BR112014028230B1 - high strength structural steel sheet which has excellent brittle fracture interruption capability and method for producing it - Google Patents
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Abstract
resumo patente de invenção: "chapa de aço grossa de alta resistência para uso estrutural que tenha excelente capacidade de interrupção de fratura frágil, e método para produção da mesma". uma chapa de aço grossa tendo uma composição química do aço incluindo, em % em massa, c: 0,03 a 0,20%, si: não mais que 0,1%, mn: 0,5 a 2,2%, p: não mais que 0,008%, s: não mais que 0,01%, nb: 0,005 a 0,05%, ti: 0,005 a 0,03%, al: 0,005 a 0,08%, n: não mais que 0,0075%, e opcionalmente um, ou dois ou mais elementos entre cu, ni, cr, mo, v, b, ca e rem, o saldo sendo fe e as inevitáveis impurezas. a chapa de aço tem uma microestrutura com base em ferrita deformada. a chapa de aço tem uma temperatura de transição de aparência de fratura charpy de não mais que -40°c conforme medida em relação a uma porção encontrada a 1/2 da espessura da chapa (t) + 6 mm. uma placa tendo composição química acima é aquecida até uma temperatura de 1000 a 1200°c, e é laminada de maneira tal que a redução cumulativa da laminação seja não menos de 30% na faixa de temperaturas.Abstract: "High strength structural steel sheet which has excellent brittle fracture breakability, and method for producing it". a thick steel plate having a chemical composition of steel including, by weight, c: 0,03 to 0,20%, si: not more than 0,1%, mn: 0,5 to 2,2%, p: no more than 0.008%, s: no more than 0.01%, nb: 0.005 to 0.05%, ti: 0.005 to 0.03%, al: 0.005 to 0.08%, n: no more than 0.0075%, and optionally one, or two or more elements between cu, ni, cr, mo, v, b, ca and rem, the balance being fe and the inevitable impurities. The steel plate has a deformed ferrite microstructure. The steel sheet has a charpy fracture appearance transition temperature of no more than -40 ° C as measured from a portion found at 1/2 the plate thickness (t) + 6 mm. A plate having the above chemical composition is heated to a temperature of 1000 to 1200 ° C, and is laminated such that the cumulative reduction of lamination is not less than 30% in the temperature range.
Description
[001] A presente invenção refere-se a chapas de aço grossas de alta resistência com excelente capacidade de interrupção de fraturas frágeis e método para produção de tais chapas de aço. Em particular, a invenção refere-se a técnicas adequadas para grandes estruturas envolvendo chapas de aço grossas de 50 mm ou mais tais como navios, estruturas marinhas, tanques de armazenagem a baixa temperatura, e estruturas de construções e de engenharia civil.[001] The present invention relates to thick steel sheets of high resistance with excellent ability to break fragile fractures and method for producing such steel sheets. In particular, the invention relates to techniques suitable for large structures involving thick steel sheets of 50 mm or more such as ships, marine structures, low temperature storage tanks, and construction and civil engineering structures.
Técnica Antecedente [002] Em grandes estruturas tais como navios, estruturas marinhas, tanques de armazenagem a baixa temperatura, e estruturas de construção e de engenharia civil, os impactos econômico e ambiental de acidentes associados com fratura frágil são tão grandes que há uma demanda constante para maior segurança. Os aços usados em tais estruturas precisam apresentar tenacidade e capacidade de interrupção da fratura frágil a temperaturas de serviço.Background [002] In large structures such as ships, marine structures, low temperature storage tanks, and construction and civil engineering structures, the economic and environmental impacts of accidents associated with fragile fractures are so great that there is a constant demand for added security. The steels used in such structures must have tenacity and the ability to interrupt the fragile fracture at service temperatures.
[003] Por razões estruturais, navios tais como navios de contêineres e navios graneleiros envolvem chapas de aço grossas de alta resistência para as chapas externas dos cascos dos navios. Devido ao recente aumento de tamanho dos cascos, a resistência e a espessura das chapas de aço foram também aumentadas. Em geral, a capacidade de interrupção de fraturas frágeis de chapas de aço tende a ser deteriorada com o aumento da resistência ou da espessura. Assim, houve um maior nível de demanda por capacidade de interrupção de fratura frágil.[003] For structural reasons, ships such as container ships and bulk carriers involve thick sheets of high-strength steel for the outer plates of ship hulls. Due to the recent increase in hull size, the strength and thickness of steel sheets have also been increased. In general, the ability to break brittle steel sheet fractures tends to deteriorate with increasing strength or thickness. Thus, there was a higher level of demand for the ability to interrupt a fragile fracture.
2/24 [004] Uma abordagem conhecida para melhorar a capacidade de interrupção da fratura frágil de aços é aumentar o teor de Ni, e aço com 9% de Ni são usados em escala comercial em tanques de armazenamento de Gás Natural Liquefeito (LNG).2/24 [004] A known approach to improve the brittle fracture breaking capacity of steels is to increase the Ni content, and steel with 9% Ni is used on a commercial scale in LNG storage tanks. .
[005] Entretanto, aumentar o teor de Ni confere um aumento significativo no custo e é difícil adotar nas aplicações diferentes de tanques de armazenagem de LNG.[005] However, increasing the Ni content gives a significant increase in cost and it is difficult to adopt in applications other than LNG storage tanks.
[006] Para aços com uma espessura de chapa de menos de 50 mm, que são usadas para navios e tubulações onde uma temperatura ultra baixa tal como a do LNG não é experimentada, a redução do tamanho do grão por TMCP (PROCESSO DE CONTROLE TERMOMECÂNICO) pode aumentar a tenacidade a baixa temperatura para transmitir excelente capacidade de interrupção de fratura frágil aos aços.[006] For steels with a plate thickness of less than 50 mm, which are used for ships and pipelines where an ultra low temperature such as that of LNG is not experienced, the reduction of the grain size by TMCP (THERMOMECHANICAL CONTROL PROCESS ) can increase toughness at low temperature to transmit excellent ability to break fragile fractures to steels.
[007] Além disso, a Literatura de Patente 1 propõe um aço no qual a estrutura das porções superficiais sofreu uma cristalização ultrafina para alcançar uma capacidade de interrupção de fratura frágil aumentada sem aumentar o custo de ligação.[007] In addition, Patent Literature 1 proposes a steel in which the structure of the surface portions has undergone an ultra-fine crystallization to achieve an increased brittle fracture interruption capacity without increasing the bonding cost.
[008] A Literatura de Patente 1 foca sua atenção no fato de que as beiras da fratura (regiões plasticamente deformadas) que ocorrem nas porções superficiais do aço durante a propagação de fraturas frágeis servem efetivamente para aumentar a capacidade de interrupção de fraturas frágeis. O aço com excelente capacidade de interrupção de fraturas frágeis descrito ali é caracterizado pelo fato de que os grãos de cristal nas beiras das fraturas (regiões deformadas plasticamente) são reduzidos em tamanho e é deixado absorver a energia de propagação possuída por pequenas fraturas que estão sendo propagadas.[008] Patent Literature 1 focuses on the fact that the edges of the fracture (plastically deformed regions) that occur in the surface portions of the steel during the propagation of brittle fractures effectively serve to increase the ability to break brittle fractures. The steel with excellent ability to break fragile fractures described there is characterized by the fact that the crystal grains at the edges of the fractures (plastically deformed regions) are reduced in size and are allowed to absorb the propagation energy possessed by small fractures that are being propagated.
[009] No método de produção descrito, é executada uma etapa uma ou mais vezes na qual as porções superficiais são resfriadas até o, ou abaixo do ponto de transformação Ar3 pelo resfriamento contro3/24 lado após a laminação a quente, e posteriormente o resfriamento controlado é interrompido e as porções superficiais são recuperadas até o, ou acima do ponto de transformação. Durante essa etapa, a laminação é aplicada ao aço. Dessa maneira, a transformação cíclica ou a recristalização de deformação produz uma estrutura ferrita ultrafina ou uma estrutura bainita nas porções superficiais.[009] In the production method described, a step is performed one or more times in which the surface portions are cooled to, or below, the Ar3 transformation point by cooling contro3 / 24 side after hot rolling, and then cooling controlled is interrupted and the surface portions are recovered up to, or above, the transformation point. During this stage, lamination is applied to the steel. In this way, cyclic transformation or deformation recrystallization produces an ultrafine ferrite structure or a bainite structure in the surface portions.
