ES2325964T3 - Procedimiento para fabricar productos planos de acero a partir de un acero multifasico aleado con silicio. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para fabricar productos planos de acero, - en el que un acero que forma una estructura multifásica de la siguiente composición (en % en peso) C: 0,10 - 0,15% Mn: 0,80 - 1,20% P: <= 0,030% S: <= 0,004% Si: 1,10 - 1,30% Al: 0,0 - 0,05% N: <= 0,0060% Cr: 0,30 - 0,60% Ti: 0,080 - 0,120% Nb: 0,040 - 0,060% Mo: 0,150 - 0,250% el resto hierro e impurezas inevitables se cuela para dar un fleje colado con un espesor de 1 - 4 mm, - en el que el fleje colado se lamina en caliente en línea en una operación continua con un grado de deformación de más del 20% a una temperatura final de laminado en caliente que se encuentra en el intervalo de 850 - 1000ºC para dar un fleje laminado en caliente con un espesor de 0,5 - 3,2 mm, se enfría en una etapa y - en el que el fleje laminado en caliente se bobina a una temperatura de bobinado que asciende a 450 - 700ºC, - de manera que se obtiene un fleje laminado en caliente cuya resistencia a la tracción Rm asciende a al menos 880 MPa a un alargamiento a la rotura A 80 de al menos el 5%.
Description
Procedimiento para fabricar productos planos de
acero a partir de un acero multifásico aleado con silicio.
La invención se refiere a un procedimiento para
fabricar productos planos de acero, como flejes o recortes de
chapa, a partir de aceros martensíticos de alta resistencia. Los
aceros MS de este tipo pertenecen al grupo de los aceros
multifásicos. En este caso se trata normalmente de aceros cuyas
propiedades se determinan por el tipo, la cantidad y la disposición
de las fases de la estructura. Por tanto, en la estructura están
presentes al menos dos fases (por ejemplo, ferrita, martensita,
bainita). De esta manera tienen una combinación de
resistencia/maleabilidad superior en comparación con los aceros
convencionales.
Esta ruta de fabricación causa problemas
especialmente en la colada de composiciones que solidifican de forma
peritéctica. En el caso de estas calidades de acero existe el
riesgo de la formación de grietas longitudinales durante la colada
continua. La aparición de grietas longitudinales de este tipo puede
reducir tan fuertemente la calidad de los flejes laminados en
caliente producidos a partir de los desbastes planos o desbastes
planos delgados colados que se vuelven inservibles. Para prevenir
este riesgo se requieren amplias medidas, como un elevado coste de
la llama, que puede llegar hasta tal punto que el procesamiento de
las calidades de acero de este tipo se vuelva poco rentable. En la
colada de aceros con altos contenidos de Al se producen además
interacciones no deseadas con el polvo de colada por las que también
se ve influida negativamente la calidad de un producto plano
fabricado a partir de estos aceros.
Debido a estas particularidades, los aceros
multifásicos son de gran interés especialmente para la construcción
de automóviles ya que debido a su alta resistencia permiten, por una
parte, el uso de menores grosores de materiales y una reducción del
peso del automóvil que esto lleva asociado y, por otra parte,
mejoran la seguridad de la carrocería del automóvil en caso de un
choque (comportamiento al choque). Por tanto, los aceros
multifásicos hacen posible con al menos resistencia constante de la
carrocería total una reducción del espesor de chapa de una pieza
fabricada a partir de tales aceros multifásicos en comparación con
una carrocería fabricada a partir de aceros convencionales.
Normalmente, los aceros multifásicos se funden
en acerías de convertidores y se cuelan en una planta de colada
continua para dar desbastes planos o desbastes planos delgados que
luego se laminan en caliente para dar un fleje laminado en caliente
y se bobinan. En este caso, las propiedades mecánicas del fleje
laminado en caliente pueden variarse mediante un enfriamiento
específicamente controlado del fleje laminado en caliente después
del laminado en caliente con el objetivo de ajustar determinadas
proporciones de la estructura. Los flejes laminados en caliente
pueden laminarse además en frío para dar un fleje laminado en frío
para también poner a disposición espesores de chapa más delgados
(documentos EP 0 910 675 B1, EP 0 966 547 B1, EP 1 169 486 B1, EP 1
319 725 B1, EP 1 398 390 A1).
