BR112015005440B1 - Chapa de aço laminada a quente e método para fabricar a mesma - Google Patents

Chapa de aço laminada a quente e método para fabricar a mesma Download PDF

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Abstract

resumo patente de invenção: "chapa de aço laminada a quente e método para fabricar a mesma". trata-se de uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência com baixa razão de rendimento que é excelente em tenacidade à baixa temperatura e pode ser preferencialmente usada como um material bruto de um tubo de aço. a chapa de aço tem uma composição química contendo c: 0,03% ou mais e 0,10% ou menos, si: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, mn: 1,4% ou mais e 2,2% ou menos, p: 0,025% ou menos, s: 0,005% ou menos, al: 0,005% ou mais e 0,10% ou menos, nb: 0,02% ou mais e 0,10% ou menos, ti: 0,001% ou mais e 0,030% ou menos, mo: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, cr: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, e ni: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, em que a condição de que moeq é 1,4% ou mais e 2,2% ou menos é preferencialmente satisfeita, e uma microestrutura em uma camada interna que inclui uma fase de ferrita bainítica como uma fase principal e, em termos de fração de área, 1,4% ou mais e 15% ou menos de uma fase martensítica massiva que tem uma razão de aspecto de menos que 5,0 como uma segunda fase, em que a espessura de ripa da fase de ferrita bainítica é 0,2 µm ou mais e 1,6 µm ou menos. é preferencial que o tamanho da fase martensítica massiva seja 5,0 µm ou menos no máximo e 0,5 µm ou mais e 3,0 µm ou menos em média.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência com baixa razão de rendimento que pode ser preferencialmente usada como a matéria-prima de um tubo de aço em espiral ou um tubo soldado por resistência elétrica (ERW) usado para um tubo para oleoduto, e a um método para fabricar a chapa de aço. Em particular, a presente invenção se refere a um método para alcançar, de maneira estável, uma baixa razão de rendimento e tenacidade à baixa temperatura excelente, evitando ao mesmo tempo uma diminuição no limite convencional de elasticidade após a produção de tubo ter sido realizada.
TÉCNICA ANTECEDENTE [0002] Atualmente, os tubos de aço em espiral estão sendo usados cada vez mais para tubos para oleoduto para transferir óleo em bruto e gás natural, porque os tubos de aço que têm um diâmetro grande podem ser fabricados de maneira eficiente com o uso de um processo no qual a produção de tubo é realizada formando-se uma chapa de aço em uma configuração em espiral. Em particular, as tubulações para um transporte de longa distância são usadas sob pressão aumentada devido a uma exigência para um aumento na eficiência de transporte e frequentemente se deslocam por distritos frios porque muitos poços de óleo e poços de gás estão situados em distritos frios. Portanto, tais tubos para oleoduto a serem usados são exigidos ter resistência e tenacidade aumentadas. Ademais, tubos para oleoduto são exigidos ter uma baixa razão de rendimento a partir do ponto de vista de resistência à flambagem e resistência terremoto. A razão de rendimento na direção longitudinal de um tubo de aço em espiral é substan
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2/61 cialmente igual àquela de uma chapa de aço laminada a quente que é uma matéria-prima do tubo de aço em espiral, porque uma razão de rendimento é dificilmente alterada sob um processo de produção de tubo. Portanto, a fim de diminuir a razão de rendimento de um tubo para oleoduto fabricado com o uso de um processo de produção de tubo para um tubo de aço em espiral, é necessário diminuir a razão de rendimento de uma chapa de aço laminada a quente que é uma matériaprima do tubo para oleoduto.
[0003] A fim de satisfazer tal exigência, por exemplo, a Literatura de Patente 1 revela um método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência à tração para um tubo para oleoduto com excelente baixa razão de rendimento em termos de tenacidade à baixa temperatura. É dito que a técnica descrita na Literatura de Patente 1 inclui aquecer uma placa de aço que tem uma composição química contendo, em % em massa, C: 0,03% a 0,12%, Si: 0,50% ou menos, Mn: 1,70% ou menos, Al: 0,070% ou menos, e pelo menos um dentre Nb: 0,01% a 0,05%, V: 0,01% a 0,02%, e Ti: 0,01% a 0,20% a uma temperatura de 1.180 °C a 1.300 °C, realizar laminação a quente na placa aquecida sob condições em que a temperatura de entrega de desbaste é 950 °C a 1.050 °C e em que a temperatura de entrega de acabamento é 760 °C a 800 °C, resfriar a chapa de aço laminada a quente a uma taxa de resfriamento de 5 a 20 °C/s, iniciar resfriamento de ar durante um tempo de espera de 5 a 20 segundos na chapa de aço resfriada antes da temperatura da chapa de aço resfriada alcançar 670 °C, resfriar a chapa de aço resfriada com ar a uma taxa de resfriamento de 20 °C/s ou mais; e bobinar a chapa de aço resfriada a uma temperatura de 500 °C ou menos a fim de produzir uma chapa de aço laminada a quente. De acordo com a técnica revelada na Literatura de Patente 1, é dito que é possível fabricar uma chapa de aço laminada a quente de alta tenacidade que têm uma resistência à tração de 60
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3/61 kg/mm2 ou mais (590 MPa ou mais), uma razão de rendimento de 85% ou menos e uma temperatura de transição de fratura de -60 °C ou menos.
[0004] Além disso, a Literatura de Patente 2 revela um método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente para um tubo de alta resistência com baixa razão de rendimento. A técnica descrita na Literatura de Patente 2 é um método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente, sendo que o método inclui aquecer o aço que tem uma composição química contendo C: 0,02% a 0,12%, Si: 0,1% a 1,5%, Mn: 2,0% ou menos, Al: 0,01% a 0,10%, e Mo+Cr: 0,1% a 1,5% a uma temperatura de 1.000 °C a 1.300 °C, terminar a laminação a quente em uma faixa de temperatura de 750 °C a 950 °C, resfriar a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura de bobinagem a uma taxa de resfriamento de 10 °C/s a 50 °C/s, e bobinar a chapa de aço em uma faixa de temperatura de 480 °C a 600 °C. De acordo com a técnica revelada na Literatura de Patente 2, é dito que é possível, sem realizar resfriamento rápido a partir de uma faixa de temperatura na qual uma fase de austenita é formada, obter uma chapa de aço laminada a quente que tem uma microestrutura incluindo uma fase de ferrita como uma fase principal, em termos de fração de área, 1 a 20% de uma fase martensítica, uma razão de rendimento de 85% ou menos, e uma pequena diminuição no limite convencional de elasticidade após a produção de tubo ter sido realizada.
[0005] Além disso, a Literatura de Patente 3 revela um método para fabricar um tubo ERW com excelente baixa razão de rendimento em termos de tenacidade à baixa temperatura. De acordo com a técnica revelada na Literatura de Patente 3, um tubo ERW é fabricado laminando-se a quente uma placa que tem uma composição química contendo, em % em massa, C: 0,01% a 0,09%, Si: 0,50% ou menos, Mn: 2,5% ou menos, Al: 0,01% a 0,10%, Nb: 0,005% a 0,10%, e um, dois
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4/61 ou mais dentre Mo: 0,5% ou menos, Cu: 0,5% ou menos, Ni: 0,5% ou menos e Cr: 0,5% ou menos, em que Mneq, que é expressa por uma expressão relacional considerando os teores de Mn, Si, P, Cr, Ni e Mo, é 2,0 ou mais, resfriando-se a chapa de aço laminada a quente a uma temperatura de 500 °C a 650 °C a uma taxa de resfriamento de 5 °C/s ou mais, bobinando-se a chapa de aço resfriada, mantendo-se a chapa de aço bobinada nessa faixa de temperatura durante 10 minutos ou mais, resfriando-se a chapa de aço mantida a uma temperatura de menos que 500 °C a fim de produzir uma chapa de aço laminada a quente e realizando-se a produção de tubo com a chapa de aço laminada a quente. De acordo com a técnica revelada na Literatura de Patente 3, é dito que é possível fabricar um tubo ERW que tem uma microestrutura incluindo uma fase de ferrita bainítica como uma fase principal, 3% ou mais de fase martensítica e 1% ou mais de uma fase de austenita retida conforme necessário, uma temperatura de transição de fratura de -50 °C ou menos, excelente tenacidade à baixa temperatura e alta capacidade de absorção de deformação plástica.
[0006] Além disso, a Literatura de Patente 4 revela uma chapa de aço espessa com baixa razão de rendimento. De acordo com a técnica revelada na Literatura de Patente 4, é dito que é possível obter uma chapa de aço espessa de alta tenacidade com baixa razão de rendimento que tem uma microestrutura misturada na qual uma fase de ferrita que tem um diâmetro de grão médio de 10 a 50 pm e uma fase de bainita na qual, em termos de fração de área, 1% a 20% de um constituinte de martensita-austenita é disperso aquecendo-se uma placa que tem uma composição química contendo C:0,03% a 0,15%, Si: 1,0% ou menos, Mn: 1,0% a 2,0%, Al: 0,005% a 0,060%, Ti: 0,008% a 0,030%, N: 0,0020% a 0,010%, e 0: 0,010% ou menos, preferencialmente a uma temperatura de 950 °C a 1.300 °C, realizando-se laminação a quente na placa aquecida sob condições em que a redução de lamina
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5/61 ção em uma faixa de temperatura de (o ponto de transformação de Ar3 + 100 °C) a (o ponto de transformação de Ar3 + 150 °C) é 10% ou mais e em que a temperatura de entrega de acabamento é 800 °C a 700 °C, iniciando-se resfriamento acelerado na chapa de aço laminada a quente a uma temperatura dentro de -50 °C a partir da temperatura de entrega de acabamento, realizando-se resfriamento com água a uma temperatura de 400 °C a 150 °C a uma taxa de resfriamento médio de 5 °C/s a 50 °C/s e realizando-se resfriamento com ar posteriormente. Aqui, não há menção do formato de um constituinte de martensita-austenita (similar à haste ou massiva: descrito abaixo). LISTA DE CITAÇÃO
LITERATURA DE PATENTE [0007]
PTL 1: Publicação de
Pedido de
Patente
Não
Examinada
Japonesa no 63-227715 [0008]
PTL 2: Publicação de
Pedido de
Patente
Não
Examinada
Japonesa no 10-176239 [0009]
PTL 3: Publicação de
Pedido de
Patente
Não
Examinada
Japonesa no 2006-299413 [0010]
PTL 4: Publicação de
Pedido de
Patente
Não
Examinada
Japonesa no 2010-59472
SUMÁRIO DA INVENÇÃO
PROBLEMA DA TÉCNICA [0011] Entretanto, no caso da técnica descrita na Literatura de Patente 1, já que uma taxa de resfriamento é excessivamente alta antes e após o resfriamento de ar ser realizado, em particular, após o resfriamento de ar ter sido realizado, é necessário controlar, de maneira rápida e apropriada, uma taxa de resfriamento, uma temperatura de interrupção de resfriamento e similar. Em particular, há um problema no qual um equipamento de resfriamento em larga escala é necessário a fim de fabricar uma chapa de aço laminada a quente espessa. Além
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6/61 disso, já que uma chapa de aço laminada a quente, obtida usando-se a técnica descrita na Literatura de Patente 1, tem uma microestrutura que inclui essencialmente uma ferrita poligonal macia, há um problema em que é difícil alcançar a alta resistência desejada.
[0012] Além disso, no caso da técnica descrita na Literatura de Patente 2, já que ainda há uma diminuição no limite convencional de elasticidade após a produção de tubo ter sido realizada, há um caso em que uma exigência recente para um aumento na resistência de um tubo de aço não pode ser satisfeita.
[0013] Além disso, no caso da técnica descrita na Literatura de Patente 3, há um problema no qual a técnica não alcançou um nível alto o suficiente para atingir, de maneira estável, em termos de temperatura de transição de fratura vTrs, uma tenacidade excelente à baixa temperatura de -80 °C ou menor que indica uma especificação de distrito frio atualmente.
[0014] No caso de uma chapa de aço espessa obtida com o uso da técnica descrita na Literatura de Patente 4, já que, em termos de temperatura de transição de área cisalhada vTrs, somente uma baixa tenacidade de cerca de -30 °C a -41 °C é alcançada no máximo, há um problema no qual é impossível satisfazer uma exigência recente para um aumento na tenacidade mais que nunca.
[0015] Além disso, devido a uma exigência recente de transporte, por exemplo, óleo bruto com alta eficiência, uma matéria-prima de um tubo de aço que tem alta resistência e uma espessura grande é exigida. Entretanto, há problemas nos quais há um aumento nas quantidades de elementos de liga a fim de aumentar a resistência e em que é necessário realizar resfriamento rápido em um processo para fabricar uma chapa de aço laminada a quente devido a um aumento na espessura. Já que uma chapa de aço laminada a quente é transferida a uma velocidade alta através de uma zona de resfriamento com água que
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7/61 tem um comprimento limitado e enrolada em um formato bobinado, é necessário realizar resfriamento mais forte para uma espessura maior. Portanto, há um problema no qual há um aumento na dureza de superfície de uma chapa de aço maior que o necessário.
[0016] Em particular, por exemplo, no caso em que uma chapa de aço laminada a quente que tem uma espessura grande de 10 mm ou mais é fabricada, já que uma velocidade de passagem de chapa de laminação de acabamento é tão alta quanto 100 a 250 mpm, uma chapa de aço laminada a quente também é transferida a uma velocidade alta através de uma zona de resfriamento após a laminação de acabamento ter sido realizada. Portanto, o resfriamento é realizado com um coeficiente de transferência de calor maior para uma espessura maior. Portanto, já que há um aumento na dureza de superfície de uma chapa de aço laminada a quente maior que o necessário, há problemas em que há um aumento na dureza da superfície de uma chapa de aço laminada a quente quando comparada com a parte interna na espessura da chapa de aço e, adicionalmente, em que a distribuição de dureza de superfície frequentemente se torna não uniforme. Há também um problema em que tal distribuição de dureza não uniforme causa variações nas propriedades de um tubo de aço.
