ES2222549T3 - Acero ferritico aleado al cromo. - Google Patents

Abstract

SE EXPONE UN ACERO INOXIDABLE FERRITICO SIN ESTRIAS Y EL PROCEDIMIENTO PARA SU OBTENCION. UNA FUSION DE ACERO ALEADO AL CROMO, QUE CONTIENE SUFICIENTE TITANIO Y NITROGENO, PERO UNA CANTIDAD CONTROLADA DE ALUMINIO, SE MOLDEA EN FORMA DE LINGOTE O SE MOLDEA DE MANERA CONTINUADA EN UNA TIRA O PLACA CON UNA ESTRUCTURA DE GRANO FINO EQUIAXIAL TAL COMO SALE DEL MOLDEO, PRACTICAMENTE LIBRE DE GRANOS COLUMNARES. EL ACERO TAL COMO SE MOLDEA CONTIENE 0,08% DE C, AL MENOS ALREDEDOR DEL 8% CR, UN MAXIMO DEL 1,50% DE MN, <0,020% DE AL, (0,05% DE N, (1,5% DE SI, <2.0% DE NI, (0,10% DE TI, UNA RELACION ENTRE (TI X N)/AL (0,14, SIENDO TODOS LOS PORCENTAJES EN PESO, Y EL RESTO FE Y ELEMENTOS RESIDUALES. EL TITANIO SE CONTROLA PREFERENTEMENTE DE MANERA QUE (TI/48)/[(C/12)+(N/14)]>1.5. A PARTIR DE UNA PLACA MOLDEADA CONTINUAMENTE SE PUEDE OBTENER UNA CHAPA ELABORADA EN CALIENTE SIN RECTIFICADO DE LA SUPERFICIE DE LA PLACA. LA CHAPA PROCESADA EN CALIENTE PUEDE SER DESESCAMADA, REDUCIDA EN FRIO HASTA UN ESPESORFINAL Y RECOCIDA POR RECRISTALIZACION. PARA OBTENER UNA CHAPA RECOCIDA PRACTICAMENTE LIBRE DE ESTRIAS Y CON UNA ELEVADA CAPACIDAD DE CONFORMACION NO SE REQUIERE EL RECOCIDO DE LA CHAPA PROCESADA EN CALIENTE ANTES DE SU REDUCCION EN FRIO.

Description

Acero ferrítico aleado al cromo.

Antecedentes de la invención

Esta invención se refiere a aceros ferríticos aleados al cromo, formados de una colada con una estructura en estado bruto de colada de grano equiaxial fino. Más particular, esta invención se refiere a aceros ferrítico aleados al cromo, formados de una colada que contiene suficiente titanio y nitrógeno y una cantidad controlada de aluminio para formar pequeñas inclusiones de óxido de titanio proporcionar los núcleos necesarios para formar los granos equiaxiados en estado bruto de colada. Una plancha procesada en caliente producida por el acero que presenta esta estructura de grano equiaxial en estado bruto de colada resulta especialmente adecuada para producir una plancha sometida a recocido de recristalización, reducida en frío, con unas excelentes características de no ondulación y conformado por estirado, incluso sin recocido de rollos en caliente o recocido intermedio.

Es deseable que un acero inoxidable ferrítico altamente conformable, además de tener una elevada proporción de deformación plástica, minimice un fenómeno conocido como "ondulación", "estriado" o "acanalado". A diferencia del acero inoxidable austenítico, el antiestético ondulado puede aparecer en las superficies de una plancha de acero ferrítico inoxidable sometida a recocido de recristalización y reducido en frío tras ser conformada en frío en una pieza. El ondulado se caracteriza por la formación de ondas, acanaladuras o corrugaciones que se extienden en paralelo a la dirección de laminado de la plancha. Este defecto no sólo va en detrimento de la apariencia superficial de la plancha sino que también resulta en una conformación por estirado inferior.

Los aceros ferríticos aleados al cromo, especialmente los aceros ferríticos aleados al cromo subequilibrio como 896-A 2664 / A 2685-Sd-Bk, como los Tipo 409 y 439 inoxidables, a pesar de ser sometidos a colada continua para obtener unos planchones con unos espesores de 50-200 mm o colados en flejes de unos espesores de 2-10 mm, típica presentan granos columnares grandes en estado bruto de colada. Estos granos columnares grandes tienen una textura cristalográfica casi idiomórfica que proporciona unas características de ondulación muy indeseables en una plancha final recocida y laminada en frío usada en diversas aplicaciones de fabricación. La apariencia superficial resultante de esta ondulación es inaceptable en piezas conformadas expuestas como urnas, guarniciones para automóviles, tubos de escape y tapacubos, silenciadores estampados, filtros de aceite, y similares. La ondulación hace que la apariencia de la plancha sea rugosa e irregular tras la conformación y su presencia se atribuye a una estructura de grano grande no uniforme o "bandeada" presente tras el laminado en frío y el recocido resultante de la presencia inicial de la estructura de grano columnar en el acero en estado bruto de colada.

Para minimizar la presencia de ondulaciones, se incurre en gastos adicionales al recocer una plancha laminada en caliente antes de la reducción en frío. Este paso de recocido adicional de un acero inoxidable ferrítico laminado en caliente también resulta en una conformabilidad reducida, causada por relaciones de deformación media inferiores, es decir, R_{m}, que degrada la aptitud para embutición profunda. Una plancha laminada en caliente, recocida antes de la reducción en frío, debe reducirse en frío un 70% como mínimo, para compensar la pérdida de R_{m} provocada por el recocido de rollos en caliente antes del recocido final.

A lo largo de los años se han realizado numerosos intentos para evitar los requisitos y gastos de procesado anteriormente mencionados para eliminar la ondulación mediante la modificación de la composición de la aleación del acero inoxidable ferrítico. Se sabe que la ondulación en un acero inoxidable ferrítico se origina principalmente durante el laminado en caliente. Se han llevado a cabo intentos de minimizar la ondulación formando una estructura de grano equiaxial fino en un lingote colado controlando la química de la colada, por ejemplo una o más de las impurezas formadas por C, N, O, S, P, y refinando la estructura de grano mediante temperaturas de laminado en caliente inferiores, por ejemplo 950-1.100ºC. El control de la química durante el refino ha producido algunas características de ondulación mejoradas para los aceros inoxidables ferríticos debido a la formación de una segunda fase, es decir austenita a una temperatura elevada que se transforma en martensita a temperatura ambiente. No obstante, la formación de esta segunda fase ha tenido lugar a expensas del alargamiento a la tracción y del comportamiento en soldadura de los productos finales. El control de la temperatura durante el laminado en caliente también ha resultado en dificultades operativas ya que es necesaria una mayor potencia de laminado en caliente. En consecuencia, los espesores de la plancha laminada en caliente deben ser mayores. El laminado en caliente deberá ir seguido por laminado en frío en al menos dos etapas con un segundo recocido intermedio entre los dos laminados en frío.

El documento US-A-5.769.152 reconoce que los granos columnares no son deseables en acero inoxidable de colada continua. Esta patente sugiere que se pueden evitar los granos columnares y formar granos equiaxiados en su lugar colando el acero fundido a una baja temperatura de sobrecalentamiento de 0-15ºC por encima de liquidus y agitando magnéticamente el acero fundido en una lingotera.

Otros han intentado eliminar la ondulación modificando una composición de aleación de acero inoxidable ferrítico mediante la adición de uno o más elementos estabilizadores. El documento US-A-4.465.525 hace referencia a un acero inoxidable ferrítico con una excelente conformabilidad y una calidad superficial mejorada. Esta patente describe que el boro en cantidades de 2-30 ppm y como mínimo 0,005% de aluminio pueden incrementar el alargamiento y la R_{m} y disminuir la característica de ondulación. El documento US-A-4.515.644 hace referencia a un acero inoxidable ferrítico embutido profundo con una calidad de ondulación mejorada. Esta patente describe que la adición de aluminio, boro, titanio, niobio, circonio y vanadio puede aumentar el alargamiento del acero inoxidable ferrítico, aumentar la R_{m} y mejorar sus propiedades antiondulación. Más específicamente, esta patente describe un acero inoxidable ferrítico que tiene como mínimo 0,01% de Al que presenta unas características antiondulación mejoradas. El documento US-A-5.662.864 hace referencia a la producción de un acero inoxidable ferrítico con unas buenas características de ondulación cuando se controlan cuidadosamente Ti, C + N y N/C. Esta patente enseña que la ondulación puede mejorarse mediante la formación de carbonitruros añadiendo Ti como respuesta al contenido en C + N presente en una colada. La colada de acero contiene \leq 0,01% de C, \leq 1,0% de Mn, \leq 1,0% de Si, 9-50% de Cr, \leq 0,07% de Al, 0,006 \leq C + N \leq 0,025%, N/C \geq 2, (Ti - 2S - 30) / (C+ N) \leq 4 y TixN \leq 30\times10^{-4}. El documento US-A-5.505.797 se refiere a la producción de un acero inoxidable ferrítico con una anisotropía interna reducida y una excelente estructura de grano. Esta patente enseña que se obtienen unas buenas características de ondulación cuando la colada de acero contiene preferiblemente 0,0010-0,080% de C, 0,10-1,50% de Mn, 0,10-0,80% de Si, 14-19% de Cr y dos o más entre 0,010- 0,20% de Al, 0,050-0,30% de Nb, 0,050 - 0,30% de Ti y 0,050-0,30% de Zr. El acero se cuela en un planchón y se lamina en caliente para obtener una plancha con un espesor de 4 mm, se somete a recocido de bandas en caliente, se decapa con ácido, se lamina en frío y se somete a un recocido de acabado. El planchón se calentó a 1.200ºC y se sometió como mínimo a un ciclo de laminado en bruto en caliente a una temperatura entre 970-1.150ºC. La fricción entre los rodillos del laminador en caliente y el acero laminado en caliente fue de 0,3 o inferior, la relación de la reducción de laminado se encontraba entre 40-75% y la temperatura de acabado de laminado en caliente se encontraba entre 600-950ºC. El acero laminado en caliente se recoció a una temperatura de 850ºC durante 4 horas, se redujo en frío un 82,5% y sometió a recocido de acabado a una temperatura de 860ºC durante 60 segundos.

Es sabido que cuando el producto de solubilidad de los compuestos de titanio sobrepasa el nivel de saturación a la temperatura del liquidus, es decir, hiperequilibrio, en el caso de aceros inoxidables estabilizados con titanio, los compuestos de titanio son estables y TiN se precipitará antes de la solidificación del metal. La plancha de acero producida a partir de dichos planchones hiperequilibrados presenta unas características de ondulación y conformabilidad mejoradas. Sin embargo, tras la solidificación, el TiN se agrupó en grandes conglomerados y flotó a la superficie del planchón colado. Estos conglomerados no metálicos de TiN formaron defectos de superficie abiertos inaceptables conocidos como estrías causadas por el titanio durante el laminado en caliente. Estos grandes conglomerados no metálicos deben eliminarse del planchón mediante un costoso acondicionamiento superficial como el rectificado previo al procesado en caliente del planchón. El documento US-A-4.964.926 se refiere a acero inoxidable ferrítico estabilizado dual soldable con una calidad superficial mejorada al eliminar la formación y precipitación de óxidos de titanio no metálicos y nitruros de titanio durante la colada formando un acero inoxidable ferrítico estabilizado de titanio subequilibrio. Este documento describe que era sabido que las características de estriado pueden mejorarse añadiendo sólo niobio o niobio y cobre a un acero inoxidable ferrítico. No obstante, la adición sólo de niobio provocaba la aparición de fisuras en la soldadura. Este documento US-A-4.964.926 describe la sustitución de una parte de un estabilizador de titanio por un estabilizador de niobio para formar un acero inoxidable ferrítico estabilizado dual. La adición de como mínimo 0,05% de titanio a un acero estabilizado con niobio elimina la aparición de fisuras en la
soldadura.

El artículo científico de A. Ostrowski y E.W. Langer, "Precipitation of Titanium Carbonitrides in As-Cast 17% Chromium Stainless Steel" en: Scandinavian Journal of Metallurgy nº 8 (1979), páginas 153-160, describe el mecanismo de precipitación de carbonitruros de titanio en aceros inoxidables al cromo. La preparación de la muestra incluye la adición del elemento de aleación Ti a la colada en combinación con partículas sólidas de óxido. La formación de Ti (C, N) ocurre por reacción interfacial entre las partículas de óxido y el titanio en solución en la colada, seguida por la precipitación de nitruro de titanio y del crecimiento de nitruro de titanio, que resulta en una capa de crecimiento que rodea las partículas de óxido.

El documento JP-A-8-296000 describe la producción de acero inoxidable con ferrita con una ondulación minimizada conseguida mediante la disminución de las cantidades de carbono y nitrógeno, así como de la cantidad de Ti, para formar Ti (C_{x}, N_{y}) con una composición particular.

El documento JP-A-9-235621 describe un método de fabricación de acero inoxidable con ferrita que contiene Ti con una maleabilidad mejorada al ajustar la composición en función del contenido de Ti y P para satisfacer la relación {Ti – 5\times(C + N)}/P en un intervalo de 3 a 20.

