BRPI0620748A2 - método para produção de uma tira laminada a frio com estruturada ferrìtica - Google Patents

Abstract

MéTODO PARA PRODUçãO DE UMA TIRA LAMINADA A FRIO COM ESTRUTURA FERRìTICA. A presente invenção refere-se a um método para produção de uma tira laminada a frio com uma estrutura ferrítica, na qual o aço fundido que forma uma estrutura ferrítica no resfriamento é lingotado em uma tira lingotada, em que se necessário a tira lingotada é laminada a quente na linha, a tira laminada a quente é bobinada e em uma ou mais etapas é laminada a frio para formar a tira laminada a frio. Com tal método de tiras laminadas a frio desse tipo, no qual o risco de formação de aparência de casca de laranja ou de sulcos é minimizada durante um processo de conformação a frio, pode ser produzida de forma que a tira lingotada seja resfriada entre o processo de lingotamento e o processo de bobinamento a partir de uma temperatura de partida não inferior a 1180<198>C, a uma taxa de resfriamento de pelo menos 150<198>C por segundo, até uma temperatura intermediária máxima de 1000<198>C e é então mantido por pelo menos 10 segundos a uma temperatura de manutenção de entre 900 e 1000<198>C.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "MÉTODO PARA PRODUÇÃO DE UMA TIRA LAMINADA A FRIO COM ESTRUTURA FERRÍTICA".

A presente invenção refere-se a um método para produção de uma tira laminada a frio com uma estrutura ferrítica, no qual o aço fundido que forma a estrutura ferrítica no resfriamento é Iingotado em um Iingota- mento de tira, onde, se necessário, a tira Iingotada é laminada a quente na linha, a tira laminada a quente é bobinada e laminada a frio em uma ou mais etapas para formar uma tira laminada a frio.

Devido ao alto preço do níquel, o aço inoxidável austenítico está progressivamente sendo substituído em todo o mundo pelo aço inoxidável ferrítico, que contém Ni tipicamente apenas como um elemento parceiro da -produção relativa. Um método do tipo inicialmente indicado, que torna isso possível, é conhecido, por exemplo, da Patente Européia EP O 881 305 B1. De acordo com o método da técnica anterior, um aço inoxidável ferrítico, que contém (em% em peso) no máximo 0,12% de C, no máximo 1% de Mn, no máximo 1% de Si, no máximo 0,04% de P, no máximo 0,030% de S, 16 - 18% de Cr e o restante sendo ferro e as inevitáveis impurezas, é Iingotado em tiras no vão de Iingotamento formado entre os cilindros de uma máquina de Iingotamento de cilindros gêmeos. Subseqüentemente a tira Iingotada é resfriada, durante cujo processo de resfriamento é evitada a manutenção da tira na faixa de transformação austenita-ferrita. Após o resfriamento, a tira é bobinada a uma temperatura que fica entre 600°C e a temperatura de trans- formação da martensita.

Subseqüentemente, a tira enrolada é resfriada até uma tempera- tura que fica entre 200°C e a temperatura ambiente, a uma taxa de resfria- mento máxima de 300°C por hora. Finalmente é executado o recozimento tipo caixa, conhecido de per si, da tira bobinada.

Com o caminho através do Iingotamento contínuo de placas, to- mado normalmente para a produção de chapa de aço ferrítica, inicialmente a superfície da placa é conformada, então a placa é reaquecida, posteriormen- te a placa é laminada a quente no Iaminador de tiras a quente em tiras Iami- nadas a quente e então bobinadas em uma bobina. A tira laminada a quente obtida dessa forma é então recozida, decapada e laminada a frio em etapas diversas. Finalmente a tira laminada a frio sofre normalmente o recozimento brilhante e laminação de superfície "skin-pass".

Independentemente de qual das formas mencionadas acima se- ja usada para produzir a tira laminada a quente, o problema com a tira lami- nada a frio produzida a partir de aço inoxidável ferrítica com um teor de C1- na faixa de 17% é que sulcos ou uma aparência áspera do tipo casca de laranja podem ser formados no curso do subseqüente trabalho a frio, particu- larmente estampagem profunda. Sulcagem aqui descreve defeitos de super- fície lineares fortemente marcados, que no caso de aço cromo ferrítico são alinhados na direção de laminação. Por outro lado, o defeito de superfície descrito como "casca de laranja" é não-direcional e é marcado pela aparên- cia áspera da superfície.

A formação de sulcos ou casca de laranja pode ser evitada se, a um custo extra, a tira laminada a quente produzida através de uma das rotas de produção conhecidas sofrer recozimento intermediário entre os passos de laminação a frio individual. Essas etapas de recozimento onerosas, entretan- to, levam a custos de produção aumentados que resultam em um preço de mercado mais alto de tiras de aço inoxidável ferrítico comparado ao material equivalente feito de aço inoxidável austenítico.

