BR112021001870A2 - folha de aço e método para produzir a mesma - Google Patents

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Shigeki Kitsuya
Koichi Nakashima
Keiji Ueda
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Jfe Steel Corporation
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Abstract

A presente invenção refere-se a folha (chapa, placa) de aço com alto teor de Mn que exibe excelente capacidade de estiramento em uma parte central de espessura de chapa. Essa folha de aço tem uma composição constituinte que contém, em % em massa, 0,20 a 0,70% de C, 0,05 a 1,0% de Si, 15 a 35% de Mn, não mais do que 0,1% de Al, não mais do que 8,0% de Cr, 0,0010 a 0,0500% de N, não mais do que 0,03% de P e não mais do que 0,005% de S, sendo que o restante compreende Fe e impurezas inevitáveis: tem uma resistência à tração de pelo menos 600 MPa; tem uma energia de absorção de pelo menos 27 J a -196ºC e tem um valor de estiramento de pelo menos 30% na direção da espessura da folha de aço. Refere-se também ao método de produção.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FOLHA DE AÇO E MÉTODO PARA PRODUZIR A MESMA".
CAMPO DA TÉCNICA
[0001] A presente invenção refere-se a uma chapa (folha, placa) de aço que tem propriedade de parte de espessura média particularmente excelente e adequada para aço estrutural usado em ambientes de temperatura muito baixa, tal como tanques de armazenamento de gás liquefeito e um método de produção do mesmo.
ANTECEDENTES
[0002] Ambientes operacionais de estruturas tal como tanques de armazenamento de gás liquefeito atingem temperaturas muito baixas, e, portanto, a chapas de aço laminada a quente usada para tais estruturas deve ter excelente tenacidade em temperaturas muito baixas, bem como excelente resistência. Por exemplo, uma chapa de aço laminada a quente usada para armazenamento de gás natural liquefeito precisa ter excelente tenacidade em uma faixa de temperatura inferior a -164ºC, que é o ponto de ebulição do gás natural liquefeito. Se a tenacidade a baixas temperaturas da chapa de aço usada para a estrutura de armazenamento em temperaturas muito baixas for insuficiente, a segurança da estrutura de armazenamento em temperaturas muito baixas provavelmente será prejudicada. Há, portanto, grande necessidade de melhorar a tenacidade a baixas temperaturas da chapa de aço utilizada.
[0003] Em resposta a essa necessidade, chapas de aço inoxidável austenítico que têm microestrutura de austenita que não é fragilizada em temperaturas muito baixas, chapas de aço de 9 de Ni, e ligas de alumínio da série 5000 têm sido convencionalmente utilizadas. No entanto, devido aos altos custos das ligas ou custos de produção desses materiais metálicos, tem havido demanda por uma chapa de aço que seja barata e com excelente tenacidade em baixíssimas temperaturas.
Em vista disso, estudos têm sido conduzidos para usar, tal como uma nova chapa de aço para substituir os aços convencionais para uso em temperaturas muito baixas, aço com alto teor de Mn que contém uma grande quantidade de Mn, que é um elemento estabilizador de austenita relativamente barato e que tem austenita microestrutura, tal como chapa de aço estrutural em ambientes de baixíssima temperatura.
[0004] Por exemplo, Patente nº JP 2015-508452 A (PTL 1) divulga um material de aço que contém Mn: 15 a 35, Cu: 5 ou menos, e quantidades adequadas de C e Cr para melhorar a usinabilidade por corte e o impacto de Charpy propriedade de uma zona afetada pelo calor a -196ºC.
[0005] Patente nº JP 2016-84529 A (PTL 2) divulga um material de aço com alto teor de Mn que contém C: 0,25 a 0,75, Si: 0.05 a 1,0, Mn: mais que 20 e 35  ou menos, Ni: 0,1 ou mais e menos que 7,0, e Cr: 0,1 ou mais e menos que 8,0 para melhorar a tenacidade a baixas temperaturas.
[0006] Patente nº JP 2016-196703 A (PTL 3) divulga um material de aço com alto teor de Mn que contém C: 0.001 a 0,80, Mn: 15 a 35, e elementos tais como Cr, Ti, Si, Al, Mg, Ca, e REM para melhorar a tenacidade a temperaturas muito baixas do metal base e soldas.
LISTA DE CITAÇÕES LITERATURA DAS PATENTES
[0007] PTL 1: Patente nº JP 2015-508452 A
[0008] PTL 2: Patente nº JP 2016-84529 A
[0009] PTL 3: Patente nº JP 2016-196703 A
SUMÁRIO PROBLEMA DA TÉCNICA
[0010] O aço com alto teor de Mn é de alta liga em comparação com o aço carbono típico e, consequentemente, tem um baixo ponto de fusão. Além disso, sua viscosidade em torno do ponto de fusão é alta.