Un problema en la fabricación de productos
planos a partir de aceros multifásicos de alta resistencia con
resistencias a la tracción de más de 800 MPa consiste en que al
laminar los aceros de este tipo deben aplicarse altas fuerzas de
laminado. Este requisito tiene como consecuencia que generalmente
con las plantas de fabricación que actualmente están a disposición
normalmente pueden ponerse a disposición flejes laminados en
caliente de alta resistencia de aceros del tipo en cuestión en
muchos casos sólo en un ancho y espesor que ya no satisfacen
totalmente los requisitos exigidos actualmente en el sector de la
construcción de automóviles. Sobre todo los flejes de menores
espesores con anchos suficientes pueden obtenerse difícilmente en
plantas convencionales. También ha demostrado ser difícil en la
práctica durante la manera de proceder convencional fabricar flejes
laminados en frío a partir de aceros multifásicos con resistencias
de más de 800 MPa.
Una ruta alternativa para fabricar flejes de
acero a partir de un acero multifásico se propone en el documento
EP 1 072 689 B1 (DE 600 09 611 T2). Según este procedimiento
conocido, para fabricar flejes de acero delgados inicialmente se
cuela una masa fundida de acero que contiene (en % en peso) 0,05 y
0,25% de C, en suma 0,5 - 3% de Mn, Cu y Ni, en suma 0,1 - 4% de Si
y Al, en suma hasta el 0,1% de P, Sn, As y Sb, en suma menos del
0,3% de Ti, Nb, V, Zr y REM, así como respectivamente menos del 1%
de Cr, Mo y V, el resto hierro e impurezas inevitables para dar un
fleje colado con un espesor de 0,5 - 10 mm, especialmente 1 - 5 mm.
El fleje colado se lamina a continuación en caliente en línea en
una o varias pasadas con un grado de deformación que se encuentra
entre el 25% y el 70% para dar un fleje laminado en caliente. La
temperatura final del laminado en caliente se encuentra en este
caso por encima de la temperatura de Ar_{3}. Después de finalizar
el laminado en caliente, el fleje laminado en caliente obtenido se
enfría luego en dos etapas. En la primera etapa de este enfriamiento
se mantiene una velocidad de enfriamiento de 5 - 100ºC/s hasta que
se alcanza una temperatura que se encuentra entre 400 - 550ºC. A
esta temperatura, el fleje laminado en caliente se deja reposar
luego durante un tiempo de reposo que se necesita para hacer
posible una transformación bainítica del acero con una proporción de
austenita residual de más del 5%. En este caso deberá evitarse la
formación de perlita. Después de un tiempo de reposo suficiente
para el ajuste de la estructura requerida, el proceso de
transformación se interrumpe por el inicio de la segunda etapa de
enfriamiento en la que el fleje laminado en caliente se lleva a una
temperatura inferior a 400ºC para a continuación enrollarlo en una
bobina a una temperatura de bobinado que se encuentra por debajo de
350ºC.
Con la manera de proceder descrita en el
documento EP 1 072 689 B1 deberá ser posible una fabricación
sencilla del fleje laminado en caliente con proporciones de
estructura bainítica a partir de un acero multifásico que presenta
propiedades de TRIP ("TRIP" = "Transformation
Induced Plasticity" (plasticidad inducida por la
transformación)). Los aceros de este tipo presentan resistencias
relativamente altas con buena deformabilidad. No obstante, las
resistencias no son suficientes para muchos casos de aplicación,
especialmente en el sector de la construcción de automóviles.
Por tanto, el objetivo de la invención consistió
en poner a disposición un procedimiento con el que pudieran
producirse productos planos de acero de alta resistencia con una
gran diversidad de dimensiones geométricas con gastos de
fabricación reducidos.
Partiendo del estado de la técnica previamente
explicado, este objetivo se alcanza mediante un procedimiento según
la reivindicación 1 para fabricar productos planos de acero en el
que un acero que forma una estructura multifásica que contiene (en
% en peso) 0,10 - 0,15% de C, 0,80 - 1,20% de Mn, hasta el 0,030% de
P, hasta el 0,004% de S, 1,10 -
1,30% de Si, 0,0 - 0,05% de Al, hasta el 0,0060% de N, 0,30 - 0,60% de Cr, 0,080 - 0,120% de Ti, 0,040 - 0,060% de Nb, 0,150 - 0,250% de Mo y como resto hierro e impurezas inevitables se cuela para dar un fleje colado con un espesor de 1 - 4 mm, en el que el fleje colado se lamina en caliente en línea en una operación continua con un grado de deformación de más del 20% a una temperatura final de laminado en caliente que se encuentra en el intervalo de 850 - 1000ºC para dar un fleje laminado en caliente con un espesor de 0,5 - 3,2 mm y en el que el fleje laminado en caliente se bobina a una temperatura de bobinado que asciende a 450 - 700ºC de manera que se obtiene un fleje laminado en caliente cuya resistencia a la tracción R_{m} asciende a al menos 880 MPa a un alargamiento a la rotura A_{80} de al menos el 5%.