Portanto, o objetivo da invenção foi indicar um método com o qual uma tira de aço laminada a frio pode ser produzida a partir de aço ino- xidável ferrítico, no qual o risco de formação de casca de laranja ou sulcos seja minimizado durante o processo de conformação a frio.

Esse objetivo foi alcançado conforme a invenção pelo fato de que em um método do tipo inicialmente indicado, a tira lingotada é resfriada entre o processo de lingotamento e o processo de bobinamento a partir de uma temperatura inicial não inferior a 1180°C, a uma taxa de resfriamento de pelo menos 150°C por segundo, até uma temperatura máxima intermediária de 1000°C e é então mantido por pelo menos 10 segundos a uma tempera- tura de manutenção de entre 900 e 1000°C. Temperaturas práticas de partida de resfriamento de alta inten- sidade tipicamente variam de 1180 a 1270°C, particularmente 1200 a 1250°C. Se a temperatura mínima de 1180°C não for alcançada, a austenita pode ocorrer na borda da tira já em quantidades, o que prejudicaria o suces- so do método conforme a invenção.

Particularmente adequado para a implementação do método conforme a invenção é o aço da técnica anterior, que pertence à categoria de aço inoxidável contendo 10 a 18% em peso de Cr formando uma estrutu- ra ferrítica no curso do resfriamento começando a partir da ferrita não se transforma completamente em austenita e então novamente em ferrita. Tal aço, além do ferro e das inevitáveis impurezas, contém tipicamente (em% em peso) até 0,08% de C, 10 a 18% de Cr, até 1% de Si, até 1,5% de Mn, até 1% de Ni, até 0,04% de P e até 0,015% de S. O teor de Ni possivelmente presente aqui não é uma adição metalurgicamente adicional, mas é o resul- tado do processo de produção e entra no aço fundido através das panelas de fundição, conversores ou fornos contendo Ni. Tipicamente o teor de Ni do aço processado conforme a invenção varia de 0,7 a 0,8% em peso.

Crítica para a efetividade do método conforme a invenção é a combinação do Iingotamento da tira, resfriamento rápido e manutenção da tira lingotada por um período suficiente de 10 segundos no mínimo a uma temperatura na faixa de 950 ± 50°C, particularmente 950 ± 20°C. Surpreen- dentemente, foi mostrado que nem sulcos nem casca de laranja ocorrem durante a conformação a quente da tira laminada a frio que tenha sido pro- duzida a partir de tira Iingotada do tipo tratado termicamente conforme a in- venção, sem que o recozimento intermediário oneroso entre as etapas de laminação a frio tenha de ser executada para isso.

Ligas de aço usadas conforme a invenção solidificam inicialmente ferriticamente durante o curso do Iingotamento da tira. Quando a tira solidificada resfria, a ferrita então se transforma entre 1200°C e 800°C parcialmente em austenita. A termodinâmica provoca queda na solubilidade muito baixa, diminu- indo com a temperatura, do carbono na ferrita. Os carbonetos, que também podem absorver carbono, se formam apenas abaixo de 900°C. Por outro lado, a solubilidade do carbono na austenita é substancialmente mais alta.

Durante o resfriamento normal, a austenita se forma apenas nos limites dos grãos, uma vez que o carbono na ferrita novamente se difunde rapidamente e pode migrar para as bordas a partir do interior do grão. As- sim, os limites dos grãos de ferrita são marcados com austenita. Tão logo os carbonetos se formam a temperaturas de menos de 900°C, a porção de aus- tenita nos limites dos grãos novamente diminui. Devido ao processo relati- vamente lento de formação de carbonetos, este, entretanto, não ocorre completamente, de forma que permanecem resíduos de austenita, que sub- seqüentemente, na faixa de 200 a 300°C, se transformam em martensita. A austenita residual que permanece nos limites dos grãos com os métodos de trabalho convencionais produz, assim, a estrutura bruta lingotada.

A idéia na qual a invenção é baseada consiste agora em um res- friamento muito rápido até aproximadamente a temperatura com a máxima porção de austenita (950°C ± 50°C, particularmente 950°C ± 20°C). Dessa forma, a formação de austenita nos limites dos grãos é minimizada, uma vez que nesse caso as distâncias de difusão cobertas não são suficientes para o carbono e apenas para os elementos substitutos (Cr, Ni, Mn, etc.) durante o curto período de resfriamento.

Ao mesmo tempo a força que conduz a formação de austenita é maior na faixa de temperatura de manutenção de aproximadamente 950°C e o coeficiente de difusão dependente da temperatura é tão baixo que as par- tículas de austenita se formam no interior do grão por meio de nucleação. Devido ao coeficiente de difusão substancialmente reduzido, a distribuição dos elementos substitutos contidos nas respectivas ligas não varia ou varia apenas em um pequeno grau (para-equilíbrio). Ao mesmo tempo a supersa- turação de carbono é diminuída.