[0017] Um objetivo da presente invenção é, solucionando-se os problemas em relação a técnicas convencionais descritas acima, fornecer uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência com excelente baixa razão de rendimento em termos de tenacidade à baixa temperatura que pode ser preferencialmente usada como uma matéria-prima de um tubo de aço, Em particular, de um tubo de aço em espiral, e com o qual uma diminuição na resistência após a produção de tubo em espiral ter sido realizada é evitada sem realizar um tratamento de calor complexo e sem realizar grande modificação de equipamento. Em particular, um objetivo da presente invenção é fornecer uma chapa
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8/61 de aço laminada a quente de alta resistência com excelente baixa razão de rendimento em termos de tenacidade à baixa temperatura que tem uma espessura de 8 mm ou mais (preferencialmente 10 mm ou mais) e 50 mm ou menos (preferencialmente 25 mm ou menos). No presente documento, alta resistência se refere a um caso em que o limite convencional de elasticidade em uma direção a um ângulo de 30 graus até a direção de laminação é 480 MPa ou mais e a resistência à tração na direção de largura é 600 MPa ou mais, excelente em termos de tenacidade à baixa temperatura se refere a um caso em que uma temperatura de transição de fratura vTrs em um teste de impacto de Charpy é -80 °C ou menos, e baixa razão de rendimento se refere a um caso em que uma chapa de aço tem uma curva de tensãodeformação de um tipo de rendimento contínuo e uma razão de rendimento de 85% ou menos. Além disso, o significado de chapa de aço inclui uma chapa de aço e uma tira de aço.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA [0018] Os presentes inventores, a fim de alcançar o objetivo descrito acima, conduziram, de modo diligente, investigações em relação a vários fatores que tem influências na resistência e tenacidade de um tubo de aço após a produção de tubo ter sido realizada e, como resultado, constataram que uma diminuição na resistência após a produção de tubo ter sido realizada é causada por uma diminuição no limite convencional de elasticidade devido a um efeito Bauschinger que ocorre no lado interno de superfície de um tubo ao qual tensão compressiva é aplicada e pela eliminação de alongamento de rendimento que ocorre no lado externo de superfície de um tubo ao qual a tensão resistente à tração é aplicada.
[0019] Portanto, os presentes inventores conduziram investigações adicionais e, como resultado, constataram que, formando-se uma microestrutura de uma chapa de aço que inclui uma fase de ferrita bainí
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9/61 tica fina como uma fase principal e dispersando-se finamente uma martensita massiva dura na fase de ferrita bainítica, é possível evitar uma diminuição na resistência após a produção de tubo. Em particular, a produção de tubo em espiral foi realizada e é possível obter um tubo de aço que tem uma razão de rendimento de 85% ou menos e, ao mesmo tempo, excelente tenacidade. Isso se deve ao fato de que, formando-se tal microestrutura, já que há um aumento na capacidade de endurecimento por trabalho a frio de uma chapa de aço que é a matéria-prima de um tubo de aço, há um aumento suficiente na resistência devido ao endurecimento por trabalho a frio que ocorre no lado externo de superfície de um tubo quando a produção de tubo é realizada, que resulta em uma diminuição na resistência, após a produção de tubo, em particular, a produção de tubo em espiral ter sido realizada, sendo impedida. Ademais, foi constatado que, dispersando-se finamente uma fase martensítica massiva, há um aumento significativo na tenacidade. Ademais, foi também constatado que é particularmente eficaz controlar a espessura de ripa de uma fase de ferrita bainítica em uma camada de superfície a fim de alcançar uma capacidade de deformação uniforme e formato de tubo excelente após a formação ter sido realizada evitando-se um aumento não uniforme na dureza de superfície.
[0020] A presente invenção foi completada com base no conhecimento descrito acima e investigações adicionais. Ou seja, a matéria da presente invenção é conforme a seguir.
[0021] (1) Uma chapa de aço laminada a quente, sendo que a chapa de aço tem uma composição química contendo, em % em massa, C: 0,03% ou mais e 0,10% ou menos, Si: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, Mn: 1,4% ou mais e 2,2% ou menos, P: 0,025% ou menos, S: 0,005% ou menos, Al: 0,005% ou mais e 0,10% ou menos, Nb: 0,02% ou mais e 0,10% ou menos, Ti: 0,001% ou mais e 0,030% ou
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10/61 menos, Mo: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, Cr: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, Ni: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, e o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, uma microestrutura em uma camada de superfície que inclui uma fase de ferrita bainítica ou uma fase de ferrita bainítica e uma fase martensítica temperada, na qual a espessura de ripa da fase de ferrita bainítica é 0,2 pm ou mais e 1,6 pm ou menos, e uma microestrutura em uma camada interna que inclui uma fase de ferrita bainítica como uma fase principal e, em termos de fração de área, 1,4% ou mais e 15% ou menos de uma fase martensítica massiva que tem uma razão de aspecto de menos que 5,0 como uma segunda fase, na qual a espessura de ripa da fase de ferrita bainítica da camada interna é 0,2 pm ou mais e 1,6 pm ou menos.
[0022] (2) A chapa de aço laminada a quente, de acordo com o item (1), na qual a composição química satisfaz a condição em que Moeq, que é definida pela equação (1) abaixo, é, em % em massa, 1,4% ou mais e 2,2% ou menos:
[0023] Moeq (%) = Mo + 0,36Cr + 0,77Mn + 0,07Ni ... (1), [0024] (em que, Mn, Ni, Cr e Mo representam, respectivamente, os teores (% em massa) dos elementos químicos correspondentes) [0025] (3) A chapa de aço laminada a quente, de acordo com o item (1) ou (2), a chapa de aço que tem a composição química contendo adicionalmente, em % em massa, um, dois ou todos selecionados dentre Cu: 0,50% ou menos, V: 0,10% ou menos, e B: 0,0005% ou menos.
[0026] (4) A chapa de aço laminada a quente, de acordo com qualquer um dos itens (1) a (3), a chapa de aço que tem a composição química contendo adicionalmente, em % em massa, Ca: 0,0005% ou mais e 0,0050% ou menos.
[0027] (5) A chapa de aço laminada a quente, de acordo com qualquer um dos itens (1) a (4), na qual o tamanho da fase martensíti
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11/61 ca massiva é 5,0 pm ou menos no máximo e 0,5 pm ou mais e 3,0 pm ou menos em média.
[0028] (6) A chapa de aço laminada a quente, de acordo com qualquer um dos itens (1) a (5), na qual o diâmetro de grão da fase martensítica temperada na camada de superfície é 3,0 pm ou menos em média e 4,0 pm ou menos no máximo.
[0029] (7) Um método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente, no qual uma operação de processamento com o uso de um processo de laminação a quente, um processo de resfriamento e um processo de bobinagem é realizada em um material de aço a fim de fabricar uma chapa de aço laminada a quente, o método inclui usar um material de aço que tem uma composição química contendo, em % em massa, C: 0,03% ou mais e 0,10% ou menos, Si: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, Mn: 1,4% ou mais e 2,2% ou menos, P: 0,025% ou menos, S: 0,005% ou menos, Al: 0,005% ou mais e 0,10% ou menos, Nb: 0,02% ou mais e 0,10% ou menos, Ti: 0,001% ou mais e 0,030% ou menos, Mo: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, Cr: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, Ni: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, e o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis como o material de aço, usar o processo de laminação a quente de um modo tal que o material de aço seja produzido em uma chapa de aço laminada a quente aquecendose o material de aço a uma temperatura de aquecimento de 1.050 °C ou maior e 1.300°C ou menor, realizando-se laminação de desbaste no material de aço aquecido a fim de produzir um esboço, e realizando-se laminação de acabamento no esboço de modo que a redução cumulativa em uma faixa de temperatura de 930°C ou menor é 50% ou mais, usando o processo de resfriamento de um modo tal que o processo de resfriamento consiste em um primeiro resfriamento, no qual o resfriamento é iniciado imediatamente após a laminação de acabamento ter sido realizada, no qual o resfriamento é realizado, em termos de tem
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12/61 peratura na parte central da espessura, a uma taxa de resfriamento médio de 5 °C/s ou mais e 30°C/s ou menos em uma faixa de temperatura de 750 °C ou menor e 600 °C ou maior, e no qual o resfriamento é interrompido a uma temperatura de interrupção de resfriamento em uma faixa de temperatura de 600°C ou menor e 450°C ou maior, e um segundo resfriamento no qual o resfriamento é realizado, em termos de temperatura na parte central da espessura, a uma taxa de resfriamento médio de 2 °C/s ou menos a partir da temperatura de interrupção de resfriamento da primeiro resfriamento a uma temperatura de bobinagem ou no qual a chapa de aço laminada a quente é mantida em uma faixa de temperatura a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento a uma temperatura de bobinagem durante 20 segundos ou mais, e que o primeiro resfriamento é realizado, em termos de temperatura de superfície, a uma taxa de resfriamento médio de 100 °C/s ou menos em uma faixa de temperatura de 600 °C ou menor e 450 °C ou maior e interrompido a uma temperatura de (o ponto de transformação Ms -20 °C) ou maior em termos de temperatura de superfície, e usando o processo de bobinagem de tal modo que uma temperatura de bobinagem seja 450 °C ou mais em termos de temperatura de superfície.
[0030] (8) O método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente, de acordo com o item (7), no qual a composição química satisfaz a condição em que Moeq, que é definida pela equação (1) abaixo, é, em % em massa, 1,4% ou mais e 2,2% ou menos:
[0031] Moeq (%) = Mo + 0,36Cr + 0,77Mn + 0,07Ni ... (1), (em que, Mn, Ni, Cr e Mo representam, respectivamente, os teores (% em massa) dos elementos químicos correspondentes) [0032] (9) O método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente, de acordo com o item (7) ou (8), o método inclui usar um material de aço que tem a composição química contendo adicionalmente,
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13/61 em % em massa, um, dois ou todos selecionados dentre Cu: 0,50% ou menos, V: 0,10% ou menos e B: 0,0005% ou menos.
[0033] (10) O método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente, de acordo com qualquer um dos itens (7) a (9), o método inclui usar um material de aço que tem a composição química contendo adicionalmente, em % em massa, Ca: 0,0005% ou mais e 0,0050% ou menos.
EFEITOS VANTAJOSOS DA INVENÇÃO [0034] De acordo com a presente invenção, é obtida uma chapa de aço laminada a quente de alta resistência com excelente baixa razão de rendimento em termos de tenacidade à baixa temperatura que tem um limite de escoamento em uma direção a um ângulo de 30 graus até a direção de laminação de 480 MPa ou mais, uma resistência à tração na direção de largura de 600 MPa ou mais, uma temperatura de trânsito de fratura vTrs de -80°C ou menor em um teste de impacto Charpy, e uma razão de rendimento de 85% ou menos que pode ser preferencialmente usada como, em particular, uma matéria-prima de um tubo de aço em espiral, que é excelente em termos de capacidade de deformação uniforme durante um processo de produção de tubo, com a qual há apenas uma pequena diminuição na resistência após a produção de tubo ter sido realizada, e que é excelente em termos de formato de tubo após a produção de tubo ter sido realizada. Além disso, a chapa de aço laminada a quente de alta resistência com baixa razão de rendimento, de acordo com a presente invenção, pode ser fabricada sem realizar um tratamento de calor especial, com facilidade e a baixo custo. Conforme descrito acima, a presente invenção realiza um efeito significativo na indústria. Além disso, de acordo com a presente invenção, é possível fabricar, de maneira não dispendiosa e fácil tubos para oleoduto que são feitos com o uso de um método de balsa com carretel e tubos ERW para tubos para oleoduto que são
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14/61 exigidos ter resistência a terremoto. Além disso, no caso em que a chapa de aço laminada a quente de alta resistência com baixa razão de rendimento, de acordo com a presente invenção, é usada como uma matéria-prima, é possível fabricar uma pilha de tubo de aço em espiral de alta resistência que é usada como um membro arquitetural e um membro estrutural de porto que são excelentes em termos de resistência a terremoto. Além disso, já que um tubo de aço em espiral que é produzido a partir de tal chapa de aço laminada a quente tem uma baixa razão de rendimento na direção longitudinal do tubo, o tubo de aço em espiral também pode ser aplicado a uma pilha de tubo de aço de alta resistência de alto valor adicionado.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0035] A Figura 1 é um diagrama esquemático que ilustra a relação entre a formação de uma fase martensítica massiva e segundo resfriamento que é realizado em um processo de resfriamento após a laminação a quente ter sido realizada.
DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES [0036] Primeiro, a razão para as limitações na composição química da chapa de aço laminada a quente, de acordo com a presente invenção, será descrita. Doravante, % em massa é simplesmente representada por %, ao menos que observado de outra maneira.
[0037] C: 0,03% ou mais e 0,10% ou menos [0038] C é precipitado na forma de um carboneto e contribui para um aumento na resistência de chapa de aço através de reforço por precipitação. C também é um elemento químico que contribui para um aumento na tenacidade de uma chapa de aço diminuindo-se um diâmetro de grão de cristal.
[0039] Ademais, C é eficaz para promover a formação de uma fase de austenita não transformada estabilizando-se uma fase de austenita como resultado de formação de uma solução sólida em austenita. A
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15/61 fim de realizar tais efeitos, é necessário que o teor de C seja 0,03% ou mais. Por outro lado, no caso em que o teor de C for mais que 0,10%, já que há uma tendência aumentada para uma fase de cementita que tem um diâmetro de grão grande ser formada em contornos de grão de cristal, há uma diminuição na tenacidade. Portanto, o teor de C é limitado a 0,03% ou mais e 0,10% ou menos, preferencialmente 0,04% ou mais e 0,09% ou menos.
[0040] Si: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos [0041] Si contribui para um aumento na resistência de uma chapa de aço através de reforço de solução sólida. Além disso, Si contribui para uma diminuição na razão de rendimento formando-se uma segunda fase dura (por exemplo, fase martensítica). A fim de realizar tais efeitos, é necessário que o teor de Si seja 0,01% ou mais. Por outro lado, no caso em que o teor de Si for mais que 0,50%, já que uma quantidade significativa de faialita contendo escala de óxido é formada, há uma diminuição na qualidade de aparência de uma chapa de aço. Portanto, o teor de Si é limitado a 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, preferencialmente 0,20% ou mais e 0,40% ou menos.
