BR112020025305A2 - Uma tira de aço inoxidável duplex e método para produção da mesma - Google Patents

Uma tira de aço inoxidável duplex e método para produção da mesma Download PDF

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Abstract

”uma tira de aço inoxidável duplexe método para produção da mesma“. a presente invenção se refere a uma tira de aço inoxidável duplex fabricada a partir de aço inoxidável duplex, em que o aço inoxidável duplex compreende a seguinte composição, em % em peso: c menos do que ou igual a 0,02; si 0,05 0,40; mn 0,5 3,0; cr 30,0 até 33,0; ni 5,0 - 10,0; mo 2,0 4,0; n 0,40 0,60; al 0,010 0,035; b 0,0020 0,0030; ca 0,0006 0,0040; cu 0 0,60; v 0 0,15; w 0 0,05; co 0 0,60; ti 0 0,03; nb 0 0,03; p menos do que ou igual a 0,03; s menos do que ou igual a 0,02; balanço fe e impurezas inevitáveis; e em que o aço inoxidável duplex consiste de 30% em volume 70% em volume de fase de austenita e 70% em volume 30% em volume de fase de ferrita; e em que a tira de aço inoxidável duplex possui camadas alternadas de fase de ferrita e de fase de austenita, referidas camadas alternadas são essencialmente paralelas com o plano do objeto e referidas 10 camadas alternadas possuem uma espessura de camada média de menos do que ou igual a cerca de 10 m. a presente invenção também se refere a um método de produção de uma tira compreendendo referido aço inoxidável duplex.

Description

”UMA TIRA DE AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX E MÉTODO PARA PRODUÇÃO DA MESMA“ CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO
[0001] A presente invenção se refere a uma tira de aço inoxidável duplex e a um método de produzir a tira de aço inoxidável duplex.
PANORAMA TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO
[0002] Tiras de aço inoxidável duplex da composição coberta por UNS: S32750 são utilizadas em serviço para aplicações de tira em geral onde uma boa resistência à corrosão é requerida. As tiras possuem em condição recozida (anelada) uma resistência à deformação (Rp 0,2) de cerca de 600 MPa, uma resistência à tração (Rm) de cerca de 800 MPa, uma temperatura de corrosão intersticial crítica [critical crevice corrosion 0 temperature (CCT)] de cerca de 50 C e uma temperatura de cavidade (corrosão localizada) crítica [critical pitting 0 temperature (CPT)] de cerca de 80 C.
[0003] Entretanto, existe uma necessidade crescente para tira e produtos feitos da mesma com resistência à tração ainda mesmo mais alta e mais resistente à corrosão que podem ser utilizada/os em uma ampla faixa de aplicações nos ambientes os mais severos, tais como aplicações em água ou outras demandando ambientes químicos. Tiras utilizadas nestes ambientes deveriam ser extremamente resistentes para corrosão e possuir excepcional resistência (força) mecânica tanto em condição de trabalho a frio e quanto em condição recozida.
[0004] É um aspecto da presente invenção o de proporcionar uma tira de aço inoxidável duplex que irá preencher as condições anteriormente mencionadas e que possui um valor de PRE igual a ou mais alto do que o estado da técnica anteriormente mencionado, em que o valor de PRE é definido como PRE = Cr + 3,3*Mo + 16*N.
RESUMO DA PRESENTE INVENÇÃO
[0005] Por conseqüência, um aspecto da presente invenção é o de proporcionar uma tira de aço inoxidável duplex compreendendo a seguinte composição, em % em peso: C menos do que ou igual a 0,02; Si 0,05 – 0,40; Mn 0,5 – 3,0; Cr 30,0 – 33,0; Ni 5,0 - 10,0; Mo 2,0 – 4,0; N 0,40 – 0,60; Al 0,010 – 0,035; B 0,0020 – 0,0030; Ca 0,0006 – 0,0040; Cu 0 – 0,60; V 0 – 0,15; W 0 – 0,05; Co 0 – 0,60; Ti 0 – 0,03; Nb 0 – 0,03; P menos do que ou igual a 0,03; S menos do que ou igual a 0,02; balanço Fe e impurezas inevitáveis; em que o aço inoxidável duplex consiste de 30% em volume – 70% em volume de fase de austenita e de 70% em volume – 30% em volume de fase de ferrita; e em que a tira de aço inoxidável duplex possui camadas alternadas de fase de ferrita e de fase de austenita, referidas camadas alternadas são essencialmente paralelas com o plano da tira e referidas camadas alternadas possuem uma espessura de camada média que é de menos do que ou igual a cerca de 10 m. A presente tira de aço inoxidável duplex irá possuir baixo ou nenhum conteúdo de fase sigma e/ou de nitreto de crômio precipitado. Isto é surpreendente na medida em que o conteúdo de Cr, Mo e N da tira de aço inoxidável duplex é muito alto. Por baixo ou nenhum conteúdo de fase sigma e/ou de nitreto de crômio precipitado se quer significar que a quantidade presente deveria não seriamente deteriorar a resistência à corrosão e/ou a dureza (tenacidade) da tira de aço inoxidável duplex.
[0006] Adicionalmente, a tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente irá possuir uma fase austenítica que é estável o suficiente para resistir à transformação para martensita durante deformação plástica, tal como, laminação a frio. Adicionalmente, a presente tira de aço inoxidável duplex irá possuir excelentes propriedades de maleabilidade (ductilidade) a quente e através da tira de aço inoxidável duplex irá existir uma distribuição uniforme da fase de austenita e de ferrita, respectivamente.
