BRPI0807957A2 - Tira de aço laminada a frio e recozida continuamente de alta resistência e método para produzir o mencionado aço - Google Patents
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Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TIRA DE AÇO LAMINADA A FRIO E RECOZIDA CONTINUAMENTE DE ALTA RESISTÊNCIA E MÉTODO PARA PRODUZIR O MENCIONADO AÇO".
A presente invenção refere-se a tira de aço laminada a frio e recozida continuamente de alta resistência fornecida com uma camada de revestimento de zinco e a um método de produzi-la.
Aços de alta resistência estão progressivamente sendo usados em aplicações automobilísticas e de construção civil como resultado do esforço na direção da redução de peso. Para compensar a espessura decres10 cente resultante dos materiais usados para construir os veículos, são considerados materiais que têm maior resistência. Entretanto, a maior resistência geralmente tem um custo em relação à capacidade de conformação. Como resultado, muitos aços de alta resistência tendo uma boa capacidade de conformação estão atualmente sendo observados. Esses desenvolvimentos 15 de aços geralmente resultam em aços tendo uma combinação muito específica de microestrutura e composição química e são produzidos em processos de produção cuidadosamente projetados e controlados.
Usar materiais mais finos tendo uma maior resistência requer que o aço seja adequadamente protegido contra a corrosão. Essa proteção pode ser alcançada provendo-se o aço com um revestimento metálico. Prover uma tira de aço com um revestimento de zinco é bem-conhecido, particularmente para aplicações na indústria automobilística e em construções. Para obter uma camada fina de zinco em uma tira de aço de forma econômica, é prática normal revestir a tira de aço por galvanização por imersão a quente, na qual a tira é movida através de um banho de zinco fundido. O zinco fundido adere ao aço, e na saída da tira do banho na maioria dos casos o excesso de zinco é removido da tira para alcançar uma camada de revestimento fina, geralmente usando lâminas de gás. É conhecida na técnica a adição de certo elementos químicos ao banho para melhorar a qualidade do revestimento de zinco e/ou para melhorar o processo de revestimento da tira de aço. Como elementos são frequentemente escolhidos alumínio e magnésio. Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "TIRA DE AÇO LAMINADA A FRIO E RECOZIDA CONTINUAMENTE DE ALTA RESISTÊNCIA E MÉTODO PARA PRODUZIR O MENCIONADO AÇO".
A presente invenção refere-se a tira de aço laminada a frio e recozida continuamente de alta resistência fornecida com uma camada de revestimento de zinco e a um método de produzi-la.
Aços de alta resistência estão progressivamente sendo usados em aplicações automobilísticas e de construção civil como resultado do esforço na direção da redução de peso. Para compensar a espessura decres10 cente resultante dos materiais usados para construir os veículos, são considerados materiais que têm maior resistência. Entretanto, a maior resistência geralmente tem um custo em relação à capacidade de conformação. Como resultado, muitos aços de alta resistência tendo uma boa capacidade de conformação estão atualmente sendo observados. Esses desenvolvimentos 15 de aços geralmente resultam em aços tendo uma combinação muito específica de microestrutura e composição química e são produzidos em processos de produção cuidadosamente projetados e controlados.
Usar materiais mais finos tendo uma maior resistência requer que o aço seja adequadamente protegido contra a corrosão. Essa proteção pode ser alcançada provendo-se o aço com um revestimento metálico. Prover uma tira de aço com um revestimento de zinco é bem-conhecido, particularmente para aplicações na indústria automobilística e em construções. Para obter uma camada fina de zinco em uma tira de aço de forma econômica, é prática normal revestir a tira de aço por galvanização por imersão a quente, na qual a tira é movida através de um banho de zinco fundido. O zinco fundido adere ao aço, e na saída da tira do banho na maioria dos casos o excesso de zinco é removido da tira para alcançar uma camada de revestimento fina, geralmente usando lâminas de gás. É conhecida na técnica a adição de certo elementos químicos ao banho para melhorar a qualidade do revestimento de zinco e/ou para melhorar o processo de revestimento da tira de aço. Como elementos são frequentemente escolhidos alumínio e magnésio. Essas combinações cuidadosamente harmonizadas causam a produção de aços de alta resistência que tendem a flutuações significativas nas propriedades mecânicas como resultado de flutuações da microestrutura. É, portanto, um objetivo desta invenção fornecer um método para produ5 ção de um aço de alta resistência tendo propriedades mecânicas consistentes que seja menos sensível a flutuações do processo. É também um problema com a galvanização de aços de alta resistência que esses aços apresentam uma baixa capacidade de umedecimento para camadas de revestimento de zinco como resultado de uma maior quantidade de elementos de 10 ligação usados no aço. Em contraste com a natureza de equilíbrio termodinâmico de umedecimento entre superfícies inertes (tais como água em ouro) o revestimento de superfícies de aço com um revestimento de zinco líquido por imersão a quente é um processo de umedecimento reativo complexo. Entretanto, elementos de ligação com uma alta afinidade com o oxigênio tais 15 como Mn, Al, Si, etc. são conhecidos por levar a um enriquecimento de óxidos na superfície do aço durante o processo de recozimento. A capacidade de umedecimento de tais óxidos com zinco líquido é conhecida por ser geralmente baixa. É um objetivo desta invenção fornecer uma camada de revestimento de zinco que forneça uma capacidade de umedecimento total do 20 substrato de aço de alta resistência apesar do alto nível de elementos de ligação no aço que desfavoráveis para o alcance da capacidade de umedecimento total.