[0042] Mn: 1,4% ou mais e 2,2% ou menos [0043] Mn promove a formação de uma fase martensítica aumentando-se a temperabilidade de aço como resultado de formação de uma solução sólida. Além disso, Mn é um elemento químico que contribui para um aumento na tenacidade de uma chapa de aço diminuindo-se o diâmetro de grão de uma microestrutura como resultado da diminuição de uma temperatura a qual a transformação de ferrita bainítica se inicia. A fim de realizar tais efeitos, é necessário que o teor de Mn seja 1,4% ou mais. Por outro lado, no caso em que o teor de Mn for mais que 2,2%, há uma diminuição na tenacidade de uma zona afetada de calor. Portanto, o teor de Mn é limitado a 1,4% ou mais e 2,2% ou menos, preferencialmente 1,6% ou mais e 2,0% ou menos a partir
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16/61 do ponto de vista da formação estável de uma fase martensítica massiva.
[0044] P: 0,025% ou menos [0045] P contribui para um aumento na resistência de uma chapa de aço como resultado de formação de uma solução sólida, mas, ao mesmo tempo P diminui a tenacidade. Portanto, na presente invenção, é preferencial que P seja tratado como uma impureza e o teor de P seja o menor possível. Entretanto, é aceitável que o teor de P seja 0,025% ou menos, preferencialmente 0,015% ou menos. Já que há um aumento no custo de refino no caso em que o teor de P for excessivamente pequeno, é preferencial que o teor de P seja cerca de 0,001% ou mais.
[0046] S: 0,005% ou menos [0047] S causa a fratura de, por exemplo, uma placa formando-se inclusões com base em sulfeto que têm um diâmetro de grão grande tal como MnS em aço. Além disso, S diminui a ductilidade de uma chapa de aço. Esses fenômenos se tornam significativos no caso em que o teor de S é mais que 0,005%. Portanto, o teor de S é limitado a 0,005% ou menos, preferencialmente 0,004% ou menos. Embora não haja problema até mesmo no caso em que o teor de S for 0%, já que há um aumento no custo de refino no caso em que o teor de S for excessivamente pequeno, é preferencial que o teor de S seja cerca de 0,0001% ou mais.
[0048] Al: 0,005% ou mais e 0,10% ou menos [0049] Al funciona como um agente desoxidante. Além disso, Al é um elemento químico que é eficaz para fixar N que causa envelhecimento após deformação. A fim de realizar tais efeitos, é necessário que o teor de Al seja 0,005% ou mais. Por outro lado, no caso em que o teor de Al for mais que 0,10%, já que há um aumento na quantidade de óxidos em aço, há uma diminuição na tenacidade de um metal base
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17/61 e uma zona de solda. Além disso, já que uma camada de nitreto tende a ser formada na camada de superfície de um material de aço tal como uma placa ou uma chapa de aço quando o material de aço ou a chapa de aço são aquecidos em um forno de aquecimento, pode haver um aumento na razão de rendimento. Portanto, o teor de Al é limitado a 0,005% ou mais e 0,10% ou menos, preferencialmente 0,08% ou menos.
[0050] Nb: 0,02% ou mais e 0,10% ou menos [0051] Já que Nb é eficaz para impedir que um diâmetro de grão de austenita aumente de modo excessivo e para evitar a recristalização de grãos de austenita, como resultado de formação de uma solução sólida em aço ou sendo precipitada na forma de um carbonitreto, Nb torna possível realizar a laminação em uma faixa de temperatura de não recristalização para uma fase de austenita. Além disso, Nb é um elemento químico que contribui para um aumento na resistência de uma chapa de aço como resultado de ser finamente precipitado na forma de um carboneto ou um carbonitreto. Quando o resfriamento é realizado após a laminação a quente ter sido realizada, já que Nb promove a formação de uma fase de ferrita bainítica em um grão de cristal funcionando como um y em um sítio de nucleação de transformação como resultado de ser precipitado na forma de um carboneto ou um carbonitreto em uma deslocação formada realizando-se laminação a quente, Nb contribui para a formação de uma fase de austenita não transformada massiva fina e, portanto, contribui para a formação de uma fase martensítica massiva fina. A fim de realizar tais efeitos, é necessário que o teor de Nb seja 0,02% ou mais. Por outro lado, no caso em que o teor de Nb for mais que 0,10%, já que há um aumento na resistência a deformação quando a laminação a quente é realizada, há preocupação de que é difícil realizar a laminação a quente. Além disso, já que há um aumento no limite convencional de elasticidade de uma
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18/61 fase de ferrita bainítica que é uma fase principal no caso em que o teor de Nb for mais que 0,10%, é difícil alcançar uma razão de rendimento de 85% ou menos. Portanto, o teor de Nb é limitado a 0,02% ou mais e 0,10% ou menos, preferencialmente 0,03% ou mais e 0,07% ou menos.
[0052] Ti: 0,001% ou mais e 0,030% ou menos [0053] Ti contribui para evitar fratura de uma placa fixando-se N na forma de um nitreto. Além disso, Ti é eficaz para aumentar a resistência de uma chapa de aço como resultado de ser finamente precipitado na forma de um carboneto. A fim de realizar tais efeitos, é necessário que o teor de Ti seja 0,001% ou mais. Por outro lado, no caso em que o teor de Ti é mais que 0,030%, já que há um aumento excessivo na temperatura de transformação de ferrita bainítica, há uma diminuição na tenacidade de uma chapa de aço. Portanto, o teor de Ti é limitado a 0,001% ou mais e 0,030% ou menos, preferencialmente 0,005% ou mais e 0,025% ou menos.
[0054] Mo: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos [0055] Mo contribui para um aumento na temperabilidade e é eficaz para promover a formação de uma fase martensítica como resultado de aumento da temperabilidade de uma fase de austenita não transformada puxando C em uma fase de ferrita bainítica para uma fase de austenita não transformada. Ademais, Mo é um elemento químico que contribui para um aumento na resistência de uma chapa de aço através de reforço de solução sólida formando-se uma solução sólida em aço. A fim de realizar tais efeitos, é necessário que o teor de Mo seja 0,01% ou mais. Por outro lado, no caso em que o teor de Mo é mais que 0,50%, já que uma quantidade excessiva de uma martensita é formada, há uma diminuição na tenacidade de uma chapa de aço. Além disso, já que Mo é um elemento químico dispendioso, há um aumento no custo de material no caso em que o teor de Mo for grande.
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Portanto, o teor de Mo é limitado a 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, preferencialmente 0,10% ou mais e 0,40% ou menos.
[0056] Cr: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos [0057] Cr atrasa γ para uma transformação, contribui para um aumento na temperabilidade, e é eficaz para promover a formação de uma fase martensítica. A fim de realizar tais efeitos, é necessário que o teor de Cr seja 0,01% ou mais. Por outro lado, no caso em que o teor de Cr for mais que 0,50%, há uma tendência que muitos defeitos ocorram em uma zona de solda. Portanto, o teor de Cr é limitado a 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, preferencialmente 0,20% ou mais e 0,45% ou menos.
[0058] Ni: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos [0059] Ni contribui para um aumento na temperabilidade e promove a formação de uma fase martensítica e, além disso, é um elemento químico que contribui para um aumento na tenacidade. A fim de realizar tais efeitos, é necessário que o teor de Ni seja 0,01% ou mais. Por outro lado, no caso em que o teor de Ni for mais que 0,50%, já que os efeitos se tornam saturados, os efeitos que correspondem ao teor de Ni não podem ser esperados, que resulta em desvantagem econômica. Portanto, o teor de Ni é limitado a 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, preferencialmente 0,30% ou mais e 0,45% ou menos.
[0060] A composição química descrita acima é uma composição química básica e, na presente invenção, é preferencial que a composição química seja controlada de modo a satisfazer a condição em que Moeq, que é definida pela equação (1) abaixo, é 1,4% ou mais e 2,2% ou menos.
[0061] Moeq (%) = Mo + 0,36Cr + 0,77Mn + 0,07Ni ... (1), [0062] (em que, Mn, Ni, Cr e Mo representam, respectivamente, os teores (% em massa) dos elementos químicos correspondentes) [0063] Moeq é um índice da temperabilidade de uma fase de aus
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20/61 tenita não transformada que é retida por uma chapa de aço após a chapa de aço ter sido submetida a uma operação de processamento com o uso de um processo de resfriamento. No caso em que Moeq é menos que 1,4%, já que uma fase de austenita não transformada tem temperabilidade insuficiente, a fase de austenita não transformada transforma em, por exemplo, uma fase de perlita em um processo de bobinagem posterior. Por outro lado, no caso em que Moeq for mais que 2,2%, já que a quantidade de uma fase martensítica formada se torna maior que o necessário, há uma diminuição na tenacidade. Portanto, é preferencial que Moeq seja limitada a 1,4% ou mais e 2,2% ou menos. No caso em que Moeq for 1,5% ou mais, já que uma baixa razão de rendimento é alcançada, há um aumento adicional na formabilidade. Portanto, é preferencial que Moeq seja 1,5% ou mais.
[0064] Na presente invenção, embora uma composição química esteja dentro da faixa descrita acima, dependendo da ocasião, a composição química pode conter adicionalmente um, dois ou todos selecionados dentre Cu: 0,50% ou menos, V: 0,10% ou menos, e B: 0,0005% ou menos e/ou Ca: 0,0005% ou mais e 0,0050% ou menos como elementos químicos seletivos.
[0065] Um, dois ou todos selecionados dentre Cu: 0,50% ou menos, V: 0,10% ou menos e B: 0,0005% ou menos.
[0066] Já que Cu, V e B são todos elementos químicos que contribuem para um aumento na resistência de uma chapa de aço, esses elementos químicos podem ser adicionados de modo seletivo conforme necessário.
[0067] V e Cu contribuem para um aumento na resistência de uma chapa de aço através de reforço de solução sólida ou reforço de precipitação. Além disso, B contribui para um aumento na resistência de uma chapa de aço, aumentando-se a temperabilidade como resultado de ser segregado em contornos de grão de cristal. A fim de realizar
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21/61 tais efeitos, é preferencial que os teores de Cu, V e B sejam, respectivamente, 0,01% ou mais, 0,01% ou mais e 0,0001% ou mais. Por outro lado, no caso em que o teor de Cu for mais que 0,50%, há uma diminuição em formabilidade a quente. No caso em que o teor de V for mais que 0,10%, há uma diminuição na soldabilidade. No caso em que o teor de B for mais que 0,0005%, há uma diminuição na tenacidade de uma chapa de aço. Portanto, no caso em que Cu, V e B são adicionados, é preferencial que os teores de Cu, V e B sejam, respectivamente, 0,50% ou menos, 0,10% ou menos e 0,0005% ou menos. [0068] Ca: 0,0005% ou mais e 0,0050% ou menos [0069] Já que Ca é um elemento químico que contribui para o controle do formato de um sulfeto transformando-se um sulfeto que tem um diâmetro de grão grande em um sulfeto que tem um formato esférico, Ca pode ser adicionado conforme necessário. A fim de realizar tal efeito, é preferencial que o teor de Ca seja 0,0005% ou mais. Por outro lado, no caso em que o teor de Ca for mais que 0,0050%, há uma diminuição na limpeza de uma chapa de aço. Portanto, no caso em que Ca for adicionado, é preferencial que o teor de Ca seja limitado a 0,0005% ou mais e 0,0050% ou menos.
[0070] O restante da composição química consiste em Fe e impurezas inevitáveis. Entre as impurezas inevitáveis, N: 0,005% ou menos, O: 0,005% ou menos, Mg: 0,003% ou menos, e Sn: 0,005% ou menos são aceitáveis.
[0071] Subsequentemente, a razão para as limitações na microestrutura da chapa de aço laminada a quente de alta resistência com baixa razão de rendimento, de acordo com a presente invenção, será descrita.
[0072] A chapa de aço laminada a quente de alta resistência com baixa razão de rendimento, de acordo com a presente invenção, tem a composição química descrita acima e, adicionalmente, as microestru
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22/61 turas de uma camada no lado de superfície na direção de espessura (doravante também denominada simplesmente uma camada de superfície) e uma camada no lado interno na direção de espessura (doravante também denominada simplesmente uma camada interna) são diferentes uma da outra. Aqui, uma camada no lado de superfície na direção de espessura (camada de superfície) se refere a uma região que está dentro de uma profundidade de menos que 2 mm na direção de espessura a partir da superfície superior ou inferior de uma chapa de aço. Além disso, uma camada no lado interno na direção de espessura (camada interna) se refere a uma região que está no lado interno a uma profundidade de 2 mm ou mais na direção de espessura a partir das superfícies superior e inferior de uma chapa de aço.
[0073] As camadas no lado de superfície na direção de espessura (camada de superfície) têm uma microestrutura que é composta por uma fase de ferrita bainítica ou uma fase de ferrita bainítica e uma fase martensítica temperada e na qual a espessura de ripa de uma fase de ferrita bainítica é 0,2 pm ou mais e 1,6 pm ou menos. No presente documento, ferrita bainítica é uma fase que tem uma subestrutura que tem alta densidade de deslocação, e o significado de ferrita bainítica inclui ferrita em formato de agulha e ferrita acicular. No presente documento, o significado de ferrita bainítica não inclui ferrita poligonal, que tem densidade de deslocação muito baixa, ou ferrita quasepoligonal, que é acompanhada por uma subestrutura tal como um subgrão fino. Formando-se tal microestrutura, formabilidade uniforme excelente pode ser fornecida. Já que a formação de tubo é um processo com o uso de deformação por encurvamento, quanto maior a distância a partir do centro da espessura, maior se torna a deformação de formação na direção de espessura e, além disso, quanto maior a espessura, maior se torna a deformação. Portanto, é importante controlar uma microestrutura na camada de superfície.