[0010] A Literatura de Patente 2 é direcionada a um aço tendo uma microestrutura à base de ferrita-perlita, e descreve que para melhorar a capacidade de interrupção de fraturas frágeis do aço, é importante que as porções de superfície em ambos os lados do aço seja composta de camadas que contenham 50% ou mais de uma estrutura ferrita tendo grãos de ferrita com um diâmetro médio de círculo equivalente de não mais que 5 pm e uma razão de aspecto dos grãos de não menos que 2. É também descrito que uma pequena variação no tamanho de grão da ferrita é importante. Para controlar a variação, a redução máxima de laminação por passe na laminação de acabamento é limitada a 12% ou menos de modo a suprimir a ocorrência de um fenômeno de recristalização local.[0010] Patent Literature 2 is directed to a steel having a microstructure based on ferrite-perlite, and describes that to improve the brittle fracture breaking capacity of the steel, it is important that the surface portions on both sides of the steel is composed of layers containing 50% or more of a ferrite structure having ferrite grains with an equivalent average circle diameter of no more than 5 pm and a grain aspect ratio of no less than 2. It is also described that a small variation in the grain size of the ferrite is important. In order to control the variation, the maximum reduction of lamination per pass in the finishing lamination is limited to 12% or less in order to suppress the occurrence of a phenomenon of local recrystallization.
[0011] De acordo com as Literaturas de Patente 1 e 2, os aços com excelente capacidade de interrupção de fraturas frágeis têm uma estrutura específica obtida resfriando-se seletivamente as porções superficiais do aço e posteriormente recuperando-se as porções superficiais enquanto se aplica uma deformação durante a recuperação. Tal processo é difícil para controlar na escala de produção atual. Em particular, o processo provoca altas cargas nos equipamentos de laminação e de resfriamento quando aplicado a chapas de aço grossas com uma espessura de chapa de mais de 50 mm.[0011] According to Patent Literature 1 and 2, steels with an excellent ability to break fragile fractures have a specific structure obtained by selectively cooling the surface portions of the steel and subsequently recovering the surface portions while applying a deformation during recovery. Such a process is difficult to control on the current production scale. In particular, the process causes high loads on the rolling and cooling equipment when applied to thick steel sheets with a sheet thickness of more than 50 mm.
[0012] Por outro lado, a Literatura de Patente 3 descreve uma técnica adaptada com base no TMCP (PROCESSO DE CONTROLE TERMOMECÂNICO) que aumenta a capacidade de interrupção de[0012] On the other hand, Patent Literature 3 describes a technique adapted based on TMCP (THERMOMECHANICAL CONTROL PROCESS) that increases the interruption capacity of
4/24 fratura frágil com foco não apenas na redução do tamanho dos grãos de cristal de ferrita, mas também nos subgrãos formados nos grãos de cristal de ferrita.4/24 brittle fracture focusing not only on reducing the size of the ferrite crystal grains, but also on the sub-grains formed in the ferrite crystal grains.
[0013] Em detalhes, a capacidade de interrupção de fratura frágil de chapas de aço com uma espessura de 30 a 40 mm é aumentada sem conferir controles de temperatura complicados tais como resfriamento e recuperação de porções superficiais das chapas de aço, de acordo com (a) as condições de laminação que garantam grãos de cristal de ferrita finos, (b) condições de laminação com as quais uma estrutura ferrita fina é formada nas porções que representam 5% ou mais da espessura das capas de aço, (c) condições de laminação nas quais a textura é desenvolvida na ferrita fina e um deslocamento introduzido pela deformação (laminação) é rearranjado pela energia térmica de modo a formar subgrãos, e (d) condições de resfriamento que suprimam o embrutecimento dos grãos de cristal de ferrita fina e os subgrãos finos formados.[0013] In detail, the ability to break the fragile fracture of steel sheets with a thickness of 30 to 40 mm is increased without giving complicated temperature controls such as cooling and recovery of surface portions of the steel sheets, according to ( a) the rolling conditions that guarantee fine ferrite crystal grains, (b) the rolling conditions with which a fine ferrite structure is formed in the portions that represent 5% or more of the thickness of the steel layers, (c) lamination in which the texture is developed in the fine ferrite and a displacement introduced by the deformation (lamination) is rearranged by the thermal energy in order to form sub-grains, and (d) cooling conditions that suppress the hardening of the fine ferrite crystal grains and fine sub-grains formed.
[0014] São também conhecidos outros métodos que aumentam a capacidade de interrupção de fratura frágil pela aplicação de laminação à ferrita transformada durante a laminação controlada de modo a desenvolver a textura. Separações são feitas ocorrer na superfície da fratura do aço em uma direção paralela ao plano da chapa e o estresse nas extremidades frontais de fraturas frágeis é reduzido, aumentando assim a resistência à fratura frágil.[0014] Other methods are also known that increase the ability to interrupt brittle fracture by applying lamination to the transformed ferrite during controlled lamination in order to develop the texture. Separations are made to occur on the surface of the steel fracture in a direction parallel to the plane of the sheet and the stress on the frontal ends of fragile fractures is reduced, thus increasing the resistance to brittle fracture.
[0015] Por exemplo, a Literatura de Patente 4 descreve que a resistência à fratura frágil é aumentada executando-se uma laminação controlada de modo que o aço tenha uma razão de intensidade de raios X no plano 110 de não menos que 2 e contendo 10% ou menos de grãos brutos com um diâmetro equivalente a um círculo nos grãos de cristal de não menos que 20 μm.[0015] For example, Patent Literature 4 describes that the resistance to brittle fracture is increased by carrying out a controlled lamination so that the steel has an X-ray intensity ratio in the 110 plane of not less than 2 and containing 10 % or less of raw grains with a diameter equivalent to a circle in crystal grains of not less than 20 μm.
Lista de CitaçõesList of Citations
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Literatura de PatentePatent Literature
PTL 1: Publicação do Pedido de Patente Japonês Examinado n° 7-100814PTL 1: Publication of Examined Japanese Patent Application No. 7-100814
PTL 2: Publicação do Pedido de Patente Japonês Não Examinado n° 2002-256375PTL 2: Publication of Unexamined Japanese Patent Application No. 2002-256375
PTL 3: Patente Japonesa n° 3467767PTL 3: Japanese Patent No. 3467767
PTL 4: Patente Japonesa n° 3548349PTL 4: Japanese Patent No. 3548349
Literatura de Não Patente [0016] NPL 1: Inoue e outros, Long Brittle Crack Propagation of Heavy-Thick Shipbuilding Steels, Conference proceedings, the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers, Volume 3, 2006, pgs. 359-362.Non-Patent Literature [0016] NPL 1: Inoue et al., Long Brittle Crack Propagation of Heavy-Thick Shipbuilding Steels, Conference proceedings, the Japan Society of Naval Architects and Ocean Engineers, Volume 3, 2006, pgs. 359-362.
Sumário da InvençãoSummary of the Invention
Problema Técnico [0017] Grandes navios de contêineres atuais excedendo 6.000 TEU (Unidade Equivalente a Vinte pés) envolve chapas de aço grossas tendo uma espessura de chapa de mais de 50 mm. Na Literatura de Não Patente 1, a capacidade de interrupção de fratura frágil das chapas de aço com uma espessura de 65 mm é avaliada e um teste de capacidade de interrupção de uma grande fratura frágil mostrou que o aço base falhou em interromper o progresso das fraturas frágeis. [0018] Além disso, um teste ESSO (TESTE ESSO COMPATÍVEL COM WES 3003) em relação a espécimes mostrou que o valor Kca a uma temperatura de serviço de -10°C (daqui por diante escrito como Kca(-10°C)) é menor que 3000 N/mm3/2, sugerindo que a garantia da segurança é um desafio no caso de estruturas de casco utilizando chapas de aço com uma espessura de chapa excedendo 50 mm.Technical Problem [0017] Large current container ships exceeding 6,000 TEU (Twenty-Foot Equivalent Unit) involve thick steel sheets having a sheet thickness of more than 50 mm. In Non-Patent Literature 1, the brittle fracture breaking capacity of 65 mm thick steel sheets is assessed and a brittle fracture breaking ability test showed that the base steel failed to stop the fracture progress fragile. [0018] In addition, an ESSO test (ESSO TEST COMPATIBLE WITH WES 3003) against specimens showed that the Kca value at a service temperature of -10 ° C (hereinafter written as Kca (-10 ° C)) is less than 3000 N / mm 3/2 , suggesting that ensuring safety is a challenge in the case of hull structures using steel sheets with a plate thickness exceeding 50 mm.