La minimización de la ondulación realizada por los artesanos que seguían la técnica utilizada anteriormente ha sacrificado costes y conformabilidad al recocer acero inoxidable ferrítico laminado en caliente antes de la reducción en frío. Este paso de recocido adicional reduce la conformabilidad al disminuir la R_{m} media. Asimismo, este acero laminado en caliente prerrecorrido debe reducirse en frío un 70% como mínimo para obtener una R_{m} tras el recocido final similar a la R_{m} de un acero laminado en caliente que no ha sido recocido antes de la reducción en frío. Este gran porcentaje de reducción en frío requiere también normalmente un paso de recocido intermedio. Como se evidencia por aparentemente interminable lucha de otros, queda por solucionar la obtención de un acero ferrítico aleado al cromo recocido, esencialmente libre de ondulación y con unas excelentes características de conformabilidad profunda, tal como una R_{m} elevada, un elevado alargamiento a la tracción y una estructura de grano recocido uniforme. Quedará por solucionar la necesidad de contar con un acero inoxidable ferrítico de conformabilidad profunda que presente unas buenas características de ondulación que no requiera el recocido de una plancha procesada en caliente antes de la reducción en frío. También queda por solucionar la necesidad de contar con un acero inoxidable ferrítico subequilibrio con una excelente conformación profunda con buenas características de ondulación, formado de una plancha procesada en caliente que no presente defectos de superficie, es decir, cascarilla de nitruro de titanio y estrías de óxido de titanio, sin que las superficies de un planchón de colada continua requieran acondicionamiento superficial antes del procesado en caliente del planchón.

Breve compendio de la invención

Un objeto principal de esta invención es proporcionar una plancha de acero ferrítico aleado al cromo con una conformación profunda y estirado excelente y con unas buenas características de ondulación, que no requiera el recocido de una plancha procesada en caliente previamente a la reducción en frío.

Otro objeto de esta invención es proporcionar una plancha de acero ferrítico aleado al cromo con unas buenas características de ondulación, una estructura de grano mejorada y unas características de alargamiento a la tracción elevadas sin que requiera el recocido de una plancha procesada en caliente antes de la reducción en frío.

Otro objeto de esta invención es proporcionar una plancha de acero ferrítico aleado al cromo con una excelente conformación profunda y unas buenas características de ondulación, que no requiera múltiples reducciones en frío con un recocido entre las etapas de reducción en frío.

Otro objeto de esta invención es formar una plancha de acero ferrítico aleado al cromo a partir de un planchón de colada continua que no requiere acondicionamiento superficial antes del procesado en caliente del planchón de acero.

Otro objeto de esta invención es proporcionar una plancha de acero ferrítico aleado al cromo con una excelente conformación profunda y estirado, con unas buenas características de ondulación, formada de un planchón de colada continua que no requiere un acondicionamiento superficial antes del procesado en caliente del planchón de acero.

Objetos adicionales incluyen proporcionar una plancha de acero ferrítico aleado al cromo con una excelente conformación profunda con unas buenas características de ondulación y con una soldabilidad, resistencia a la corrosión y resistencia a la oxidación cíclica a alta temperatura mejoradas.

Un objeto adicional de la invención es proporcionar un método para producir un acero ferrítico aleado al cromo que presente las características antes mencionadas.

Estos objetos se cumplen mediante un acero ferrítico aleado según la reivindicación 1 y un método para producir dicho acero según la reivindicación 8.

Los aceros ferríticos aleados al cromo según la invención tienen una estructura en estado bruto de colada con más del 50% de granos equiaxiados. El acero en estado bruto de colada se desoxida con titanio y contiene hasta 0,08% de C, como mínimo alrededor del 8% de Cr, hasta 1,50% de Mn, \leq 0,05% de N, \leq 1,5% de Si, < 2,00% de Ni, Ti \geq 0,10%, en donde la relación de (Ti x N)/Al es como mínimo del 0,14, todos los porcentajes en peso, siendo el resto hierro y elementos residuales. El acero en estado bruto de colada se procesa en caliente en una plancha continua. La plancha puede descascarillarse, reducirse en frío hasta un espesor final y entonces someterse a recocido de recristalización. No es necesario recocer la plancha procesada en caliente antes de la reducción en frío, ni recocer la plancha entre las múltiples etapas de reducción en frío para eliminar la ondulación de la plancha recocida final.

Otra característica de esta invención se refiere al anteriormente mencionado Ti, siendo éste \geq 0,15% y siendo el aluminio <0,02%, en donde la relación mencionada de (Ti x N)/Al puede ser como mínimo de 0,20. Preferiblemente el contenido mencionado de Ti que satisfaga la relación (Ti/48) / [(C/12) + (N/14)]>1,5 y estando Ti y N presentes en cantidades subequilibrio. Representa una ventajosa característica que la plancha, recocida reducida en frío, tenga una R_{m} de \geq 1,4 al ser producida de una plancha procesada en caliente que no fue recocida antes de la reducción en frío. Ventajosamente, los granos equiaxiados en estado bruto de colada mencionados tendrán un tamaño de \leq 3 mm y la plancha recocida tendrá una estructura de grano uniforme.

Otro acero ferrítico aleado al cromo de la invención contiene \leq 0,010% de Al, hasta 0,08% de C, hasta 1,50% de Mn, \leq 0,05% de N, \leq1,5% de Si, 8-25% de Cr, <2,0% de Ni y medios para desoxidar el acero, todos los porcentajes en peso, siendo el resto Fe y elementos residuales. Los medios desoxidantes están formados por titanio. El acero en estado bruto de colada se procesa en caliente en una plancha continua. La plancha puede descascarillarse, reducirse en frío hasta un espesor final y luego someterse a recocido de recristalización. No es necesario recocer la plancha procesada en caliente antes de la reducción en frío para eliminar la ondulación de la plancha recocida final.

Otras características de dicho acero son Ti \geq 0,01%, Al \geq 0,007% y estando Ti y N presentes en cantidades subequilibrio. Otra característica es que el mencionado Ti satisface la relación (Ti/48) / [(C/12) + (N/14)]>1,5. Ventajosamente, la plancha recocida presentará un valor R_{m} de \geq 1,4. Ventajosamente, los granos equiaxiados en estado bruto de colada mencionados tendrán un tamaño de grano inferior a 3 mm y la microestructura en estado bruto de colada mencionada tiene una elevada fracción de granos equiaxiados finos.

Las ventajas de esta invención incluyen un acero ferrítico aleado al cromo altamente conformable con unas excelentes características de ondulación que es menos costoso de fabricar, no requiere el recocido previo de una plancha procesada en caliente antes de la reducción en frío, tiene una calidad superficial mejorada, una soldabilidad mejorada, buena resistencia a la corrosión en húmedo y buena resistencia a la oxidación cíclica a alta temperatura. Otra ventaja es la posibilidad de colar un planchón que no requiere un acondicionamiento superficial, por ejemplo rectificado, previo al procesado en caliente para evitar la formación de defectos de superficie abiertos que se extiendan en paralelo a la dirección de laminado en una plancha procesada en caliente como cascarilla de laminado en caliente y estrías laminadas de óxido de titanio no metálico o precipitados de tipo conglomerado de nitruro de titanio formados cerca de la superficie del planchón durante la colada. Otra ventaja de esta invención incluye una plancha de acero ferrítico aleado al cromo altamente conformable con unas excelentes características de ondulación que presenta una estructura de grano muy uniforme en la plancha tras el recocido.

Los objetos anteriores, así como otros objetos, características y ventajas de esta invención resultarán evidentes tras la consideración de la descripción detallada y de los dibujos anejos.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 es una fotografía de una estructura de grano en estado bruto de colada que contiene un 100% de granos columnares grandes para un acero ferrítico aleado al cromo con una relación del productoo de titanio y nitrógeno dividido entre aluminio de 0,13,

la Fig. 2 es una fotografía de una estructura en estado bruto de colada que contiene alrededor de un 78% de granos equiaxiados finos para un acero ferrítico aleado al cromo con una relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre aluminio de 0,16,

la Fig. 3 es una fotografía de una estructura en estado bruto de colada que contiene un 100% de granos columnares grandes en un acero ferrítico aleado al cromo con una relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre aluminio de 0,13,

la Fig. 4 es una fotografía de una estructura en estado bruto de colada que contiene alrededor de un 84% de granos equiaxiados finos en un acero ferrítico aleado al cromo con una relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre aluminio de 0,15,

la Fig. 5 es una fotografía de una estructura en estado bruto de colada que contiene un 100% de granos columnares grandes en un acero ferrítico aleado al cromo con una relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre aluminio de 0,12,

la Fig. 6 es una fotografía de una estructura en estado bruto de colada que contiene alrededor de un 92% de granos equiaxiados finos para un acero ferrítico aleado al cromo con una relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre aluminio de 0,19,

la Fig. 7 es una fotografía de una estructura en estado bruto de colada que contiene alrededor de un 94% de granos columnares grandes para un acero ferrítico aleado al cromo con una relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre aluminio de 0,11,

la Fig. 8 es una fotografía de una estructura en estado bruto de colada que contiene alrededor de un 63% de granos equiaxiados finos para un acero ferrítico aleado al cromo con una relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre aluminio de 0,15,

la Fig. 9 es una fotografía de una estructura en estado bruto de colada que contiene un 100% de granos columnares grandes para un acero ferrítico aleado al cromo con una relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre aluminio de 0,06,

la Fig. 10 es una fotografía de una estructura en estado bruto de colada que contiene alrededor de un 100% de granos equiaxiados finos para un acero ferrítico aleado al cromo con una relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre aluminio de 0,34,

la Fig. 11 es una fotografía de una estructura de grano bandeada no uniforme del acero ferrítico aleado al cromo comparativo de la Fig. 9 tras la reducción en frío y el recocido de recristalización,

la Fig. 12 es una fotografía de una estructura de grano fino uniforme del acero ferrítico aleado al cromo de la Fig. 10 tras la reducción en frío y el recocido de recristalización,

la Fig. 13 es un gráfico que ilustra el % de granos equiaxiados (%EQ) en la estructura de grano en estado bruto de colada como una función de la relación del producto de los porcentajes en peso de titanio y nitrógeno dividido entre aluminio (TNA) para lingotes colados en laboratorio de acero ferrítico aleado al cromo, y

la Fig. 14 es un gráfico que ilustra el % de granos equiaxiados (%EQ) en la estructura de grano en estado bruto de colada como una función de la relación del producto de los porcentajes en peso de titanio y nitrógeno dividido entre aluminio (TNA) de planchones de colada continua de acero ferrítico aleado al cromo.

La Fig. 15 es una fotografía de la microestructura de grano en estado bruto de colada de un acero ferrítico aleado al cromo de esta invención, con un bajo contenido en aluminio,

la Fig. 16 es una fotografía de la microestructura de grano en estado bruto de colada de un acero ferrítico aleado al cromo de la técnica anterior, con un elevado contenido en aluminio,

la Fig. 17 es una fotografía de la microestructura de grano en estado bruto de colada de otro acero ferrítico aleado al cromo de la técnica anterior, con un elevado contenido en aluminio,

la Fig. 18 muestra una estructura de grano grande no uniforme, típica del acero inoxidable ferrítico con elevado contenido en aluminio de la Fig. 17 tras el recocido,

la Fig. 19 es una fotografía de la microestructura de grano en estado bruto de colada de otro acero ferrítico aleado al cromo de esta invención, con bajo contenido en aluminio,

la Fig. 20 ilustra una estructura de grano uniforme del acero inoxidable ferrítico con bajo contenido en aluminio de la Fig. 19 tras el recocido,

la Fig. 21 es una fotografía de la microestructura de grano en estado bruto de colada de otro acero ferrítico aleado al cromo de esta invención con bajo contenido en aluminio, y

la Fig. 22 es un gráfico que ilustra el porcentaje de granos equiaxiados de las microestructuras en estado bruto de colada de aceros ferríticos aleados al cromo como función del contenido en aluminio.

Por acero ferrítico aleado al cromo se pretende dar a entender un acero aleado con alrededor de un 8% de cromo como mínimo. Los aceros ferríticos aleados al cromo de esta invención resultan especialmente adecuados para planchas procesadas en caliente, planchas reducidas en frío, planchas con revestimientos metálicos y planchas pintadas. Estos aceros ferríticos aleados al cromo son muy adecuados para los aceros inoxidables de la seire AISI Tipo 400 que contienen alrededor del 10-25% de Cr, particularmente el acero inoxidable Tipo 409 que contiene alrededor de 11-13% de Cr. En esta invención, se entenderá también que "plancha" incluye un fleje continuo o tramos de corte formados a partir de un fleje continuo.

