BR112019011156A2

BR112019011156A2 - método para fabricar uma chapa de aço tratada termicamente, bobina, linha de tratamento térmico e produto de programa de computador

Info

Publication number: BR112019011156A2
Application number: BR112019011156A
Authority: BR
Inventors: Bonnet Frédéric
Original assignee: Arcelormittal
Priority date: 2016-12-20
Filing date: 2017-12-20
Publication date: 2019-10-01
Also published as: FI3559284T3; JP2022017413A; MA47360B1; US20200040426A1; ZA201903435B; WO2018116191A2; WO2018116191A3; RU2720350C1; CA3047975C; KR20190087498A; JP2024028268A; CN110088311B; BR112019011156B1; HUE062056T2; MX2019007174A; EP3559284B1; EP3559284A2; CA3047975A1; CN110088311A; JP2020509240A

Abstract

a presente invenção refere-se a um método para fabricar uma chapa de aço tratada termicamente.

Description

“MÉTODO PARA FABRICAR UMA CHAPA DE AÇO TRATADA TERMICAMENTE, BOBINA, LINHA DE TRATAMENTO TÉRMICO E PRODUTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR”

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se a um método para fabricar uma chapa de aço tratada termicamente tendo uma composição química de aço e uma microestrutura m_aivo compreendendo de 0 a 100% de pelo menos uma fase escolhida dentre: ferrita, martensita, bainita, perlita, cementita e austenita, em uma linha de tratamento térmico. A invenção é particularmente bem adequada para a fabricação de veículos automotivos.

Antecedentes da Invenção [002] É conhecido o uso de chapas de aço revestidas ou sem revestimento para a fabricação de veículos automotivos. Uma infinidade de graus de aço é usada para fabricar um veículo. A escolha do grau de aço depende da aplicação final da peça de aço. Por exemplo, os aços IF (livres de intersticiais) podem ser produzidos para uma peça exposta, os aços TRIP (plasticidade induzida por transformação) podem ser produzidos para os membros transversais do assento e do chão ou os pilares A e os aços DP (fase dupla) podem ser produzidos para barras traseiras ou membro transversal do teto.

[003] Durante a produção destes aços, são realizados tratamentos cruciais no aço para obter a peça desejada, com exceção das propriedades mecânicas para uma aplicação específica. Tais tratamentos podem ser, por exemplo, um recozimento contínuo antes da deposição de um revestimento metálico ou um tratamento de têmpera e partição. Normalmente, o tratamento a ser realizado é selecionado em uma lista de tratamentos conhecidos, sendo este tratamento escolhido dependendo do grau do aço.

[004] O pedido de patente WO 2010/049600 refere-se a um

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 9/37

2/18 método de utilização de uma instalação para tratamento térmico de uma tira de aço em movimento contínuo, compreendendo as etapas de: selecionar uma taxa de arrefecimento da tira de aço dependendo, entre outras características metalúrgicas na entrada e características metalúrgicas exigidas na saída da instalação; inserir as características geométricas da banda; calcular o perfil de transferência de energia ao longo da rota do aço na luz com a velocidade da linha; determinar os valores desejados para os parâmetros de ajuste da seção de arrefecimento e ajustar a transferência de energia dos dispositivos de arrefecimento da seção de arrefecimento de acordo com os referidos valores de monitoramento.

[005] No entanto, este método baseia-se apenas na seleção e na aplicação de ciclos de arrefecimento bem conhecidos. Significa que, para um grau de aço, por exemplo, aços TRIP, há um enorme risco de que o mesmo ciclo de arrefecimento seja aplicado, mesmo se cada aço TRIP tenha características próprias compreendendo composição química, microestrutura, propriedades, textura da superfície etc. Assim, o método não leva em conta as características reais do aço. Ele permite o tratamento térmico não personalizado de uma variedade de graus de aço.

[006] Consequentemente, o tratamento térmico não está adaptado a um aço específico e, portanto, ao final do tratamento, as propriedades desejadas não são obtidas. Além disso, após o tratamento, o aço pode ter uma grande dispersão das propriedades mecânicas. Finalmente, mesmo que uma ampla faixa de graus de aço possa ser fabricada, a qualidade do aço tratado é inferior.

[007] Assim, o objetivo da invenção é resolver os inconvenientes acima proporcionando um método para fabricar uma chapa de aço tratada termicamente tendo uma composição química específica de aço e uma microestrutura específica m_aivo para atingir em uma linha de tratamento térmico.

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 10/37

3/18

Em particular, o objetivo é realizar um tratamento adaptado a cada chapa de aço, sendo esse tratamento calculado muito precisamente no menor tempo de cálculo possível de modo a proporcionar uma chapa de aço com as propriedades excetuadas, tendo tais propriedades o mínimo de dispersão de propriedades possível.

[008] Este objetivo é conseguido proporcionando um método de acordo com a reivindicação 1. O método também pode compreender quaisquer características das reivindicações 2 a 18.

[009] Outro objetivo é conseguido proporcionando uma bobina de acordo com a reivindicação 19. O método também pode compreender características das reivindicações 20 ou 21.

