ES2704707T3 - Lámina de acero laminada en frío que presenta una excelente capacidad de flexión y procedimiento para producir la misma - Google Patents

Lámina de acero laminada en frío que presenta una excelente capacidad de flexión y procedimiento para producir la misma Download PDF

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Abstract

Lámina de acero laminada en frío con una excelente maleabilidad de flexión, que presenta una composición de componentes de 0,025% o menos de C, 0,1% o menos de Si, entre 0,05% y 0,5% de Mn, 0,03% o menos de P, 0,02% o menos de S, y entre 0,01% y 0,1% de sol. Al en masa, opcionalmente uno o más de entre 0,002% y 0,05% de Ti, entre 0,002% y 0,05% de Nb y entre 0,0001% y 0,005% de B, siendo el resto Fe e impurezas inevitables; una microestructura que es una textura de laminado de ferrita; una resistencia a la tracción TS de 390 MPa o más; un grosor de 0,4 mm o más; y una ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina de 1,3 o más, en el que la ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina es el logaritmo natural Ln (t0/t1) de la relación entre el grosor t0 de una lámina de acero no probada y el grosor t1 de la superficie de fractura de la lámina de acero probada según se determina por un ensayo de tracción.

Description

DESCRIPCIÓN
Lámina de acero laminada en frío que presenta una excelente capacidad de flexión y procedimiento para producir la misma
Campo técnico
La presente invención se refiere a láminas de acero laminadas en frío, que se utilizan en campos tales como aparatos eléctricos, materiales de construcción, y automóviles, para mecanizado y particularmente se refiere a una lámina de acero laminada en frío con una excelente maleabilidad de flexión, un procedimiento para fabricar la misma, y un elemento que utiliza la misma.
Técnica anterior
Las láminas de acero laminadas en frío, denominadas SPCC especificadas en JIS G 3141, para el mecanizado en general se utilizan para elementos, tales como carcasas de aparatos eléctricos, planchas de construcción de andamios, placas laterales de armarios, y placas superiores de armarios, no sometidas a un estiramiento o ensanchamiento severo entre elementos para su uso en aparatos eléctricos, materiales de construcción, automóviles o similares. En vista de la reducción del coste del material, las láminas de acero utilizadas para los elementos son preferiblemente de calibre delgado; sin embargo, un calibre delgado causa problemas con una reducción de la resistencia de los elementos. Tales problemas con una reducción en la resistencia de los elementos se resuelven mediante el uso de una lámina de acero de alta resistencia, descrita en NPL 1, que tiene una resistencia a la tracción TS de 390 MPa o más. Estas láminas de acero de alta resistencia contienen un elemento costoso como el Mn y, por lo tanto, tienen costes de fabricación elevados. El calibre delgado no da lugar a una reducción del coste de fabricación en muchos casos.
En general, las láminas de acero laminadas en frío utilizadas para aparatos eléctricos, materiales de construcción, automóviles y similares se fabrican mediante recocido por recristalización después de laminado en frío. Como láminas de acero económicas de alta resistencia, se conocen las láminas de acero laminadas en frío que no son recocidas después del laminado en frío y que se denominan material duro completo. El material duro completo presenta una textura de laminado, no contiene una gran cantidad de cualquier elemento de aleación costoso y presenta una alta resistencia debido al endurecimiento por trabajo en frío. Por lo tanto, el material duro completo es adecuado para láminas de acero de calibre fino a bajo coste. Sin embargo, el calibre fino provoca una reducción de la rigidez y, por lo tanto, a veces es necesario doblar una lámina de acero en su dirección de laminado y dirección de laminado transversal. Con el fin de aplicar a los elementos el material duro completo, que tiene una maleabilidad de flexión muy pobre en la dirección de laminado transversal, su maleabilidad de flexión debe mejorarse. En particular, los elementos utilizados en aparatos eléctricos tienen unos orificios piloto roscados formados por desbastado y en algunos casos son roscados. En el caso de utilizar el material duro completo para dichos elementos, el material duro completo debe tener una buena maleabilidad de desbastado para orificios piloto roscados y un alto par de rotura de rosca.