[0007] Um outro aspecto da presente invenção é o de proporcionar um método para fabricação de uma tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente, o método compreende as etapas de: - provisão de uma flor (bloom) da composição de tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente; - transformação da flor para uma placa por utilização de um ou mais processos de trabalho a quente em que o um ou mais processos de trabalho a quente é desempenhado em uma temperatura de a partir de cerca de 0 0
1.000 C até cerca de 1.300 C; - transformação da placa para uma tira laminada a quente por utilização de uma ou mais etapas de laminação a quente em que a uma ou mais etapas de laminação a quente é desempenhada em uma temperatura de a partir de 0 0 cerca de 1.000 C até cerca de 1.300 C; - têmpera da tira laminada a quente para uma 0 temperatura de cerca de 500 C; - decapagem da tira laminada a quente temperada; - trabalho a frio da tira quente decapada por utilização de uma ou mais etapas de laminação a frio.
[0008] A/s etapa/s de laminação a frio irá/ão possuir uma grande influência sobre a microestrutura do aço inoxidável duplex e em conseqüência disso, irá/ão possuir um grande impacto sobre a espessura média de ferrita ou de austenita. Adicionalmente, o presente método irá proporcionar uma tira de aço inoxidável duplex com uma alta resistência à deformação e uma alta resistência à tração.
[0009] Como utilizado aqui, o termo “cerca de” significa mais ou menos 5% do valor numérico do número com o qual ele está sendo utilizado. Também, a expressão “essencialmente paralelas” como utilizada aqui é intencionada para significar que o desvio a partir do plano é de menos do que 10%.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO
[0010] A presente invenção se refere a uma tira de aço inoxidável duplex, em que a tira de aço inoxidável duplex compreende a seguinte composição, em % em peso: C menos do que ou igual a 0,02; Si 0,05 – 0,40; Mn 0,75 – 1,50; Cr 30,0 – 33,0; Ni 5,0 - 10,0; Mo 2,0 – 4,0; N 0,40 – 0,60; Al 0,010 – 0,035; B 0,0020 – 0,0030; Ca 0,0006 – 0,0040; Cu 0 – 0,60; V 0 – 0,15; W 0 – 0,05; Co 0 – 0,60; Ti 0 – 0,03; Nb 0 – 0,03; P menos do que ou igual a 0,03; S menos do que ou igual a 0,02; balanço Fe e impurezas inevitáveis; em que o aço inoxidável duplex consiste de 30% em volume – 70% em volume de fase de austenita e de 70% em volume – 30% em volume de fase de ferrita; e em que a tira de aço inoxidável duplex possui camadas alternadas de fase de ferrita e de fase de austenita, referidas camadas alternadas são essencialmente paralelas com o plano da tira e referidas camadas alternadas possuem uma espessura de camada média que é de menos do que ou igual a cerca de 10 m.
[0011] Em concordância com uma concretização, a tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente consiste de 40% em volume – 60% em volume de fase de austenita e de 60% em volume – 40% em volume de fase de ferrita, tal como 45% em volume – 55% em volume de fase de austenita e de 55% em volume – 45% em volume de fase de ferrita. Isto significa que nenhuma deformação induzida por martensita irá estar presente na tira de aço inoxidável duplex. Isto é possível devido para o fato de que a tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente é altamente ligada (de liga) e conseqüentemente, a tira de aço inoxidável duplex irá possuir a capacidade de passar por (sofrer) deformação a frio gerada por laminação a frio sem transformação de sua estrutura austenítica para estrutura martensítica.
[0012] Em concordância com uma concretização, a tira de aço inoxidável duplex irá possuir uma espessura média de ferrita ou de austenita de cerca de 1,0 m até cerca de 8,0 m, tal como de cerca de 1,0 m até cerca de 6,0 m, tal como de cerca de 1,0 m até cerca de 4,0 m, tal como de cerca de 1,0 m até cerca de 3,0 m. A estrutura fina aumenta a resistência à deformação da tira de aço inoxidável duplex. Adicionalmente, todos os tipos de processos de difusão controlada irão ser rápidos, tal como dissolução de fases sigma durante recozimento ou mudança para uma estrutura não ordenada durante recozimento. Devido para a microestrutura fina, a presente tira de aço inoxidável duplex irá possuir boa resistência contra rachaduras de estresse induzidas por hidrogênio [hydrogen induced stress cracking (HISC)].
[0013] Em concordância com uma concretização, a tira de aço inoxidável duplex irá possuir uma espessura de a partir de 15 m até 6 mm.
[0014] A tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente irá proporcionar alta resistência contra corrosão. Em concordância com uma concretização, a tira de aço inoxidável duplex possui um valor de PRE maior do que 46. O valor de PRE é aqui definido como PRE = Cr + 3,3*Mo + 16*N (fatores para serem multiplicados com a respectiva porcentagem de peso do respectivo elemento de liga). A tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente irá, conseqüentemente, proporcionar uma tira de aço inoxidável duplex com alta resistência contra corrosão, especialmente contra corrosão localizada devida para seu alto de valor PRE em ambas as fases de ferrita e de austenita, isto é, o valor de PRE para ambas as fases de ferrita e de austenita é maior do que cerca de 46. Portanto, as respectivas quantidades de Cr, Mo e N são escolhidas de maneira tal que o valor de PRE é maior do que cerca de 46 na fase de austenita e o valor de PRE é maior do que cerca de 46 na fase de ferrita. Isto irá possibilitar que a tira de aço inoxidável duplex venha a ser utilizada em aplicações de água do mar e bem como em 0 aplicações de água do mar de alta temperatura (100 C).
