ES2230613T3 - Banda de acero de laminacion en caliente y metodo para su fabricacion. - Google Patents
Banda de acero de laminacion en caliente y metodo para su fabricacion.Info
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Abstract
LA INVENCION TRATA DE UNA BANDA CALIENTE DE UN GROSOR COMO MUCHO DE 5 MM FORMADA A PARTIR DE ACERO DE ELEVADA RESISTENCIA, EL CUAL CONTIENE 0,08 HASTA 0,25 % DE C, 1,20 HASTA 2,0 % DE MN Y 0,02 HASTA 0,05 % DE AL Y PRESENTA UNA MICROESTRUCTURA PRINCIPALMENTE MARTENSITICA.
Description
Banda de acero de laminación en caliente y método
para su fabricación.
La invención se refiere a una banda de laminación
en caliente de como máximo 5 mm de espesor, de un acero con una
resistencia elevada y un procedimiento para su fabricación. Bajo
"banda de laminación en caliente" se entiende una banda
laminada en caliente.
De acuerdo con la posición actual de la técnica,
se fabrican las bandas de laminación en caliente solo hasta unas
resistencias de aproximadamente 800 N/mm^{2}. Con ello se trata
de aceros de microaleación de laminación termomecánica. Con los
empleos que requieren unas resistencias más elevadas, se emplea una
banda blanda de laminación en caliente y se ajusta la resistencia
necesaria de la pieza de construcción por un tratamiento térmico
subsiguiente. Para el alcance de un espesor inferior a 2,0 mm
normalmente se requiere un laminado en frío adicional, para ajustar
el espesor deseado. La resistencia necesaria también se ajusta en
este caso por un tratamiento térmico adecuado.
De US 4 406 713 se conoce un acero con una alta
resistencia y una dureza elevada con una buena ductibilidad, que
contiene de un 0,005 hasta un 0,3 de C, un 0,3 hasta un 2,5% de Mn,
hasta un 1,5% de Si y al menos uno de los formadores de carburo y
de nitruro del grupo Nb, V, Ti, y Zr en cantidades de hasta un 0,1%,
hasta un 0,15 hasta un 0,3% y un 0,3% según el caso. Este acero se
enfría después de la austenitización de tal forma que contiene de
un 5 hasta un 65% de ferrita, y el resto martensita. Se ha pensado
particularmente en la fabricación de alambres y de varillas.
De GB 2 195 658 A1 se conocen piezas de forja de
un acero con un 0,01 hasta un 0,20% de C, hasta un 1,0% de Si, de
un 0, 5 hasta un 2,25% de Mn, hasta un 1,5% de Cr, hasta un 0,05%
de Ti, hasta un 0,10% de Nb, de un 0,005 hasta un 0,015% de N y
hasta un 0,06% de Al. El enfriamiento del acero de la zona de
Austenita debe ser dirigido de tal forma que la estructura sea
completamente martensítica. Se dan a conocer ciertamente solo
ejemplos con contenidos de carbono inferiores a un 0,10% y
contenidos de silicio por encima de un 0,17%. Los contenidos de
azufre con más de un 0,01% son relativamente elevados.
También los aceros conocidos de EP 0 072 867 A1
tienen un contenido de carbono inferior a un 0,10% y un contenido
de silicio por encima de un 0,15%. La banda de laminación en
caliente tiene después del enfriamiento interrumpido una estructura
de doble fase de ferrita poligonal y de una mezcla de perlita y
bainita.
También la banda de laminación en caliente que se
conoce de DE 30 07 560 A1 se enfría después del laminado en
caliente con una velocidad de enfriamiento de 1 K/s o más rápido,
para generar una estructura de doble fase de ferrita y martensita.
Con vistas a unas propiedades de ductibilidad y de soldabilidad
satisfactorias se aconsejan contenidos de carbono en la zona de un
0,02 hasta un 0,09%. El contenido de silicio preferencial, con un
1,0%, es relativamente elevado.
