ES2378548T3 - Producto de acero de alta resistencia con capacidad de conformado mejorada y procedimiento para la fabricación del acero - Google Patents

Abstract

Un procedimiento para producir un producto de acero consistente en hasta 0, 080%, en peso, de carbono; de 1, 00 a 1, 65%, en peso, de manganeso; de 0, 01 a 0, 40%, en peso, de silicio; de 0, 07 a 0, 13%, en peso, de vanadio; de 0, 015 a 0, 025%, peso, de nitrógeno; 0, 008%, en peso, de molibdeno o niobio, el resto hierro, y que tiene un límite elástico de al menos 690 MPa, comprendiendo el procedimiento: (a) colar el acero fundido para formar un sólido, un producto recién colado que tiene un espesor, comprendiendo el producto recién colado austenita; (b) transferir el producto recién colado a un primer aparato de laminación, en el que la temperatura del producto recién colado, según entra en el primer aparato de laminación, es superior a 1020º C; (c) llevar a cabo un primer paso de reducción, en el primer aparato de laminación, para reducir, en una primera cantidad, el espesor del producto recién colado, produciendo por ello un primer producto de espesor reducido, en el que la temperatura del producto recién colado que entra en el primer aparato de laminación y la temperatura del primer producto de espesor reducido que sale del primer aparato de de laminación están por encima de 1020º C; (d) mantener el primer producto de espesor reducido a una temperatura por encima de 1020º C durante un tiempo suficiente para permitir la completa recristalización de la austenita y reducir por ello el tamaño de grano de la austenita; (e) transferir el primer producto de espesor reducido a un segundo aparato de laminación; (f) llevar a cabo un segundo paso de reducción en el segundo aparato de laminación para reducir, en una segunda cantidad, el espesor del primer producto de espesor reducido, produciendo por ello un segundo producto de espesor reducido, en el que la temperatura del primer producto de espesor reducido que entra en el segundo aparato de laminación y la temperatura del segundo producto de espesor reducido que sale del segundo aparato de laminación, están por encima de la temperatura de transformación de fase en la que la austenita se transforma en ferrita; (g) enfriar el segundo producto de espesor reducido por debajo de la temperatura de transformación de fase, produciendo, por ello, un producto enfriado; y (h) llevar a cabo un tercer paso de reducción en un tercer aparato de laminación para reducir, en una tercera cantidad, el espesor del producto enfriado, produciendo por ello el producto de acero que tiene un límite elástico de al menos 690 MPa.

Description

Producto de acero de alta resistencia con capacidad de conformado mejorada y procedimiento para la fabricación del acero.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a productos de acero de alta resistencia, y más concretamente a productos de acero laminados planos, de baja aleación y alta resistencia (HSLA) (del inglés; high strength low alloy), que tiene un alto límite elástico y una alta capacidad de conformado. La invención se refiere también a procedimientos de fabricación para producir productos de acero laminados planos que tienen una alto límite elástico y una alta capacidad de conformado.

Antecedentes de la invención

La mayoría de los aceros HSLA se producen por procedimientos convencionales, donde el acero fundido procedente de un horno básico de oxígeno (BOF) (del inglés; basic oxygen furnace) o de un horno de arco eléctrico (EAF) (del inglés; electric arc furnace) se cuela, se enfría, se vuelve a calentar y se reduce su espesor, mientras todavía está caliente, en un laminador. El laminador reduce el espesor del planchón para producir un material en forma de banda

o de chapa delgada de acero que tiene características de alta resistencia. Algunos aceros HSLA se producen mediante modernos procedimientos de colada en planchones delgados o medios, en los que los planchones de acero, todavía calientes, procedentes del equipo de colada, son transferidos directamente a un horno de recalentamiento o de igualación antes de la reducción de espesor en el laminador en caliente.

Los productos de acero HSLA se usan comúnmente en automoción y otras aplicaciones donde se requieren alta resistencia y peso reducido. Tales aplicaciones requieren también un material que tenga una buena capacidad de conformado para permitir que se le conforme en partes.

Debido a la microestructura del acero y a las transformaciones metalúrgicas que tienen lugar en el material durante el laminado en caliente, la reducción del calibre del material origina también que el material se haga más duro. A medida que la dureza aumenta, la reducción adicional del espesor por laminación se hace más difícil, y el laminador debe operar con niveles de potencia crecientes para reducir el espesor del material al nivel deseado, a una anchura concreta. Debido a la alta potencia requerida para reducir el espesor, el material en forma de banda o de chapa HSLA de resistencia más alta, que tiene habitualmente una resistencia por encima de 350 MPa, está disponible únicamente en anchuras limitadas.

A medida que se aumenta la resistencia del material mediante el laminado, la subsiguiente capacidad de conformado del material en servicio se reduce. Esto hace más difícil darle formas al material. Por eso, el laminado del material HSLA a calibres ligeros interfiere con la capacidad para darle forma al material, limitando su utilidad en muchas aplicaciones que requieren alta resistencia, peso ligero y buena capacidad de conformado, como por ejemplo en aplicaciones en automoción.

Por lo tanto, hay una necesidad de productos de acero HSLA que tengan alta resistencia, calibre delgado y capacidad de conformado aceptable.