Se o material tira lingotada na forma conforme a invenção for mantida a essa temperatura por um período mínimo de dez segundos, prefe- rivelmente vinte segundos, as partículas de austenita começam então a se precipitar dentro do interior do grão em defeitos estruturais. Novos grãos, que quebram a estrutura de Iingotamento original, se desenvolvem em uma matriz ferrítica. A densidade de partículas torna-se maior, quanto maior for o período de manutenção a essa temperatura. Esse mecanismo de precipita- ção provoca o refino dos grãos, o que resulta na insensibilidade da tira lami- nada a frio, produzida conforme a invenção, aos sulcos e à formação de casca de laranja.

Quanto maior a taxa de resfriamento, durante o resfriamento de alta intensidade da tira lingotada conforme a invenção, mais confiantemente a formação de austenita, conforme visado pela invenção, é suprimida. Em princípio, portanto, taxas de resfriamento as mais altas possíveis são dese- jadas. Entretanto, experiências práticas em relação a isso confirmaram que os efeitos explorados pela invenção confiantemente ocorrem a taxas de res- friamento de 150 a 250°C por segundo.

Variantes diferentes da invenção, que podem ser selecionadas dependendo das combinações de características desejadas da tira laminada a frio a ser produzida em cada caso, o comportamento de conformação a quente da tira lingotada obtida em cada caso, a tecnologia de aparelhagem disponível ou as demandas das logísticas de operação, resultam na base dos métodos fundamentais conforme a invenção explicados acima. Assim, por exemplo, um resfriamento de alta intensidade pode vir antes e então a laminação a quente ou a laminação inicial (acima de 1200°C na ferrita) e então um resfriamento rápido. Além disso, a faixa de duas fases entre 1200 e 800°C pode também ser passada muito rapidamente. Então nenhuma aus- tenita se forma inicialmente, mas uma ferrita supersaturada com carbono torna-se congelada. Se o aquecimento for executado rapidamente a partir de menos de 800°C até a temperatura de manutenção, nova mente a austenita se forma no interior do grão. Particularmente um rápido reaquecimento até a temperatura de manutenção nesse caso afeta positivamente o resultado do trabalho. Se o aquecimento for executado muito lentamente, a austenita in- desejável se forma nos limites dos grãos, enquanto a supersaturação de carbono no interior do grão é diminuída pela difusão do carbono, o que resul- ta finalmente na fixação da estrutura de lingotamento original. Além disso, a manutenção na faixa de temperatura de 800 a 900°C por muito tempo deve ser evitada, porque experiências práticas provaram que nessa faixa de tem- peraturas, após aproximadamente 100 segundos, a supersaturação de car- bono é diminuída pela formação de carbonetos.

O carboneto não pode mais se formar se, durante o curso do resfriamento, forem alcançadas temperaturas de menos de 500°C, por e- xemplo, temperatura ambiente. Ao contrário, a ferrita supersaturada torna-se congelada e pode ser rapidamente reaquecida subseqüentemente (off-line) até 950°C para formar partículas de austenita no interior do grão.

Na base da invenção a tira Iingotada é assim resfriada durante o resfriamento de alta intensidade de acordo com a invenção até uma tempe- ratura intermediária de 900 a 1000°C, de forma que a temperatura, crítica para a invenção, seja alcançada rapidamente de maneira direta.

Experiências práticas confirmaram que o resfriamento rápido até a temperatura intermediária de acordo com a invenção e mantendo-se à temperatura de manutenção entre o processo de Iingotamento e o processo de bobinamento tem um efeito positivo, também com tais métodos, na in- sensibilidade da tira laminada a frio obtida contra a formação de sulcos e de casca de laranja, onde a laminação a quente entre o processo de Iingota- mento e o processo de bobinamento é omitido. No caso de tal tira lingotada, que é produzida convencionalmente, por exemplo, através de uma máquina de Iingotamento de cilindros duplos, a tira lingotada, entretanto, em relação à homogeneidade de sua formação de microestrutura e sua distribuição carac- terística, é normalmente laminada a quente entre o Iingotamento da tira e o processo de bobinamento em pelo menos uma etapa. A densidade e a taxa de precipitação das partículas de austenita são aumentadas pela deforma- ção a quente, uma vez que com isto defeitos estruturais são introduzidos na microestrutura. A exploração desse mecanismo para refino do grão depende crucialmente da seleção ótima das condições de deformação e das taxas de resfriamento e de aquecimento. Em princípio, o aquecimento ou resfriamento rápido pode apenas ser alcançado nessa tira. Portanto, a tira produzida por lingotamento da forma conforme a invenção é particularmente adequada para tal tratamento termomecânico. Se a laminação a quente for executada com o método conforme a invenção, preferivelmente inicialmente uma tira é lingotada diretamente até uma espessura de 1 a 5 mm, particularmente 2 a 3 mm, e então a tira Iingo- tada é laminada a quente in-line com uma redução por passe de 5 a 60%, particularmente 10 a 40%. A função do método conforme a invenção nesse caso permite o controle da temperatura da tira a ser selecionada em relação à laminação a quente executada se necessário, de forma que as condições de temperatura, que são opcionalmente compatibilizado ao comportamento dúctil do aço processado em cada caso ou a combinação característica de- sejada da tira obtida, prevalece durante a laminação a quente.