[010] Outro objetivo é alcançado proporcionando uma linha de tratamento térmico de acordo com a reivindicação 22.

[011] Finalmente, o objetivo é alcançado fornecendo um produto de programa de computador de acordo com a reivindicação 23.

[012] Outras características e vantagens da invenção tornar-seão evidentes a partir da seguinte descrição detalhada da invenção.

Breve Descrição dos Desenhos [013] Para ilustrar a invenção, várias formas de realização e ensaios de exemplos não limitativos serão descritas, particularmente com referência às seguintes Figuras:

A Figura 1 ilustra um exemplo do método de acordo com a presente invenção;

A Figura 2 ilustra um exemplo em que um recozimento contínuo de uma chapa de aço compreendendo uma etapa de aquecimento, uma etapa de imersão, uma etapa de arrefecimento e uma etapa de envelhecimento (overaging) é realizado;

A Figura 3 ilustra uma forma de realização preferida de acordo com

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 11/37

4/18 a invenção;

A Figura 4 ilustra um exemplo de acordo com a invenção, em que um recozimento contínuo é realizado em uma chapa de aço antes da deposição de um revestimento por imersão a quente; e

A Figura 5 ilustra um exemplo em que um tratamento de têmpera e partição é realizado em uma chapa de aço.

Descrição de Realizações da Invenção [014] Os seguintes termos serão definidos:

- CC: composição química em porcentagem em peso,

- maivo: valor alvo da microestrutura,

- mpadrão: a microestrutura do produto selecionado,

- Paivo: valor alvo de uma propriedade mecânica,

- mi: microestrutura inicial da chapa de aço,

- X: fração de fase em porcentagem em peso,

- T: temperatura em graus Celsius (°C),

-1: tempo (s),

- s: segundos,

- UTS: resistência máxima à tração (MPa),

- YS: limite elástico (MPa),

- revestimento metálico à base de zinco significa um revestimento metálico compreendendo mais de 50% de zinco,

- revestimento metálico à base de alumínio significa um revestimento metálico compreendendo mais de 50% de alumínio, e

- trajetória térmica, TPpadrão, TPaivo, TPx e TPxint compreendem um tempo, uma temperatura do tratamento térmico e pelo menos uma taxa escolhida a partir de: uma taxa de arrefecimento, isotérmica ou de aquecimento. A taxa isotérmica tem uma temperatura constante.

[015] A designação “aço” ou “chapa de aço” significa uma chapa

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 12/37

5/18 de aço, uma bobina, uma placa com uma composição que permite que a peça atinja uma resistência à tração de até 2500 MPa e, mais preferivelmente, até 2000 MPa. Por exemplo, a resistência à tração é superior ou igual a 500 MPa, de um modo preferido, superior ou igual a 1000 MPa, vantajosamente superior ou igual a 1500 MPa. Uma ampla faixa de composição química é incluída, uma vez que o método de acordo com a invenção pode ser aplicado a qualquer tipo de aço.

[016] A invenção refere-se a um método para fabricar uma chapa de aço tratada termicamente tendo uma composição química de aço e uma microestrutura m_aivo compreendendo de 0 a 100% de pelo menos uma fase escolhida dentre: ferrita, martensita, bainita, perlita, cementita e austenita, em uma linha de tratamento térmico compreendendo:

A. uma etapa de preparação compreendendo:

(1) uma sub-etapa de seleção em que a composição química e a m_aivo são comparadas a uma lista de produtos predefinidos, cuja microestrutura inclui fases predefinidas e proporções predefinidas de fases, para selecionar um produto com uma microestrutura m_Padrão mais próxima da m_aivo e uma trajetória térmica predefinida TPpadrão para obter m_Padrão;

(2) uma sub-etapa de cálculo em que pelo menos duas trajetórias térmicas TPx, cada TP_X correspondendo a uma microestrutura m_x obtida no final de TPx, são calculadas com base no produto selecionado da etapa A.(1) e na TPpadrão e nu para alcançar m_aivo;

(3) uma sub-etapa de seleção em que uma trajetória térmica TPaivo para alcançar m_aivo é selecionada, TPaivo sendo escolhida a partir de TPx e sendo selecionada de forma que m_x seja a mais próximo de m_aivo;

B. uma etapa de tratamento térmico em que TPaivo é realizada na chapa de aço.

[017] Sem querer estar vinculado a qualquer teoria, parece que

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 13/37

6/18 quando o método de acordo com a presente invenção é aplicado, é possível obter um tratamento térmico personalizado para cada chapa de aço para tratar em um curto tempo de cálculo. De fato, o método de acordo com a presente invenção permite um tratamento térmico preciso e específico que leva em consideração a m_aivo, mais precisamente a proporção de todas as fases ao longo do tratamento e mi (incluindo a dispersão da microestrutura ao longo da chapa de aço). De fato, o método de acordo com a presente invenção leva em consideração para o cálculo as fases termodinamicamente estáveis, isto é, ferrita, austenita, cementita e perlita e as fases termodinâmicas metaestáveis, isto é, bainita e martensita. Assim, obtém-se uma chapa de aço com as propriedades esperadas com o mínimo de dispersão de propriedades possível.