Resumen de la invención

En un aspecto, la presente invención proporciona un procedimiento para producir un producto de acero que consta de hasta 0,080%, en peso, de carbono; de 1,00 a 1,65%, en peso, de manganeso; de 0,01 a 0,40%, en peso, de silicio; de 0,07 a 0,13%, en peso, de vanadio; de 0,015 a 0,025%, en peso, de nitrógeno; 0,008%, en peso, de molibdeno o de niobio, y el resto hierro, y que tiene un límite elástico de al menos 690 MPa, comprendiendo el procedimiento: (a) colar el acero fundido para formar un sólido, un producto recién colado que tiene un espesor, comprendiendo el producto recién colado austenita; (b) transferir el producto recién colado a un primer aparato de laminación, en el que la temperatura del producto recién colado, según entra en el primer aparato de laminación, es superior a 1020ºC; (c) llevar a cabo un primer paso de reducción, en el primer aparato de laminación, para reducir, en una primera cantidad, el espesor del producto recién colado, produciendo por ello un primer producto de espesor reducido, en el que la temperatura del producto recién colado que entra en el primer aparato de laminación y la temperatura del primer producto de espesor reducido que sale del primer aparato de de laminación están por encima de 1020ºC; (d) mantener el primer producto de espesor reducido a una temperatura por encima de 1020ºC durante un tiempo suficiente para permitir la completa recristalización de la austenita y reducir por ello el tamaño de grano de la austenita; (e) transferir el primer producto de espesor reducido a un segundo aparato de laminación; (f) llevar a cabo un segundo paso de reducción, en el segundo aparato de laminación, para reducir, en una segunda cantidad, el espesor del primer producto de espesor reducido, produciendo por ello un segundo producto de espesor reducido, en el que la temperatura del primer producto de espesor reducido que entra en el segundo aparato de laminación y la temperatura del segundo producto de espesor reducido que sale del segundo aparato de laminación, están por encima de la temperatura de transformación de fase en la que la austenita se transforma en ferrita; (g) enfriar el segundo producto de espesor reducido por debajo de la temperatura de transformación de fase, produciendo, por ello, un producto enfriado; y (h) llevar a cabo un tercer paso de reducción en un tercer aparato de laminación para

reducir, en una tercera cantidad, el espesor del producto enfriado, produciendo por ello el producto de acero que tiene un límite elástico de al menos 690 MPa.

El procedimiento A, la presente invención proporciona un producto de acero laminado y plano, de alta resistencia, conformable, que tiene un límite elástico de al menos 690 MPa, y que tiene suficiente capacidad de conformado de manera que puede resistir un doblado de 180º, longitudinal o transversal, de menos de 1,0 veces su espesor.

Breve descripción de los dibujos

La invención se describirá ahora, únicamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 es un diagrama esquemático que ilustra el procedimiento y el aparato según la invención;

La Figura 2 es una representación gráfica del límite elástico frente al espesor del acero HSLA producido según la presente invención;

La Figura 3 es una representación gráfica del valor n (capacidad de conformado) frente al espesor del acero HSLA producido según la presente invención;

La Figura 4 es una fotografía de una primera muestra de acero según la invención que ha sufrido ensayos de doblado longitudinal (L) y transversal (T); y

La Figura 5 es una fotografía de una segunda muestra de acero según la invención que ha sufrido ensayos de doblado longitudinal (L) y transversal (T).

Descripción detallada de realizaciones preferidas

El procedimiento según la presente invención utiliza, preferiblemente, muchos de los mismos pasos y aparatos de procedimiento que en los modernos procedimientos para obtener planchones delgados y medios para producir productos de acero laminado plano. Los procedimientos habituales de este tipo utilizan un horno para producir acero fundido, del que al menos una porción puede comprender material de chatarra. El acero fundido se cuela, preferiblemente sobre una base continua, para producir un planchón que tiene un espesor de aproximadamente 30 a aproximadamente 200 mm. Según la presente invención, se prefiere que el planchón caliente recién colado se cargue directamente en un horno de recalentamiento o de igualación para impedir un excesivo enfriamiento. Sin embargo, el procedimiento de la invención también es compatible con procedimientos en los que el planchón recién colado se deja enfriar antes de un tratamiento adicional.

En la Figura 1 están esquemáticamente ilustrados un procedimiento y un aparato preferidos, según la presente invención. Como en los procedimientos conocidos de colada de planchones delgados y medios, el acero fundido 10 se produce en un horno (no mostrado) que puede comprender, preferiblemente, un BOF o un EAF. El acero fundido 10 es sacado del horno y transferido a una cuchara 12 de colada, también conocida como estación de tratamiento metalúrgico en cuchara de colada (LMS) (del inglés; ladle metallurgy station), donde se pueden añadir elementos de la aleación al acero fundido 10. El acero fundido 10 se transfiere desde la cuchara 12 de colada a una artesa 14. La artesa 14 tiene una boquilla 16 a través de la cual el acero fundido 10 fluye a un molde 20 enfriado por agua que, preferiblemente, comprende un molde de colada continua. El acero solidifica en el molde 20 para formar un producto 22 de acero colado que, como se muestra en la Figura 1, comprende preferiblemente una banda o chapa continua de acero que se conforma y que es guiada a lo largo de un trayecto mediante los rodillos 24.