Las técnicas conocidas para mejorar la maleabilidad de los materiales duros completos incluyen procedimientos para ablandar láminas de acero laminadas en caliente mediante la máxima reducción de C, la adición de Ti y/o Nb según sea necesario, o laminado a tal como se describe en las literaturas de patente 1 a 5. La literatura de patente 6 describe una técnica en la que la ductilidad de una lámina de acero extremadamente delgada con un grosor de 0,25 mm durante un rebordeado posterior a procesamiento DI se mejora de manera que el diámetro del grano de cristal del mismo se ajusta a un nivel ultrafino, de 8 pm o menos, mediante el control del contenido de cada uno de C, Mn, y Al y la adición de Nb. Sin embargo, estas técnicas están especializadas para la maleabilidad de materiales para contenedores con un grosor de menos de 0,4 mm y no están especializadas para la maleabilidad requerida en campos, tales como aparatos eléctricos, materiales de construcción y automóviles, que utilizan láminas de acero con un grosor de 0,4 mm o más. En la flexión, la influencia del grosor de la lámina es grande y, por lo tanto, la información obtenida de los materiales para contenedores con un grosor de menos de 0,4 mm no puede utilizarse directamente. Particularmente en el campo de los aparatos eléctricos, en vista del diseño, se realiza una flexión severa a 90 grados a una curvatura de la punta de un punzón de 2R (el radio de curvatura de la punta de un punzón es de 2 mm) o menos en muchos casos y es significativamente diferente de la flexión moderada que se utiliza en materiales para contenedores. El resultado de granos ultra finos tal como se describe en la literatura de patente 6 causa problemas con baja producibilidad.
Mientras, la literatura de patentes 7 propone un procedimiento para fabricar un material duro completo adecuado para aplicaciones tales como electrodomésticos, materiales de construcción y automóviles, es decir, un procedimiento para fabricar una lámina de acero con una composición de componentes de más de entre 0,0040% y 0,08% C, menos de 0,030% P, menos de 0,010% de Ti y menos de 0,010% de Nb, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, de manera que la temperatura de enrollamiento después del laminado en caliente se ajusta a entre 650 °C y 750 °C, el diámetro promedio del grano se ajusta a menos de 30 pm antes del laminado en frío, y no se realiza una etapa de recocido después del laminado en frío en un 70% o más, o de manera que el laminado en caliente se realiza a una temperatura de acabado inferior al punto de transformación Ar3 y la etapa de recocido no se realiza después del laminado en frío en un 70% o más.
Lista de citas
Literatura de patentes
PTL 1: solicitud de patente japonesa examinada n° de publicación 54-1244
PTL 2: Patente Japonesa n° 3023385
PTL 3: Patente Japonesa n° 3571753
PTL 4: solicitud de patente japonesa no examinada n° de publicación 8-92638
PTL 5: solicitud de patente japonesa no examinada n° de publicación 8-127815
PTL 6: solicitud de patente japonesa no examinada n° de publicación 8-92692
PTL 7: Patente Japonesa n° 3448422
Literatura no de patente
NPL 1: DENKI-SEIKO, vol. 70 (1999), pág. 5
Además, el documento WO 2008/102006 A1 se refiere al uso de acero para envases de alta resistencia laminados en frío con buena capacidad de deformación, que comprende: C : 0,0005 - 0,004% en peso, Mn : 0,050 - 0,300% en peso, Alsol: 0,010 - 0,100% en peso, N : 0,0005 - 0,0050% en peso, S : 0 - 0,020% en peso, P : 0 - 0,020% en peso, Cr : 0 - 0,050% en peso, Cu : 0 - 0,050% en peso, Si : 0 - 0,020% en peso, Ni : 0 - 0,050% en peso, Ti : 0,01 -0,085% en peso. Opcionalmente comprende, además, uno o más de elementos de micro-aleación seleccionados del grupo de: B : 0,0005 - 0,0030% en peso, V : 0,01 - 0,150% en peso, Zr : 0,01- 0,150% en peso, siendo el resto hierro e impurezas inevitables, presentando el acero una microestructura dura completa para producir envases tales como recipientes o tapas de latas, y se refiere a un procedimiento para producir dichos envases.