Se introduce una colada ferrosa en un horno de fusión tal como un horno eléctrico de arco voltaíco (hea). Esta colada ferrosa puede conformarse en el horno de fusión a partir de que contenga hierro macizo, chatarra, chatarra de acero al carbono, chatarra de acero inoxidable, materiales que contengan hierro macizo que incluyen óxidos de hierro, carburo de hierro, hierro esponja, hierro briqueteado en caliente, o bien la colada puede producirse una etapa anterior al horno de fusión en un alto horno u otro tipo de unidad de fundición de hierro capaz de proporcionar una colada ferrosa. La colada ferrosa se refina entonces en el horno de fusión o se transfiere a un recipiente de refinamiento, tal como un recipiente de descarburación argón-oxígeno (DAO) o un recipiente de descarburación al vacío de oxígeno (DVO), seguido por una estación de desbarbado tal como un horno metalúrgico (HM) o una estación de trefilado.

Una característica importante de esta invención es que tras el refinado de la colada a un análisis final de carbono y durante o después del desbarbado se añaden a la colada aleaciones para cumplir la especificación final, se añade titanio a la colada para desoxidarlo antes de proceder a su colada. La desoxidación de la colada con titanio es necesaria para formar pequeñas inclusiones de óxido de titanio que formarán los núcleos necesarios para formar una estructura de grano fino equiaxiada en estado bruto de colada. Para conseguir el suficiente número de estos núcleos necesarios para formar la estructura de grano fino equiaxial en estado bruto de colada, será necesario que la colada contenga alrededor de un 0,10% de Ti como mínimo. Preferiblemente, a esta colada refinada no se le añade aluminio como desoxidante para minimizar la formación de inclusiones de alúmina, es decir, óxido de aluminio, Al_{2}O_{3}. Una característica igualmente importante de esta invención es que la colada debe contar con la presencia de suficiente titanio y nitrógeno antes de ser sometidos al proceso de colada, de modo que la relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio residual (TNA) sea como mínimo de alrededor de 0,14. Al controlar esta relación a 0,14 como mínimo, se cree que el nitrógeno en la colada forma pequeñas inclusiones de óxido de titanio revestidas de nitruro de titanio que aseguran los pequeños lugares de nucleación necesarios para formar los granos equiaxiados finos en estado bruto de colada. En caso que deba estabilizarse el acero, se puede añadir una cantidad suficiente de titanio superior a la necesaria para la desoxidación, es decir un 0,10%, para que se combine con el carbono y el nitrógeno de la colada, pero preferiblemente en una cantidad inferior de la necesaria para su saturación con nitrógeno, es decir, subequilibrio, evitando de este modo la precipitación de grandes inclusiones de nitruro de titanio antes de la solidificación. De forma alternativa, se pueden añadir también a la colada uno o más elementos estabilizadores tales como niobio, circonio, tantalio o vanadio. Por lo tanto, el acero de esta invención tiene un 0,10% de Ti como mínimo, preferiblemente un 0,05% de N como mínimo y preferiblemente menos de un 0,02% de Al en la colada de modo que el acero está esencialmente desoxidado por el titanio, siendo las pequeñas inclusiones de óxido de titanio las inclusiones dominantes en la colada, es decir, inclusiones de óxido de titanio >> inclusiones de Al_{2}O_{3}, para proporcionar los núcleos necesarios para formar una estructura de grano equiaxiado en estado bruto de colada.

Los aceros ferríticos aleados al cromo desoxidados con aluminio en lugar de con titanio pueden tener pequeñas inclusiones en una colada. No obstante, la diferencia principal entre la técnica anterior de aceros ferríticos al cromo desoxidados con aluminio en comparación con los aceros ferríticos al cromo desoxidados con titanio de esta invención, es que la mayoría de las inclusiones de las coladas de acero de la invención tienen una base de óxido de titanio, en lugar de alúmina. Se ha determinado que como mínimo un 50% de las inclusiones de los aceros de esta invención tienen un tamaño de partícula no superior a alrededor de 1 \mum y al menos el 90% de estas inclusiones tienen un tamaño no superior a alrededor de 1,5 \mum. No está claro qué forma(s) de óxido de titanio, es decir, TiO, TiO_{2}, Ti_{2}O_{3}, Ti_{3}O_{5}, están presentes, pero se cree que las inclusiones principales presentes son de TiO.

Tras ser refinados y aleados con cromo en un recipiente de fusión o de refinado, la colada de acero ferroso aleado al cromo se desoxida con titanio y contiene hasta 0,08% de C, alrededor de un 8% de Cr como mínimo, hasta 1,50% de Mn, <0,03% de Al, \leq 0,05 de N, \leq1,5% de Si, >2,0% de Ni, Ti \geq 0,10%, todos los porcentajes en peso, siendo el resto hierro y elementos residuales. La relación del producto de los porcentajes en peso de titanio y de nitrógeno dividido entre el aluminio residual deberá ser de como mínimo aproximadamente 0,14. La colada de acero aleado al cromo puede moldearse por colada continua en una plancha, un planchón delgado \leq 140 mm, un planchón grueso \leq 200 mm, o bien puede colarse en un lingote con una estructura de grano en estado bruto de colada formada por más de un 50% de granos equiaxiados finos. Preferiblemente, la colada de acero tiene una relación del producto de los porcentajes en peso de titanio y de nitrógeno dividido entre el aluminio residual de como mínimo 0,16, más preferiblemente de 0,23 como mínimo, formando mediante el proceso de colada una estructura en estado bruto de colada con un 80% como mínimo de granos equiaxiados finos y con la práctica totalidad de granos equiaxiados finos, respectivamente.

Los autores de la invención han determinado que la relación del producto de titanio y nitrógeno divido entre el aluminio residual necesario para obtener un grano equiaxiado en estado bruto de colada también está relacionada con el contenido en cromo del acero. En el caso de un acero inoxidable T409 que contiene alrededor de un 11% de cromo, la relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio residual para obtener más del 50% de granos equiaxiados acabados de fundir, se encuentra alrededor de 0,14 como mínimo, y para obtener casi un 100% de granos equiaxiados en estado bruto de colada es superior a 0,23. En el caso de un acero inoxidable T430 que contiene una cantidad elevada de cromo de alrededor del 16% como mínimo y el acero inoxidable T439 que contiene una elevada cantidad de cromo de alrededor del 17% como mínimo, las Tablas 3 y 4 demuestran que la relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio residual para conseguir más del 50% de granos equiaxiados en estado bruto de colada era superior a 0,20 aproximadamente y para conseguir casi el 100% de granos equiaxiados en estado bruto de colada era superior a alrededor de 0,30.

El acero fundido se procesa en caliente en una plancha. Por "procesado en caliente" se entiende que el acero en estado bruto de colada volverá a calentarse, de ser necesario, y se reducirá a un espesor predeterminado, por ejemplo, por laminación en caliente. Si se lamina en caliente, el planchón de acero se calienta de nuevo a 1050-1300ºC, se lamina en caliente usando una temperatura de acabado de 800ºC como mínimo y se bobina a una temperatura de \leq 580ºC. La plancha laminada en caliente, por ejemplo un "rollo laminado en caliente", puede descascarillarse y reducirse en frío un 40% como mínimo, preferiblemente un 50% como mínimo, hasta conseguir el espesor final de la plancha deseado. Después de ello, la plancha reducida en frío se somete a recocido de recristalización durante 1 segundo como mínimo a una temperatura de metal máxima de 800-1000ºC. Una ventaja significativa de esta invención es que la plancha procesada en caliente no requiere un recocido previo a esta reducción en frío. Otra ventaja de esta invención es que la plancha procesada en caliente puede reducirse en frío en una etapa, sin requerir de este modo un recocido intermedio entre las múltiples reducciones en frío. El recocido por recristalización tras la reducción en frío puede ser un recocido continuo o recocido de caja. Otra ventaja de esta invención es que la plancha recocida de acero aleado al cromo con excelentes características de ondulación presenta una estructura muy uniforme de grano fino con una reducción en frío de tan sólo el 40%.

El acero ferrítico aleado al cromo de la presente invención puede producirse a partir de una plancha procesada en caliente fabricada mediante una serie de métodos. La plancha puede producirse a partir de planchones formados por lingotes o a partir de planchones de colada continua con un espesor de 50-200 mm que se calientan de nuevo a 1050-1300ºC, y que se laminan en caliente posteriormente para proporcionar una plancha procesada en caliente de partida con un espesor de 1-6 mm, o bien se puede procesar la plancha a partir de un fleje de colada continua con un espesor de 2-10 mm. La presente invención también es aplicable a una plancha producida mediante métodos en los que los planchones de colada continua o los planchones producidos por lingotes se alimentan directamente en un laminador en caliente con o sin recalentamiento significativo, o bien de lingotes reducidos en caliente a planchones a la temperatura suficiente para ser laminados en caliente en planchas con o sin un recalentamiento adicional.

Una característica importante de esta invención es que se utiliza titanio para la desoxidación de la colada previamente a la colada. El titanio se usa para realizar la desoxidación para asegurar que las inclusiones dominantes en la colada sean pequeñas inclusiones de óxido de titanio para nuclear los granos equiaxiados de ferrita en estado bruto de colada. La cantidad de titanio en la colada será al menos del 0,10% y preferiblemente es una cantidad subequilibrio. Más preferiblemente la cantidad de titanio en esta colada de acero será \geq 0,15% y satisfará la relación (Ti/48)/[C/12) + (N/14)] >1,5. Por "subequilibrio" se quiere dar a entender que la cantidad de titanio está controlada, de modo que el producto de solubilidad de los compuestos de titanio formados está por debajo del nivel de liquidus del acero, evitando de este modo la precipitación excesiva de TiN en la colada. Si se permite la formación excesiva de inclusiones de TiN, los precipitados de TiN crecen en grandes conglomerados de baja densidad que flotan hacia las superficies de los planchones en solidificación durante el proceso de colada continua. Estos conglomerados de TiN no metálicos forman defectos de superficie abiertos durante el procesado en caliente del planchón. La cantidad de titanio permitida en la colada para evitar la precipitación excesiva es inversamente proporcional a la cantidad de nitrógeno. La cantidad máxima de titanio para "subequilibrio" se ilustra de un modo general en la Fig. 4 de la patente estadounidense 4.964.926. En función del contenido en cromo y nitrógeno de una aleación de acero fundido, deberá controlarse la cantidad de titanio para que sea inferior a la indicada por las curvas de la Fig. 4 de la patente norteamericana 4.964.926. El acero inoxidable T409 que contiene alrededor de un 12% de Cr y un 0,010% de N puede contener hasta alrededor de un 0,26% de Ti. El acero inoxidable que contiene alrededor de un 15% de Cr y un 0,010% de N puede contener hasta alrededor de un 0,30% de Ti. El acero inoxidable T439 que contiene alrededor de un 18% Cr y un 0,010% de N puede contener hasta alrededor de un 0,35% de Ti. La presencia excesiva de nitrógeno no es un problema para los fabricantes que afinan coladas de acero inoxidable ferrítico en una DAO. Una cantidad de nitrógeno sustancialmente inferior al 0,010% puede obtenerse refinando el acero inoxidable en una DAO, permitiendo de este modo la tolerancia de una mayor cantidad de titanio y continuar estando en subequilibrio.

Para proporcionar los lugares de nucleación necesarios para formar granos equiaxiados de ferrita en estado bruto de colada, deberá pasar el tiempo suficiente tras añadir el titanio a la colada, para permitir la formación de las inclusiones de óxido de titanio antes de la colada. Si la colada se cuela inmediatamente tras añadir el titanio, la estructura de la colada en estado bruto será de granos columnares grandes. La colada en lingotes en laboratorio transcurridos menos de 5 minutos tras la adición del titanio a la colada presenta granos columnares grandes en estado bruto de colada, incluso si el producto de titanio y nitrógeno divido entre el aluminio residual fuera 0,14 como mínimo.

Una característica importante de esta invención es que debe estar presente nitrógeno suficiente en el acero antes de la colada, de modo que la relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio sea al menos de alrededor de 0,14. Al controlar esta relación, se cree que se forman las suficientes inclusiones de óxido de titanio, asegurando los lugares de nucleación necesarios para formar los granos equiaxiados en estado bruto de colada. La cantidad de nitrógeno presente en la colada debería ser \leq 0,05%, preferiblemente 0,005-0,03% y más preferiblemente 0,007-0,015%. Se considera que las pequeñas inclusiones de óxido de titanio revestidas con nitruro de titanio son las responsables de proporcionar los lugares de nucleación necesarios para la formación de una estructura de grano equiaxiado fino en estado bruto de colada. Al controlar cuidadosamente las cantidades de titanio y nitrógeno presentes en la colada, se cree que se forman las suficientes pequeñas inclusiones de óxido de titanio con un tamaño inferior a 1 \mum, proporcionando los lugares de nucleación necesarios responsables de la estructura de grano equiaxiado fino en estado bruto de colada.