[0019] Após a descrição das condições de produção e dados experimentais, as Literaturas de Patente 1 a 4 são relacionadas principalmente à melhoria da capacidade de interrupção de fraturas frágeis[0019] After describing the production conditions and experimental data, Patent Literatures 1 to 4 are mainly related to improving the ability to interrupt brittle fractures
6/24 das chapas de aço que tenham uma espessura de aproximadamente 50 mm. Assim, é incerto se as propriedades desejadas podem ser obtidas quando essas técnicas são aplicadas a chapas de aço grossas com uma espessura excedendo 50 mm. Além disso, a resistência à propagação da fratura na direção da espessura da chapa, que é uma característica importante nas estruturas dos cascos de navios, não é estudada nas literaturas acima.6/24 of steel sheets that are approximately 50 mm thick. Thus, it is uncertain whether the desired properties can be obtained when these techniques are applied to thick steel sheets with a thickness exceeding 50 mm. In addition, resistance to fracture propagation in the direction of sheet thickness, which is an important feature in ship hull structures, is not studied in the literature above.
[0020] É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer uma chapa de aço grossa de alta resistência com uma espessura de capa de 50 mm ou mais tendo excedente capacidade de interrupção de fratura frágil que possa ser produzida estavelmente por um processo industrial muito simples envolvendo a otimização das condições de laminação de modo a controlar a formação de uma textura na direção da espessura da chapa, e fornecer um método para produção de tais chapas de aço.[0020] It is, therefore, an objective of the present invention to provide a thick high-strength steel sheet with a layer thickness of 50 mm or more having an excess capacity for brittle fracture interruption that can be produced stably by a very simple industrial process. involving the optimization of rolling conditions in order to control the formation of a texture in the direction of the thickness of the sheet, and provide a method for producing such steel sheets.
Solução para o Problema [0021] Os presentes inventores executaram estudos intensos para alcançar o objetivo acima. Como resultado, os presentes inventores obtiveram as seguintes descobertas em relação a chapas de aço grossas de alta resistência que apresentam excelente capacidade de interrupção de fratura frágil apesar da grande espessura e também em relação aos métodos capazes de uma produção estável de tais chapas de aço.Solution to the Problem [0021] The present inventors carried out intense studies to achieve the above objective. As a result, the present inventors have obtained the following discoveries in relation to high-strength thick steel sheets that have excellent brittle fracture breaking capacity despite the great thickness and also in relation to methods capable of stable production of such steel sheets.
1. Nas chapas de aço grossas tendo uma espessura de chapa de 50 mm ou mais, o aumento da tenacidade de uma porca central a aproximadamente metade da espessura da chapa é eficaz para melhorar a capacidade de interrupção de fratura frágil. Resultados particularmente bons são obtidos quando uma porção descoberta a 1/2 da espessura da chapa (t) + 6 mm tem uma temperatura de transição de aparência de fratura Charpy de não mais que -40°C.1. In thick steel plates having a plate thickness of 50 mm or more, increasing the toughness of a central nut to approximately half the plate thickness is effective in improving the ability to break brittle fractures. Particularly good results are obtained when a portion uncovered at 1/2 the plate thickness (t) + 6 mm has a Charpy fracture appearance transition temperature of no more than -40 ° C.
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2. O valor de tenacidade acima é alcançado efetivamente com uma composição química específica, em particular, reduzindo-se os teores de enxofre e fósforo que são elementos impurezas.2. The tenacity value above is achieved effectively with a specific chemical composition, in particular, reducing the levels of sulfur and phosphorus which are impurity elements.
3. Em adição à composição química, as condições de laminação são também importantes. Laminando-se o aço sob condições específicas de laminação a quente nas quais a temperatura de uma porção central na metade da espessura da chapa é controlada para uma temperatura específica, uma microestrutura com base na ferrita deformada pode ser obtida, e consequentemente também um aumento na tenacidade pode ser alcançado.3. In addition to the chemical composition, lamination conditions are also important. By rolling the steel under specific hot rolling conditions in which the temperature of a central portion at half the thickness of the plate is controlled to a specific temperature, a microstructure based on the deformed ferrite can be obtained, and consequently also an increase in the tenacity can be achieved.
[0022] A presente invenção foi feita com base nas descobertas acima e outros estudos. Isto é, a presente invenção reside em:[0022] The present invention was made based on the findings above and other studies. That is, the present invention resides in:
1. Uma chapa de aço grossa de alta resistência para uso estrutural com excelente capacidade de interrupção de fratura frágil, a chapa de aço tendo uma composição química do aço incluindo, em % em massa, C: 0,03 a 0,20%, Si: não mais que 0,1%, Mn: 0,5 a 2,2%, P: não mais que 0,008%, S: não mais que 0,01%, Nb: 0,005 a 0,05%, Ti: 0,005 a 0,03%, Al: 0,005 a 0,08%, e N: não mais que 0,0075%, o saldo sendo Fe e as inevitáveis impurezas, a chapa de aço tendo uma microestrutura com base em ferrita deformada, a chapa de aço tendo uma temperatura de transição de aparência de fratura Charpy de não mais que -40°C conforme medida em relação a uma porção descoberta a 1/2 da espessura da chapa (t) + 6 mm.1. A high strength thick steel plate for structural use with excellent brittle fracture interruption capacity, the steel plate having a chemical composition of the steel including, in mass%, C: 0.03 to 0.20%, Si: no more than 0.1%, Mn: 0.5 to 2.2%, P: no more than 0.008%, S: no more than 0.01%, Nb: 0.005 to 0.05%, Ti: 0.005 to 0.03%, Al: 0.005 to 0.08%, and N: no more than 0.0075%, the balance being Fe and the inevitable impurities, the steel plate having a microstructure based on deformed ferrite, the steel plate having a Charpy fracture appearance transition temperature of no more than -40 ° C as measured with respect to a portion uncovered 1/2 of the plate thickness (t) + 6 mm.
2. A chapa de aço grossa de alta resistência para uso estrutural com excelente capacidade de interrupção de fratura frágil descrita no item 1, onde a composição química do aço também inclui, em % em massa, um, ou dois ou mais elementos entre Cu: 0,01 a 0,5%, Ni: 0,01 a 1,0%, Cr: 0,01 a 0,5%, Mo: 0,01 a 0,5%, V: 0,001 a 0,1%, B: não mais que 0,003%, Ca: não mais que 0,005%, e REM: não mais que 0,01%.2. The high strength thick steel plate for structural use with excellent brittle fracture interruption capacity described in item 1, where the chemical composition of the steel also includes, in mass%, one, or two or more elements between Cu: 0.01 to 0.5%, Ni: 0.01 to 1.0%, Cr: 0.01 to 0.5%, Mo: 0.01 to 0.5%, V: 0.001 to 0.1% , B: no more than 0.003%, Ca: no more than 0.005%, and REM: no more than 0.01%.
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3. A chapa de aço grossa de alta resistência para uso estrutural com excelente capacidade de interrupção de fratura frágil descrita no item 1 ou 2, onde a microestrutura tem, como segunda fase, uma ou duas ou mais fases entre perlita, bainita, martensita, constituinte martensita-austenita (MA), e ferrita livre de deformação após a transformação a partir da austenita.3. The thick steel plate of high resistance for structural use with excellent ability to interrupt the fragile fracture described in item 1 or 2, where the microstructure has, as a second phase, one or two or more phases between perlite, bainite, martensite, constituent martensite-austenite (MA), and deformation-free ferrite after transformation from austenite.
4. A chapa de aço grossa de alta resistência para uso estrutural com excelente capacidade de interrupção de fratura frágil descrita em qualquer um dos itens 1 a 3, onde a espessura da chapa é maior que 50 mm.4. The high strength thick steel plate for structural use with excellent brittle fracture interruption capacity described in any of items 1 to 3, where the thickness of the plate is greater than 50 mm.
