BR112012015515B1

BR112012015515B1 - Processo de tratamento termomecânico para a produção de chapa grossa e chapa grossa obtida

Info

Publication number: BR112012015515B1
Application number: BR112012015515-6A
Authority: BR
Inventors: Rainer Grill; Ruppert Egger; Christian Stingeder
Original assignee: Voestalpine Grobblech Gmbh
Priority date: 2009-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2020-09-29
Also published as: EP2340897A1; WO2011079341A2; WO2011079341A3; KR101506257B1; BR112012015515A2; RU2519343C2; JP2013515165A; WO2011079341A8; EP2516075B1; JP5958344B2; BR112012015515B8; KR20120096502A; ES2820426T3; EP2516075A2; RU2012131273A

Abstract

processo de tratamento termomecânico a invenção refere-se a um processo de tratamento termomecânico para a produção de chapa grossa (1) de um pré-material para aumento da tenacidade, especialmente a tenacidade a baixa temperatura, da chapa grossa (1), em que a chapa grossa (1) é aquecida, deformada parcialmente e finalmente por laminação e resfriada a uma taxa acelerada com relação a um resfriamento à temperatura ambiente, sendo que a chapa grossa (1) aquecida para uma deformação parcial além da temperatura ac3 é resfriada a uma taxa acelerada após sua deformação final. para se obter propriedades vantajosas na chapa grossa, propõe-se que a chapa grossa (1) entre deformação parcial e final seja resfriada a uma taxa acelerada aquém da temperatura ar3 e, em seguida, indutivamente aquecida além da temperatura ac3.

Description

Área Técnica

A invenção refere-se um processo de tratamento termomecânico para a produção de chapa grossa de um pré- material para aumento da tenacidade, por exemplo, a tenacidade a baixa temperatura, da chapa grossa, em que a chapa grossa é aquecida, deformada parcialmente e finalmente por laminação e resfriada a uma taxa acelerada com relação a um resfriamento à temperatura ambiente, sendo que a chapa grossa aquecida para uma deformação parcial além da temperatura Ac3 é resfriada a uma taxa acelerada após sua deformação final.

Estado atual da técnica

Para poder em chapas estados de textura que se destaquem por propriedades mecânico-tecnológicas de maior valor do que são conhecidas do processo de tratamento térmico convencional, do estado atual da técnica são conhecidos processos de tratamento termomecânicos para a produção de chapa grossa, em que o pré-material ou chapa é submetido a uma combinação ajustada entre si de deformação e condução de temperatura.

Um processo de tratamento termomecânico se distingue, portanto, de uma laminação a quente convencional (p.ex., rolled, hot rolled, etc.) pelo fato de que a laminação é empregada não apenas como processo de moldagem, mas sim utilizada especificamente para o ajuste de combinações de propriedades. Assim podem ser satisfeitas exigências, por exemplo, de altos valores do limite de estiramento, tenacidade a tração combinada com elevada soldabilidade.

Assim, por exemplo, em processos de tratamento termomecânicos para chapas grossas é conhecido resfriar a uma taxa acelerada a chapa grossa após sua deformação parcial e final da área de austenita, para assim prover uma textura de granulação final para obtenção de elevados valores de tenacidade. Isso é essencial, por exemplo, precisamente quando de um emprego dessas chapas grossas para tubulações de gás, porque ali é requerida uma tenacidade a baixa temperatura relativamente alta. Além disso, a finura de grão que pode ser obtida por um processo de tratamento termomecânico pode ser melhorada na medida em que ao material da chapa sejam adicionados determinados elementos de liga, por exemplo, nióbio. Comprovou-se, no entanto, com crescente densidade de chapa que as vantagens de tratamento termomecânico conhecidas em si de chapas finas não mais podem ser obtidas em igual medida. Limites na potência de deformação mecânica das armações de laminador, de um lado, e nos graus de deformação disponíveis, de outro lado, parecem conduzir aqui em conjunto com outros parâmetros a uma redução de valores de tenacidade alcançáveis em chapas grossas, de modo que para valores elevados em geral se deve optar por uma outra composição quimica da liga de aço e um tratamento térmico subsequente, o que é relativamente custoso e adicionalmente também toma muito tempo.

Com uma laminação a quente convencional ("hot- rolled") de fitas é conhecido (JP2005-133177) aquecer para mais de Ac3 indutivamente uma fita resfriada depois da laminação parcial além da temperatura Ar3 e em seguida laminar finalmente. Com isso deve ser obtida melhora capacidade de laminação da fita bem como também melhorada a homogeneidade da textura do material da fita. Esta última conduz a propriedades de tenacidade do material da fita aperfeiçoadas e mais uniformes, o que também pode ser vantajoso quando do estiramento profundo dos artigos delas fabricados. Um aperfeiçoamento da tenacidade do material da fita não é mencionado na JP2005-133177. A isso nada pode acrescentar também a laminação a quente convencional ("hot- rolling") da EP0227199A1, que descreve prover uma estrutura uniforme sem estrutura duplex, em que as arestas de fita são indutivamente aquecidas além de Ac3, depois de serem resfriadas aquém de Ar3 devido a uma decapagem (página 7, linha 14).