1,30% de Si, 0,0 - 0,05% de Al, hasta el 0,0060% de N, 0,30 - 0,60% de Cr, 0,080 - 0,120% de Ti, 0,040 - 0,060% de Nb, 0,150 - 0,250% de Mo y como resto hierro e impurezas inevitables se cuela para dar un fleje colado con un espesor de 1 - 4 mm, en el que el fleje colado se lamina en caliente en línea en una operación continua con un grado de deformación de más del 20% a una temperatura final de laminado en caliente que se encuentra en el intervalo de 850 - 1000ºC para dar un fleje laminado en caliente con un espesor de 0,5 - 3,2 mm y en el que el fleje laminado en caliente se bobina a una temperatura de bobinado que asciende a 450 - 700ºC de manera que se obtiene un fleje laminado en caliente cuya resistencia a la tracción R_{m} asciende a al menos 880 MPa a un alargamiento a la rotura A_{80} de al menos el 5%.
La invención aprovecha además la posibilidad de
la colada de flejes para procesar un acero multifásico de
resistencia especialmente alta que solidifica de forma peritéctica
en un fleje laminado en caliente. Como el fleje colado ya posee en
este caso por sí mismo un pequeño espesor, en el transcurso del
laminado en caliente de este fleje sólo deben mantenerse grados de
deformación relativamente pequeños para producir productos planos
con pequeños espesores como se necesitan especialmente en el sector
de la industria del automóvil. Por tanto, mediante la ventaja de un
espesor de partida correspondiente del fleje colado es posible
fabricar sin problemas con el procedimiento según la invención
flejes laminados en caliente que a una distribución de propiedades
óptima presentan un espesor de como máximo 1,5 mm y a partir de los
cuales pueden fabricarse, ejemplo, elementos para la estructura
portante de un automóvil.
Debido a los pequeños grados de deformación
durante el laminado en caliente, las fuerzas de laminado necesarias
para ello en comparación con las fuerzas necesarias en el laminado
en caliente de desbastes planos o desbastes planos delgados en la
manera de proceder convencional son pequeñas, de manera que con el
procedimiento según la invención pueden producirse sin problemas
flejes laminados en caliente de mayor ancho que claramente se
encuentran por encima del ancho de los flejes laminados en caliente
de la misma clase de resistencia y espesor que pueden producirse de
manera convencional. Por tanto, la invención permite fabricar de
forma segura flejes laminados en caliente de alta resistencia
constituidos por un acero martensítico de la composición
especificada procesada según la invención cuyo ancho asciende a más
de 1.200 mm, especialmente a más de 1.600 mm.
La aplicación según la invención del
procedimiento de colada del fleje en el procesamiento de aceros de
alta resistencia del tipo compuesto según la invención ofrece,
además de las ventajas previamente mencionadas, la posibilidad,
también en lo referente a su comportamiento de solidificación, de
colar de forma segura composiciones de acero críticas del tipo
procesado según la invención debido a sus propiedades específicas
del procedimiento y magnitudes de ajuste (por ejemplo, temperatura
final de laminado en caliente, enfriamiento, temperatura de
bobinado). Por tanto, la solidificación muy rápida característica de
la colada de flejes del fleje colado conduce a, en comparación con
una fabricación convencional, un riesgo claramente reducido de la
aparición de segregaciones centradas con la consecuencia de que el
fleje laminado en caliente producido según la invención presenta a
lo largo de su sección transversal y su longitud una distribución de
propiedades y estructura especialmente homogéneas.