[0015] Adicionalmente, em concordância com uma outra concretização, a tira de aço inoxidável duplex irá possuir uma temperatura intersticial crítica (CCT) acima de 0 75 C. Isto apropriadamente irá possibilitar que a tira de aço inoxidável duplex venha a ser utilizada em aplicações de água do mar e bem como em aplicações de água do mar de 0 alta temperatura (100 C).
[0016] Um outro aspecto da presente invenção é o de proporcionar um método para fabricação de uma tira de aço inoxidável duplex compreendendo a composição conforme definido aqui anteriormente ou aqui posteriormente, o método compreende as etapas de: - provisão de uma flor (bloom) compreendendo a composição da tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente; - transformação da flor para uma placa por utilização de um ou mais processos de trabalho a quente em que o um ou mais processos de trabalho a quente é desempenhado em uma temperatura de a partir de cerca de 0 0
1.000 C até cerca de 1.300 C; - transformação da placa para uma tira laminada a quente por utilização de uma ou mais etapas de laminação a quente em que a uma ou mais etapas de laminação a quente é desempenhada em uma temperatura de a partir de 0 0 cerca de 1.000 C até cerca de 1.300 C; - têmpera da tira laminada a quente para uma 0 temperatura de cerca de 500 C; - decapagem da tira laminada a quente temperada; - trabalho a frio da tira quente decapada por utilização de uma ou mais etapas de laminação a frio.
[0017] Em concordância com uma concretização, o método também compreende uma ou mais etapas de tratamento de calor que podem ser desempenhadas depois da pelo menos uma etapa de laminação a frio. Em concordância com uma concretização, a uma ou mais etapas de tratamento de calor pode ser recozimento, que é desempenhada em uma temperatura 0 0 de a partir de cerca de 1.080 C até cerca de 1.200 C por um tempo de cerca de 5 segundos até 600 segundos. Aquecimento de indução pode ser aplicado para possibilitar tempos de recozimento na região inferior de referida faixa. Durante o aquecimento da tira laminada a frio para esta faixa de temperatura, é importante evitar exposição de referida tira laminada a frio, durante tempo excessivamente 0 0 longo, para uma temperatura de 750 C até 1.000 C na medida em que esta é a faixa de temperatura em que fase sigma e/ou nitretos de crômio são o mais rapidamente formada/os. A/s etapa/s de recozimento pode/m ser desempenhada/s para reduzir quaisquer fases intermetálicas formadas, tais como fase sigma e nitretos de crômio ou para reduzir a resistência da tira laminada a frio ou para mudança do conteúdo de fase de austenita ou de ferrita na tira laminada a frio. Adicionalmente, a/s etapa/s de recozimento irá/ão possuir uma grande influência sobre a microestrutura do aço inoxidável duplex e, em conseqüência disso, possuir um grande impacto sobre a espessura média de ferrita e de austenita. Adicionalmente, a/s etapa/s de recozimento irá/ão proporcionar a tira laminada a frio com alta maleabilidade e bem como alta resistência.
[0018] Em concordância com uma concretização, a tira laminada a frio pode ser submetida para uma etapa de recozimento pelo menos entre a segunda última e a última etapa de laminação a frio. Também, em concordância com uma outra concretização, diversas etapas de recozimento (tal como mais do que uma) entre respectivas etapas de laminação a frio (tal como mais do que uma etapa de laminação a frio) podem ser aplicadas. Em concordância com uma outra concretização, a tira pode ser submetida para uma etapa de recozimento depois da pelo menos uma etapa de laminação a frio. Portanto, em concordância com uma concretização, mais do que uma etapa de recozimento pode ser desempenhada, tais como duas etapas de recozimento ou três etapas de recozimento.
[0019] Em concordância com uma concretização, a etapa de recozimento é desempenhada em ar aberto ou em atmosfera protetiva. Em concordância com ainda uma outra concretização, uma adicional etapa de decapagem pode ser desempenhada para uma tira recozida em ar aberto.
[0020] Como um resultado das etapas de método sendo utilizadas, camadas alternadas de ferrita e de austenita irão, como anteriormente mencionado, ser vistas na tira de aço inoxidável duplex, referidas camadas sendo essencialmente paralelas com o plano da tira de aço inoxidável duplex. As espessuras das camadas irão afetar a resistência à deformação da tira de aço inoxidável duplex. De maneira tal a obter suficiente resistência à deformação, a espessura média da austenita e da ferrita deveria ser de menos do que ou igual a cerca de 10 m. Em concordância com outra concretização, a espessura média de cada fase é entre 1,0 m até cerca de 8,0 m, tal como de cerca de 1,0 m até cerca de 6,0 m, tal como de cerca de 1,0 m até cerca de
4,0 m, tal como de cerca de 1,0 m até cerca de 3,0 m. A espessura da tira de aço inoxidável duplex em sua final condição laminada a frio ou recozida pode ser a partir de 15 m até 6 mm.