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23/61 [0074] Além disso, no caso em que a espessura de ripa de uma fase de ferrita bainítica na camada de superfície for menos que 0,2 μιτι, já que há um aumento excessivo na dureza devido à alta densidade de deslocação, um defeito no formato de tubo e uma rachadura ocorrem quando a formação de tubo é realizada, que resulta em cuidado especial sendo exigido. Por outro lado, no caso em que a espessura de ripa for mais que 1,6 é difícil alcançar a alta resistência desejada devido à baixa densidade de deslocação, resultando em uma variação na resistência. Portanto, a espessura de ripa de uma fase de ferrita bainítica na camada de superfície é limitada a 0,2 μm ou mais e 1,6 μm ou menos. Aqui, uma espessura de ripa pode ser determinada visualizandose uma ripa em uma direção lateral direita com o uso do método descrito nos EXEMPLOS abaixo. É preferencial que a microestrutura da camada de superfície seja substancialmente composta por uma única fase que inclui 98% ou mais de uma fração de uma fase de ferrita bainítica e 2% ou menos de uma fase martensítica temperada em termos de fração de área. No caso em que a fração de área de uma fase martensítica temperada for mais que 2%, já que há um aumento na dureza do corte transversal da camada de superfície, a camada de superfície é endurecida quando comparada com a camada interna e, além disso, a distribuição não uniforme de dureza tende a ocorrer em muitos casos. É preferencial que o diâmetro de grão médio de uma fase martensítica temperada seja 3,0 μm ou menos. No caso em que o diâmetro de grão médio for mais que 3,0 μm, a distribuição não uniforme de dureza pode ocorrer na camada de superfície. Ademais, é preferencial que o diâmetro de grão máximo de uma fase martensítica temperada seja 4,0 μm ou menos. No caso em que o diâmetro de grão máximo for mais que 4,0 μm, uma variação na dureza tende a ocorrer na camada de superfície, e um efeito negativo em um formato de tubo após a produção de tubo tende a ocorrer. Portanto, é preferencial que o diâmetro
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24/61 de grão máximo de uma fase martensítica temperada seja 4,0 pm ou menos e que uma fase martensítica seja dispersa de maneira uniforme. Aqui, a microestrutura descrita acima pode ser obtida controlandose condições de fabricação, em particular, realizando-se laminação de acabamento de modo que a redução cumulativa em uma faixa de temperatura de 930 °C ou menor seja 50% ou mais, realizando uma operação de processamento no processo de resfriamento após a laminação de acabamento ter sido realizada de uma maneira tal que o processo de resfriamento consiste em um primeiro resfriamento, em que o resfriamento é realizado, em termos de temperatura na parte central da espessura, a uma taxa de resfriamento médio de 5 °C/s ou mais e 30 °C/s ou menos em uma faixa de temperatura de 750 °C ou menor e 600 °C ou maior, e em que o resfriamento é interrompido a uma temperatura de interrupção de resfriamento de 600 °C ou menor e 450 °C ou maior, e um segundo resfriamento, no qual o resfriamento é realizado, em termos de temperatura na parte central da espessura, a uma taxa de resfriamento médio de 2 °C/s ou menos a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento a uma temperatura de bobinagem, ou em que a chapa de aço laminada a quente é mantida em uma faixa de temperatura a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento a uma temperatura de bobinagem durante 20 segundos ou mais, e em que o primeiro resfriamento é realizado, em termos de temperatura de superfície, a uma taxa de resfriamento médio de 100 °C/s ou menos em uma faixa de temperatura de 600 °C ou menor e 450 °C ou maior e interrompido a uma temperatura de (o ponto de transformação Ms -20 °C) ou maior em termos de temperatura de superfície. Além disso, o diâmetro de grão médio e o diâmetro de grão máximo podem ser determinados usando-se os métodos descritos nos EXEMPLOS abaixo. Além disso, a microestrutura da camada de superfície é diferente daquela da ca
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25/61 mada interna descrita abaixo.
[0075] A camada no lado interno na direção da espessura (camada interna) tem uma microestrutura que é composta por uma fase principal e uma segunda fase enquanto a primeira fase é uma fase de ferrita bainítica. No presente documento, uma fase principal se refere a uma fase que tem uma fração de área de 50% ou mais em termos de fração de área. É preferencial que carbonitretos finos sejam precipitados em uma fase de ferrita bainítica que é a fase principal a fim de alcançar a alta resistência desejada.
[0076] Uma fase de ferrita bainítica que é a fase principal é caracterizada como que tem uma espessura de ripa de 0,2 pm ou mais e 1,6 pm ou menos. No caso em que a espessura de ripa é menos que 0,2 pm, já que há um aumento excessivo na dureza devido à alta densidade de deslocação, uma deslocação móvel que é formada por tensão induzida ao redor de uma fase martensítica massiva não funciona de maneira suficiente, que resulta em uma tendência para uma diminuição na razão de rendimento ser obstruída. Por outro lado, no caso em que a espessura de ripa for mais que 1,6 pm, é difícil alcançar a alta resistência desejada devido à baixa densidade de deslocação, resultando em uma variação na resistência. Portanto, a espessura de ripa de uma fase de ferrita bainítica na camada interna é limitada a 0,2 pm ou mais e 1,6 pm ou menos.
[0077] É preferencial que o diâmetro de grão médio de uma fase de ferrita bainítica que é a fase principal seja 10 pm ou menos. Isso diminui uma variação na tenacidade. No caso em que o diâmetro de grão médio de uma fase de ferrita bainítica for mais que 10 pm, já que os grãos que têm um diâmetro pequeno e os grãos que têm um diâmetro grande são misturados, a tenacidade à baixa temperatura tende a variar.
[0078] A segunda fase na camada interna é uma fase martensítica
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26/61 massiva que tem uma fração de área de 1,4% ou mais e 15% ou menos e uma razão de aspecto de menos que 5,0. No presente documento, uma fase martensítica massiva na presente invenção se refere a uma fase martensítica que é formada de fase de austenita não transformada em contornos de grão de γ anterior ou no interior de grãos de γ anterior em um processo de resfriamento após a laminação ter sido realizada. Na presente invenção, tal fase martensítica massiva é dispersada em contornos de grão de γ anterior ou nos contornos de grão entre grãos de ferrita bainítica que são a fase principal. Uma fase martensítica é mais dura que a fase principal e tem a capacidade de formar uma quantidade grande de deslocações móveis em uma fase de ferrita bainítica quando a formação é realizada e, portanto, tem a capacidade de fornecer comportamento de rendimento de um tipo de rendimento contínuo. Além disso, já que uma fase martensítica tem uma resistência à tração maior que uma fase de ferrita bainítica, uma baixa razão de rendimento pode ser alcançada. Além disso, controlando-se uma fase martensítica para ser uma fase martensítica massiva que tem uma razão de aspecto de menos que 5,0, uma quantidade aumentada de deslocações móveis pode ser formada na fase de ferrita bainítica circundante, que é eficaz para aumentar a capacidade de deformação. No caso em que a razão de aspecto de uma fase martensítica for 5,0 ou mais, já que a fase martensítica se torna uma fase martensítica similar a haste (fase martensítica não massiva), a baixa razão de rendimento desejada não pode ser alcançada, mas é aceitável que a quantidade de uma fase martensítica similar a haste seja menos que 30% em termos de fração de área em relação à quantidade total de uma fase martensítica. É preferencial que a quantidade de uma fase martensítica massiva seja 70% ou mais em termos de fração de área em relação à quantidade total de uma fase martensítica. No presente documento, uma razão de aspecto pode ser determinada com o uso
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27/61 do método descrito nos EXEMPLOS abaixo.
[0079] Na camada interna, em termos de fração de área, 1,4% ou mais e 15% ou menos de uma fase martensítica massiva é disperso como uma segunda fase. No caso em que a fração de área de uma fase martensítica massiva for menos que 1,4%, é difícil alcançar a baixa razão de rendimento desejada. Por outro lado, no caso em que a fração de área de uma fase martensítica massiva for mais que 15%, há uma diminuição significativa na tenacidade à baixa temperatura. Portanto, a fração de área de uma fase martensítica massiva é limitada a 1,4% ou mais e 15% ou menos, preferencialmente 10% ou menos. No presente documento, uma fração de área pode ser determinada com o uso do método descrito nos EXEMPLOS abaixo. Além disso, é preferencial que o tamanho máximo de uma fase martensítica massiva seja 5,0 pm ou menos e que o tamanho médio de uma fase martensítica massiva seja 0,5 pm ou mais e 3,0 pm ou menos. No caso em que o tamanho médio de uma fase martensítica massiva for mais que 3,0 pm, já que a fase martensítica massiva tende a se tornar a origem de uma fenda de fragilidade ou promover a propagação de uma rachadura, há uma diminuição na tenacidade à baixa temperatura. Além disso, no caso em que o tamanho médio de uma fase martensítica massiva for menos que 0,5 pm, já que o grão é excessivamente pequeno, há uma diminuição na quantidade de deslocações móveis formadas na fase de ferrita bainítica circundante. Além disso, no caso em que o tamanho máximo de uma fase martensítica massiva for mais que 5,0 pm, há uma diminuição na tenacidade. Portanto, é preferencial que o máximo tamanho de uma fase martensítica massiva seja 5,0 pm ou menos e que o tamanho médio de uma martensita massiva seja 0,5 pm ou mais e 3,0 pm ou menos. O tamanho é expresso em termos de diâmetro que é definido como a soma de um comprimento de lado longo e um comprimento de lado curto dividido por 2. O valor máximo
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28/61 dos diâmetros é definido como o tamanho máximo de uma fase martensítica massiva, e a média aritmética dos diâmetros de todos os grãos obtidos é definida como o tamanho médio de uma fase martensítica massiva. No presente documento, o número de grãos de uma fase martensítica cujos tamanhos são determinados é 100 ou mais. [0080] No presente documento, a microestrutura descrita acima pode ser obtida controlando-se as condições de fabricação, em particular, realizando-se laminação de acabamento de modo que a redução cumulativa em uma faixa de temperatura de 930 °C ou menor seja 50% ou mais, realizando uma operação de processamento no processo de resfriamento após a laminação de acabamento ter sido realizada de um modo tal que o processo de resfriamento consiste em um primeiro resfriamento, em que o resfriamento é realizado, em termos de temperatura na parte central da espessura, a uma taxa de resfriamento médio de 5 °C/s ou mais e 30 °C/s ou menos em uma faixa de temperatura de 75,0 °C ou menor e 600 °C ou maior, e em que o resfriamento é interrompido a uma temperatura de interrupção de resfriamento de 600°C ou menor e 450°C ou maior, e um segundo resfriamento, no qual o resfriamento é realizado, em termos de temperatura na parte central da espessura, a uma taxa de resfriamento médio de 2 °C/s ou menos a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento a uma temperatura de bobinagem, ou em que a chapa de aço laminada a quente é mantida em uma faixa de temperatura a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento a uma temperatura de bobinagem durante 20 segundos ou mais, e em que o primeiro resfriamento é realizado, em termos de temperatura de superfície, a uma taxa de resfriamento médio de 100°C/s ou menos em uma faixa de temperatura de 600 °C ou menor e 450°C ou maior e interrompido a uma temperatura de (o ponto de transformação Ms -20°C) ou maior em termos de temperatura de su
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29/61 perfície.
[0081] Subsequentemente, um método preferencial para fabricar a chapa de aço laminada a quente de alta resistência com baixa razão de rendimento, de acordo com a presente invenção, será descrito.
[0082] Na presente invenção, um material de aço que tem a composição química descrita acima é produzido em uma chapa de aço laminada a quente realizando-se uma operação de processamento com o uso de um processo de laminação a quente, um processo de resfriamento e um processo de bobinagem no material de aço.
[0083] No presente documento, não é necessário colocar uma limitação particular em qual método é usado para fabricar um material de aço a ser usado, e é preferencial que um material de aço tal como uma placa seja fabricado refinando-se o aço derretido que tem a composição química descrita acima com o uso de um método de refino comumente bem conhecido tal como usando um conversor ou um forno elétrico e fundindo o aço derretido refinado com o uso de um método de refino comumente bem conhecido tal como um método de fundição contínua.
[0084] O material de aço obtido é submetido a uma operação de processamento com o uso de um processo de laminação a quente.
[0085] No processo de laminação a quente, o material de aço que tem a composição química descrita acima é transformado em uma chapa de aço laminada a quente aquecendo-se o material de aço a uma temperatura de aquecimento de 1.050 °C ou maior e 1.300 °C ou menor, realizando-se laminação de desbaste no material de aço aquecido a fim de produzir um esboço, e realizando-se laminação de acabamento no esboço de modo que a redução cumulativa em uma faixa de temperatura de 930 °C ou menor seja 50% ou mais.
[0086] Temperatura de aquecimento: 1.050 °C ou maior e 1.300°C ou menor
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30/61 [0087] É necessário que o material de aço, que é usado na presente invenção, contenha Nb e Ti, conforme descrito acima. É necessário que os carbonetos, nitretos e similares desses elementos químicos que têm um diâmetro de grão grande sejam primeiro dissolvidos e finamente precipitados posteriormente a fim de alcançar a alta resistência desejada através de reforço de precipitação. Portanto, a temperatura de aquecimento do material de aço é definida para ser 1.050 °C ou maior. No caso em que a temperatura de aquecimento é menor que 1.050 °C, já que esses elementos químicos permanecem não dissolvidos, a resistência desejada da chapa de aço não pode ser alcançada. Por outro lado, no caso em que a temperatura de aquecimento for maior que 1.300 °C, já que há um aumento excessivo no diâmetro de grão de cristal, há uma diminuição na tenacidade de uma chapa de aço. Portanto, a temperatura de aquecimento do material de aço é limitada a 1.050 °C ou mais e 1.300 °C ou menos.
[0088] O material de aço aquecido na temperatura de aquecimento descrita acima é submetido à laminação de desbaste e transformado em um esboço. Não é necessário colocar uma limitação particular em qual condição é usada para a laminação de desbaste desde que um esboço que tem dimensões desejadas e um formato seja obtida.
[0089] O esboço obtido é subsequentemente submetido à laminação de acabamento e transformado em uma chapa de aço laminada a quente que tem dimensões desejadas e um formato. A laminação a quente realizada na laminação de acabamento é realizada de modo que a redução de laminação cumulativa em uma faixa de temperatura de 930 °C ou menor seja 50% ou mais.