O aço com alto teor de Mn é, portanto, mais suscetível a defeitos de fundição grossa do que o aço carbono. Se os defeitos de fundição permanecerem em um produto, caso a tensão de tração atue na direção da espessura de uma chapa de aço de uma junta cruzada ou similar, o produto pode fraturar e levar ao colapso da estrutura.
[0011] No entanto, em relação aos respectivos materiais de aço descritos em PTL 1, PTL 2, e PTL 3, não há menção da propriedade de redução de área em uma parte de espessura média, o que é importante em termos de custos de produção para alcançar a resistência e a tenacidade a baixas temperaturas e em termos de segurança da estrutura ao usar o material de aço austenita anterior, e portanto ainda há espaço para estudar.
[0012] Poderia ser útil fornecer uma chapa de aço com alto teor de Mn que tenha excelente propriedade de redução de área em uma parte de espessura média.
SOLUÇÃO PARA O PROBLEMA
[0013] Foram conduzidos estudos intensivos sobre composições químicas, métodos de produção, etc. das chapas de aço para aço com alto teor de Mn, e foi descoberto o seguinte:
[0014] (i) Limitando o teor de S a 0,005% ou menos no aço com alto teor de Mn como material de base, a quantidade de MnS gerada pode ser reduzida e a propriedade de tração na direção da espessura pode ser melhorada.
[0015] (ii) Na laminação de acabamento a quente, ao realizar a laminação com uma razão de redução de laminação de 3 ou mais, os defeitos de fundição podem se tornar inofensivos. Além disso, definindo a redução de laminação de cada uma das pelo menos duas passagens das três passagens finais para 10% ou mais para homogeneizar toda a chapa de aço e evitar grãos grossos anormais a partir de restos, a propriedade de tração na direção da espessura pode ser melhorada.
[0016] A presente divulgação é baseada nessas descobertas e estudos adicionais. Foi, portanto, fornecido:
[0017] 1. Uma chapa de aço que compreende uma composição química que contém (que consiste em), em % em massa, C: 0,20 ou mais e 0,70 ou menos, Si: 0,05 ou mais e 1,0 ou menos, Mn: 15 ou mais e 35 ou menos, Al: 0,1 ou menos, Cr: 8,0 ou menos, N: 0,0010  ou mais e 0,0500 ou menos, P: 0,03  ou menos, e S: 0,005  ou menos, com um saldo consistindo de Fe e impurezas inevitáveis, em que a resistência à tração é 600 MPa ou mais, a energia absorvida a -196 ºC é 27 J ou mais, e a redução da área em uma direção de espessura da chapa de aço é 30  ou mais.
[0018] A redução da área na direção da espessura pode ser medida em um teste em conformidade com JIS Z 3199.
[0019] 2. A chapa de aço de acordo com 1., em que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionados a partir de Nb: 0,003 ou mais e 0,030 ou menos, V: 0,01 um ou mais e 0,10 ou menos, Ti: 0,003 ou mais e 0,040 ou menos, e B: 0,0003 ou mais e 0,0100 ou menos.
[0020] 3. A chapa de aço de acordo com 1. ou 2., em que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionados a partir de Cu: 0,01 ou mais e 0,70 ou menos, Ni: 0,01 ou mais e 0,50 ou menos, Sn: 0,01 ou mais e 0.30 ou menos, Sb: 0,01  ou mais e 0,30 ou menos, Mo: 0,05 ou mais e 2,0 ou menos, e W: 0,05 ou mais e 2,0 ou menos.
[0021] 4. A chapa de aço de acordo com qualquer um de 1. a 3., em que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionados a partir de Ca: 0,0005  ou mais e 0,0050 ou menos, Mg: 0,0005 ou mais e 0,0100  ou menos, e REM: 0,0010 ou mais e 0,0200 ou menos.
[0022] 5. Um método para produzir a chapa de aço, de acordo com qualquer uma de 1 a 4, sendo que o método compreende: aquecer uma matéria-prima de aço a 1.000ºC ou mais e 1.300ºC ou menos; e, em seguida, submeter a matéria-prima de aço a laminação à quente com uma razão de redução por laminação de 3 ou mais, sendo que a redução por laminação de cada uma dentre pelo menos duas passagens de três passagens finais é de 10% ou mais.
EFEITO VANTAJOSO
[0023] Portanto, é possível fornecer uma chapa de aço com excelente propriedade de redução de área em uma parte de espessura média. Ao usar a chapa de aço presentemente divulgada para uma estrutura de aço usada em um ambiente de temperatura muito baixa, como um tanque de armazenamento de gás liquefeito, a segurança da estrutura é muito melhorada. Isso produz efeitos significativamente vantajosos em termos industriais. Além disso, a chapa de aço presentemente divulgada é menos cara do que os materiais existentes e, portanto, tem uma excelente vantagem econômica.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0024] Uma chapa de aço de acordo com uma das modalidades divulgadas será descrita em detalhes abaixo. A presente divulgação não está limitada à modalidade descrita abaixo.