En la mayoría de los procedimientos conocidos de colada de planchones delgados y medios, el espesor del producto recién colado es de aproximadamente 30 a aproximadamente 200 mm, habitualmente en el intervalo de aproximadamente 30 a 80 mm, y más habitualmente de 50 a 75 mm. Incluso más habitualmente, el espesor del producto recién colado no es superior a 50 mm, de forma que el material recién colado puede ser directamente aceptado en un laminador de bandas en caliente. En el procedimiento de la presente invención, el espesor del producto recién colado está, preferiblemente, en el intervalo de aproximadamente 70 mm a aproximadamente 80 mm, más preferiblemente de aproximadamente 70 mm a aproximadamente 75 mm, e incluso más preferiblemente aproximadamente 72 mm.

La composición de acero puede contener también uno o más elementos distintos, seleccionados del grupo consistente en carbono, manganeso, silicio, molibdeno, niobio, y aluminio. La composición de acero según la invención consiste en hasta 0,080%, en peso, de carbono; de 1,00 a 1,65%, en peso, de manganeso; de 0,01 a 0,40%, en peso, de silicio; de 0,07 a 0,13%, en peso, de vanadio; de 0,015 a 0,025%, en peso, de nitrógeno, y aproximadamente 0,008%, en peso, de molibdeno o de niobio, y el resto hierro.

En términos de microestructura, el producto 22 de acero recién colado está compuesto de una estructura mixta de austenita, compuesta de granos que tienen un amplio intervalo de tamaños de grano, que comprende más o menos desde aproximadamente 100 !m a aproximadamente 1000 !m. Los granos de austenita en las regiones superficiales del producto 22 recién colado tienden a ser granos más grandes en forma de columna, mientras que

los del interior del producto recién colado tienden a ser partículas más pequeñas, con una forma más esférica. Los granos del producto recién colado son sometidos a refino, como se describe más adelante, con el fin de proporcionar una estructura de grano fino por todo el producto y atenuar las variaciones en la estructura y el tamaño de grano, contribuyendo por ello a la alta resistencia y capacidad de conformado del producto final.

Como se mencionó anteriormente, en los procedimientos convencionales, se cuela el planchón, se enfría y se recalienta antes de que entre en el laminador de bandas. Con el fin de minimizar el uso de energía para recalentar el planchón, preferiblemente no está permitido que el producto de acero recién colado en el procedimiento de la invención se enfríe a temperatura ambiente después de surgir del molde 20 de colada continua. Preferiblemente, el producto recién colado se carga directamente en un horno 25 de recalentamiento o de igualación que origina la retención de la microestructura basta del producto recién colado. La temperatura del producto 22 de acero recién colado, según entra en el horno 25, es superior a la temperatura de interrupción de la recristalización, es decir superior a 1020ºC, más preferiblemente está en el intervalo de 1020 a 1200ºC, e incluso más preferiblemente de 1050 a 1200ºC.

La temperatura en la parte de dentro del horno 25 de igualación es suficiente para mantener la temperatura del producto recién colado por encima de la temperatura de interrupción de la recristalización, es decir, por encima de 1020ºC, más preferiblemente está en el intervalo de 1020 a 1200ºC, e incluso más preferiblemente de 1050 a 1200ºC. Esta temperatura es lo suficientemente alta para impedir la precipitación significativa de partículas de V-N en el acero, y permitir la recristalización de la austenita, que tiene lugar en los pasos subsiguientes del procedimiento. Se apreciará, sin embargo, que el procedimiento según la invención incluye realizaciones en las que se cuela el planchón, se enfría y se recalienta como en los procedimientos convencionales.

En la mayoría de los procedimientos conocidos de colada de planchones delgados y medios, el producto recién colado se transfiere desde el horno de igualación directamente al laminador de bandas en caliente, en el que el producto es reducido hasta su dimensión de espesor final. En un procedimiento habitual, el laminador de bandas puede reducir el espesor del producto de acero desde aproximadamente 50 mm a por debajo de 1,5 mm. El laminador de bandas comprende habitualmente aproximadamente cinco o seis cajas de laminación que están juntas, íntimamente acopladas, con un tiempo habitual entre pasadas de aproximadamente 0,3 a 6 segundos.

Por el contrario, según la presente invención, el producto 22 recién colado se transfiere directamente desde el horno 25 de igualación a un desbastador 26, también denominado aquí tren de desbaste. En el desbastador 26, se reduce el espesor del producto 22 recién colado, preferiblemente en una pasada, en una cantidad de aproximadamente 40 a aproximadamente 60% del espesor del producto recién colado, produciendo por ello un producto 28 de rugosidad reducida. Por ejemplo, el desbastador reduce el espesor del producto al intervalo entre aproximadamente 30 y 45 mm. El desbastador 26 está, preferiblemente, muy en las proximidades del horno 25 de igualación, de forma que el producto 22 recién colado no se enfría significativamente antes de entrar en el desbastador 26. Por consiguiente, la temperatura del producto 22 de acero recién colado, según entra en el desbastador 26 (la “temperatura de entrada al desbastador”), está por encima de la temperatura de interrupción de la recristalización, es decir, por encima de 1020ºC, más preferiblemente en el intervalo de 1020 a 1200ºC, e incluso más preferiblemente de 1050 a 1200ºC.