Incluindo a laminação a quente, portanto, resultam as seguintes variantes do método conforme a invenção: Variante 1

- lingotamento da tira lingotada;

- laminação a quente a uma temperatura de não menos que 1180°C, tipicamente 1180 a 1270°C (resfriamento inicial da tira lingotada ocorre no curso da laminação a quente);

- resfriamento imediato após a laminação a quente até uma tem- peratura de 900 a 1000°C a uma taxa de resfriamento de pelo menos 150°C por segundo, as temperaturas intermediárias e de manutenção sendo iguais a esta temperatura;

- manutenção da tira a uma temperatura relevante de entre 900 a 1000°C, particularmente 950°C ± 20°C por pelo menos 10 segundos.

Em relação a essa primeira variante do método conforme a inven- ção, o resfriamento conforme a invenção e a manutenção da tira são apenas executados após a laminação a quente. Ao mesmo tempo, nesse caso o resfri- amento deve começar o mais cedo possível após a laminação a quente, na prática, portanto, dentro de menos de três, particularmente dentro de um se- gundo, após sair da cadeira de laminação a quente. Dessa forma o calor de lingotamento da tira lingotada pode ser conduzido diretamente na etapa de la- minação a quente, de forma que não apenas sejam possíveis altas temperatu- ras de laminação a quente, mas também o consumo de energia, necessário para o controle da temperatura da tira, sejam reduzidos a um mínimo.

Variante 2:

- Iingotamento da tira lingotada;

- resfriamento até uma temperatura intermediária de 900 a 1000°C a uma taxa de resfriamento de pelo menos 150°C por segundo;

- laminação a quente da tira à temperatura intermediária;

- manutenção da tira a uma temperatura de manutenção, que tam- bém fica entre 900 e 1000°C, e particularmente é substancialmente igual à temperatura intermediária ou atinge 950 ± 20°C, por pelo menos 10 segundos.

Com essa variante da invenção o resfriamento até a temperatura intermediária é executado antes da laminação a quente e da manutenção à temperatura de manutenção após a tira lingotada ter sido laminada a quente. Pela laminação a quente na faixa de temperaturas de 900 a 1000°C, deslo- camentos adicionais, que servem de pontos de núcleo para a formação de austenita enquanto são mantidos subseqüentemente à temperatura de ma- nutenção, são produzidos na microestrutura da tira laminada a quente.

Variante 3:

- Iingotamento da tira lingotada;

- resfriamento até uma temperatura intermediária de 900 a 1000°C a uma taxa de resfriamento de pelo menos 150°C por segundo;

- manutenção da tira à temperatura de manutenção, que também fica entre 900 a 10OO0C, e particularmente é substancialmente igual à tempera- tura intermediária ou atinge 950°C ± 20°C, por pelo menos 10 segundos;

- laminação a quente da tira à temperatura intermediária.

De acordo com essa terceira variante, o resfriamento até a tem- peratura intermediária e a manutenção à temperatura de manutenção são executados antes da tira lingotada ser laminada a quente. A laminação a quente da microestrutura com a alta densidade dos grãos de austenita na matriz ferrítica, produzida pela manutenção à temperatura de manutenção executada antecipadamente, leva a alta densidade de deslocamento o que, na recristalização subseqüente, resulta em uma estrutura de grãos finos. Tal recristalização é normalmente devido a um tratamento de recozimento de recristalização adequado, como é executado como padrão na produção de tiras laminadas a frio do tipo em discussão.

Variante 4:

- lingotamento da tira lingotada;

- resfriamento a uma taxa de resfriamento de pelo menos 150°C por segundo até uma temperatura intermediária abaixo de 900°C, particu- larmente na faixa de 800°C;

- laminação a quente da tira à temperatura intermediária;

- aquecimento rápido da tira até uma temperatura de manuten- ção de 950°C ± 50°C, particularmente 950°C ± 20°C;

- manutenção da tira à temperatura de manutenção.

A laminação a quente na faixa de temperaturas de menos de 900°C, particularmente na faixa em torno de 800°C, ocorre aqui na fase ferri- ta pura com um limite de escoamento que é inferior em relação à laminação na fase mista. Assim, um maior grau de deformação pode ser alcançado com consumo reduzido de energia e menos desgaste do cilindro, se isso for necessário e desejável.

Um resfriamento de alta intensidade de acordo com a invenção nas faixas de temperaturas abaixo de 900°C oferece a possibilidade de Ia- minar-se a tira lingotada a temperaturas substancialmente abaixo de 800°C ou executar-se outro tratamento térmico a temperaturas de menos de 500°C, particularmente menos de 400°C.