O objetivo conforme a invenção é alcançado por uma tira de aço de alta resistência laminada a frio e continuamente recozida compreendendo (todas as porcentagens em peso percentual, a menos que indicado de forma diferente):
0,04 a 0,30% de C
1,0 a 3,5% de Mn 0 a 1,0% de Si 0 a 2,0% de Al
0 a 1,0% de Cr 0 a 0,02% de P O a 0,01% de S 0 a 0,25% de V Oa 0,1% de Nb 0 a 0,20% de Ti Oa 0,015% de N
0 a 0,010% de B as impurezas inevitáveis o saldo sendo ferro, fornecida com uma camada de revestimento de liga de zinco galvanizada por imersão a quente, em que a camada de revestimento de liga de zinco consiste em 0,3 a 40% de Mg e 0,05 a 6,0% de Al e opcionalmente no máximo 0,2% de um ou mais elementos adicionais juntamente com as inevitáveis impurezas e o restante sendo zinco.
Um elemento adicional que poderia ser adicionado em uma pequena quantidade, menos de 0,2% em peso, poderia ser Pb ou Sb, Ti, Ca, Mn, Sn, La, Ce, Cr, Ni, Zr ou Bi. Bi e Sb são geralmente adicionados para formar cristais. Preferivelmente a quantidade total de elementos adicionais na liga de zinco é de no máximo 0,2%. Essas pequenas quantidades de um elemento adicional não alteram as propriedades do revestimento nem o banho até qualquer valor significativo pra as aplicações usuais. Preferivelmente, quando um ou mais elementos adicionais estão presentes no revestimento de liga de zinco, cada um está presente em uma quantidade < 0,02% m peso, preferivelmente cada uma está presente em uma quantidade < 0,01% em peso. Isto é porque elementos adicionais não mudam a resistência à corrosão até um valor significativo se comparado à adição de magnésio e alumínio e os elementos adicionais tornam a tira de aço revestida mais cara. Elementos adicionais são geralmente adicionados apenas para evitar que se formem sedimentos no banho com a liga de zinco fundida para a galvanização por imersão a quente, ou para formar cristais na camada de revestimento. Os elementos adicionais são assim mantidos tão baixos quanto possível. A espessura do revestimento de liga de zinco está preferivelmente entre 3 e 12 μΐη porque revestimentos mais espessos não são necessários para a maioria das aplicações. A camada de revestimento de liga de zinco conforme a invenção melhora a proteção contra a corrosão que uma espessura de no máximo 12 μιτι é suficiente para quase todas as aplicações. Uma camada fina de revestimento é também benéfica para soldar duas chapas de aço 5 com a camada de revestimento conforme a invenção, por exemplo, por soldagem a laser. Em uma modalidade preferida, a camada de revestimento de liga de zinco tem uma espessura de 3 a 10 μπι, sendo essa a faixa de espessuras preferida para aplicações automobilísticas. De acordo com outra modalidade preferida, a camada de revestimento de liga de zinco tem uma 10 espessura de 3 a 8 μιτι ou mesmo 7 μιτι. Essa espessura é preferida quando soidas a laser melhoradas, que são produzidas sem um espaçador, são importantes.
Os inventores descobriram que o aço conforme a invenção fornece uma excelente capacidade de umedecimento do substrato para a ca15 mada de revestimento de liga de zinco conforme a invenção, apesar dos altos níveis de elementos de ligação que são conhecidos para afetar adversamente a capacidade de umedecimento do substrato de aço. É importante notar que o aço conforme a invenção não contém níquel como elemento de ligação, porque o níquel forma um composto com o Mg: Mg2Ni. Se o níquel 20 do aço forma esses compostos com o Mg a partir do banho de revestimento, a formação indesejável de sedimento ocorre em combinação com uma indesejável diminuição do Mg no banho de revestimento. Então, por razões de processamento, um substrato contendo níquel é indesejável.