Conforme JP9003539A é ainda conhecida uma laminação a quente convencional ("hot-rolled"), em que um corpo oco, cuja temperatura após sua moldagem caiu aquém de Ar3, é aquecido para mais de Ac3, depois de o mesmo ter sido submetido a uma laminação final (cf. resumo). Também ai não se entra em detalhes do tratamento termomecânico juntamente com os problemas na produção de chapas grossas, sendo que corpos ocos se distinguem nitidamente de chapas grossas em geometria, de modo que a JP9003539A não pode contribuir para a invenção.

Além disso, da DE 2649019 Al é conhecido verificar a eficácia de boro quanto a uma capacidade de dureza de placas, na medida em que uma placa pré-laminada é aquecida de nodo para 930 graus Celsius, em seguida laminada e depois resfriada a uma taxa acelerada (página 22) . A DE 2649019 Al não se ocupa com um aumento da tenacidade de chapas grossas, produzido por um processo de tratamento termomecânico.

Apresentação da invenção

A invenção tem, portanto, como objetivo, a partir do estado atual da técnica apresentado no inicio, prover um processo de tratamento termomecânico para chapas grossas, que se destaque especialmente por valores de tenacidade aperfeiçoados de uma chapa grossa assim tratada. Além disso, o processo deve ser de aplicação rápida e fácil e a baixo custo.

O objetivo é alcançado pela invenção pelo fato de que a chapa grossa entre deformação parcial e final é resfriada a uma taxa acelerada para aquém da temperatura Ar3 e, em seguida, indutivamente aquecida além da temperatura Ac3.

Sendo a chapa grossa entre deformação parcial e final a uma taxa acelerada resfriada além da temperatura Ar3 e, em seguida, aquecida indutivamente além da temperatura Ac3, então surpreendentemente são nitidamente melhorados os valores de tenacidade para chapas grossas em comparação com aqueles alcançáveis por conhecidos processos de tratamento termomecânicos. Pois se verificou que um resfriamento a uma taxa acelerada e, portanto, rápido, realizado entre as etapas de laminação, em combinação com um aquecimento indutivo e, portanto, rápido pode levar a uma granulação fina especial da austenita, com que mediante combinação das outras etapas do processo de tratamento termomecânico - no sentido de deformação e condução de temperatura - podem ser superados conhecidos limites em valores de tenacidade alcançáveis. Assim também para chapas grossas espessas podem ser obtidos novos estados de textura, que podem se destacar por propriedades de tenacidade de maior valor, o que ademais é conhecido apenas de chapas com pequenas espessuras. Especialmente em chapas grossas com suas espessura de chapa comparativamente elevadas e os requisitos disso decorrentes quando da laminação foi constatado um considerável aperfeiçoamento da tenacidade a baixa temperatura, com o que chapas grossas assim tratadas podem ser apropriadas especialmente para tubos em uma canalização de petróleo e gás natural. Segundo a invenção, portanto, uma regranulação ao menos parcial da textura da chapa pode se comprovar especialmente vantajosa para o aperfeiçoamento de uma tenacidade alcançável por um processo de tratamento termomecânico, embora quando de um processo de tratamento termomecânico segundo a invenção eventualmente se possa contar com valores de resistência reduzidos. Com relação à regranulação cabe mencionar que, para facilitar, deve-se entender por regranulação ao menos uma parcial conversão da textura com auxilio de ao menos duas transições de fase ou ao menos uma conversão de fase dupla, a saber, aqui da fase y e de volta. A isso acresce o fato de que um resfriamento a taxa acelerada bem como um aquecimento indutivo não deve abranger toda a chapa grossa, o que, no entanto, é de preferência o caso. Pois é perfeitamente viável resfriar a taxa acelerada e aquecer indutivamente essencialmente toda a chapa grossa. O resfriamento a taxa acelerada deve, de preferência, possibilitar uma conversão rápida y-a como também um reduzido crescimento do grão de austenita. De preferência, o resfriamento a taxa acelerada ocorre com uma ativação da chapa por água. Quando do aquecimento indutivo de toda a chapa grossa, é selecionada uma taxa de aquecimento em medida de mais de 1 grau Celsius por segundo. Ademais, pode ser comprovado como vantajoso que pelo resfriamento a taxa acelerada pode ser ajustado um gradiente de temperatura elevado pela espessura da chapa, o que pode igualmente contribuir para elevados valores de tenacidade na chapa grossa. Além disso, o processo segundo a invenção pode se destacar particularmente por sua facilidade de integração em processo de tratamento termomecânicos já existentes. Pela etapa de resfriamento comparativa curta e a etapa de aquecimento comparativamente rápida, portanto, com aplicação dessas etapas de processo pode se chegar a um retardamento apenas comparativamente pequeno no progresso do tratamento, de modo que o processo de tratamento termomecânico segundo a invenção pode se destacar não apenas por aperfeiçoadas propriedades de material, mas também por uma quantidade de chapas grossas comparativamente alta, por baixo custo e por fácil aplicabilidade.