O método conforme a invenção nas variantes descritas acima podem ser implementados particularmente economicamente em tais máqui- nas de Iingotamento de tiras, onde o lingotamento, a laminação a quente executada se necessário e o bobinamento, bem como etapas conforme a invenção executadas entre o processo de lingotamento e o processo de bo- binamento do resfriamento até a temperatura intermediária e a manutenção à temperatura de manutenção, são executados continuamente em uma se- qüência de etapas, uma após a outra.

Esses efeitos explorados pela invenção, entretanto, também ofe- recem a possibilidade de execução de etapas de trabalho individuais do mé- todo conforme a invenção descontinuamente. Isto pode se mostrar vantajo- so, por exemplo, se a tecnologia de trabalho correspondente estiver disponí- vel ou se razões logísticas favorecerem a execução das etapas de trabalho em tempos diferentes. Isto resulta na quinta variante da invenção, a seguir.

Variante 5:

- lingotamento da tira lingotada;

- resfriamento a uma taxa de pelo menos 150°C por segundo até uma temperatura intermediária abaixo de 900°C, particularmente abaixo de 800°C;

- resfriamento até menos de 500°C, particularmente até a tempe- ratura ambiente;

- aquecimento rápido até a temperatura final de laminação a quente;

- laminação a quente da tira à temperatura de laminação a quente;

- aquecimento rápido da tira até a temperatura de manutenção de 950°C;

- manutenção da tira à temperatura de manutenção.

De acordo com a variante a seguir da invenção, o fornecimento é feito para a tira lingotada no curso do resfriamento de acordo com a invenção a ser resfriada até uma temperatura intermediária de menos de 900°C, particu- larmente menos de 800°C, esse resfriamento possivelmente indo mais para baixo, até a temperatura ambiente. Subseqüentemente, a tira lingotada é então reaquecida até a temperatura de manutenção. Subseqüentemente nesse con- texto significa que outras etapas de trabalho, tais como, por exemplo, Iamina- ção a quente a uma temperatura específica, armazenagem, divisão em chapas, etc. podem ser executadas entre o resfriamento e as etapas de manutenção.

Além disso, é possível, após o lingotamento, resfriar-se a tira lingotada até a temperatura ambiente e, apenas em um ponto subseqüente no tempo, inicialmente aquecê-la até a temperatura ótima para laminação a quente e então trazê-la até a temperatura de manutenção e mantê-la ali pelo período necessário.

Se1 quando o método conforme a invenção é executado, tempera- turas intermediárias na faixa de 800 a 900°C forem alcançadas, quando se rea- quece até a temperatura de manutenção, em princípio essa faixa de temperatu- ras deve ser passada rapidamente devido às razões já mencionadas. Portanto, uma configuração vantajosa da invenção fornece o reaquecimento até a tempe- ratura de manutenção, começando a partir da respectiva temperatura interme- diária, para ocorrer em 1 a 5 segundos, particularmente em 2 a 3 segundos.

Se a temperatura intermediária alcançada no decurso do resfri- amento ficar substancialmente abaixo de 800°C, especialmente na faixa da temperatura ambiente ou levemente acima desta, a tira deve ser reaquecida para laminação a quente suficientemente rápido devido às razões já men- cionadas. Portanto, a invenção determina, a partir da baixa temperatura in- termediária, que a tira seja reaquecida dentro de 200 segundos, particular- mente dentro de 100 segundos, até a temperatura específica de laminação a quente, a qual será tipicamente 700 a 800°C. Se o aquecimento até 800°C for muito lento, os carbonetos indesejáveis podem se precipitar. Isso leva a uma diminuição prematura da supersaturação e assim a uma densidade substancialmente reduzida das partículas de austenita com o resultado de que o refino de grãos visado pela invenção não é alcançado.

A invenção fornece, portanto, um método que oferece a possibi- lidade, enquanto evita etapas de produção onerosas, de se produzir um pro- duto que seja competitivo em relação tanto às suas características quanto ao seu preço. A vantagem especial do método conforme a invenção reside no fato de que a tira laminada a frio caracterizada por uma aparência homogê- nea e uma superfície livre de carepa pode ser produzida. Essa última carac- terística é alcançada pelo fato de que qualquer carepa que venha a aderir à tira lingotada é já removida tanto quanto possível durante o resfriamento de alta intensidade conforme a invenção, de forma que na pior das hipóteses um dano de superfície mínimo, devido à carepa ainda presente na tira, é provocado durante a laminação a quente, executada se necessário.