[018] De preferência, a microestrutura m_aivo a atingir compreende:

-100% de austenita,

- de 5 a 95% de martensita, de 4 a 65% de bainita, sendo o restante de ferrita,

- de 8 a 30% de austenita residual, de 0,6 a 1,5% de carbono em solução sólida, sendo o restante ferrita, martensita, bainita, perlita e/ou cementita,

- de 1 % a 30% de ferrita e de 1 % a 30% de bainita, de 5 e 25% de austenita, sendo o restante de martensita,

- de 5 a 20% de austenita residual, sendo o restante de martensita,

- ferrita e austenita residual,

- austenita residual e fases intermetálicas,

- de 80 a 100% de martensita e de 0 a 20% de austenita residual,

-100% de martensita,

- de 5 a 100% de perlita e de 0 a 95% de ferrita, e

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 14/37

7/18

- pelo menos 75% de ferrita equiaxial (equiaxed), de 5 a 20% de martensita e bainita em quantidade menor ou igual a 10%.

[019] Vantajosamente, durante a sub-etapa de seleção A.(1), a composição química e a m_aivo são comparadas a uma lista de produtos predefinidos. Os produtos predefinidos podem ser qualquer tipo de grau de aço. Por exemplo, eles incluem fase dupla DP, plasticidade induzida por transformação (TRIP), aço temperado e particionado (Q&P), plasticidade induzida por maclação (TWIP), bainita livre de carboneto (CFB), aço endurecido por pressão (PHS), TRIPLEX, DUPLEX e alta ductilidade de fase dupla (DP HD).

[020] A composição química depende de cada chapa de aço. Por exemplo, a composição química de um aço DP pode compreender:

0,05 < C < 0,3%,

0,5 < Mn < 3,0%,

S < 0,008%

P < 0,080%,

N <0,1%,

Si < 1,0%, o restante da composição composta de ferro e impurezas inevitáveis resultantes do desenvolvimento.

[021] Cada produto predefinido compreende uma microestrutura incluindo fases predefinidas e proporção predefinida de fases. De preferência, as fases predefinidas na etapa A.(1) são definidas por pelo menos um elemento escolhido a partir de: o tamanho, a forma e a composição química. Assim, a m_Padrão inclui uma fase predefinida além das proporções predefinidas de fase. Vantajosamente, mi, m_x, m_aivo incluem fases definidas por pelo menos um elemento escolhido a partir de: o tamanho, a forma e a composição química. De acordo com a invenção, o produto predefinido que tem uma

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 15/37

8/18 microestrutura m_Padrão mais próxima da m_aivo é selecionado, assim como a trajetória térmica TPpadrão para atingir m_Padrão. A m padrão compreende as mesmas fases que a maivo. De preferência, a m_Padrão também compreende as mesmas proporções de fases que a maivo.

[022] A Figura 1 ilustra um exemplo de acordo com a invenção em que a chapa de aço para tratar tem a seguinte CC em peso: 0,2% de C, 1,7% de Mn, 1,2% de Si e 0,04% de Al. A maivo compreende 15% de austenita residual, 40% de bainita e 45% de ferrita, a partir de 1,2% de carbono em solução sólida na fase de austenita. De acordo com a invenção, a CC e a maivo são selecionadas e comparadas a uma lista de produtos predefinidos escolhidos a partir dos produtos 1 a 4. A CC e a maivo correspondem ao produto 3 ou 4, sendo este produto um aço TRIP.

[023] O produto 3 tem a seguinte CCs em peso: 0,25% de C, 2,2% de Mn, 1,5% de Si e 0,04% de Al. A m3 compreende 12% de austenita residual, 68% de ferrita e 20% de bainita, a partir de 1,3% de carbono em solução sólida na fase de austenita.

[024] O produto 4 tem a seguinte CC4 em peso: 0,19% de C, 1,8% de Mn, 1,2% de Si e 0,04% de Al. A mu compreende 12% de austenita residual, 45% de bainita e 43% de ferrita, a partir de 1,1% de carbono em solução sólida na fase de austenita.

[025] O produto 4 tem uma microestrutura mais próxima da maivo, pois tem as mesmas fases que a maivo nas mesmas proporções.

[026] Como mostrado na Figura 1, dois produtos predefinidos podem ter a mesma composição química CC e diferentes microestruturas. De fato, 0 Produtoi e 0 Produtor são ambos aços DP600 (fase dupla com um UTS de 600 MPa). Uma diferença é que 0 Produtoi tem uma microestrutura mi e 0 ProdutOT tem uma microestrutura diferente mr. A outra diferença é que 0 Produtoi tem um YS de 360 MPa e 0 Produtor tem um YS de 420 MPa. Assim,

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 16/37

9/18 é possível obter chapas de aço com diferentes ajustes UTS/ YS para um grau de aço.