Para possibilitar valores de tenacidade particularmente aperfeiçoados, a deformação final pode ser realizada com auxilio de uma laminação termomecânica ou controlada a recristalização. Em oposição à laminação controlada a recristalização (RCR), na laminação termomecânica (TM) o grão de austenita não mas recristaliza e pode se estender particularmente em direção de laminação. No decorrer da mesma pode ser produzidos grãos austeniticos acentuadamente deformados, o que pode ser utilizado para redução da granulação de austenita determinante para a conversão em direção de espessura da chapa e para aumento da densidade de pontos falhos. Essa laminação TM pode se comprovar sob certas circunstâncias de tal maneira na chapa grossa pronta quando a relação de eixo principal para eixo secundário de uma elipse inscrita no outrora grão de austenita ultrapassa um valor de 1,25. Pela laminação final TM podem assim ser criadas condições básicas, criadas pela granulação fina segundo a invenção entre deformação parcial e final, ser ainda mais aperfeiçoadas, para se obter uma chapa grossa pronta com propriedades de tenacidade especiais. Esses aperfeiçoamentos, ainda que não nessa medida, podem ser possibilitados também por uma laminação final RCR, especialmente em combinação com um resfriamento a taxa acelerada subsequente.

O processo segundo a invenção pode especialmente se destacar pelo fato de que pela deformação final é ajustada uma espessura de chapa grossa maior ou igual a 24 mm. Assim, não apenas pode ser admitida uma elevada espessura de chapa quando do processo, mas uma chapa grossa assim produzida pode se destacar especialmente com relação a chapas grossas conhecidas de igual espessura com uma textura para uma tenacidade a baixa temperatura aperfeiçoada.

Sendo a chapa grossa em seguida à deformação parcial resfriada a taxa acelerada, então pode ser possibilitado não apenas um continuo processo de tratamento, mas sim também provida uma granulação fina aperfeiçoada. Assim, por exemplo, o calor residual da chapa grossa após a deformação parcial comparativamente elevado pode contribuir para a aperfeiçoada regranulação da textura, na medida em que a chapa grossa é submetida a elevadas diferenças de temperatura pelo resfriamento a taxa elevada e o reaquecimento indutivo. Além disso, a textura da chapa grossa provida após a deformação parcial pode ser aduzida praticamente inalterada à regranulação, porque podem ser praticamente eliminados tempos de manutenção entre deformação parcial e resfriamento, de modo que com isso podem ser adicionalmente melhorados os valores de tenacidade da chapa grossa termomecanicamente tratada.

Condições especiais na provisão de valores de tenacidade comparativamente altos podem resultar quando a chapa grossa depois da deformação parcial é resfriada a taxa acelerada para menos da temperatura Arl. Com isso, inclusive, pode ser viabilizada uma regranulação da austenita evitando-se fases mistas (fase y+a), o que pode levar a uma considerável granulação fina da textura de austenita.

Sendo a chapa grossa aquecida indutivamente para sua temperatura para deformação final e, em seguida, submetida à deformação final, então o processo de tratamento pode ser simplificado em seu decurso, porque não são mais necessárias outras medidas para preparação da chapa grossa na laminação final. Pela deformação final subsequente pode também vantajosamente ser dispensado um eventual abaulamento da chapa grossa de maneira simples, porque assim não precisam ser guardados tempos de espera até ao atingimento da temperatura necessária para a laminação final e nesse sentido a chapa grossa pode ser ulteriormente processada imediatamente após o aquecimento. Além disso, a chapa grossa pode ser submetida a ulteriores etapas do tratamento termodinâmico sem retardamento, o que pode prover não apenas um processo de tratamento rápido e reprodutível, mas também evitar alterações indesejadas da textura, que podem ser condicionadas, por exemplo, por tempos de espera. A isso acresce o fato de que por esse ajuste também especialmente a camada de núcleo da chapa grossa pode ser levada a uma temperatura vantajosa. Pois a chapa grossa pode ser de tal maneira indutivamente aquecida para uma temperatura para a deformação final que também a temperatura da camada de núcleo na área próxima se situa acima da temperatura Ar3, de modo que pela laminação final pode ser obtida uma elevada granulação fina na textura de núcleo da chapa grossa, com o que aumenta a tenacidade da chapa grossa.

Parâmetros de tratamento termodinâmicos especiais podem ser providos quando a camada de núcleo da chapa grossa é aquecida indutivamente na faixa de 0 a 80 graus Celsius acima da temperatura Ar3, especialmente 20 graus acima da temperatura Ac3, porque então pela laminação final se pode chegar a uma particular granulação fina na textura de núcleo da chapa grossa. É evidente desde logo que por camada de núcleo da chapa grossa na seção transversal se pode entender a camada de textura média da chapa grossa, à qual se seguem as duas camadas de borda da chapa grossa.

Para se pode levar a granulação fina da austenita a uma tenacidade especial, pode ser previsto que a chapa grossa seja resfriada a uma taxa rápida com uma temperatura final de laminação quando da deformação final maior igual a Ar3. Pelo resfriamento a taxa rápida a partir de uma temperatura acima de Ar3, a textura de austenita de laminação final, de granulação fina e com muitos pontos de falha, pode ser levada em medida especial a uma homogênea texto de conversão. A textura agora provida pelo processo de tratamento termodinâmico pode se destacar especialmente por sua tenacidade a temperatura baixa. Especialmente a temperatura da chapa grossa deve ser mantida quando da deformação final abaixo da temperatura de recristalização, para que nenhuma recristalização mais da austenita deformada possa ocorrer e, assim, eventualmente prejudicada a textura.

A taxa de chapas grossas tratadas pelo processo de tratamento termodinâmico segundo a invenção pode ser ainda mais aperfeiçoada quando a chapa grossa é submetida a etapas de processo seguintes umas às outras, a saber, deformação parcial, resfriamento a taxa acelerada, aquecimento indutivo, decapagem eventual, deformação final e resfriamento a taxa acelerada. Uma lavagem de carepa ou decapagem pode, por exemplo, ser necessária quando carepas (óxido de ferro na superfície da chapa grossa) devem ser removidas com auxilio de pressão de água comparativamente alta, para impedir uma laminação desse óxido de ferro para dentro da chapa grossa.