Com o método conforme a invenção, portanto, a onerosa remo- ção de carepa da técnica anterior, que normalmente leva à interrupção da se- qüência de produção contínua, é dispensada. Também, a despesa, que é ain- da requisitada pela técnica anterior do recozimento tipo caixa para o material laminado a frio, pode ser economizada pelo método conforme a invenção. A possibilidade, durante o decurso do método conforme a invenção, de resfria- mento até temperaturas abaixo de 800°C também permite, por exemplo, que a tira Iingotada ou laminada a quente seja aparada a temperaturas, por exem- plo, de 600°C, onde problemas de aplainamento podem ser geralmente evita- dos. Finalmente, o método conforme a invenção permite que o grau de defor- mação a quente seja aumentado na linha de lingotamento da tira, devido ao controle de temperatura geralmente livremente variável, através, por exemplo, de uma segunda cadeira de cilindros oü um diâmetro menor do cilindro de trabalho, e como resultado disso a tira laminada a frio produzida de acordo com a invenção pode possuir melhor capacidade de estampagem profun- da/por estiramento comparado com as tiras laminadas a frio que tenham sido produzidas através do caminho usual de produção. As mudanças de tempera- tura rápidas necessárias para a implementação do método conforme a inven- ção podem ser apenas realizadas nesse caso pelo uso de uma tecnologia de lingotamento de tira, uma vez que apenas a espessura mínima da tira Iingota- da permite mudanças de temperatura suficientemente rápidas por toda a se- ção transversal da tira. Configurações de exemplo:

Em cada caso um aço ferrítico, que continha (em% em peso) 0,043% de C, 0,25% de Si, 0,36% de Mn, 0,021 % de P, 0,002% de S, 16,23% de Cr, 0,49% de Ni, foi a base das configurações de exemplo descritas abai- xo, executadas para provar a efetividade da invenção (Experiências I-IV).

Em um equipamento de lingotamento e bobinamento de projeto convencional, uma tira lingotada foi produzida em cada caso a partir de um aço fundido adequado, a tira lingotada foi laminada a quente para formar uma tira laminada a quente e a tira laminada a quente finalmente bobinada. O equipamento de lingotamento de tiras usado para isso compreendeu uma máquina de lingotamento de cilindros duplos, uma cadeira de laminação a quente colocada na direção de transporte da tira lingotada após a máquina de lingotamento em linha e um dispositivo de bobinamento arranjado na di- reção de transporte após a cadeira de laminação a quente. Dependendo do procedimento da experiência particular, um equipamento de resfriamento a água de alta intensidade, fornos operando indutivamente e fornos elétricos de manutenção da temperatura foram também usados.

Após o tratamento térmico conforme a invenção, a tira laminada a quente obtida teve uma estrutura de grãos finos, na qual ao contrário das microestruturas convencionalmente descritas como "finas", uma pluralidade de partículas (martensita, austenita residual, carboneto) são descobertas em um grão ferrítico relativamente grande (= matriz). Conseqüentemente, a mi- croestrutura é, no geral, mais fina, em si mesma, entretanto também menos homogênea que as microestruturas convencionais de grãos finos. A caracte- rística da microestrutura da tira produzida conforme a invenção é, portanto, o alto número de partículas por grão.

Cada tira laminada a quente conforme a invenção nas experiên- cias I - IV usando o equipamento de Iingotamento e laminação foi subse- qüentemente processada de forma convencional inclusive o recozimento do tipo em caixa, decapagem, laminação a frio sem recozimento intermediário, recozimento brilhante e laminação de superfície.

Espécimes de teste foram produzidos a partir da tira laminada a frio obtida dessa maneira com um grau de deformação total de 70%. Ne- nhum dos espécimes de teste mostraram casca de laranja ou sulcos. Experiência I:

Em uma primeira variante do método conforme a invenção, a espessura da tira Iingotada foi de 3 mm. Após a tira Iingotada deixar o vão da maquina de Iingotamento de dois cilindros, ela alcançou uma temperatura da tira de 1180°C, ocorreu o resfriamento com água de alta intensidade. A tira Iingotada foi resfriada durante 2 segundos até uma temperatura interme- diária de 950°C.

A tira Iingotada resfriada de tal forma foi então mantida sem in- terrupção em uma seqüência contínua de produção à temperatura de manu- tenção, que nesse caso foi igual à temperatura intermediária, em um forno de aquecimento indutivo por um período de 10 segundos.

A tira lingotada, tratada termicamente dessa forma de acordo com a invenção, foi então laminada a quente até uma espessura de tira de 2,5 mm.

A tira foi resfriada na mesa de saída de cilindros após a cadeira de laminação a quente até uma temperatura de bobinamento de aproxima- damente 550°C, antes de alcançar o dispositivo de bobinamento, onde foi enrolada como uma bobina.

A tira laminada a quente obtida dessa forma teve uma estrutura de grãos colunar (aprox. 100 μπι de largura e 500 μτη de comprimento) com uma área central da tira equiaxial (tamanho de grão 150 μπι). Os limites dos grãos foram ocupados por um veio de martensita e carbonetos. Áreas recristalizadas com um tamanho de grão de 20 μπι foram descobertas no interior do grão. Também partículas isoladas distribuídas finamente, que consistiram em carbo- netos, martensita e austenita residual, estavam presentes na microestrutura. A densidade de partículas foi tipicamente 15-25 partículas por grão.

