BR112018069396B1

BR112018069396B1 - Método de fabricação de uma chapa de aço laminada a frio e chapa de aço soldada

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Publication number: BR112018069396B1
Application number: BR112018069396-0A
Authority: BR
Inventors: Emmanuel DECHASSEY; Christophe Silvy-Leligois; Francisco CHICHARRO HERRANZ; Vicente POLO MESTRE; Marie-Christine Theyssier; Thierry CELOTTO; Christine KACZYNSKI; Thomas DUPUY; Quang-Tien NGO
Original assignee: Arcelormittal
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2023-03-07
Also published as: WO2017163098A1; US20200299796A1; EP3433387B1; BR112018069396A2; KR102202758B1; MX2018011458A; CA3017072C; JP2019515796A; CN109072327B; JP6800996B2; KR20180119622A; WO2017163115A8; EP3433387A1; US20220002833A1; CN109072327A; HUE052824T2; US11959150B2; US11220723B2; ZA201805804B; MA44481B1

Abstract

A invenção se refere a um método para a fabricação de uma chapa de aço laminada a frio de espessura ef entre 0,5 mm e 3 mm, incluindo etapas sucessivas de acordo com as quais pelo menos duas chapas laminadas a quente de espessura ei são fornecidas, então ditas pelo menos duas chapas laminadas a quente são soldadas topo a topo, de modo a criar uma junta soldada (S1) com uma direção perpendicular à direção da laminação a quente; então ditas pelo menos duas chapas laminadas a quente são decapadas por passagem contínua através de um banho; então a montagem da pelo menos duas chapas laminadas a quente e soldadas é laminada a frio, em uma etapa (L1), para uma espessura intermediária eint, a direção de laminação a frio (DL1) coincidindo com a dita direção de laminação a quente, sendo a dita laminação a frio realizada com uma relação de redução e1 = , tal que: 0,35 = = 0,65, então dita junta soldada (S1) é removida de modo a obter pelo menos duas chapas laminadas a frio intermediárias, então as duas chapas laminadas a frio intermediárias são soldadas topo a topo, de modo a criar uma junta soldada (S2), cuja direção é perpendicular à direção da laminação (...).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção se refere à fabricação de chapas ou tiras de aço laminadas a frio finas tendo elevada resistência e formabilidade para a fabricação de peças por moldagem, particularmente na indústria automotiva.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Entre as famílias de aços de alta resistência utilizados na construção de automóveis estão, em particular, os chamados aços “bifásicos”, aços de alta formabilidade (“HF”), aços martensíticos, bem como aços para endurecimento por prensagem (press-hardening).

[003] No entanto, a fabricação destas chapas finas tem o seguinte problema: estas chapas ou estas tiras são fabricadas em laminadores contínuos da seguinte forma: - produtos semi-acabados, placas ou lingotes, são laminados a quente e então enrolados; - após desenrolar, as chapas laminadas a quente são soldadas, de modo a assegurar a continuidade das etapas subsequentes do processo, isto é, a extremidade de uma chapa é soldada no início da chapa seguinte. Estas soldas são geralmente feitas por soldagem por faísca ou por soldagem a laser; - as chapas ou tiras são decapadas passando por um banho apropriado e depois enroladas. Elas são, então, laminadas em um laminador a frio e reenroladas. Finalmente, elas são continuamente recozidas e opcionalmente revestidas. Por exemplo, uma chapa laminada a quente de espessura ei = 3 mm pode ser laminada a frio para uma espessura ef = 1 mm, por passagens sucessivas através de suportes de laminação para obter uma chapa laminada a frio.

[004] A deformação total ou redução sofrida pela chapa durante esta laminação a frio pode ser calculada por: 𝐿𝑛 (𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑒𝑖 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑒𝑓 ), ou no caso descrito aqui: Ln(3) ~ 1,10; - a chapa laminada a frio é então submetida a um tratamento em um forno de recozimento contínuo.

[005] Neste método convencional, a solda é laminada a frio em uma única etapa por passagem por um grupo de suportes de laminação a frio, e sofre uma deformação que pode ser significativa, especialmente quando a espessura inicial ei é alta e a espessura final da chapa ef é baixa.

[006] Assim, a solda é naturalmente uma área na qual várias singularidades estão concentradas:

[007] - Uma singularidade geométrica, já que a soldagem leva a uma variação local de espessura na junta soldada. Embora métodos de raspagem possam ser implementados para remover grande parte do excesso de espessura, é difícil evitar a ocorrência de uma variação geométrica local (excesso de espessura ou espessura inadequada) na junta soldada.

[008] - Uma singularidade metalúrgica, já que a microestrutura após aquecimento e resfriamento rápido é diferente da microestrutura após a laminação a quente. Além disso, os teores de inclusões e precipitados é diferente na solda e no metal de base adjacente. No caso da soldagem por faísca, existem também linhas não paralelas na superfície da chapa resultantes da etapa de forjamento após a etapa de soldagem por faísca.

[009] - Uma singularidade mecânica, já que o comportamento mecânico da junta soldada sob tensão e flexão, e sua dureza, diferem do comportamento mecânico da chapa de base adjacente.

