ES2231638T3 - Procedimiento para la fabricacion de un fleje laminado en caliente. - Google Patents
Procedimiento para la fabricacion de un fleje laminado en caliente.Info
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Abstract
Procedimiento para la fabricación de un fleje laminado en caliente con una resistencia a la tracción que asciende, como mínimo, a 800 N/mm2 en el que en un proceso continuo: - un acero que contiene (% en peso) C: 0,03-0,10%, Si: < 0,8%, Mn: 1,2-2,0 %, Al: 0,02-0,06 %, Cr: < 0,5%, Ti: < 0,2%, Nb: < 0,08%, Ca: < 0,005%, Cu: < 0,05%, Ni: < 0,05%, P: < 0,02% S: < 0,005%, N: < 0,01%, y como resto, hierro, así como impurezas inevitables, se cuela en un material de partida como planchones delgados o fleje colado.
Description
Procedimiento para la fabricación de un fleje
laminado en caliente.
En la actualidad, los flejes laminados en
caliente se utilizan cada vez más en la producción de automóviles
para la fabricación de los, así llamados, elementos de construcción
"relevantes para las colisiones". Se trata de las piezas de un
automóvil que, en caso de accidente, absorben una gran cantidad de
energía cinética, transformándola en energía de deformación. Para
cumplir estos requisitos con un peso mínimo, los usuarios piden
flejes laminados en caliente que presenten una resistencia elevada
de, al menos, 800 MPa y, al mismo tiempo, una buena deformabilidad
en frío con un grosor que oscila entre 1 y 4 mm.
Por el documento WO 98/40522 y la memoria DE 197
19 546 C2 se conocen flejes laminados en caliente que se destinan a
esta finalidad. Para conseguir las resistencias exigidas, los flejes
laminados en caliente conocidos contienen, como mínimo, un 0,01% en
peso de carbono. De este modo se pueden conseguir resistencias de
hasta 1400 MPa. Los contenidos de carbono relativamente elevados
implican, sin embargo, una soldabilidad relativamente mala de los
flejes laminados en caliente conocidos. Por otra parte, tampoco se
pueden tratar en una instalación de laminado de colada continua los
aceros cuyo contenido de carbono está en el ámbito peritéctico
(0,08% en peso hasta 1,4% en peso).
En una instalación de laminado de colada continua
de este tipo se cuelan en una barra masas fundidas de acero,
separándose después de dicha barra, en un proceso continuo,
planchones delgados que, en caso necesario, se laminan también de
forma continua formando un fleje en caliente, si fuera necesario
después de haber pasado por un horno de compensación. Este
procedimiento permite fabricar a buen precio flejes laminados en
caliente especialmente finos.
Por el documento DE 199 11 287 C1 se sabe además
que mediante un enfriamiento intenso en dos fases del fleje laminado
en caliente que sale de la instalación de laminado en caliente, se
puede alcanzar en caso de aceros del tipo antes indicado, un
incremento adicional de la resistencia. Para ello se necesita en la
primera fase de refrigeración, un índice de enfriamiento de, al
menos, 150 K/s. Sin embargo, en la práctica se ha podido comprobar
que esta medida por sí sola no es suficiente para poder adaptar de
forma acertada las resistencias y la deformabilidad.
El objetivo de la invención consiste en crear un
procedimiento que se pueda realizar a un precio razonable y que
permita optimizar de forma acertada las propiedades del fleje
laminado en caliente de alta resistencia y buena deformabilidad a la
respectiva aplicación.
