ES2333417T3 - Producto de acero con cantidad reducida de agregados de alumina. - Google Patents
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Abstract
Un acero desoxidado con Al que consiste en de 0,0005 a 1,5% en masa de C, de 0,005 a 1,2% en masa de Si, de 0,05 a 3,0% en masa de Mn, de 0,001 a 0,1% en masa de P, de 0,0001 a 0,05% en masa de S, de 0,005 a 1,5% en masa de Al, y de menos de 80 pp de oxígeno total (T.O.), opcionalmente uno o más de 0,1 a 1,5% en masa de Cu, de 0,1 a 10,0% en masa de Ni, de 0,1 a 10,0% en masa de Cr, de 0,05 a 1,5% en masa de Mo, de 0,005 a 0,1% en masa de Nb, de 0,005 a 0,3% en masa de V, de 0,001 a 0,25% en masa de Ti y de 0,0005 a 0,005% en masa de B, que incluye uno o más metales de tierras raras (REMs) seleccionados del grupo de Ce, La, Pr y Nd. que incluye un REM total de no menos de 0,1 ppm y menos de 10 ppm y un REM disuelto de menos de 1 ppm, siendo el resto hierro e impurezas inevitables. que contiene agregados de alúmina en los que la relación en masa de REM total a oxígeno total (T.O.), es decir, REM/T.O. es no menos de 0,05 y no más de 0,5 y las inclusiones basadas en óxido que consisten principalmente en alúmina y óxido de REM contienen no menos de 0,5% en masa y no más de 15% en masa de óxido de REM.
Description
Producto de acero con cantidad reducida de
agregados de alúmina.
La presente invención se refiere a aceros, con
pocos agregados de alúmina, apropiados para láminas estructurales y
automotrices, placas resistentes al desgaste, tubos de pozos
petrolíferos y otras aplicaciones.
Las láminas de acero y otros aceros laminados se
fabrican generalmente como aceros calmados con Al, preparados
desoxidando aceros líquidos, fundidos en hornos básicos de oxígeno,
con Al. La alúmina formada durante la desoxidación es dura, tiende
a formar agregados y permanece en el acero líquido en forma de
inclusiones no menores de varios cientos de \mum.
Si tales inclusiones no se retiran adecuadamente
de los aceros líquidos, provocan astillas en las láminas de acero,
inferioridad de la calidad de las placas de acero estructural, una
disminución de la tenacidad a baja temperatura de las placas de
acero resistentes al desgaste, defectos de soldadura en tubos de
acero de pozo petrolífero detectados por UST (ensayo ultrasónico) y
otros defectos. La alúmina también se adhiere y se acumula sobre la
pared interior de las boquillas de inmersión durante la colada
continua y provoca el atascamiento de las boquillas.
La alúmina se ha retirado convencionalmente de
los aceros líquidos (1) añadiendo Al como desoxidante cuando del
acero líquido se sangra del convertidor de modo que se puede dar
tanto tiempo como sea posible para la aglomeración, coalescencia y
flotación y separación de la alúmina del acero líquido después de la
desoxidación, (2) acelerando la flotación y separación de la
alúmina agitando vigorosamente el acero líquido por procedimientos
de refinado secundario CAS (ajuste de la composición por burbujeo
sellado con argón) o RH (Rheistahl Huttenwerke und Heraus;
desgasificación a vacío), o (3) reformando y volviendo inocua la
alúmina en forma de inclusión de
CaO-Al_{2}O_{3} de bajo punto de fusión
añadiendo Ca al acero líquido.
Sin embargo, hacer flotar y separar la alúmina
por dichos métodos (1) y (2) supone un problema, que los métodos no
pueden retirar completamente las inclusiones no menores de varios
cientos de \mum y prevenir las astillas sobre la superficie de
las láminas de acero.
Reformar las inclusiones por dicho método (3) es
capaz de prevenir la formación de agregados y refinar las
inclusiones rebajando su punto de fusión.
Para modificar la alúmina en acero líquido a
aluminato de Ca líquido, sin embargo Shirota et al.
(Consultar Materials and Processes, 4 (1991), p. 1214) dice que es
necesario controlar la relación [Ca]/[T.O.] dentro del intervalo
entre 0,7 y 1,2.
Para cumplir este requisito, es necesario
añadir, cuando por ejemplo T.O. (oxígeno total, que es la suma del
oxígeno disuelto y del oxígeno en las inclusiones) es 40 ppm, tanto
como de 28 a 48 ppm de Ca al acero líquido.
En los cables de acero para neumáticos y muelles
de válvulas, mientras tanto, se sabe generalmente modificar y
volver inocuas las inclusiones a
CaO-SiO_{2}-Al_{2}O_{3} (-MnO)
de bajo punto de fusión que son aptas para deformar durante el
laminado y trabajabilidad.