[010] Essas singularidades explicam porque as deformações estão concentradas nas juntas soldadas durante a laminação a frio. Em alguns casos, essas concentrações podem levar ao início e propagação de defeitos que podem causar a fratura da tira, o que naturalmente interromperia a produção e reduziria a produtividade das linhas industriais. Portanto, buscou-se um método para aumentar a eficiência das instalações industriais no que diz respeito a categorias de fabricação de aço para construção automotiva, em particular famílias dos seguintes aços: - Aços bifásicos, em que a estrutura inclui martensita, opcionalmente bainita e ferrita, que combinam alta resistência com significativo potencial de deformação. Quando submetidas a deformação, sua capacidade de consolidação é muito grande, o que permite uma boa distribuição de deformações no caso de uma colisão e obtenção de um limite elástico significativamente maior para a peça após a modelagem. Esses aços são usados, particularmente, em aplicações para peças estruturais e de segurança de veículos automotores, tais como travessas, estruturas laterais, braçadeiras ou placas de rodas. A espessura destas chapas laminadas a frio está tipicamente entre 0,5 mm e 3 mm. Os requisitos para menor peso e menor consumo de energia aumentaram a demanda por aços bifásicos de alta resistência, ou seja, aqueles em que a resistência à tração Rm está entre 600 MPa e 1180 MPa. Dependendo da resistência à tração Rm, que pode variar, por exemplo, de 600 MPa a 1180 MPa, a composição desses aços inclui, sendo os teores expressos como porcentagem em peso, 0,05% < C < 0,17%, 1,1% < Mn < 2,76%, 0,07% < Si < 0,7%, S < 0,008%, P < 0,030%, 0,015% < Al < 0,61%, Mo < 0,13%, Cr < 0,55%, Cu < 0,2%, Ni < 0,2%, Nb < 0,050%, Ti < 0,045%, V < 0,010%, B < 0,005%, Ca < 0,030%, N < 0,007%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento; - Aços de alta formabilidade, que contêm elementos como silício e/ou alumínio para estabilizar austenita em uma quantidade significativa à temperatura ambiente, podem ser gradualmente transformados em martensita durante operações de formação a frio ou tensões, obtendo assim uma consolidação significativa. Encontrados, em particular, entre estes aços de alta formabilidade estão os aços conhecidos como “CFB” (Carbide Free Bainite ou bainita sem carboneto) e os chamados aços “Q-P” obtidos por uma etapa de têmpera (“Quenching”) e uma etapa de partição (“Partitioning”) de carbono. Dependendo da resistência à tração desejada, que pode variar, por exemplo, de 690 MPa a 1180 MPa, a composição destes aços inclui, sendo os teores expresso como porcentagem em peso, entre 0,13% e 0,3% de C, entre 1,8% e 3,5% de Mn, entre 0,1% e 2% de Si, entre 0,1% e 2% de Al, estando o teor de Si + Al entre 1% e 2,5%, < 0,010% de N. Opcionalmente, estes aços também podem conter Ni, Cr e Mo de tal forma que Ni + Cr + Mo < 1% e elementos microligantes Ti, Nb, V, cada um em uma quantidade < 0,1%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento; - Aços martensíticos, que adquirem sua microestrutura após o resfriamento, seguido por recozimento contínuo. No contexto da aplicação destes aços na indústria automotiva, o intervalo de espessuras utilizadas para os aços martensíticos com resistência à tração entre 1200 MPa e 1700 MPa no campo da construção automóvel, é geralmente entre 0,6 mm e 2 mm. A composição destes aços inclui, em particular, os teores sendo expressos como porcentagem em peso: entre 0,10% e 0,30% de C, entre 0,40% e 2,20% de Mn, entre 0,18% e 0,30% de Si, entre 0,010% e 0,050% de Al, entre 0,0025% e 0,005% de B. Opcionalmente, estes aços também podem conter entre 0,020% e 0,035% de Ti, até 0,10% de Cu ou Ni, e até 0,21% de Cr, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento; - Aços para endurecimento por prensagem, que são aços que adquirem sua microestrutura final em partes através de aquecimento na faixa intercrítica ou austenítica seguida de modelagem a quente e resfriamento rápido no equipamento de prensagem, o que provoca uma transformação martensítica e/ou bainítica. A faixa típica de espessura destas chapas laminadas a frio é de 0,6 mm a 3 mm. Dependendo da resistência à tração final desejada, que pode variar, por exemplo de 1000 MPa a 2000 MPa, a composição destes aços inclui, sendo os teores expressos como porcentagem em peso, entre 0,15% e 0,5% de C, entre 0,4% e 3% de Mn, entre 0,1% e 1% de Si, <1% de Cr, Ti < 0,2%, Al < 0,1%, B < 0,010%, N < 0,010%, opcionalmente entre 0,25% e 2%, Nb < 0,060%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento.

[011] Portanto, é procurado um método que evite a concentração de deformações em juntas soldadas feitas antes da laminação a frio e, assim, que minimize o risco de fratura durante a laminação.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[012] A invenção visa fornecer um método aplicável à fabricação de chapas de aço laminadas a frio bifásicas, em particular aquelas que têm resistência à tração superior a 600 MPa, de aços de alta formabilidade com resistência à tração superior a 690 MPa, de aços martensíticos com resistência à tração superior a 1200 MPa e de aços para estampagem a quente.