A chapa grossa pode ser indutivamente aquecida essencialmente por toda a sua largura, com o que o processo segundo a invenção pode ser particularmente facilmente integrado em processos de tratamento termomecânicos conhecidos. Pois então não precisam ser tomadas providências construtivas especiais nas armações de deformação ou armações de laminador, para poder produzir deformação final nas áreas granuladas da chapa grossa. Além disso, assim pode ser provida uma regranulação da textura para uma regranulação de austenita homogênea por toda a chapa grossa. Condições de deformação especiais para uma deformação a quente podem resultar quando por uma zona de aquecimento situada na faixa do lado inferior e superior da chapa a chapa é aquecida indutivamente.

Sendo a chapa indutivamente aquecida com auxilio de um aquecimento de campo longitudinal, então pode ser viabilizado um aquecimento homogêneo e com isso granulação fina uniforme pela textura da chapa grossa, o que pode adicionalmente aperfeiçoar a tenacidade do material. Particularmente um aquecimento de campo longitudinal pode ser utilizado para prover uma zona de aquecimento fechada em seção transversal da chapa grossa, para se obter a partir dessa zona um aquecimento uniforme conjunto de todas as partes da chapa grossa. Assim, por exemplo, pode resultar uma textura de austenita particularmente fina. A isso acresce ainda o fato de que por uma ativação indutiva da chapa grossa com um campo magnético ao menos parcialmente ao longo da extensão longitudinal da chapa grossa pode também ser possibilitada uma indução relativamente uniforme ao menos em partes de textura da chapa grossa, o que pode levar a parâmetros de tratamento termomecânicos aperfeiçoados.

De preferência, a chapa grossa é indutivamente aquecida de tal maneira para a deformação final que a área de chapa próxima ao lado superior e inferior da chapa apresenta essencialmente uma temperatura elevada com relação às outras partes de chapa, para assim possibilitar condições básicas especiais para a extensão de regranulação austenitica quando da deformação final. Particularmente quando de uma laminação TM como deformação final pode assim na área da meia espessura de chapa ser ajustada uma extensão de grão de austenita aperfeiçoada, o que pode levar a propriedades de tenacidade consideravelmente aperfeiçoadas da chapa grossa assim produzida.

Sendo a chapa grossa submetida a uma laminação parcial e/ou reversível, então inclusive também espessuras de chapa elevadas podem ser termomecanicamente tratadas. Além disso, com isso pode ser melhor controlado o decurso do processo de tratamento termomecânico.

Apresentando uma chapa grossa uma pequena granulação, produzida por um processo de tratamento termomecânico, em que inclusive é realizada uma regranulação entre duas etapas de laminação, então é possibilitada uma textura, que na chapa grossa pode levar a uma elevada tenacidade.

Propriedades de tenacidade especialmente podem ser apresentadas por uma chapa grossa, quando um número de granulação ASTN da outrora austenita (ASTM E112 1996 - "American Society for Testing and Materials") é maior igual a 8,5 bem como se tem um outrora grão de austenita estirado.

Tendo a chapa grossa uma espessura final de chapa grossa após a laminação final maior ou igual a 24 mm, então podem ser viabilizadas chapas grossas relativamente espessas com elevadas propriedades de tenacidade.

Valores de tenacidade aperfeiçoados podem ser viabilizados quando para o processo de tratamento termomecânico é empregada uma chapa grossa com uma liga de aço apresentando 0,02 a 0,1% em massa de carbono (C), 1,0 a 2,0% em massa de manganês (Mn), 0 a 0,1% em massa de vanádio (V) e titânio (Ti) e nióbio (Nb), 0 a 1,0% em massa de cromo (Cr) e molibdênio (Mo), 0 a 1,0% em massa de cobre (Cu) e niquel (Ni), 0 a 0,003% em massa de boro (B) , um valor CEIIW de 0,2 a 0,7% em massa, bem como impurezas e ferro (Fe) . Como se sabe, o equivalente a carbono do "International Institut of Welding (IIW)" pode ser calculado da seguinte fórmula: CEIIW=C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Cu+Ni)/15.

Breve descrição dos desenhos

A seguir a titulo de exemplo o processo de tratamento termodinâmico segundo a invenção será descrito com base em um exemplo de execução. Mostram:

Fig. 1 - uma vista esquemática de um dispositivo para execução do processo de tratamento termomecânico,

Fig. 2A uma vista em corte longitudinal da textura de uma chapa grossa submetida a um processo de tratamento termodinâmico conhecido do estado atual da técnica,

Fig. 28 - uma vista em corte longitudinal da textura de uma chapa grossa submetida a um processo de tratamento termodinâmico segundo a invenção,

Fig. 29 - uma vista em seção transversal da chapa grossa durante o aquecimento indutivo pelo processo segundo a fig. 1,

Fig. 30 - uma vista em seção transversal parcialmente esquematizada da chapa grossa indutivamente aquecida com uma representação de uma curva de temperatura,

Fig. 31 - um perfil de temperatura para o processo segundo fig. 1, e

Fig. 32 - uma representação relativa ampliada de duas texturas.