Además, dicho método (3) no se ha llevado a la
práctica para la fabricación de láminas de acero laminado en frío
para automóviles y latas cuyo límite superior de contenido de Si es
controlado rigurosamente cuando se añade Ca en la forma de
aleaciones de Ca-Si de bajo coste.
Hay algunos métodos de desoxidar acero líquido
conocidos que usan Ce, La u otro REM (metal de tierras raras). (1)
Un método basado en calmado con Al usa REM como modificador de la
alúmina después de la desoxidación con Al y (2) otro método usa REM
como desoxidante individualmente o en combinación con Ca, Mg, etc.,
sin usar Al.
Como método basado en el calmado con aluminio,
el documento
JP-A-52-70918
describe un método para fabricar acero limpio que contiene pocas
inclusiones no metálicas que retira agregados de alúmina de acero
líquido haciéndolos flotar y separar controlando la tensión
interfacial entre el acero líquido y los agregados de alúmina
añadiendo uno o más de 0,001 a 0,05% de Se, Sb, La y Ce después de
la desoxidación con Al o Al-Si, a veces en
combinación con agitación del acero líquido.
El documento
JP-A-2001-26842
describe láminas de acero laminado en frío que tienen excelentes
propiedades internas y superficiales y un método de fabricación por
lo tanto que controla el tamaño de las inclusiones de óxido hasta
50 \mum o menos y la composición de dichas inclusiones hasta de 10
a 30% en peso de óxido de Al, de 5 a 30% en peso de óxido de Ca y/o
REM, y de 50 a 90% en peso de óxido de Ti, añadiendo Ca y/o REM
después de desoxidar acero líquido con Al y Ti.
Además, el documento JP-A-
11-323426 describe un método para fabricar acero
calmado con Al, limpio sin agregados de alúmina y pocos defectos
aplicando desoxidación con composite con Al, REM y Zr.
\newpage
Sin embargo, estos métodos han sido incapaces de
disminuir los defectos de inclusiones hasta los niveles de calidad
deseada porque ha sido difícil hacer flotar y separar con seguridad
los agregados de alúmina.
La patente japonesa No. 1150222 describe un
método para fabricar acero que rebaja el punto de fusión de las
inclusiones, y ablanda las inclusiones, añadiendo una aleación que
contiene uno o más de Ca, Mn y REM, por ejemplo, de 100 a 200 ppm,
después de desoxidar el acero líquido con un fundente que contiene
óxido de Ca.
La patente japonesa No. 1266834 describe un
método para fabricar varillas de alambre de acero con excelente
estirabilidad que añade de 50 a 500 ppm partes de REM después de
controlar el T.O. (oxigeno total) hasta 100 ppm o menos con un
desoxidante tal como Mn o Si, distinto de Al, con la intención de
prevenir la oxidación por aire.
Sin embargo, estos métodos suponen el problema
de un incremento de coste porque no usan Al de bajo precio como
desoxidante. La desoxidación con Si, según estos métodos, es difícil
de aplicar al acero líquido para aceros en lámina cuyo límite
superior de contenido de Si está rigurosamente controlando.
Mientras tanto, se han propuesto varios
mecanismos de formación con respecto a la aglomeración de partículas
de alúmina.
Por ejemplo, el documento
JP-A-192799 describe que la adhesión
de partículas de Al_{2}O_{3} a las boquillas de inmersión se
puede prevenir rebajando la fuerza de unión de P_{2}O_{5} que es
un aglomerante de Al_{2}O_{3}, formando
nCaO-mP_{2}O_{5} añadiendo Ca a acero líquido,
basado en el conocimiento de que el P_{2}O_{5} en acero líquido
fomenta la aglomeración y coalescencia de Al_{2}O_{3}.
Yasunaka et al. (Tetsu to Hagane [Iron
and Steel], (1995), p.17) conjeturan que las partículas de alúmina
capturadas por burbujas de Ar gaseoso, que se usan para la
prevención del atascamiento de las boquillas de inmersión en la
colada continua, provocan astillas en láminas de acero laminado en
frío.
H. Yin et al. (ISIJ Int., 37 (1997), p.
936 describe la observación de que las partículas capturadas por
burbujas de gas se aglomeran y coalescen debido a un efecto capilar
en su superficie.
Aunque se ha elucidado el mecanismo de formación
de agregados de alúmina, no se han encontrado aún métodos para
prevenir la formación de agregados. Por lo tanto ha sido difícil
disminuir los defectos de inclusión hasta los niveles de calidad
deseada.
El documento
US-A-6.120.578 describe un método
para producir acero calmado con Al, libre de agregados en el que se
añade una aleación de Al y dos o más de Ce, Mg y REM como agente
desoxidante a acero fundido, y la cantidad de Al_{2}O_{3} en la
inclusión resultante se ajusta a una media de 30-85%
en peso para obtener un acero calmado con Al, libre de agregados de
alúmina.
La presente invención se realizó para resolver
ventajosamente los problemas convencionales descritos anteriormente.