Finalmente, el documento JP2007211321 describe una lámina de acero laminada en frío para un marco de un zócalo de CPU y una tapa de fijación de CPU realizados de un acero que comprende 0,01-0,20% en peso de C, hasta 0,5% en peso de Si, hasta un 1,5% en peso de Mn, hasta 0,05 % en peso de P, hasta 0,01% en peso de S, 0,005-0,10% en peso de sol. Al, hasta 0,007 % en peso de N, opcionalmente 0,01-0,15% en peso de Ti y/o 0,01-0,15% en peso de Nb, con un índice de reducción de laminado en frío de 20-50%.
Descripción de la invención
Problema técnico
Sin embargo, un material duro completo fabricado mediante un procedimiento descrito en la literatura de patente 7 se investiga para el alargamiento sólo como maleabilidad y no puede cumplir con la flexión severa requerida en el campo de electrodomésticos o desbastado para orificios piloto roscados en algunos casos. Por lo tanto, ha habido demandas de láminas de acero laminadas en frío que puedan adaptarse a un calibre delgado, que puedan fabricarse a bajo coste, y que presenten una excelente maleabilidad de flexión.
La presente invención tiene el objetivo de presentar una lámina de acero laminada en frío, de bajo coste, que presente una excelente maleabilidad de flexión y que pueda trabajarse mediante flexión severa a 90 grados con una curvatura de la punta del punzón de 2R o menos, aunque sea de calibre fino, siendo la lámina de acero laminada en frío excelente en maleabilidad de desbastado para orificios piloto roscados o siendo capaz de conseguir ventajosamente un alto par de rotura de rosca; el objetivo de presentar un procedimiento para fabricar la misma; y el objetivo de presentar un elemento que utiliza la misma.
Solución al problema
Los inventores han llevado a cabo investigaciones intensivas para lograr los objetivos anteriores y han obtenido los siguientes resultados.
(i) Para reforzar una lámina de acero laminada en frío a bajo coste, es eficaz que se omita el recocido por recristalización después del laminado en frío y que se utilice una lámina de acero laminada en frío como laminada en frío o recocida con recuperación.
(ii) Para evitar que una lámina de acero laminada en frío, como laminada en frío o recocida con recuperación, que tenga un grosor de 0,4 mm o más, se agriete durante una flexión severa a 90 grados a una curvatura de la punta del punzón de 2R o menos, la ductilidad final en la dirección del grosor de la lámina de acero laminada en frío debe ajustarse a 1,3 o más de manera que la composición de componentes, particularmente el contenido de C, se ajuste adecuadamente y la morfología de los precipitados en una lámina de acero laminada en caliente se ajuste antes del laminado en frío. El término "ductilidad final en la dirección del grosor de la lámina", tal como se usa aquí, se refiere al logaritmo natural Ln (to/ti) de la relación entre el grosor fe de una lámina de acero no probada y el grosor t1 de la superficie de fractura de la lámina de acero probada según se determina por un ensayo de tracción.
(iii) Si se requiere particularmente un desbastado de orificios piloto, el diámetro promedio del grano de cristal de una lámina de acero laminada en caliente debe controlarse a 25 pm o menos antes del laminado en frío.
La presente invención se ha realizado en base a los hallazgos anteriores y presenta una lámina de acero laminada en frío de acuerdo con la reivindicación 1 que es excelente en maleabilidad de flexión.
En las reivindicaciones dependientes 2 a 6 se exponen realizaciones preferidas.