[013] Há também a necessidade de chapas finas em uma faixa de espessura menor do que a disponível através de laminação a frio conduzida por passagem através de um dado laminador, para o qual a força máxima de laminação é, por definição, limitada pelo projeto mecânico dos suportes do laminador em consideração. Além disso, o torque de laminação é limitado pelas taxas de redução e torque do motor.

[014] A invenção visa, portanto, fornecer um método de fabricação econômico, evitando assim modificações dispendiosas em instalações de laminação existentes, e em particular, para facilitar a fabricação de chapas finas de alta resistência, que são difíceis de laminar a frio.

[015] Assim, a invenção também pretende fornecer chapas laminadas a frio em uma faixa mais ampla de espessuras em relação às capacidades de laminação das instalações existentes.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[016] Para este propósito, a invenção tem como objeto um método para a fabricação de uma chapa de aço laminada a frio com uma espessura ef entre 0,5 mm e 3 mm, incluindo as etapas sucessivas e nesta ordem, segundo as quais pelo menos duas chapas laminadas a quente de espessura ei são fornecidas e são, então, soldadas topo a topo de modo a criar uma junta soldada (S1) com uma direção perpendicular à direção da laminação a quente, depois, essas pelo menos duas chapas laminadas a quente são decapadas por passagem através de um banho contínuo; então elas são laminadas a frio e então, em uma etapa (L1), o conjunto de pelo menos duas chapas laminadas a quente é laminada a frio e soldada até uma espessura intermediária eint, a direção de laminação a frio (DL1) coincidindo com a direção de laminação a quente, sendo a laminação a frio realizada com uma relação de redução

a junta soldada (S1) é removida de modo a obter pelo menos duas chapas laminadas a frio intermediárias, então estas pelo menos duas chapas laminadas a frio intermediárias são soldadas topo a topo de modo a criar uma junta soldada (S2) com uma direção que é perpendicular à direção da laminação a quente e, em seguida, em uma etapa (L2), a laminação a frio é realizada no conjunto de pelo menos duas chapas intermediárias laminadas a frio e soldadas até uma espessura final ef, a direção (DL2) da etapa de laminação a frio (L2) coincidindo com a direção da laminação (DL1).

[017] A relação de redução εi é, preferivelmente, tal que: 0,4 < εi < 0,8.

[018] Em uma forma de realização preferida, a composição de aço é a de um aço do tipo bifásico com resistência à tração Rm superior a 600 MPa.

[019] De preferência, a composição de aço inclui, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,05% < C < 0,17%, 1,1% < Mn < 2,76%, 0,07% < Si < 0,7%, S < 0,008%, P < 0,030%, 0,015 % < Al < 0,61%, Mo < 0,13%, Cr < 0,55%, Cu < 0,2%, Ni < 0,2%, Nb < 0,050%, Ti < 0,045%, V < 0,010%, B < 0,005%, Ca < 0,030%, N < 0,007%, o restante da composição sendo ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento.

[020] De acordo com outra forma de realização preferida, a composição de aço é a de um aço de alta formabilidade, tendo uma resistência à tração Rm superior a 690 MPa.

[021] De preferência, a composição do aço inclui, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,13% < C < 0,3%, 1,8% < Mn < 3,5%, 0,1% < Si < 2%, 0,1% < Al < 2%, sendo entendido que 1% < Si + Al < 2,5%, < 0,010% N e, opcionalmente, Ni, Cr e Mo, sendo entendido que Ni + Cr + Mo < 1%, Ti < 0,1%, Nb < 0,1%, V < 0,1%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento.

[022] De acordo com uma outra forma de realização preferida, a composição de aço é a de um aço para endurecimento por prensagem para a fabricação de peças com resistência à tração Rm superior a 1000 MPa.

[023] De preferência, a composição do aço inclui, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,15% < C < 0,5%, 0,4% < Mn < 3%, 0,1% < Si < 1%, Cr < 1%, Ti < 0,2%, Al < 0,1%, B < 0,010% e, opcionalmente, 0,25% < Nb < 2%, Nb < 0,060%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento.

[024] De acordo com outra forma de realização preferida, a composição de aço é a de um aço martensítico com resistência à tração Rm entre 1200 e 1700 MPa.

[025] De preferência, a composição de aço inclui, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,10% < C < 0,30%, 0,40% < Mn < 2,20%, 0,18% < Si < 0,30%, 0,010% < Al < 0,050%, 0,0025% < B < 0,005% e, opcionalmente, 0,020% < Ti < 0,035%, Cu < 0,10%, Ni < 0,10%, Cr < 0,21%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento.

[026] De acordo com uma forma de realização preferida, depois que a junta soldada (S1) foi removida, e antes que a junta soldada (S2) seja criada, ditas pelo menos duas chapas laminadas a frio intermediárias são enroladas, depois temporariamente armazenadas e depois desenroladas.