La presente invención se completó con el propósito de proporcionar
aceros que tienen menores defectos internos y superficiales, tales
como astillas en láminas de acero para automóviles y
electrodomésticos, inferioridad de la calidad en placas de acero
estructural, un descenso de la tenacidad a baja temperatura en
placas de acero resistentes al desgaste y defectos de soldadura en
tubos de pozos petrolíferos detectados por UST (ensayo
ultrasónico), previniendo la formación de agregados de alúmina
gruesos, que constituye la causa de los defectos de producto en la
fabricación de láminas de acero, placas, tubos y conducciones,
formas, barras y otros productos de acero, en acero líquido y en la
superficie de burbujas de argón gaseoso.
Para resolver los problemas anteriormente
descritos, el inventor realizó una serie de experimentos y estudios
que condujeron a los siguientes descubrimientos. (i) Los óxidos de
bajo punto de fusión FeO y Feo.Al_{2}O_{3} están presentes como
aglomerantes entre partículas de alúmina en los agregados. (ii) La
aglomeración y coalescencia de partículas de alúmina en acero
líquido y en la superficie de burbujas de argón gaseoso es evitable
reduciendo tales aglomerantes con cantidades apropiadas de REM.
(iii) Si más de una cantidad necesaria de REM disuelto permanece en
el acero líquido, se forman grandes cantidades de óxidos compuestos
que comprenden óxido de REM y alúmina por reacción entre el acero
líquido y las escorias y perjudican la limpieza del acero
líquido.
De este modo, el objetivo de la presente
invención se puede conseguir por medio de las características
especificadas en las reivindicaciones.
La invención se describe con detalle junto con
los dibujos en los que:
La Figura 1 muestra la relación entre el
contenido de óxidos de REM en inclusiones basadas en óxido y el
diámetro máximo de los agregados de alúmina.
La Fig. 2 muestra la relación entre la relación
REM/T.O. y el diámetro máximo de los agregados de alúmina,
La Fig. 3 muestra la relación entre el REM total
y el diámetro máximo de los agregados de alúmina en el acero, y
La Fig. 4 muestra la relación entre la cantidad
de REM disuelto en el acero y el estado de atascamiento de la
boquilla de la cuchara.
Las realizaciones preferidas de la presente
invención se describen a continuación.
La presente invención controla el contenido de
óxido de REM en las inclusiones basadas en óxido que consisten
principalmente en de 0,5 a 15% en masa de alúmina y óxidos de REM
añadiendo uno o más metales de tierras raras (REMs) seleccionados
del grupo de Ce, La, Pr y Nd a acero líquido desoxidado con Al.
Cuando el contenido de óxido de REM se controla
dentro de este intervalo, se puede inhibir la aglomeración y
coalescencia de partículas de alúmina y se puede prevenir la
formación de agregados de alúmina gruesos. Es preferible controlar
el contenido de óxido de REM en las inclusiones basadas en óxido
hasta de 2 a 12% en masa.
Los elementos de tierras raras usados en esta
invención varían desde La, número atómico 57, hasta Lu, número
atómico 71.
El límite superior del contenido de óxido de REM
en las inclusiones basadas en óxido se fija en el 15% porque las
inclusiones tienden a aglomerarse y a coalescer y tienden a formarse
agregados gruesos si el contenido de óxido de REM excede del 15%,
como se muestra en la Fig. 1.
Mientras tanto, el límite inferior del contenido
de óxido de REM se fija en 0,5% porque la adición de REM no provoca
el efecto deseado para prevenir la aglomeración de partículas de
alúmina si el contenido está por debajo de 0,5%, como también se
muestra en la Fig. 1.
La presente invención seguramente previene la
aglomeración de alúmina controlando el contenido de óxido de REM en
inclusiones basadas en óxido hasta de 0,5 a 1,5% en masa y la
relación en masa del REM total a oxígeno total (T.O.), es decir
REM/T.O., en acero hasta de 0,05 a 0,5 añadiendo uno o más metales
de tierras raras (REMs) seleccionados del grupo de Ce, La, Pr y Nd
a acero líquido desoxidado con Al o una combinación de Al y Si.
Para evitar la aglomeración de alúmina más
seguramente, es preferible controlar la relación REM/T.O. hasta
entre 0,15 y 0,4.
El límite superior de la relación REM/T.O. se
fija en 0,5 porque se forman agregados que consisten principalmente
en óxidos de REM tan gruesos como los de los aceros ordinarios
tratados por desoxidación ordinaria con Al si la relación excede de
0,5, como se muestra en la Fig. 2.
Mientras tanto, el límite inferior de la
relación REM/T.O. se fija en 0,05 porque la adición de REM no
provoca el efecto deseado para prevenir la aglomeración de
partículas de alúmina si la relación está por debajo de 0,05, como
también se muestra en la Fig. 2.