Execução da invenção

Antes da laminação parcial, o pré-material, por exemplo um brame, é aquecido com auxilio de um dispositivo para a temperatura de aquecimento de brame além da temperatura Ac3, de preferência para 1000 até 1200 graus Celsius, o que foi representado segundo a fig. 5. Em seguida, segundo fig. 1 e fig. 5, o pré-material ou a peça de trabalho ainda chamada de chapa grossa 1 é submetida a uma laminação, podendo essa laminação consistir em uma ou várias laminações parciais com eventualmente várias etapas de laminação parcial (sangrias) e uma laminação final com eventualmente várias etapas de laminação final (sangrias), o que pode ser viabilizado por exemplo por uma laminação reversível. Esse processo pode representar, por exemplo, uma laminação de três fases com duas laminações parciais, a saber pré-laminação e laminação intermediária, e encerrando laminação final. Para maior clareza, aborda-se apenas uma laminação parcial, sobretudo porque uma regranulação entre a laminação parcial e a final também inclui que essa regranulação possa ocorrer entre a laminação parcial, à qual pode então haver uma laminação final. Como laminação parcial é assim entendida uma deformação da chapa grossa 1, com que ainda não se obtém ainda a forma final da chapa grossa 1.

A chapa grossa 1 aquecida é aduzida segundo as figuras 1 e 5, em seguida, a uma armação de laminador 2 para a laminação parcial. A chapa grossa 1 parcialmente deformada e ainda não pronta é submetida, no decorrer do processo de tratamento termomecânico, também a uma deformação final, podendo ser igualmente empregada para isso a armação de laminador 2. Depois da deformação final, de preferência com uma temperatura final de laminação acima de Ar3, a chapa grossa 1 é resfriada a taxa acelerada, para assim, como se sabe, poderem ser atingidos elevados valores de tenacidade na chapa grossa 1 pronta. Esse resfriamento a taxa acelerada com relação a um resfriamento à temperatura ambiente pode, por exemplo, ser realizado por um trecho de resfriamento 3 com água 4 para resfriamento da chapa grossa 1 laminada pronta. É concebivel uma temperatura de parada de resfriamento, à qual o resfriamento a taxa acelerada é interrompido, abaixo da temperatura Ar3 ou ao menos 100 graus Celsius abaixo da temperatura final de laminação, podendo então o ulterior resfriamento ocorrer à temperatura ambiente, para se obter a chapa grossa 1 pronta.

À diferença do estado atual da técnica, no entanto, a chapa grossa 1 total é resfriada a taxa acelerada entre a deformação parcial e a deformação final da faixa austenita (fase y) , com o que pode ser viabilizada uma textura de granulação fina com fração de ferrita relativamente pequena, e então novamente aquecida indutivamente, de modo relativamente rápido, para essa faixa de temperatura ou para essa fase, como se pode identificar conforme fig. 1 e fig. 5. Assim, se chega ao menos por curto prazo a uma regranulação 12 ao menos de partes da textura de austenita. Por essa conversão parcial y-ot-y pode ser obtida uma especial granulação fina. Para o resfriamento a taxa acelerada (com água) pode ser empregado, por exemplo, o trecho de resfriamento 3 já mencionado. Não está representada uma laminação reversivel, mas para um especialmente fica claro que, dependendo dos requisitos à chapa grossa 1, esta pode ser processada termomecanicamente em varias etapas pelas respectivas armações de laminador 2.

As vantagens segundo a invenção serão agora detalhadamente explicadas a titulo de exemplo com base nas figuras 2A e 2B. Conforme fig. 2A, é representado bastante simplificado um processo de tratamento termomecânico convencional para chapas grossas 1. O processo apresenta, primeiramente, uma deformação parcial ou pré-laminação (p.ex.: brame), em que altos graus de deformação relativa são aplicados por copos de laminação 2' da armação de laminador 2 a uma chapa grossa 1 ainda não pronta ou pré- material. Devido à espessura de chapa d da chapa grossa 1 e à problemática, a isso associada, de uma profundidade de usinagem restrita da armação de laminador 2 em com binação com uma deriva de temperatura entre lado superior ou lado inferior de chapa 7, 8 para com a camada de núcleo 9 da chapa grossa 1 ou para o interior da chapa grossa 1, não pode ser aqui provida uma granulação homogênea da austenita 10 pela espessura de chapa d. Assim, diferentemente dos lados superior e inferior de chapa 7, 8, no núcleo 9 se forma um grão de austenita 10 grosso ou maior, porque nessa área há temperaturas mais altas e pequenos graus de deformação relativa. Frequentemente, aqui se fala também da área da meia espessura de chapa 9 ou núcleo 9, ficando claro ao especialista que as áreas apresentam transição fluente entre si e, por isso, não se pode traçar claras linhas de limite de faixa entre distintas granulações da austenita 10. Para maior clareza, estão representadas aqui apenas duas áreas marcantes nas figuras 2A e 2B. Na área de borda da chapa grossa 1 ou na área do lado superior de chapa 7 e lado inferior de chapa 8 se estabelece então agora depois da laminação parcial, devido aos distintos graus de deformação relativa elevados bem como à menor temperatura, uma granulação de austenita mais fina do que no interior da chapa grossa. Essa operação é condicionada essencialmente por recristalização. Conforme fig. 2A essas distintas granulações na chapa grossa 1 são nitidamente identificáveis. Essa diferença não mais pode então ser ela própria sanada pela deformação final ou laminação final da chapa grossa 1, embora essa laminação seja realizada de preferência como laminação termomecânica (laminação TM) sob a temperatura de recristalização da austenita 10, como essa laminação está representa na fig. 2A à direita. Pela laminação final com os corpos de laminação 2' de preferência da mesma armação de laminador 2 pode, de fato, o grão de austenita 10 ser parcialmente estirado nas áreas de borda, mas no núcleo 9 em comparação com isso só é possivel um estiramento pequeno do grão de austenita. Isso pode se dever ao fato de que, apenas da laminação termomecânica, não pode ser totalmente excluida uma recristalização da austenita. Pois a distribuição de temperatura pela espessura de chapa d é aqui semelhante à pré-laminação, nas áreas do lado superior e inferior de chapa 7, 8 na temperatura menor do que no núcleo 9 ou na área da meia espessura de chapa 9. Mesmo por uma laminação final termomecânica não pode, portanto, ser provida uma granulação final uniforme por toda a espessura de chapa d da chapa grossa 1, o que se contrapõe a uma elevada tenacidade, especialmente tenacidade a temperatura particularmente na área da meia espessura de chapa 9.