Preferivelmente a microestrutura compreende entre 90 e 65% de 25 ferrita, preferivelmente entre 85 e 70%, mais preferivelmente entre 80 e 75%. A fração de austenita, presente antes do resfriamento imediatamente após o recozimento intercrítico OAT é preferivelmente completamente transformado para componentes microestruturais de não-ferrita, preferivelmente bainita, martensita, ferrita acicular ou é parcialmente preservado como austenita re30 tida. Em uma modalidade a tira de aço compreende entre 90 e 65% de ferrita, o remanescente da estrutura sendo ferrita acicular, bainita, martensita ou austenita retida. Preferivelmente a microestrutura não contém perlita, embora o carboneto de ferro se precipite, tal como cementita não na forma de lâminas na perlita, pode estar presente no aço. Assim, é obtida uma combinação de substrato de aço tendo as desejadas propriedades mecânicas com excelente proteção contra a corrosão. O teor de alumínio é limitado a 6% de 5 modo a não prejudicar a capacidade de soldagem. Camadas de zinco contendo Mg são geralmente consideradas como sendo mais duras que camadas de zinco não contendo Mg. Apesar do fato de que isto geralmente significa que as camadas são mais frágeis, os inventores descobriram que a adesão da camada de revestimento de liga de zinco foi muito melhor que mes10 mo durante a alta pressão de contato durante a conformação da camada de revestimento de liga de zinco não sucumbe à pressão e permanece no lugar para proteger o produto contra corrosão durante e após a conformação. A maior pressão de contato durante a conformação de componentes de aço de alta resistência em uma operação de conformação não leva a danos do re15 vestimento tal como frequentemente acontece com uma camada de revestimento galvanizada e recozida, e não é raspada tão facilmente como acontece com a camada galvanizada de zinco normal. Isto pode ser porque adições de Mg são consideradas como sendo benéficas em promover a lubrificação entre o aço revestido e as ferramentas (quentes) de conformação. Os 20 inventores acreditam que o óxido de Mg que se forma no banho de zinco protege contra a evaporação do zinco durante o revestimento. A evaporação reduzida de zinco é também benéfica na área da embocadura durante a galvanização por imersão a quente. A embocadura é o local onde a tira entra no banho de zinco. Normalmente, o zinco evapora e forma poeira nas áreas 25 mais frias (zinco e óxido de zinco) que podem cair na tira e na superfície do banho de zinco na embocadura. Isto pode levar a defeitos no revestimento de zinco. O óxido de Mg na superfície do banho limita a evaporação do zinco nessa área e assim diminui as chances de defeitos no revestimento de zinco.
Devido à formação de Fe2AI5, a camada de revestimento sempre
contém algum ferro, mesmo se o banho do qual a camada de revestimento foi depositada não contém ferro como elemento adicional definido acima. O ferro constitui uma impureza inevitável devido ao fato de que é usado um substrato de aço. O ferro não é um elemento adicional e preferivelmente não deve preferivelmente exceder 1,5% ou mais preferivelmente 1,0%. Em uma modalidade da invenção o teor de ferro na camada de revestimento é Iimita5 do a menos de 0,6%, preferivelmente menos de 0,4%. Ainda mais preferivelmente a quantidade é limitada a menos de 0,2%.
Em uma modalidade da invenção, o substrato de aço consiste apenas em elementos de ligação que são expressamente reivindicados. Outros elementos, tais como oxigênio ou elementos terras raras, podem apenas estar presentes como as inevitáveis impurezas, e o saldo é ferro.
O nível mínimo de alumínio de 0,05% pode ser usado, uma vez que não é importante evitar todas as reações entre Fe e Zn. Sem qualquer alumínio, ligas sólidas grossas de Fe-Zn crescem na superfície do aço e a espessura do revestimento não pode ser regulada facilmente pela limpeza 15 com um gás. Um teor de alumínio de 0,05% é suficiente para evitar a formação da problemática liga Fe-Zn. Preferivelmente, o teor de alumínio é pelo menos 0,3%. Finalmente, a capacidade de fosfatação do aço é melhorada como resultado da adição de Mg.
Em uma modalidade da invenção a liga de zinco compreende 20 0,3 a 2,3% em peso de magnésio e 0,6 a 2,3% em peso de alumínio. Limitando-se o nível de magnésio para no máximo 2,3% a formação de sedimentos óxidos no banho de zinco é reduzida enquanto mantém a proteção contra a corrosão a um nível suficientemente alto. Limitando-se o teor de alumínio, a capacidade de soldagem é melhorada. Em uma modalidade preferida, 25 o teor de silício na camada de liga de zinco está abaixo de 0,0010% em peso.
De acordo com uma modalidade preferida, a tira de aço foi fornecida com uma camada de revestimento de liga de zinco na qual a liga de zinco contém 1,6 a 2,3% em peso de magnésio e 1,6 a 2,3% em peso de 30 alumínio. Esta é uma modalidade preferida, porque a esses valores a proteção contra corrosão do revestimento está em um máximo, e a proteção contra corrosão não é influenciada por pequenas variações na composição. Acima de 2,3% de magnésio e alumínio, o revestimento pode tornar-se frágil e a qualidade de superfície do revestimento pode diminuir.
Em uma modalidade da invenção a tira de aço foi fornecida com uma camada de revestimento de liga de zinco na qual a liga de zinco contém 0,6 a 1,3% em peso de alumínio e/ou 0,3 a 1,3% em peso de magnésio. Com essas quantidades menores de alumínio e magnésio, não são necessárias maiores modificações do equipamento e do banho convencionais de galvanização, enquanto que o magnésio a níveis entre 0,3 e 1,3% em peso melhora consideravelmente a resistência à corrosão. Geralmente, para essas quantidades de magnésio, mais de 0,5% em peso de alumínio tem que ser adicionado para evitar que mais sedimentos óxidos sejam formados no banho que para banhos convencionais; sedimentos podem levar a defeitos no revestimento. Os revestimentos com essas quantidades de magnésio e alumínio são ótimos para aplicações com altas demandas na qualidade de superfície e resistência à corrosão melhorada.
