una aplicación consistente", dijo. Un recubrimiento más grueso conduce a un ciclo de vida más largo, por lo que el nuevo producto ha sido apodado Super-Galfan, dijo Dorsten. Las aplicaciones posteriores incluyen acero estructural, conductos y barras de refuerzo.

Las barras de refuerzo se galvanizan de dos maneras. El más común son los tochos de acero con bajo contenido de carbono, de 41⁄4 por 41⁄2 pulgadas, que se laminan en caliente para reducir el tamaño a 0,375 a 2 pulgadas de diámetro. Los procesos de laminación en caliente también imparten el patrón de nervaduras. Tamaños desde 3⁄8 a ½ pulg. de diámetro. Se puede galvanizar desenrollándolo, galvanizándolo y retirándolo. Los diámetros mayores se galvanizan en tramos rectos.

Menos común es un proceso en el que se utilizan de 3⁄8 a ½ pulgada de diámetro. El alambrón hecho de acero con bajo contenido de carbono se galvaniza bobina a bobina y posteriormente se lamina en frío a través de rodillos dentados para crear el patrón de nervaduras.

La configuración del equipo para MHD incluye un calentador de inducción para llevar la pieza de trabajo a la temperatura necesaria, 850 grados F; un horno equipado con una marmita que almacena el zinc; y una bobina Sweet, un dispositivo desarrollado por SunWyre, que limpia el diámetro exterior del tubo, manteniendo el exceso de compuesto galvanizado en la cámara de galvanizado. Debido a que el calentamiento por inducción es rápido, elevando los tamaños de tubos comunes a la temperatura de galvanización en solo medio segundo aproximadamente, son posibles velocidades de línea de hasta 300 pies por minuto.

Más allá de la capacidad de aplicar el compuesto para prevenir la corrosión en un espesor constante a sólidos y huecos, la tecnología MHD tiene cuatro variables que permiten al usuario variar el espesor de la aplicación, dijo Dorsten.

El primero es una cuestión de configuración del equipo: el tamaño del orificio a través del cual pasa el tubo o tubería. Los demás son parámetros operativos: la corriente suministrada al solenoide, la velocidad de la línea y la temperatura del zinc. Para aumentar el espesor del recubrimiento, el usuario puede aumentar el diámetro de la cámara, disminuir la corriente suministrada al solenoide, disminuir la velocidad de la línea o disminuir la temperatura del compuesto de zinc.

Si bien MHD produce algunos desechos, que se acumulan en forma de escoria o mousse, Dorsten dijo que el proceso reduce los desechos en casi un 90 por ciento.

"Tienen que desnatar las ollas, pero normalmente sólo una vez por turno en lugar de una vez por hora", dijo Dorsten.

Además, aunque el proceso utiliza nitrógeno, consume alrededor del 5 por ciento del nitrógeno que utiliza la galvanización tradicional.

Para aplicaciones de tubos para automóviles, que normalmente tienen diámetros de 3⁄16 a 7⁄8 pulgadas y espesores de pared de 0,024 a 0,065 pulgadas, MHD puede depositar 13,9 gramos por pie cuadrado (GSF) de zinc en la superficie, o 150 gramos por metro cuadrado (GSM), cuando se ejecuta a 400 pies por minuto (FPM). Para tubo estructural, de 1 a 1,75 pulg. de diámetro. y un espesor de pared de 0,039 a 0,118 pulgadas, la tasa de deposición es de 28 GSF (305 GSM) para velocidades de línea de hasta 328 FPM. Corte tramos de tubería, en diámetros de ½ a 1½ pulgadas y espesores de pared de 0,098 a 0,127 pulgadas, la tasa de deposición es de 28 GSF (305 GSM) para velocidades de línea de 90 a 200 FPM.

El trabajo actual de la empresa se refiere a longitudes de corte con diámetros de 2 a 6 pulgadas y espesores de pared de 0,135 a 0,252, y una tasa de deposición de 28 GSF (305 GSM). Según Dorsten, las velocidades de línea objetivo son de 60 a 90 FPM.

SunWyre, www.sunwyre.com