[0021] A etapa de provisão de uma flor do aço inoxidável duplex conforme definido aqui anteriormente ou aqui posteriormente pode incluir provisão de um fundido de referido aço inoxidável duplex e fundição (moldagem) de referido fundido de maneira tal a obter a flor. A fundição (moldagem) pode incluir fundição (moldagem) contínua de um fundido compreendendo o presente aço inoxidável duplex.
[0022] Em concordância com uma concretização, o pelo menos um processo de trabalho a quente transformando a flor para uma placa pode ser selecionado a partir de um laminador de flor. O pelo menos um processo de trabalho a quente é desempenhado em uma temperatura de a partir de 0 0 0 0
1.000 C até 1.300 C, tal como de1.050 C até 1.250 C. Adicionalmente, em concordância com uma concretização, o pelo menos um processo de trabalho a quente é desempenhado uma vez ou mais do que uma vez, por exemplo, em uma concretização, o processo de trabalho a quente, pode ser desempenhado sobre a flor diversas vezes, até que a redução de trabalho a quente desejada da placa venha a ser obtida. Em concordância com ainda uma outra concretização, a flor pode ser aquecida entre o processo de trabalho a quente resultando na placa.
[0023] Em concordância com uma concretização, a pelo menos uma etapa de laminação a quente transformando a placa para uma tira laminada a quente é desempenhada em um laminador de desbaste em uma temperatura de a partir de
1.000 C até 1.300 C, tal como de 1.050 C até 1.250 C. Adicionalmente, em concordância com uma concretização, a pelo menos uma etapa de laminação a quente é desempenhada uma vez ou mais do que uma vez, por exemplo, em uma concretização, a etapa de laminação a quente, pode ser desempenhada sobre a tira laminada a quente diversas vezes, até que a redução laminada a quente desejada da tira laminada a quente venha a ser obtida.
[0024] Em concordância com uma concretização, a têmpera da tira laminada a frio para uma temperatura de 0 cerca de 500 C pode ser desempenhada por têmpera em água.
[0025] Em concordância com uma concretização, a etapa de decapagem pode ser desempenhada em um banho eletrolítico compreendendo Na2SO4 e, então, em um banho ácido misturado compreendendo uma mistura de HNO3 e HF por um tempo total de cerca de 5 minutos até 10 minutos.
[0026] Em concordância com uma concretização, a pelo menos uma etapa de laminação a frio é desempenhada uma vez ou mais do que uma vez sobre a tira temperada e decapada a quente. Em uma concretização, a etapa de laminação a frio pode ser desempenhada sobre a tira diversas vezes até que a deformação a frio e espessura desejadas da tira final venham a ser obtidas.
[0027] Em concordância com uma concretização, a laminação a frio da tira de aço inoxidável duplex final, isto é, a deformação do objeto, é de pelo menos 10%, tal como de pelo menos 25%, tal como de pelo menos 50%, tal como de pelo menos 75%.
[0028] Em concordância com uma concretização, a espessura final obtida da tira de aço inoxidável duplex final em sua condição laminada a frio é a partir de 15 m até 6 mm.
[0029] Em concordância com uma concretização, a espessura da tira de aço inoxidável duplex final obtida em sua condição temperada é a partir de 15 m até 6 mm.
[0030] Aqui posteriormente, os elementos de liga da tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente são discutidos. As quantidades são proporcionadas em % em peso (% em peso):
[0031] Carbono, C, é um elemento indesejado e, conseqüentemente, a quantidade contida deveria ser tão baixa quanto possível. Se um conteúdo excessivamente grande de carbono está presente, carbetos podem se precipitar, por exemplo, durante soldagem, o que irá reduzir a resistência à corrosão e bem como a maleabilidade. Conseqüentemente, o conteúdo de carbono é limitado para menos do que 0,020% em peso, tal como para menos do que 0,015% em peso, para menos do que 0,010% em peso.
[0032] Silício, Si, está quase sempre presente em tiras de aço inoxidável duplex na medida em que ele pode ser utilizado para desoxidação ou está presente na sucata utilizada. A meta é a de possuir quantidades tão baixas quanto possível. Si possui um efeito de estabilização de ferrita e, pelo menos parcialmente por esta razão, o conteúdo de Si deveria ser de menos do que 0,60 % em peso, tal como entre 0,05% em peso até 0,40% em peso.
[0033] Manganês, Mn, possui um efeito de endurecimento de deformação e contra-ataca a transformação a partir da estrutura austenítica para martensítica sobre deformação. Adicionalmente, Mn possui um efeito de estabilização de austenita e possui uma influência positiva sobre a resistência à deformação. Adicionalmente, Mn e S formam MnS que aperfeiçoa as propriedades de maleabilidade a quente. Por possuir estes efeitos, Mn tem que estar presente em pelo menos ou igual a 0,50% em peso, tal como pelo menos 0,75% em peso. Entretanto, muito Mn irá reduzir o efeito de endurecimento de deformação e bem como a resistência à corrosão. Adicionalmente, o balanço austenita/ferrita pode ser distribuído resultando em níveis de austenita de acima de 70%. Por conseqüência, o conteúdo máximo de Mn deveria não ser acima de 3,0% em peso, tal como não acima de 1,5% em peso.