Experiência II:

Em uma segunda experiência, inicialmente uma tira com 2,8 mm de espessura foi produzida a partir do aço fundido com a liga indicada aci- ma. A tira Iingotada foi mantida em um forno de aquecimento indutivo a uma temperatura de 1200°C e então laminada a quente a essa temperatura até uma espessura de tira de 2,1 mm.

Imediatamente após a laminação a quente, ocorreu um resfria- mento a água de alta intensidade. Nesse caso a tira atravessando a aproxi- madamente 1 metro por segundo foi resfriada em um segundo até uma tem- peratura intermediária de 950°C. A tira alcançou então uma mesa de saída, cuja primeira seção, associada com a cadeira de laminação a quente, era equipada com uma cobertura por um comprimento de 15 metros, que garan- tiu que a tira estava mantida nessa primeira seção a uma temperatura subs- tancialmente constante por 15 segundos. Subseqüentemente, a tira ainda na mesa de saída foi resfriada até uma temperatura de bobinamento de apro- ximadamente 500°C na qual ela foi finalmente enrolada como uma bobina.

A microestrutura da tira laminada a quente obtida na segunda ex- periência teve a mesma estrutura de grãos colunar (aprox. 100 μm de largura e 500 μm de comprimento) com uma área central da tira equiaxial (tamanho de grão 150 μm) como a microestrutura da tira laminada a quente obtida na primeira experiência. Também nesse caso os limites dos grãos mostraram um veio fino ocupado por martensita e carbonetos. Similarmente, as áreas recris- talizadas com um tamanho médio de grão de 20 μm foram descobertas no interior do grão. Também partículas isoladas distribuídas finamente, que as- sim como na tira obtida na primeira experiência consistiam em carbonetos, martensita e austenita residual, estavam presentes na microestrutura. A den- sidade de partículas foi tipicamente 20 a 30 partículas por grão.

Experiência III:

Em uma terceira experiência, inicialmente uma tira de 3 mm de espessura foi lingotada. Após a tira Iingotada ter atingido uma temperatura de 1180°C, começou o resfriamento a água de alta intensidade, a tira sendo resfriada em segundos até uma temperatura intermediária de 780°C. A tira lingotada resfriada dessa forma foi então mantida quente em um forno de aquecimento por indução, aquecida até a temperatura de laminação a quen- te de 800°C e então laminada a quente a essa temperatura de laminação a quente até uma espessura de tira de 2,5 mm. A tira então foi resfriada na mesa de saída até uma temperatura de bobinamento de aproximadamente 550°C, e bobinada a essa temperatura.

Chapas de amostra foram divididas à temperatura ambiente a partir da tira obtida dessa forma. Essas foram então aquecidas indutivamen- te inicialmente até 800°C e então até 950°C no espaço de 15 segundos. O período para aquecimento entre 800°C e 950°C durou 2 segundos.

Com isso a tira foi mantida por 20 segundos a uma temperatura de manutenção de 950°C por meio de um forno de manutenção. Subse- qüentemente ocorreu o resfriamento a ar.

A microestrutura de tal amostra de chapa de tira laminada a quen- te tratada termicamente mostrou similarmente uma estrutura de grãos colu- nar (aproximadamente 100 μηι de largura e 500 μηι de comprimento) com uma área central da tira equiaxial (tamanho de grão de 150 μιτι). Nos limites dos grãos também aqui um fino veio foi ocupado pela martensita e pelos carbonetos. Novamente as áreas de recristalização com um tamanho de grão de 20 μm foram descobertas no interior do grão e partículas isoladas finamente distribuídas, que consistiram em carbonetos, martensita e austeni- ta residual, estavam presentes na microestrutura. A densidade de partículas aqui foi tipicamente de 40 a 60 partículas por grão.

Experiência IV:

Similarmente à experiência III, foi produzia uma tira com espessu- ra de 3 mm, a qual ao atingir a temperatura de 1180°C foi resfriada a alta densidade até uma temperatura intermediária de 780°C ser atingida. Diferen- temente da experiência III, entretanto, não apenas a etapa de manutenção à temperatura de manutenção, mas também a etapa de laminação a quente, foram executadas off-line.

Para esse propósito, foram divididas chapas a partir da tira Iingotada após ela ter sido resfriada até a temperatura ambiente e essas chapas foram aquecidas indutivamente a partir da temperatura ambiente pelo espaço de 30 segundos até uma temperatura de laminação a quente de 800°C, quando elas foram laminadas a quente até uma espessura de tira de 2,4 mm. Após repeti- dos resfriamentos das chapas laminadas a quente, elas foram reaquecidas por um período de 3 segundos até a temperatura de manutenção de 950°C.