COMPOSIÇÃO QUÍMICA
[0025] Em primeiro lugar, a composição química da chapa de aço de acordo com uma das modalidades divulgadas e as razões para limitar a composição química serão descritas abaixo. Na presente invenção, "" usado em relação à composição química denota "% em massa", a menos que especificado de outra forma. C: 0,20 ou mais e 0,70 ou menos
[0026] C é eficaz no fortalecimento e é um elemento estabilizador de austenita barato, importante na obtenção da microestrutura da austenita. Para alcançar os efeitos, o teor C precisa ser 0,20 ou mais. Se o teor de C for superior a 0,70, C segregará para a parte de espessura média e facilitará a precipitação excessiva de carbonetos de Cr e carbonetos à base de Nb-, V- e Ti e, consequentemente, a tenacidade a baixa temperatura diminui e a redução de área diminui. O teor de C é, portanto, 0,20 ou mais e 0,70 ou menos. O teor de C é de preferência 0,25 ou mais. O teor de C é de preferência 0,60 ou menos. Si: 0,05 ou mais e 1,0 ou menos
[0027] O Si atua como um desoxidante e não é somente necessário para a fabricação de aço, mas também tem o efeito de fortalecer a chapa de aço por meio do fortalecimento da solução sólida, se dissolvendo no aço. Para alcançar os efeitos, o teor de Si precisa ser 0,05 ou mais. Se o teor de Si for maior do que 1,0, a soldabilidade e as características da superfície degradam. O teor de Si é, portanto, 0,05 ou mais e 1,0  ou menos. O teor de Si é de preferência 0,07 ou mais. O teor de Si é de preferência 0,5 ou menos. Mn: 15  ou mais e 35  ou menos
[0028] O Mn é um elemento estabilizador de austenita relativamente barato. Na presente divulgação, Mn é um elemento importante para alcançar a resistência e a tenacidade a temperaturas muito baixas. Para alcançar os efeitos, o teor de Mn deve ser 15 ou mais. Se o teor de Mn for maior que 35, o efeito de melhorar a tenacidade em temperaturas muito baixas é saturado e os custos da liga aumentam. Além disso, a soldabilidade e a capacidade de corte degradam. Ademais, a segregação é facilitada e leva a uma menor tenacidade a temperaturas muito baixas, propriedade de tração degradada na direção da espessura e corrosão sob tensão. O teor Mn é, portanto, 15 ou mais e 35 ou menos. O teor de Mn é de preferência 18  ou mais. O teor de Mn é de preferência 28 ou menos. Al: 0,1  ou menos
[0029] Al atua como um desoxidante e é mais geralmente usado no processo de desoxidação de aço fundido para chapas de aço. O Al também tem um efeito de suprimir uma diminuição na tenacidade devido à redução do N do soluto, fixando o soluto N no aço e formando o AlN. Para alcançar os efeitos, o teor de Al precisa ser 0,01  ou mais. Se o teor de Al for maior do que 0,1, o Al se difunde em uma porção do metal de solda durante a soldagem e diminui a tenacidade do metal de solda. O teor de Al é, portanto, 0,1 ou menos. O teor de Al é de preferência 0,07 ou menos. O teor de Al é mais preferência 0,02 ou mais. O teor de Al é mais preferência 0,06 ou menos. Cr: 8,0 ou menos
[0030] Cr é um elemento necessário para melhorar a tenacidade a baixas temperaturas e a resistência à corrosão do aço com alto teor de Mn. Enquanto isso, o Cr pode formar nitretos, carbonetos, carbonitretos ou semelhantes que precipitam durante a laminação. Esses precipitados se tornam um ponto de iniciação de corrosão ou uma origem de fratura para, assim, causar uma diminuição na tenacidade em baixa temperatura. O limite superior do teor de Cr é, portanto, definido em 8,0. O teor de Cr é de preferência 1,0 ou mais. O teor de Cr é de preferência 6,0 ou menos. O teor de Cr é mais preferência 1,5 ou mais. O teor de Cr é mais preferência 5,5 ou menos. N: 0,0010 ou mais e 0,0500 ou menos
[0031] N é um elemento estabilizador de austenita e é eficaz em melhorar a tenacidade em temperaturas muito baixas. N também tem um efeito de combinação com Nb, V e Ti para formar nitretos ou carbonitretos que precipitam finamente e suprimem a corrosão sob tensão como um local de retenção de hidrogênio difusível. Para alcançar os efeitos, o teor de N precisa ser 0,0010  ou mais. Se o teor de N for mais do que 0,0500, a formação excessiva de nitretos ou carbonitretos é facilitada, como resultado do qual não apenas a quantidade de elemento de soluto diminui e a resistência à corrosão diminui, mas também diminui a tenacidade. O teor de N é, portanto, 0,0010 ou mais e 0,0500 ou menos. O teor de N é de preferência 0,0020 ou mais. O teor de N é de preferência 0,0200 ou menos. P: 0,03  ou menos
[0032] Se o teor de P for maior do que 0,03, P segregará para os limites do grão e diminuirá a resistência do limite do grão, e formará uma origem de fratura em alguns casos. Portanto, é desejável reduzir o teor de P tanto quanto possível, com seu limite superior sendo definido como 0,03. Portanto, o teor de P é 0,03 ou menos. Uma vez que menor teor de P contribui para propriedades melhoradas, o teor de P é de preferência 0,025 ou menos, e mais preferencialmente 0,020 ou menos. Reduzir o teor de P para menos do que 0,0005  requer custos consideráveis de fabricação de aço. Logo, o teor de P é de preferência 0,0005 ou mais a partir do ponto de vista da eficiência econômica. S: 0,005 ou menos
[0033] S forma MnS no aço e degrada significativamente a tenacidade a baixas temperaturas e a redução da área durante a tração na direção da espessura. É, portanto, desejável reduzir o teor de S tanto quanto possível, com seu limite superior sendo definido como 0,005. O teor de S é de preferência 0,002 ou menos. Reduzir o teor de S para menos de 0,0001 requer custos consideráveis de fabricação de aço. É, portanto, o teor de S é de preferência 0,0001 ou mais a partir do ponto de vista da eficiência econômica.