[0034] Crômio, Cr, possui um forte impacto sobre o endurecimento de solução e, em conseqüência disso, sobre a resistência à deformação e bem como sobre a resistência à corrosão localizada da tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente. Além do mais, Cr contra-ataca a transformação de estrutura austenítica para estrutura martensítica sobre deformação da tira de aço inoxidável duplex. Cr também possui um efeito de estabilização de ferrita. Conseqüentemente, o conteúdo de Cr deveria ser igual a ou acima de 30,0% em peso. Em níveis altos, um aumento de conteúdo de Cr irá resultar em uma temperatura mais alta para fase sigma estável indesejada e nitretos de crômio e uma geração mais rápida de fase sigma. Conseqüentemente, o conteúdo de Cr é igual a ou de menos do que 33,0% em peso. Em concordância com uma concretização, o conteúdo de Cr é de a partir de 31,0% em peso até 32,5% em peso.
[0035] Níquel, Ni, possui um efeito positivo sobre a resistência contra corrosão geral, Ni também possui um forte efeito de estabilização de austenita e contra- ataca a transformação a partir de estrutura austenítica para martensítica sobre deformação da tira de aço inoxidável duplex. O conteúdo de Ni é, conseqüentemente, igual a ou de mais do que 5,0% em peso. Em níveis acima de 10,0% em peso, Ni irá resultar em níveis de austenita de acima de 70% em volume. O conteúdo de Ni deveria, conseqüentemente, não ser de mais do que ou igual a 10,0% em peso. Em concordância com uma concretização, o conteúdo de Ni é de a partir de 6,0% em peso até 8,0% em peso.
[0036] Molibdênio, Mo, possui uma forte influência sobre a resistência à corrosão da tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente e irá influenciar a resistência à corrosão localizada e contribui para endurecimento de deformação e fortemente para endurecimento de solução sólida. Conseqüentemente, Mo é adicionado em quantidade de igual a ou de mais do que 2,0% em peso. Entretanto, Mo também aumenta a temperatura na qual fase sigma indesejada é estável e aumenta sua taxa de geração e, conseqüentemente, o conteúdo de Mo deveria ser igual a ou de menos do que 4,0% em peso. Em concordância com uma concretização, o conteúdo de Mo é de a partir de 3,0% em peso até 3,8% em peso.
[0037] Nitrogênio, N, possui um efeito positivo sobre a resistência à corrosão localizada da tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente e possui também um forte efeito sobre a resistência à corrosão localizada equivalente [pitting corrosion resistance equivalent (PRE)]. Adicionalmente, N contribui fortemente para o fortalecimento de solução sólida e o endurecimento de deformação do aço inoxidável duplex. N possui também um forte efeito de estabilização de austenita e contra-ataca a transformação a partir de estrutura austenítica para estrutura martensítica sobre deformação plástica. Por contribuir com todos estes efeitos positivos, N é adicionado em uma quantidade de 0,40% em peso ou mais alta. Entretanto, em níveis excessivamente altos, N tende a formar nitretos de crômio, que deveriam ser evitados devido para os efeitos negativos sobre a maleabilidade e a resistência à corrosão. Por conseqüência, o conteúdo de N deveria, conseqüentemente, ser igual a ou de menos do que 0,60% em peso. Em concordância com uma concretização, o conteúdo de N é a partir de 0,45% em peso até 0,55% em peso.
[0038] Alumínio, Al, possui um efeito positivo sobre as propriedades de trabalho a quente, tal como maleabilidade a quente. O conteúdo de Al é, conseqüentemente, igual a ou de mais do que 0,010% em peso. Em níveis acima de 0,035% em peso, existe risco de precipitados de AlN.
[0039] Boro, B, possui um efeito positivo sobre as propriedades de trabalho a quente, tal como maleabilidade a quente. O conteúdo de B é, conseqüentemente, igual a ou de mais do que 0,0020% em peso. Em níveis acima de 0,0030% em peso, existe um risco de formação de boretos.
[0040] Cálcio, Ca, possui um efeito positivo sobre as propriedades de trabalho a quente, tal como maleabilidade a quente. O conteúdo de Ca é, conseqüentemente, igual a ou de mais do que 0,0006% em peso. Em níveis acima de 0,0040% em peso, nenhum adicional efeito positivo é observado, e mais inclusões não metálicas são formadas.
[0041] Cobre, Cu, possui um efeito positivo sobre a resistência à corrosão e resistência mecânica. Entretanto, também possui um impacto negativo sobre a maleabilidade. Conseqüentemente, Cu pode estar presente como uma impureza ou como um elemento propositalmente adicionado até 0,60% em peso. Em concordância com uma concretização, Cu pode estar presente até 0,30% em peso.
[0042] Vanádio, V, pode estar presente no aço inoxidável duplex como uma impureza até 0,15% em peso.
[0043] Fósforo, P, pode ser uma impureza e está contido na tira de aço inoxidável duplex como definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente; em uma quantidade de menos do que 0,03% em peso.
[0044] Enxofre, S, pode ser uma impureza contida na tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente. S pode deteriorar a capacidade de trabalho a quente em baixas temperaturas. Por conseqüência, o conteúdo permissível de S é de menos do que 0,02% em peso, tal como de menos do que 0,0010% em peso.
[0045] Em concordância com uma concretização, um ou mais dos seguintes elementos podem opcionalmente serem adicionados para a tira de aço inoxidável duplex: Tungstênio, W, de menos do que ou igual a 0,05% em peso; Cobalto, Co, de menos do que ou igual a 0,60% em peso;
Titânio, Ti, de menos do que ou igual a 0,03% em peso; Nióbio, Nb, de menos do que ou igual a 0,03% em peso.