[027] Durante a sub-etapa de cálculo A.(2), pelo menos duas trajetórias térmicas TPx são calculadas com base no produto selecionado da etapa A.(1) e mi para alcançar a m_aivo. O cálculo da TPx leva em conta o comportamento térmico e o comportamento metalúrgico da chapa de aço quando comparado aos métodos convencionais, onde apenas o comportamento térmico é considerado. No exemplo da Figura 1, o produto 4 é selecionado porque mu é o mais próximo da m_ai_vo e TP4 é selecionado, em que rru e TP4 correspondem respectivamente a m_padrão e TP_padrão.

[028] A Figura 2 ilustra um recozimento contínuo de uma chapa de aço compreendendo uma etapa de aquecimento, uma etapa de imersão, uma etapa de arrefecimento e uma etapa de envelhecimento. Uma grande variedade de TPx é calculada para alcançar a m_ai_vo, como mostrado apenas para a etapa de aquecimento na Figura 2. Neste exemplo, as TPx são calculadas ao longo de todo 0 recozimento contínuo (não mostrado).

[029] Preferivelmente, pelo menos 10 TPx são calculadas, mais preferivelmente pelo menos 50, vantajosamente pelo menos 100 e mais preferencialmente pelo menos 1000. Por exemplo, 0 número de TPx calculadas está entre 2 e 10000, preferencialmente entre 100 e 10000, mais preferencialmente entre 1000 e 10000.

[030] Na etapa A.(3), uma trajetória térmica TP_aivo para alcançar a m_aivo é selecionada. A TP_ai_V0 é escolhida a partir da TPx para que a m_x seja a mais próximo da m_aivo. Assim, na Figura 1, a TP_aivo é escolhida a partir de uma grande variedade de TPx. De preferência, as diferenças entre as proporções de fase presente em m_ai_vo e m_x são de ± 3%.

[031] Vantajosamente, na etapa A.(2), a entalpia térmica H liberada ou consumida entre mi e m_ai_vo é calculada de tal modo que:

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 17/37

10/18

Hx = (Xferrita * Hferrita) + (Xmartensita * Hmartensita) + (Xbainita * Hbainita) + (Xperlita * Hperlita) + (Hcementita + Xcementita) + (Haustenita + Xaustenita)

X sendo uma fração de fase.

[032] Sem querer estar vinculado a qualquer teoria, H representa a energia liberada ou consumida ao longo de toda a trajetória térmica quando uma transformação de fase é executada. Acredita-se que algumas transformações de fase sejam exotérmicas e algumas delas sejam endotérmicas. Por exemplo, a transformação de ferrita em austenita durante uma trajetória de aquecimento é endotérmica, enquanto a transformação de austenita em perlita durante uma trajetória de arrefecimento é exotérmica.

[033] Em uma forma de realização preferida, na etapa A.(2), todo o ciclo térmico TPx é calculado de tal modo que:

T(t + At) = T(t) + ⁺ & _±

P-E_P-C_pe C_pe com C_pe: o calor específico da fase (J-kg’¹-K’¹), p: a densidade do aço (g.nr³), Ep: a espessura do aço (m), φ: o fluxo de calor (convectivo + radiativo em W), Hx (J.Kg’¹), T: temperatura (°C) e t: tempo (s).

[034] De preferência, na etapa A.(2), pelo menos uma microestrutura de aço intermediária m_Xint correspondente a uma trajetória térmica intermediária TPxint e a entalpia térmica Hxint são calculadas. Nesse caso, o cálculo da TPx é obtido pelo cálculo de uma grande variedade de TPxint. Assim, preferencialmente, TPx é a soma de todas as TPxint e Hx é a soma de todas as Hxint. Nesta forma de realização preferida, a TPxint é calculada periodicamente. Por exemplo, ela é calculada a cada 0,5 segundos, de preferência 0,1 segundos ou menos.

[035] A Figura 3 ilustra uma forma de realização preferida em que na etapa A.(2), minti e mint2 correspondendo respectivamente a TPxinti e TPxint2, bem como a Hxinti e Hxint2, são calculadas. A H_x durante toda a trajetória

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 18/37

11/18 térmica é determinada para calcular TPx.

[036] Em uma forma de realização preferida, antes da etapa A.(1), pelo menos uma propriedade mecânica alvo Paivo escolhida entre resistência à deformação YS, resistência máxima à tração UTS, alongamento, expansão de orifício, conformabilidade é selecionada. Nesta forma de realização, de preferência, a m_aivo é calculada com base em Paivo.

[037] Sem querer estar vinculado a qualquer teoria, acredita-se que as características da chapa de aço são definidas pelos parâmetros de processo aplicados durante a produção de aço. Assim, vantajosamente, na etapa A.(2), os parâmetros de processo experimentados pela chapa de aço antes de entrar na linha de tratamento térmico são considerados para calcular TPx. Por exemplo, os parâmetros de processo compreendem pelo menos um elemento escolhido a partir de: uma temperatura de laminação final, uma trajetória de arrefecimento da mesa de saída, uma temperatura de enrolamento, uma taxa de arrefecimento da bobina e uma taxa de redução de laminação a frio.