Durante la operación de desbaste, los granos en forma de columna y los mixtos, en la estructura de la austenita recién colada, se aplanan y se alargan. La deformación de los granos de austenita bajo las condiciones de temperatura seleccionadas y durante los periodos de tiempo seleccionados, como en la presente invención, origina la recristalización de la austenita y da como resultado una reducción del tamaño de grano de la austenita, así como atenuación de las variaciones en el tamaño y la forma del grano.

Por eso, la temperatura de entrada al desbastador y la temperatura del producto 28 de acero de rugosidad reducida, según sale del desbastador 26 (la “temperatura de salida del desbastador”), deben ser lo suficientemente altas para permitir que se produzca la recristalización de austenita. Muy preferiblemente, la temperatura de entrada al desbastador y la temperatura de salida del desbastador son superiores a la temperatura de interrupción de la recristalización para promover la recristalización de la austenita. También, la temperatura de entrada al desbastador y la temperatura de salida del desbastador son lo suficientemente altas como para impedir la precipitación significativa de la microaleación durante la etapa de desbaste. Preferiblemente, las temperaturas de entrada y de salida del desbastador están por encima de la temperatura de interrupción de la recristalización, preferiblemente por encima de aproximadamente 1020ºC, y más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1020 a aproximadamente 1200ºC. Incluso más preferiblemente, la temperatura de entrada al desbastador es de aproximadamente 1050 a aproximadamente 1200ºC, y la temperatura de salida del desbastador es de aproximadamente 1020 a aproximadamente 1150ºC.

Además del control apropiado de la temperatura durante la etapa de desbaste, los inventores han descubierto que es importante controlar cuidadosamente la temperatura del producto 28 de rugosidad reducida después de que salga del desbastador 26. Específicamente, el material 28 de rugosidad reducida se mantiene a una temperatura lo suficientemente alta, y durante un tiempo suficiente, para permitir la recristalización sustancialmente completa de los granos de austenita, preferiblemente de forma que al menos aproximadamente el 90 por ciento de los granos de austenita estén dentro de un tamaño de aproximadamente 100 a aproximadamente 400 !m. Los granos de austenita

recristalizada tienden a ser redondos y tienen una variación atenuada de la estructura, comparados con el producto recién colado.

Preferiblemente, el producto 28 de rugosidad reducida se mantiene a una temperatura superior a la temperatura de interrupción de la recristalización de la austenita, preferiblemente por encima de aproximadamente 1020ºC, más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1020 a aproximadamente 1200ºC, e incluso más preferiblemente de aproximadamente 1020ºC a aproximadamente 1150ºC. Preferiblemente, el producto 28 de rugosidad reducida se mantiene a esta temperatura durante un tiempo de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 segundos, más preferiblemente de aproximadamente 15 a aproximadamente 25 segundos. Durante este tiempo, los granos de austenita relativamente gruesos de tamaño, y de forma mixta, que han sido aplanados y alargados en el desbastador 26, recristalizan con un tamaño de grano más pequeño y más regular, y con la forma anteriormente mencionada.

Con el fin de asegurar que la temperatura del producto 28 de rugosidad reducida se mantiene en un nivel adecuado durante la recristalización, el producto 28 de rugosidad reducida, preferiblemente, sale del desbastador 26 y es transferido directamente a un aparato de calentamiento, como por ejemplo un segundo horno (no mostrado) o una plancha 30 auxiliar calentada, que tiene una temperatura suficiente para mantener la temperatura del producto 28 de rugosidad reducida por encima de la temperatura de interrupción de la recristalización, preferiblemente por encima del aproximadamente 1020ºC, más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1020 a aproximadamente 1200ºC, e incluso más preferiblemente de aproximadamente 1020 a aproximadamente 1150ºC.

Después del paso de recristalización, el producto 28 de rugosidad reducida es transferido a un segundo aparato de laminación, preferiblemente un laminador 32 de bandas en caliente, para una reducción adicional del espesor. Preferiblemente, el laminador 32 de bandas está muy en las proximidades de la plancha 30 auxiliar calentada, de forma que la temperatura del producto 28 de rugosidad reducida que entra en el laminador 32 de bandas, es sustancialmente la misma que la temperatura a la que se recristalizó la austenita, es decir, por encima de la temperatura de interrupción de la recristalización, preferiblemente por encima del aproximadamente 1020ºC, más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1020 a aproximadamente 1200ºC, e incluso más preferiblemente de aproximadamente 1020 a aproximadamente 1150ºC. En otras palabras, la temperatura del producto 28 de rugosidad reducida que entra en el laminador 32 de bandas es, preferiblemente, superior a la temperatura de interrupción de la recristalización y es superior a la temperatura a la cual se producirá una significativa precipitación de microaleación en el laminador 32. Además, la temperatura del material 28 de rugosidad reducida es suficientemente alta, de forma que la temperatura del producto 46 laminado en caliente que sale del laminador es superior a la temperatura a la cual la austenita se transforma en ferrita, y es superior a la temperatura a la cual se producirá una significativa precipitación de microaleación. Preferiblemente, la temperatura del producto 46 laminado en caliente, que sale del laminador, es superior a aproximadamente 820ºC, más preferiblemente está en el intervalo de aproximadamente 820 a aproximadamente 950ºC. Por lo tanto, el producto 28 de rugosidad reducida permanece en estado austenítico durante toda la operación de laminación, y la microlaeación permanece esencialmente en solución durante toda la operación de laminación. Además, el producto 28 de rugosidad reducida que entra el laminador 32 está a una temperatura suficiente para que se produzca una recristalización adicional a medida que pasa a través del laminador, dando como resultado un refino adicional de grano.