[027] De acordo com uma forma de realização particular, a junta soldada (S1) ou a junta soldada (S2) é feita por soldagem por faísca.

[028] De acordo com uma outra forma de realização particular, a junta soldada (S1) ou a junta soldada (S2) é feita por soldagem a laser.

[029] A invenção também se refere a uma chapa de aço que é soldada e depois laminada a frio para uma espessura entre 0,5 mm e 3 mm, a relação de deformação criada pela laminação a frio no metal base é igual a εMB, para a qual a relação de deformação criada pela laminação a frio na junta soldada é igual a εS:

[030] De acordo com uma forma de realização preferida, a composição da chapa de aço que é soldada e depois laminada a frio é a de um aço bifásico com uma resistência à tração Rm superior a 600 MPa.

[031] De preferência, a composição de aço inclui, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,05% < C < 0,17%, 1,1% < Mn < 2,76%, 0,07% < Si < 0,7%, S < 0,008%, P < 0,030%, 0,015 % < Al < 0,61%, Mo < 0,13%, Cr < 0,55%, Cu < 0,2%, Ni < 0,2%, Nb < 0,050%, Ti < 0,045%, V < 0,010%, B < 0,005%, Ca < 0,030%, N < 0,007%, o restante da composição sendo ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento.

[032] De acordo com outra forma de realização preferida, a composição da chapa de aço soldada e depois laminada a frio é a de um aço de alta formabilidade, tendo uma resistência à tração Rm superior a 690 MPa.

[033] De preferência, a composição de aço inclui, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,13% < C < 0,3%, 1,8% < Mn < 3,5%, 0,1% < Si < 2%, 0,1% < Al < 2%, sendo entendido que 1% < Si + Al < 2,5%, < 0,010% N e, opcionalmente, Ni, Cr e Mo, sendo entendido que Ni + Cr + Mo < 1%, Ti < 0,1%, Nb < 0,1%, V < 0,1%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento.

[034] De acordo com outra forma de realização preferida, a composição da chapa de aço soldada e depois laminada a frio é a de um aço para endurecimento por prensagem para a fabricação de peças com resistência à tração Rm superior a 1000 MPa.

[035] De preferência, a composição do aço inclui, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,15% < C < 0,5%, 0,4% < Mn < 3%, 0,1 < Si < 1%, Cr < 1%, Ti < 0,2%, Al < 0,1%, B < 0,010% e, opcionalmente, 0,25% < Nb < 2%, Nb < 0,060%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento.

[036] De acordo com outra forma de realização preferida, a composição da chapa de aço soldada e depois laminada a frio é a de um aço martensítico, tendo uma resistência à tração Rm entre 1200 MPa e 1700 MPa.

[037] De preferência, a composição de aço inclui, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,10% < C < 0,30%, 0,40% < Mn < 2,20%, 0,18% < Si < 0,30%, 0,010% < Al < 0,050%, 0,0025 < B < 0,005% e, opcionalmente, 0,020% < Ti < 0,035%, Cu < 0,10%, Ni < 0,10%, Cr < 0,21%, o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento.

[038] De acordo com uma forma de realização particular, a junta soldada é soldada por faísca.

[039] De acordo com outra forma de realização particular, a junta soldada é soldada a laser.

[040] De acordo com outra forma de realização, em uma chapa de aço soldada e depois laminada a frio, a direção geral da junta soldada se estende perpendicularmente à direção de laminação.

[041] A implementação do método de fabricação para uma chapa laminada de acordo com a invenção é a seguinte: - pelo menos duas chapas de aço laminadas a quente, obtidas por processos conhecidos per se, tendo uma espessura inicial ei, tipicamente entre 2 mm e 8 mm, são fornecidas. Essas chapas, também chamadas de tiras, são obtidas a partir de placas ou lingotes continuamente fundidos, que são então laminados em laminadores formados por diferentes suportes de laminação, através dos quais as chapas passam sucessivamente. Seu comprimento pode ser entre 500 e 2000 m. Estas chapas laminadas a quente são enroladas dentro de uma faixa de temperatura apropriada para conferir uma microestrutura e um estado de precipitação adequado para laminação a frio e subsequente recozimento. Opcionalmente, a fim de reduzir a dureza das chapas com a finalidade de facilitar a laminação a frio subsequente, um tratamento térmico a uma temperatura TR entre 400 °C e 700 °C pode ser realizado colocando as bobinas em um forno de recozimento de base, a temperatura TR sendo mantida entre 5 minutos e 24 horas. As chapas são então desenroladas e, para tornar o processo subsequente contínuo, elas são soldadas topo a topo, isto é, unidas para formar tiras mais longas. De preferência, esta soldadura é feita por soldagem por faísca ou por soldagem a laser. As condições de soldagem específicas para esses métodos são então adaptadas para obter juntas soldadas de qualidade satisfatória, o que resulta na minimização de defeitos geométricos causados frequentemente por um relativo desalinhamento das chapas antes da soldagem, minimização de inclusões alongadas e diferença na dureza entre a junta soldada e a dureza do metal base, bem como a minimização de uma possível área amolecida na Zona Afetada pelo Calor (ZAC) em ambos os lados do plano de junta. As juntas soldadas assim criadas nesta fase, que serão referidas genericamente como (S1), têm uma direção geral perpendicular à direção da laminação a quente e se estendem por toda a largura das chapas ou tiras. Estas chapas ou tiras são decapadas passando através de um banho ácido para remover a escama formada na superfície da chapa durante as etapas anteriores; - em uma primeira etapa denotada por (L1), as chapas são então laminadas a frio ao longo do seu comprimento da seguinte forma: por meio de uma primeira passagem através de um laminador a frio constituído por vários suportes, as chapas recebem uma relação de deformação que resulta em uma espessura intermediária eint. Em contraste com o estado da técnica, a laminação não é realizada para atingir a espessura final do produto, mas sim para atingir uma espessura intermediária. A direção da laminação a frio é conhecida como (DL1). Após esta primeira passagem por todos os suportes do laminador a frio, a deformação ε1 conferida pela laminação da chapa é:

[042] Os inventores colocaram em evidência que a relação de deformação nesta primeira etapa deve ser realizada como uma função da relação de deformação total calculada a partir da espessura final ef e depois de todas as etapas de laminação a frio, de modo que a seguinte desigualdade é observada:

[043] Em outras palavras, a deformação aplicada nesta primeira etapa de laminação deve estar entre 0,35 vezes e 0,65 vezes a deformação total associada a todo o processo de laminação a frio: - quando esta relação é menor que 0,35, a laminação do produto durante a etapa seguinte à etapa intermediária será realizada com um maior grau de deformação, o que aumenta o risco de fratura prematura da junta soldada dentro da tira; - quando essa relação é maior que 0,65, a taxa de laminação associada à primeira etapa também leva a um aumento do risco de fratura da junta soldada.

[044] Após esta primeira etapa de laminação, a junta soldada (S1) é removida por um meio conhecido per se, por exemplo, por corte. Desta forma, a junta soldada que foi forçada na etapa (L1) e que potencialmente poderia causar subsequente fratura de tira durante a laminação a frio subsequente, é removida. Este corte cria assim duas chapas intermediárias laminadas a frio de espessura recozida eint na etapa (L1).

[045] Essas chapas são então enroladas e armazenadas temporariamente. Elas são então desenroladas para executar uma operação de junção de topo nas duas chapas. Esta segunda etapa de soldagem cria uma junta soldada (S2) com uma direção geral perpendicular à direção de laminação a frio (DL1), ao longo de toda a largura das chapas.

[046] Embora esta operação ocorra sob condições que pareçam similares àquelas para a soldagem (S1), deve-se notar que os parâmetros de soldagem para (S2) são realmente diferentes daqueles para (S1), já que eles são adaptados para a espessura eint, que é menor que a espessura ei. Em particular, a energia de soldagem para (S2) é menor, o que leva a zonas soldadas mais estreitas e a possível formação de áreas amolecidas na ZAC com largura e amplitude reduzidas. Assim, é criada uma junta soldada (S2) cuja resistência e dureza proporcionam maior resistência à tração na etapa subsequente de laminação a frio (L2). Esta laminação (L2) é realizada em uma direção (DL2) idêntica à direção (DL1) para uma espessura final ef, com uma relação de deformação ε2 conferida na chapa inteira igual a:

[047] Os inventores também colocaram em evidência que a rugosidade superficial das chapas obtidas de acordo com o método convencional, por passagem através de um conjunto de suportes de laminação, e a rugosidade obtida de acordo com a invenção, por duas passagens através deste conjunto de suportes, eram semelhantes. A implementação da invenção torna assim possível obter produtos cuja reatividade superficial, em relação ao recozimento subsequente, é pouco alterada, de modo que os ajustes dos fornos de recozimento podem ser mantidos.

[048] A invenção será agora ilustrada pelos seguintes exemplos não limitativos.

EXEMPLO 1:

[049] Um aço foi elaborado com uma composição para a fabricação de uma chapa de aço do tipo bifásica mostrada na Tabela abaixo, expressa em porcentagem em peso, sendo o restante ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento. Esta composição permite a fabricação de uma chapa de aço bifásica com resistência à tração Rm superior a 980 MPa. TABELA 1 - COMPOSIÇÃO DE AÇO BIFÁSICO (% EM PESO

[050] Chapas de aço com largura de 1500 mm foram laminadas a quente até uma espessura ei de 3 mm. Para tornar o processo contínuo, essas chapas foram soldadas por faísca sob as seguintes condições (S1): Distância de centelha: 9,5 mm; Distância de forjamento: 2,5 mm; Tempo de ciclo de soldagem: 9 s.

[051] Estas chapas laminadas a quente e soldadas foram então laminadas a frio até uma espessura de 1 mm por dois métodos diferentes:

[052] Método de referência R1: as chapas foram laminadas a frio diretamente por um laminador contínuo constituído por cinco suportes de laminação. A deformação conferida pela laminação da chapa é:

[053] Método de acordo com a invenção I1: as chapas foram laminadas a frio por um laminador contínuo consistindo em cinco suportes de laminação até uma espessura intermediária eint de 1,6 mm. Nesta fase, a deformação ε1 é igual a:

[054] A solda (S1) foi removida por corte, as chapas assim obtidas foram enroladas e armazenadas temporariamente. Estas chapas foram então desenroladas e soldadas por faísca para criar uma junta soldada (S2) sob as seguintes condições: Distância de centelha: 6,5 mm; Distância de forjamento: 1,5 mm; Tempo de ciclo de soldagem: 7 s.