[038] Em outra forma de realização, os parâmetros de processo da linha de tratamento que a chapa de aço será submetida na linha de tratamento térmico são considerados para calcular TPx. Por exemplo, os parâmetros de processo compreendem pelo menos um elemento escolhido a partir de: uma velocidade da linha, uma temperatura da chapa de aço térmica específica para alcançar, potência de aquecimento das seções de aquecimento, temperatura de aquecimento e uma temperatura de imersão, potência de arrefecimento das seções de arrefecimento, uma temperatura de arrefecimento, uma temperatura de envelhecimento.

[039] De preferência, a trajetória térmica, TPx, TPxint, TPpadrão ou TPaivo, compreendem pelo menos um tratamento escolhido a partir de: um tratamento de aquecimento, isotérmico ou de arrefecimento. Por exemplo, a

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 19/37

12/18 trajetória térmica pode ser um recozimento de recristalização, uma trajetória de endurecimento por pressão, uma trajetória de recuperação, um recozimento austenítico intercrítico ou completo, uma trajetória de têmpera ou de partição, uma trajetória isotérmica ou uma trajetória de têmpera.

[040] De preferência, é realizado um recozimento de recristalização. O recozimento de recristalização compreende opcionalmente uma etapa de pré-aquecimento, uma etapa de aquecimento, uma etapa de imersão, uma etapa de arrefecimento e, opcionalmente, uma etapa de equalização. Neste caso, é realizado em um forno de recozimento contínuo compreendendo opcionalmente uma seção de pré-aquecimento, uma seção de aquecimento, uma seção de imersão, uma seção de arrefecimento e, opcionalmente, uma seção de equalização. Sem querer estar vinculado a qualquer teoria, acredita-se que o recozimento de recristalização é a trajetória térmica mais difícil de manusear uma vez que compreende muitas etapas para ter em conta compreendendo as etapas de arrefecimento e aquecimento.

[041] De preferência, toda vez que uma nova chapa de aço entra na linha de tratamento térmico, uma nova etapa de cálculo A.(2) é executada automaticamente com base na etapa de seleção A.(1) realizada anteriormente. De fato, o método de acordo com a presente invenção adapta a trajetória térmica TPaivo a cada chapa de aço, mesmo que o mesmo grau de aço entre na linha de tratamento térmico, uma vez que as características reais de cada aço diferem frequentemente. A nova chapa de aço pode ser detectada e as novas características da chapa de aço são medidas e previamente pré-selecionadas. Por exemplo, um detector detecta a soldagem entre duas bobinas.

[042] Nesta forma de realização preferida, uma adaptação da trajetória térmica é realizada à medida que a chapa de aço entra na linha de tratamento térmico nos primeiros metros da chapa de modo a evitar uma forte variação do processo.

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 20/37

13/18 [043] A Figura 4 ilustra um exemplo de acordo com a invenção, em que um recozimento contínuo é realizado em uma chapa de aço antes da deposição de um revestimento por imersão a quente. Com o método de acordo com a presente invenção, após uma seleção de um produto predefinido tendo uma microestrutura próxima a m_aivo (não mostrada), uma TPx é calculada com base em mi, o produto selecionado e m_aivo. Neste exemplo, as trajetórias térmicas intermediárias de TPxinti a TPxinte, correspondendo respectivamente a mxinti a mxinte, e Hxinti a Hxinte são calculadas. H_x é determinada para obter TPx. Nesta figura, TP_ai_V0 foi selecionada a partir de uma infinidade de TPx.

[044] De acordo com a presente invenção, a m_aivo pode ser a microestrutura excetuada a qualquer momento de um tratamento térmico. Em outras palavras, a m_ai_vo pode ser a microestrutura esperada no final de um tratamento térmico, como mostrado na Figura 4 ou em um momento preciso de um tratamento térmico, como mostrado na Figura 5. De fato, por exemplo, para a chapa de aço Q&P, um ponto importante de um tratamento de têmpera e partição é a T_q, correspondente a T’4 na Figura 5, que é a temperatura de têmpera. Assim, a microestrutura a considerar pode ser m’aivo. Neste caso, após a aplicação da TP’_aivo na chapa de aço, é possível aplicar um tratamento predefinido.

[045] Com o método de acordo com a presente invenção, é possível obter uma bobina feita de uma chapa de aço incluindo os ditos tipos de produtos predefinidos compreendendo DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DUPLEX e DP HD, em que tal bobina possui uma variação padrão de propriedades mecânicas abaixo ou igual a 25 MPa, de preferência abaixo ou igual a 15 MPa, mais preferencialmente abaixo ou igual a 9 MPa, entre quaisquer dois pontos ao longo da bobina. De fato, sem querer estar vinculado a qualquer teoria, acredita-se que o método incluindo a etapa de cálculo B.(1) leva em consideração a dispersão da microestrutura da chapa de aço ao longo

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 21/37

14/18 da bobina. Assim, a TPaivo aplicada na chapa de aço na etapa (B) permite uma homogeneização da microestrutura e também das propriedades mecânicas.