Preferivelmente a liga de zinco contém 0,8 a 1,2% em peso de alumínio e/ou 0,8 a 1,2% em peso de magnésio. Essas quantidades de magnésio e alumínio são ótimas para fornecer um revestimento com uma alta resistência à corrosão, uma excelente qualidade de superfície, uma ex20 celente qualidade de conformação, e uma boa capacidade de soldagem a custos extras limitados se comparado à galvanização por imersão a quente convencional.
De acordo com uma modalidade preferida, a tira de aço foi fornecida com uma camada de revestimento de liga de zinco por imersão a 25 quente na qual a quantidade de alumínio em % em peso é a mesma de magnésio em % em peso mais ou menos um máximo de 0,3% em peso. Foi descoberto que o sedimento formado no banho é suprimido a um nível considerável quando a quantidade de alumínio igual a ou quase igual a a quantidade de magnésio.
Em uma modalidade da invenção a tira de aço revestida com um
revestimento de liga de zinco conforme a invenção compreende 0,07 a 0,16% de C, 1,4 a 2,0% de Mn, preferivelmente 1,5 a 1,8% de Mn, 0,2 a 0,4% de Si, preferivelmente pelo menos 0,25% de Si, 0,5 a 1,5% de Al, 0,4 a 0,8% de Cr, 0 a 0,05% de Ti, 0 a 0,03% de Nb, 0 a 0,01% de N, 0 a 0,002% de B e V como uma impureza.
Em uma modalidade preferida, o boro não é adicionado como 5 um elemento de ligação mas, se presente, está presente apenas como uma impureza. O boro é conhecido por afetar consideravelmente a capacidade de endurecimento, estimulando assim a formação de martensita à custa de austenita retida, e prejudicando, portanto, a capacidade de conformação do aço. A microestrutura do aço conforme essa modalidade é isenta de perlita e 10 compreende ferrita, bainita, martensita e austenita retida. Preferivelmente a fração de volume de austenita retida está entre 1 e 10%, preferivelmente cerca de 5%. A bainita é preferivelmente isenta de carbonetos. Esses aços fornecem uma boa resistência à tração em combinação a uma alta ductilidade e excelentes resistência à corrosão e capacidade de soldagem.
Em uma modalidade preferida da invenção, a tira de aço com
preende 0,07 a 0,12% de C e 0,5 a 1,0% de Al. A resistência à tração do aço conforme essa modalidade é um tanto baixa, e é de cerca de 600 MPa. A redução nos elementos de ligação significa que o tratamento de recozimento após a laminação a frio tem que ser adaptada para ainda obter uma microes20 trutura isenta de perlita compreendendo ferrita, bainita, martensita e austenita retida.
Em uma modalidade da invenção, uma tira de aço fornecida com uma camada de revestimento de liga de zinco conforme a invenção compreende 0,07 a 0,20% de C, 1,2 a 3,5% de Mn, 0 a 1,5% de Al, 0 a 0,15% de Ti, 0 a 0,002% de B.
Em uma modalidade preferida, o boro não é adicionado como elemento de ligação mas, se presente, está presente apenas como uma impureza. A microestrutura do aço conforme essa modalidade é isenta de perlita e compreende ferrita, bainita, martensita e carbonetos. Preferivelmente, a 30 fração de volume de ferrita está entre 70 e 95%, preferivelmente cerca de 80%. A aplicação de uma camada de revestimento de liga de zinco fornece um aço de alta resistência com boa ductilidade. Preferivelmente a tira de aço compreende 0,07 a 0,17% de C, 1,2 a 2,5% de Mn, e 0 a 1,0% de Al. Mais preferivelmente a tira de aço compreende 0,07 a 0,12% de C, 1,2 a 2,0% de Mn, 0 a 0,4% de Si, 0 a 1,0% de Al, 0 a 0,05% de Ti, 0 a 0,07% de Nb, 0 a 0,01% de N. Ambas as modalidades preferidas fornecem uma resistência {a 5 tração um pouco baixa em combinação com uma maior ductilidade e excelentes resistência à corrosão e capacidade de soldagem.