[0090] A redução de laminação cumulativa em uma faixa de temperatura de 930 °C ou menor: 50% ou mais [0091] A fim de realizar uma diminuição no diâmetro de grão de uma fase de ferrita bainítica e a dispersão fina de uma fase martensíti
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31/61 ca massiva na microestrutura da camada interna, a redução de laminação cumulativa em uma faixa de temperatura de 930 °C ou menor é definida para ser 50% ou mais. No caso em que a redução de laminação cumulativa em uma faixa de temperatura de 930 °C ou menor for menos que 50%, já que há redução de laminação insuficiente, é impossível diminuir o diâmetro de grão de uma fase de ferrita bainítica que é a fase principal na microestrutura da camada interna. Além disso, já que há uma quantidade insuficiente de uma fase de ferrita bainítica formada nos grãos devido a uma quantidade insuficiente de deslocações que se tornam os sítios de precipitação de, por exemplo, NbC que promove γ a uma nucleação de transformação, é impossível reter um γ não transformado massivo para formar uma fase martensítica massiva no estado finamente disperso em grandes quantidades. Portanto, a redução de laminação cumulativa na laminação de acabamento em uma faixa de temperatura de 930 °C ou menor é limitada a 50% ou mais, preferencialmente 80% ou menos. No caso em que a redução de laminação cumulativa for mais que 80%, o efeito se torna saturado e, além disso, já que uma quantidade significativa de separação ocorre, pode haver uma diminuição em energia absorvida em um teste de impacto Charpy.
[0092] No presente documento, é preferencial que a temperatura de entrega de acabamento seja 850 °C ou menor e 760 °C ou maior a partir do ponto de vista, por exemplo, da tenacidade e resistência de uma chapa de aço e carga de laminação. No caso em que a temperatura de entrega de acabamento for maior que 850 °C, já que é necessário que a redução de laminação por passagem seja aumentada a fim de garantir que a redução de laminação cumulativa em uma faixa de temperatura de 930 °C ou menor seja 50% ou mais, pode haver um aumento na carga de laminação. Por outro lado, no caso em que a temperatura de entrega de acabamento for menor que 760 °C, já que
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32/61 há um aumento excessivo no diâmetro de grão de uma microestrutura e precipitados devido à formação de uma fase de ferrita quando a laminação é realizada, pode haver uma diminuição na resistência e tenacidade à baixa temperatura.
[0093] A chapa de aço laminada a quente obtida é subsequentemente submetida a uma operação de processamento com o uso de um processo de resfriamento.
[0094] Em um processo de resfriamento, o resfriamento é iniciado imediatamente, preferencialmente dentro de 15 segundos, após a laminação de acabamento ter sido realizada, e um primeiro resfriamento e um segundo resfriamento são realizados nessa ordem.
[0095] No primeiro resfriamento, em termos da temperatura da parte central da espessura, o resfriamento é realizado a uma taxa de resfriamento médio de 5 °C/s ou mais e 30 °C/s ou menos em uma faixa de temperatura de 750 °C a 600 °C e interrompido a uma temperatura de interrupção de resfriamento em uma faixa de 600 °C ou menor e 450 °C ou maior.
[0096] O primeiro resfriamento é realizado, em termos da temperatura da parte central da espessura, a um taxa de resfriamento médio de 5 °C/s ou mais e 30 °C/s ou menos em uma faixa de temperatura de 750 °C a 600 °C. No caso em que a taxa de resfriamento médio for menos que 5 °C/s, já que uma microestrutura que essencialmente inclui uma fase de ferrita poligonal é formada, é difícil obter a microestrutura desejada que essencialmente inclui uma fase de ferrita bainítica e há um aumento na espessura de ripa. Por outro lado, no caso em que a taxa de resfriamento médio for mais alta que 30 °C/s, já que há uma quantidade insuficiente de elementos químicos de liga concentrados em uma fase de austenita não transformada, é impossível dispersar finamente uma quantidade desejada de uma fase martensítica massiva quando o resfriamento é realizado posteriormente, que resulta na bai
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33/61 xa razão de rendimento desejada e tenacidade à baixa temperatura desejada excelente sendo difícil de alcançar. Portanto, o primeiro resfriamento é caracterizado em que, em termos da temperatura da parte central da espessura, uma taxa de resfriamento médio é limitada a 5 °C/s ou mais e 30 °C/s ou menos, preferencialmente 5 °C/s ou mais e 25 °C/s ou menos, em uma faixa de temperatura de 750 °C a 600 °C que é uma faixa de temperatura na qual uma fase de ferrita poligonal é formada. No presente documento, a temperatura da parte central da espessura pode ser derivada com base, por exemplo, na temperatura de superfície de uma chapa de aço, a temperatura de água de resfriamento, e a quantidade de água com o uso, por exemplo, de cálculo por transferência de calor.
[0097] A temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento é definida para ser em uma faixa de temperatura de 600°C ou menos e 450 °C ou mais em termos da temperatura da parte central da espessura. No caso em que a temperatura de interrupção de resfriamento for maior que 600 °C, é difícil alcançar a microestrutura desejada que essencialmente inclui uma fase de ferrita bainítica. Por outro lado, no caso em que a temperatura de interrupção de resfriamento for menor que 450 °C, já que um γ não transformado substancialmente completa transformação, é impossível alcançar uma quantidade desejada de uma fase martensítica massiva. Portanto, a temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento é definida para ser em uma faixa de temperatura de 600 °C ou menos e 450°C ou mais em termos da temperatura da parte central da espessura.
[0098] No presente documento, o primeiro resfriamento, que é caracterizado pelo controle na parte central da espessura conforme descrito acima, é caracterizado adicionalmente em que, em termos de temperatura de superfície, o resfriamento é realizado a uma taxa de
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34/61 resfriamento médio de 100 °C/s ou menos em uma faixa de temperatura de 600 °C ou menor e 450 °C ou maior (igual a ou menor que o ponto de transformação de bainita) e interrompido a uma temperatura de interrupção de resfriamento igual a ou maior que (o ponto de transformação de Ms -20 °C) em termos de temperatura de superfície.
[0099] No caso em que, em termos de temperatura de superfície, o resfriamento rápido é realizado a uma alta taxa de resfriamento médio de mais que 100 °C/s em uma faixa de temperatura de 600 °C ou menor e 450 °C ou maior (igual a ou menor que o ponto de transformação de bainita), já que há um aumento na dureza da camada de superfície quando comparado com a camada interna, e já que a distribuição de dureza de superfície frequentemente se torna não uniforme, há variações nas propriedades de um tubo de aço. Portanto, no primeiro resfriamento, em termos de temperatura de superfície, a taxa de resfriamento médio é controlada para ser 100 °C/s ou menos. Com esse método, já que um aumento não uniforme na dureza de superfície pode ser evitado, a deformação uniforme é realizada quando a produção de tubo é realizada, que resulta em um tubo de aço excelente em termos de formato de tubo sendo alcançado após a produção de tubo ter sido realizada. É preferencial que a taxa de resfriamento médio seja 90 °C/s ou menos.
[0100] No presente documento, já que uma taxa de resfriamento médio em uma faixa de temperatura de 600 °C ou menor e 450 °C ou maior é especificada em termos de temperatura de superfície no primeiro resfriamento, é apropriado que uma taxa de resfriamento seja controlada para ser 100 °C ou menos enquanto o resfriamento é realizado continuamente ou uma taxa de resfriamento médio seja ajustada para ser 100 °C ou menos enquanto o resfriamento é realizado de modo intermitente em intervalos curtos. Isso se deve ao fato de que, já que um dispositivo de resfriamento é geralmente equipado com bocais
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35/61 de resfriamento plurais e os bocais são divididos em barreiras de resfriamento que são formadas atando-se os bocais de resfriamento plurais, o resfriamento pode ser realizado tanto de modo contínuo como intermitente com resfriamento de ar interposto coordenando-se barreiras de resfriamento a serem usadas.
[0101] Além disso, no caso em que uma temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento for menor que (o ponto Ms -20 °C) em termos de temperatura de superfície, já que a camada de superfície é composta por uma microestrutura martensítica de única fase, uma microestrutura martensítica de fase temperada única é formada como resultado de ser temperada posteriormente, que resulta em um aumento na razão de rendimento. Portanto, a temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento é limitada controlando-se um processo de resfriamento para ser igual a ou maior que (o ponto Ms -20 °C) em termos de temperatura de superfície. É preferencial que a temperatura de interrupção de resfriamento seja igual a ou maior que o ponto Ms em termos de temperatura de superfície. No presente documento, por exemplo, formando-se imediatamente um gradiente de temperatura na direção de espessura no interior de uma chapa de aço, e controlando-se a taxa de resfriamento da camada de superfície posteriormente, é possível controlar separadamente as taxas de resfriamento da camada de superfície e a parte central da espessura da chapa de aço dentro de faixas desejadas, respectivamente. [0102] Após o primeiro resfriamento ter sido realizado, o segundo resfriamento é realizado adicionalmente de um modo tal que o resfriamento é realizado a uma taxa de resfriamento médio de 2 °C/s ou menos em termos de temperatura na parte central da espessura em uma faixa de temperatura a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento a uma temperatura de bobinagem ou que a chapa de aço laminada a quente é mantida na faixa de tempera
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36/61 tura descrita acima a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento até uma temperatura de bobinagem durante um tempo de espera de 20 segundos ou mais.
[0103] No segundo resfriamento, o resfriamento lento tal como ilustrado de maneira esquemática em termos da temperatura da parte central da espessura na Figura 1 é realizado em uma faixa de temperatura a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento a uma temperatura de bobinagem. Já que os elementos químicos de liga tal como C são difundidos adicionalmente em um γ não transformado realizando-se resfriamento lento nessa faixa de temperatura, o γ não transformado é estabilizado, que resulta na formação de uma fase martensítica massiva com facilidade devido ao resfriamento posterior. A fim de realizar tal resfriamento lento, o resfriamento é realizado de um modo tal que o resfriamento é realizado a uma taxa de resfriamento médio de 2°C/s ou menos em termos de temperatura na parte central da espessura, preferencialmente 1,5°C/s ou menos, na faixa de temperatura descrita acima a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento a uma temperatura de bobinagem ou que a chapa de aço laminada a quente é mantida na faixa de temperatura descrita acima a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento até uma temperatura de bobinagem durante um tempo de espera de 20 segundos ou mais.
[0104] No caso em que a taxa de resfriamento na faixa de temperatura a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento até uma temperatura de bobinagem é mais que 2°C/s, já que os elementos químicos de liga tal como C não podem ser difundidos de maneira suficiente em um γ não transformado, o γ não transformado não é estabilizado de maneira suficiente. Portanto, o γ não transformado é deixado em um formato similar a haste entre grãos
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37/61 de ferrita bainítica como no caso de resfriamento ilustrado com o uso de uma linha pontilhada na Figura 1, que resulta em uma fase martensítica massiva desejada sendo difícil de se formar.
[0105] No presente documento, é preferencial que esse segundo resfriamento seja realizado interrompendo-se injeção de água na última parte de uma mesa de saída. No caso de uma chapa de aço que tem uma espessura pequena, é preferencial, por exemplo, que a água de resfriamento remanescente na superfície da chapa de aço seja completamente removida e que uma cobertura de retenção de calor seja equipada a fim de realizar as condições de resfriamento desejadas. Ademais, é preferencial que a velocidade de transferência seja controlada a fim de garantir que a chapa de aço seja mantida na faixa de temperatura descrita acima durante um tempo de espera de 20 segundos ou mais.
[0106] Após o segundo resfriamento ter sido realizado, a chapa de aço laminada a quente é submetida a uma operação de processamento com o uso de um processo de bobinagem.
[0107] No processo de bobinagem, a bobinagem é realizada a uma temperatura de bobinagem de 450°C ou maior em termos de temperatura de superfície.
[0108] No caso em que a temperatura de bobinagem é menor que 450°C, é impossível alcançar a baixa razão de rendimento desejada. Portanto, a temperatura de bobinagem é limitada a 450°C ou mais. Realizando-se bobinagem conforme descrito acima, é possível manter a chapa de aço laminada a quente em uma faixa de temperatura na qual uma fase de ferrita e uma fase de austenita estejam ambas presentes durante um tempo especificado ou mais.
[0109] Com o uso da chapa de aço laminada a quente que foi fabricada com o uso do método de fabricação descrito acima como uma matéria-prima para a produção de tubo, um tubo de aço em espiral ou um tubo ERW é fabricado com o uso de um processo de produção de
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38/61 tubo comum. Não é necessário colocar uma limitação particular em qual processo de produção de tubo é usado, e qualquer processo comum pode ser usado.
[0110] A presente invenção será descrita adicionalmente em detalhes com base nos exemplos posteriormente.
EXEMPLOS [0111] Aços derretidos que têm as composições químicas fornecidas na Tabela 1 foram refinados com o uso de um conversor e transformados em materiais de aço (placas que têm uma espessura de 220 mm) com o uso de um método de fundição contínua. Subsequentemente, esses materiais de aço foram aquecidos nas temperaturas fornecidas na Tabela 2 e Tabela 5 e transformados em esboços realizando-se laminação de desbaste e, então, os esboços foram submetidos a uma operação de processamento com o uso de um processo de laminação a quente no qual as chapas de aço laminadas a quente (que tem uma espessura de 8 a 25 mm) foram fabricadas realizando-se laminação de acabamento sob as condições fornecidas na Tabela 2 e Tabela 5.
[0112] As chapas de aço laminadas a quente obtidas foram submetidas a uma operação de processamento com o uso de um processo de resfriamento que foi iniciado imediatamente, dentro dos tempos fornecidos na Tabela 2 e na Tabela 5, após a laminação de acabamento ter sido realizada. O processo de resfriamento consistiu em um primeiro resfriamento e um segundo resfriamento. No primeiro resfriamento, o resfriamento foi realizado nas taxas de resfriamento médio em termos da temperatura da parte central da espessura fornecidas na Tabela 2 e na Tabela 5 até as temperaturas de interrupção de resfriamento em termos da temperatura da parte central da espessura fornecidas na Tabela 2 e na Tabela 5. No presente documento, no primeiro resfriamento, o resfriamento foi realizado coordenando-se barreiras de
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39/61 resfriamento plurais nas taxas de resfriamento médio em uma faixa de temperatura de 750 °C a 600 °C em termos de temperatura de superfície fornecidas na Tabela 2 e na Tabela 5 até a temperatura de interrupção de resfriamento em termos de temperatura de superfície da camada de superfície fornecida na Tabela 2 e na Tabela 5.