5. Um método para produção de chapas de aço grossas de alta resistência para uso estrutural com excelente capacidade de interrupção de fratura frágil. Incluindo aquecer a placa tendo a composição química descrita nos itens 1 ou 2 até uma temperatura de 1000 a 1200°C, laminar a placa de tal maneira que a redução de laminação cumulativa é de não menos que 30% na faixa de temperaturas na qual a temperatura de uma porção central na metade da espessura da chapa esteja na região de recristalização da austenita, posteriormente executar o primeiro resfriamento a um taxa de resfriamento de não mais que 15°C/s até a temperatura da porção central na metade da espessura seja diminuída para o, ou abaixo do, ponto Ar3, laminar a chapa de aço com uma redução cumulativa de laminação de não menos que 40% na faixa de temperaturas na qual a temperatura da porção central na metade da espessura da chapa é igual a ou menor que o ponto Ar3, e executar o segundo resfriamento a uma taxa de resfriamento de não menos que 4°C/s até uma temperatura de 600°C ou menos.5. A method for producing high-strength thick steel sheets for structural use with excellent brittle fracture interruption capability. Including heating the plate having the chemical composition described in items 1 or 2 to a temperature of 1000 to 1200 ° C, laminate the plate in such a way that the reduction in cumulative lamination is not less than 30% in the temperature range in which the temperature of a central portion at half the thickness of the plate is in the region of recrystallization of the austenite, then perform the first cooling at a cooling rate of no more than 15 ° C / s until the temperature of the central portion at half the thickness is decreased for, or below, point Ar3, laminate the steel sheet with a cumulative rolling reduction of not less than 40% in the temperature range in which the temperature of the central portion at half the thickness of the sheet is equal to or less than the Ar3 point, and perform the second cooling at a cooling rate of not less than 4 ° C / s to a temperature of 600 ° C or less.
6. O método para produção de chapa de aço grossa de alta resistência para uso estrutural com excelente capacidade de interrupção de fratura frágil descrita no item 5, também incluindo6. The method for producing high strength thick steel plate for structural use with excellent brittle fracture interruption capability described in item 5, also including
9/24 temperar a chapa de aço até uma temperatura de não mais que o ponto Ac1 após o segundo resfriamento.9/24 temper the steel sheet to a temperature of no more than point Ac1 after the second cooling.
Efeitos vantajosos da invenção [0023] De acordo com a presente invenção, podem ser obtidas chapas de aço grossas de alta resistência que tenham uma textura adequada controlada adequadamente na direção da espessura da chapa e apresentem excelente capacidade de interrupção de fratura frágil. A invenção pode alcançar efetivamente vantagens marcantes sobre os aços conforme as técnicas convencionais quando a invenção é aplicada a chapas de aço que tenham uma espessura de 50 mm ou mais, preferivelmente uma espessura maior que 50 mm, mais preferivelmente uma espessura de 55 mm ou mais, e ainda mais preferivelmente uma espessura de 60 mm ou mais. A presente invenção é extremamente útil na indústria, por exemplo, no campo de construção naval onde a técnica da invenção é aplicada às braçolas de escotilha laterais do porão e aos membros do convés de resistência das estruturas do convés de grandes navios transportadores de contêineres e navios graneleiros e assim contribui para o aumento da segurança para navios.Advantageous effects of the invention [0023] According to the present invention, high-strength thick steel sheets can be obtained which have a suitable texture adequately controlled in the direction of the thickness of the sheet and have excellent brittle fracture interruption capability. The invention can effectively achieve marked advantages over steels according to conventional techniques when the invention is applied to steel sheets having a thickness of 50 mm or more, preferably a thickness greater than 50 mm, more preferably a thickness of 55 mm or more , and even more preferably a thickness of 60 mm or more. The present invention is extremely useful in industry, for example, in the field of shipbuilding where the technique of the invention is applied to the side hatch brackets of the hold and to the members of the resistance deck of the deck structures of large container ships and vessels bulk carriers and thus contributes to increased safety for ships.
Descrição de modalidades [0024] A presente invenção especifica: 1. a tenacidade do aço base, 2. a composição química, e 3. a microestrutura.Description of modalities [0024] The present invention specifies: 1. the toughness of the base steel, 2. the chemical composition, and 3. the microstructure.
1. Tenacidade do aço base [0025] Para suprimir o progresso das fraturas, um requisito importante é que o metal base tenha boas características de tenacidade a aproximadamente metade da espessura da chapa. Nas chapas de aço da invenção, é especificada a temperatura de transição de aparência de fratura Charpy de uma porção descoberta a 1/2 da espessura da chapa (t) + 6 mm.1. Toughness of the base steel [0025] To suppress the progress of fractures, an important requirement is that the base metal has good toughness characteristics at approximately half the thickness of the sheet. In the steel sheets of the invention, the transition temperature of the Charpy fracture appearance of a bare portion at 1/2 the thickness of the sheet (t) + 6 mm is specified.
[0026] Para garantir que as chapas de aço grossas com uma es[0026] To ensure that thick steel sheets with a special
10/24 pessura de 50 mm ou mais apresentarão uma capacidade de interrupção de fratura frágil de Kca (-10°C) > 6000 N/mm3/2, que é o valor meta para garantir a segurança estrutural, a temperatura de transição de aparência de fratura Charpy de uma porção descoberta a 1/2 da espessura da chapa (t) + 6 mm é especificada para ser não mais que 40°C.10/24 thickness of 50 mm or more will have a brittle fracture breaking capacity of Kca (-10 ° C)> 6000 N / mm3 / 2 , which is the target value to guarantee structural safety, the appearance transition temperature Charpy fracture of a portion uncovered at 1/2 the plate thickness (t) + 6 mm is specified to be no more than 40 ° C.
[0027] Aqui, a temperatura de transição de aparência de fratura Charpy de uma porção descoberta a 1/2 da espessura da chapa (t) + 6 mm se refere à temperatura de transição de aparência de fratura obtida por um teste de impacto em relação a um corpo de prova de impacto Charpy que é amostrado de forma que a posição central do corpo de prova de impacto Charpy esteja 6 mm além de 1/2 da espessura da chapa (isto é, o meio da espessura da chapa).[0027] Here, the Charpy fracture appearance transition temperature of a portion uncovered at 1/2 the plate thickness (t) + 6 mm refers to the fracture appearance transition temperature obtained by an impact test in relation to to a Charpy impact specimen that is sampled so that the central position of the Charpy impact specimen is 6 mm beyond 1/2 the thickness of the plate (that is, the middle of the plate thickness).
[0028] A posição central do corpo de prova do teste de impacto Charpy é deslocado 6 mm da 1/2 da espessura da chapa para evitar a influência da segregação central. Uma vez que o corpo de prova do teste de impacto Charpy de tamanho real tem uma seção transversal quadrada de 10 mm (exceto o entalhe), o corpo de prova de impacto Charpy com o deslocamento acima está a 1 mm da 1/2 da espessura da chapa. Assim, a tenacidade da porção interna da chapa de aço pode ser avaliada sem ser perturbada pela influência da segregação central.[0028] The central position of the Charpy impact test specimen is shifted 6 mm from 1/2 of the thickness of the plate to avoid the influence of central segregation. Since the full-size Charpy impact test specimen has a 10 mm square cross-section (except the notch), the Charpy impact specimen with the offset above is 1 mm from 1/2 of the thickness the plate. Thus, the toughness of the inner portion of the steel sheet can be assessed without being disturbed by the influence of central segregation.
[0029] A tenacidade acima pode ser obtida quando as condições de produção são selecionadas adequadamente. Aqui em baixo serão descritos a composição química e a microestrutura dos aços da invenção, e as condições preferidas para a produção dos aços da invenção.[0029] The tenacity above can be obtained when production conditions are properly selected. Below, the chemical composition and microstructure of the steels of the invention will be described, and the preferred conditions for the production of the steels of the invention.
2. Composição química [0030] Na descrição a seguir, a unidade % se refere a % em massa.2. Chemical composition [0030] In the description below, the unit% refers to% by mass.