La lámina de acero laminada en frío de acuerdo con la presente invención se utiliza preferiblemente para formar un elemento que tiene una parte doblada.
La lámina de acero laminada en frío con excelente en maleabilidad de flexión de acuerdo con la presente invención puede fabricarse de acuerdo con la reivindicación 7 que presenta una composición de componentes tal como se especifica en la reivindicación 7.
En las reivindicaciones dependientes 8 y 9 se exponen realizaciones preferidas.
Efectos ventajosos de la invención
De acuerdo con la presente invención, puede proporcionarse la siguiente lámina de acero: una lámina de acero de alta resistencia que tiene una resistencia a la tracción TS de 390 MPa o más y que puede trabajarse mediante una flexión severa a 90 grados a una curvatura de punta de punzón de 2R o menos. El uso de la lámina de acero permite utilizar un elemento de calibre fino. El uso de una lámina de acero laminada en frío como laminada en frío o recocida con recuperación de acuerdo con la presente invención permite una reducción de costes sin utilizar ningún elemento de refuerzo caro. Además, la presente invención puede aplicarse a elementos que presenten partes con orificios piloto roscados ajustando la resistencia a la tracción TS de la lámina de acero laminada en frío.
Descripción de realizaciones
Una característica de la presente invención es que se obtiene una alta resistencia, es decir, una resistencia a la tracción de 390 MPa o más, y una excelente maleabilidad de flexión que permite una flexión severa a 90 grados a una curvatura de la punta del punzón de 2R o menos de manera que se ajusta la composición de los componentes y el estado de los precipitados presentes en una lámina de acero laminada en caliente, la resistencia se incrementa ajustando la reducción de laminado durante el laminado en frío, y una lámina de acero laminada en frío, como laminada en frío o recocida con recuperación, que tiene una ductilidad final en la dirección del grosor de la lámina de 1,3 o más. Otra característica de la misma es que la maleabilidad de desbastado para orificios piloto roscados y el par de rotura de rosca se mejoran ajustando adecuadamente el diámetro del grano de cristal de la lámina de acero laminada en caliente y la resistencia a la tracción TS de la lámina de acero laminada en frío.
A continuación, se describe en detalle una lámina de acero laminada en frío con una excelente maleabilidad de flexión de acuerdo con la presente invención. La unidad "%" relativa a la composición de componentes se refiere a "% en masa" salvo que se especifique lo contrario.
(1) Composición de componentes
C: 0,025% o menos
Cuando el contenido de C es superior a 0,025%, se forma un gran número de precipitados de cementita gruesa durante el laminado en caliente y, por lo tanto, la flexión a 90 grados a una curvatura de la punta del punzón de 2R o menos se deteriora gravemente. Por lo tanto, el contenido de C es preferiblemente 0,025% o menos y más preferiblemente 0,020% o menos. Para permitir un doblado por contacto, el contenido de C es preferiblemente 0,0040% o menos y más preferiblemente 0,0030% o menos. Una reducción extrema del contenido de C conduce a un aumento de coste; por lo tanto, el contenido de C es preferiblemente 0,0010% o más. Si el contenido de C es tan bajo como menos de 0,0010%, el diámetro del grano de cristal de la lámina de acero laminada en caliente es grande, es probable que una parte mecanizada de la misma quede deformada, y la maleabilidad de desbastado sea baja, especialmente en el caso de realizar un desbastado con el fin de formar orificios piloto roscados. En vista de esto, el contenido de C es preferiblemente 0,0010% o más.
Si: 0,1% o menos
Si el contenido de Si es tan grande como más de 0,1%, la lámina de acero presenta unas propiedades superficiales deterioradas. Por lo tanto, su límite superior es preferiblemente 0,1% y más preferiblemente 0,013% o menos.
Mn: 0,05% a 0,5%
El Mn es un elemento que forma un sulfuro para mejorar la fragilidad en calor; por lo tanto, su contenido es 0,05% o más. Por otra parte, si su contenido es grande, es probable que su efecto sea saturado y que aumenten los costes; por lo tanto, su límite superior es 0,5%.