El propio laminador 32 de bandas es de forma convencional, comprendiendo una pluralidad de cajas de laminación en las que el espesor del producto de rugosidad reducida progresivamente se reduce para producir el producto 46 laminado en caliente que tiene un espesor de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 6 mm, normalmente de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 2 mm. Preferiblemente, el laminador 32 comprende de cuatro a seis cajas, y el laminador preferido, esquemáticamente mostrado en los dibujos, comprende un total de cinco cajas, 24, 36, 38, 40 y 42. El intervalo de tiempo entre las cajas de laminación adyacentes, también denominado “tiempo entre pasadas” es, preferiblemente, de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 6 segundos. Se apreciará que la reducción de espesor conseguida en el laminador (medida como un fracción del espesor del producto 46 laminado en caliente) puede, preferiblemente, ser superior a la reducción de espesor conseguida en el desbastador (medida como una fracción del espesor del producto 22 recién colado). Sin embargo, la reducción de espesor (medida en mm) es habitualmente, pero no necesariamente, superior en el desbastador que en el laminador.

Después del laminado en caliente, el producto 46 se enfría rápidamente, preferiblemente a una velocidad de hasta aproximadamente 70ºC, mediante agua, como se muestra en 48, hasta una temperatura a la cual la austenita se transforma en ferrita, y en la que los elementos microaleantes precipitan. Después de enfriar a una temperatura apropiada, preferiblemente inferior a aproximadamente 820ºC, más preferiblemente en el intervalo desde la temperatura ambiente hasta aproximadamente 700ºC, incluso más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 550ºC a aproximadamente 700ºC, el producto 50 laminado plano preferiblemente se enrolla en una bobina 52 y se deja enfriar a temperatura ambiente antes de más tratamientos. El producto enfriado (a temperatura ambiente) quiere decir aquí, el producto 50 de acero laminado plano.

En la mayoría de los procedimientos conocidos de colada de planchones delgados y medios, el acero que entra en el laminador de bandas retiene la estructura de grano, en forma de columnas y mixtos, del planchón recién colado. Mucha de la recristalización de la austenita en los procedimientos de la técnica anterior, tiene lugar entre la primera y segunda caja de laminación en el laminador de bandas. Sin embargo, debido a los tiempos entre pasadas en el

laminador de bandas relativamente cortos, esta cantidad de tiempo es insuficiente para permitir la completa recristalización de la austenita. Por eso, la estructura de grano austenítico del producto permanece en un estado relativamente variable y no se consigue el mismo nivel de refino que el producido en el procedimiento de la presente invención. A medida que el producto se lamina se hace más fuerte, haciendo difícil la reducción adicional del espesor. En los procedimientos conocidos con planchones delgados y medios que no utilizan un desbastador, toda la reducción del espesor desde el producto recién colado hasta el producto final se debe llevar a cabo en el laminador de bandas. A medida que se reduce el calibre, la potencia requerida para conseguir las dimensiones finales aumenta, y los trabajos del laminador se hacen más duros, y se hace más difícil mantener las tolerancias dentro de unos límites aceptables.