A tira reaquecida foi mantida por 20 segundos à temperatura de manutenção por meio de um forno de manutenção. Subseqüentemente, a tira foi resfriada a ar.

Também, nessa configuração de exemplo, a microestrutura das chapas laminadas a quente mostra uma estrutura de grãos colunar (aproxi- madamente 100 μm de largura e 500 μm de comprimento) com uma área central da tira equiaxial (tamanho de grão 150 μm) após ser mantida à tem- peratura de manutenção, onde os limites dos grãos também aqui tiveram um veio fino ocupado por martensita e carbonetos e foram descobertas áreas recristalizadas com um tamanho de grão de 20 μm no interior do grão. Exa- tamente as mesmas partículas isoladas distribuídas finamente como nas outras experiências, consistindo em carbonetos, martensita e austenita resi- dual, estavam também presentes na microestrutura. A densidade de partícu- las foi tipicamente 40 a 60 partículas por grão.

Claims (21)

1. Método para produção de uma tira laminada a frio com uma estrutura ferrítica, na qual o aço fundido que forma a estrutura ferrítica no resfriamento é Iingotada em uma tira lingotada, onde se necessário a tira lingotada é laminada a quente na linha, a tira laminada a quente é bobinada e, em uma ou mais etapas, laminada a frio para formar a tira laminada a frio, caracterizado pelo fato de que a tira lingotada é resfriada entre o processo de lingotamento e o processo de bobinamento a partir de uma temperatura de partida não inferior a 1180°C, a uma taxa de resfriamento de pelo menos -150°C por segundo, até uma temperatura intermediária máxima de 1000°C e é então mantida por pelo menos 10 segundos a uma temperatura de manu- tenção de entre 900 e 1000°C.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura de partida do resfriamento de alta intensidade va- ria de 1180 a 1270°C, particularmente de 1200 a 1250°C.

3. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações pre- cedentes, caracterizado pelo fato de que o aço fundido é composto como segue (em% em peso): Cr: 10,5-18%, C: ≤ 0,08% Si: ≤ 1% Mn: ≤ 1,5% Ni: ≤ 1,00% P: ≤ 0,04% S: ≤ 0,015% O restante sendo ferro e as inevitáveis impurezas.

4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações pre- cedentes, caracterizado pelo fato de que a taxa de resfriamento é 150 a -250°C por segundo.

5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações pre- cedentes, caracterizado pelo fato de que a temperatura intermediária é de -900 a 1000°C.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a temperatura intermediária é igual à temperatura de manutenção.

7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações prece- dentes, caracterizado pelo fato de que a tira Iingotada é laminada a quente.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as etapas de resfriamento e de manutenção são executadas a- pós a laminação a quente.

9. Método de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o resfriamento da tira laminada a quente começa em um período de menos de três, particularmente menos de um segundo, após deixar a ca- deira final de laminação a quente.

10. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o resfriamento até a temperatura intermediária e a manutenção à temperatura de manutenção são executados antes da tira Iingotada ser Ia- minada a quente.

11. Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o resfriamento até a temperatura intermediária é executado an- tes da laminação a quente e a manutenção à temperatura de manutenção é executada após a laminação a quente da tira lingotada.

12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a tira lingotada no resfriamento alcança uma temperatura intermediária de menos de 900°C, particularmente menos de 800°C, e é subseqüentemente reaquecida até a temperatura de manutenção.

13. Método de acordo com a reivindicação 7 ou 12, caracteriza- do pelo fato de que a laminação a quente é executada à temperatura inter- mediária de menos de 800°C.

14. Método de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o reaquecimento ocorre por um período de 1 a 5 segundos.

15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que o lingotamento, a laminação a quente executada se necessário, o bobinamento e o resfriamento executados entre o processo de Iingotamento e o processo de bobinamento à temperatura intermediária e a manutenção à temperatura de manutenção são executados em uma seqüência de produção descontínua.

16. Método de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pe- lo fato de que no resfriamento a tira alcança uma temperatura de menos de 500°C, particularmente menos de 400°C.

17. Método de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que após o Iingotamento a tira é resfriada até a temperatura ambiente.

18. Método de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracteri- zado pelo fato dè que a tira é aquecida para laminação a quente por um pe- ríodo de 200 segundos, particularmente por um período de 100 segundos, até a respectiva temperatura de laminação a quente.

19. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a -14, caracterizado pelo fato de que o lingotamento, a laminação a quente e- xecutada se necessário, o bobinamento e o resfriamento executados entre o processo de lingotamento e o processo de bobinamento até a temperatura intermediária e manutenção à temperatura de manutenção são executados em uma seqüência de produção contínua.

20. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a tira é Iingotada por meio de uma máquina de lingotamento de cilindros duplos.

21. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a espessura máxima da tira Iin- gotada é de 6 mm.