Em uma modalidade da invenção, a tira de aço revestida com um revestimento de liga de zinco conforme a invenção compreende 0,15 a 0,30% de C, 1,5 a 3,5% de Mn, 0,5 a 2,0% de Al, 0 a 0,05% de Nb, 0 a 10 0,01% de N, 0 a 0,002% de B. Em uma modalidade preferida, o boro não é adicionado como um elemento de ligação mas, se presente, está presente apenas como uma impureza. A microestrutura do aço conforme esta modalidade é isenta de perlita e compreende ferrita, bainita, martensita e austenita retida. Esse aço é algumas vezes referido como aço TRIP. Preferivelmente a 15 fração de volume da austenita retida está entre 1 e 10%, preferivelmente cerca de 5%. A bainita é preferivelmente isenta de carbonetos. A aplicação da camada de revestimento de liga de zinco fornece um aço de alta resistência com boa ductilidade e excelentes resistência à corrosão e capacidade de soldagem.Em uma modalidade a tira de aço compreende 0,15 a 0,24% 20 de C, 1,5 a 2,0% de Mn, 0,2 a 0,8% de Si, preferivelmente 0,2 a 0,6% de Si, preferivelmente pelo menos 0,25% de Si, 0,5 a 1,5% de Al, 0 a 0,05% de Nb, preferivelmente no máximo 0,03%. Em uma modalidade preferida a tira de aço compreende 0,15 a 0,20% de C.
De acordo com um segundo aspecto da invenção um método para produzir uma tira de aço de alta resistência laminada a frio e recozida continuamente é fornecido compreendendo as etapas subsequentes de: fornecer uma tira de aço laminada a frio compreendendo:
0,04 a 0,30% de C
1,0 a 3,5% de Mn 0 a 1,0% de Si
0 a 2,0% de Al 0 a 1,0% de Cr 10
5
0 a 0,02% de P 0 a 0,01% de S 0 a 0,25% de V 0 a 0,1% de Nb 0 a 0.20% de Ti 0 a 0,015% de N 0 a 0,010% de B as inevitáveis impurezas o saldo sendo ferro
- aquecer a tira até a temperatura de recozimento intercrítico IAT
- manter a tira na IAT por um tempo de recozimento suficiente
15
- aquecer a tira até a temperatura de galvanização GT
- revestir a tira por imersão da tira em um banho fundido tendo uma temperatura de banho de zinco ZBT contendo a liga de zinco para a camada de revestimento de liga de zinco ser revestida na tira de aço
tancialmente ferrítica se transforma parcialmente em austenita, dependendo da IAT e do tempo de recozimento na IAT. Para garantir a simplicidade, a IAT pode ser escolhida constante conforme descrito esquematicamente na 25 figura 1, embora seja possível também aquecer a tira rapidamente até uma temperatura um pouco abaixo da IAT seguido de um aquecimento lento até um pico IAT e seguido de um resfriamento lento até uma temperatura novamente um pouco abaixo da IAT de modo a atingir a razão desejada de ferrita para austenita no fim do tratamento de recozimento na IAT conforme descri30 to esquematicamente na figura 2. Preferivelmente a fração de volume do teor de austenita antes do resfriamento até a OAT é de no máximo 50%. Entretanto, se modo a reter uma capacidade de endurecimento suficiente a fra
20
- resfriar a tira
Durante o aquecimento da tira para a IAT a matriz de aço subsção de volume está preferivelmente entre 10 e 35%, preferivelmente entre 15 e 30%, preferivelmente entre 20 e 25%. Em uma modalidade da invenção a AIT está entre 750 e 850°C, preferivelmente entre 780 e 830°C.
Em uma modalidade da invenção, o substrato de aço consiste 5 apenas nos elementos de ligação que são expressamente reivindicados. Outros elementos, tais como o oxigênio ou elementos terras raras, podem apenas estar presentes como impurezas inevitáveis, e o saldo é ferro.
Em uma modalidade a etapa de aquecimento até a IAT é executada rapidamente até uma temperatura acima de Ac1 com um superaquecimento de entra Ac1+20 e Ad+80 de modo a efetuar uma rápida nucleação da austenita. Os inventores descobriram que essa etapa de aquecimento rápido,que na maioria dos equipamentos de recozimento coincide com o aquecimento em um forno aquecido diretamente (DFF),e portanto a etapa de aquecimento rápido termina na saída do DFF1 resulta em um aumento da resistência com a manutenção ou até mesmo a melhoria da ductilidade através de um refino da microestrutura e promoção de estruturas isentas de faixas. Esse efeito do aquecimento rápido combinado com o superaquecimento acima de Ac1 foi descoberto para todas as modalidades da invenção. A melhoria da resistência final à tração varia de 30 a 120 MPa dependendo da análise química. Preferivelmente a taxa de aquecimento está entre 10 e 50°C/s, mais preferivelmente entre 15 e 40°C/s. Um valor adequado para a taxa de aquecimento foi descoberto ser entre 15 e 25°C/s, por exemplo, cerca de 20°C/s. Após o aquecimento rápido o restante do aquecimento até a IAT pode ser executado a uma taxa de aquecimento mais lenta (como na figura 2), ou a IAT pode já ter sido alcançada pela taxa de aquecimento rápido (como na figura 1).