En el procedimiento de la presente invención, el paso de recristalización añadido proporciona el producto de acero de rugosidad reducida con un incrementado refino de grano respecto al producto recién colado. Se sabe que el refino de grano es un mecanismo muy importante para acrecentar la resistencia y, por lo tanto, el producto 50 de acero laminado plano tiene una alta resistencia, que habitualmente excede de 483 MPa y que preferiblemente tiene una resistencia de al menos aproximadamente 550 MPa. En este aspecto, la Figura 2 ilustra gráficamente una representación gráfica del límite elástico frente al espesor (calibre), que muestra que el producto de acero laminado plano producido según la invención, tiene un alto límite elástico, por encima de 550 MPa, habitualmente de 550 a 621 MPa, independientemente del calibre al que se haya reducido. Sin embargo, ya que hay poca, o no hay, precipitación de la microaleación hasta después de que el material pasa por el laminador de bandas, el material que está siendo laminado es relativamente “blando” si se compara con los procedimientos conocidos. Por lo tanto, se requiere menos potencia para laminar el material en el laminador 32 de bandas y hay una correspondiente mejora en el control de las dimensiones. Ya que la potencia requerida por el laminador de bandas es un función del volumen y del área del corte transversal del material que está siendo laminando, las reducidas demandas de potencia del procedimiento según la invención permiten también la producción de un material que tiene mayores dimensiones de anchura que las que anteriormente eran posibles. Los inventores han hallado también que el producto 50 de acero laminado plano, según la invención, posee una superior capacidad de conformado que los materiales producidos mediante los procedimientos de colada de planchones delgados y medios de la técnica anterior. Como se mencionó anteriormente, la capacidad de conformado es importante en la producción de partes conformadas. La capacidad de conformado está representada por un “valor n” determinado según ASTM A 646 (00), Tensile Strain Hardening Exponents (n-value) of Metallic Sheet Material, (Exponentes (valor n) del endurecimiento en la deformación por tracción de un material metálico en forma de chapa), un ensayo de tracción longitudinal. Los inventores han hallado sorprendentemente que la capacidad de conformado del producto 50 de acero laminado plano es esencialmente independiente del espesor al que se lamina el producto en el laminador 32 de bandas. Esto se muestra gráficamente en la Figura 3, que comprende una representación gráfica del valor n frente al espesor del producto. Los valores n conseguidos según el método de la invención están preferiblemente por encima de aproximadamente 0,1, más preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 0,16. Incluso más preferiblemente, los valores n son aproximadamente 0,13. Por eso, la capacidad de conformado del acero se mantiene independientemente del nivel de reducción del espesor en el laminador, permitiendo la producción de un acero conformable de alta resistencia en un amplio intervalo de calibres.

En el procedimiento según la invención, el límite elástico del producto 50 de acero laminado plano se aumenta desde el intervalo de 550 a 621 MPa hasta aproximadamente 690 MPa o superior. Este procedimiento implica la preparación de un producto 50 de acero laminado plano conformable, de alta resistencia, mediante los pasos del procedimiento anteriormente descritos, y la reducción adicional del espesor (calibre) del producto 50 laminado plano en aproximadamente un 2 al 20% adicional, más preferiblemente en aproximadamente un 5 a un 20% adicional, para producir un producto 60 laminado en frío.

Preferiblemente, la reducción adicional en el calibre se obtiene laminando en frío el producto 50 laminado plano en un laminador 54 en frío, preferiblemente partiendo de temperatura ambiente. Como se muestra en la Figura 1, el producto 50 laminado plano, después de enfriar a una temperatura que es, o está cerca de, la temperatura ambiente, es desenrollado a partir de la bobina 52 e introducido en el laminador 54 en frío. El laminador en frío comprende una o más cajas 56 de laminación, comprendiendo cada una de las cuales un par de rodillos, y puede, preferiblemente, comprender un laminador reversible, en frío. En la Figura 1, se muestra solamente una única caja 56 de laminación.

Se selecciona el número de pasadas y/o el número de cajas de laminación para conseguir el espesor y las propiedades físicas deseadas. En un ejemplo preferido donde el espesor final deseado del producto 60 laminado en frío es de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 4 mm, la reducción del espesor puede obtenerse habitualmente en una o dos pasadas. En vez de un laminador 54 en frío, se puede preferir laminar el material en frío en un laminador endurecedor para conseguir la reducción de calibre deseada usando pasadas múltiples si es necesario. En algunas realizaciones de la invención, el espesor final deseado del producto 60 laminado en frío puede estar en el intervalo de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 1,5 mm.

Los inventores han hallado que el paso de reducción adicional puede producir una correspondiente disminución de la capacidad de conformado del producto 60 laminado en frío si se compara con el producto 50 laminado plano. Sin embargo, los inventores han hallado que la capacidad de conformación del producto laminado en frío está todavía dentro de los límites aceptable para sus pretendidos usos finales.

Los ensayos con muestras de acero según la presente invención han mostrado que el laminado en frío del producto 50 de acero laminado plano provoca simultáneamente un aumento en la resistencia y una disminución en la capacidad de conformado. Por ejemplo, donde se aumenta la resistencia de un producto de acero laminado plano desde un intervalo de aproximadamente 550 a 621 MPa hasta por encima de 690 MPa, por el procedimiento de la invención, la capacidad de conformado del producto 60 laminado en frío es tal que puede resistir un doblado de 180º, longitudinal o transversal, de menos de 0,5T de radio sin agrietamiento en las direcciones longitudinales o transversales, donde T es el espesor del material. En la Figura 4 se presenta una muestra de un producto laminado en frío, de 690 MPa, que ha sido doblado 180º, longitudinalmente (L) y transversalmente (T), aproximadamente un radio 0,3T sin agrietamiento en cualquiera de las dos direcciones.

Aumentando más la cantidad de reducción en frío, la resistencia del producto 50 de acero laminado plano se puede aumentar desde el intervalo de aproximadamente 550 a 621 MPa a, al menos, aproximadamente 758 MPa, con una disminución adicional en la capacidad de conformado. Los inventores han hallado que el producto 60 laminado en frío, de 758 MPa, es capaz de resistir un doblado de 180º, longitudinal o transversal, de menos de 1T de radio sin agrietarse en las direcciones longitudinales o transversales. La Figura 5 ilustra una muestra de un producto 60 laminado en frío, de 758 MPa, que ha sido doblada 180º, longitudinalmente (L) y transversalmente (T), aproximadamente un radio 1T sin agrietamiento en cualquiera de las dos direcciones.