[055] Após o excesso de espessura ter sido removido da junta (S2) por usinagem, esta chapa de espessura de 1,6 mm foi então laminada a frio até uma espessura final ef de 1 mm. A relação de deformação conferida por esta segunda etapa de laminação (L2) é igual a:

[056] As microestruturas das juntas soldadas em vários estágios (espessura inicial, intermediária e final) bem como a variação da microdureza Vickers na direção através dessas juntas, sob uma carga de 500 g, foram caracterizadas. Usando essas características, é possível determinar a largura inicial da junta soldada e a largura da junta depois da laminação a frio e, assim, deduzir a relação de deformação local da junta soldada conferida pela laminação a frio. A Tabela 2 mostra a diferença Δ entre a relação de deformação geral da chapa determinada a partir de sua variação de espessura, com a relação de deformação local da junta soldada S1 ou S2, de acordo com o método de fabricação (média de três testes). TABELA 2

[057] Para o método convencional, é assim demonstrado que a junta soldada é deformada 7% menos que a chapa adjacente. Surpreendentemente, é demonstrado que o método da invenção conduz a uma relação de deformação conferida por laminação que é quase idêntica na chapa e na tira, reduzindo assim o risco de fratura prematura na junta soldada devido às deformações serem concentradas mais particularmente nesta área.

[058] Além disso, a Tabela 3 compara a largura das juntas soldadas (medidas ao nível da Zona Afetada pelo Calor) e sua dureza média HV0,5, medida em uma chapa de 1 mm de espessura final obtida pelo método de referência R1 ou pelo método da invenção I1. Para efeitos de comparação, a dureza da chapa de 1 mm de espessura, bem como a diferença relativa entre a dureza das juntas soldadas e a da chapa foram também examinadas.

[059] A microestrutura das juntas (S1) e (S2) é predominantemente martensítica com uma pequena proporção de bainita. TABELA 3

[060] É assim demonstrado que o método da invenção resulta em uma tira soldada com uma junta mais estreita e para a qual a diferença na dureza é menor em comparação com o metal base do que no caso do método de referência, esta homogeneidade contribuindo para reduzir o risco de fratura prematura na junta soldada durante a laminação a frio.

[061] Amostras de 70 mm de comprimento e 5 mm de largura, tomadas paralelamente às juntas soldadas, foram utilizadas para medir a resistência à tração Rm e tensão de fratura A em chapas laminadas a frio de 1 mm de espessura fabricadas pelo método de referência e pelo método da invenção. Os resultados para as juntas soldadas e a chapa de base são apresentados na Tabela 4. TABELA 4

[062] Mais uma vez, o método de acordo com a invenção demonstra que é possível obter um elevado grau de homogeneidade das propriedades mecânicas tanto na chapa de base como na junta soldada, o que reduz o risco de fratura durante a laminação a frio da tira. De fato, no método convencional R1, a tensão de fratura da junta soldada é menor, o que significa que uma concentração local de tensões poderia levar mais facilmente à fratura. No método da invenção, a reserva de plasticidade da junta soldada é superior e comparável à do metal de base, de modo que o risco de fratura é significativamente reduzido.

[063] Além disso, a rugosidade superficial das chapas fabricadas por métodos convencionais e pelo método da invenção foi medida utilizando uma medição de rugosidade 3D.

[064] As imagens 3D foram processadas usando o software Mountains®. Perfis de rugosidade foram analisados de acordo com a ISO4287, imagens de acordo com EN15178N. Os resultados são mostrados na Tabela 5. TABELA 5

[065] Pode ser observado que a invenção torna possível fabricar chapas cuja rugosidade superficial Ra é relativamente inalterada, isto é, duas passagens através da linha de laminação não alteraram a rugosidade em comparação com uma única passagem. Assim, sabemos que um aumento na rugosidade aumenta a emissividade durante o recozimento do forno, o que ocorre após a laminação a frio. Por exemplo, no caso de um forno de recozimento com aquecimento de chama direto que resulta em uma fase oxidante para o ferro, uma chapa com rugosidade aumentada é aquecida mais rapidamente, o que pode afetar a cinética de recristalização e precipitação e, assim, as propriedades mecânicas finais da chapa. Uma alteração na rugosidade pode, portanto, exigir que as configurações do forno de recozimento sejam alteradas.

[066] No entanto, como vimos, a rugosidade é relativamente inalterada para uma dada composição de aço e espessura, as chapas laminadas por um método convencional e as chapas laminadas pelo processo da invenção podem ser passadas sucessivamente através de um forno de recozimento sem alterar suas configurações, o que tem a vantagem de simplificar o gerenciamento do forno de recozimento.