C: 0,03 a 0,20%C: 0.03 to 0.20%
11/24 [0031] Carbono é um elemento que aumenta a resistência do aço. Na invenção, 0,03% ou mais de carbono são necessários para garantir a resistência desejada. Entretanto, adicionar mais de 0,20% de carbono deteriora a capacidade de soldagem e afeta adversamente a tenacidade. Assim, o teor de C é limitado à faixa de 0,03 a 0,20%, e é preferivelmente 0,05 a 0,15%.11/24 [0031] Carbon is an element that increases the strength of steel. In the invention, 0.03% or more of carbon is required to ensure the desired strength. However, adding more than 0.20% carbon deteriorates the weldability and adversely affects toughness. Thus, the C content is limited to the range of 0.03 to 0.20%, and is preferably 0.05 to 0.15%.
Si: não mais que 0,1% [0032] Silício é eficaz como desoxidante e também para reforçar o aço. Entretanto, um teor de Si excessivamente alto provoca uma diminuição marcante na tenacidade. Assim, o teor de Si e limitado a não mais que 0,1% para evitar uma diminuição a tenacidade de uma porção central da chapa de aço.Si: no more than 0.1% [0032] Silicon is effective as a deoxidizer and also to reinforce steel. However, an excessively high Si content causes a marked decrease in toughness. Thus, the Si content is limited to no more than 0.1% to avoid a decrease in the toughness of a central portion of the steel sheet.
Mn: 0,5 a 2,2% [0033] Manganês é adicionado como elemento reforçador. A menos de 0,5%, o efeito é insuficiente. Adicionar mais de 2,2% de manganês deteriora a capacidade de soldagem e também aumenta o custo do aço. Assim, o teor de Mn é limitado a 0,5 a 2,2%.Mn: 0.5 to 2.2% [0033] Manganese is added as a reinforcing element. At less than 0.5%, the effect is insufficient. Adding more than 2.2% manganese deteriorates the weldability and also increases the cost of steel. Thus, the Mn content is limited to 0.5 to 2.2%.
P: não mais que 0,008% [0034] Fósforo é uma impureza inevitável encontrada no aço. Um aumento no teor de P causa a deterioração da tenacidade. Para garantir que a porção central da chapa de aço apresente boa tenacidade, o limite superior do teor de P precisa ser 0,008% ou menos.P: no more than 0.008% [0034] Phosphorus is an inevitable impurity found in steel. An increase in the P content causes the toughness to deteriorate. To ensure that the central portion of the steel plate has good toughness, the upper limit of the P content needs to be 0.008% or less.
S: não mais que 0,01% [0035] Similarmente ao fósforo, o enxofre é uma impureza inevitável encontrada no aço. A mais de 0,01%, a tenacidade é deteriorada. Assim, o teor de S é desejavelmente não mais que 0,01% e mais desejavelmente não mais que 0,005%.S: no more than 0.01% [0035] Similar to phosphorus, sulfur is an unavoidable impurity found in steel. At more than 0.01%, the toughness is deteriorated. Thus, the S content is desirably not more than 0.01% and more desirably not more than 0.005%.
Nb: 0,005 a 0,05% [0036] Nióbio é precipitado como NbC durante a transformação de ferrita ou o reaquecimento, contribuindo para o reforço. Além disso, pNb: 0.005 to 0.05% [0036] Niobium is precipitated as NbC during the transformation of ferrite or reheating, contributing to the reinforcement. Also, p
12/24 nióbio serve para aumentar a faixa da região de não recristalização durante a laminação na região da austenita, contribuindo para o refino do grão de ferrita. Assim, o nióbio é também eficaz para melhorar a tenacidade. Para obter esses efeitos, 0,005% ou mais de nióbio deve ser adicionado. Entretanto, a adição de mais de 0,05% de nióbio resulta na precipitação de NbC bruto, provocando a diminuição da tenacidade. Assim, o teor de Nb é limitado a 0,005 a 0,05%.12/24 niobium serves to increase the range of the non-recrystallization region during lamination in the austenite region, contributing to the refining of the ferrite grain. Thus, niobium is also effective in improving toughness. To achieve these effects, 0.005% or more of niobium must be added. However, the addition of more than 0.05% niobium results in the precipitation of crude NbC, causing a decrease in toughness. Thus, the Nb content is limited to 0.005 to 0.05%.
Ti: 0.005 to 0.03% [0037] Uma quantidade de vestígios de titânio é eficaz para o refino dos grãos de cristal através da formação de nitreto, carboneto ou carbonitreto, aumentando assim a tenacidade do aço base. Esse efeito pode ser obtido adicionando-se 0,005% ou mais de titânio. A mais de 0,03%, entretanto, a tenacidade do aço base e a zona afetada pelo calor da solda são diminuídas. Assim, o teor de Ti é limitado a 0,005 a 0,03%.Ti: 0.005 to 0.03% [0037] A number of traces of titanium are effective for refining crystal grains through the formation of nitride, carbide or carbonitride, thus increasing the toughness of the base steel. This effect can be achieved by adding 0.005% or more of titanium. By more than 0.03%, however, the toughness of the base steel and the zone affected by the heat from the weld are decreased. Thus, the Ti content is limited to 0.005 to 0.03%.
Al: 0,005 a 0,08% [0038] Alumínio serve como desoxidante. Para esse propósito, o teor de Al precisa ser 0,005% ou mais. Quando, entretanto, mais de 0,08% de alumínio é adicionado, a tenacidade é diminuída e também a soldagem de tal aço resulta em uma solda metálica apresentando uma tenacidade pobre. Assim, o teor de Al é limitado a 0,005 a 0,08% e é preferivelmente 0,02 a 0,04%.Al: 0.005 to 0.08% [0038] Aluminum serves as a deoxidizer. For this purpose, the Al content needs to be 0.005% or more. When, however, more than 0.08% of aluminum is added, the toughness is decreased and also the welding of such steel results in a metallic weld showing poor toughness. Thus, the Al content is limited to 0.005 to 0.08% and is preferably 0.02 to 0.04%.
N: não mais que 0,0075% [0039] Nitrogênio se liga ao alumínio no aço para tornar possível ajustar o tamanho do grão de cristal durante a deformação na laminação, reforçando, assim, o aço. Entretanto, a adição de mais de 0,0075% de nitrogênio diminui a tenacidade. Assim, o teor de N é limitado a não mais que 0,0075%.N: no more than 0.0075% [0039] Nitrogen binds to aluminum in steel to make it possible to adjust the size of the crystal grain during deformation in the rolling, thus reinforcing the steel. However, adding more than 0.0075% nitrogen decreases toughness. Thus, the N content is limited to no more than 0.0075%.
[0040] A precedente é a composição química básica da invenção, e o saldo é ferro e as inevitáveis impurezas. Para outras melhorias de[0040] The precedent is the basic chemical composition of the invention, and the balance is iron and the inevitable impurities. For other
13/24 propriedades, um, ou dois ou mais elementos entre cobre, níquel cromo, molibdênio, vanádio, boro, cálcio e metais de terra rara podem ser adicionados.13/24 properties, one, or two or more elements between copper, nickel chromium, molybdenum, vanadium, boron, calcium and rare earth metals can be added.
Cu, Ni, Cr e Mo [0041] Cobre, níquel, cromo e molibdênio são elementos que aumentam a capacidade de endurecimento do aço. Esses elementos contribuem diretamente para aumentar a resistência após a laminação, e podem ser também adicionados para melhorar funções tais como tenacidade, resistência a alta temperatura e resistência ao tempo. Entretanto, a adição de quantidades excessivamente grandes desses elementos diminuem a tenacidade e a capacidade de soldagem. Assim, os limites superiores desses elementos, quando adicionados, são preferivelmente Cu: 0,5%, Ni: 1,0%, Cr: 0,5% e Mo: 0,5%. Por outro lado, os efeitos acima não são obtidos se os teores dos respectivos elementos forem menores que 0,01%. Assim, os teores desses elementos, quando adicionados, são, cada um, preferivelmente 0,01% ou mais.Cu, Ni, Cr and Mo [0041] Copper, nickel, chromium and molybdenum are elements that increase the hardening capacity of steel. These elements directly contribute to increase the strength after lamination, and can also be added to improve functions such as toughness, high temperature resistance and weather resistance. However, adding excessively large amounts of these elements decreases toughness and weldability. Thus, the upper limits of these elements, when added, are preferably Cu: 0.5%, Ni: 1.0%, Cr: 0.5% and Mo: 0.5%. On the other hand, the above effects are not obtained if the levels of the respective elements are less than 0.01%. Thus, the contents of these elements, when added, are each preferably 0.01% or more.