Diferentemente do processo de tratamento termomecânico conhecido segundo a fig. 2A, segundo a fig. 2B está representado o processo de tratamento termomecânico segundo a invenção para a produção de chapa grossa 1 de um pré-material, o que leva a uma destacada tenacidade, especialmente tenacidade a baixa temperatura, na chapa grossa 1. Inicialmente, os dois processos de tratamento termomecânicos se igualam quanto à deformação parcial ou pré-laminação com corpos de laminação 2' de uma armação de laminador 2. À diferença, no entanto, antes da deformação final ou laminação de acabamento, igualmente com corpos de laminação 2' da armação de laminador 2 tem lugar uma etapa intermediária da regranulação 12 da textura da chapa grossa 1 segundo a invenção. Essa regranulação 12 compreende um resfriamento a taxa acelerada (trecho de resfriamento 3 com água) juntamente com um aquecimento indutivo (aquecimento de campo longitudinal 5 indutivo) e tem, como ilustrado centralmente na fig. 2B, sobre a chapa grossa uma influência especial na textura da austenita 10, especialmente no núcleo 9 ou na área da meia espessura de chapa 9 da chapa grossa 1. Pois com isso, surpreendentemente, o diâmetro existente da austenita é reduzido e a diferença de diâmetro entre os grãos da austenita 10 na área do lado superior ou lado inferior de chapa 7, 8 (essencialmente providos pela pré-laminação) de um lado e os grãos da austenita 10 situados internamente de outro lado pode ser compensada, como se pode ver também na fig. 2B em seguida à regranulação realizada por pré- laminação ou laminação parcial. Segundo a invenção, assim pode ser disponibilizado um grão fino mais uniforme ou textura mais homogênea da austenita 10 por toda a espessura de chapa d à ou às etapas de processo seguintes. Adicionalmente, contudo, também é aproveitado ainda o efeito técnico de que pela regranulação segundo a invenção resultam condições básicas melhores para a deformação final ou laminação de acabamento. Pois, em oposição ao estado atual da técnica, para a laminação termomecânica preferida como deformação final com a armação de laminador 2 pode ser ajustado um gradiente de temperatura pela espessura de chapa que provê uma maior temperatura do lado superior ou inferior 7, 8 com relação ao núcleo 9 da chapa grossa 1 ou seu interior. Assim, uma eventual recristalização da austenita 10 mesmo na área da meia espessura de chapa 9 pode ser impedida, o que em espessuras de chapa relativamente grandes mesmo por uma laminação TM não pode ser totalmente impedida, de modo que nessa área também os grãos de austenita 10 estirados por laminação podem permanecer essencialmente e pode se estabelecer também um aumento da densidade de pontos falhos. Essa textura de austenita particularmente fina pode ser identificada na fig. 2B em seguida à deformação final ou laminação de acabamento, o que adicionalmente indica um estiramento homogêneo da austenita 10 pela espessura de chapa grossa d. Com isso, por exemplo, mesmo em chapas grossas 1 prontas com uma espessura d maior do que 24 mm pode ser obtida uma textura final que apresente uma granulação ASTM (ASTM E112 1996 - "American Society for Testing and Materials": Método para medição do número de grãos por unidade de área na retificação) da outrora austenita 10 igual ou superior a 8,5 bem como do grão de austenita 10 outrora estirado. Limites tecnológicos conhecidos em valores de tenacidade alcançáveis podem assim ser superados segundo a invenção, com o que mesmo em chapas grossas de maior espessura, por exemplo acima de 24 mm, podem ser alcançados estados de textura com propriedades de tenacidade de maior valor. Para ilustração dessas vantagens se remete também à fig. 6. Ai em vista ampliada estão representadas em relação várias texturas de austenita: com a referência 10' uma textura de austenita com grãos de austenita 10, que pode ser obtida quando a textura é submetida a um tratamento térmico convencional ou conhecido (melhoramento ou recozimento normal), e com a referência 10" uma textura de austenita nitidamente mais fina com grão de austenita 10, que pode ser provida segundo a invenção.