T.O. es el oxígeno total en el acero que es la
suma del oxígeno disuelto en el acero y el oxígeno combinado en
inclusiones como se describe previamente.
La presente invención controla el contenido de
REM total hasta no menos de 0,1 ppm y por debajo de 10 ppm y el REM
disuelto hasta por debajo de 1 ppm añadiendo uno o más metales de
tierras raras (REMs) seleccionados del grupo de Ce, La, Pr y Nd a
acero líquido desoxidado con Al o una combinación de Al y Si.
Cuando el contenido total de REM y de REM
disuelto se controlan dentro de estos intervalos, se puede inhibir
la aglomeración y coalescencia de partículas de alúmina y se puede
prevenir la formación de agregados de alúmina gruesos. También, se
puede prevenir el deterioro de la limpieza del acero líquido debido
a una reacción entre el REM disuelto y las escorias.
La formación de agregados de alúmina gruesos se
puede prevenir más seguramente si el contenido total de REM está
controlado hasta menos de 5 ppm.
El límite superior del contenido total de REM se
fija por debajo de 10 ppm porque la concentración de óxidos de REM
en las inclusiones basadas en óxido se incrementa, se incrementa la
probabilidad de aglomeración y coalescencia de partículas de
alúmina y se forman agregados gruesos si el contenido es 10 ppm o
superior, como se muestra en la Fig. 3. Mientras tanto, el límite
inferior del contenido total de REM se fija en 0,1 ppm porque la
adición de REM no provoca el efecto deseado para prevenir la
aglomeración de partículas de alúmina si el contenido está por
debajo de 0,1 ppm, como también se muestra en la Fig. 3.
Para prevenir la formación de agregados de
alúmina gruesos más seguramente, es preferible controlar el REM
total hasta menos de 5 ppm.
El REM disuelto se controla hasta menos de 1 ppm
porque las escorias y el REM disuelto en acero líquido reaccionan
para producir grandes cantidades de óxidos compuestos de óxidos de
REM y alúmina, formando por ello agregados gruesos y deteriorando
la limpieza del acero líquido si el REM disuelto excede de 1 ppm.
También, ocurre el atascamiento de las boquillas de la cuchara,
como se muestra en la Fig. 4.
Los aceros líquidos desoxidados con Al, como se
usan en la presente invención, contienen, en total en % en masa, de
0,0005 a 1,5% de C, de 0,005 a 1,2% de Si, de 0,05 a 3,0% de Mn, de
0,001 a 0,1% de P, de 0,0001 a 0,05% de S, de 0,005 a 1,5% de Al y
por debajo de 80 ppm de T.O., y contienen adicionalmente, según se
requiera, uno o más grupos de elementos seleccionados de tres
grupos de elementos (a) uno o más de 0,1 a 1,5% de Cu, de 0,1 a
10,0% de Ni, de 0,1 a 10,0% de Cr y de 0,05 a 1,5% de Mo, (b) uno o
más de 0,005 a 0,1% de Nb, de 0,005 a 0,3% de V, y de 0,001 a 0,25%
de Ti, y (c) de 0,0005 a 0,005% de B, comprendiendo el resto hierro
e impurezas inevitables. Los aceros líquidos anteriores se pueden
colar y laminar en forma de láminas, placas, tubos, formas, barras
y otras formas de productos.
Los intervalos de composición anteriores son
preferibles por las siguientes razones:
El C es un elemento básico que incrementa la
resistencia del acero. El contenido de C se controla entre 0,0005 y
1,5% dependiendo del nivel de resistencia deseado. Para asegurar la
resistencia o dureza deseada, es preferible controlar el contenido
de C hasta no menos de 0,0005%. Mientras tanto, el contenido de C se
debe mantener por debajo de 1,5% porque se perjudica la tenacidad
si el contenido está por encima de 1,5%.
El contenido de Si se controla entre 0,005 y
1,2% porque disminuir el contenido de Si a por debajo de 0,005 es
costoso y perjudica a la viabilidad económica, mientras que el
contendido de Si por encima de 1,2% tiende a dar como resultado un
revestimiento defectuoso y, por lo tanto, un deterioro de la calidad
de la superficie y la resistencia a la corrosión.
El contenido de Mn se controla hasta entre 0,05
y 3,0% porque el contenido de Mn por debajo de 0,05% necesita más
tiempo de refinado y perjudica la viabilidad económica, mientras que
el contenido de Mn por encima de 3,0% deteriora significativamente
la trabajabilidad de los aceros laminados.
El contenido de P se controla hasta entre 0,001
y 0,1% porque el contenido de P por debajo de 0,001% necesita más
tiempo y más coste en el tratamiento preliminar del acero líquido y
perjudica la viabilidad económica, mientras que el contenido de P
por encima de 0,1% deteriora significativamente la trabajabilidad de
los aceros laminados.