[0034] O saldo além dos componentes descritos acima, consiste em Fe e impurezas inevitáveis. As impurezas inevitáveis incluem Zr, As, e similares.
[0035] A composição química da chapa de aço de acordo com uma das modalidades divulgadas pode conter opcionalmente os seguintes elementos, além dos elementos essenciais acima descritos, com a finalidade de melhorar ainda mais a resistência e a tenacidade a baixa temperatura. Nb: 0,003 ou mais e 0,030 ou menos
[0036] Nb é um elemento eficaz para melhorar a resistência da chapa de aço. Para alcançar o efeito, o teor de Nb é de preferência 0,003 ou mais. Se o teor de Nb for maior que 0,030, carbonitretos grossos podem precipitar e formar uma origem de fratura, como resultado da qual a propriedade de tração na direção da espessura se degrada. Além disso, os precipitados podem ficar mais grossos e causar uma diminuição na tenacidade do metal base. Consequentemente, no caso de conter Nb, o teor de Nb é de preferência 0,003 ou mais e 0,030 ou menos. O teor de Nb é mais preferencialmente 0,005 ou mais, e ainda preferencialmente 0,007 ou mais. O teor de Nb é mais preferencialmente 0,025 ou menos, e ainda preferencialmente 0,022 ou menos. V: 0,01 ou mais e 0,10 ou menos
[0037] V é um elemento eficaz para melhorar a resistência da chapa de aço. Para alcançar o efeito o teor de V é de preferência 0,01 ou mais. Se o teor de V for maior que 0.10 , carbonitretos grossos podem precipitar e formar uma origem de fratura. Além disso, os precipitados podem ficar mais grossos e causar uma diminuição na tenacidade do metal base. Consequentemente, no caso de conter V, o teor de V é de preferência 0,01 ou mais e 0,10 ou menos. O teor de V é mais preferencialmente 0,02 ou mais, e ainda preferencialmente 0,03 ou mais. O teor de V é mais preferencialmente 0,09 ou menos, e ainda preferencialmente 0,08 ou menos. Ti: 0,003 ou mais e 0,040 ou menos
[0038] Ti é um elemento que forma de nitretos ou carbonitretos que precipitam e é eficaz para melhorar a resistência da chapa de aço. Para alcançar o efeito, o teor de Ti é de preferência 0,003 ou mais. Se o teor de Ti for maior que 0,040, os precipitados podem ficar mais grossos e causar uma diminuição na tenacidade do metal base. Além disso, carbonitretos grossos podem precipitar e formar uma origem de fratura. Consequentemente, no caso de conter Ti, o teor de Ti é de preferência 0,003 ou mais e 0,040 ou menos. O teor de Ti é mais preferencialmente 0,005 ou mais, e ainda preferencialmente 0,007 ou mais. O teor de Ti é mais preferencialmente 0,035 ou menos, ainda preferencialmente 0,032 ou menos. B: 0,0003 ou mais e 0,0100 ou menos
[0039] B é um elemento que realça a resistência do contorno do grão de austenita e é eficaz para melhorar a tenacidade em temperaturas muito baixas. Para alcançar os efeitos, o teor de B é de preferência 0,0003 ou mais. Se o teor de B for maior que 0,0100, o B grosso se forma e a tenacidade diminui. O teor de B é, portanto, de preferência 0.0100  ou menos. O teor de B é mais preferencialmente 0,0030 ou menos.
[0040] A composição química da chapa de aço de acordo com uma das modalidades divulgadas pode, opcionalmente, conter ainda os seguintes elementos.