Una composición de aleación de acero puede controlarse en relación con N y con la cantidad subequilibrio de Ti, para evitar la precipitación excesiva de TiN y la formación de estrías causadas por Ti en la plancha procesada en caliente. A pesar de que las concentraciones de N tras la fundición en un HA pueden ser tan elevadas como 0,05%, la cantidad de N disuelto puede reducirse durante el refinado con gas argón en una DAO a menos del 0,02% y, de ser necesario, a menos del 0,01%. Puede evitarse la precipitación de TiN excesivo reduciendo la cantidad subequilibrio de Ti que se ha de añadir a la colada por una cantidad determinada de nitrógeno. Alternativamente, la cantidad de nitrógeno de la colada puede reducirse en una DAO para una cantidad prevista de Ti contenida en la colada. Para un acero inoxidable T409 subequilibrio que contenga alrededor de 11-13% de Cr y no más de alrededor de un 0,012% de N, la colada de acero contendría menos de alrededor de 0,25% de Ti, para evitar la precipitación excesiva de TiN antes de la solidificación de la colada. Para un acero inoxidable T430 o T439 subequilibrio que contiene alrededor de 16-18% de Cr y no más de alrededor de 0,012% de N, la colada de acero debería contener menos de alrededor de 0,35% de Ti para evitar la precipitación excesiva de TiN antes de la solidificación de la colada.

Una característica igualmente importante de esta invención es que el aluminio residual total se controla o minimiza en relación con las cantidades de titanio y nitrógeno. La colada debe contener cantidades mínimas de titanio y nitrógeno en relación con el aluminio. Los autores de la invención han determinado que incluso cantidades bajas de aluminio, es decir, no superiores al 0,01%, no producirán los granos equiaxiados en estado bruto de colada requeridos si las cantidades de titanio y especialmente las de nitrógeno son demasiado bajas. Una cantidad umbral de pequeños precipitados de inclusiones de titania, incluso en ausencia de inclusiones de alúmina, son necesarios aparentemente en la colada para formar los lugares de nucleación necesarios para formar la estructura de grano equiaxiado en estado bruto de colada. Los autores han determinado que la relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio residual debe ser de alrededor de 0,14 como mínimo, preferiblemente al menos de 0,23 para asegurar casi un 100% de granos equiaxiados en estado bruto de colada. Para minimizar las cantidades de titanio y nitrógeno necesarias en la colada, la cantidad de aluminio será preferiblemente de < 0,020%, más preferiblemente de un \leq 0,013% y más preferiblemente reducido a \leq 0,010%. Si no se alea intencionadamente el aluminio con la colada durante el refinado o colado, tal como para su desoxidación inmediata antes de la colada, se puede controlar o reducir el aluminio total a menos del 0,010%, especialmente en el caso de aceros inoxidables que contienen menos de un 14% de Cr. En el caso de un acero inoxidable con una elevada cantidad de cromo, es decir Cr \geq 15%, que requiere una relación de (Ti x N)/Al > 0,40 para conseguir casi un 100% de granos equiaxiados en estado bruto de colada, puede ser necesario añadir nitrógeno a la colada en una cantidad superior a 0,01%. Preferiblemente, el aluminio no deberá añadirse de forma inadvertida a la colada como una impureza presente en la aleación de otro elemento añadido, por ejemplo, titanio. Preferiblemente, se evitará el uso de adiciones de aleaciones de titanio que contengan impurezas de aluminio. Las aleaciones de titanio pueden contener hasta un 20% de Al que contribuirá a la colada con un 0,07% del Al total. Al controlar cuidadosamente las prácticas de refino y colada, puede obtenerse una colada que contenga < 0,020% de aluminio.

Sin estar limitado por la teoría, se cree que el total de aluminio, especialmente en el caso de aceros inoxidables que contienen menos de un 14% de Cr, debe controlarse a menos del 0,03%, preferiblemente a menos de un 0,02%, más preferiblemente a no más de 0,013%, lo más preferiblemente a menos de 0,01%, para minimizar la formación de inclusiones de Al_{2}O_{3} en la colada, de modo que el titanio sea el desoxidante principal. El acero moldeado por colada continua en un planchón fino o una plancha continua, no tiene inherentemente una estructura de grano equiaxiado fino en estado bruto de colada. Se cree que, en esta invención, al controlar cuidadosamente el aluminio, se puede minimizar la formación de inclusiones de Al_{2}O_{3}. Las inclusiones de Al_{2}O_{3} contenidas en una colada tienden a agruparse en grandes conglomerados. Al minimizar la formación de inclusiones de alúmina, se cree además que las inclusiones pequeñas de óxido de titanio, con un tamaño inferior a 5 \mum, preferiblemente no superior a 1,5 \mum y más preferiblemente no superior a 1 \mum, se convierten en las inclusiones no metálicas predominantes en la colada. Se cree que estas pequeñas inclusiones de óxido de titanio proporcionan lugares de nucleación que permiten la formación de una estructura de grano equiaxiado fino en estado bruto de colada durante la solidificación. Por lo tanto, el titanio se usa para la desoxidación para asegurar que las inclusiones dominantes en la colada y en el acero fundido solidificado sean pequeños óxidos de titanio en lugar de inclusiones de alúmina, es decir, número de inclusiones de óxido de titanio >> inclusiones de alúmina.

Los aceros desoxidados con aluminio de la técnica anterior tendían a obstruir las toberas durante la colada continua. Normalmente, era necesario añadir calcio al acero con gran contenido en aluminio para aumentar la fluidez de las inclusiones de Al_{2}O_{3} en la colada para minimizar esa tendencia a taponar la tobera de colada. No obstante, el calcio afecta normalmente de forma adversa a la formación de un grano equiaxiado fino en estado bruto de colada. Por lo tanto, la presencia de calcio debe limitarse a \leq 0,0020%. Una ventaja importante de esta invención es que se evita la necesidad de añadir calcio a la colada con bajo contenido en aluminio, ya que hay pocas inclusiones de Al_{2}O_{3} presentes en la colada cuando se mantiene el aluminio a \leq 0,016%. Gran número de inclusiones de Al_{2}O_{3} contenidos en la colada pueden agruparse rápidamente en conglomerados de alúmina que pueden provocar la obstrucción de la tobera durante la colada continua.

El carbono está presente en los aceros de la presente invención en una cantidad de hasta 0,08%, preferiblemente \leq 0,02% y más preferiblemente 0,0010-0,01%. Si el carbono sobrepasa alrededor de un 0,08%, se deteriorarán la resistencia a la corrosión y la soldabilidad. Por lo tanto, el carbono debe reducirse a una cantidad lo más baja posible.

En los aceros de la presente invención puede estar presente un elemento para estabilizar el carbono y el nitrógeno en una cantidad de hasta un 1,0%, preferiblemente hasta un 0,6% y más preferiblemente hasta un 0,3%. Si se desea un acero estabilizado, debería estar presente suficiente elemento estabilizador para formar un compuesto de carbonitruro estable eficaz para crear un tamaño de grano cristalino y para aumentar el alargamiento y dureza del acero inoxidable, mejorando la conformabilidad, así como la aptitud para embutición profunda tras el recocido. Si el elemento estabilizador es superior a alrededor de un 1,0%, aumentará el coste de la producción del acero sin añadir ningún beneficio a las propiedades. Además de usar titanio para la estabilización, otros elementos estabilizadores pueden incluir niobio, circonio, tantalio, vanadio o sus mezclas, siendo el titanio solo el preferido. De usarse un segundo elemento estabilizador junto con el titanio, por ejemplo niobio, el segundo elemento estabilizador debería limitarse a no más de alrededor de un 0,3%, cuando se requieren unas aptitudes de conformación profunda. Nb por encima de un 0,3% afecta de forma adversa a la conformabilidad.

El cromo está presente en los aceros de la presente invención en una cantidad de \geq 8%, preferiblemente \geq 10%. Si el cromo está presente en una cantidad inferior a un 8%, se deteriorará la resistencia a la corrosión en húmedo del acero, por ejemplo para componentes de escape para la industria automovilística. Si la presencia de cromo es superior a alrededor de un 25%, se deteriorarán las aptitudes de conformación del acero.

Para algunas aplicaciones, puede ser deseable añadir boro a los aceros de la presente invención en una cantidad de \geq 5 ppm, más preferiblemente \geq 20 ppm, más preferiblemente 40-60 ppm. Al contar con 5 ppm de boro como mínimo, mejora la resistencia a la fragilización del acero provocada por trabajos secundarios, de modo que el acero no se resquebrajará durante las aplicaciones de embutición profunda y de conformado multietapa. Si la cantidad de boro es superior a alrededor de 200 ppm, se deteriorará la conformabilidad del acero.

Preferiblemente, el oxígeno está presente en los aceros de la presente invención en una cantidad de < 100 ppm. Cuando se prepara una colada de acero secuencialmente en un recipiente de refinado DAO y en un recipiente de aleación HM, el oxígeno en la colada estará dentro del intervalo de 10-60 ppm, proporcionando un acero muy limpio con pequeñas inclusiones de óxido de titanio, necesarias para la formación de los lugares de nucleación responsables de la estructura de grano equiaxiado fino en estado bruto de colada.

El silicio está normalmente presente en los aceros aleados al cromo de la presente invención en una cantidad de \leq 1,5%, preferiblemente \leq 0,5%. Normalmente, una pequeña cantidad de silicio está presente en un acero inoxidable ferrítico para fomentar la formación de la fase ferrita. El silicio también mejora la resistencia a la corrosión a alta temperatura y proporciona resistencia a altas temperaturas, por ejemplo para componentes de escape de la industria automovilística. Por lo tanto, el silicio debería estar presente en la colada en una cantidad de como mínimo 0,10%. La cantidad de silicio no debe sobrepasar un 1,5% aproximadamente, ya que el acero es demasiado duro y el alargamiento se ve negativamente afectada.

El manganeso está presente en los aceros de la presente invención en una cantidad de hasta un 1,5%, preferiblemente menos de un 0,5%. El manganeso mejora la mecanización al combinarse con azufre tal como sulfuro de manganeso para evitar el desgarramiento de la plancha durante el procesado en caliente. Por lo tanto, es deseable una presencia de manganeso en cantidades de como mínimo un 0,1%. No obstante, el manganeso es un formador de austenita y afecta a la estabilización de la fase ferrita. Si la cantidad de manganeso sobrepasa alrededor de un 1,5%, la estabilidad y conformabilidad del acero se verán negativamente afectadas.

Preferiblemente, el sulfuro estará presente en los aceros de la presente invención en una cantidad de \leq0,015%, más preferiblemente < 0,010% y más preferiblemente < 0,005%. Además de suponer un problema a la hora del laminado en caliente, el azufre afecta negativamente a la resistencia a la corrosión en húmedo, especialmente la de los aceros que contienen una baja cantidad de cromo. Por lo tanto, el azufre no debería sobrepasar alrededor de un 0,015%.

Al igual que el manganeso, el níquel es un formador de austenita y afecta a la estabilización de la fase ferrita. Por lo tanto, el níquel está limitado a \leq 2,0%, preferiblemente < 1,0%.

El acero ferrítico aleado al cromo de esta invención también puede incluir otros elementos tales como cobre, molibdeno, fósforo, y similares, añadidos de forma deliberada o presentes como elementos residuales, es decir impurezas del proceso de fabricación del acero.

Ejemplo 1

Se introdujo una colada ferrosa aleada al cromo comparativa de alrededor de 25 kg en un recipiente de vacío de laboratorio. Tras el ajuste final se añadieron los elementos de ajuste de la aleación al recipiente, se desoxidó la colada con titanio. La composición de la colada de acero aleada al cromo fue 0,006% de Al, 0,15% de Ti, 0,007% de C, 0,26% de Mn, 0,36% de Si, 11,2% de Cr, 0,18% de Ni y 0,005% de N. La relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio fue 0,125. Transcurridos unos 23 minutos tras la adición del titanio, se moldeó la colada en un lingote con un espesor y una anchura de alrededor de 75 mm y alrededor de 150 mm, respectivamente. La estructura de grano en estado bruto de colada de una pieza en sección transversal mostrada en la Fig. 1 del lingote de acero inoxidable tenía una estructura de grano completamente columnar con un tamaño de columna medio de alrededor de 3 mm. Este acero demuestra que contar sólo con una cantidad baja de aluminio, es decir \leq 0,01% no es suficiente para formar una estructura en estado bruto de colada de granos predominantemente equiaxiados. Este acero con una relación de (Ti x N)/Al < 0,14 ilustra una estructura de grano de acero en estado bruto de colada que no contiene granos equiaxiados.

Ejemplo 2

Se introdujo una colada ferrosa aleada al cromo de la invención de alrededor de 25 kg en el mismo recipiente de vacío de laboratorio descrito en el Ejemplo 1. Tras el ajuste final se añadieron los elementos de ajuste de la aleación al recipiente, se desoxidó la colada con titanio. La composición de la colada de acero aleada al cromo fue 0,007% de Al, 0,28% de Ti, 0,008% de C, 0,25% de Mn, 0,36% de Si, 11,1% de Cr, 0,18% de Ni y 0,004% de N. La relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio aumentó hasta 0,16. Transcurridos unos 17 minutos tras añadir el titanio, se fundió la colada en un lingote con un espesor y una anchura de alrededor de 75 mm y alrededor de 150 mm, respectivamente. Una estructura de grano en estado bruto de colada de una pieza cortada transversalmente del lingote de acero inoxidable tenía una estructura de grano fino de alrededor de un 78% de granos equiaxiados y un tamaño de diámetro medio de alrededor de 2 mm, como se muestra en la Fig. 2. Este acero con una relación (Ti x N) / Al \geq 0,14 ilustra que una estructura de grano de un acero en estado bruto de colada contendrá \geq 50% de granos equiaxiados finos.