Este objetivo se cumple partiendo del estado de
la técnica anteriormente explicado gracias a un procedimiento para
la fabricación del fleje laminado en caliente con una resistencia a
la tracción de, como mínimo, 800 N/mm^{2}, en el que en una fase
de trabajo continua
- -
- un acero que (% en peso) contiene un 0,03 a 0,10% de carbono, como máximo 0,8% de silicio, 1,2 a 2,0% de manganeso, 0,02 a 0,06% de aluminio, como máximo 0,5% de cromo, como máximo 0,2% de titanio, como máximo 0,08% de niobio, menos de 0,005% de calcio, menos de 0,05% de cobre, menos de 0,05% de níquel, menos de 0,02% de fósforo, menos de 0,005% de azufre, menos de 0,01% de nitrógeno y como resto hierro, así como impurezas inevitables, se cuela en un material de partida como planchones delgados o fleje colado,
- -
- el material de partida se lamina en caliente en un fleje laminado en caliente a una temperatura final por encima de la temperatura Ar_{3},
- -
- el fleje laminado en caliente obtenido se enfría a una temperatura intermedia de 500ºC hasta 700ºC en una primera fase de refrigeración a una velocidad de refrigeración de, como mínimo, 150 K/s, y
- -
- después de una pausa de enfriamiento que dura de tres a diez segundos, el fleje laminado en caliente se enfría en una segunda fase de refrigeración a una temperatura de bobinadora que se determina conforme a lo siguiente: (datos de propiedades determinadas respectivamente para el centro de anchura de banda en dirección longitudinal):
- a)
- para flejes laminados en caliente con un límite elástico superior a 690 MPa y una resistencia a la tracción inferior a 900 MPa:
- temperatura de bobinadora mayor de 580ºC,
- b)
- para flejes laminados en caliente con un límite elástico de, como máximo, 690 MPa y una resistencia a la tracción inferior a 900 MPa:
- temperatura de bobinadora como mínimo igual a 450ºC y como máximo igual a 580ºC,
- c)
- para flejes laminados en caliente con una resistencia a la tracción superior a 900 MPa:
- temperatura de bobinadora como máximo igual a 250ºC.
De acuerdo con la invención, se trata un acero
que posee un contenido de carbono subperitéctico bajo. Como tal,
dicho acero se puede colar en una instalación de laminado de colada
continua en planchones delgados o en una instalación de colado de
flejes en fleje colado. El material de partida así obtenido se
puede laminar de forma directa en un fleje laminado en caliente con
un grosor reducido de, por ejemplo, 0,8 mm a 4 mm.
La buena colabilidad del acero utilizado de
acuerdo con la invención posible en virtud del bajo contenido de
carbono, permite emplear un procedimiento de fabricación que se
desarrolla de forma continua para la producción de fleje laminado en
caliente. De esta manera es posible preparar en un procedimiento
simplificado considerablemente frente al tipo de fabricación
convencional, un fleje laminado en caliente, a un precio razonable,
que al salir del tren laminador de flejes en caliente ya posee un
grosor como el que es necesario especialmente en la construcción de
automóviles para la fabricación de elementos estructurales de la
carrocería, y que, al mismo tiempo, está estructurado de modo que
una vez realizado un proceso adecuado de enfriamiento, sus
propiedades se pueden optimizar a la respectiva aplicación mediante
la elección de una temperatura de bobinadora determinada. A pesar
del bajo contenido de carbono, en este proceso se consiguen
resistencias como las que sólo son posibles en aceros con un mayor
contenido de carbono.
El laminado en caliente se finaliza de acuerdo
con la invención a temperaturas por encima de la temperatura
Ar_{3}, dado que las temperaturas de laminado en caliente elevadas
repercuten positivamente en la laminabilidad y el estado de
disolución de los elementos de microaleación.
A continuación del laminado en caliente se lleva
a cabo de acuerdo con la invención de una manera en sí conocida, una
refrigeración intensa del fleje realizada en dos fases. Por medio de
esta refrigeración se obtiene una estructura bainítica libre de
perlita y pobre en carbono con partes que aumentan la dureza de
martensita y austenita residual.
Para el resultado del procedimiento de acuerdo
con la invención es fundamental la elección de la temperatura de
bobinadora, dado que, de acuerdo con la invención, la regulación
acertada de las propiedades del material deseadas se lleva a cabo
por medio de la elección de la temperatura de bobinadora. En
cualquier caso, se alcanzan resistencias a la tracción de, como
mínimo, 800 MPa.