[0041] Um ou mais selecionados a partir de Cu: 0,01 ou mais e 0,70 ou menos, Ni: 0,01 ou mais e 0,50 ou menos, Sn: 0,01 ou mais e 0,30 ou menos, Sb: 0,01 ou mais e 0,30 ou menos, Mo: 0,05 ou mais e 2,0 ou menos, e W: 0,05 ou mais e 2,0 ou menos
[0042] Cu, Ni, Sn, Sb, Mo, e W são, cada um, um elemento que, quando adicionado em combinação com Cr, melhora a resistência à corrosão do aço com alto teor de Mn.u
[0043] O efeito de cada um desses elementos é realizado no caso em que o elemento está presente junto com Cr no aço com alto teor de Mn, e é exibido quando o teor do elemento não é inferior ao limite superior anterior. Se o teor do elemento for maior do que o limite superior anterior, a soldabilidade e a tenacidade diminuem e se segue uma desvantagem de custo.
[0044] Consequentemente, Cu, Ni, Sn, Sb, Mo e W são, cada um, preferencialmente adicionados na faixa anterior. Mais preferencialmente, o teor de Cu é 0,02 ou mais e 0,50 ou menos, o teor de Ni é 0,02 ou mais e 0.40  ou menos, o teor em Sn é 0,02 ou mais e 0,25 ou menos, o teor de Sb é 0,02 ou mais e 0,25 ou menos, o teor de Mo é 0,05 ou mais e 1,50 ou menos, e o teor W é 0,05 ou mais e 1,50 ou menos.
[0045] A composição química da chapa de aço de acordo com uma das modalidades divulgadas pode, opcionalmente, conter ainda os seguintes elementos.
[0046] Um ou mais selecionados a partir de Ca: 0,0005 ou mais e 0,0050 ou menos, Mg: 0,0005 ou mais e 0,0100 ou menos, e REM: 0,0010 ou mais e 0,0200 ou menos
[0047] Ca, Mg e REM são, cada um, um elemento útil para o controle morfológico de inclusões, como MnS, e podem estar opcionalmente contidos. O controle morfológico de inclusões significa transformar inclusões alongadas à base de sulfeto em inclusões granulares. Através de tal controle morfológico de inclusões, a propriedade de tração na direção da espessura, a tenacidade e a resistência à corrosão por tensão de sulfeto podem ser melhoradas. Para alcançar os efeitos, o teor de Ca e o teor de Mg são, cada um, de preferência 0,0005 ou mais, e o teor de REM é de preferência 0,0010 ou mais.
[0048] Se o teor de Ca, o teor de Mg e o teor de REM forem altos, a quantidade de inclusões não metálicas aumenta, o que pode diminuir a propriedade na parte de espessura média. Consequentemente, no caso de conter Ca, o teor de Ca é de preferência 0,0050 ou menos. No caso de conter Mg, o teor de Mg é de preferência 0,0100 ou menos. No caso de conter REM, o teor de REM é de preferência 0.0200  ou menos. Mais preferencialmente, o teor de Ca é 0,0010 ou mais e 0,0040 ou menos, o teor de Mg é 0,0010 ou mais e 0,0040 ou menos, e o teor de REM é 0,0020 ou mais e 0,0150 ou menos.
[0049] É importante que a chapa de aço que tem a composição química anterior tenha redução de área na direção da espessura de 30% ou mais. Se a redução da área na direção da espessura for inferior a 30%, por exemplo, uma junta de solda cruzada fratura e a solidez da estrutura são significativamente prejudicadas.
[0050] As condições de produção para a chapa de aço de acordo com uma das modalidades divulgadas serão descritas abaixo. A chapa de aço de acordo com uma das modalidades divulgadas pode ser produzida por: aquecimento de uma matéria-prima de aço que tenha a composição química anterior a 1.000 ºC ou mais e 1.300 ºC ou menos; e posteriormente, submeter a matéria-prima de aço à laminação a quente com uma razão de redução de laminação de 3 ou mais, em que uma redução de laminação de cada uma de pelo menos duas passagens das três passagens finais é de 10 ou mais.
[0051] Na descrição a seguir, a temperatura "ºC" denota a temperatura na parte de espessura média.
[0052] Temperatura de aquecimento da matéria-prima de aço:
1.000 ºC ou mais e 1.300 ºC ou menos
[0053] A matéria-prima do aço é aquecida a 1.000 ºC ou mais, a fim de dissolver precipitados na microestrutura e homogeneizar o tamanho de grão do cristal e semelhantes. A temperatura de aquecimento é de
1.000ºC ou mais e 1.300ºC ou menos. Se a temperatura de aquecimento for menor que 1.000 ºC, os precipitados não se dissolvem suficientemente e tornam impossível obter as propriedades desejadas. Se a temperatura de aquecimento for maior que 1.300ºC, as propriedades do material se degradam devido ao engrossamento dos grãos de cristal. Além disso, é necessária energia em excesso, para que a produtividade diminua. O limite superior da temperatura de aquecimento é, portanto, 1.300 ºC. A temperatura de aquecimento é de preferência 1.050ºC ou mais. A temperatura de aquecimento é de preferência 1.250ºC ou menos. A temperatura de aquecimento é mais preferencialmente 1.100ºC ou mais. A temperatura de aquecimento é mais preferencialmente 1.250ºC ou menos.