Ejemplo 3

Otra colada ferrosa aleada al cromo comparativa de la invención se produjo de forma similar a la descrita en el Ejemplo 1, con una composición de 0,013% de Al, 0,19% de Ti, 0,007% de C, 0,26% de Mn, 0,36% de Si, 11,0% de Cr, 0,24% de Ni y 0,009% de N. La relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio fue 0,13. Transcurridos unos 19 minutos tras la adición del titanio, esta colada de acero se fundió en un lingote. La estructura de grano en estado bruto de colada de una pieza en sección transversal del lingote de acero inoxidable tenía una estructura de grano completamente columnar, con un tamaño de columna medio de alrededor de 2 mm como muestra la Fig. 3. Este acero con una relación de (Ti x N) / Al < 0,14 ilustra que una estructura de grano en estado bruto de colada contendrá < 50% de granos equiaxiados.

Ejemplo 4

Se produjo otra colada ferrosa aleada al cromo de la invención de forma similar a la descrita en el Ejemplo 2, con una composición de 0,013% de Al, 0,24% de Ti, 0,007% de C, 0,26% de Mn, 0,37% de Si, 11,1% de Cr, 0,25% de Ni y 0,008% de N. La relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio aumentó a 0,15. Esta colada de acero se fundió en un lingote transcurridos unos 14 minutos tras la adición del titanio. La estructura de grano en estado bruto de colada de una pieza en sección transversal del lingote de acero inoxidable presentaba una estructura de grano fino con alrededor de un 84% de granos equiaxiados y un tamaño de diámetro medio de alrededor de 3 mm, como se muestra en la Fig. 4. Este acero ilustra que una estructura de grano de un acero en estado bruto de colada contendrá \geq 50% granos equiaxiados finos aunque el contenido en aluminio del acero sea elevado, es decir \geq 0,01%, si la relación (Ti x N)/Al \geq 0,14.

En la Tabla 1 se resumen las composiciones, TNA y %EQ de los lingotes en estado bruto de colada de tipo 409 inoxidable de la comparativa y la de la inventiva de los Ejemplos 1-4 anteriores, así como otras muchas coladas adicionales comparativas o de la inventiva del Tipo 409 inoxidable de laboratorio producidas y fundidos en lingotes de forma similar a la descrita en los Ejemplos 1-4. El %EQ como función de TNA para estos lingotes se muestra en la Fig. 13. La Fig. 13 demuestra que Ti de alrededor del 0,10% como mínimo y un TNA, es decir (Ti x N)/Al, de alrededor de 0,14 o más, son necesarios para obtener una estructura de grano de acero en estado bruto de colada que contenga como mínimo un 50% de granos equiaxiados finos.

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4

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En la Tabla 3 se resumen las composiciones, TNA y %EQ de otros lingotes de laboratorio en estado bruto de colada de la comparativa y de la inventiva de las coladas de acero inoxidable con elevado contenido en cromo del Tipo 430, Tipo 439 y Tipo 439Mo producidas y coladas de forma similar a los lingotes de los Ejemplos 1-4. La Tabla 3 demuestra que Ti de alrededor de un 0,10% como mínimo y un TNA, es decir (Ti x N)/Al, de alrededor de 0,20 como mínimo, son necesarios para obtener una estructura de grano en estado bruto de colada con como mínimo un 50% de granos equiaxiados finos. Aparentemente, el aumento en TNA fue necesario debido al aumento de cromo de alrededor del 11% del acero inoxidable Tipo 409 de la Tabla 1 a una composición con alto contenido en cromo de alrededor del 17% o más de los aceros inoxidables con alto contenido en cromo del Tipo 430, Tipo 439 y Tipo 439Mo de la Tabla 3.

Ejemplo 5

Se introdujo una colada ferrosa aleada al cromo comparativa de alrededor de 125 toneladas métricas en un recipiente de refinado DAO. Una vez reducido el carbono a su especificación definitiva, se transfirió la colada a un HM donde se añadieron los elementos finales de ajuste de la aleación. Después de ello, se desoxidó la colada con titanio. La composición final de la colada fue 0,009% de Al, 0,21% de Ti, 0,007% de C, 0,26% de Mn, 0,32% de Si, 11,2% de Cr, 0,14% de Ni y 0,005% de N. La relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio fue 0,12. La colada de acero se transfirió luego a un moldeador transcurridos alrededor de 40 minutos, donde se moldeó por colada continua en planchones finos con un espesor de 130 mm y una anchura de 1200 mm. Las piezas en sección transversal se cortaron desde una posición intermedia y de varios otros lugares a lo largo del fino planchón. Una estructura típica de grano en estado bruto de colada de una de esas piezas cortadas de un planchón de este acero se ilustra en la Fig. 5 y tenía una estructura de grano columnar con un tamaño de columna medio de alrededor de 4 mm. Este acero, al igual que el del Ejemplo 1, demuestra que poco aluminio solo, es decir \leq 0,01%, no es suficiente para formar una estructura en estado bruto de colada con predominancia de granos equiaxiados. La Fig. 5 ilustra que un acero inoxidable ferrítico con una relación (Ti x N)/Al < 0,14 resulta en una estructura de grano en estado bruto de colada que no contiene granos equiaxiados.

Ejemplo 6

Se produjo una colada ferrosa aleada al cromo de la invención de alrededor de 125 toneladas métricas de forma similar a la descrita anteriormente en el Ejemplo 5, exceptuando los siguientes cambios en la composición. La composición de la colada fue 0,23% de Ti, 0,008% de Al, 0,010% de C, 0,27% de Mn, 0,31% de Si, 11,1% de Cr, 0,13% de Ni y 0,007% de N. A diferencia del Ejemplo 5, la relación del producto de y nitrógeno dividido entre el aluminio aumentó hasta 0,19. La colada de acero se transfirió entonces a un moldeador y se moldeó en planchones delgados de forma similar a la descrita anteriormente en el Ejemplo 5. Una estructura de grano en estado bruto de colada de un planchón de este acero inoxidable tenía una estructura de grano fino con alrededor de un 84% de granos equiaxiados y un tamaño medio de alrededor de 2 mm tal y como se ilustra en la Fig. 6. La Fig. 6 ilustra cómo un acero inoxidable ferrítico con una relación (Ti x N)/Al \geq 0,14 resulta en una estructura de grano de acero en estado bruto de colada que contiene > 50% de granos equiaxiados. Los planchones de este acero contenían principalmente inclusiones de óxidos de titanio.

Ejemplo 7

Se produjo otra colada ferrosa aleada al cromo comparativa similar a la del Ejemplo 5. La composición de la colada fue 0,20% de Ti, 0,014% de Al, 0,011% de C, 0,28% de Mn, 0,31% de Si, 10,9% de Cr, 0,12% de Ni y 0,0087% de N. De forma similar al Ejemplo 5, la relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio fue de tan sólo 0,11. La colada acero se transfirió entonces a un moldeador y se moldeó en planchones delgados de forma similar a la descrita anteriormente en el Ejemplo 5. Una estructura de grano en estado bruto de colada de un planchón de este acero inoxidable presentaba alrededor de un 94% de granos columnares grandes, con un tamaño de columna medio de alrededor de 5 mm, como se ilustra en la Fig. 7. La Fig. 7 ilustra cómo un acero inoxidable ferrítico con una relación (Ti x N)/Al < 0,14 resulta en una estructura de grano en estado bruto de colada que contiene muy pocos granos equiaxiados.

Ejemplo 8

Se produjo otra colada ferrosa aleada al cromo de la invención de forma similar a la del Ejemplo 6. La composición de la colada fue 0,21% de Ti, 0,016% de Al, 0,006% de C, 0,23% de Mn, 0,27% de Si, 11,3% de Cr, 0,11% de Ni y 0,011% de N. La relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio fue 0,15. La colada de acero se transfirió luego a un moldeador y se moldeó en planchones delgados de forma similar a la descrita anteriormente en el Ejemplo 5. Una estructura de grano en estado bruto de colada de una pieza cortada de un planchón de este acero inoxidable presentaba una estructura con predominancia de granos equiaxiados finos, como se ilustra en la Fig. 8. La Fig. 8 ilustra cómo un acero inoxidable ferrítico con una relación (Ti x N)/Al < 0,14 resultó en una estructura de grano en estado bruto de colada que contenía un 63% de granos equiaxiados finos con un tamaño de alrededor de 3 mm. Este acero ilustra que una estructura de grano en estado bruto de colada puede contener \geq 50% de granos equiaxiados finos, a pesar de que el acero tenga una elevada cantidad de aluminio, es decir \geq 0,01, si la relación (Ti x N)/Al \geq 0,14. Los planchones de este acero contenían principalmente inclusiones de óxidos de titanio.

Ejemplo 9

Se produjo otra colada ferrosa aleada al cromo comparativa de forma similar a la del Ejemplo 5. La composición de la colada fue 0,18% de Ti, 0,0022% de Al, 0,007% de C, 0,22% de Mn, 0,17% de Si, 10,6% de Cr, 0,14% de Ni y 0,010% de N. La relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio fue de tan sólo 0,08. La colada de acero se transfirió entonces a un moldeador y se moldeó en delgados de forma similar a la descrita anteriormente en el Ejemplo 5. Una estructura de grano en estado bruto de colada de un planchón de este acero inoxidable presentaba una estructura de grano grande 100% columnar, con un tamaño de columna medio de alrededor de 4 mm, tal y como ilustra la Fig. 9. La Fig. 9 ilustra que un acero inoxidable ferrítico con una relación (Ti x N)/Al <0,14 resulta en una estructura de grano en estado bruto de colada que no contiene granos equiaxiados.

Los planchones obtenidos de esta colada se volvieron a calentar a 1250ºC, se procesaron en caliente para conseguir un espesor de 3,3 mm con una temperatura de acabado de alrededor de 800ºC y se enrollaron a una temperatura de alrededor de 700ºC. La plancha procesada en caliente se descascarilló, se decapó con ácido nítrico y ácido fluorhídrico y se redujo en frío un 58% hasta un espesor de 1,4 mm. Esta plancha procesada en caliente no se recoció antes de la reducción en frío. La plancha reducida en frío se recoció a una temperatura de metal máxima de 870ºC durante alrededor de 60 segundos. Tras el estirado, la característica de ondulación de la plancha era de 3-4 y tenía una estructura de grano de 1,22-1,27. Una característica de ondulación de 3 o más significa una ondulación moderada a grave en una escala de 0-6. Una característica de ondulación elevada de 3 o más y una estructura de grano baja de menos de 1,3 resultan inaceptables para muchas aplicaciones de conformación en profundo, expuestas, realizadas con aceros inoxidables ferríticos. Las propiedades mecánicas de este acero se resumen en la Tabla 5. La Fig. 11 muestra una estructura de grano recocida, laminada en frío, de este acero, presentando una estructura de grano "bandeado" no uniforme, característica de los aceros con tendencia a la ondulación. Esta estructura de grano bandeado no uniforme no es aceptable para aplicaciones expuestas realizadas con acero inoxidable ferrítico que requieren una elevada conformabilidad. La plancha reducida en frío recocida producida de un planchón con estructura de grano columnar experimentará unas características de ondulación grave, a menos que se someta a una plancha laminada en caliente del planchón a recocido antes de la reducción en frío.

Ejemplo 10

Se produjo otra colada ferrosa aleada al cromo de la invención de forma similar a la del Ejemplo 8. La composición de la colada fue 0,19% de Ti, 0,005% de Al, 0,008% de C, 0,12% de Mn, 0,16% de Si, 10,7% de Cr, 0,13% de Ni y 0,011% de N. La relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio fue 0,34. La colada de acero se transfirió entonces a un moldeador y se moldeó en planchones de forma similar a la descrita anteriormente en el Ejemplo 5. La Fig. 10 ilustra que este acero inoxidable ferrítico con una relación (Ti x N)/Al \geq 0,23 resultó en una estructura de grano en estado bruto de colada de acero que contenía un 100% de granos equiaxiados con un tamaño de alrededor de 1 mm. Los planchones de este acero contenían principalmente inclusiones de óxidos de titanio.