Preferiblemente, se retira la cascarilla de óxido que hay sobre la superficie del producto 50 laminado plano antes del paso de laminado en frío. La cascarilla de óxido, que puede comprender óxido de hierro, Fe2O3, Fe3O4 y FeO, se retira preferiblemente “decapando” el producto laminado en frío, es decir tratándolo con ácido caliente, preferiblemente HCl, para disolver y retirar la cascarilla de óxido. En la realización preferida mostrada en la Figura 1, se hace pasar el producto 50 laminado plano a través de al menos un depósito 62 de decapado que contiene ácido clorhídrico caliente, antes de que entre en el laminador 54 en frío.

En la técnica anterior, se produce un acero que tiene un nivel de resistencia de 690 MPa haciendo una aleación pesada del producto laminado en caliente, mediante un recocido de recuperación o mediante un tratamiento térmico para conseguir microestructuras distintas de la ferrita/perlita. El recocido se hace para aliviar el endurecimiento por acritud del producto mediante la reducción en frío, y mejora algo la capacidad de conformado del material. En el procedimiento de la presente invención, el límite elástico aumenta significativamente sin una reducción inhibitoria de la capacidad de conformado y, por lo tanto, no se requiere el recocido.

Una vez que emerge del laminador 54 en frío, el producto 60 laminado en frío, de alta resistencia, se enrolla, preferiblemente, en bobinas 64 para su transporte hasta el usuario final.

Como se establece a lo largo de toda esta solicitud, la temperatura del producto de acero, a medida que pasa a través del desbastador y del laminador de bandas, es superior a la temperatura de interrupción de la recristalización y está por encima de la temperatura a la que se producirá una precipitación significativa de la microaleación. Se apreciará que estas temperaturas no son necesariamente superiores a la temperatura de comienzo de la precipitación de la microaleación que, para microaleaciones de nitruro de vanadio, está habitualmente en el intervalo de aproximadamente 950 a 1110ºC. De hecho, se ha hallado que habrá alguna precipitación de microaleación a temperaturas incluso superiores. Se apreciará que la precipitación de la microaleación es una reacción en estado sólido que está controlada por la difusión y, por lo tanto, es dependiente del tiempo. Por lo tanto, incluso a temperaturas por debajo de la temperatura de comienzo de la precipitación, habrá poca precipitación de microaleación hasta después de que el producto de acero sale del laminador de bandas. En otras palabras, la fuerza motriz para la precipitación es pequeña a medida que el acero pasa a través del desbastador y del laminador de bandas a temperaturas relativamente altas, y se hace más grande a medida que el acero se enfría hasta las temperaturas de bobinado, de forma que la precipitación se lleva a cabo hasta su conclusión.

El término “temperatura de interrupción de la recristalización”, según se usa aquí, es la temperatura por encima de la cual los granos de austenita en el producto de acero se reforman, es decir recristalizan en configuraciones de inferior energía. La temperatura de interrupción de la recristalización es dependiente de la composición del acero y, para productos de acero preferidos del tipo descrito y reivindicado en esta solicitud, que tienen microaleaciones de nitruro de vanadio, la temperatura de interrupción de la recristalización es, habitualmente, de aproximadamente 1020ºC.

Aunque la invención se ha descrito con respecto a realizaciones preferidas, no está restringida a ellas. En lugar de eso, la invención incluye, dentro de su alcance, todas las realizaciones que caen dentro del alcance de las reivindicaciones siguientes.

Claims (23)

1. REIVINDICACIONES

   1. Un procedimiento para producir un producto de acero consistente en hasta 0,080%, en peso, de carbono; de 1,00 a 1,65%, en peso, de manganeso; de 0,01 a 0,40%, en peso, de silicio; de 0,07 a 0,13%, en peso, de vanadio; de 0,015 a 0,025%, peso, de nitrógeno; 0,008%, en peso, de molibdeno o niobio, el resto hierro, y que tiene un límite elástico de al menos 690 MPa, comprendiendo el procedimiento:

   (a)

   colar el acero fundido para formar un sólido, un producto recién colado que tiene un espesor, comprendiendo el producto recién colado austenita;

   (b)

   transferir el producto recién colado a un primer aparato de laminación, en el que la temperatura del producto recién colado, según entra en el primer aparato de laminación, es superior a 1020ºC;

   (c)

   llevar a cabo un primer paso de reducción, en el primer aparato de laminación, para reducir, en una primera cantidad, el espesor del producto recién colado, produciendo por ello un primer producto de espesor reducido, en el que la temperatura del producto recién colado que entra en el primer aparato de laminación y la temperatura del primer producto de espesor reducido que sale del primer aparato de de laminación están por encima de 1020ºC;

   (d)

   mantener el primer producto de espesor reducido a una temperatura por encima de 1020ºC durante un tiempo suficiente para permitir la completa recristalización de la austenita y reducir por ello el tamaño de grano de la austenita;

   (e)

   transferir el primer producto de espesor reducido a un segundo aparato de laminación;