Especialmente se verificou vantajoso um aquecimento indutivo com auxilio de um aquecimento de capo longitudinal 5, o que está representado por exemplo na fig. 3. O campo magnético 6 alinhado essencialmente em direção longitudinal da chapa grossas 1 exibiu propriedades destacadas nos valores de tenacidade alcançáveis pelo processo de tratamento termomecânico. Assim, a chapa grossa 1 é guiada em direção longitudinal por uma bobina 13, sendo que a bobina 13 ativada com tensão alternada induz correntes parasitas 14 essencialmente na área de borda do lado superior e inferior 7, 8 bem como nos lados longitudinais 15 da chapa grossa 1. Forma-se assim, como representado simplif icadamente na fig. 3, uma zona de aquecimento 16 fechada, o que pode ser utilizado para um aquecimento rápido uniforme para provisão de condições de textura vantaj osas.

Pelo campo magnético 6 é provida uma distribuição de temperatura 17 representada segundo fig. 4 pela espessura de chapa grossa d ou pela seção transversal de chapa grossa. Assim, na área de todo o lado superior ou lado inferior de chapa 7, 8 pode ser garantida uma temperatura elevada com relação à temperatura no interior da chapa grossa 1, de modo que a deformação final pode ser conduzida como laminação TM para valores de tenacidade aperfeiçoados na chapa grossa 1, como já mencionado anteriormente. Precisamente um aquecimento de campo longitudinal 5 indutivo da chapa grossa 1 pode ser obtido de modo construtivamente simples para uma distribuição de temperatura representada conforme fig. 4. Outras construções, por exemplo, com auxilio de aquecimento de campo transversal indutivo são concebíveis, para assim como com o aquecimento de campo longitudinal se obter um aquecimento essencialmente por toda a largura de chapa 11 da chapa grossa 1.

Em comparação com isso, na fig. 4 está representada também uma distribuição de temperatura 18 de um processo de tratamento termomecânico segundo o estado atual da técnica, que como se pode verificar, se distingue nitidamente do decurso de temperatura 17 segundo a invenção (gradiente praticamente em sentido contrário).

Uma granulação fina pode ser especialmente melhorada quando a peça de laminação é resfriada a taxa acelerada aquém de Arl, o que pode ser depreendido especialmente da fig. 5. Assim, toda a textura alcança ao menos por curto prazo a fase a e se inicia após um reaquecimento uma completa regranulação 12 de toda a textura de austenita.

Vantajosamente, o aquecimento indutivo ocorre para uma temperatura acima de Ac3 tão alta que com a laminação final subsequente a chapa grossa 1 ainda apresenta uma temperatura final de laminação acima de Ar3, que se situa de preferência na faixa de 680 a 920 graus Celsius. Com isso, após o aquecimento indutivo da chapa grossa 1, sem tempo de espera pode começar a laminação final. Especialmente pode assim também a temperatura da camada de núcleo 9 da chapa grossa ser ajustada para precisamente com chapas grossas espessas se poder tratar também termomecanicamente vantajosamente seu núcleo 9 de processamento relativamente dificil. Temperaturas na faixa de 0 a 80 graus Celsius acima de temperatura Ar3, especialmente 20 graus acima de temperatura Ac3, se comprovaram para isso.

O processo de tratamento termomecânico segundo a invenção se revelou vantajoso especialmente com uma espessura de chapa grossa laminada pronta de mais de 24 mm, de preferência de 25 a 100 mm e/ou para chapa grossa 1 com uma liga de aço, apresentando 0,02 a 0,1% em massa de carbono (C), 1,0 a 2,0% em massa de manganês (Mn), 0 a 0,1% em massa de vanádio (V) e titânio (Ti) e nióbio (Nb) , 0 a 1,0% em massa de cromo (Cr) e molibdênio (Mo), 0 a 1,0% em massa de cobre (Cu) e niquel (Ni), 0 a 0,003% em massa de boro (B), valor CEIIW de 0,2 a 0,7% em massa, bem como impurezas e ferro (Fe).

Assim puderam ser alcançadas propriedades mecânico- tecnológicas, que não são alcançáveis por um tratamento termomecânico correspondente ao estado atual da técnica como tampouco por um tratamento térmico por si só.

Em geral, pelo processo segundo a invenção a partir de uma espessura de chapa de mais de 24 mm de preferência 25 mm pôde ser verificado que assim é obtida uma nitida redução da granulação da austenita 10 e, portanto, também aumentada a tenacidade ou tenacidade a baixa temperatura da textura de conversão assim resultante. Assim, o deslocamento da transição de ruptura por fragilidade a temperaturas mais baixas, por exemplo, determinada por um ensaio de resiliência ou pelo teste "Battelle Drop Weight Tear" Test (BDWTT), pode ser utilizado para se produzir de uma chapa grossa 1 assim tratada tubulações ou plataformas "Offshore", pois esses materiais devem ser suficientemente tenazes e soldáveis a baixas temperaturas. A invenção supera portanto os limites entre espessura de chapa d e valores de tenacidade alcançáveis, na medida em que a chapa grossa 1 é solicitada a temperatura a taxa acelerada ao menos após uma regranulação parcial da textura de austenita, o que é obtido tanto pelo resfriamento a taxa acelerada como também pelo rápido aquecimento indutivo, especialmente com um aquecimento indutivo médio pelo decurso de tempo superior ou igual a 1 grau Celsius por segundo.