El contenido de S se controla hasta entre 0,0001
y 0,05% porque el contenido de S menor de 0,0001% necesita más
tiempo y más coste en el tratamiento preliminar del acero líquido y
perjudica por ello la viabilidad económica, mientras que el
contenido de S por encima de 0,05% deteriora significativamente la
trabajabilidad y la resistencia a la corrosión de los aceros
laminados.
El contenido de Al se controla hasta entre 0,005
y 1,5% porque se atrapa N como AlN y por lo tanto se vuelve difícil
disminuir el nitrógeno soluble si el contenido de Al es menor de
0,005%. Mientras tanto, el contenido de Al por encima de 1,5%
provoca el deterioro de las propiedades superficiales y la
trabajabilidad de los aceros laminados.
El T.O. (oxígeno total) se controla a no más de
80 ppm porque el T.O. de más de 80 ppm incrementa la frecuencia de
colisión de las partículas de alúmina y por ello da como resultado
la formación de agregados gruesos. También, el T.O. de más de 80
ppm incrementa la adición de REM requerido para el reformado de la
alúmina y por ello perjudica la viabilidad económica.
Aunque los precedentes son los componentes
básicos de los aceros según la presente invención, se puede añadir
también según se requiera uno o más grupos de elementos
seleccionados de los tres grupos de elementos (a) uno o más de Cu,
Ni, Cr y Mo, (b) uno o más de Nb, V y Ti, y (c) B.
Cu, Ni, Cr y Mo son elementos que incrementan la
capacidad de endurecimiento del acero. Añadir no menos de 0,1% de
Cu, Ni y no menos de 0,05% de Mo incrementa la resistencia del
acero.
Sin embargo, la adición de Cu está limitada a
entre 0,1 y 1,5%, la adición de Ni y Cr a entre 0,1 y 10%, y la
adición de Mo a entre 0,05 y 1,15% porque la adición de Cu y Mo de
más de 1,5% y la adición de Ni y Cr de más del 10% perjudica a la
dureza y trabajabilidad.
Nb, V y Ti son elementos que incrementan la
resistencia del acero por endurecimiento por precipitación. Añadir
no menos de 0,005% de Nb y V y no menos de 0,001% de Ti incrementa
la dureza del acero.
Sin embargo, la adición de Nb se controla hasta
entre 0,005 y 0,1%, la adición de V hasta entre 0,005 y 0,3% y la
adición de Ti hasta entre 0,001 y 0,25% porque la adición de más de
0,1% de Nb, la adición de más de 0,3% de V y la adición de más de
0,25% de Ti perjudica a la tenacidad.
El B es un elemento que incrementa la capacidad
de endurecimiento y la resistencia. Añadir B de no menos de 0,0005%
incrementa la resistencia del acero.
\newpage
Sin embargo, la adición de B se controla hasta
entre 0,0005 y 0,005% porque la adición de más de 0,005% de B
incrementa los precipitados de B y perjudica por ello a la tenacidad
del acero.
Es preferible adicionalmente para la presente
invención controlar el diámetro máximo de los agregados de alúmina
obtenidos por la aplicación de la extracción de lodos a acero colado
hasta no más de 100 \mum, porque los agregados de alúmina mayores
de 100 \mum tienden a dar como resultado defectos internos y
superficiales cuando los aceros laminados se acaban en productos
finales.
También es preferible para la presente invención
controlar el número de agregados de alúmina obtenidos por
aplicación de la extracción de lodos y que no son más pequeños de 20
\mum de tamaño a no más de 2/kg. Si el número es mayor de 2/kg,
es probable que se desarrollen defectos internos y superficiales
después del laminado.
Los REMs se añaden al acero líquido después de
que el acero líquido se ha desoxidado usando tal aparato de
refinado secundario como CAS o sistemas de refinado RH. Los REMs se
pueden añadir en forma de metales puros tales como Ce y La o
aleaciones de REMs o con otros metales en trozos, partículas,
alambres u otras formas.
Dado que la cantidad de REMs añadida es muy
pequeña, es preferible uniformizar la concentración de REM en el
acero líquido añadiendo los REMs al acero líquido a reflujo en el
recipiente de refinado RH o añadirlos al acero líquido en una
cuchara que se agita con Ar u otros gases. Los REMs se pueden añadir
también al acero líquido en la artesa de colada o en el molde.
\vskip1.000000\baselineskip
Se sopló acero líquido en un convertidor de 270
toneladas y se sangró después de que el contenido de C se ajustó al
nivel deseado. Después de que el acero líquido se ha ajustado a las
composiciones deseadas por refinado secundario y se ha desoxidado
con Al, se añadieron REMs como Ce, La, metal misch (un aleación que
comprende, por ejemplo, 45% en masa de Ce, 35% en masa de La, 6% en
masa de Pr, 9% en masa de Nd y las impurezas inevitables) o
aleación de metal misch, aleación de Si-Fe
(Fe-Si-30% de REM). La Tabla 1
muestra las composiciones de los aceros líquidos obtenidos de este
modo.