[0054] A matéria-prima de aço pode ser uma matéria-prima produzida por um método usual, tal como uma placa fundida continuamente, uma placa fundida em lingote ou um bloco.
[0055] Razão de redução de laminação na laminação a quente: 3 ou mais
[0056] Se a razão de redução de laminação na laminação a quente for menor que 3, é difícil suprimir uma diminuição na propriedade de tração na direção da espessura por colagem de pressão de defeitos de fundição. Além disso, a promoção da recristalização pela laminação para alcançar a homogeneização é insuficiente, e os grãos de austenita grosseiros permanecem, como resultado das quais propriedades como resistência e tenacidade se degradam. A razão de redução de laminação é, portanto, limitada a 3 ou mais. A razão de redução de laminação é de preferência 4 ou mais, e mais preferencialmente 5 ou mais. Embora nenhum limite superior seja colocado na razão de redução de laminação, a razão de redução de laminação é de preferência 50 ou menos. Se a razão de redução de rolamento for superior a 50, a anisotropia das propriedades mecânicas aumenta significativamente.
[0057] Logo, a razão de redução de laminação na laminação a quente é definida como "(a espessura da matéria-prima de laminação) / (a espessura do chapa de aço após a laminação)".
[0058] Redução de rolamento de cada uma das pelo menos duas passagens das três passagens finais: 10 ou mais
[0059] Ao definir a redução de laminação de cada uma de pelo menos duas passagens das três passagens finais que finalmente determinam as propriedades do material do chapa de aço para 10 ou mais, defeitos de fundição podem ser confiavelmente tornados inofensivos, e toda a chapa de aço pode ser homogeneizada para evitar que grãos grossos anormais permaneçam. Consequentemente, a redução da área no teste de tração na direção da espessura pode ser melhorada, e portanto, a redução da área de 30% ou mais pode ser assegurada.
[0060] Ou seja, a redução de laminação de cada uma de pelo menos duas passagens das três passagens finais é limitada para uma ligação de pressão confiável de defeitos de fundição. Logo, a redução de rolamento de cada uma das três passagens finais é de preferência de 10 ou mais. Se a redução de laminação de cada uma das pelo menos duas passagens das três passagens finais for menor que 10, os defeitos de fundição permanecem, e a redução de área na parte de espessura média diminui. Embora nenhum limite superior seja colocado na redução de laminação, o limite superior é de preferência 30  em termos de restrições de linha de produção, tal como carga de rolamento.
RESFRIAMENTO APÓS LAMINAÇÃO A QUENTE
[0061] Para obter as propriedades necessárias da chapa de aço, tal como resistência e tenacidade a baixa temperatura, o resfriamento com água ou semelhante pode ser realizado após a laminação a quente.
EXEMPLOS
[0062] Os aços de nº 1 ao nº 26 na Tabela 1 preparados pela siderurgia foram fundidos para formar placas e, em seguida, chapas de aço com uma espessura de 30 mm a 50 mm foram produzidas nas condições de produção indicadas na Tabela 2. As chapas de aço obtidas das amostras de nº 1 ao nº 30 foram então submetidos ao seguinte teste de tração.
Os resultados do teste de tração são indicados na Tabela 2.