Em uma modalidade a temperatura de super envelhecimento OAT é de no máximo 150°C menor que a GT, preferivelmente no máximo 100°C menor que a GT, mais preferivelmente no máximo 70°C menor que a 30 GT,ainda mais preferivelmente no máximo 50°C menor que a GT. Ao permitir que a OAT seja menor que a GT, o processo pode ser adaptado para alcançar a microestrutura desejada após o resfriamento a partir da IAT e tratamento de super envelhecimento na OAT independentemente do subsequente resfriamento por imersão a quente. Foi descoberto que o super envelhecimento a uma temperatura abaixo da GT fornece uma combinação muito boa de resistência e ductilidade. Por outro lado, o tratamento por imersão a 5 quente pode ser otimizado de modo a alcançar a melhor proteção contra a corrosão, cobertura de revestimento e adesão de revestimento.
Em uma modalidade da invenção, a OAT é pelo menos 10°C menor que a GT, preferivelmente pelo menos 20°C menos, mais preferivelmente pelo menos 30°C menor que a GT. Em uma modalidade da invenção 10 o aumento da temperatura a partir da OAT até a GT é alcançada por uma etapa de aquecimento por indução. O aquecimento por indução é um processo de aquecimento rápido e limpo, de modo a não contaminar a superfície da tira de aço a ser revestido por imersão a quente e uma seção de aquecimento muito curta é suficiente. Não há limite para a etapa de aqueci15 mento que pode ser alcançada para aquecer a tira de aço da OAT até a GT1 mas os inventores descobriram que uma diferença de temperatura de entre 10 e 75°C entre a OAT e a GT pode ser resolvida economicamente por aquecimento indutivo.
Em uma modalidade a temperatura do banho de zinco ZBT é no máximo 25°C menor que a GT, preferivelmente no máximo 20°C, mais preferivelmente no máximo 15°C, ainda mais preferivelmente no máximo 10°C. Preferivelmente a temperatura GT da tira de aço antes de entrar no banho de liga de zinco fundido está entre 380°C e 850°C, mais preferivelmente entre a temperatura do banho da liga de zinco fundida e 25°C acima da temperatura do banho. A temperatura da tira de aço não deve ser menor que o ponto de fusão da liga de zinco para evitar a solidificação local do banho de zinco. Uma alta temperatura da tira de aço levará a uma maior evaporação do zinco, resultando na formação de poeira. Altas temperaturas da tira de aço também podem aquecer o banho de zinco, requerendo um resfriamento contínuo do zinco no banho, o que é caro. Por essas razões uma temperatura da tira de aço logo acima da temperatura do banho é preferida.
Em uma modalidade a temperatura OAT está entre 350 e 450°C, preferivelmente entre 380 e 430°C. Foi descoberto que uma OAT dentro desses limites de temperatura fornece uma microestrutura ótima para alcançar alta resistência e ductilidade.
Em uma modalidade a ZBT está entre 430 e 490°C, preferivel5 mente entre 440 e 480°C, mais preferivelmente entre 450 e 470°C. De acordo com uma modalidade preferida do processo, a temperatura do banho de zinco fundido ZBT é mantida entre 380°C e 550°C, preferivelmente entre 430°C e 490°C. Um limite menor de 440°C é absolutamente seguro para evitar qualquer solidificação. O aumento da temperatura do banho de zinco 10 aumenta a evaporação de zinco e leva à formação de poeira na linha de galvanização, dando origem a defeitos de superfície. O limite superior deve, portanto, ser razoavelmente baixo, para o que 550°C é um valor justo, preferivelmente 480°C como um limite superior tecnicamente possível.
Em uma modalidade preferida é fornecido um método para produção de uma tira de aço laminada a frio e recozida continuamente de alta resistência conforme o processo descrito acima onde a tira de aço compreende, preferivelmente consiste em, em % em peso:
0,04 a 0,16% de C, preferivelmente C: 0,08 a 0,12%
1,4 a 2,0% de Mn, preferivelmente Mn: 1,5 a 1,8%
0,2 a 0,4% de Si, preferivelmente pelo menos 0,25%
0,5 a 1,5% de Al 0,4 a 0,8% de Cr 0 a 0,05% de Ti 0 a 0,03% de Nb 0 a 0,01 % de N
0 a 0,002% de B, preferivelmente boro como uma impureza
V como impureza as inevitáveis impurezas o saldo sendo ferro
Em uma modalidade preferida, o boro não é adicionado como
um elemento de ligação mas, se presente, está presente apenas como uma impureza. Essa combinação de composição do substrato de aço, tratamento de recozimento, tratamento de revestimento por imersão a quente e capacidade de controlar a microestrutura independentemente do tratamento de revestimento por imersão a quente fornece uma tira de aço de alta resistência de excelente resistência, consistência e ductilidade, enquanto que o tra5 tamento de revestimento pode ser executado independentemente do tratamento de super envelhecimento de forma a obter a melhor qualidade do revestimento. Esta é uma grande vantagem porque normalmente os componentes da microestrutura e portanto as propriedades mecânicas que são produzidas nos estágios iniciais do processo de recozimento são afetadas 10 adversamente no estágio posterior de tratamento de galvanização. O aquecimento da tira entre o super envelhecimento e o revestimento por imersão a quente é preferivelmente obtido por aquecimento por indução. Em uma modalidade preferida a tira de aço compreende 0,04 a 0,12% de C, ou mesmo 0,8 a 0,12% de C. Os inventores descobriram que quando a OAT é selecio15 nada entre 380 e 430°C para um tempo de super envelhecimento de entre 40 segundos e 150 segundos, preferivelmente entre 50 e 100 segundos, mais preferivelmente entre 70 e 90 segundos, foi alcançada uma combinação muito boa de resistência e ductilidade para essa composição particular, particularmente para aços tendo um teor de alumínio entre 0,3 e 0,7%. 20 Quando o teor de alumínio do aço é de cerca de 1%, um tempo de recozimento de 120 segundos a uma OAT entre 400 e 420 forneceu bons resultados.