[0046] O restante de elementos da tira de aço inoxidável duplex conforme definida aqui anteriormente ou aqui posteriormente é ferro (Fe) e normalmente impurezas de ocorrência.
[0047] Exemplos de impurezas são elementos e compostos que não foram adicionados de propósito, mas não podem ser completamente evitados, na medida em que eles normalmente ocorrem como impurezas na matéria prima utilizada para fabricação da tira de aço inoxidável duplex.
[0048] Em concordância com uma concretização, a presente tira de aço inoxidável duplex compreende um aço inoxidável duplex consistindo de todos os elementos mencionados aqui anteriormente ou aqui posteriormente. Em concordância com uma outra concretização, a presente tira de aço inoxidável duplex compreende ou consiste de todos os elementos aqui mencionados em quaisquer das faixas mencionadas aqui.
[0049] Quando o termo “de menos do que ou igual a” é utilizado, a pessoa especializada na técnica sabe que o limite inferior da faixa é de 0% em peso a menos que um outro número venha a ser especificamente estabelecido. O mesmo se aplica para o termo “até” onde se não estabelecido de outra forma, o limite inferior é de 0% em peso.
[0050] A presente invenção é adicionalmente ilustrada pelos exemplos não limitantes a seguir.
EXEMPLOS
[0051] Duas charnecas (heats) cada uma de 75 toneladas foram produzidos em concordância com a composição da Tabela 1. Flores foram fabricadas por fundição (moldagem) contínua para uma dimensão de 365 mm x 265 mm. As flores foram então aquecidas em uma fornalha por cerca 0 de 12 horas em uma temperatura de cerca de 1.250 C – 1.300 0 C e fresagem de flor foi desempenhada para placas de dimensões de 280 mm x 115 mm até 280 mm x 150 mm. As placas foram então aquecidas por cerca de 2 horas em uma fornalha 0 0 em uma temperatura de cerca de 1.250 C – 1.300 C e laminação a quente foi desempenhada até que uma tira laminada a quente com dimensão de 320 mm x 5 mm fosse alcançada. Esta tira laminada a quente foi temperada em 0 água para uma temperatura de cerca de 500 C e então bobinada. A tira laminada a quente foi decapada em um banho eletrolítico compreendendo Na2SO4 e então em um banho ácido misturado compreendendo uma mistura de HNO3 e HF por um tempo total de 10 minutos. Tabela 1. Composição química das duas charnecas (% em peso).
Charneca C Si Mn P S Cr Ni Mo W 540764 0,010 0,24 0,81 0,023 <0,0005 31,40 7,07 3.39 0,02 547452 0,013 0,19 0,91 0,020 0,0007 31,90 7,11 3,40 <0,01 Co V Ti Cu Al Nb B N Ca 540764 0,23 0,074 0,003 0,17 0,018 0,01 0,0024 0,493 0,0016 547452 0,25 0,084 0,004 0,15 0,020 <0,01 0,0020 0,486 0,0034 Propriedades de tira de aço inoxidável duplex laminada a frio
[0052] Depois de decapagem e têmpera, as tiras laminadas a quente a partir de charneca 547452 foram laminadas a frio em um laminador a partir de 2,97 mm de espessura para menos de 0,68 mm. A resistência (força) da tira laminada a frio foi determinada por testes de tração (tensão) em concordância com SS EN ISO 6892 na direção de laminação e bem como transversal para a direção de laminação. A resistência (força) na direção de laminação e transversal para a direção de laminação é mostrada na Tabela 2 para espécimes de várias reduções. Tabela 2. Testes de tensão de tira laminada a frio.
Charneca Rm Rp Al Espessura Redução de Direção [MPa] 0,2 11,3 [mm] laminação [MPa] [%] a frio 547452 1407 1311 6 2,17 27 Longitudinal 547452 1416 1320 6 2,17 27 Longitudinal 547452 1476 1252 5 2,17 27 Transversal 547452 1476 1255 5 2,17 27 Transversal 547452 1610 1494 5 1,33 55 Longitudinal 547452 1595 1475 5 1,33 55 Longitudinal 547452 1690 1413 4 1,35 55 Transversal 547452 1711 1387 4 1,33 55 Transversal 547452 1679 1516 5 0,70 77 Longitudinal 547452 1680 1501 4 0,69 77 Longitudinal 547452 1890 1526 4 0,68 77 Transversal 547452 1889 1511 4 0,69 77 Transversal
[0053] Pode ser notado que as propriedades de tração (tensão) são notavelmente altas. A resistência à tração e a resistência à deformação deste grau aumenta grandemente devido para endurecimento de deformação durante laminação a frio. Note-se que na condição reduzida a frio de 77% a relação Rp0,2 na direção longitudinal e na transversal é de 0,99 e, consequentemente, supreendentemente isotrópica.
[0054] O conteúdo de ferrita foi determinado por utilização de mensurações de escala magnética. A mensuração de escala magnética foi desempenhada em concordância com IEC 60404-1. O conteúdo de fase magnética foi assumido para ser igual ao conteúdo de ferrita e o restante foi assumido para ser austenita. A Tabela 3 mostra os resultados de mensurações de balanço magnético sobre espécimes laminados a frio de várias reduções a frio. É evidente que existem somente pequenas variações na quantidade de fases de austenita e de ferrita através da largura de tira, indicando uma composição uniforme através da tira. Tabela 3. Mensurações de balanço magnético de tira laminada a frio.