Las temperaturas de bobinadora elevadas de, como
mínimo, 580ºC provocan un fleje laminado en caliente que posee una
alta relación de límite elástico y, por consiguiente, conlleva un
alto límite elástico. Los flejes laminados en caliente de este tipo
son apropiados especialmente para la fabricación de componentes
débilmente deformados en los que no se puede utilizar un alto
"Work-Hardening" del acero en virtud de la
falta de deformación, pero en los que es necesaria una gran
capacidad de absorción de energía en la zona elástica.
Si el fleje laminado en caliente se devana a
temperaturas en el ámbito de 450ºC a 580ºC, el fleje laminado en
caliente que se obtiene posee una relación de límite elástico
reducida y, por consiguiente, un bajo límite elástico. Al mismo
tiempo, los flejes laminados en caliente así producidos y fabricados
de acuerdo con la invención poseen, no obstante, una gran capacidad
de solidificación incluso con una reducida deformación.
Se ha demostrado que todas las variantes que se
devanan en el ámbito de temperaturas de 450ºC a 650ºC presentan
además una relación extraordinariamente favorable de resistencia y
conformabilidad, como sólo se conocía hasta ahora en aceros de
austenita residual.
Se puede conseguir un aumento de la resistencia
de los flejes laminados en caliente de acuerdo con la invención
mediante una reducción de la temperatura de bobinadora por debajo de
los 250ºC, especialmente por debajo de 100ºC. En caso de
temperaturas de bobinadora bajas como ésta, se obtiene un fleje
laminado en caliente que posee una resistencia a la tracción mínima
de 900 MPa con una relación de límite elástico reducida. Por lo
tanto, posee aproximadamente el perfil de propiedades de un acero de
fases complejas como se conoce, por ejemplo, por el documento
WO98/40522. Sin embargo, a diferencia del acero CP conocido, el
acero de acuerdo con la invención presenta un contenido de carbono
claramente inferior y, en consecuencia, una soldabilidad
mejorada.
Se pueden conseguir propiedades de tratamiento
aún más optimizadas de un fleje laminado en caliente fabricado de
acuerdo con la invención, gracias a que el acero contiene un 0,05%
en peso hasta un 0,07% en peso de carbono. También puede resultar
conveniente para aumentar la dureza del acero, prever un contenido
de silicio de 0,3% en peso a 0,8% en peso, especialmente un 0,5% en
peso a 0,8% en peso. Por medio de un tratamiento de calcio se puede
influir positivamente en la forma del sulfuro.
Si fuera necesario se ha de prever un horno de
compensación por el que pasa el material de partida antes de ser
laminado en caliente. El material de partida se debería calentar en
el horno de compensación a una temperatura superior a los 1050ºC, a
fin de conservar en solución un contenido suficientemente alto de
elementos de microaleación.
Independientemente de sus propiedades
respectivamente elegidas, el fleje laminado en caliente fabricado de
acuerdo con la invención se adecua para un refinamiento de
superficie, en especial para un galvanizado electrolítico o un
galvanizado por inmersión en caliente.
En virtud de su perfil de propiedades, el fleje
laminado en caliente fabricado de acuerdo con la invención es
apropiado especialmente para la fabricación de elementos
estructurales muy solicitados para la construcción de carrocerías de
vehículos. En el caso de estos elementos se puede tratar, por
ejemplo, de soportes de colisión lateral, parachoques, elementos de
refuerzo, estructuras de bastidor, perfiles o similares.
Todos los componentes se pueden fabricar a partir
del fleje laminado en caliente elaborado de acuerdo con la invención
mediante conformación en frío, adecuándose especialmente el
perfilado de rodillos para la conformación. En general no es
necesario un tratamiento adicional ni ningún tratamiento de mejorado
para el aumento de la resistencia de los componentes obtenidos.
El fleje laminado en caliente fabricado de
acuerdo con la invención se puede laminar, además, en un fleje
laminado en frío. En este caso, tanto el fleje laminado en caliente
fabricado de acuerdo con la invención, como también el fleje
laminado en frío laminado a partir del primero, resultan apropiados
especialmente para una galvanización por inmersión en caliente.