[046] De preferência, as propriedades mecânicas são escolhidas a partir de YS, UTS e alongamento. O baixo valor da variação padrão é devido à precisão da TPaivo.

[047] De preferência, a bobina é coberta por um revestimento metálico à base de zinco ou à base de alumínio.

[048] De preferência, em uma produção industrial, a variação padrão de propriedades mecânicas entre 2 bobinas feitas de uma chapa de aço incluindo os referidos tipos de produtos predefinidos inclui DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DUPLEX, DP HD, medida sucessivamente produzida na mesma linha é inferior ou igual a 25M Pa, preferivelmente inferior ou igual a 15 MPa, mais preferencialmente inferior ou igual a 9 MPa.

[049] Uma linha de tratamento térmico para a implementação de um método de acordo com a presente invenção é utilizada para executar TPaivo. Por exemplo, a linha de tratamento térmico é um forno de recozimento contínuo, um forno endurecimento por pressão, um recozimento em lote ou uma linha de têmpera.

[050] Finalmente, a presente invenção refere-se a um produto de programa de computador que compreende pelo menos um módulo metalúrgico, um módulo de otimização e um módulo térmico que cooperam juntos para determinar TPaivo, tais módulos compreendendo instruções de software que, quando implementadas por um computador, implementam o método de acordo com a presente invenção.

[051] O módulo metalúrgico prevê a microestrutura (m_x, m_aivo incluindo fases metaestáveis: bainita e martensita e fases estáveis: ferrita, austenita, cementita e perlita) e mais precisamente a proporção de fases ao longo do tratamento e prevê a cinética de transformação das fases.

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 22/37

15/18 [052] O módulo térmico prevê a temperatura da chapa de aço dependendo da instalação utilizada para o tratamento térmico, sendo a instalação, por exemplo, um forno de recozimento contínuo, as características geométricas da banda, os parâmetros de processo incluindo a potência de arrefecimento, aquecimento ou potência isotérmica, a entalpia térmica H liberada ou consumida ao longo de toda a trajetória térmica quando uma transformação de fase é executada.

[053] O módulo de otimização determina a melhor trajetória térmica para atingir a maivo, ou seja, TPaivo seguindo o método de acordo com a presente invenção usando os módulos metalúrgico e térmico.

[054] A invenção será agora explicada em ensaios realizados apenas para informação. Eles não são limitantes.

Exemplos [055] Neste exemplo, o DP780GI com a seguinte composição química foi escolhido:

C (%)	Mn (%)	Si (%)	Cr (%)	Mo (%)	P (%)	Cu (%)	Ti (%)	N (%)
0,145	1,8	0,2	0,2	0,0025	0,015	0,02	0,025	0,06

[056] A laminação a frio teve uma taxa de redução de 50% para obter uma espessura de 1 mm.

[057] A maivo para atingir compreendia 13% de martensita, 45% de ferrita e 42% de bainita, correspondendo à seguinte Paivo: YS de 500 MPa e uma UTS de 780 MPa. Uma temperatura de arrefecimento Tarrefecimento de 460 °C também devia ser alcançada para realizar um revestimento por imersão a quente com um banho de zinco. Esta temperatura deve ser alcançada com uma precisão de +/- 2 °C para garantir uma boa capacidade de revestimento no banho de Zn.

[058] Em primeiro lugar, a chapa de aço foi comparada a uma lista de produtos predefinidos, a fim de obter um produto selecionado com uma

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 23/37

16/18 microestrutura m_Padrão mais próxima a m_aivo. O produto selecionado foi um

DP780GI com a seguinte composição química:

C (%)	Mn (%)	Si (%)
0,150	1,900	0,2

[059] A microestrutura de DP780GI, isto é, m_Padrão, compreende

10% de martensita, 50% de ferrita e 40% de bainita. A trajetória térmica correspondente TP_Padrão compreende:

- uma etapa de pré-aquecimento em que a chapa de aço é aquecida desde a temperatura ambiente até 680 °C durante 35 segundos,

- uma etapa de aquecimento em que a chapa de aço é aquecida desde 680 °C até 780 °C durante 38 segundos,

- etapa de imersão em que a chapa de aço é aquecida a uma temperatura de imersão Timersão de 780 °C durante 22 segundos,

- uma etapa de arrefecimento em que a chapa de aço é resfriada com 11 jatos de pulverização de HNx para arrefecimento, como segue:

Jatos	Jato 1	Jato 2	Jato 3	Jato 4	Jato 5	Jato 6	Jato 7	Jato 8	Jato 9	Jato 10	Jato 11
Taxa de arrefecimento (°C/s)	13	10	12	7	10	14	41	26	25	16	18
Tempo (s)	1,76	1,76	1,76	1,76	1,57	1,68	1,68	1,52	1,52	1,52	1,52
T(°C)	748	730	709	697	681	658	590	550	513	489	462
Potência de arrefecimento (%)	0	0	0	0	0	0	58	100	100	100	100

- revestimento por imersão a quente em banho de zinco a 460 °C,

- o arrefecimento da chapa de aço até o rolo superior durante 24,6 segundos a 300 °C, e

- o arrefecimento da chapa de aço à temperatura ambiente.