Para também melhorar a qualidade do revestimento de liga de zinco, pode ser usada uma etapa de galvanização e recozimento após a e25 tapa de revestimento de liga de zinco e antes da etapa de resfriamento até a temperatura ambiente. Uma etapa de galvanização e recozimento pode compreender o aquecimento da tira, por exemplo, por 20 a 40 segundos a 470 a 550°C, seguida imediatamente de imersão a quente de modo a alcançar um teor de ferro no revestimento de liga de zinco de até 15%, preferivel30 mente entre 7 e 13%, por exemplo, cerca de 10%.
Em uma modalidade a liga de zinco consiste em 0,3 a 4,0% de Mg e 0,3 a 6,0% de Al; opcionalmente no máximo 0,2% de um ou mais elementos adicionais; as inevitáveis impurezas; o restante sendo zinco. Preferivelmente a liga de zinco consiste em: 0,3 a 2,3% em peso de magnésio; 0,5 a 2,3% em peso de alumínio; opcionalmente < 0,2% em peso de um ou mais elementos adicionais; as inevitáveis impurezas; o restante sendo zinco. Pre5 ferivelmente a liga de zinco compreende menos de 0,0010% em peso de silício.
Em uma modalidade o banho de liga de zinco contém 1,5 a 2,3% em peso de magnésio e 1,5 a 2,3% em peso de alumínio. Preferivelmente o banho de liga de zinco contém 0,6 a 1,3% em peso de alumínio, e preferivelmente contém 0,7 a 1,2% em peso de alumínio e/ou o banho de liga de zinco contém 0,3 a 1,3% em peso de magnésio, e preferivelmente contém
0,7 a 1,2% em peso de magnésio. Testes industriais foram executados com vários substratos de aço tendo composições de acordo com a invenção. As camadas de revestimento de liga de zinco compreenderam teores substan15 cialmente iguais de alumínio e magnésio variando entre 1,5 e 2% cada um. Foi descoberto que a adesão é excelente e independentemente da composição do substrato de aço, apesar do uso de quantidades significativas de eIementos de ligação.
Claims (19)
1. Tira de aço laminada a frio e continuamente recozida de alta resistência compreendendo (em % em peso): 0,04 a 0,30% de C1,0 a 3,5% de Mn 0 a1,0% de Si0 a 2,0% de Al0 a 1,0% de Cr0 a 0,02% de P0 a 0,01% de S 0 a 0,25% de V0 a0,1% de Nb0 a 0,20% de Ti0 a 0,015% de N0 a 0,010% de B as inevitáveis impurezas o saldo sendo ferro, fornecido com uma camada de revestimento de liga de zinco galvanizada por imersão a quente ou galvanizada por imersão a quente e recozida, em que a liga de zinco consiste em 0,3 a 4,0% de Mg e 0,05 a 6,0% de Al; opcionalmente no máximo 0,2% de um ou mais elementos adicionais; impurezas inevitáveis; o restante sendo zinco.
2. Tira de aço fornecida com uma camada de revestimento de liga de zinco de acordo com a reivindicação 1, em que a liga de zinco compreende 0,3 a 2,3% em peso de magnésio e 0,6 a 2,3% em peso de alumínio, preferivelmente em que a liga de zinco contém 1,6 a 2,3% em peso de magnésio e 1,6 a 2,3% em peso de alumínio.
3. Tira de aço fornecida com uma camada de revestimento de liga de zinco de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que a tira de aço compreende entre 90 e 65% de ferrita, o restante da estrutura sendo ferrita acicular, bainita, martensita ou austenita retida.
4. Tira de aço fornecida com uma camada de revestimento de Iiga de zinco de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que a tira de aço consiste em:0,04 a 0,30% de C 1,0 a 3,5% de Mn0 a1,0% de Si 0 a 2,0% de Al0 a 1,0% de Cr0 a 0,02% de P0 a 0,01% de S0 a 0,25% de 0 a0,1% de Nb0 a 0,20% de TiOa 0,015% de NOa 0,010% de B as inevitáveis impurezas o saldo sendo ferro
5. Tira de ao fornecida com uma camada de revestimento de liga de zinco de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que a tira de aço compreende:0,07 a 0,16% de C, preferivelmente 0,08 a0,12%1,4 a 2,0% de Mn, preferivelmente 1,5 a 1,8%0,2 a 0,4% de Si, preferivelmente pelo menos 0,25%0,5 a 1,5% de Al, preferivelmente 0,5 a 1,0% 0,4 a0,8% de Cr0 a 0,05% de Ti0 a 0,03% de Nb0 a 0,01% de N0 a 0,002% de B V como impureza as inevitáveis impurezas o saldo sendo ferro.