EXEMPLO 2

[067] Foi fornecido um aço de endurecimento por prensagem, cuja composição, expressa como porcentagem em peso, é mostrada na Tabela 5, com o restante sendo ferro e impurezas inevitáveis devido ao processamento.

[068] Chapas de aço foram laminadas a quente até uma espessura ei de 3,5 mm. Para tornar o processo contínuo, essas chapas foram soldadas por faísca sob as seguintes condições (S1): Distância de centelha: 9,5 mm; Distância de forjamento: 2,5 mm; Tempo de ciclo de soldagem: 12 s; Tempo de recozimento após a soldagem: 9 s.

[069] As chapas foram laminadas a frio em um laminador contínuo consistindo em cinco suportes de laminação para uma espessura intermediária eint = 1,75 mm. Nesta fase, a deformação ε1 é igual a:

[070] A solda (S1) foi removida por corte, as chapas assim obtidas foram enroladas e armazenadas temporariamente. Estas chapas foram então desenroladas e soldadas por faísca para criar uma junta soldada (S2) sob as seguintes condições: Distância de centelha: 6,5 mm; Distância de forjamento: 1,5 mm; Tempo de ciclo de soldagem: 7 s; Tempo de recozimento pós-solda: 7 s.

[071] Após a remoção do excesso de espessura da junta (S2) por usinagem, esta chapa de 1,75 mm de espessura foi então laminada a frio até uma espessura final ef de 0,64 mm. A relação de deformação conferida por esta segunda fase de laminação (L2) é igual a:

[072] Nestas condições, que são as da invenção, afirma-se que o processo não provoca qualquer falha prematura da soldadura de tira e que é possível fabricar chapas de dimensão fina deste aço de endurecimento por prensagem.

[073] O processo de acordo com a invenção será vantajosamente usado para reduzir o risco de falha de tiras durante a fabricação de aços bifásicos e Trip laminados a frio, de aços de alta formabilidade, de aços para endurecimento por prensagem, laminados a frio para a indústria automotiva.

[074] Será também vantajosamente utilizado para a fabricação de chapas com faixas de espessura mais fina do que aquelas obtidas diretamente em uma única etapa de laminação pelas instalações existentes.

Claims

1. MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UMA CHAPA DE AÇO LAMINADA A FRIO possuindo uma espessura ef entre 0,5 mm e 3 mm, caracterizado por compreender etapas sucessivas nesta ordem, segundo as quais: - pelo menos duas chapas laminadas a quente com uma espessura ei são fornecidas, então - as pelo menos duas chapas laminadas a quente são soldadas topo a topo, de modo a criar uma junta soldada (S1) com uma direção perpendicular à direção da laminação a quente, então - as pelo menos duas chapas laminadas a quente são decapadas por passagem contínua através de um banho, então - em uma etapa (L1), um conjunto de pelo menos duas chapas laminadas a quente e soldadas é laminado a frio, até uma espessura intermediária eint, a direção de laminação a frio (DL1) coincidindo com a direção de laminação a quente, sendo a laminação a frio realizada com uma relação de redução

- a junta soldada (S1) é removida de modo a obter pelo menos duas chapas laminadas a frio intermediárias, então - as pelo menos duas chapas laminadas a frio intermediárias são soldadas topo a topo, de modo a criar uma junta soldada (S2) com uma direção perpendicular à direção da laminação a quente, então - em uma etapa (L2), o conjunto de pelo menos duas chapas intermediárias laminadas a frio e soldadas é laminado a frio até à espessura final ef, a direção (DL2) da etapa de laminação a frio (L2) coincidindo com a direção da laminação (DL1).

2. MÉTODO DE FABRICAÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por:

3. MÉTODO DE FABRICAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela composição do aço ser a de um aço do tipo bifásico com resistência à tração Rm superior a 600 MPa.

4. MÉTODO DE FABRICAÇÃO, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pela composição do aço consistir de, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,05% < C < 0,17% 1,1% < Mn < 2,76% 0,07% < Si < 0,7% S < 0,008% P < 0,030% 0,015% < Al < 0,61% Mo < 0,13% Cr < 0,55% Cu < 0,2% Ni < 0,2% Nb < 0,050% Ti < 0,045% V < 0,010% B < 0,005% Ca < 0,030% N < 0,007%, o restante sendo ferro e impurezas como resultado do processo de produção.

5. MÉTODO DE FABRICAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela composição do aço ser a de um aço de alta formabilidade com resistência à tração Rm superior a 690 MPa.

6. MÉTODO DE FABRICAÇÃO, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pela composição do aço consistir de, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,13% < C < 0,3% 1,8% < Mn < 3,5% 0,1% < Si < 2% 0,1% < Al < 2% sendo entendido que 1% < Si + Al < 2,5%, < 0,010% N, e, opcionalmente, Ni, Cr e Mo, sendo entendido que Ni + Cr + Mo <1%, Ti < 0,1% Nb < 0,1% V < 0,1% o restante sendo ferro e impurezas como resultado do processo de produção.

7. MÉTODO DE FABRICAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pelo aço ser um aço para endurecimento por prensagem para a fabricação de peças com resistência à tração Rm superior a 1000 MPa.