Se calentaron de nuevo estos planchones delgados a 1250ºC, se procesaron en caliente hasta conseguir un espesor de 3,3 mm con una temperatura de acabado de 800ºC y se enrollaron a una temperatura de 700ºC. La plancha procesada en caliente se descascarilló, se decapó con ácido nítrico y ácido fluorhídrico y se redujo en frío un 58% hasta un espesor de 1,4 mm. Esta plancha procesada en caliente no se recoció antes de la reducción en frío. La plancha reducida en frío se recoció a una temperatura de metal máxima de 870ºC durante 60 segundos. Tras el estiramiento, la característica de ondulación de la plancha recocida disminuyó hasta 1 y a un aumento de la R_{m} hasta 1,45. Una característica de ondulación de 1 significa una ondulación excelente y que el acero está esencialmente libre de ondulaciones. Una característica de ondulación de 2 o inferior y una R_{m} de 1,4 como mínimo son aceptables para la mayoría de aplicaciones con acero inoxidable ferrítico expuestas que requieren conformación profunda. Las propiedades mecánicas de las planchas de la invención se resumen en la Tabla 6. La estructura recocida de grano y laminada en frío se muestra en la Fig. 12 presentando una estructura de grano fino muy uniforme. Esta plancha reducida en frío recocida de la invención, producida de un planchón con una estructura de grano equiaxiado fino, presentaba unas excelentes características de ondulación incluso sin recocer la plancha laminada en caliente antes de la reducción en frío.

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Ejemplo 11

Se produjo otra colada ferrosa aleada al cromo de esta invención de forma similar a la del Ejemplo 10. La composición de la colada fue 0,19% de Ti, 0,006% de Al, 0,007% de C, 0,13% de Mn, 0,31% de Si, 11,0% de Cr, 0,16% de Ni y 0,008% de N. La relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio fue 0,24. La colada de acero fundido se transfirió entonces a un moldeador y se moldeó en planchones delgados de forma similar a la descrita anteriormente en el Ejemplo 5. Este acero inoxidable ferrítico con una relación (Ti x N)/Al \geq 0,23 resultó en una estructura de acero en estado bruto de colada que contenía un 100% de granos equiaxiados finos de un tamaño de alrededor de 1 mm. Los planchones de este acero contenían principalmente inclusiones de óxido de titanio.

Estos planchones se volvieron a calentar a 1250ºC, se procesaron en caliente hasta un espesor de 3,0 mm con una temperatura de acabado de 800ºC y se enrollaron a una temperatura de 700ºC. Las planchas procesadas en caliente se descascarillaron y decaparon con ácido nítrico y ácido fluorhídrico. Las planchas procesadas en caliente se redujeron en frío un 53% hasta un espesor de 1,4 mm. Estas planchas procesadas en caliente no fueron recocidas antes de la reducción en frío. Las planchas reducidas en frío se recocieron a una temperatura de metal máxima de 940ºC durante 10 segundos. Tras el estiramiento, la característica de ondulación de las planchas recocidas era 1-2, con una R_{m} de 1,39-1,48. Una característica de ondulación de 2 significa unas buenas propiedades de ondulación. Las propiedades mecánicas de las planchas de la invención se resumen en la Tabla 7.

Ejemplo 12

Otro planchón delgado de 130 mm de espesor de la composición descrita en el Ejemplo 11 se recalentó a 1250ºC, se procesó en caliente en planchas con un espesor de 4,1 mm con una temperatura de acabado de 830ºC y se enrollaron a una temperatura de 720ºC. Las planchas procesadas en caliente se descascarillaron, se trataron en ácido nítrico y ácido fluorhídrico y luego se redujeron en frío un 66%, un 76% y un 85%, correspondientes a unos espesores de 1,4, 1,0 y 0,6 mm, respectivamente. Estas planchas procesadas en caliente de la invención no fueron recocidas antes de la reducción en frío. Las planchas reducidas en frío se recocieron a una temperatura de metal máxima de 940ºC durante 10 segundos. Tras el estiramiento, la característica de ondulación de las planchas recocidas era normalmente de 2 o mejor, con una R_{m} de 1,76-1,96. Una R_{m} de \geq 1,7 se considera excelente para un acero inoxidable ferrítico, valor que anteriormente no se creía posible en un acero inoxidable ferrítico que no había sido sometido a un recocido previo antes de la reducción en frío. Las propiedades mecánicas de las planchas de la invención se resumen en la Tabla 8.

En la Tabla 2 se resumen las composiciones, TNA y %EQ de los planchones en estado bruto de colada de la comparativa y de la inventiva de las coladas inoxidables Tipo 409 de los Ejemplos 5-11 anteriores, así como coladas comparativas y de la inventiva Tipo 409 adicionales producidas y moldeadas en planchones de forma similar a la descrita en los Ejemplos 5-11. El %EQ como función de TNA para estos planchones se muestra en la Fig. 14. La Fig. 14 demuestra que los aceros de la invención requieren normalmente Ti \geq 0,10% y un TNA, es decir, (Ti x N)/Al, de alrededor de 0,14 o superior, para obtener una estructura de grano en estado bruto de colada que contenga más del 50% de granos equiaxiados finos. Las excepciones a esto las encontramos en un planchón en Heat 980460, Heat 880459, Heat 880463, Heat 980655 y Heat 980687. Heat 980655 y Heat 980687 experimentaron problemas de obstrucción de las toberas, es decir, excesivas inclusiones de alúmina, que resultó en una temperatura del acero fundido en la artesa inferior a 1545ºC. Por lo tanto, preferiblemente, las coladas de la invención se moldean por colada continua a una temperatura de sobrecalentamiento de 40ºC como mínimo, más preferiblemente 55ºC como mínimo, para evitar la agrupación de inclusiones grandes de conglomerados de alúmina. Heat 880459 volvió a fundirse para eliminar el exceso de carbono tras ser desoxidado con titanio, es decir, las inclusiones de óxido de titanio fueron probablemente eliminadas con la escoria. No se observó nada anormal en Heat 880463.

En la Tabla 4 se resumen las composiciones, TNA y %EQ de otros planchones en estado bruto de colada de las coladas inoxidables con alto contenido en cromo comparativas y de la inventiva Tipo 430, Tipo 439 y Tipo 439Mo producidas y moldeadas en planchones de forma similar a los planchones de los Ejemplos 5-11. La Tabla 4 demuestra que Ti de alrededor de un 0,10% como mínimo y un TNA, es decir, (Ti x N)/Al, de alrededor de 0,30 como mínimo resultan en una estructura de grano de acero en estado bruto de colada que contiene generalmente más de un 50% de granos equiaxiados finos en el caso de aceros aleados con alto contenido en cromo.

El acero ferrítico aleado al cromo altamente conformable de la invención, producido a partir de un acero con una estructura en estado bruto de colada de granos equiaxiados finos se moldea a partir de una colada que contiene el suficiente titanio y nitrógeno, así como una cantidad controlada de aluminio para formar pequeñas inclusiones de óxido de titanio para proporcionar los núcleos necesarios para formar la estructura de grano equiaxiado en estado bruto de colada, de modo que la plancha aleada al cromo recocida, producida a partir de este acero, tiene unas características de ondulación mejoradas. Al formar una colada ferrosa aleada al cromo rica en pequeñas inclusiones de óxido de titanio, en lugar de conglomerados de grandes inclusiones de alúmina, puede formarse una estructura de grano en estado bruto de colada con más de un 50% de granos equiaxiados finos (%EQ). Al evitar la formación de granos columnares grandes en el acero en estado bruto de colada, se minimiza la ondulación de una plancha sometida a recocido de recristalización y laminada en frío, incluso cuando una plancha procesada en caliente de ese acero no se someta a recocido antes de la reducción en frío.

En otra realización es preferida de la invención que contienen menor cantidad de Al, se introduce una colada ferrosa en un horno de fusión tal como un horno de arco electrovoltaico HAE). Esta colada ferrosa puede formarse en el horno de fusión a partir de chatarra, chatarra de acero al carbono, chatarra de acero inoxidable, que contengan hierro macizo, materiales que contengan hierro macizo que incluyen óxidos de hierro, carburo de hierro, hierro esponja, hierro briqueteado en caliente, o bien la colada puede producirse en una etapa anterior al horno de fusión en un alto horno u otra unidad para la fundición de hierro capaz de proporcionar una colada ferrosa. La colada ferrosa se refina entonces en el horno de fusión o se transfiere a un recipiente de refino tal como un recipiente de descarburación argón-oxígeno (DAO) o un recipiente de descarburación al vacío de oxígeno (DVO), seguido por una estación de desbarbado tal como un horno metalúrgico (HM) o una estación de trefilado. Una característica importante de esta invención es que tras el refino de la colada a un análisis final de carbono y durante o tras el desbarbado se añaden a la colada aleaciones para cumplir la especificación final, se añaden a la colada medios para la desoxidación antes de la fundición. Estos medios de desoxidación consisten en titanio. Otra característica importante de esta invención es que no hay que añadir aluminio específicamente a esta colada refinada como desoxidante. Si hay que estabilizar el acero, puede añadirse la suficiente cantidad de titanio más allá de la necesaria para la desoxidación, para que se combine con el carbono y el nitrógeno en la colada. Preferiblemente, la cantidad añadida de Ti será inferior a la requerida para mantener el equilibrio con el nitrógeno, evitando de este modo la precipitación del nitruro de titanio antes de la solidificación de la colada. Alternativamente, también pueden añadirse a la colada uno o más elementos estabilizadores como niobio, circonio, tantalio y vanadio. El acero con bajo contenido en aluminio de esta invención se le añadirá preferiblemente 0,01% como mínimo de titanio a la colada, de modo que el acero de desoxide esencialmente por el titanio para asegurar la formación de una microestructura en estado bruto de colada formada por una estructura de grano equiaxiado fino. Por bajo contenido en aluminio se entiende un acero que contiene hasta un total de 0,010% de Al. Se observó que los aceros que contienen más de un 0,010% de Al presentaban estructuras bandeadas indicando que la microestructura del planchón en estado bruto de colada era columnar.

Tras ser refinada y aleada con cromo en un recipiente de fusión o refino, la colada de acero ferrioso, aleada al cromo y con bajo contenido en aluminio se desoxida con titanio y contiene hasta un 0,08% de C, \leq 0,05% de N, hasta 1,50% de Mn, \leq 1,5% de Si, 8-25% de Cr, <2,0% de Ni, todos los porcentajes en peso, siendo el resto Fe y elementos residuales. La colada de acero aleado al cromo puede moldearse por colada continua en una plancha, un planchón delgado de \leq 140 mm, un planchón grueso de \leq 200 mm o puede fundarse en un lingote con una microestructura en estado bruto de colada formado por una estructura de granos equiaxiados superior al 50%, preferiblemente un 60% como mínimo, más preferiblemente un 80% como mínimo y, lo más preferiblemente, la microestructura presentará una práctica totalidad de granos equiaxiados finos y estará sustancialmente libre de granos columnares grandes. El acero fundido se procesa luego en caliente en un tramo de plancha continua. Por "procesado en caliente" se entenderá que se volverá a calentar el acero en estado bruto de colada, de ser necesario, y se reducirá luego a un espesor predeterminado mediante, por ejemplo, laminado en caliente. Si se lamina en caliente, se vuelve a calentar un planchón de acero a 1050-1300ºC, se lamina en caliente con una temperatura de acabado de 800ºC como mínimo y se bobina a una temperatura de \geq 580ºC. Adicionalmente, la plancha laminada en caliente puede descascarillarse y reducirse en frío un 40% como mínimo, preferiblemente un 50% como mínimo, hasta alcanzar el espesor final deseado de la plancha. Después, la plancha reducida en frío se somete a recocido de recristalización durante 1 segundo como mínimo a una temperatura de metal máxima de 800-1.000ºC. Una ventaja significativa de esta invención es que la plancha procesada en caliente no requiere ser recocida antes de la reducción en frío, es decir, recocido de bandas en caliente, para eliminar la formación de ondulaciones. El recocido de recristalización tras la reducción en frío puede ser un recocido continuo o bien un recocido de caja. Otra ventaja de esta invención es que una plancha de acero recocido aleado con unas excelentes características de ondulación tiene una estructura de grano muy uniforme con tan sólo un 40% de reducción en frío.

El acero ferrítico aleado al cromo de la presente invención puede producirse a partir de una plancha procesada en caliente realizada mediante una serie de métodos. La plancha puede producirse a partir de planchones formados de lingotes o de planchones de colada continua que se recalientan a 1050-1300ºC, tras lo cual se laminan en caliente para proporcionar una plancha procesada en caliente inicial de 2-6 mm de espesor, o bien la plancha puede procesarse en caliente a partir de un fleje de colada continua hasta que alcanza un espesor de 2-10 mm. La presente invención también es aplicable a las planchas producidas por métodos en los que los planchones de colada continua o los planchones producidos a partir de lingotes se alimentan directamente a un laminador con o sin calentamiento significativo, o lingotes reducidos en caliente en planchones de la temperatura suficiente para laminarlos en planchas con o sin un calentamiento adicional, o bien el metal fundido cuela directamente en una plancha adecuada para proseguir el procesado ulterior.