Otra ventaja especial de la manera de proceder
según la invención consiste en que el fleje laminado en caliente
producido según la invención presenta altas resistencias de al menos
880 MPa, sin que además deba mantenerse un ciclo de enfriamiento
especial del fleje laminado en caliente entre el final de laminado
en caliente y el bobinado como esto se escribe previamente en el
documento EP 1 072 689 B1 por la necesidad de una fase de
enfriamiento. En la realización del procedimiento según la invención
sólo debe garantizarse que el laminado en caliente finalice en una
ventana de temperatura limitada relativamente estrecha y que el
bobinado también se realice en un intervalo de temperatura
exactamente definido. Entremedias tiene lugar un enfriamiento de
una etapa.
Otra ventaja de la manera de proceder según la
invención consiste en que una ampliación de la variedad de
propiedades mecánicas del fleje producido según la invención que
sólo se basa en un análisis del acero puede conseguirse mediante
una variación de las condiciones de enfriamiento y laminado.
Los flejes laminados en caliente producidos
según la invención son especialmente adecuados para el procesamiento
posterior para dar un fleje laminado en frío. Una configuración de
la invención conforme a la práctica prevé correspondientemente que
el fleje laminado en caliente se lamine en frío para dar un fleje
laminado en frío con un espesor de 0,5 - 1,4 mm, especialmente 0,7
mm a 1,3 mm, como se necesita para la construcción de carrocerías
de automóviles. Para eliminar los endurecimientos que se producen
durante el laminado en frío, el fleje laminado en frío puede
recocerse a una temperatura de recocido de 750 - 850ºC. Para el
fleje laminado en frío producido de esta manera a partir del fleje
laminado en caliente fabricado según la invención pueden
garantizarse de forma segura resistencias a la tracción de al menos
800 MPa. En este caso, el alargamiento a la rotura A_{50} del
fleje laminado en frío también asciende con seguridad a al menos el
5%. Limitando en este caso las temperaturas de recocido a un
intervalo de 750 - 805ºC, los flejes laminados en frío pueden
producirse con resistencias a la tracción de al menos 1000 MPa. A
pesar de estas altas resistencias, para los flejes recocidos de este
tipo todavía puede garantizarse un alargamiento a la rotura
A_{50} de al menos el 5%. Por el contrario, los flejes laminados
en frío con valores de alargamiento a la rotura mejorados para los
que todavía puede garantizarse una resistencia a la tracción de al
menos 800 MPa pueden producirse de una manera segura limitando las
temperaturas de recocido a un intervalo de 810 - 850ºC.
Según otra configuración ventajosa de la
invención, el fleje laminado en frío puede proveerse de una manera
conocida en sí de un recubrimiento metálico en cuyo caso puede
tratarse, por ejemplo, de un cincado.
Los valores de resistencia y alargamiento de los
flejes laminados en caliente producidos según la invención pueden
ajustarse a una gran diversidad mediante una adaptación
correspondiente de la temperatura final de laminado en caliente y
de bobinado. Si, por ejemplo, deben producirse flejes laminados en
caliente que a un alargamiento a la rotura A_{80} del fleje
laminado en caliente obtenido de al menos el 10% presenten una
resistencia a la tracción R_{m} de al menos 880 MPa, entonces esto
puede conseguirse variando la temperatura final de laminado en
caliente en el intervalo de 850 - 1000ºC y la temperatura de
bobinado en el intervalo de 550 - 700ºC. Si, por el contrario, debe
producirse un fleje laminado en caliente con resistencia a la
tracción R_{m} superior garantizada de al menos 1000 MPa a un
alargamiento a la rotura A_{80} de al menos el 5%, entonces para
esto se elige la temperatura final de laminado en caliente en el
intervalo de 900 - 1000ºC y la temperatura de bobinado en el
intervalo de 450 - 550ºC.
A continuación se explica más detalladamente la
invención mediante ejemplos de realización.
En un experimento realizado para comprobar el
efecto de la invención, un acero compuesto según la invención con
la composición especificada en la tabla 1 se fundió y se coló en una
máquina de colada de dos rodillos convencional para dar un fleje
colado que tenía un espesor de 1,6 mm.
\vskip1.000000\baselineskip
(datos en % en
peso)
\vskip1.000000\baselineskip
El fleje colado se laminó en caliente en línea
inmediatamente a continuación de la colada del fleje a una
temperatura final de laminado en caliente TFL para dar un fleje
laminado en caliente cuyo espesor ascendió a 1,25 mm. A
continuación, el fleje laminado en caliente respectivamente obtenido
se enfrió directamente en una etapa de enfriamiento hasta una
temperatura de bobinado TB y se bobinó. Después del bobinado, el
fleje laminado en caliente obtenido presentó una resistencia a la
tracción R_{m} y un alargamiento a la rotura A_{80} que se
especifican en la tabla 2 al igual que la temperatura final de
laminado en caliente TFL y la temperatura de bobinado TB mantenidas
durante su fabricación.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
El fleje laminado en caliente así producido se
lamina en frío después del bobinado y el decapado para dar un fleje
laminado en frío de 0,7 mm de espesor.