[060] Em seguida, uma grande variedade de trajetórias térmicas TPx foram calculadas com base no produto selecionado DP780 e TP_Padrão e mi do DP780 para alcançar a m_aivo.

[061] Após o cálculo da TPx, uma trajetória térmica TPaivo para

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 24/37

17/18 alcançar a m_aivo foi selecionada, a TPaivo sendo escolhida a partir de TPx e sendo selecionada de tal forma que a m_x é o mais próxima de m_aivo. A TPaivo compreende:

- uma etapa de aquecimento em que a chapa de aço é aquecida desde 680 °C a 780 °C durante 38 segundos,

Jatos	Jato 1	Jato 2	Jato 3	Jato 4	Jato 5	Jato 6	Jato 7	Jato 8	Jato 9	Jato 10	Jato 11
Taxa de arrefecimento (°C/s)	18	11	12	7	38	27	48	19	3	7	6
Tempo (s)	1,76	1,76	1,76	1,76	1,57	1,68	1,68	1,52	1,52	1,52	1,52
T(°C)	748	729	709	697	637	592	511	483	479	468	458
Potência de arrefecimento (7°)	0	0	0	0	40	20	100	100	20	20	20

- revestimento por imersão a quente em banho de zinco a 460 °C,

- o arrefecimento da chapa de aço até a temperatura ambiente.

[062] A Tabela 1 mostra as propriedades obtidas com TPpadrão e

TPaivo na chapa de aço:

	TP padrão	TP alvo	Propriedades esperadas
Tarrefecimento Obtldâ	462 °C	458,09 °C	460 °C
Microestrutura obtida ao final da trajetória térmica	Xmartensita^ 12,83% Xterrita^ 53,85% Xbainita^ 33,31%	Xmartensita^ 12,86% Xterrita^ 47,33% Xbainita^ 39,82%	Xmartensita^ 13% Xterrita^ 45% Xbainita^ 42%
Desvio da microestrutura em relação à m_aivo	Xmartensita^ 0,17% Xterrita^ 8,85% Xbainita^ 8,69%	Xmartensita^ 0,14% Xterrita^ 2,33% Xbainita^ 2,18%	-
YS (MPa)	434	494	500

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 25/37

18/18

	TP padrão	TP alvo	Propriedades esperadas
Desvio da YS em relação à Paivo (MPa)	66	6	-
UTS (MPa)	786	792	780
Desvio da UTS em relação à Paivo(MPa)	14	8	-

[063] A Tabela 1 mostra que, com o método de acordo com a presente invenção, é possível obter uma chapa de aço com as propriedades esperadas desejadas, uma vez que a trajetória térmica TPaivo é adaptada a cada chapa de aço. Inversamente, aplicando uma trajetória térmica convencional, TPpadrão, as propriedades esperadas não são obtidas.

Claims

Reivindicações

1 a 11, caracterizado pelo fato de que na etapa A. (2), os parâmetros de

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 29/37

1 a 9, caracterizado pelo fato de que antes da etapa A. (1), pelo menos uma propriedade mecânica alvo Paivo escolhida entre resistência à deformação YS, resistência máxima à tração UTS, alongamento, expansão de orifício, conformabilidade é selecionada.

1 a 5, caracterizado pelo fato de que na etapa A. (2), a entalpia térmica H

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 28/37

1 a 4, caracterizado pelo fato de que as diferenças entre as proporções da fase presente na maivo e m_x são de ± 3%.

1 a 3, caracterizado pelo fato de que os ditos tipos de produtos predefinidos incluem fase dupla, plasticidade induzida por transformação, aço temperado e particionado, plasticidade induzida por maclação, bainita livre de carboneto, aço endurecido por pressão, TRIPLEX, DUPLEX e alta ductilidade de fase dupla.

1 a 2, caracterizado pelo fato de que a microestrutura maivo compreende:

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 27/37

(1) uma sub-etapa de seleção em que a composição química e a maivo são comparadas a uma lista de produtos predefinidos, cuja microestrutura inclui fases predefinidas e proporções predefinidas de fases, para selecionar um produto com uma microestrutura m_Padrão mais próxima da maivo e uma trajetória térmica predefinida TPpadrão para obter m_Padrão;

1. MÉTODO PARA FABRICAR UMA CHAPA DE AÇO TRATADA TERMICAMENTE tendo uma composição química de aço e uma microestrutura m_aivo compreendendo a partir de 0 a 100% de pelo menos uma fase escolhida dentre: ferrita, martensita, bainita, perlita, cementita e austenita, em uma linha de tratamento térmico, caracterizado pelo fato de que compreende

A. uma etapa de preparação compreendendo:

2/5

-100% de austenita,

- de 5 a 95% de martensita, de 4 a 65% de bainita, sendo o restante de ferrita,

- de 5 a 20% de austenita residual, sendo o restante de martensita,

- ferrita e austenita residual,

- austenita residual e fases intermetálicas,

- de 80 a 100% de martensita e de 0 a 20% de austenita residual,

-100% de martensita,

- de 5 a 100% de perlita e de 0 a 95% de ferrita, e

- pelo menos 75% de ferrita equiaxial, de 5 a 20% de martensita e bainita em quantidade menor ou igual a 10%.

2. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as fases predefinidas na etapa A. (1) são definidas por pelo menos um elemento escolhido a partir de: o tamanho, a forma, um produto químico e a composição.

(2) uma sub-etapa de cálculo em que pelo menos duas trajetórias térmicas TPx, cada TPx correspondendo a uma microestrutura m_x obtida no final de TPx, são calculadas com base no produto selecionado da etapa A.(1) e na TPpadrão e na microestrutura inicial mi da chapa de aço para alcançar maivo;

3/5 liberada ou consumida entre mi e m_aivo é calculada de tal modo que:

X sendo uma fração de fase.

3. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações

(3) uma sub-etapa de seleção em que uma trajetória térmica TPaivo para alcançar maivo é selecionada, TPaivo sendo escolhida a partir de TPx e sendo selecionada de forma que m_x seja a mais próximo de maivo;

4/5 processo experimentados pela chapa de aço antes de entrar na linha de tratamento térmico são considerados para calcular TPx.

4. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações

5/5 anteriormente.

5. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações

6. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações

7. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que na etapa A. (2), todo o ciclo térmico TPx é calculado de tal modo que:

T(t + At) = T(t) + í ^{φ Convecçã}°^{+ φ} “ ht± —

P-EP'C_pe C_pe com C_pe: o calor específico da fase (J-kg’¹-K’¹), p: a densidade do aço (g.nr³), Ep: espessura do aço (m), φ: o fluxo de calor (convective + radiativo em W), H_x (J.Kg’¹), T: temperatura (°C) e t: tempo (s).

8. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 7, caracterizado pelo fato de que na etapa A. (2), pelo menos uma microestrutura de aço intermediária m_Xint correspondente a uma trajetória térmica intermediária TPxint e a entalpia térmica Hxint são calculadas.

9. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que na etapa A. (2), TP_X é a soma de todas as TPxint e H_x é a soma de todas as Hxint.

10. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações

11. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a m_aivo é calculada com base em Paivo.

12. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações

13. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que os parâmetros de processo compreendem pelo menos um elemento escolhido a partir de: uma taxa de redução de laminação a frio, uma temperatura de enrolamento, uma trajetória de arrefecimento da mesa de saída, uma temperatura de arrefecimento e uma taxa de arrefecimento da bobina.

14. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que os parâmetros de processo da linha de tratamento que a chapa de aço será submetida na linha de tratamento térmico são considerados para calcular TPx.

15. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que os parâmetros de processo compreenderem pelo menos um elemento escolhido a partir de: uma temperatura da chapa de aço térmica específica para alcançar, a velocidade da linha, a potência de arrefecimento das seções de arrefecimento, a potência de aquecimento das seções de aquecimento, uma temperatura de envelhecimento, uma temperatura de arrefecimento, uma temperatura de aquecimento e uma temperatura de imersão.

16. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que a trajetória térmica, TPx, TPxint, TPpadrão ou TPaivo, compreendem pelo menos um tratamento escolhido a partir de: um tratamento de aquecimento, isotérmico ou de arrefecimento.

17. MÉTODO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que toda vez que uma nova chapa de aço entra na linha de tratamento térmico, uma nova etapa de cálculo A. (2) é executada automaticamente com base na etapa de seleção A. (1) realizada

Petição 870190072811, de 30/07/2019, pág. 30/37

18. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que uma adaptação da trajetória térmica é realizada à medida que a chapa de aço entra na linha de tratamento térmico nos primeiros metros da chapa.

19. BOBINA, caracterizada pelo fato de que é feita de uma chapa de aço, incluindo os ditos tipos de produtos predefinidos compreendendo DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DUPLEX e DP HD, obtidos a partir do método, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 18, possuindo uma variação padrão de propriedades mecânicas abaixo ou igual a 25 MPa entre quaisquer dois pontos ao longo da bobina.

20. BOBINA, de acordo com a reivindicação 19, caracterizada pelo fato de que a variação padrão é inferior ou igual a 15 MPa entre quaisquer dois pontos ao longo da bobina.

21. BOBINA, de acordo com a reivindicação 20, caracterizada pelo fato de que a variação padrão é inferior ou igual a 9 MPa entre quaisquer dois pontos ao longo da bobina.

22. LINHA DE TRATAMENTO TÉRMICO, caracterizada pelo fato de que é para a implementação de um método para fabricar uma chapa de aço tratada termicamente conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 18.

23. PRODUTO DE PROGRAMA DE COMPUTADOR, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos um módulo metalúrgico, um módulo de otimização e um módulo térmico cooperando juntos para determinar TPaivo, tais módulos compreendendo instruções de programa de computador que, quando implementadas por um computador, implementam um método para fabricar uma chapa de aço tratada termicamente conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 18.