TABELA 1 Matéria- Composição química (% em massa) Obser- prima C Si Mn P S Cr Al N B Ti V Nb Cu Ni Mo W Sn Sb Mg Ca REM vações de aço
1 0,43 0,36 25,8 0,010 0,0022 7,1 0,088 0,0045 0,0010 - - - - - - - - - - 0,0021 -
2 0,41 0,29 26,3 0,009 0,0032 0,7 0,035 0,0036 - - - - - - - - - - - - -
3 0,47 0,43 25,9 0,008 0,0018 5,0 0,037 0,0129 0,0003 0,009 - - - - - - - - - 0,0008 -
4 0,38 0,40 23,2 0,016 0,0022 7,8 0,032 0,0025 0,0058 - - 0,011 - - 1,15 - 0,08 - - - -
5 0,49 0,51 25,6 0,011 0,0036 4,5 0,038 0,0091 - - - - - - - - - - - - -
6 0,48 0,47 25,8 0,009 0,0028 4,8 0,038 0,0105 0,0019 0,006 0,032 - - - - - - - - 0,0016 -
16/20 7 0,33 0,36 34,2 0,009 0,0016 4,6 0,036 0,0032 - - - - 0,25 - - - - - - 0,0014 - Aço de confor- 8 0,69 0,22 23,5 0,012 0,0033 4,8 0,032 0,0024 0,0022 - - - - 0,23 - - - - - 0,0019 - mação 9 0,41 0,91 22,0 0,010 0,0013 4,5 0,032 0,0029 0,0038 - - - - - - 1,38 - 0,12 - 0,0024 -
10 0,53 0,07 24,8 0,008 0,0016 5,3 0,028 0,0025 - - - - - - - 0,45 - - - 0,0025 -
11 0,62 0,10 17,5 0,011 0,0014 5,1 0,016 0,0115 0,0021 - - - 0,48 - - - - - - 0,0006 -
12 0,46 0,39 24,6 0,009 0,0013 4,8 0,032 0,0044 - - - - - - - - - 0,0063 - -
13 0,42 0,33 25,1 0,008 0,0018 4,6 0,025 0,0041 0,0012 - - - 0,67 - - - - - - - -
14 0,21 0,68 25,4 0,023 0,0015 2,2 0,032 0,0033 0,0024 - - - - - - - - - - - 0,0085
15 0,13 0,21 29,5 0,014 0,0016 3,2 0,028 0,0041 - - - 0,012 0,05 0,20 - - - - - - Aço 16 1,33 0,24 27,3 0,011 0,0022 3,6 0,032 0,0041 - - - - - - - - - - - - com- 17 0,55 1,32 24,6 0,023 0,0031 6,1 0,041 0,0043 0,0018 0,05 - - - - - 0,03 - - - 0,0032 parativo 18 0,61 0,45 12,1 0,018 0,0020 4,5 0,032 0,0026 0,0045 0,012 - - - - 0,21 0,11 - - - - -
Matéria- Composição química (% em massa) Obser- prima C Si Mn P S Cr Al N B Ti V Nb Cu Ni Mo W Sn Sb Mg Ca REM vações de aço
19 0,52 0,61 41,0 0,013 0,0029 2,2 0,039 0,0054 - - - - - - - - - - - 0,0021 -
20 0,41 0,51 27,1 0,039 0,0026 6,3 0,029 0,0041 0,0018 - - 0,014 0,52 - - - - - - -
21 0,39 0,46 28,0 0,021 0,0065 3,8 0,041 0,0055 0,0013 - - - - - - - - - - - -
22 0,65 0,39 28,1 0,010 0,0029 9,2 0,029 0,0033 0,0012 - - - - - 0,18 - - - - - 0,0055
23 0,45 0,01 22,8 0,012 0,0013 2,5 0,030 0,0023 - 0,009 - - - - - 0,09 - - - 0,0018 -
24 0,55 0,29 21,3 0,012 0,0048 4,8 0,023 0,0546 - - - - - - - - 0,15 - - - -
25 0,65 0,21 27,8 0,018 0,0035 7,8 0,14 0,0038 0,0014 - - - - - 0,15 - - - 0,0019 - -
17/20 26 0,75 0,18 28,2 0,013 0,0025 7,7 0,025 0,0040 0,0012 - - - - - 0,22 - - - - - -
Os sublinhados indicam fora da faixa de acordo com a presente descrição.
TABELA 2 Amostra Matéria- Espessura Tempera- Razão de Número de Reduções por Tratamento após Redução Resistência vE-196ºC Observa- no prima de de produto tura de redução passagens com laminação de laminação de área à tração ções aço (mm) aqueci- por redução por três (%) (MPa) no mento (ºC) laminação laminação passagens ≥10% entre as finais (%) três passagens finais 1 1 30 1.200 4 2 13-9-12 Resfriamento com 35 886 93 água 2 2 50 1.200 4 2 9-13-13 Resfriamento com 40 812 102 água 3 3 30 1.200 4 3 13-12-12 Resfriamento 45 853 84 natural 4 4 30 1.250 5 2 12-9-10 Resfriamento com 50 752 115 água
18/20 5 5 30 1.150 5 3 12-11-12 Resfriamento 55 829 73 natural 6 6 30 1.200 5 3 15-12-12 Resfriamento 55 863 83 natural 7 7 30 1.200 4 2 15-8-12 Resfriamento com 35 1.012 61 água Exemplo 8 8 50 1.280 4 2 18-6-12 Resfriamento com 40 815 91 água 9 9 30 1.050 4 3 12-10-11 Resfriamento 50 821 86 natural 10 10 30 1.250 4 2 8-12-12 Resfriamento 35 869 78 natural 11 11 30 1.150 4 2 12-7-13 Resfriamento com 35 683 138 água 12 12 50 1.200 3 2 11-8-14 Resfriamento com 30 903 77 água 13 13 30 1.150 4 2 8-10-12 Resfriamento com 40 925 74 água 14 14 30 1.150 4 3 10-11-10 Resfriamento 40 896 95 natural