Así se ha demostrado que sobre todo cuando la
temperatura en el recocido por peso continuo antes de pasar por el
baño de galvanización es inferior a 800ºC, el fleje galvanizado
acabado presenta resistencias de más de 850 MPa. Si, por ejemplo, se
fabrica un fleje laminado en caliente con una resistencia
especialmente alta, devanándose de acuerdo con la invención a una
temperatura inferior a los 250ºC, sorprendentemente es posible
fabricar a partir de este fleje laminado en caliente un fleje
galvanizado con una resistencia de más de 900 MPa si el recocido se
limita a 780ºC como máximo antes de pasar por el baño de cinc. Esto
es válido tanto para flejes laminados en caliente fabricados de
acuerdo con la invención, como también para flejes laminados en frío
obtenidos a partir de los primeros.
La invención se explica a continuación más
detalladamente por medio de ejemplos de realización.
En una instalación de laminado de colada continua
se ha colado una masa fundida de acero con un (% en peso) 0,058% de
carbono, 0,61% de silicio, 1,72 % de manganeso, 0,015% de fósforo,
0,001% de azufre, 0,026% de aluminio, 0,0057% de nitrógeno, 0,34% de
cromo, 0,117% de titanio, 0,01% de cobre, 0,021% de níquel, 0,0028%
de calcio, el resto hierro e impurezas inevitables, en una barra,
separándose después de dicha barra, en un proceso continuo,
planchones delgados. A continuación, para la homogeneización de su
distribución de temperatura y de su estructura, los planchones
delgados deben pasar, también sin interrupción, por un horno de
compensación que funciona a una temperatura superior a los 1050ºC,
antes de que sean laminados en caliente de forma continua en una
escala de laminado en caliente en flejes laminados en caliente
A1-A5, B1-B10 y C
definitivamente.
Los flejes laminados en caliente
A1-A5, B1-B10 y C que salen de la
escala de laminado en caliente a una temperatura final de laminado
en caliente TF y con un grosor G, se han enfriado intensamente en
una primera fase de refrigeración a una velocidad de refrigeración
CR que asciende, como mínimo, a 150 K/s, a una temperatura
intermedia TI, a la que se mantienen durante una pausa de
refrigeración de, como mínimo, tres y, como máximo, diez segundos
sin una refrigeración activa. A continuación, en una segunda fase de
refrigeración, los flejes laminados en caliente se han enfriado de
forma acelerada hasta una temperatura de bobinadora TB partiendo de
la temperatura intermedia TI en aire o bajo el efecto de un líquido
de refrigeración.
En la tabla 1 se indican la temperatura final de
laminado TF, la velocidad de refrigeración CR, la temperatura
intermedia TI, la temperatura de bobinadora TB y el grosor G
respectivamente para los flejes laminados en caliente
A1-A5, B1-B10 y C.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
En la tabla 2 se indican el límite elástico
R_{e} o bien R_{p0,2}, la resistencia a la tracción R_{m}, el
alargamiento de rotura A_{5}, el alargamiento uniforme A_{gl},
el alargamiento del límite elástico A_{RE}, así como, siempre que
se hubiera determinado, el correspondiente valor n determinados
respectivamente en dirección longitudinal en el ensayo de tracción
para el centro de anchura de banda de los flejes laminados en
caliente acabados A1-A5, B1-B10 y
C.
Se confirma que los flejes laminados en caliente
A1-A5 devanados a altas temperaturas de bobinadora
TB por encima de los 580ºC con resistencias a la tracción de entre
800 MPa y 900 MPa, poseen respectivamente un marcado límite elástico
R_{e} que, generalmente, es de 690 MPa, en especial superior a
740 MPa. Por lo tanto, disponen de una gran capacidad de absorción
de energía en el campo elástico y, por consiguiente, son muy
apropiados para la fabricación de elementos de construcción que
deben poder absorber de forma segura fuerzas elevadas en el estado
no deformado o bien con una ligera deformación.