[0113] Após o primeiro resfriamento ter sido realizado, o segundo resfriamento foi realizado sob as condições fornecidas na Tabela 2 e na Tabela 5. No segundo resfriamento, o resfriamento foi realizado sob, as condições fornecidas na Tabela 2 e na Tabela 5 a partir das temperaturas de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento fornecidas na Tabela 2 e na Tabela 5 até as temperaturas de bobinagem fornecidas na Tabela 2 e na Tabela 5.
[0114] Após o segundo resfriamento ter sido realizado, as chapas de aço laminadas a quente foram submetidas a uma operação de processamento com o uso de um processo de bobinagem, no qual as chapas de aço laminadas a quente foram bobinadas nas temperaturas de bobinagem fornecidas na Tabela 2 e na Tabela 5 e, então, permitidas resfriarem.
[0115] Com o uso de fragmentos de teste coletados das chapas de aço laminadas a quente obtidas, a observação de microestrutura, um teste de tração e um teste de impacto foram conduzidos. Os métodos dos testes foram conforme a seguir.
(1) Observação de microestrutura [0116] Um fragmento de teste para observação de microestrutura foi coletado da chapa de aço laminada a quente obtida de modo que um corte transversal na direção de laminação (corte transversal em L) fosse a superfície de observação. Com o uso do fragmento de teste que foi polido e atacado com o uso de uma solução de nital, a observação de microestrutura foi conduzida com o uso de um microscópio óptico (a uma ampliação de 500 vezes) ou um microscópio eletrônico
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40/61 de varredura (a uma ampliação de 2.000 vezes) e uma fotografia foi obtida. Com o uso da fotografia de microestrutura obtida, os tipos de microestruturas e as frações (frações de área) e diâmetros de grão médios de várias fases foram determinados. No presente documento, as posições em que a observação de microestrutura foi realizada foram uma camada de superfície (uma posição localizada a 1,5 mm da superfície da chapa de aço) e a parte central da espessura.
[0117] O diâmetro de grão médio de uma fase de ferrita bainítica e o diâmetro de grão médio e diâmetro de grão máximo de uma fase martensítica temperada foram determinados com o uso de um método de intercepto de acordo com JIS G 0552. Além disso, a razão de aspecto de um grão martensítico foi definida como a razão entre o comprimento (lado longo) na direção longitudinal de cada grão, ou seja, a direção na qual o diâmetro de grão foi o máximo e o comprimento (lado curto) na direção em um ângulo reto até a direção do lado longo, ou seja, (lado longo)/(lado curto) de cada grão. Um grão de martensita que tem uma razão de aspecto de menos que 5,0 é definido como uma fase martensítica massiva, e um grão de martensita que tem uma razão de aspecto de 5,0 ou mais é denominado uma fase martensítica similar a haste. Além disso, o tamanho de uma fase martensítica massiva foi expresso em termos de diâmetro que é definido como a soma de um comprimento de lado longo e um comprimento de lado curto de cada grão de martensita dividido por 2, e a média aritmética dos diâmetros calculada de todos os grãos foi definida como o tamanho médio de uma fase martensítica massiva da chapa de aço. O valor máximo entre os diâmetros de todos os grãos de uma fase martensítica massiva foi definido como o tamanho máximo de uma fase martensítica massiva. O número de grãos de uma fase martensítica cujos tamanhos foram determinados foi 100 ou mais.
[0118] Além disso, com o uso de um fragmento de teste de filme
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41/61 fino que foi preparado coletando-se um fragmento de teste para um filme fino a partir da chapa de aço laminada a quente obtida e realizando-se moagem, polimento mecânico, polimento eletrolítico, e assim por diante, a observação de microestrutura foi conduzida com o uso de um microscópio eletrônico de transmissão (a uma ampliação de 20.000 vezes) a fim de determinar a espessura de ripa de uma fase de ferrita bainítica. O número de campos observados foi 3 ou mais. No presente documento, a fim de determinar uma espessura de ripa, o segmento de linha foi desenhado em uma direção a um ângulo reto até as ripas, os comprimentos dos segmentos de linha entre as ripas foram determinados, e o valor médio dos comprimentos determinados foi definido como uma espessura de ripa. No presente documento, as posições em que os fragmentos de teste para um filme fino foram coletados foram uma camada de superfície (uma posição localizada a 1,5 mm a partir da superfície da chapa de aço) e a parte central da espessura.
(2) Teste de tração [0119] Com o uso de fragmentos de teste de tração (fragmentos de teste de espessura total prescritos na API-5L que tem um GL de 50 mm e uma largura de 38,1 mm) que foram coletados da chapa de aço laminada a quente obtida de modo que as direções de tração sejam, respectivamente, a direção de laminação, uma direção a um ângulo reto até a direção de laminação (direção de largura da chapa de aço), e uma direção a um ângulo de 30 graus até a direção de laminação, um teste de tração foi conduzido de acordo com a prescrição em ASTM A 370 a fim de determinar as propriedades de tração (limite convencional de elasticidade YS e resistência à tração TS).
(3) Teste de Impacto [0120] Com o uso de um fragmento de teste de entalhe em V que foi coletado da chapa de aço laminada a quente obtida de modo que a direção longitudinal do fragmento de teste fosse a um ângulo reto até a
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42/61 direção de laminação, um teste de impacto Charpy foi conduzido de acordo com a prescrição em ASTM A 370 a fim de determinar uma temperatura de transição de fratura vTrs (°C).
[0121] Os resultados obtidos são fornecidos na Tabela 3, na Tabela 4, na Tabela 6 e na Tabela 7.
[0122] Subsequentemente, com o uso da chapa de aço laminada a quente obtida como uma matéria-prima de um tubo, um tubo de aço em espiral (que tem um diâmetro externo de 1.067 mm*)) foi fabricado com o uso de um processo de produção de tubo em espiral. Com o uso de um fragmento de teste de tração (fragmento de teste prescrito nos padrões API) que foi coletado do tubo de aço obtido de modo que a direção de tração seja direção esférica do tubo, um teste de tração foi conduzido de acordo com a prescrição em ASTM A 370, e propriedades de tração (limite convencional de elasticidade YS e resistência à tração TS) foram determinadas. AYS (= o YS do tubo de aço - o YS da chapa de aço em uma direção a 30°) foi calculado a partir dos resultados obtidos a fim de avaliar o grau de uma diminuição na resistência devido à produção de tubo. É preferencial que AYS seja -10 MPa ou mais e 90 MPa ou menos a partir do ponto de vista da estabilidade de resistência de tubo. Não é preferencial que AYS seja menos que -10 MPa (a YS de um tubo de aço é mais que 10 MPa menos que o YS da chapa de aço em uma direção a 30°), porque uma diminuição em YS após a produção de tubo ter sido realizada é excessivamente grande. Não é preferencial que AYS seja mais que 90 MPa, porque uma mudança na resistência devido à tensão causada pela produção de tubo tende a ocorrer.
[0123] Os resultados obtidos também são fornecidos na Tabela 4 e na Tabela 7 adicionalmente.
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Tabela 1
Aço No Composição Química (% em massa) Observação
C Si Mn P S Al N Nb Ti Mo Cr Ni Cu, V, B Ca Moeq*
A 0,064 0,22 1,64 0,008 0,0011 0,036 0,0039 0,065 0,014 0,29 0,08 0,02 - - 1,58 Exemplo
B 0,052 0,29 1,74 0,009 0,0006 0,035 0,0034 0,052 0,013 0,38 0,11 0,12 V:0,022 - 1,77 Exemplo
C 0,070 0,46 1,88 0,007 0,0012 0,033 0,0032 0,071 0,017 0,24 0,23 0,21 V:0,039, B:0,0001 0,0021 1,79 Exemplo
D 0,041 0,42 1,46 0,009 0,0014 0,039 0,0032 0,033 0,021 0,29 0,48 0,06 V:0,090 0,0023 1,59 Exemplo
E 0,083 0,38 1,91 0,010 0,0023 0,042 0,0042 0,097 0,009 0,26 0,41 0,20 B:0,0004 - 1,89 Exemplo
F 0,035 0,02 2,16 0,010 0,0015 0,035 0,0029 0,042 0,041 0,29 0,37 0,40 Cu:0,25 0,0024 2,11 Exemplo
G 0,162 0,22 1,42 0,014 0,0019 0,035 0,0027 0,060 0,013 0,01 0,38 0,28 Cu:0,29 0,0022 1,26 Exemplo Comparativo
H 0,046 0,36 1,15 0,008 0,0025 0,051 0,0035 0,046 0,009 0,32 0,26 0,42 V:0,022, B:0,0002 0,0024 1,33 Exemplo Comparativo
I 0,051 0,17 1,57 0,007 0,0032 0,036 0,0038 0,051 0,012 0,09 - V:0,055, B:0,0001 - 1,30 Exemplo Comparativo
J 0,040 0,17 1,65 0,009 0,0029 0,040 0,0046 0,042 0,015 - 0,18 V:0,025, Cu:0,15 - 1,27 Exemplo Comparativo
K 0,079 0,42 1,60 0,011 0,0012 0,046 0,0033 0,129 0,021 0,31 0,19 0,11 B:0,0003 0,0026 1,62 Exemplo Comparativo
L 0,063 0,22 1,64 0,009 0,0009 0,035 0,0028 0,054 0,069 0,18 0,28 0,10 - - 1,55 Exemplo Comparativo
M 0,091 0,14 1,62 0,012 0,0007 0,037 0,0034 0,056 0,017 0,11 0,05 0,01 V:0,055 0,0019 1,38 Exemplo
*) Moeq (%) = Mo + 0,36Cr + 0,77Mn + 0,07Ni
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Tabela 2
Cha pa de Aço N° Processo de Laminação a Quente Processo de Resfriamento Processo de Bobinagem Observação
Aquecimento Laminação de Desbaste Laminação de Acabamento Tempo de Início de Resfriamento (s) Primeiro Resfriamento Segundo Resfriamento Temperatura de Bobinagem *8 (°C)
Temperatura de Aquecimento (°C) Espessura de esboço (mm) Temperatura de Entrega de Acabamento (°C) Redução de Laminação *1 (%) Espessura (mm) Camada Interna Camada de Superfície Taxa de Resfriamento Médio *6 (°C/s) Tempo de Espera *7 (s)
Taxa de Resfriamento Médio *2 (°C/s) Temperatura de Interrupção de Resfriamento *3 (°C) Ms (°C) Taxa de Resfriamento Médio *4 (°C/s) Temperatura de Interrupção de Resfriamento *5 (°C)
1 A 1.169 59 775 77 8 2,4 20 518 408 32 426 1,5 24 526 Exemplo
2 A 1.150 58 772 57 25 7,6 28 514 408 98 421 0,5 33 536 Exemplo
3 A 1.072 50 770 60 16 4,8 16 518 408 51 422 1,0 28 537 Exemplo
4 A 1.157 56 759 69 14 4,2 18 513 408 50 426 1,0 27 540 Exemplo
5 A 1.218 59 776 64 19 5,8 14 511 408 53 420 0,5 30 521 Exemplo
6 A 1.180 55 764 67 16 4,8 18 507 408 58 420 - 28 531 Exemplo
7 A 1.300 50 762 68 16 4,8 14 512 408 45 420 1,0 28 538 Exemplo
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Tabela 2 (continuação)
8 A 1.279 53 761 71 14 4,2 16 509 408 45 425 3,0 - 536 Exemplo Comparativo
9 A 1.197 52 760 50 16 4,8 20 513 408 64 420 - 28 531 Exemplo
10 A 1.181 55 776 68 14 4,2 55 518 408 154 424 1,0 27 537 Exemplo Comparativo
11 A 1.277 52 777 66 16 4,8 14 614 408 45 419 1,0 28 540 Exemplo Comparativo
12 A 1.265 56 777 62 21 6,4 20 435 408 84 392 0,5 31 521 Exemplo Comparativo
13 A 1.273 53 764 53 25 7,6 18 522 408 105 421 1,0 33 526 Exemplo Comparativo
14 A 1.211 56 758 66 19 5,8 16 465 408 61 390 0,5 30 525 Exemplo
15 B 1.217 59 788 81 11 3,3 22 506 406 48 424 1,0 26 504 Exemplo
16 C 1.223 53 769 79 10 3,0 23 519 392 46 408 1,0 25 504 Exemplo
17 D 1.181 52 819 61 18 5,5 13 521 417 47 435 1,0 29 517 Exemplo
18 E 1.176 58 753 66 16 4,8 14 496 382 45 396 1,0 28 484 Exemplo
19 F 1.155 51 759 50 21 6,4 12 458 393 50 404 0,5 31 451 Exemplo
20 G 1.188 51 737 69 16 4,8 14 535 365 45 385 1,0 28 530 Exemplo Comparativo