V: 0,001 a 0,1% [0042] Vanádio é um elemento que aumenta a resistência do aço por efetuar o reforço da precipitação na forma de V(CN), e 0,001% ou mais de vanádio pode ser adicionado. A mais de 0,1%, entretanto, a tenacidade é diminuída. Assim, o teor de vanádio, quando adicionado, é preferivelmente 0,001 a 0,1%.V: 0.001 to 0.1% [0042] Vanadium is an element that increases the strength of steel by reinforcing precipitation in the form of V (CN), and 0.001% or more of vanadium can be added. At more than 0.1%, however, toughness is decreased. Thus, the vanadium content, when added, is preferably 0.001 to 0.1%.
B: não mais que 0,003% [0043] Uma quantidade de vestígios de boro pode ser adicionada para aumentar a capacidade de endurecimento do aço. Entretanto, adicionar mais de 0,003% de boro diminui a tenacidade das soldas. Assim, o teor de boro, quando adicionado, é preferivelmente não mais que 0,003%.B: no more than 0.003% [0043] A number of traces of boron can be added to increase the hardening capacity of the steel. However, adding more than 0.003% of boron decreases the toughness of welds. Thus, the boron content, when added, is preferably not more than 0.003%.
Ca: não mais que 0,005% e REM: não mais que 0,01%Ca: no more than 0.005% and REM: no more than 0.01%
14/24 [0044] Cálcio e metais de terra rara melhoram a tenacidade pelo refino da estrutura de uma zona afetada pelo calor da solda, e pode ser adicionado conforme necessário. A adição desses elementos não prejudica os efeitos da invenção. Entretanto, a adição de quantidades excessivamente grandes desses elementos resulta na formação de inclusões brutas e na consequente diminuição na tenacidade do aço base. Assim, os limites superiores desses elementos, quando adicionados, são preferivelmente 0,005% para o cálcio e 0,01% para metais de terra rara.14/24 [0044] Calcium and rare earth metals improve toughness by refining the structure of an area affected by the heat of the weld, and can be added as needed. The addition of these elements does not impair the effects of the invention. However, the addition of excessively large amounts of these elements results in the formation of crude inclusions and a consequent decrease in the toughness of the base steel. Thus, the upper limits of these elements, when added, are preferably 0.005% for calcium and 0.01% for rare earth metals.
[0045] Para garantir uma capacidade de soldagem aceitável para aços para uso estrutural, o peso do carbono equivalente (Ceq) representado pela equação a seguir é preferivelmente não mais que 0,45%.[0045] To guarantee an acceptable welding capacity for steels for structural use, the weight of the carbon equivalent (Ceq) represented by the following equation is preferably no more than 0.45%.
Ceq = C + Mn/6 + Cu/15 + Ni/15 + Cr/5 + Mo/5 + V/5 [0046] (Os símbolos químicos no lado direito indicam os teores (% em massa) dos elementos).Ceq = C + Mn / 6 + Cu / 15 + Ni / 15 + Cr / 5 + Mo / 5 + V / 5 [0046] (The chemical symbols on the right side indicate the contents (mass%) of the elements).
3. Microestrutura [0047] A tenacidade é grandemente afetada pela microestrutura assim como pela composição química. Nas chapas de aço da invenção, uma excelente tenacidade é obtida configurando-se a microestrutura de forma que a fase principal seja uma estrutura ferrita, em particular, uma estrutura ferrita que tenha sido deformada e aplainada, isto é, uma ferrita que tenha sofrido deformação (daqui por diante também escrita simplesmente como ferrita deformada). Com essa configuração, a estrutura pode ser refinada na direção da espessura da chapa para alcançar uma tenacidade melhorada.3. Microstructure [0047] The toughness is greatly affected by the microstructure as well as the chemical composition. In the steel sheets of the invention, excellent toughness is obtained by configuring the microstructure so that the main phase is a ferrite structure, in particular, a ferrite structure that has been deformed and planed, that is, a ferrite that has undergone deformation. (hereinafter also written simply as deformed ferrite). With this configuration, the structure can be refined in the direction of the plate thickness to achieve improved toughness.
[0048] No caso em que uma resistência suficiente não pode ser obtida apenas com a ferrita deformada, uma segunda fase incluindo uma, duas ou mais fases entre perlita, bainita, martensita, e constituinte martensita-austenita (MA) pode ser dispersa de acordo com o nível desejado de resistência de modo a satisfazer tanto a resistência quan15/24 to à tenacidade.[0048] In the event that sufficient strength cannot be obtained only with deformed ferrite, a second phase including one, two or more phases between perlite, bainite, martensite, and martensite-austenite (MA) constituent can be dispersed accordingly with the desired level of resistance in order to satisfy both the resistance and the toughness.
[0049] Na invenção, a estrutura com base na ferrita deformada refere-se a uma estrutura tendo uma fração de área de ferrita deformada de 50% ou mais. O saldo é uma, duas ou mais fases selecionadas entre perlita, bainita, martensita, constituinte martensita-austenita (MA), e ferrita livre de deformação após a transformação a partir da austenita.[0049] In the invention, the structure based on the deformed ferrite refers to a structure having a deformed ferrite area fraction of 50% or more. The balance is one, two or more phases selected from perlite, bainite, martensite, martensite-austenite (MA) constituent, and deformation-free ferrite after transformation from austenite.
4. Condições de produção4. Production conditions
Em relação às condições para a produção das chapas de aço grossas da invenção, a invenção especifica a temperatura de aquecimento da placa, a redução de laminação cumulativa na laminação a quente na região de recristalização da austenita, a taxa de resfriamento após a laminação na região de recristalização da austenita até o, ou abaixo do ponto Ar3, a redução de laminação cumulativa no, ou abaixo do ponto Ar3, a taxa de resfriamento subsequente, a temperatura de parada do resfriamento, e a temperatura de têmpera. Na descrição a seguir, a temperatura (°C) indica a tem peratura de uma porção central na metade da espessura da chapa de aço (uma porção 1/2 t (t: espessura da chapa)). A temperatura de uma porção central na metade da espessura da chapa pode ser obtida, por exemplo, pela simulação de cálculo com base nos dados tais como a espessura da chapa, a temperatura da superfície e as condições de resfriamento. Por exemplo, a temperatura de uma porção central na metade da espessura da chapa pode ser determinada pelo cálculo da distribuição da temperatura na direção da espessura da chapa com base em um método de diferença.Regarding the conditions for the production of the thick steel sheets of the invention, the invention specifies the heating temperature of the plate, the reduction of cumulative rolling in hot rolling in the region of recrystallization of austenite, the rate of cooling after rolling in the region of recrystallization of the austenite up to, or below the point Ar3, the cumulative lamination reduction at, or below the point Ar3, the subsequent cooling rate, the cooling stop temperature, and the tempering temperature. In the following description, the temperature (° C) indicates the temperature of a central portion at half the thickness of the steel plate (a 1/2 t portion (t: plate thickness)). The temperature of a central portion at half the thickness of the sheet can be obtained, for example, by simulating a calculation based on data such as sheet thickness, surface temperature and cooling conditions. For example, the temperature of a central portion at half the thickness of the plate can be determined by calculating the temperature distribution in the direction of the plate thickness based on a difference method.
[0050] Para chapas de aço grossas com uma espessura de chapa de 50 mm ou mais que são usadas para chapas externas de cascos de navios nos navios recentes tais como navios de contêineres e navios graneleiros, a garantia de segurança estrutural exige que as chapas de aço tenham uma capacidade de interrupção de fratura frágil de[0050] For thick steel sheets with a sheet thickness of 50 mm or more that are used for outer ship hull sheets on recent ships such as container ships and bulk carriers, the structural safety guarantee requires that the sheets of steel have a brittle fracture breaking capacity of
16/2416/24
6000 N/mm3/2 ou mais em termos de valor Kca a -10°C, isto é, Kca (10°C). Inicialmente, um aço fundido tendo a composi ção química mencionada anteriormente é fundido em um forno tal como um forno conversor, e é lingotado em uma placa por um método tal como lingotamento contínuo. A seguir a placa obtida é aquecida ate uma temperatura de 1000 a 1200°C e é então laminada a frio.6000 N / mm 3/2 or more in terms of Kca value at -10 ° C, ie Kca (10 ° C). Initially, a molten steel having the aforementioned chemical composition is melted in an oven such as a converter furnace, and is cast into a slab by a method such as continuous casting. Then the obtained plate is heated to a temperature of 1000 to 1200 ° C and is then cold rolled.