Los flejes laminados en caliente
B1-B10 devanados en el ámbito medio de temperatura
de bobinadora de 450ºC a 580ºC también alcanzan generalmente
resistencias a la tracción que se encuentran por encima de 800 MPa y
por debajo de 900 MPa. Al mismo tiempo, los flejes laminados en
caliente B1-B10 presentan una zona de transición
continua de la deformación elástica a la deformación plástica, para
la que se ha determinado un límite elástico R_{p0,2} de menos de
690 MPa y una relación de límite elástico R_{p0,2}/R_{m}
respectivamente más bajo frente a los flejes laminados en caliente
A1-A5. Por consiguiente, los flejes laminados en
caliente B1-B10 se pueden conformar en frío
fácilmente en componentes que deben poseer una gran capacidad de
solidificación incluso con una ligera deformación.
Por último, el fleje laminado en caliente C
devanado a una temperatura de bobinadora especialmente reducida,
demuestra que es posible producir flejes laminados en caliente con
una resistencia especialmente alta mediante la elección de
temperaturas de bobinadora por debajo de los 250ºC. En virtud de su
bajo contenido de carbono y, al mismo tiempo, de su resistencia
especialmente alta, un fleje laminado en caliente de este tipo se
puede utilizar perfectamente para la fabricación de construcciones
soldadas u otros elementos estructurales de soporte que deben ser
capaces de poder absorber de forma segura cargas elevadas incluso
con una ligera o bien sin ninguna deformación.
Para probar la influencia de la temperatura de
recocido preestablecida de acuerdo con la invención en el
galvanizado por inmersión en caliente de flejes laminados en
caliente del tipo que aquí nos interesa, se han fabricado flejes
laminados en caliente adicionales B11, B12. La temperatura final de
fleje laminado en caliente TF (900ºC) regulada respectivamente en su
fabricación, la velocidad de refrigeración CR y la temperatura
intermedia TI (600ºC) era, en este caso, comparable con los
parámetros regulados en la fabricación de los flejes laminados en
caliente B1 a B10. La temperatura de bobinadora TB en la fabricación
del fleje laminado en caliente B11 ascendía a 510ºC, mientras que
ésta en la fabricación del fleje laminado en caliente B12 estaba
regulada a 530ºC. A continuación, los flejes laminados en caliente
B11, B12 se han galvanizado por inmersión en caliente. El fleje
laminado en caliente C e también ha sido sometido a un galvanizado
por inmersión en caliente.
En el galvanizado por inmersión en caliente, los
flejes laminados en caliente B11, B12, C han pasado respectivamente
por un horno de recocido de paso antes de entrar en el baño de
galvanizado. En el diagrama 1 se han registrado las temperaturas de
recocido reguladas para el horno de recocido de paso de 740ºC,
760ºC, 780ºC, 800ºC, 820ºC y 840ºC, las resistencias a la tracción
R_{m}, en el diagrama 2 para las mismas temperaturas de recocido,
el límite elástico R_{e}, en el diagrama 3 para las mismas
temperaturas de recocido, el alargamiento de rotura A_{80} y en el
diagrama 4 para las mismas temperaturas de recocido, el
alargamiento uniforme A_{gl}.
Se demuestra que los flejes laminados en caliente
B11, B12 a temperaturas de recocido inferiores a los 800ºC, poseen
generalmente resistencias R_{m} especialmente altas de, como
mínimo, 880 MPa. Si el fleje laminado en caliente C se recuece a
temperaturas de recocido inferiores a los 800ºC, las resistencias
R_{m} alcanzadas son de, como mínimo, 900 MPa.
A temperaturas de recocido de \leq 780ºC, el
límite elástico R_{e} de los flejes laminados en caliente
galvanizados B11, B12, C está, como mínimo, al nivel de los flejes
laminados en caliente B11, B12, C.
El nivel del alargamiento uniforme A_{gl} y el
alargamiento de rotura A80 de los flejes laminados en caliente
galvanizados B11, B12 y C para cada una de las temperaturas de
recocido se encuentra respectivamente por encima del nivel de los
flejes laminados en caliente B11, B12, C a partir de los cuales han
sido laminados en frío.