21 H 1.157 58 803 76 11 3,3 20 544 422 44 438 0,5 26 535 Exemplo Comparativo
22 I 1.217 59 774 51 25 7,6 10 587 422 50 437 0,5 33 575 Exemplo Comparativo
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Tabela 2 (continuação)
23 J 1.163 59 782 71 13 3,9 18 605 424 47 438 0,5 27 590 Exemplo Comparativo
24 K 1.259 56 787 76 11 3,3 12 530 398 26 412 0,5 26 522 Exemplo Comparativo
25 L 1.153 52 785 70 14 4,2 16 547 406 45 424 1,0 27 528 Exemplo Comparativo
26 M 1.244 55 759 70 14 4,2 25 558 407 70 414 0,5 27 548 Exemplo
27 A 1.160 50 784 60 12 3,0 22 550 408 35 480 - 30 498 Exemplo
*1) Redução de laminação cumulativa (%) em uma faixa de temperatura de 930 °C ou menor *2) Taxa de resfriamento médio em uma faixa de temperatura de 750 °C ou menor e 600 °C ou maior (temperatura da parte central da espessura) *3) Temperatura da parte central da espessura derivada por cálculo de transferência de calor *4) Taxa de resfriamento médio em uma faixa de temperatura de 600 °C ou menor e 450 °C ou maior (temperatura de superfície) *5) Temperatura de superfície no momento de interrupção de resfriamento *6) Taxa de resfriamento médio a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento até a temperatura de bobinagem (temperatura da parte central da espessura) *7) Tempo de espera em uma faixa de temperatura a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento até a temperatura de bobinagem (temperatura da parte central da espessura) *8) Temperatura de Superfície
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Tabela 3
Chapa de Aço N° Aç o N° Microestrutura de Camada de Superfície Microestrutura de Camada Interna Observação
Fase*1 BF Segunda Fase Fase*1 BF Segunda Fase
Fração (% de área) Diâmetro de Grão Médio Um) Espessura de Ripa Um) Martensita Fração (% de área) Diâmetro de Grão Médio Um) Espessura de Ripa Um) M Massiva M similar à haste Outro
Fração (%área) Tamanho Médio Um) Tamanho Máximo Um) Razão de Aspecto Fração *2 (% de área) Fase*1: % de área
Fração (%área) Diâmetro de Grão Médio Um) Diâmetro de Grão Máximo Um)
1 A BF 100 3,4 0,28 0,0 - - BF+M 96,0 3,9 0,60 3,5 1,2 3,9 4,0 0,5 - Exemplo
2 A BF+TM 98,0 4,0 0,20 2,0 1,1 2,2 BF+M+B 94,7 4,7 0,31 4,3 1,5 4,4 3,5 0,5 B:0,5 Exemplo
3 A BF+TM 99,5 4,5 0,32 0,5 1,2 2,3 BF+M 95,6 4,8 0,77 3,9 1,4 4,4 3,5 0,5 - Exemplo
4 A BF+TM 99,5 4,6 0,29 0,5 1,0 2,0 BF+M 96,0 4,9 0,68 3,5 1,3 4,4 2,5 0,5 - Exemplo
5 A BF+TM 99,5 4,5 0,32 0,5 1,2 2,4 BF+M 95,7 5,0 0,86 3,8 1,4 4,5 3,0 0,5 - Exemplo
6 A BF+TM 99,4 4,0 0,29 0,6 1,3 2,4 BF+M 95,4 4,7 0,68 4,1 1,4 4,5 3,0 0,5 - Exemplo
7 A BF+TM 99,7 10,2 0,42 0,3 3,1 6,1 BF+M 94,6 11,8 0,86 4,9 1,7 6,2 3,0 0,5 - Exemplo
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Tabela 3 (continuação)
8 A BF+TM 99,7 4,3 0,45 0,3 1,3 2,5 BF+M 94,9 4,8 0,77 06 0,2 2,6 3,0 4,5 - Exemplo Comparativo
9 A BF+TM 99,2 9,6 0,31 0,8 2,2 4,4 BF+M 94,8 10,7 0,60 4,2 1,4 5,5 3,0 1,0 - Exemplo
10 A BF+TM 94,4 4,1 0,14 5,6 1,2 2,3 BF+M+B 93,5 4,7 0,11 3,8 1,3 4,0 2,5 0,2 B:2,5 Exemplo Comparativo
11 A BF+TM 99,7 4,4 0,43 0,3 1,2 2,4 BF+B 95,0 4,9 0,86 00 - - - - B:5,0 Exemplo Comparativo
12 A BF+TM 98,5 4,7 0,26 1,5 0,9 1,8 BF 100,0 5,1 0,60 00 - - - - - Exemplo Comparativo
13 A BF+TM 97,5 4,6 0,13 2,5 1,0 2,0 BF+M 95,1 5,1 0,68 3,9 1,4 4,5 3,5 1,0 - Exemplo Comparativo
14 A BF+TM 99,3 4,4 0,20 0,7 1,3 2,6 BF+M 94,7 4,9 0,77 4,4 1,6 4,5 3,0 0,9 - Exemplo
15 B BF+TM 99,6 3,8 0,24 0,4 0,9 1,7 BF+M 95,2 4,0 0,52 3,7 1,3 4,4 3,5 1,1 - Exemplo
16 C BF+TM 99,6 4,1 0,20 0,4 1,0 2,0 BF+M 95,7 4,3 0,48 3,8 1,3 4,2 4,5 0,5 - Exemplo
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Tabela 3 (continuação)
17 D BF+TM 99,6 4,6 0,34 0,4 0,9 1,8 BF+M+B 91,3 5,1 0,90 4,1 1,4 4,6 2,5 1,6 B:3,0 Exemplo
18 E BF+TM 99,7 3,9 0,33 0,3 0,9 1,8 BF+M+B 88,7 4,5 0,86 3,8 1,4 4,4 2,0 0,5 B:7,0 Exemplo
19 F BF+TM 99,5 4,5 0,34 0,5 0,9 1,9 BF+M 93,0 4,9 0,95 5,4 1,8 5,1 3,0 1,6 - Exemplo
20 G BF+TM 99,7 4,2 0,38 0,3 1,3 2,4 BF+M+B 75,4 4,7 0,86 4,5 1,6 2,9 3,5 0,1 B:20 Exemplo Comparativo
21 H BF+TM 99,7 12,2 0,29 0,3 2,6 5,0 BF+M+P 86,6 13,4 0,60 3,3 1,1 3,2 3,5 0,1 P:10 Exemplo Comparativo
22 I BF+TM 99,6 4,5 0,44 0,4 1,1 2,2 BF+M 98,9 5,0 1,05 10 0,4 15,0 3,0 0,1 - Exemplo Comparativo
23 J BF+TM 99,6 3,7 0,36 0,4 1,0 1,9 BF+M 99,2 4,3 0,68 07 0,4 1,1 2,0 0,1 - Exemplo Comparativo
24 K BF 100 4,0 0,41 0,0 1,0 2,0 BF+M 93,9 4,5 0,95 5,0 1,7 4,9 4,0 1,1 - Exemplo Comparativo
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Tabela 3 (continuação)
25 L BF+TM 99,7 9,5 0,33 0,3 2,8 5,5 BF+M+F 94,6 11,1 0,77 3,9 1,3 5,3 3,5 0,5 F:1,0 Exemplo Comparativo
26 M BF+TM 99,0 4,2 0,30 1,0 1,0 1,9 BF+M+B 95,1 4,7 0,41 3,3 1,1 3,8 3,0 0,6 B:1,0 Exemplo
27 A BF+TM 97,1 7,5 0,25 2,9 2,3 4,5 BF+M 92,6 4,7 0,39 6,5 2,5 4,9 4,9 0,9 - Exemplo
*1) F: ferrita P: perlita, B: bainita, BF: ferrita bainítica, M: martensita, TM: martensita temperada *2) (quantidade de martensita que tem uma razão de aspecto de 5,0 ou mais) / (quantidade total de martensita)
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Tabela 4
Chapa de Aço No Chapa No Propriedade de Tração Tenacidade Resistência de Tubo Mudança na Resistência Observação
YS (MPa) TS (MPa) YR (%) YS30° *1(MPa) vTrs (°C) YS (MPa) TS (MPa) YR (%) AYS*2 (MPa)
1 A 576 694 83 554 -115 565 665 85 11 Exemplo
2 A 587 699 84 564 -85 596 674 87 22 Exemplo
3 A 587 699 84 570 -110 582 677 86 12 Exemplo
4 A 573 699 82 556 -90 586 673 87 30 Exemplo
5 A 553 700 79 544 -100 553 675 82 9 Exemplo
6 A 560 700 80 544 -100 563 678 83 18 Exemplo
7 A 581 717 81 560 -80 583 694 84 23 Exemplo
8 A 635 721 88 599 -110 579 698 83 -20 Exemplo Comparativo
9 A 586 715 82 578 -80 580 691 84 2 Exemplo
10 A 802 692 87 595 -120 567 667 85 -29 Exemplo Comparativo
11 A 590 671 88 565 -60 537 647 83 -28 Exemplo Comparativo
12 A 622 699 89 602 -110 543 670 81 -59 Exemplo Comparativo
13 A 613 705 87 602 -110 562 677 83 -40 Exemplo Comparativo
14 A 599 704 85 578 -80 578 680 85 0 Exemplo
15 B 555 740 75 551 -105 571 714 80 19 Exemplo
16 C 542 733 74 522 -100 592 705 84 70 Exemplo
17 D 624 743 84 606 -95 616 716 86 10 Exemplo
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Petição 870190039064, de 25/04/2019, pág. 54/72
Tabe a 4 (continuação)
18 E 612 737 83 589 -90 595 708 84 6 Exemplo
19 F 524 759 69 503 -110 586 733 80 83 Exemplo
20 G 548 615 89 522 -40 461 591 78 -61 Exemplo Comparativo
21 H 534 607 88 521 -50 458 580 79 -63 Exemplo Comparativo
22 I 566 636 89 560 -100 491 614 80 -69 Exemplo Comparativo
23 J 606 666 91 589 -120 533 643 83 -55 Exemplo Comparativo
24 K 646 743 87 641 -80 576 720 80 -66 Exemplo Comparativo
25 L 621 739 84 604 -50 589 710 83 -15 Exemplo Comparativo
26 M 606 722 84 587 -95 588 692 85 2 Exemplo
27 A 525 700 75 502 -95 596 674 88 92 Exemplo
*1) Limite convencional de elasticidade em uma direção a um ângulo de 30° até a direção de laminação *2) AYS=YS de tubo de aço - YS de chapa de aço em uma direção a um ângulo de 30° até a direção de laminação
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Tabela 5
Chapa de Aço N° Aço N° Processo de Laminação a quente Processo de Resfriamento Observação
Aquecimento Laminação de Desbaste Laminação de Acabamento Tempo de Início de Resfriamento (s) Primeiro Resfriamento de Camada Interna Primeiro Resfriamento de Camada de Superfície Segundo Resfriamento Bobinagem
Temperatura de Aquecimento (°C) Espessura de Esboço (mm) Temperatura de Entrega de Acabamento (°C) Redução de Laminação *1 (%) Espessura (mm) Taxa de Resfriamento Médio *2 (°C/s) Temperatura de Interrupção de Resfriamento *3 (°C) Ms (°C) Taxa de Resfriamento Médio *4 (°C/s) Temperatura de Interrupção de Resfriamento *5 (°C) Taxa de Resfriamento Médio *6 (°C/s) Tempo de Espera *7 (s) Temperatura de Bobinagem *8 (°C)
28 A 1.182 56 764 71 16 2,8 18 530 408 42 436 1,0 28 484 Exemplo
29 A 1.078 58 760 72 16 3,2 19 543 408 55 413 1,5 26 501 Exemplo
30 A 1.184 56 784 63 21 5,8 14 504 408 54 430 0,5 27 470 Exemplo
31 A 1.230 60 759 58 25 8,0 10 541 408 77 414 0,5 34 511 Exemplo
32 A 1.192 52 790 62 13 4,4 16 513 408 51 427 0.4*9 25 494 Exemplo
33 A 1.286 55 784 66 8 4,2 20 507 408 45 407 1,5 21 475 Exemplo
34 A 1.140 50 790 68 16 2,4 22 422 408 80 356 2,0 24 365 Exemplo Comparativo
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Petição 870190039064, de 25/04/2019, pág. 56/72
Tabela 5 (continuação)
35 A 1.194 56 775 71 16 4,4 19 622 408 45 420 1,0 28 583 Exemplo Comparativo
36 A 1.264 54 792 70 16 4,6 18 544 408 54 446 3,0 26 459 Exemplo Comparativo
37 A 1.258 56 764 70 17 5,0 51 500 408 149 404 1,0 28 470 Exemplo Comparativo
38 A 1.248 58 776 67 19 4,8 15 516 408 71 361 1,0 28 499 Exemplo Comparativo
39 A 1.206 51 804 54 11 3,3 21 524 408 65 394 0.3*9 28 496 Exemplo
40 B 1.244 56 773 66 14 3,6 20 460 406 82 412 1,5 28 425 Exemplo
41 C 1.208 51 790 63 13 3,6 17 523 392 60 435 1,0 28 492 Exemplo
42 D 1.178 54 791 61 21 5,4 13 516 417 64 399 1,0 28 478 Exemplo
43 E 1.188 54 785 61 21 5,0 12 518 382 59 425 0,5 28 490 Exemplo
44 F 1.220 60 800 63 22 6,4 12 497 393 56 440 1,0 28 463 Exemplo
45 G 1.188 55 780 71 16 4,2 19 478 365 63 406 1,0 28 452 Exemplo Comparativo
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Petição 870190039064, de 25/04/2019, pág. 57/72
Tabela 5 (continuação)
46 H 1.164 51 775 73 14 3,0 20 460 422 58 413 1,0 28 428 Exemplo Comparativo
47 I 1.232 54 771 61 21 5,5 17 503 422 65 451 0,5 28 480 Exemplo Comparativo
48 J 1.206 55 797 58 16 4,6 22 512 424 59 433 1,0 28 474 Exemplo Comparativo
49 K 1.260 56 780 68 18 5,1 20 488 398 60 402 1,0 28 455 Exemplo Comparativo
50 L 1.142 56 774 71 16 4,5 22 491 406 54 440 1,5 28 461 Exemplo Comparativo
51 M 1.062 56 788 56 16 4,6 17 507 407 49 438 1,0 28 479 Exemplo
55/61 *1) Redução de laminação cumulativa (%) em uma faixa de temperatura de 930 °C ou menor *2) Taxa de resfriamento médio em uma faixa de temperatura de 750 °C ou menor e 600 °C ou maior (temperatura da parte central da espessura) *3) Temperatura da parte central da espessura derivada pelo cálculo de transferência de calor *4) Taxa de resfriamento médio em uma faixa de temperatura de 600 °C ou menor e 450 °C ou maior (temperatura de superfície) *5) Temperatura de superfície no momento de interrupção de resfriamento *6) Taxa de resfriamento médio a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento até a temperatura de bobinagem (temperatura da parte central da espessura) *7) Tempo de espera em uma faixa de temperatura a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento até a temperatura de bobinagem (temperatura da parte central da espessura) *8) Temperatura de Superfície *9) Manter durante 20 segundos ou mais
Petição 870190039064, de 25/04/2019, pág. 58/72
Tabela 6
Chapa de Aço Aço No Microestrutura de Camada de Superfície Microestrutura de Camada Interna Observação
Fase*1 BF Segunda Fase Fase*1 BF Segunda Fase Outro
Martensita M Massiva M similar a haste Fase*1: (% de área)
Fração (% de área) Diâmetro de Grão Médio (pm) Espessura de Ripa (pm) Fração (% de área) Diâmetro de Grão Médio (pm) Diâmetro de Grão Máximo (pm) Fração (% de área) Diâmetro de Grão Médio (pm) Espessura de Ripa (pm) Fração (%ár ea) Tamanho Médio (pm) Tamanho Máximo (pm) Razão de Aspecto Fração *2 (% de área)