Los aceros líquidos de las composiciones
listadas en la Tabla 1 se moldearon en forma de planchones de 245
mm de grosor con anchuras de 1200 a 2200 mm usando una máquina de
colada continua del tipo de tipo vertical que tiene un molde de
cobre con una velocidad de moldeo de 1,0 a 1,8 m/min y el acero
líquido en la artesa se mantuvo a de 1520 a 1580ºC.
Los planchones se laminaron en caliente, se
decaparon y, según se requiera, se laminaron en frío, y a
continuación se sometieron al control de calidad. El grosor después
de la laminación en caliente era de 2 a 10 mm y después de la
laminación en frío era 0,2 mm.
El diámetro máximo de agregado, número de
agregados, composición media de las impurezas y la incidencia de
defectos se investigaron con muestras tomadas de los planchones.
La tabla 2 muestra los resultados obtenidos.
La tabla 2 muestra que la presente invención
disminuye significativamente los defectos del producto que son el
resultado de los agregados de alúmina.
\vskip1.000000\baselineskip
Las anotaciones de *1 a *7 en las Tablas 1 y 2
tienen los siguientes significados:
*1: REM es la suma de Ce, La, Pr y Nd.
*2: MM es un metal mish que es una aleación que
comprende 45% en masa de Ce, 35% en masa de La, 6% en masa de Pr,
9% en masa de Nd y las impurezas inevitables. MMSi es una aleación
que comprende 30% en masa de REM y 30% en masa de Si, comprendiendo
el resto Fe.
*3: Composición media de diez inclusiones
extraídas al azar del corte transversal de planchones e
identificadas por SEM (microscopía electrónica de barrido) con EDX
(análisis de la energía de los rayos X dispersados).
*4: El diámetro máximo de agregado se determinó
fotografiando las inclusiones extraídas de planchones de 1 \pm 0,1
kg por electrólisis de lodos (usando una malla mínima de 20 \mum)
a través de un microscopio estereoscópico (con un aumento de 40x) y
hallando la media aritmética de los ejes mayor y menor de todas las
inclusiones fotografiadas. La mayor media aritmética se determinó
como diámetro máximo de agregado.
\newpage
El número de agregados es el número de
inclusiones extraídas de planchones de 1 \pm 0,1 kg por
electrólisis de lodos (usando una malla mínima de 20 \mum). El
número de todas las inclusiones mayores de 20 \mum observadas en
un microscopio óptico (con un aumento de 100x) se convirtió en el
número por kilogramo.
*5: La incidencia de defectos se derivó usando
la siguiente ecuación:
- Lámina: Incidencia de astillas en la superficie de la lámina
- [= (longitud total de astillas/longitud del rollo) x 100 (%)]
\vskip1.000000\baselineskip
- Placa: Incidencia de los defectos UST o separaciones en la placa
- [= (Número de placas con defectos/número total de placas inspeccionadas) x 100 (%)].
La presencia de separación se comprobó
observando las superficies fracturadas después del ensayo
Charpy.
En la columna de incidencia de defectos de las
placas, los defectos UST y los defectos de separación se designan
respectivamente UST y SPR.
- Tubo: Incidencia de defectos UST en soldaduras de tubos de pozos petrolíferos
[= (Número de
tubos con defectos/número total de tubos inspeccionados) x 100
(%)]
*6: Valor de impacto Charpy con muesca en V en
la dirección de laminación a -20ºC. Medias aritméticas de cinco
muestras de ensayo.
\vskip1.000000\baselineskip
*7: Reducción de área en la dirección del
grosor de placa acabada a temperatura ambiente [= (Area de la
sección transversal de la porción fracturada después del ensayo de
tracción/área de la sección transversal de una muestra de ensayo
antes del ensayo de tracción) x 100 (%)]
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(Tabla pasa a página
siguiente)
Se sopló acero líquido en un convertidor de 270
toneladas y se sangró después de que el contenido de C se ajustó
hasta el nivel deseado. Después de que el acero líquido se ha
ajustado a la composición deseada por refinado secundario y se
desoxidó con Al, se añadieron REMs como Ce, La, metal misch (una
aleación que comprende, por ejemplo, 45% en masa de Ce, 35% en masa
de La, 6% en masa de Pr, 9% en masa de Nd y las impurezas
inevitables) o aleación de metal mish, aleación de
Si-Fe (Fe-Si-30% de
REM). La Tabla 3 muestra las composiciones de los aceros líquidos
obtenidos de este modo.
Los aceros líquidos de las composiciones
listadas en la Tabla 3 se colaron en forma de planchones de 245 mm
de grosor con anchuras de 1200 a 2200 mm usando una máquina de
colada continua de tipo vertical que tiene un molde de cobre con
una velocidad de moldeo de 1,0 a 1,8 m/min y el acero líquido en la
artesa se mantuvo a de 1520 a 1580ºC.