Lote Charneca Espessura Fase magnética [%] [mm] Borda 1 Centro Borda 2 97180 547452 2,17 54 55 54 97180 547452 1,33 53 53 53 97180 547452 0,70 52 53 52
[0055] Para mensurar a espessura das fases de ferrita e de austenita, uma amostra foi tomada em uma seção transversal perpendicular e então a amostra foi polida e gravada à água forte (1 M HNO3). A mensuração foi desempenhada em um microscópio óptico de luz (Nikon) utilizando uma ampliação adequada (1.000 vezes), isto é,
cada fase foi visível e mais do que 30 limites de fase foram vistos. A espessura de cada fase de ferrita e de austenita foi mensurada ao longo da direção de espessura e a espessura média de ferrita e de austenita, respectivamente, foi calculada. As espessuras de fase da ferrita e da austenita são mostradas na Tabela 4. Tabela 4. Espessura de fase de tira laminada a frio. Lote Charneca Espessura Redução de Ferrita Austenita [mm] laminação [m] m] a frio Borda Centro Borda Centro [%] 97180 547452 2,17 27 - 2,7 - 2,2 97180 547452 1,33 55 2,3 1,9 1,5 1,7 97180 547452 0,70 77 1,3 1,4 1,1 1,0
[0056] A espessura de fase para a tira laminada a frio de 77% foi extremamente pequena com valores de cerca de 1 m, o que é notavelmente pequena. Propriedades de tira de aço inoxidável duplex temperada
[0057] Depois da decapagem, as tiras laminadas a quente foram laminadas a frio em um laminador a partir de 2,97 mm de espessura para 0,62 mm e temperadas em cerca de 0
1.100 C por 120 segundos até 300 segundos. A resistência (força) das tiras temperadas foi determinada por testes de tração (tensão) em concordância com SS EN ISO 6892 na direção de laminação e bem como transversal para a direção de laminação. A resistência na direção de laminação e transversal para estas é mostrada na Tabela 5 para espécimes de várias espessuras.
Tabela 5. Teste de tração (tensão) de tiras temperadas. Lote Charneca Rm Rp.0,2 Al 1,3 Espessura Direção Têmpera Têmpera [MPa [MPa] [%] [mm] [mm] [0C] ] 97180 547452 977 787 25 2,97 Long. 4,0 1100 97180 547452 977 787 25 2,97 Long. 4,0 1100 97180 547452 1003 835 22 2,97 Trans. 4,0 1100 97180 547452 1007 839 22 2,97 Trans. 4,0 1100 37323 547452 1050 840 15 0,62 Long. 2,0 1080 37323 547452 1026 824 18 0,64 Long. 2,0 1080 37400 547452 1041 839 20 0,67 Long. 2,0 1080 37400 547452 1057 850 19 0,67 Long. 2,0 1080 97110 540764 1019 810 32 2,30 Long. 5,0 1100 97110 540764 1012 803 26 2,30 Long. 5,0 1100 97110 540764 1008 802 27 2,30 Long. 5,0 1100 97110 540764 1012 801 27 2,30 Long. 5,0 1100 34918 540764 1060 806 26 0,76 Long. 4,0 1080 34918 540764 1065 825 23 0,76 Long. 4,0 1080
[0058] Pode ser notado que a resistência à tração e a resistência à deformação é muito alta em combinação com alta maleabilidade.
[0059] O conteúdo de ferrita foi determinado por utilização de mensurações de escala magnética. A mensuração em escala magnética foi desempenhada em concordância com IEC 60404-1. O conteúdo de fase magnética foi assumido para ser igual ao conteúdo de ferrita e o restante foi assumido para ser austenita. A Tabela 6 mostra os resultados de mensurações de balanço magnético sobre espécimes temperados de várias espessuras.
Tabela 6. Mensurações de balanço magnético de tira temperada. Lote SV Espessura Charneca Fase magnética [%] [mm] Borda 1 Centro Borda 2 97180 2,97 547452 54 55 54 97110 2,30 540764 51 52 51
[0060] A partir da Tabela 6 é aparente quão pouco o conteúdo de austenita e de ferrita varia através da largura da rira, indicando uma distribuição uniforme da composição química dentro de cada uma das fases.
[0061] Para mensurar a espessura das fases de ferrita e de austenita, uma amostra foi tomada em uma seção transversal perpendicular da tira e então a amostra foi polida e gravada à água forte (1 M HNO3). A mensuração foi desempenhada em um microscópio óptico de luz (Nikon) utilizando uma ampliação adequada (1.000 vezes), isto é, cada fase foi visível e mais do que 30 limites de fase foram vistos. A espessura de cada fase de ferrita e de austenita foi mensurada ao longo da direção de espessura e a espessura média de ferrita e de austenita, respectivamente, foi calculada. As espessuras de fase da ferrita e da austenita são mostradas na Tabela 7. Tabela 7. Espessura de fase de tira temperada e laminada a frio. Lote Charneca Espessura Ferrita [ Austenita [ [mm] Borda 1 Centro Borda 1 Centro 97180 547452 2,17 - 3,4 - 2,8 97110 540764 2,30 3,4 4,4 3,2 3,3
[0062] É evidente que a microestrutura é muito fina com uma espessura de fase típica em torno de 3 m ou 4 m. Os valores de espessura mensurados são quase iguais na borda e no centro da tira e bem como em austenita e em ferrita.