   (f)

   llevar a cabo un segundo paso de reducción en el segundo aparato de laminación para reducir, en una segunda cantidad, el espesor del primer producto de espesor reducido, produciendo por ello un segundo producto de espesor reducido, en el que la temperatura del primer producto de espesor reducido que entra en el segundo aparato de laminación y la temperatura del segundo producto de espesor reducido que sale del segundo aparato de laminación, están por encima de la temperatura de transformación de fase en la que la austenita se transforma en ferrita;

   (g)

   enfriar el segundo producto de espesor reducido por debajo de la temperatura de transformación de fase, produciendo, por ello, un producto enfriado; y

   (h)

   llevar a cabo un tercer paso de reducción en un tercer aparato de laminación para reducir, en una tercera cantidad, el espesor del producto enfriado, produciendo por ello el producto de acero que tiene un límite elástico de al menos 690 MPa.

2. 2.

   El procedimiento de la reivindicación 1, en el que el producto recién colado producido colando dicho acero fundido se carga en caliente en un horno sin enfriarlo primero a temperatura ambiente, de forma que la temperatura del producto recién colado se mantiene por encima de 1020ºC entre los pasos (a) y (b) y durante todos los pasos (a) y (b);

   en el que la temperatura del producto recién colado se mantiene, preferiblemente, en el intervalo de 1020 a 1200ºC durante todos los pasos (a) y (b) y entre los pasos (a) y (b).

3. 3.

   El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el espesor del producto recién colado es de 30 mm a 200 mm; preferiblemente de 50 mm a 80 mm.

4. 4.

   El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que la primera cantidad de reducción de espesor, producida en el primer aparato de laminación es del 40 por ciento al 60 por ciento del espesor del producto recién colado.

5. 5.

   El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que la segunda cantidad de reducción de espesor es superior a la primera cantidad de reducción de espesor, en el que la segunda cantidad de reducción de espesor se mide como una fracción del espesor del primer producto de espesor reducido, y la primera reducción de espesor se mide como una fracción del espesor del producto recién colado.

6. 6.

   El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que la temperatura del producto recién colado, según entra en el primer aparto de laminación, y la temperatura del primer producto de espesor reducido que sale del primer aparato de laminación, están en el intervalo de 1020 a 1200ºC.

7. 7.

   El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que la segunda cantidad de reducción de espesor producida en el segundo aparato de laminación es del 80 al 98 por ciento del espesor del primer producto de espesor reducido.

8. 8.

   El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el espesor del segundo producto de espesor reducido es de 1 mm a 6 mm, preferiblemente de 1 mm a 2 mm.

9. 9.

   El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que la temperatura a la que el primer producto de espesor reducido entra en el segundo aparato de laminación está en el intervalo de 1020 a 1200ºC.

10. 10.

    El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el segundo producto de espesor reducido sale del segundo aparato de laminación a una temperatura en el intervalo de 820 a 950ºC.

11. 11.

    El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el segundo producto de espesor reducido se enfría a una temperatura en el intervalo de 550 a 700ºC para producir el producto enfriado.

12. 12.

    El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que la tercera cantidad de reducción de espesor es inferior a la segunda cantidad de reducción de espesor; y es preferiblemente del 2 al 20 por ciento del espesor del segundo producto de espesor reducido.

13. 13.

    El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el producto enfriado está a temperatura ambiente cuando entra en el tercer aparato de laminación.

14. 14.

    El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el producto enfriado tiene un límite elástico de al menos 480 MPa.

15. 15.

    El procedimiento de la reivindicación 14, en el que el límite elástico es de al menos 550 MPa.

16. 16.

    El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el producto enfriado tiene una capacidad de conformado, medida por el valor n, dentro del intervalo de 0,1 a 0,16.

17. 17.

    El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el producto de acero tiene un límite elástico de al menos 690 MPa, y una capacidad de conformado tal que puede resistir un doblado de 180º, longitudinal o transversal, de menos de 0,5T de radio sin agrietamiento longitudinal o transversal, donde T es el espesor del producto de acero; y en el que el producto de acero tiene, preferiblemente, un límite elástico de al menos 760 MPa, y una capacidad de conformado tal que puede resistir un doblado de 180º, longitudinal o transversal, de menos de 1 T de radio, sin agrietamiento longitudinal o transversal.

18. 18.

    El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el primer aparato de laminación comprende un desbastador.

19. 19.

    El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el segundo aparato de laminación comprende un laminador que comprende al menos una caja de laminación; y preferiblemente comprende un laminador de bandas que comprende una pluralidad de cajas de laminación, y en el que el primer producto de espesor reducido se mueve en una dirección a través del laminador de bandas.

20. 20.

    El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el paso (d) comprende transferir el primer producto de espesor reducido, a lo largo de una plancha auxiliar calentada, desde el primer aparato de laminación al segundo aparato de laminación.

21. 21.

    El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que la temperatura a la que se mantiene el primer producto de espesor reducido en el paso (d) es de 1020ºC a 1150ºC.

22. 22.

    El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, en el que el espesor del producto de acero es de 1,0 mm a 4 mm.

23. 23.

    El procedimiento de cualquier reivindicación precedente, que comprende además decapar el producto enfriado para retirar los óxidos antes del tercer paso de reducción.