El diámetro máximo de agregado, número de
agregados y condición de atascamiento de las boquillas de inmersión
después de la colada se investigaron con muestras tomadas de los
planchones.
La Tabla 4 muestra los resultados obtenidos.
Las anotaciones de *1 a *4 en las Tablas 3 y 4
tienen los siguientes significados:
*1: REM (REM total) es la suma de Ce, La, Pr y
Nd. REM y T.O. son los valores analíticos obtenidos de las muestras
de aceros líquidos tomadas un minuto después de la adición de
REM.
*2: MM es un metal misch que es una aleación
que comprende 45% en masa de Cerio, 35% en masa de La, 6% en masa
de Pr, 9% en masa de Nd y las impurezas inevitables. MMSi es una
aleación que comprende 30% en masa de REM y 30% en masa de Si,
comprendiendo el resto hierro.
*3: El diámetro máximo de agregado se determinó
fotografiando las inclusiones extraídas de planchones de 1 \pm 0,1
kg por electrólisis de lodos (usando malla mínima de 20 \mum) a
través de un microscopio estereoscópico (con un aumento de 40x) y
hallando la media aritmética del eje mayor y menor de todas las
inclusiones fotografiadas. La media aritmética mayor se determinó
como diámetro máximo de agregado.
El número de agregados es el número de
inclusiones extraídas de planchones de 1 \pm 0,1 kg por
electrólisis de lodos (usando una malla mínima de 20 \mum). El
número de todas las inclusiones mayores de 20 \mum observadas en
un microscopio óptico (con un aumento de 100x) se convirtió en el
número por kilogramo.
*4: El grosor de las inclusiones adheridas a la
pared interna de las boquillas de inmersión se midió después colar.
El estado de atascamiento de las boquillas se clasificó como sigue
basado en las medias aritméticas de los grosores medidos en 10
puntos distribuidos alrededor de la dirección circunferencial.
- O: Grosor menor de 1 mm
- \Delta: Grosor entre 1 y 5 mm
- X: Grosor mayor de 5 mm.
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(Tabla pasa a página
siguiente)
Se sopló acero líquido en un convertidor de 270
toneladas y se sangró después de que se ajustó el contenido de C al
nivel deseado. Después de que se ha ajustado el acero líquido a las
composiciones deseadas por refinado secundario y desoxidado con Al,
se añadieron REMs como Ce, La, metal misch (una aleación que
comprende, por ejemplo, 45% en masa de Ce, 35% en masa de La, 6% en
masa de Pr, 9% en masa de Nd e impurezas inevitables) o aleación de
metal misch, aleación de Si-Fe
(Fe-Si-30% de REM). La Tabla 5
muestra las composiciones de los aceros líquidos obtenidos de este
modo.
Los aceros líquidos de las composiciones
listadas en la Tabla 5 se colaron en forma de planchones de 245 mm
de grosor con anchuras de 1200 a 2200 mm usando una máquina de
colada continua de tipo vertical que tiene un molde de cobre con
una velocidad de moldeo de 1,0 a 1,8 m/min y el acero líquido en la
artesa se mantuvo a de 1520 a 1580ºC.
Las planchas se laminaron en caliente, se
decaparon, según se requiera, se laminaron en frío, y a continuación
se sometieron al control de calidad. El grosor después del laminado
en caliente era de 2 a 10 mm y el de después del laminado en frío
era de 0,2 a 1,8 mm.
El diámetro máximo de agregado, número de
agregados, incidencia de defectos y estado de atascamiento de las
boquillas de la cuchara se investigaron con muestras tomadas de los
planchones.
La tabla 6 muestra los resultados obtenidos.
La Tabla 6 muestra que la presente invención
disminuye significativamente los defectos del producto que son el
resultado de los agregados de alúmina.
Las anotaciones de *1 a *7 en las Tablas 5 y 6
tienen los siguientes significados:
*1: El REM total es la suma del REM presente en
las inclusiones y del REM disuelto en el acero. El REM total se
determinó extrayendo por perforación una muestra de 1 g de la
porción central de una muestra de acero líquido, de 30 mm de
diámetro por 60 mm de altura, tomada de la artesa y analizando el
REM (El total de Ce, La, Pr y Nd) por espectroscopía de masas de
plasma acoplado inductivamente (ICP-MS).
El límite inferior del ensayo de
ICP-MS era 0,1 ppm para cada elemento.
*2: El REM disuelto se determinó como sigue:
Después de retirar las inclusiones a la superficie de las muestras
por fusión en crisol frío, se tomó una muestra de 1 g de la porción
central de la muestra libre de inclusiones y se determinó el REM
disuelto analizando el REM (total de Ce, La, Pr y Nd) por
ICP-MS.
Se fundieron en un crisol frío muestras tomadas
de la artesa que pesaban 90 g cada una de la porción central de
muestras de acero líquido, de 30 mm de diámetro por 60 mm de altura.