[0063] Adicionalmente, o material de tira de aço inoxidável duplex a partir do lote 34918 (charneca 540764) foi testado por temperatura de corrosão localizada crítica eletroquímica [critical pitting temperature (CPT)] em concordância com ASTM G150 (NaCl 1M, potencial de 700 mV vs SCE). As amostras foram aterradas com papel grão 600 (papel 0 0 600 grit) e um CPT de 86 C – 87 C foram mensuradas.
[0064] Portanto, como pode ser visto a partir dos experimentos anteriormente apresentados, as tiras de aço inoxidável duplex, tanto laminadas a frio e quanto temperadas da presente invenção irão possuir alta resistência à deformação, alta resistência à tração (tensão) em combinação com alta maleabilidade. Adicionalmente, as propriedades de resistência à corrosão são superiores.

Claims (13)

REIVINDICAÇÕES
1. Uma tira de aço inoxidável duplex compreendendo um aço inoxidável duplex possuindo a seguinte composição, em % em peso: C menos do que ou igual a 0,02; Si 0,05 – 0,40; Mn 0,5 – 3,0; Cr 30,0 – 33,0; Ni 5,0 - 10,0; Mo 2,0 – 4,0; N 0,40 – 0,60; Al 0,010 – 0,035; B 0,0020 – 0,0030; Ca 0,0006 – 0,0040; Cu 0 – 0,60; V 0 – 0,15; W 0 – 0,05; Co 0 – 0,60; Ti 0 – 0,03; Nb 0 – 0,03; P menos do que ou igual a 0,03; S menos do que ou igual a 0,02; balanço Fe e impurezas inevitáveis; e em que o aço inoxidável duplex consiste de 30% em volume – 70% em volume de fase de austenita e de 70% em volume – 30% em volume de fase de ferrita; e em que a tira de aço inoxidável duplex possui camadas alternadas de fase de ferrita e de fase de austenita, referidas camadas alternadas são essencialmente paralelas com o plano da tira e referidas camadas alternadas possuem uma espessura de camada média que é de menos do que ou igual a cerca de 10 m.
2. A tira de aço inoxidável duplex de acordo com a reivindicação 1, em que o aço inoxidável duplex consiste de 40% em volume – 60% em volume de fase de austenita e de 60% em volume – 40% em volume de fase de ferrita.
3. A tira de aço inoxidável duplex de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, em que o aço inoxidável duplex consiste de 45% em volume – 55% em volume de fase de austenita e de 55% em volume – 45% em volume de fase de ferrita.
4. A tira de aço inoxidável duplex de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 3, em que a espessura média de ferrita ou de austenita é entre cerca de 1,0 m até cerca de 8,0 m.
5. A tira de aço inoxidável duplex de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 4, em que a espessura média de ferrita ou de austenita é entre cerca de 1,0 m até cerca de 4,0 m.
6. A tira de aço inoxidável duplex de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 5, em que o conteúdo de Cr no aço inoxidável duplex é na faixa de a partir de 31% em peso até 32,5% em peso.
7. A tira de aço inoxidável duplex de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 6, em que o conteúdo de Mo no aço inoxidável duplex é na faixa de a partir de 3,0% em peso até 3,8 % em peso.
8. A tira de aço inoxidável duplex de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 7, em que o conteúdo de N no aço inoxidável duplex é na faixa de a partir de 0,45% em peso até 0,55 % em peso.
9. A tira de aço inoxidável duplex de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 8, em que o conteúdo de Ni no aço inoxidável duplex é na faixa de a partir de 6,0% em peso até 8,0 % em peso.
10. A tira de aço inoxidável duplex de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 até 9, em que a espessura da tira de aço inoxidável duplex é a partir de cerca de 1,5 m até 6 mm.
11. Um método para fabricação de uma tira de aço inoxidável duplex conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 até 10, compreendendo as etapas de: - provisão de uma flor (bloom) compreendendo a composição da tira aço inoxidável duplex conforme definida na reivindicação 1 ou em qualquer uma das reivindicações 6 até 9 ou em qualquer uma das reivindicações 1 até 9; - transformação da flor para uma placa por utilização de um ou mais processos de trabalho a quente em que o um ou mais processos de trabalho a quente é desempenhado em uma temperatura de a partir de cerca de 0 0
1.000 C até cerca de 1.300 C; - transformação da placa para uma tira laminada a quente por utilização de uma ou mais etapas de laminação a quente em que a uma ou mais etapas de laminação a quente é desempenhada em uma temperatura de a partir de 0 0 cerca de 1.000 C até cerca de 1.300 C;
- têmpera da tira laminada a quente para uma 0 temperatura de cerca de 500 C; - decapagem da tira laminada a quente temperada; - trabalho a frio da tira quente decapada por utilização de uma ou mais etapas de laminação a frio.
12. O método de acordo com a reivindicação 11, em que o método adicionalmente compreende uma ou mais etapas de tratamento de calor.
13. O método de acordo com a reivindicação 12, em que a uma ou mais etapas de tratamento de calor é de recozimento (têmpera) que é desempenhada em uma temperatura 0 0 de a partir de cerca de 1.080 C até cerca de 1.200 C por um período de tempo de cerca de 5 segundos até 600 segundos.
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