[0051] Se a temperatura de aquecimento estiver abaixo de 1000°C, uma duração de tempo suficiente não está disponível para a laminação na região de recristalização da austenita. A mais de 1200°C, os grãos de austenita são embrutecidos para provocar uma diminuição na tenacidade, e também tal aquecimento provoca uma perda de oxidação marcante e a consequente diminuição no rendimento. Assim, a temperatura de aquecimento é limitada a 1000 a 1200°C. Do ponto de vista da tenacidade, a temperatura de aquecimento está preferivelmente na faixa de 1000 a 1150°C, e mais preferivelmente 1000 a 1050°C.[0051] If the heating temperature is below 1000 ° C, a sufficient length of time is not available for lamination in the austenite recrystallization region. At more than 1200 ° C, austenite grains are hardened to cause a decrease in toughness, and also such heating causes a marked loss of oxidation and the consequent decrease in yield. Thus, the heating temperature is limited to 1000 to 1200 ° C. From the point of view of toughness, the heating temperature is preferably in the range of 1000 to 1150 ° C, and more preferably 1000 to 1050 ° C.
[0052] Na laminação a quente, inicialmente, a placa é laminada de maneira tal que a redução cumulativa na laminação seja de não menos que 30% na faixa de temperaturas na qual a temperatura de uma porção central na metade da espessura na região de recristalização da austenita. Se a redução cumulativa da laminação for menor que 30%, os grãos de austenita não são suficientemente refinados e a tenacidade não é melhorada.[0052] In hot lamination, initially, the plate is laminated in such a way that the cumulative reduction in lamination is no less than 30% in the temperature range in which the temperature of a central portion at half the thickness in the recrystallization region of austenite. If the cumulative rolling reduction is less than 30%, the austenite grains are not sufficiently refined and the toughness is not improved.
[0053] Após a laminação na região de recristalização da austenita, inicialmente o resfriamento é executado até a temperatura da porção central na metade da espessura da chapa é diminuída para o, ou abaixo do ponto Ar3. Aqui, um resfriamento excessivamente rápido não permite que a recristalização prossiga até uma extensão suficiente. Assim, a taxa de resfriamento até o, ou abaixo do ponto Ar3 é limitada para não mais de 15°C/s. Na invenção, o ponto Ar3 (°C) é obtido da[0053] After lamination in the austenite recrystallization region, initially the cooling is performed until the temperature of the central portion in half the thickness of the plate is decreased to, or below the point Ar3. Here, excessively rapid cooling does not allow recrystallization to proceed to a sufficient extent. Thus, the cooling rate up to, or below, the Ar3 point is limited to no more than 15 ° C / s. In the invention, the Ar 3 point (° C) is obtained from the
17/24 seguinte equação:17/24 following equation:
Ar3 (°C) = 910 - 273C - 74Mn - 57Ni - 16Cr - 9Mo - 5Cu [0054] Na equação, os símbolos químicos indicam os respectivos teores (% em massa) no aço e são 0 quando os elementos estão ausentes.Air 3 (° C) = 910 - 273C - 74Mn - 57Ni - 16Cr - 9Mo - 5Cu [0054] In the equation, the chemical symbols indicate the respective levels (% by mass) in the steel and are 0 when the elements are absent.
[0055] Executando-se o primeiro resfriamento da maneira acima, a chapa de aço pode ser submetida à laminação subsequente enquanto a temperatura da porção central na metade da espessura da chapa tenha sido diminuída para o, ou para abaixo do ponto Ar3 sem incorrer no embrutecimento dos grãos de austenita refinados que resultaram da laminação acima executada enquanto a temperatura da porção central na metade da espessura está na região de recristalização da austenita. O primeiro resfriamento contribui, assim, para o refino da estrutura final.[0055] Performing the first cooling in the above manner, the steel sheet can be subjected to subsequent lamination as long as the temperature of the central portion in half the thickness of the sheet has been lowered to, or below the point Ar3 without incurring the hardening of the refined austenite grains that resulted from the lamination performed above while the temperature of the central portion at half the thickness is in the region of recrystallization of the austenite. The first cooling thus contributes to refining the final structure.
[0056] A seguir, a chapa de aço é laminada com uma redução cumulativa de laminação de não menos que 40% na faixa de temperaturas na qual a temperatura da porção central na metade da espessura da chapa é igual a ou menor que o ponto Ar3. A estrutura não pode ser refinada suficientemente e uma tenacidade pobre é provocada a menos que a redução cumulativa de laminação nessa faixa de temperaturas seja 40% ou mais.[0056] Next, the steel sheet is rolled with a cumulative rolling reduction of not less than 40% in the temperature range in which the temperature of the central portion at half the thickness of the sheet is equal to or less than the point Ar3 . The structure cannot be refined sufficiently and poor toughness is caused unless the cumulative reduction in rolling in this temperature range is 40% or more.
[0057] Para o aumento da capacidade de interrupção de fraturas, a laminação no ponto Ar3 ou menos é mais eficaz que a laminação na região de não recristalização. É, portanto, necessário que a laminação eficaz ocorra nessa faixa de temperaturas tanto quanto possível. Assim, a laminação não é executada na região de não recristalização na invenção.[0057] For the increase of fracture interruption capacity, lamination at point Ar3 or less is more effective than lamination in the non-recrystallization region. It is therefore necessary for effective lamination to occur in this temperature range as much as possible. Thus, lamination is not carried out in the region of non-recrystallization in the invention.
[0058] Após o término da laminação, a chapa de aço é submetida ao segundo resfriamento até 600°C ou menos a uma ta xa de resfriamento de não menos que 4°C/s. A uma taxa de resfria mento abaixo de[0058] After finishing the lamination, the steel sheet is subjected to the second cooling to 600 ° C or less to a cooling rate of not less than 4 ° C / s. At a cooling rate below
18/2418/24
4°C/s, a estrutura é embrutecida e a tenacidade é d iminuida. Se a temperatura de parada do resfriamento for maior que 600°C, a recristalização é deixada prosseguir mesmo após o término do resfriamento, resultando em uma falha em obter a textura desejada. Assim, a temperatura de parada do resfriamento é limitada a 600°C ou menos.4 ° C / s, the structure is stiffened and the toughness is reduced. If the cooling stop temperature is greater than 600 ° C, the recrystallization is allowed to continue even after the cooling has ended, resulting in a failure to obtain the desired texture. Thus, the cooling stop temperature is limited to 600 ° C or less.
[0059] Após o término do resfriamento, a chapa de aço pode ser temperada. Através da têmpera, a tenacidade da chapa de aço pode ser também aumentada. A temperatura de têmpera não é maior que o ponto Ac1 para garantir que a estrutura formada pela laminação e o resfriamento permaneçam intactos. Na invenção, o ponto Ac1 (°C) é determinado pela seguinte equação:[0059] After the cooling is finished, the steel sheet can be hardened. Through hardening, the toughness of the steel sheet can also be increased. The tempering temperature is not higher than the point Ac1 to ensure that the structure formed by the lamination and the cooling remain intact. In the invention, the point Ac1 (° C) is determined by the following equation:
ponto Ac1 = 751 - 26,6C + 17,6Si - 11,6Mn - 169Al - 23Cu - 23Ni + 24,1Cr + 22,5Mo + 233Nb - 39,7V - 5,7Ti - 895B [0060] Na equação, os simbolos quimicos indicam os respectivos teores (% em massa) no aço e são 0 quando os elementos estiverem ausentes.point Ac1 = 751 - 26.6C + 17.6Si - 11.6Mn - 169Al - 23Cu - 23Ni + 24.1Cr + 22.5Mo + 233Nb - 39.7V - 5.7Ti - 895B [0060] In the equation, the symbols chemicals indicate the respective levels (% by mass) in the steel and are 0 when the elements are absent.