15 15 30 1.050 4 3 12-12-11 Resfriamento 40 512 103 natural 16 16 30 1.200 5 2 7-12-10 Resfriamento 35 1.241 22 natural 17 17 30 1.150 5 2 12-8-10 Resfriamento 40 918 18 natural 18 18 30 1.200 5 2 8-12-12 Resfriamento 35 529 15 natural 19 19 50 1.280 4 2 8-10-10 Resfriamento com 20 1.069 106 água 20 20 30 1.200 5 2 12-9-12 Resfriamento com 15 958 8 água 21 21 30 1.200 5 2 13-5-10 Resfriamento com 15 877 10 água 22 22 30 1.150 5 2 12-8-10 Resfriamento com 25 963 45 água Exemplo
19/20 comparati- 23 23 30 1.200 5 2 10-9-13 Resfriamento 25 748 20 vo natural 24 24 30 1.100 4 2 12-6-10 Resfriamento com 20 1.018 14 água 25 25 30 1.150 5 2 8-10-10 Resfriamento com 25 983 10 água 26 26 30 1.100 5 2 7-10-10 Resfriamento com 25 1.160 25 água 27 6 30 1.350 4 2 10-7-10 Resfriamento com 20 825 13 água 28 6 30 850 4 2 12-8-11 Resfriamento com 20 843 69 água 29 6 50 1.200 2 2 12-7-10 Resfriamento com 15 813 48 água 30 6 30 1.200 4 1 12-8-6 Resfriamento com 20 852 30 água Os sublinhados indicam fora da faixa de acordo com a presente descrição.
[0063] A redução da área na direção da espessura no ensaio de tração foi avaliada de acordo com JIS G 3199. O formato do corpo de teste usado foi um corpo de teste do tipo A. A resistência à tração foi avaliada ao usar uma parte de teste de tração de barra redonda coletada de uma posição de profundidade de 1/4 (doravante denominada "parte de 1/4 t") da espessura da superfície da chapa de aço. A energia absorvida de Charpy a -196ºC foi avaliada ao tomar a média de três corpos de prova Charpy coletados da parte de 1/4t.
[0064] Cada Exemplo (amostras de nº 1 ao nº 14) de acordo com a presente divulgação satisfez a redução de área de 30 ou mais. Cada Exemplo Comparativo (amostras de nº. 15 ao nº 30) fora da faixa de acordo com a presente divulgação falhou em satisfazer o desempenho alvo anterior em pelo menos um de resistência à tração, energia absorvida e redução de área.

Claims (5)

REIVINDICAÇÕES
1. Chapa de aço, caracterizada pelo fato de que compreende uma composição química que contém, em % em massa. C: 0,20 ou mais e 0,70 ou menos, Si: 0,05 ou mais e 1,0 ou menos, Mn: 15 ou mais e 35 ou menos, Al: 0,1 ou menos, Cr: 8,0 ou menos, N: 0,0010  ou mais e 0,0500 ou menos, P: 0,03 ou menos, e S: 0,005 ou menos, com um saldo que consiste em Fe e impurezas inevitáveis, em que a resistência à tração é de 600 MPa ou mais, a energia absorvida a -196 ºC é de 27 J ou mais, e a redução da área em uma direção de espessura da chapa de aço é de 30 ou mais.
2. Chapa de aço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição química ainda contém, em % em massa, um ou mais selecionados a partir de Nb: 0,003 ou mais e 0,030 ou menos, V: 0,01 ou mais e 0,10 ou menos, Ti: 0,003 ou mais e 0,040 ou menos, e B: 0,0003 ou mais e 0,0100 ou menos.
3. Chapa de aço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a composição química contém ainda, em % em massa, um ou mais selecionados a partir de Cu: 0,01 ou mais e 0,70 ou menos, Ni: 0,01 ou mais e 0,50 ou menos, Sn: 0,01 ou mais e 0,30 ou menos,
Sb: 0,01 ou mais e 0,30 ou menos, Mo: 0,05 ou mais e 2,0 ou menos, e W: 0,05  ou mais e 2,0  ou menos.
4. Chapa de aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a composição química ainda contém, em % em massa, um ou mais selecionados a partir de Ca: 0,0005 ou mais e 0,0050 ou menos, Mg: 0,0005 ou mais e 0,0100 ou menos, e REM: 0,0010 ou mais e 0,0200 ou menos.
5. Método de produção da chapa de aço, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende: aquecer uma matéria-prima de aço a 1.000 ºC ou mais e
1.300 ºC ou menos; e em seguida, submeter a matéria-prima de aço à laminação a quente com uma razão de redução por laminação de 3 ou mais, em que uma redução por laminação de cada uma dentre pelo menos duas passagens de três passagens finais é de 10 ou mais.
BR112021001870-0A 2018-08-28 2018-08-28 folha de aço e método para produzir a mesma BR112021001870A2 (pt)

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