De EP 0 492 623 A1 se conoce una banda de
laminación en caliente generada de un acero estabilizado de
silicio, que presenta un contenido de Si, de acuerdo con el caso,
de un 0,1% de peso y más y un contenido de martensita de un
60-100%. La banda de laminación en caliente conocida
se emplea para la fabricación de un tubo de acero soldado, sin que
se de un valor particular a una buena condición de la superficie.
Se desaconseja una bajada del contenido de Si por debajo de un
límite inferior de un 0,03% de peso, por el motivo que con unos
contenidos de Si más bajos ya no se pueden alcanzar las propiedades
de la banda de laminación en caliente conocida.
Finalmente, se conoce de US 4.437.903 un acero,
cuyo contenido de carbono está ajustado de tal forma, según el
caso, que se alcanza con seguridad una estructura de dos fases. El
objetivo de esta medida consistía en el hecho de obtener una
estructura con a ser posible una elevada proporción de ferrita
blanda. Por este mismo motivo se prescribe con esta posición de la
técnica una velocidad de enfriamiento suficiente para garantizar la
coexistencia de ferrita y austenita.
La invención tiene como base la tarea de fabricar
una banda de laminación en caliente con unos valores de resistencia
a la tracción de más de 800 N/mm^{2} y al mismo tiempo una buena
conformabilidad en frío en la zona de espesores de \leq 5 mm.
Esto significaría una ampliación del empleo directo de la banda de
laminación en caliente para los fines de conformación en frío, como
el prensado en frío, con claras ventajas económicas, que son el
resultado de la eliminación del laminado en frío y de un
tratamiento térmico.
Para solucionar esta tarea se propone de acuerdo
con la invención una banda de laminación en caliente con un espesor
inferior a 5 mm, en particular inferior a 2 mm, de un acero, que
contiene (en masa -%)
un 0,08 hasta un 0,25% de carbono,
un 1,20 hasta un 2,0% de manganeso
un 0,02 hasta un 0,05% de aluminio,
menos de un 0,04% de silicio,
así como uno o más elementos, a elección, de
cromo, cobre, molibdeno, níquel, nitrógeno, titanio y boro con los
siguientes contenidos
hasta un 1,0% de cromo,
hasta un 0,1% de cobre,
hasta un 0,5% de molibdeno,
hasta un 0,1% de níquel
hasta un 0,009% de nitrógeno,
titanio en una cantidad suficiente para un
fraguado estequimétrico del nitrógeno presente en el acero (Ti =
3,4% N), hasta un 0,0025% de B y como resto hierro y las impurezas
inevitables, incluyendo hasta un 0,015% de fósforo y hasta un
0,003% de azufre, y una estructura martensítica con menos que un 5%
en total de otras partículas de la estructura.
Puede contener de preferencia de un 0,08 hasta un
0,15% de carbono, de un 1,75 hasta un 1,90% de manganeso, de un 0,5
hasta un 0,6% de cromo y de un 0,005 hasta un 0,009% de
nitrógeno.
Se puede añadir titanio en una cantidad
suficiente para el fraguado estequimétrico del nitrógeno presente
en el acero (Ti = 3,4% N), para proteger una adición de hasta un
0,0025% de B del enlace con N, para que pueda contribuir a un
incremento de la resistencia y la templabilidad.
Por la limitación del contenido de silicio a
menos de un 0,04% se alcanza una mejora de la condición de la
superficie.
Un procedimiento para la fabricación de una banda
de laminación en caliente con un espesor final de menos de 5 mm, en
particular de menos de 2 mm, de un acero de la composición de las
reivindicaciones con unas valores de resistencia de tracción de más
de 800 N/mm^{2} abarca las siguientes medidas:
Se calienta un desbaste a 1000 hasta 1300°C, se
lleva a cabo un prelaminado en la zona de temperatura de 950 hasta
1150°C y se lleva a cabo un laminado de acabado por encima de una
temperatura de laminado final de Ar3, la banda de laminación en
caliente generada de esta forma se enfría y se enrolla a una
temperatura de bobinado en la zona de 20°C hasta por debajo de la
temperatura de comienzo de martensita para la transformación en una
estructura martensítica con un contenido total de otras partículas
de la estructura de menos de un 5%.