Una característica importante de esta invención es que la cantidad total de aluminio se mantiene a no más de un 0,010%, preferiblemente < 0,010%, más preferiblemente \leq 0,007% y lo más preferiblemente \leq 0,005%. Si el aluminio no se alea intencionadamente con la colada durante el refino o la colada tal como para efectuar la desoxidación inmediatamente antes de la colada, la cantidad total de aluminio puede controlarse hasta menos del 0,010%. Preferiblemente, no se añadirá el aluminio de forma inadvertida a la colada como impureza presente en una adición de aleación de otro elemento, por ejemplo titanio. Es decir, debe evitarse el uso de aleaciones de titanio que contengan una impureza de aluminio. Las aleaciones de titanio pueden contener tanto como un 20% de Al que puede contribuir a constituir un 0,07% del total de Al en la colada. Al controlar con cuidado la práctica de refino y colada, puede obtenerse una colada que no contenga más de un 0,010% de aluminio.

Sin estar limitado por la teoría, se cree que el Al total no debería exceder el 0,010% para suprimir la formación de partículas de Al_{2}O_{3} en la colada. El acero moldeado por colada continua en un planchón delgado o una plancha continua no tiene inherentemente una microestructura de grano equiaxiado fino en estado bruto de colada. Se cree que al controlar cuidadosamente el aluminio a no más de un 0,010% del peso en esta invención, puede minimizarse la formación de partículas de Al_{2}O_{3}. Al suprimir la formación de Al_{2}O_{3} se cree que las partículas pequeñas con un tamaño inferior a 10 \mum, preferiblemente inferior a 5 \mum y más preferiblemente inferior a 1 \mum de los óxidos de titanio complejos se convierten en las partículas no metálicas predominantes de la colada. Se cree que estas pequeñas partículas de óxido de titanio complejo proporcionan lugares de nucleación que permiten la formación de una estructura de grano equiaxidp fino en estado bruto de colada durante la solidificación.

Los aceros desoxidados con aluminio de la técnica anterior tendían a obstruir las toberas durante la colada continua. Normalmente, era necesario añadir calcio al acero con alto contenido en aluminio para aumentar la fluidez de las partículas de Al_{2}O_{3} en la colada para minimizar esa tendencia a obstruir la tobera de moldeo. No obstante, normalmente el calcio afecta negativamente a la formación de un grano equiaxiado fino en estado bruto de colada. Por lo tanto, el calcio debe limitarse a ^{2}0,0020%. Una ventaja importante de esta invención es evitar la necesidad de añadir calcio a una colada con bajo contenido en aluminio, ya que hay muy pocas partículas de Al_{2}O_{3} presentes en la colada cuando se mantiene el aluminio a menos del 0,010%. Un gran número de partículas de Al_{2}O_{3} contenidas en una colada pueden agruparse rápidamente en grandes conglomerados de Al_{2}O_{3} que pueden provocar la obstrucción de las toberas durante la colada continua.

Otra característica de esta invención es que sólo se usa titanio para la desoxidación de la colada antes de la colada, conteniendo dicha colada preferiblemente una cantidad "subequilibrio" de titanio de como mínimo un 0,01%. Más preferiblemente, la cantidad de Ti en esta colada de acero satisfará la relación (Ti/48)/[(C/12) + (N/14)] > 1,5. Por "subequilibrio" se entiende que la cantidad de titanio se controla de modo que los productos de solubilidad de los compuestos de titanio están por debajo del nivel de saturación a la temperatura de liquidus, evitando de este modo la precipitación de TiN en la colada. Si se permite la formación de partículas de TiN, los precipitados de TiN se agrupan en conglomerados grandes de baja densidad que flotarán hacia las superficies en solidificación del planchón durante la colada continua. La cantidad de titanio permitida en la colada para evitar la precipitación de TiN es inversamente proporcional a la cantidad de nitrógeno. La cantidad máxima de titanio para "subequilibrio" se ilustra en la Fig. 4 del documento US-A-4.964.926, incorporado aquí como referencia. Es decir, en función del contenido en cromo y nitrógeno de una aleación de acero fundido, deberá controlarse la cantidad de titanio a menos de la indicada por las curvas de la Fig. 4. Al contar con una cantidad subequilibrio de titanio para evitar las inclusiones de precipitación de TiN en la colada, es importante prevenir la formación de un defecto de superficie conocido como estrías causadas por el Ti. Si se permite que esas inclusiones no metálicas de TiN precipiten en la colada, es decir, hiperequilibrio, se formarán defectos de superficie abierta durante el laminado en caliente si dichas inclusiones de TiN precipitan cerca de las superficies del planchón durante la solidificación de éste. Deben eliminarse estas inclusiones no metálicas de TiN del planchón mediante acondicionamiento de la superficie tal como rectificado antes del procesado en caliente del planchón.

El nitrógeno está presente en los aceros de la presente invención en una cantidad de \leq 0,05%, preferiblemente \leq 0,03% y más preferiblemente \leq 0,012%. En esta invención es deseable controlar la cantidad de nitrógeno para evitar la precipitación de TiN en la colada, es decir, subequilibrio, fomentando la formación de óxidos de titanio en su lugar. Se cree que las pequeñas partículas de los óxidos de titanio complejos son las responsables de proporcionar los lugares de nucleación necesarios para la formación de una estructura de grano equiaxiado fino en estado bruto de colada. Al controlar cuidadosamente las cantidades de titanio y nitrógeno presentes en la colada por debajo del límite de solubilidad de TiN, se formarán en su lugar pequeñas partículas de TiO_{2} con un tamaño inferior a 1 \mum, proporcionando los lugares de nucleación necesarios responsables de la microestructura de grano equiaxiado fino en estado bruto de colada.

A cualquier temperatura de colada, la composición de aleación del acero puede controlarse con respecto al N y a la cantidad subequilibrio de Ti para evitar la precipitación de TiN. A pesar de que las concentraciones de N tras la fusión en un HM pueden ser tan elevadas como un 0,05%, la cantidad de N disuelto puede reducirse durante el refino mediante gas inerte en un DAO a menos de un 0,02% y, de ser necesario, a menos de un 0,01%. La precipitación de TiN puede evitarse reduciendo la cantidad subequilibrio de Ti a añadir a la colada para cualquier contenido determinado de nitrógeno. Alternativamente, la cantidad subequilibrio de nitrógeno en la colada puede reducirse en un DAO por una cantidad prevista de Ti contenida en la colada. Para obtener un acero inoxidable subequilibrio T409 que contenga alrededor de 11-13% de Cr y no más de alrededor de 0,012% de N, la colada de acero contendría menos de alrededor del 0,25% de Ti para evitar la precipitación de TiN antes de la solidificación de la colada. Para obtener un acero inoxidable subequilibrio T439 que contenga alrededor de 16-18% de Cr y no más de alrededor de un 0,014% de N, la colada de acero debería contener menos de alrededor de 0,35% de Ti para evitar la precipitación de TiN antes de la solidificación de la colada.

El carbono está presente en los aceros de la presente invención en una cantidad de hasta 0,08%, preferiblemente \leq 0,02% y más preferiblemente 0,0010-0,01%. Si la cantidad de carbono sobrepasa el 0,08%, se deteriorarán la conformabilidad, la corrosión y la soldabilidad. Por lo tanto, el carbono debe reducirse a una cantidad tan baja como sea posible.

Puede estar presente un elemento para estabilizar el carbono y el nitrógeno en los aceros de la presente invención en una cantidad de 0,05-1,0%, preferiblemente 0,10-0,45%, más preferiblemente 0,15-0,25%, y lo más preferiblemente aún 0,18-0,25%. Si se desea obtener un acero estabilizado, el elemento estabilizador debería representar como mínimo un 0,05% para formar un compuesto de carbonitruro estable, eficaz para crear un tamaño de grano cristalino para aumentar el alargamiento y dureza del acero inoxidable, mejorando de ese modo la conformabilidad y la aptitud de embutición profunda tras el recocido. Si el elemento estabilizador está presente en más de alrededor del 1,0%, la conformabilidad del acero no se mejorará y el coste de producción del acero aumentará. Además de titanio, un elemento estabilizador adecuado puede incluir también niobio, circonio, tantalio, vanadio o sus mezclas, siendo el titanio solo el preferido. Si se usa un segundo elemento estabilizador que no sea titanio, por ejemplo niobio, el segundo elemento estabilizador debería limitarse a no más de alrededor del 0,25%. La presencia de Nb superior al 0,25% afecta negativamente a la conformabilidad.

El cromo está presente en los aceros de la presente invención en una cantidad de \geq 8%, preferiblemente ^{3} 10%. Si el cromo es inferior a alrededor del 8%, la resistencia a la corrosión en húmedo del acero se verá negativamente afectada. Si la presencia de cromo es superior a alrededor del 25%, se deteriorará la aptitud de conformación del acero.

El silicio está normalmente presente en los aceros aleados al cromo de la presente invención en una cantidad de \leq 1,5%, preferiblemente \leq 0,5%. Normalmente, una pequeña cantidad de silicio está presente en un acero inoxidable ferrítico para fomentar la formación de la fase ferrita. El silicio también mejora la resistencia a la corrosión a alta temperatura y proporciona resistencia a altas temperaturas. Por lo tanto, el silicio debe estar presente en la colada en una cantidad de como mínimo un 0,10%. La cantidad de silicio no debe sobrepasar un 1,5% aproximadamente ya que el acero sería demasiado duro y el alargamiento se vería adversamente afectado.

El manganeso está presente en los aceros de la presente invención en una cantidad de hasta un 1,5%, preferiblemente menos de un 0,5%. El manganeso mejora la facilidad de mecanización en caliente al combinarse con azufre en forma de sulfuro de manganeso, para evitar el desgarramiento de la plancha durante el procesado en caliente. Por lo tanto, es deseable una cantidad de manganeso de como mínimo 0,1%. No obstante, el manganeso es un formador de austenita y afecta a la estabilización de la fase ferrita. Si la cantidad de manganeso sobrepasa alrededor de un 1,5%, la estabilidad y aptitud de conformación del acero se verán negativamente afectadas.

Preferiblemente, el azufre estará presente en los aceros de la presente invención en una cantidad de ^{2}0,015%, más preferiblemente < 0,010% y lo más preferiblemente < 0,005. Además de suponer un problema durante el laminado en caliente, el azufre afecta negativamente a la resistencia de la corrosión en húmedo, especialmente la de los aceros que contienen una baja cantidad de cromo. Por lo tanto, el azufre no debería sobrepasar alrededor de un 0,015%.

Al igual que el manganeso, el níquel es un formador de austenita y afecta a la estabilización de la fase ferrita. Por lo tanto, el níquel está limitado a \leq 2,0%, preferiblemente a < 1,0%.

El acero ferrítico aleado al cromo de esta invención también puede incluir otros elementos tales como cobre, molibdeno, fósforo, y similares, añadidos de forma deliberada o presentes como elementos residuales, es decir, impurezas del proceso de fabricación del acero.

Ejemplo 13

Se introdujo una colada ferrosa aleada al cromo para esta invención de alrededor de 25 kg en un recipiente de vacío de laboratorio. Tras añadir elementos de la aleación del desbarbado final al recipiente, se desoxidó la colada con titanio. La composición de la colada de acero aleado al cromo fue 0,009% de Al, 0,18% de Ti, 0,0068% de C, 0,26% de Mn, 0,51% de Si, 11,1% de Cr, 0,20% de Ni y 0,0081 de N. La colada de acero se moldeó en lingotes con un espesor y una anchura de alrededor de 75 mm y de alrededor de 150 mm, respectivamente. La microestructura en estado bruto de colada de piezas cortadas en sección transversal de los lingotes de acero inoxidable tenían una estructura de grano fino de alrededor del 80% de granos equiaxiados y un tamaño medio de alrededor de 1 mm, como ilustra la Fig. 15. Estos trozos de planchones contenían principalmente inclusiones de TiO_{2}. Un acero comparativo de técnica anterior contenía > 0,010% de Al, como ilustra la Fig. 16. Estas microestructuras de acero en estado bruto de colada con alto contenido en aluminio de la técnica anterior contenían normalmente < 10% de granos equiaxiados.

Ejemplo 14

Se introdujo una colada ferrosa aleada al cromo de alrededor de 125 toneladas métricas en un recipiente de refino DAO. Tras reducir el carbono a la especificación final, se transfirió la colada a un HM donde se añadieron elementos de la aleación del desbarbado final. Tras determinar que la colada se encontraba dentro de la especificación química final, se desoxidó la colada con titanio. La composición de la colada fue 0,18% de Ti, 0,022% de Al, 0,007% de C, 0,22%, 0,17% de Si, 10,6% de Cr, 0,14% de Ni y 0,01 de N, 0,0010% de Ca, 0,10% de Cu, 0,03% de Mo y 0,029% de V. La colada de acero se transfirió entonces a un moldeador en el espacio de alrededor de 40 minutos y luego se moldea por colada continua en planchones delgados con un espesor de 130 mm y una anchura de 1200 mm. Se cortaron piezas en sección transversal de la posición intermedia en varios lugares a lo largo del planchón delgado. La microestructura en estado bruto de colada de estas piezas cortadas de un planchón de este acero inoxidable con elevado contenido en aluminio presentaron una microestructura de grano columnar grande como ilustra la Fig. 17. Esta Fig. 17 ilustra un acero inoxidable ferrítico con un 0,022% de Al con una microestructura de casi el 100% de granos columnares grandes. Los granos columnares grandes de la Fig. 17 tienen un diámetro medio de alrededor de 3 mm.