28 A BF+TM 99,5 4,6 0,33 0,5 1,1 2,4 BF+M 95,2 6,0 0,69 4,3 1,5 5,1 3,5 0,5 Exemplo
29 A BF+TM 99,0 4,0 0,36 1,0 1,3 2,0 BF+M 95,6 5,3 0,70 3,8 1,5 4,4 3 0,6 Exemplo
30 A BF+TM 99,6 4,5 0,42 0,4 1,1 2,4 BF+M 95,0 4,8 0,76 4,5 1,3 4,6 3,5 0,5 Exemplo
31 A BF+TM 99,7 4,1 0,45 0,3 1,0 2,5 BF+M 95,1 5,0 0,72 4,6 1,1 6,6 3 0,3 Exemplo
32 A BF+TM 99,2 4,3 0,32 0,8 1,1 2,4 BF+M 96,5 4,8 0,61 3,5 1,2 4,3 3 - Exemplo
33 A BF+TM 99,4 4,4 0,44 0,6 1,6 3,1 BF+M 94,6 4,6 0,81 3,9 1,5 4,9 3,5 1,5 Exemplo
34 A BF+TM 99,5 4,5 0,29 0,5 1,3 2,5 BF 100,0 9,2 0,56 0,0 Exemplo Comparativo
35 A BF+TM 99,5 5,0 0,36 0,5 1,4 2,5 BF+M 99,8 4,5 0,61 0,0 0,2 Exemplo Comparativo
56/61
Petição 870190039064, de 25/04/2019, pág. 59/72
Tabela 6 (continuação)
36 A BF+TM 99,5 4,3 0,40 0,5 1,4 2,4 BF+M 96,6 5,1 0,75 0,3 0,6 1,5 2,5 3,1 Exemplo Comparativo
37 A BF+TM 88,0 4,5 0,13 12,0 3,3 6,8 BF+B+M 95,2 4,6 0,11 2,9 1,3 3,6 3,5 B:1.9 Exemplo Comparativo
38 A BF+TM 99,6 3,9 0,33 0,4 0,9 2,4 BF+B+M 94,2 4,8 0,80 0,0 0,7 B:5.8 Exemplo Comparativo
39 A BF+TM 99,7 3,7 0,37 0,3 0,9 1,6 BF+M 94,8 5,0 0,66 5,2 1,6 4,5 3 - Exemplo
40 B BF+TM 99,5 3,8 0,35 0,5 0,8 2,2 BF+M 94,8 4,2 0,73 4,0 1,3 3,9 2,5 1,2 Exemplo
41 C BF+TM 99,7 3,3 0,34 0,3 1,1 1,8 BF+M 95,2 4,8 0,90 3,9 1,4 4,0 4 0,9 Exemplo
42 D BF+TM 99,7 3,6 0,33 0,3 1,3 1,6 BF+M 94,6 4,0 0,80 4,6 1,2 4,2 3,5 0,8 Exemplo
43 E BF+TM 99,6 3,9 0,38 0,4 1,1 2,1 BF+M 95,2 4,7 0,72 3,7 1,3 3,2 3 1,1 Exemplo
44 F BF+TM 99,7 4,2 0,36 0,3 1,1 2,0 BF+M 94,3 5,0 0,63 5,1 1,6 5,9 3,5 0,6 Exemplo
45 G BF+TM 99,5 4,2 0,44 0,5 1,3 2,0 BF+B+M 74,3 4,9 0,76 3,6 1,1 4,9 3,5 0,1 B:22 Exemplo Comparativo
46 H BF+TM 99,0 10,6 0,41 1,0 2,1 2,6 BF+P+M 88,7 5,1 0,82 4,5 1,5 4,2 4 0,3 P:6.5 Exemplo Comparativo
L9/Z9
Petição 870190039064, de 25/04/2019, pág. 60/72
Tabela 6 (continuação)
47 I BF+TM 99,7 4,4 0,33 0,3 1,1 1,8 BF+M 99,3 4,9 0,65 0,6 0,4 4,5 3,5 0,1 Exemplo Comparativo
48 J BF+TM 99,5 3,9 0,21 0,5 1,6 2,1 BF+M 98,9 4,3 0,61 0,9 0,5 11,5 3,5 0,2 Exemplo Comparativo
49 K BF+TM 99,5 4,2 0,36 0,5 1,0 2,2 BF+M 96,3 4,6 0,69 3,4 1,3 4,2 3 0,3 Exemplo Comparativo
50 L BF+TM 98,4 8,6 0,40 1,6 2,5 6,3 F+BF+ M 96,8 12,0 0,48 2,2 1,6 4,8 4,5 1,0 F:2.7% Exemplo Comparativo
51 M BF+TM 99,3 4,2 0,32 0,7 2,6 5,0 BF+B+ M 94,0 4,6 0,38 5,0 4,3 3,8 4 1,0 B:1.3% Exemplo
*1) F: ferrita P: perlita, B: bainita, BF: ferrita bainítica, M: martensita, TM: martensita temperada *2) (quantidade de martensita que tem uma razão de aspecto de 5,0 ou mais) / (quantidade total de martensita)
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Tabela 7
Chapa de Aço Aço Propriedade de Tração Tenacidade Resistência de tubo Mudança na Resistência Observação
No No YS (MPa) TS (MPa) YR(%) YS30°*1 (MPa) vTrs (°C) YS (MPa) TS (MPa) YR( %) AYS *2 (MPa)
28 A 585 694 84 557 -100 585 674 87 28 Exemplo
29 A 590 696 85 566 -105 582 669 87 16 Exemplo
30 A 583 701 83 558 -90 564 675 84 6 Exemplo
31 A 586 703 83 560 -100 576 681 85 16 Exemplo
32 A 568 695 82 576 -105 577 667 87 1 Exemplo
33 A 573 712 80 560 -95 583 674 86 23 Exemplo
34 A 624 720 θΖ 596 -60 563 700 80 -33 Exemplo Comparativo
35 A 636 694 92 569 -110 546 684 80 -23 Exemplo Comparativo
36 A 624 706 88 566 -85 545 702 78 -21 Exemplo Comparativo
37 A 618 685 90 595 -90 567 665 85 -28 Exemplo Comparativo
38 A 630 714 88 589 -105 558 663 84 -31 Exemplo Comparativo
39 A 594 713 83 571 -80 590 717 82 19 Exemplo
40 B 589 724 81 560 -105 584 703 83 24 Exemplo
41 C 593 715 83 585 -110 601 701 86 16 Exemplo
42 D 584 706 83 573 -95 578 698 83 5 Exemplo
43 E 581 695 84 557 -90 588 694 85 31 Exemplo
44 F 574 699 82 559 -100 575 706 81 16 Exemplo
45 G 588 644 91 537 -50 490 608 81 -47 Exemplo Comparativo
46 H 570 652 87 521 -45 452 594 76 -69 Exemplo Comparativo
59/61
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Tabela 7 (continuação)
47 I 574 645 89 565 -100 516 625 83 -49 Exemplo Comparativo
48 J 588 680 86 580 -80 553 652 85 -27 Exemplo Comparativo
49 K 621 719 86 614 -85 584 699 84 -30 Exemplo Comparativo
50 L 658 741 89 606 -45 579 710 82 -27 Exemplo Comparativo
51 M 591 706 84 568 -100 580 696 83 12 Exemplo
*1) Limite convencional de e asticidade em uma direção a um ângulo de 30° até a direção de laminação *2) .\YS = YS de tubo de aço - YS de chapa de aço em uma direção a um ângulo de 30° até a direção de laminação
60/61
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61/61 [0124] Os Exemplos da presente invenção foram todos chapas de aço laminadas a quente de alta resistência com baixa razão de rendimento e alta tenacidade que têm um limite de escoamento em uma direção a 30° até a direção de laminação de 480 MPa ou mais, uma resistência à tração na direção de largura de 600 MPa ou mais, uma temperatura de transição de fratura vTrs de -80 °C ou menor, e uma razão de rendimento de 85% ou menos sem realizar um tratamento de calor especial. Por outro lado, no caso dos exemplos comparativos que estavam fora das faixas de acordo com a presente invenção, as chapas de aço laminadas a quente que têm as propriedades desejadas não foram obtidas por causa de limite de escoamento insuficiente, uma diminuição na resistência à tração, uma diminuição na tenacidade à baixa temperatura ou uma baixa razão de rendimento não sendo alcançada.
[0125] Ademais, os exemplos da presente invenção foram todos chapas de aço laminadas a quente que podem ser preferencialmente usadas como uma matéria-prima de um tubo de aço em espiral ou um tubo ERW, porque houve apenas uma pequena quantidade de diminuição na resistência devido à produção de tubo até mesmo após um processo de produção de tubo ter sido realizado.
[0126] Embora o aço No 27 satisfaça as condições de que YS em uma direção a um ângulo de 30° até a direção de laminação é 480 MPa ou mais, que TS na direção de espessura é 600 MPa ou mais, que vTrs é -80°C ou menor, e que uma razão de rendimento é 85% ou menos, já que a fração de área de uma fase martensítica temperada na camada de superfície foi mais que 2%, AYS após a produção de tubo ter sido realizada foi mais que 90 MPa.

Claims (5)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Chapa de aço laminada a quente, caracterizada pelo fato de que tem uma composição química consistindo em, em % em massa:
    C: 0,03% ou mais e 0,10% ou menos,
    Si: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos,
    Mn: 1,4% ou mais e 2,2% ou menos,
    P: 0,025% ou menos,
    S: 0,005% ou menos,
    Al: 0,005% ou mais e 0,10% ou menos,
    Nb: 0,02% ou mais e 0,10% ou menos,
    Ti: 0,001% ou mais e 0,030% ou menos,
    Mo: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos,
    Cr: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, e
    Ni: 0,01% ou mais e 0,50% ou menos, opcionalmente pelo menos um de:
    Cu: 0,50% ou menos,
    V: 0,10% ou menos,
    B: 0,0005% ou menos,
    Ca: 0,0005% ou mais e 0,0050% ou menos, e o restante sendo Fe e impurezas inevitáveis, uma microestrutura em uma camada de superfície incluindo uma fase de ferrita bainítica ou uma fase de ferrita bainítica e uma fase martensítica temperada, em que a espessura de ripa da fase de ferrita bainítica é 0,2 pm ou mais e 1,6 pm ou menos, e uma microestrutura em uma camada interna incluindo uma fase de ferrita bainítica como uma fase principal e, em termos de fração de área, 1,4% ou mais e 15% ou menos de uma fase martensítica massiva que tem uma razão de aspecto de menos que 5,0 como uma segunda fase, em que a espessura de ripa da fase de ferrita bainítica
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  2. 2/3 da camada interna é 0,2 pm ou mais e 1,6 pm ou menos.
    2. Chapa de aço laminada a quente, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição química satisfaz a condição em que Moeq, que é definida pela equação (1) abaixo, é, em % em massa, 1,4% ou mais e 2,2% ou menos:
    Moeq (%) = Mo + 0,36Cr + 0,77Mn + 0,07Ni ... (1), (em que, Mn, Ni, Cr e Mo representam, respectivamente, os teores (% em massa) dos elementos químicos correspondentes).
  3. 3. Chapa de aço laminada a quente, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o tamanho da fase martensítica massiva é 5,0 pm ou menos no máximo e 0,5 pm ou mais e 3,0 pm ou menos em média.
  4. 4. Chapa de aço laminada a quente, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o diâmetro de grão da fase martensítica temperada na camada de superfície é 3,0 pm ou menos em média e 4,0 pm ou menos no máximo.
  5. 5. Método para fabricar uma chapa de aço laminada a quente, como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma operação de processamento usando um processo de laminação a quente, um processo de resfriamento e um processo de bobinagem é realizado em um material de aço a fim de fabricar a chapa de aço laminada a quente, o método compreendendo o uso de um material de aço tendo uma composição química, como definida na reivindicação 1, usando o processo de laminação a quente de um modo tal que o material de aço é feito em uma chapa de aço laminada a quente aquecendo-se o material de aço a uma temperatura de aquecimento de 1.050 °C ou maior e 1.300 °C ou menor, realizando-se laminação de desbaste no material de aço aquecido a fim de produzir um esboço, e realizando-se laminação de acabamento no esboço de modo que a
    Petição 870190039064, de 25/04/2019, pág. 66/72
    3/3 redução cumulativa em uma faixa de temperatura de 930 °C ou menor seja 50% ou mais, usando o processo de resfriamento de um modo tal que o processo de resfriamento consiste em um primeiro resfriamento, no qual o resfriamento é iniciado imediatamente após a laminação de acabamento ter sido realizada, no qual o resfriamento é realizado, em termos de temperatura na parte central da espessura, a uma taxa de resfriamento médio de 5 °C/s ou mais e 30 °C/s ou menos em uma faixa de temperatura de 750 °C a 600 °C, e no qual o resfriamento é interrompido a uma temperatura de interrupção de resfriamento em uma faixa de temperatura de 600 °C ou menor e 450 °C ou maior, e um segundo resfriamento, no qual o resfriamento é realizado, em termos de temperatura na parte central da espessura, a uma taxa de resfriamento médio de 2 °C/s ou menos a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento a uma temperatura de bobinagem, ou no qual a chapa de aço laminada a quente é mantida em uma faixa de temperatura a partir da temperatura de interrupção de resfriamento do primeiro resfriamento a uma temperatura de bobinagem durante 20 segundos ou mais, e que o primeiro resfriamento é realizado, em termos de temperatura de superfície, a uma taxa de resfriamento médio de 100 °C/s ou menos em uma faixa de temperatura de 600 °C ou menor e 450 °C ou maior e interrompido a uma temperatura de (o ponto de transformação Ms -20 °C) ou maior em termos de temperatura de superfície, e usando o processo de bobinagem de tal modo que uma temperatura de bobinagem seja 450 °C ou maior em termos de temperatura de superfície.
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