De preferencia debe tener lugar el enfriamiento
desde la temperatura de laminado de acabado a la temperatura de
bobinado con t 8/5 de menos de 10 s. (t 8/5 = el tiempo de
enfriamiento de 800°C a 500°C).
La temperatura Ar3 puede ser valorada por la
siguiente igualdad:
Ar3 = 910 - 310
x (% C) - 33 x (% Mn) - 22 x (% Cr) - 17 x (% Ni) - 11 x (% Si) -
11 x (%
Mo)
La temperatura de comienzo de martensita Ms se
puede valorar por la siguiente igualdad:
Ms = 500 - 300
x (% C) - 33 x (% Mn) - 22 x (% Cr) - 17 x (% Ni) - 11 x (% Si) -
11 x (%
Mo)
De preferencia se ajusta la resistencia a la
tracción de la banda de laminación en caliente a un valor dentro de
la zona de 800 hasta 1400 N/mm^{2}, por una elección
correspondiente de la temperatura de bobinado dentro de la zona de
temperatura antes mencionada.
La banda de laminación en caliente se puede
cincar al fuego para que llegue a ser resistente a la corrosión. Se
emplean de preferencia chapas cincadas altamente resistentes, de
una buena conformación en frío, en la construcción de automóviles
para piezas de construcción de una carga mecánica elevada, por
ejemplo para soportes de golpes laterales y parachoques.
El acero de acuerdo con la invención alcanza una
elevada resistencia sin elementos caros de aleación y sin
tratamiento de recocido como es el caso con los aceros
conocidos.
Con la ayuda de los siguientes ejemplos se aclara
la invención.
Se fundió un acero con un 0,15% ce C, un 0,01 de
Si, un 1,77% de Mn, un 0,014% de P, un 0,003% de S, un 0,028 de Al,
un 0,0043 de N, un 0,526 de Cr, un 0,017% de Cu, un 0,003% de Mo,
un 0,027% de Ni, el resto Fe, para formar un desbaste. El desbaste
se calentó a aproximadamente 1250°C, se llevó a cabo un prelaminado
a aproximadamente 1120°C y se laminó con una temperatura final de
840°C a un espesor final de 2 mm, a continuación se enfrió y se
bobinó a 50°C. Con ello se obtuvo una estructura con más de un 95 de
martensita.
El límite de alargamiento alcanzó valores de 1120
N/mm^{2} y la resistencia a la tracción valores de 1350
N/mm^{2}, con unos valores de dilatación A_{80} de hasta un
11,1%.
Se labró un acero con el mismo análisis que en el
ejemplo 1 a una banda de laminación en caliente de 3,5 mm de
espesor. Los datos se indican en el cuadro 1. Los valores de
resistencia son claramente más elevados, cuando se bobina en lugar
de por encima de 400°C, hasta 95°C.
CUADRO
1
La banda de laminación en caliente puede ser
cincada al fuego antes de la conformación en frío a la forma final.
Por el ciclo de tratamiento térmico con el cincado se normaliza la
martensita. Partiendo de una banda de laminación en caliente con
unas resistencias a la tracción en la zona de
1200-1400 N/mm^{2} se ajustan con el cincado, de
acuerdo con el ciclo de tratamiento térmico, resistencias a la
tracción de entre 800 y 1100 N /mm^{2}.
Se cincaron unas bandas de laminación en caliente
de un espesor de 2,0 y 1,6 mm de espesor. El cuadro 2 siguiente
compara las propiedades en situación de laminación y después del
cincado:
\newpage
CUADRO
2
Se generó del modo descrito en el ejemplo 1 unas
bandas de laminación en caliente de un espesor de 1,6 y 1,8 mm. Los
parámetros de fabricación y las propiedades de resistencia
averiguados se han indicado en el cuadro 3, que contiene también la
composición química de la materia prima examinada.