Los planchones obtenidos de esta colada se recalentaron a 1250ºC, se procesaron en caliente hasta obtener un espesor de 3,3 mm con una temperatura de acabado de alrededor de 800ºC y se enrollaron a una temperatura de alrededor de 700ºC. La plancha procesada en caliente se descascarilló, se decapó con ácido nítrico y ácido fluorhídrico y se redujo en frío un 58% hasta alcanzar un espesor de 1,4 mm. Esta plancha procesada en caliente no se recoció antes de la reducción en frío. La plancha reducida en frío se recoció a temperatura de metal máxima de 870ºC durante alrededor de 60 segundos. Tras el estiramiento, la característica de ondulación de la plancha era de 3-4 y tenía un R_{m} de 1,22-1,27. Una característica de ondulación de 3 o más significa una ondulación moderada a grave en una escala de 0-6. Una característica elevada de ondulación de 3 o más y una R_{m} baja de menos de 1,3 son inaceptables para muchas aplicaciones de acero inoxidable ferrítico, expuestas, que requieran una conformación profunda. Las propiedades mecánicas de este acero se resumen en la Tabla 5. La estructura de grano recocida y laminada en frío se muestra en la Fig. 18. presentando una estructura de grano no uniforme.

Ejemplo 15

Se produjo otra colada ferrosa aleada al cromo de esta invención de forma similar a la del Ejemplo 14, excepto que la colada contenía baja cantidad de aluminio y se añadieron aleaciones para el desbordado final al HM tras desoxidar la colada con titanio. La composición de la colada fue 0,19% de Ti, 0,005% de Al, 0,008% de C, 0,12% de Mn, 0,16% de Si, 10,7% de Cr, 0,13% de Ni, 0,009% de N, 0,001% de S, 0,09% de Cu, 0,03% de Mo, 0,025% de V y 0,0009% de Ca. La colada de acero se moldeó por colada continua en planchones con un espesor de 130 mm como se describe en el Ejemplo 14. Las microestructuras en estado bruto de colada de las piezas cortadas en sección transversal de estos planchones delgados se muestran en la Fig. 19, que demuestra que un acero inoxidable ferrítico de esta invención con un 0,005% de Al tenía una microestructura de casi un 100% de granos equiaxiados con un tamaño de alrededor de 1 mm.

Se recalentaron estos planchones delgados a 1250ºC, se procesaron en caliente hasta obtener un espesor de 3,3 mm con una temperatura de acabado de 800ºC y se enrollaron a una temperatura de 700ºC. La plancha procesada en caliente se descascarilló, se decapó con ácido nítrico y ácido fluorhídrico y se redujo en frío un 58% hasta alcanzar un espesor de 1,4 mm. Esta plancha procesada en caliente no fue recocida antes de la reducción en frío. La plancha reducida en frío se recoció a una temperatura de metal máxima de 870ºC durante 60 segundos. Tras el alargamiento, las características de ondulación de la plancha recocida era 1 con un valor R_{m} de 1,44-1,45. Una característica de ondulación de 1 significa una ondulación excelente y el acero está esencialmente libre de ondulaciones. Una característica de ondulación de 2 o menos y un valor R_{m} de 1,4 como mínimo son aceptables para la mayoría de aplicaciones de acero inoxidable ferrítico expuestas que requieren una conformación profunda. Las propiedades mecánicas de las planchas de la invención se resumen en la Tabla 6. La estructura de grano recocido laminado en frío también se muestra en la Fig. 20, presentando una estructura de grano muy uniforme.

Una ventaja muy importante de la presente invención se refiere a un producto final recristalizado por recocido. Los aceros inoxidables ferríticos de la técnica anterior no sólo resultaban afectados negativamente por la ondulación, sino que además tenían una conformabilidad deficiente, es decir, valores R_{m} bajos. Un motivo por el que los aceros inoxidables ferríticos tienen unas aptitudes para la conformación limitadas es debido a que la estructura de grano tras el recocido no es uniforme. La Fig. 18 ilustra una estructura de grano no uniforme típica de un acero inoxidable ferrítico comparativo de la técnica anterior que contiene 0,022% de aluminio. La Fig. 20 ilustra una estructura de grano uniforme de un acero inoxidable ferrítico tras el recocido de esta invención. Como se demuestra en la Fig. 20, la estructura de grano de un acero inoxidable ferrítico tras el recocido de esta invención con menos de 0,01% de aluminio total es más pequeño y considerablemente más uniforme tras la recristalización por recocido que un acero inoxidable ferrítico de la técnica anterior.

Ejemplo 16

Se produjo otra colada ferrosa aleada al cromo de esta invención de forma similar a la del Ejemplo 15. Después de añadir los elementos de la aleación para el desbarbado final al recipiente, se desoxidó la colada con bajo contenido en aluminio con titanio. La composición de la colada fue 0,19% de Ti, 0,006% de Al, 0,007% de C, 0,13% de Mn, 0,31% de Si, 11,0% de Cr, 0,16% de Ni y 0,008 de N, 0,001% de S, 0,10% de Cu, 0,03% de Mo, 0,026% de V y 0,0012% de Ca. La colada de acero se moldeó por colada continua en planchones delgados con un espesor de 130 mm. Una microestructura en estado bruto de colada de una pieza cortada en sección transversal de estos planchones delgados se muestra en la Fig. 21, que ilustra que un acero inoxidable ferrítico de esta invención con 0,006% de Al tenía una microestructura de casi un 100% de granos equiaxiados con un tamaño de alrededor de 1 mm.

Se recalentó el planchón a 1250ºC, se procesó en caliente hasta un espesor de 3,0 mm con una temperatura de acabado de 800ºC y se enrolló a una temperatura de 700ºC. La plancha procesada en caliente se descascarilló y se decapó con ácido nítrico y con ácido fluorhídrico. La plancha procesada en caliente se redujo en frío un 53% hasta un espesor de 1,4 mm. Esta plancha procesada en caliente no se recoció antes de la reducción en frío. La plancha reducida en frío se recoció a una temperatura de metal máxima de 940ºC durante 10 segundos. Tras el estiramiento, la característica de ondulación de la plancha recocida fue de 1-2 y su valor R_{m} de 1,39-1,48. Una característica de ondulación de 2 significa unas buenas características de ondulación. Las propiedades mecánicas de las planchas de la invención se resumen en la Tabla 7.

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Ejemplo 17

Otro planchón delgado de 130 mm de espesor de la composición descrita en el Ejemplo 16 se recalentó a 1250ºC, se procesó en caliente en planchas con un espesor de 4,1 mm y con una temperatura de acabado de 830ºC y se enrolló a una temperatura de 720ºC. Las planchas procesadas en caliente se descascarillaron, se decaparon con ácido nítrico y ácido fluorhídrico y se redujeron en frío un 66%, un 76% y un 85%, correspondientes a unos espesores de 1,4, 1,0 y 0,6 mm, respectivamente. Estas planchas procesadas en caliente de la invención no fueron recocidas antes de la reducción en frío. Las planchas reducidas en frío se recocieron a una temperatura de metal máxima de 940ºC durante 10 segundos. Tras el estiramiento, la característica de ondulación de las planchas recocidas era normalmente de 2 o mejor y tenía un valor R_{m} de 1,76-1,96. Un valor R_{m} de ^{3} 1,7 se considera excelente para un acero inoxidable ferrítico y antes no se creía posible. Las propiedades mecánicas de las planchas de la invención se resumen en la Tabla 8.

La Fig. 22 ilustra el porcentaje de granos equiaxiados en una microestructura en estado bruto de colada como función del contenido en aluminio de los aceros ferríticos aleados al cromo desoxidados con titanio. Las microestructuras en estado bruto de colada de los aceros ferríticos aleado al cromo de esta realización son los que contienen ^{2}0,010% de Al. En el caso de aceros que contienen menos de un 0,01% de Al, las microestructuras contienen todas como mínimo un 60% de granos equiaxiados finos y hasta un 80% o más de granos equiaxiados finos. En el caso de aceros que contienen alrededor de un 0,02% o más de Al, la microestructura en estado bruto de colada normalmente no contiene más de alrededor de un 20% de granos equiaxiados, es decir, esencialmente columnar.

Una ventaja muy importante de la presente invención se refiere a un producto final recristalizado por recocido, reducido en frío. Los aceros inoxidables ferríticos de la técnica anterior no sólo resultaban negativamente afectados en apariencia por la ondulación, sino que también tenían una conformabilidad deficiente es decir una R_{m} baja. Un motivo por el que los aceros inoxidables ferríticos tienen una conformabilidad limitada es porque la estructura tras el recocido está formada por granos grandes no uniformes o "bandeados". La Fig. 11 ilustra una estructura de grano no uniforme típica tras el recocido de un acero inoxidable ferrítico comparativo según la técnica utilizada anteriormente con una relación del producto de titanio y nitrógeno dividido entre el aluminio inferior a 0,14 y con una estructura en estado bruto de colada con un contenido de < 50% de granos equiaxiados. Esta invención permite la formación de un grano equiaxiado fino en el acero en estado bruto de colada, de modo que puede formarse una estructura de grano recristalizado uniforme fino tras la reducción en frío. Una plancha de acero ferrítico aleado al cromo con una estructura de grano recristalizado uniforme puede formarse sin recocer el acero antes de la reducción en frío y con sólo una reducción en frío.

Se entenderá que pueden realizarse diversas modificaciones a esta invención sin alejarse de su espíritu y alcance. Por lo tanto, los límites a esta invención se determinarán a partir de las reivindicaciones anexas.

Claims (10)

1. Un acero ferrítico aleado al cromo que comprende, en % de peso, C \leq 0,08%, Mn \leq 1,5%, Si \leq 1,5%, Cr \geq 8%, Ni < 2%, 0,1-1-0% de Ti, N < 0,05%, opcionalmente S \leq 0,015%, Ca \leq 0,002%, 10-60 ppm de O, y 5-200 ppm de B, opcionalmente conteniendo hasta un 1% en peso de uno o más elementos seleccionados del grupo formado por niobio, circonio, tantalio y vanadio como segundo elemento estabilizador, siendo el resto Fe y las impurezas inevitables, en donde dicho acero tiene una relación (Ti x N)/Al \geq 0,14 y se desoxida con titanio, resultando una microestructura en estado bruto de colada del acero en la que el titanio está presente como inclusiones de óxido de titano y presenta más de un 50% de granos equiaxiados.

2. Acero según la reivindicación 1, en el que la relación mencionada de (Ti x N)/Al es > 0,23.

3. Acero según la reivindicación 1 ó 2, en el que Al <0,03%, Ti es 0,15-0,35% y N < 0,03%.

4. Acero según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que Ti y N están presentes en cantidades subequilibrio y Ti satisface la relación (Ti/48)/[(C/12)+(N/14)] > 1,5.

5. Acero según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que los granos en estado bruto de colada mencionados son como mínimo el 60%.

6. Acero según al menos una de las reivindicaciones anteriores, en el que una mayoría de las inclusiones de óxido de titanio mencionadas tienen un tamaño de < 1,5 \mum.

7. Método para producir un acero aleado que comprende los pasos de

- proporcionar y refinar una colada de acero que contiene, en % en peso, C \leq 0,08%, Mn \leq 1,5%, Si \leq 1,5%, Cr \geq 8%, Ni < 2%, 0,1-1-0% Ti, N < 0,05%, opcionalmente S \leq 0,015%, Ca \leq 0,002%, 10-60 ppm de O, y 5-200 ppm de B, siendo el resto Fe y las impurezas inevitables,

- desoxidar la colada añadiendo Ti como agente desoxidante en una cantidad de 0,10-1% de Ti satisfaciendo la relación (Ti x N)/Al \geq 0,14,

- una vez se han formado inclusiones de óxido de titanio como lugares de nucleación de los granos de ferrita equiaxiados en estado bruto de colada durante la desoxidación de la colada, moldear la colada en un acero que tenga una microestructura en estado bruto con más de un 50% de granos equiaxiados,

- procesar en caliente el acero en una plancha,

- descascarillar la plancha,

- reducir en frío la plancha para conseguir un espesor final, y

- someter a recocido de recristalización a la plancha reducida en frío para que la plancha recocida esté esencialmente libre de ondulaciones cuando con ella se forme una pieza.

8. Método según la reivindicación 7, caracterizado por la colada continua en un planchón delgado con un espesor de \leq 140 mm, y el paso adicional de recalentar el planchón a una temperatura de 1050-1300ºC antes de laminar en caliente el planchón en una plancha continua.

9. Método según la reivindicación 7 u 8, caracterizado porque la plancha procesada en caliente se reduce en frío sin recocido previo, convenientemente en una sola etapa.

10. Método según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque la plancha reducida en frío se recuece a una temperatura de 800-1000ºC durante 1 segundo como mínimo.