8. MÉTODO DE FABRICAÇÃO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pela composição do aço consistir de, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,15% < C < 0,5% 0,4% < Mn < 3% 0,1 < Si < 1% Cr < 1% Ti < 0,2% Al < 0,1% B < 0,010% e, opcionalmente, 0,25% < Nb < 2% Nb < 0,060%, o restante sendo ferro e impurezas como resultado do processo de produção.

9. MÉTODO DE FABRICAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado pela composição do aço ser a de um aço martensítico com resistência à tração Rm entre 1200 MPa e 1700 MPa.

10. MÉTODO DE FABRICAÇÃO, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela composição do aço consistir de, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,10% < C < 0,30% 0,40% < Mn < 2,20% 0,18% < Si < 0,30% 0,010% < Al < 0,050 0,0025 < B < 0,005% e, opcionalmente, 0,020% < Ti < 0,035% Cu < 0,10% Ni < 0,10% Cr < 0,21%, o restante sendo ferro e impurezas como resultado do processo de produção.

11. MÉTODO DE FABRICAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado por depois que a junta soldada (S1) foi removida, e antes que a junta soldada (S2) seja criada, as pelo menos duas chapas laminadas a frio intermediárias serem enroladas, temporariamente armazenadas e depois desenroladas.

12. MÉTODO DE FABRICAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por pelo menos a junta soldada (S1) ou pelo menos a junta soldada (S2) ser feita por soldagem por faísca.

13. MÉTODO DE FABRICAÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado por pelo menos a junta soldada (S1) ou pelo menos a junta soldada (S2) ser feita por soldagem a laser.

14. CHAPA DE AÇO SOLDADA e depois laminada a frio, possuindo uma espessura entre 0,5 mm e 3 mm, sendo a relação de deformação criada pela laminação a frio no metal base igual a εMB, sendo a relação de deformação criada pela laminação a frio na junta soldada igual a εS, caracterizada por:

em que a direção geral da junta soldada se estende perpendicularmente à direção de laminação.

15. CHAPA DE AÇO SOLDADA e depois laminada a frio, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pela composição do aço ser a de um aço bifásico com resistência à tração Rm superior a 600 MPa.

16. CHAPA DE AÇO SOLDADA e depois laminada a frio, de acordo com a reivindicação 15, caracterizada pela composição do aço consistir de, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,05% < C < 0,17% 1,1% < Mn < 2,76% 0,07% < Si < 0,7% S < 0,008% P < 0,030% 0,015% < Al < 0,61% Mo < 0,13% Cr < 0,55% Cu < 0,2% Ni < 0,2% Nb < 0,050% Ti < 0,045% V < 0,010% B < 0,005% Ca < 0,030% N < 0,007% o restante sendo ferro e impurezas como resultado do processo de produção.

17. CHAPA DE AÇO SOLDADA e depois laminada a frio, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pela composição do aço ser a de um aço de alta formabilidade com resistência à tração Rm superior a 690 MPa.

18. CHAPA DE AÇO SOLDADA e depois laminada a frio, de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pela composição do aço consistir de, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,13% < C < 0,3% 1,8% < Mn < 3,5% 0,1% < Si < 2% 0,1% < Al < 2% sendo entendido que 1% < Si + Al < 2,5% < 0,010% N, e, opcionalmente, Ni, Cr e Mo, sendo entendido que Ni + Cr + Mo <1%, Ti < 0,1% Nb < 0,1% V < 0,1% o restante sendo ferro e impurezas como resultado do processo de produção.

19. CHAPA DE AÇO SOLDADA e depois laminada a frio, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pelo aço ser um aço para endurecimento por prensagem para a fabricação de peças com resistência à tração Rm superior a 1000 MPa.

20. CHAPA DE AÇO SOLDADA e depois laminada a frio, de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pela composição do aço consistir de, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,15% < C < 0,5% C 0,4% < Mn < 3% 0,1 < Si < 1% Cr < 1%, Ti < 0,2% Al < 0,1% B < 0,010% e, opcionalmente, 0,25% < Nb < 2% Nb < 0,060% o restante sendo ferro e impurezas como resultado do processo de produção.

21. CHAPA DE AÇO SOLDADA e depois laminada a frio, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada pela composição do aço ser a de um aço martensítico com uma resistência à tração Rm entre 1200 MPa e 1700 MPa.

22. CHAPA DE AÇO SOLDADA, de acordo com a reivindicação 21, caracterizada pela composição do aço consistir de, sendo os teores expressos como porcentagem em peso: 0,10% < C < 0,30% 0,40% < Mn < 2,20% 0,18% < Si < 0,30% 0,010% < Al < 0,050% 0,0025 < B < 0,005% e, opcionalmente, 0,020% < Ti < 0,035% Cu < 0,10% Ni < 0,10% Cr < 0,21%, o restante sendo ferro e impurezas como resultado do processo de produção.

23. CHAPA DE AÇO SOLDADA, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 22, caracterizada pela junta soldada ser uma solda por faísca.

24. CHAPA DE AÇO SOLDADO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 22, caracterizada pela junta soldada ser uma solda a laser.