Assim, resultados de ensaio, por exemplo, em uma espessura de chapa de 25 mm indicaram uma melhora da temperatura de transição de ruptura por fragilidade determinada no BDWTT (conforme norma DIN EN 10274) em cerca de 40 graus Celsius, o que pôde ser viabilizado com base no processo de tratamento termomecânico segundo a invenção. Tendo sido aplicado o processo de tratamento termomecânico segundo a invenção inclusive para chapas grossas com um limite de dilatação minimo de 7 00 MPa com uma liga de aço apresentando 0,06% em massa de carbono (C), 0,34% em massa de silicio (Si), 1,63% em massa de manganês (Mn), 0,012% em massa de fósforo (P), 0,001% em massa de enxofre (S), 0,04% em massa de aluminio (Al), 0,4% em massa de cromo (Cr), 0,2% em massa de molibdênio (Mo), 0,035% em massa de nióbio (Nb), 0,014% em massa de titânio (Ti), 0,0015% em massa de boro (B), 0,0045% em massa de nitrogênio (N), bem como impurezas e (Fe) ferro, como também com um limite de dilatação minimo de 448 MPa com uma liga de aço apresentando 0,03% em massa de carbono (C), 0,35% em massa de silicio (Si), 1,55% em massa de manganês (Mn), 0,009% em massa de fósforo (P), 0,001% em massa de enxofre (S), 0,03% em massa de aluminio (Al), 0,18% em massa de cromo (Cr), 0,04% em massa de nióbio (Nb), 0,012% em massa de titânio (Ti), 0,044% em massa de nitrogênio (N), bem como impurezas e (Fe) ferro.

Em geral se menciona que segundo a DIN EN 10052 há as seguintes definições: Ac3: temperatura, à qual termina a conversão da ferrita em austenita quando de um aquecimento. Arl: temperatura, à qual termina a conversão da austenita em ferrita ou em ferrita e cimentita quando de um resfriamento. Ar3: temperatura, à qual começa a formação da ferrita quando de um resfriamento.

Claims

1. Processo de tratamento termomecânico para a produção de chapa grossa (1) de um pré-material para aumento da tenacidade, por exemplo, a tenacidade a baixa temperatura, da chapa grossa (1), em que a chapa grossa (1) é aquecida, deformada parcialmente e finalmente por laminação e resfriada a uma taxa acelerada com relação a um resfriamento à temperatura ambiente, sendo que a chapa grossa (1) aquecida para uma deformação parcial além da temperatura Ac3 é resfriada a uma taxa acelerada após sua deformação final, caracterizado pelo fato de que a chapa grossa (1) entre deformação parcial e final é resfriada a uma taxa acelerada além da temperatura Ar3 e, em seguida, indutivamente aquecida além da temperatura Ac3, em que é usada uma chapa grossa com uma liga de aço apresentando: 0,02 a 0,1% em massa de carbono (C), 1,0 a 2,0% em massa de manganês (Mn), até 0,1% em massa de vanádio (V) e titânio (Ti) e nióbio (Nb), até 1,0% em massa de cromo (Cr) e molibdênio (Mo), até 1,0% em massa de cobre (Cu) e nique (Ni) 1, até 0,003% em massa de boro (B) um valor CEnw de 0,2 a 0,7 % em massa, bem como impurezas e ferro (Fe),

2. Processo de tratamento termomecânico, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a deformação final é realizada com auxilio de uma laminação termomecânica ou controlada por recristalização.

3. Processo de tratamento termomecânico, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pela deformação final é ajustada uma espessura final de chapa (d) superior ou igual a 24 mm.

4. Processo de tratamento termomecânico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizado pelo fato de que a chapa grossa (1) em seguida à deformação parcial é resfriada a taxa acelerada.

5. Processo de tratamento termomecânico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que a chapa grossa (1) após a deformação parcial é resfriada a taxa acelerada aquém da temperatura Arl.

6. Processo de tratamento termomecânico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4 ou 5, caracterizado pelo fato de que a chapa grossa (1) é aquecida indutivamente para a sua temperatura para a deformação final e, em seguida, submetida à deformação final.

7. Processo de tratamento termomecânico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizado pelo fato de que a chapa grossa (1) com uma temperatura final de laminação quando da deformação final superior ou igual a Ar3 é resfriada a taxa acelerada.

8. Processo de tratamento termomecânico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a chapa grossa (1) é submetida às seguintes etapas de processo sucessivamente, a saber, deformação parcial, resfriamento a taxa acelerada, aquecimento indutivo, decapagem eventual, deformação final e resfriamento a taxa acelerada.

9. Processo de tratamento termomecânico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a chapa grossa (1) é indutivamente aquecida por essencialmente toda a sua largura de chapa (11) e especialmente por uma zona de aquecimento (16) situada na área do lado superior e inferior de chapa (7, 8).

10. Processo de tratamento termomecânico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a chapa (1) é indutivamente aquecida com auxilio de um aquecimento de campo longitudinal (5).

11. Processo de tratamento termomecânico, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que a chapa grossa (1) é submetida a uma laminação parcial e/ou final reversível.

12. Chapa grossa com uma estrutura apresentando uma granulometria pequena, produzida por um método de tratamento termomecânico como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 11, caracterizada por uma estrutura, apresentando um indice de granulometria ASTM da austenita primitiva (10) superior ou igual a 8,5 e um grão de austenita primitiva estirado (10).

13. Chapa grossa, de acordo com reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que a chapa grossa (1) apresenta uma espessura final de chapa grossa (d) após a laminação final superior ou igual a 24 mm.