6. Tira de aço fornecida com uma camada de revestimento de Iiga de zinco de acordo com as reivindicações 1, 2, 3 ou 4, em que a tira de aço compreende: 0,07 a 0,20% de C, preferivelmente 0,07 a 0,17%1.2 a 3,5% de Mn, preferivelmente 1,2 a 2,5%0 a 1,5% de Al, preferivelmente 0 a 1,0%0 a0,15% de Ti B: 0 a 0,002%
7. Tira de aço fornecida com uma camada de revestimento de liga de zinco de acordo com a reivindicação 6, em que a tira de aço compreende: 0,07 a 0,12% de C1.2 a 2,0% de Mn0 a 0,4% de Si 0 a 1,0% de Al0 a 0,05% de Ti 0 a 0,07% de Nb0 a 0,01% de N0 a 0,002% de B
8. Tira de aço fornecida com uma camada de revestimento de Iiga de zinco de acordo com as reivindicações 1, 2, 3 ou 4, em que a tira de aço compreende: 0,15 a 0,30% de C, preferivelmente 0,15 a 0,24%1,5 a 3,5% de Mn, preferivelmente 1,5 a 2,0% 0,5 a 2,0% de Al, preferivelmente 0,5 a 1,5%0 a 0,05% de Nb0 a 0,01% de N 0 a 0,002% de B as inevitáveis impurezas o saldo sendo ferro
9. Tira de aço fornecida com uma camada de revestimento de liga de zinco de acordo com a reivindicação 8, em que a tira de aço compreende: .0,15 a 0,20% de C 1,5 a 2,0% de Mn0,2 a 0,6% de Si0,5 a 1,5% de AlOa 0,05% de Nb
10. Método para produção de uma tira de aço laminada a frio e continuamente reduzida de alta resistência compreendendo as etapas subsequentes de: fornecer uma tira de aço laminada a frio compreendendo:0,04 a0,30% de C 1,0 a 3,5% de Mn0 a 1,0% de Si0 a 2,0% de Al0 a 1,0% de Cr0 a 0,02% de P0 a 0,01% de S0 a 0,25% de V0 a 0,1% de Nb0 a 0,20% de Ti0 a 0,015% de N0 a 0,010% de B as inevitáveis impurezas o saldo sendo ferro - aquecer a tira até uma temperatura de recozimento intercrítico IAT - manter a tira na IAT por um tempo de recozimento suficiente para atingir a razão desejada de ferrita para austenita - resfriar a tira até uma temperatura de super envelhecimento OAT - manter a tira na OAT por um tempo de super envelhecimento - aquecer a tira até uma temperatura de galvanização GT - revestir a tira por imersão a quente em um banho fundido tendo uma temperatura de banho de zinco ZBT contendo a liga de zinco para a camada de revestimento de liga de zinco a ser revestida na tira de aço. - resfriar a tira
11. Método de acordo com a reivindicação 10, em que a OAT é no máximo 150°C menor que a GT e/ou onde a OAT é pelo menos 10°C menor que a GT.
12. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 ou 11, em que o aumento da temperatura da OAT até a GT é alcançado por uma etapa de aquecimento por indução.
13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, em que a ZBT é no máximo 25°C menor que a GT.
14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, em que a OAT está entre 350 e 450°C e/ou em que a ZBT está entre 430 e490°C e/ou em que a AIT está entre 750 e 850°C, preferivelmente entre 780 e 830°C.
15. Método para produção de uma tira de aço laminada a frio e recozida continuamente de alta resistência como definido em qualquer uma das reivindicações 10 a 14, em que a tira de aço compreende, em % em peso:0,07 a 0,16% de C, preferivelmente 0,08 a 0,12% 1,4 a 2,0% de Mn, preferivelmente 1,5 a 1,8% 0,2 a 0,4% de Si, preferivelmente pelo menos 0,25%0, a 1,5% de Al0,4 a 0,8% de Cr0 a 0,05% de Ti0 a 0,03% de Nb0 a 0,01% de N0 a 0,002% de B V como impureza as inevitáveis impurezas o saldo sendo ferro
16. Método de acordo com a reivindicação 15, em que a OAT está entre 380 e 430°C por um tempo de superenvelhecimento de entre 40 segundos e 150 segundos.
17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 16, em que o substrato de aço revestido é submetido a uma etapa de galvanização após a etapa de revestimento e antes da etapa de resfriamento.
18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 17, em que: - a liga de zinco consiste em 0,3 a 4,0% de Mg e em 0,05 a 6,0% de Al; opcionalmente no máximo 0,2% de um ou mais elementos adicionais; as inevitáveis impurezas; o restante sendo zinco.
19. Processo como definido na reivindicação 18, em que - a liga de zinco contém 1,5 a 2,3% em peso de magnésio e 1,5 a 2,3% em peso de alumínio, ou
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