En el cuadro 4 se han indicado los datos
correspondientes para una banda de laminación en caliente de 1,4 mm
de espesor.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Cuadro pasa a página
siguiente)
Claims (8)
1. Banda de laminación en caliente con un espesor
de menos de 5 mm, en particular inferior a 2 mm, que posee una
resistencia a la tracción de 800 hasta 1400 N/mm^{2}, de un acero
que presenta (en masa -%)
un 0,08 hasta un 0,25% de carbono,
un 1,20 hasta un 2,0% de manganeso
un 0,02 hasta un 0,05% de aluminio,
menos de un 0,04% de silicio,
así como, a elección, uno o más elementos, entre
cromo, cobre, molibdeno, níquel, nitrógeno, titanio y boro con los
siguientes contenidos
hasta un 1,0% de cromo,
hasta un 0,1% de cobre,
hasta un 0,5% de molibdeno,
hasta un 0,1% de níquel
hasta un 0,009% de nitrógeno,
titanio en una cantidad suficiente para un
fraguado estequimétrico del nitrógeno presente en el acero (Ti =
3,4% N),
hasta un 0,0025% de B
y como resto hierro y las impurezas inevitables,
incluyendo hasta un 0,015% de fósforo y hasta un 0,003% de
azufre,
y una estructura martensítica con menos que un 5%
en total de otras partículas de la estructura.
2. Banda de laminación en caliente de acuerdo con
la reivindicación 1, caracterizada por el hecho de que el
acero contiene de un 0,12 a un 0,25% de carbono.
3. Banda de laminación en caliente de acuerdo con
una de las reivindicaciones anteriores, caracterizada por el
hecho de que (en masa -%), el contenido de carbono es de un 0,08
hasta un 0,15% de manganeso de un 1,75 hasta un 1,90% de cromo de
un 0,5 hasta un 0,6% y de nitrógeno de un 0,005 hasta un 0,009%.
4. Banda de laminación en caliente de acuerdo con
una de las reivindicaciones de 1 a 3, caracterizada por el
hecho de que es cincada al fuego.
5. Procedimiento para la fabricación de una banda
de laminación en caliente de un espesor final de menos de 5 mm, en
particular de menos de 2 mm, de un acero de una composición de
acuerdo con una de las reivindicaciones de 1 a 3, con valores de
resistencia a la tracción de más de 800 N/mm^{2},
caracterizado por las siguientes medidas:
- -
- se calienta un desbaste a 1000 hasta 1300°C,
- -
- se lleva a cabo un prelaminado en la zona de temperaturas de 950 hasta 1150°C,
- -
- se acaba el laminado a una temperatura de laminado final por encima de Ar3,
- -
- la banda de laminación en caliente generada de esta forma se enfría a una temperatura de bobinado en la zona de 20°C hasta por debajo de la temperatura de comienzo de martensita y se bobina, por lo cual se logra una estructura con más de un 95% de martensita.
6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
5, caracterizado por el hecho de que el enfriamiento de la
temperatura de laminación final a la temperatura de bobinado tiene
lugar con t 8/5 de menos de 10 s.
7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación
5 o 6, caracterizado por el hecho de que por la elección
correspondiente de la temperatura de bobinado dentro de la zona de
temperaturas mencionada en la reivindicación 5, se ajusta la
resistencia a la tracción de la banda de laminación en caliente a un
valor en la zona de 800 hasta 1400 N/mm^{2}.
8. Empleo de una banda de laminación en caliente,
generada de acuerdo con una de las reivindicaciones de 1 a 3,
formada de acuerdo con el procedimiento de acuerdo con una de las
reivindicaciones de 5 a 7, para piezas de construcción con una
elevada carga mecánica en la construcción de automóviles, por
ejemplo para soportes de golpes laterales y parachoques.
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