La fusión se llevó a cabo en un gas Ar-2% de
H_{2}. Los elementos de REM detectados cualitativamente se indican
como "<0,1 ppm" en la Tabla.
Los detalles de la fusión en el crisol frío se
dan, por ejemplo, en CAMP-ISIJ, 14 (2001), p.
817.
*3: El diámetro máximo de agregado se determinó
fotografiando inclusiones extraídas de planchones de 1\pm0,1 kg
por electrólisis de lodos (usando malla mínima de 20 \mum) por
medio de un microscopio estereoscópico (con un aumento de 40x) y
hallando la media aritmética de los ejes mayor y menor de todas las
inclusiones fotografiadas. La media aritmética mayor se determinó
como el diámetro máximo de agregado.
El número de agregados es el número de
inclusiones extraídas de planchones de 1 \pm 0,1 kg por
electrólisis de lodos (usando una malla mínima de 20 \mum). El
número de todas las inclusiones mayores de 20 \mum observadas en
un microscopio óptico (con un aumento de 100x) se convirtió en el
número por kilogramo.
*4: La incidencia de defectos se derivó usando
la siguiente ecuación:
- Lámina: Incidencia de astillas en la superficie de la lámina
- [= (longitud total de astillas/longitud del rollo) x 100 (%)]
\vskip1.000000\baselineskip
- Placa: Incidencia de los defectos de UST o separaciones en la placa
- [= (Número de placas con defectos/número total de placas inspeccionadas) x 100 (%)].
\vskip1.000000\baselineskip
La presencia de separación se comprobó
observando las superficies fracturadas después del ensayo
Charpy.
En la columna de incidencia de defectos de las
placas, los defectos UST y los defectos de separación se designan
respectivamente UST y SPR.
- Tubo: Incidencia de defectos UST en soldaduras de tubos de pozos petrolíferos
- [= (Número de tubos con defectos/número total de tubos inspeccionados) x 100 (%)]
\vskip1.000000\baselineskip
*5: Valor del impacto Charpy con muesca en V en
la dirección de la laminación a -20ºC. Medias aritméticas de cinco
muestras de ensayo.
*6: Reducción de área en la dirección del
grosor de la placa acabada a temperatura ambiente [= (Area de la
sección transversal de la porción fracturada después del ensayo de
tracción/área de la sección transversal de la muestra de ensayo
antes del ensayo de tracción) x 100 (%)]
*7: Las condiciones de atascamiento de las
boquillas de la cuchara son las siguientes: O sin atascamiento,
\Delta atascamiento sin rebajar la velocidad de la colada, y X
atascamiento reduciendo la velocidad de la colada.
La presente invención permite obtener, de aceros
desoxidados con Al, productos finales de acero que tienen muy pocos
defectos internos y superficiales atribuibles a agregados gruesos de
alúmina.
La presente invención también previene la
adhesión de alúmina en acero líquido a las boquillas de inmersión
en la colada continua.
De este modo, la presente invención constituye
una gran contribución al desarrollo de la industria proporcionando
productos de acero con muy pocos agregados de alúmina eliminando los
problemas convencionales asociados a los aceros desoxidados con
Al.
Claims (3)
1. Un acero desoxidado con Al que consiste en de
0,0005 a 1,5% en masa de C, de 0,005 a 1,2% en masa de Si, de 0,05
a 3,0% en masa de Mn, de 0,001 a 0,1% en masa de P, de 0,0001 a
0,05% en masa de S, de 0,005 a 1,5% en masa de Al, y de menos de 80
pp de oxígeno total (T.O.), opcionalmente uno o más de 0,1 a 1,5% en
masa de Cu, de 0,1 a 10,0% en masa de Ni, de 0,1 a 10,0% en masa de
Cr, de 0,05 a 1,5% en masa de Mo, de 0,005 a 0,1% en masa de Nb, de
0,005 a 0,3% en masa de V, de 0,001 a 0,25% en masa de Ti y de
0,0005 a 0,005% en masa de B, que incluye uno o más metales de
tierras raras (REMs) seleccionados del grupo de Ce, La, Pr y Nd.
que incluye un REM total de no menos de 0,1 ppm
y menos de 10 ppm y un REM disuelto de menos de 1 ppm, siendo el
resto hierro e impurezas inevitables.
que contiene agregados de alúmina en los que la
relación en masa de REM total a oxígeno total (T.O.), es decir,
REM/T.O. es no menos de 0,05 y no más de 0,5 y las inclusiones
basadas en óxido que consisten principalmente en alúmina y óxido de
REM contienen no menos de 0,5% en masa y no más de 15% en masa de
óxido de REM.
2. El acero según la reivindicación 1, en el que
el diámetro máximo de los agregados de alúmina obtenidos aplicando
la extracción de lodos a dicho acero es menor de 100 \mum.
3. El acero según la reivindicación 2, en el que
el número de agregados de alúmina no menores de 20 \mum no es
mayor de 2/kg.
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