EXEMPLOS [0061] Aços fundidos (aços A a P) que tiveram as composições quimicas mostradas na Tabela 1 foram fundidos em um forno conversor e foram lingotados continuamente em placas (espessura da placa: 280 mm). As placas foram laminadas a quente até uma espessura de chapa de 50 a 80 mm enquanto se executava um primeiro resfriamento entre as fases, e foram posteriormente submetidas ao segundo resfriamento. Assim, foram obtidos os aços dos testes nos 1 a 22. A Tabela 2 descreve as condições de laminação e as condições de resfriamento.EXAMPLES [0061] Cast steels (steels A to P) that had the chemical compositions shown in Table 1 were cast in a converting furnace and were continuously cast into plates (plate thickness: 280 mm). The plates were hot rolled to a plate thickness of 50 to 80 mm while a first cooling was performed between the phases, and were subsequently subjected to the second cooling. Thus, the tests were obtained steels Nos 1 to 22. Table 2 describes the conditions of lamination and cooling conditions.
Tabela 1 (% em massa)Table 1 (mass%)
Nota 1: Valores sublinhados indicam que os dados estão fora das faixas da invenção.Note 1: Underlined values indicate that the data are outside the ranges of the invention.
Nota 2: Ceq = C+Mn/6+Cu/15+Ni/15+Cr/5+Mo/5+V/5 (Os símbolos químicos indicam os teores (% em massa) dos respectivos elementos).Note 2: Ceq = C + Mn / 6 + Cu / 15 + Ni / 15 + Cr / 5 + Mo / 5 + V / 5 (Chemical symbols indicate the contents (% by mass) of the respective elements).
Nota 3: Ar3 (°C) = 910-273C-74Mn-57Ni-16Cr-9Mo-5Cu (Os símbolos químicos indicam os teores (% em massa) dos respectivos elementos).Nota 4: Ac1 (°C) = 75126,6C+17,6Si-11,6Mn-169Al-23Cu-23Ni+24,1Cr+22,5Mo+233Nb-39,7V-5,7Ti-895B (Os símbolos químicos indicam os teores (% em massa) dos respectivos elementos).Note 3: Ar3 (° C) = 910-273C-74Mn-57Ni-16Cr-9Mo-5Cu (Chemical symbols indicate the contents (% by mass) of the respective elements) .Note 4: Ac1 (° C) = 75126, 6C + 17.6Si-11.6Mn-169Al-23Cu-23Ni + 24.1Cr + 22.5Mo + 233Nb-39.7V-5.7Ti-895B (Chemical symbols indicate the contents (% by mass) of the respective elements ).
19/2419/24
Tabela 2Table 2
20/2420/24
Nota 1: Valores sublinhados indicam que os dados estão fora das faixas da invenção.Note 1: Underlined values indicate that the data are outside the ranges of the invention.
21/2421/24
22/24 [0062] Das chapas de aço grossas obtidas, foram mostrados corpos de prova da JIS n°14A com um diâmetro de 14 mm de uma porção encontrada a 1/4 da espessura da chapa (t) de modo que a direção longitudinal dos corpos de prova fosse perpendicular à direção de laminação. Os corpos de prova foram submetidos a um teste de tração para medir o limite de escoamento (YS) e a resistência à tração (TS). Uma seção transversal a 1/4 da espessura da chapa se estendendo paralelamente à direção de laminação foi observada com um microscópio ótico a uma ampliação de 400 x em relação a três campos de visão, identificando assim as fases que constituem a microestrutura.22/24 [0062] From the thick steel sheets obtained, JIS No. 14A specimens with a diameter of 14 mm were shown from a portion found 1/4 of the thickness of the sheet (t) so that the longitudinal direction of the specimens was perpendicular to the rolling direction. The specimens were submitted to a tensile test to measure the yield limit (YS) and the tensile strength (TS). A cross section 1/4 of the thickness of the plate extending parallel to the lamination direction was observed with an optical microscope at 400 x magnification in relation to three fields of view, thus identifying the phases that make up the microstructure.
[0063] Além disso, corpos de prova de impacto da JIS n° 4 foram amostrados de modo que o centro do corpo de prova correspondesse a 1/2 da espessura da chapa (t) + 6 mm. Essa amostragem foi feita de modo que a direção do eixo longitudinal do corpo de prova fosse paralela à direção de laminação. A temperatura de transição de aparência de fratura (vTrs) foi determinada por um teste de impacto Charpy. Os corpos de prova foram avaliados para estarem na faixa da invenção quando a temperatura de transição de aparência de fratura Charpy medida em relação à porção correspondente a 1/2 da espessura da chapa (t) + 6 mm foi -40°C ou menos.[0063] In addition, JIS No. 4 impact specimens were sampled so that the center of the specimen corresponded to 1/2 of the plate thickness (t) + 6 mm. This sampling was carried out in such a way that the direction of the specimen's longitudinal axis was parallel to the lamination direction. The fracture appearance transition temperature (vTrs) was determined by a Charpy impact test. The specimens were evaluated to be in the range of the invention when the transition temperature of Charpy fracture appearance measured in relation to the portion corresponding to 1/2 of the plate thickness (t) + 6 mm was -40 ° C or less.
[0064] A seguir, para avaliar a capacidade de interrupção de fratura frágil, um teste ESSO de gradiente e temperatura (TESTE ESSO COMPATÍVEL COM WES 3003) foi executado para determinar Kca (10°C).[0064] Next, to assess the ability to break a fragile fracture, an ESSO gradient and temperature test (ESSO TEST COMPATIBLE WITH WES 3003) was performed to determine Kca (10 ° C).
[0065] Os resultados desses testes estão descritos na Tabela 3. As chapas de aço do teste (produtos nos 1 a 11) que tiveram um valor de tenacidade a aproximadamente metade da espessura da chapa na faixa da invenção apresentaram Kca (-10°C) de não menos que 6000 N/mm3/2, indicando excelente capacidade de interrupção de fratura frágil. Em todos os produtos nos 1 a 11, a microestrutura as chapas de[0065] The results of these tests are shown in Table 3. The test steel sheets (product Nos 1 to 11) that had a tenacity value of approximately half the plate thickness in the range of the invention had Kca (-10 ° C) of not less than 6000 N / mm 3/2 , indicating excellent ability to break a fragile fracture. All products paragraphs 1 to 11, the plates of the microstructure
23/24 aço dos testes tiveram uma fração de volume de ferrita deformada de não menos que 50%.23/24 steel from the tests had a deformed ferrite volume fraction of not less than 50%.
[0066] Em contraste, os valores Kca (-10°C) foram 3 800 N/mm3/2 ou menos e comparados desfavoravelmente aos Exemplos da Invenção no caso das chapas de aço de teste (produtos nos 12 a 18) nas quais as chapas de aço tiveram uma composição química fora da faixa da invenção e no caso das chapas de aço (produtos nos 19 a 22) que foram produzidas sob condições fora das faixas da invenção e assim falharam em satisfazer os requisitos de textura da chapa de aço da invenção.[0066] In contrast, the Kca values (-10 ° C) was 3 800 N / mm and 3/2 or less compared unfavorably to Invention Examples in the case of test steel sheets (products paragraphs 12 to 18) in which steel sheet had a chemical composition outside the range of the invention and in the case of steel sheet (product paragraphs 19 to 22) were produced under conditions outside the ranges of the invention , and thus failed to meet the sheet texture requirements steel of the invention.
Tabela 3Table 3
24/2424/24
Nota 1: Valores sublinhados indicam que os dados estão fora das faixas da invenção.Note 1: Underlined values indicate that the data are outside the ranges of the invention.
Nota 2: vTrs a 1/2 da espessura da chapa + 6 mmNote 2: vTrs at 1/2 of the plate thickness + 6 mm
Nota 3: DF: ferrita deformada, P: perlita, B: bainita, M: martensita, MA: constituinte martensita-austenita, F: ferrita livre de deformação após a transformação da austenita (exceto ferrita deformada).Note 3: DF: deformed ferrite, P: perlite, B: bainite, M: martensite, MA: martensite-austenite constituent, F: deformation-free ferrite after transformation from austenite (except deformed ferrite).
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