Por medio de los ejemplos antes explicados se ha
probado que la estructura y, por consiguiente, la relación de
límites elásticos en el fleje laminado en caliente fabricado de
acuerdo con la invención, se puede variar de forma acertada por
medio del control de la temperatura mantenida en el proceso de
galvanización. También se obtienen propiedades similares si el fleje
laminado en caliente se lamina en frío y, acto seguido, se
galvaniza por inmersión en caliente.
Claims (12)
1. Procedimiento para la fabricación de un fleje
laminado en caliente con una resistencia a la tracción que asciende,
como mínimo, a 800 N/mm^{2} en el que en un proceso continuo,
- -
- un acero que contiene (% en peso)
- C: 0,03-0,10%,
- Si: \leq 0,8%,
- Mn: 1,2-2,0%,
- Al: 0,02-0,06%,
- Cr: \leq 0,5%,
- Ti: \leq 0,2%,
- Nb: \leq 0,08%,
- Ca: < 0,005%,
- Cu: < 0,05%,
- Ni: < 0,05%,
- P: < 0,02%
- S: < 0,005%,
- N: < 0,01%, y como
- resto, hierro, así como impurezas inevitables, se cuela en un material de partida como planchones delgados o fleje colado,
- -
- el material de partida se lamina en caliente en un fleje laminado en caliente a una temperatura final superior a la temperatura Ar_{3},
- -
- el fleje laminado en caliente obtenido se enfría en una primera fase de refrigeración a una velocidad de refrigeración de, como mínimo, 150 K/s a una temperatura intermedia de 500ºC a 700ºC, y
- -
- después de una pausa de refrigeración de tres a diez segundos de duración, el fleje laminado en caliente se enfría en una segunda fase de refrigeración a una temperatura de bobinadora que se determina de la siguiente manera:
- a)
- para flejes laminados en caliente con un límite elástico de más de 690 MPa y una resistencia a la tracción inferior a 900 MPa: temperatura de bobinadora > 580ºC
- b)
- para flejes laminados en caliente con un límite elástico de, como máximo, 690 MPa y una resistencia a la tracción inferior a 900 MPa: 450ºC \leq temperatura de bobinadora \leq 580ºC
- c)
- para flejes laminados en caliente con una resistencia a la tracción de más de 900 MPa: temperatura de bobinadora \leq 250ºC.
2. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el acero
contiene de un 0,05% en peso a un 0,07% en peso de carbono.
3. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el acero contiene de un 0,3% en peso a
un 0,8% en peso de silicio.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el acero
contiene más de un 0,4% en peso, especialmente como mínimo un 0,5%
en peso de silicio.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el material
de partida, antes de que sea laminado en frío, pasa por un horno de
compensación en el que se calienta a una temperatura superior a los
1050ºC.
6. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque la
temperatura de bobinadora es inferior a los 100ºC.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fleje
laminado en caliente se somete a un refinamiento de superficie,
especialmente a un galvanizado electrolítico o a un galvanizado por
inmersión en caliente.
8. Procedimiento según una de las
reivindicaciones anteriores, caracterizado porque el fleje
laminado en caliente se deforma en frío en un elemento constructivo
mediante perfilado de rodillos.
9. Procedimiento según la reivindicación 1 a 6,
caracterizado porque el fleje laminado en caliente se lamina
en frío en un fleje laminado en frío.
10. Procedimiento según la reivindicación 9,
caracterizado porque el fleje laminado en frío es sometido a
un galvanizado por inmersión en caliente.
11. Procedimiento según la reivindicación 10,
caracterizado porque la resistencia a la tracción del fleje
laminado en frío galvanizado es de, como mínimo, 850 MPa.
12. Uso de un fleje laminado en caliente que está
fabricado según un procedimiento configurado de acuerdo con una de
las reivindicaciones 1 a 8, para la fabricación de elementos
estructurales para carrocerías de vehículos.
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