Un fleje laminado en frío A tal se recoció a una
temperatura de 840ºC para recristalizar el fleje. Este fleje
laminado en frío A presentó a un alargamiento a la rotura de
A_{50} = 12,7% una resistencia a la tracción R_{m} de 851
MPa.
Otro fleje laminado en frío B se recoció de
forma recristalizante a una temperatura de 800ºC. Este fleje
laminado en frío B tenía un alargamiento a la rotura A_{50} del
8,6% y una resistencia a la tracción R_{m} de 1003 MPa.
Claims (14)
1. Procedimiento para fabricar productos planos
de acero,
- -
- en el que un acero que forma una estructura multifásica de la siguiente composición (en % en peso)
- C:
- 0,10 - 0,15%
- Mn:
- 0,80 - 1,20%
- P:
- \leq 0,030%
- S:
- \leq 0,004%
- Si:
- 1,10 - 1,30%
- Al:
- 0,0 - 0,05%
- N:
- \leq 0,0060%
- Cr:
- 0,30 - 0,60%
- Ti:
- 0,080 - 0,120%
- Nb:
- 0,040 - 0,060%
- Mo:
- 0,150 - 0,250%
- el resto hierro e impurezas inevitables
- se cuela para dar un fleje colado con un espesor de 1 - 4 mm,
- -
- en el que el fleje colado se lamina en caliente en línea en una operación continua con un grado de deformación de más del 20% a una temperatura final de laminado en caliente que se encuentra en el intervalo de 850 - 1000ºC para dar un fleje laminado en caliente con un espesor de 0,5 - 3,2 mm, se enfría en una etapa y
- -
- en el que el fleje laminado en caliente se bobina a una temperatura de bobinado que asciende a 450 - 700ºC,
- -
- de manera que se obtiene un fleje laminado en caliente cuya resistencia a la tracción R_{m} asciende a al menos 880 MPa a un alargamiento a la rotura A_{80} de al menos el 5%.
\vskip1.000000\baselineskip
2. Procedimiento según la reivindicación 1,
caracterizado porque el ancho del fleje laminado en caliente
asciende a más de 1.200 mm, especialmente a más de 1.600 mm.
3. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el espesor
del fleje laminado en caliente asciende a como máximo 1,5 mm.
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fleje
laminado en caliente se lamina en frío para dar un fleje laminado
en frío con un espesor de 0,5 - 1,4 mm.
5. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el fleje laminado en frío se recuece a
una temperatura de recocido de 750 - 805ºC.
6. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 5,
caracterizado porque la resistencia a la tracción del fleje
laminado en frío asciende a al menos 1000 MPa.
7. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el fleje
laminado en frío presenta un alargamiento a la rotura A_{50} de
al menos el 5%.
8. Procedimiento según la reivindicación 4,
caracterizado porque el fleje laminado en frío se recuece a
una temperatura de recocido de 810 - 850ºC.
9. Procedimiento según la reivindicación 4 ó 8,
caracterizado porque la resistencia a la tracción del fleje
laminado en frío asciende a más de 800 MPa.
10. Procedimiento según la reivindicación 4, 8 ó
9, caracterizado porque el fleje laminado en frío presenta
un alargamiento a la rotura A_{50} de al menos el 5%.
11. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fleje
laminado en caliente o el fleje laminado en frío está provisto de
un recubrimiento metálico.
12. Procedimiento según la reivindicación 11,
caracterizado porque el recubrimiento metálico es un
cincado.
13. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, caracterizado porque a un
alargamiento a la rotura A_{80} del fleje laminado en caliente
obtenido de al menos el 10% la temperatura de bobinado asciende a
550 - 700ºC.
14. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque a una
resistencia a la tracción R_{m} del fleje laminado en caliente
obtenido de al menos 1000 MPa la temperatura final de laminado en
caliente asciende a 900 - 1000ºC y la temperatura de bobinado a 450
- 550ºC.
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