P: 0,03% o menos
El P se segrega durante colada de bloques para deteriorar las propiedades mecánicas y, por lo tanto, su límite superior es 0,03%.
S: 0,02% o menos
El S es un elemento que causa una reducción de la maleabilidad en caliente y, por lo tanto, su límite superior es preferiblemente 0,02% y más preferiblemente 0,010% o menos. Por otra parte, si el contenido de S es extremadamente bajo, es probable que el diámetro del grano de cristal de la lámina de acero laminada en caliente sea grande y su maleabilidad de desbastado a veces sea baja en caso de realizar un desbastado con el fin de formar orificios piloto roscados; por lo tanto, su límite inferior es preferiblemente de aproximadamente 0,0030%. Sol. Al: entre 0,01% y 0,1%
El Al tiene una acción desoxidante y, por lo tanto, el contenido de sol. Al es 0,01% o más. En vista del bajo coste, el límite superior del mismo es 0,1%.
El resto, aparte de los elementos mencionados anteriormente, es Fe e impurezas inevitables. Por lo menos uno o dos de entre 0,002% y 0,05% de Ti y entre 0,002% y 0,05% de Nb pueden estar contenidos adicionalmente. El Ti y el Nb tienen el efecto de reducir el diámetro del grano de cristal de la lámina de acero laminada en caliente para mejorar el aspecto de una parte doblada. En particular, si el contenido de C es 0,0040% o menos, es probable que el diámetro del grano de cristal de la lámina de acero laminada en caliente sea grande y la maleabilidad de desbastado para orificios piloto roscados se deteriore en algunos casos. En vista de esto, por lo menos uno de los mismos está preferiblemente contenido. Con el fin de mejorar la uniformidad del grosor y la fragilidad en frío de la lámina de acero laminada en frío, puede contenerse entre 0,0001% y 0,005% de B.
Ti: entre 0,002% y 0,05%
El Ti tiene el efecto de reducir el diámetro del grano de cristal de la lámina de acero laminada en caliente y, por lo tanto, preferiblemente se agrega 0,002% o más de Ti. Si el diámetro del grano de cristal de la lámina de acero laminada en caliente es grande, la parte doblada es de superficie rugosa y queda deformada. Esto puede mejorarse por el efecto del Ti. Además, si el diámetro del grano de cristal de la lámina de acero laminada en caliente es grande en el caso de realizar un desbastado parar orificios piloto roscados, es probable que se reduzca la maleabilidad de desbastado y que se produzca un problema, particularmente si el contenido de C es 0,004% o menos. Por otra parte, si su contenido es superior a 0,05%, su efecto se satura y los costos aumentan; por lo tanto, el límite superior del contenido de Ti es preferiblemente de 0,05% y más preferiblemente de 0,04% o menos.
Nb: entre 0,002% y 0,05%
El Nb, al igual que el Ti, tiene el efecto de reducir el diámetro del grano de cristal de la lámina de acero laminada en caliente, el efecto de mejorar la apariencia de la parte doblada y/o el efecto de mejorar la maleabilidad de desbastado para orificios piloto roscados. Por lo tanto, su contenido es preferiblemente de 0,002% o más. Por otra parte, si su contenido es más de 0,05%, su efecto se satura y los costes aumentan; por lo tanto, el límite superior del contenido de Nb es preferiblemente 0,05% y más preferiblemente 0,04% o menos.
B: entre 0,0001% y 0,005%
El B tiene una mayor afinidad con el N en comparación con el Al y, por lo tanto, suprime la formación de finos precipitados de AlN que se forman de manera desigual después del laminado en caliente para producir una diferencia en la resistencia longitudinal de una bobina y reduce una diferencia en el grosor de la lámina de acero laminada en frío. Si el soluto C y el soluto N en el acero se fijan mediante la adición de Ti y/o el Nb, el B se segrega en límites de grano y aumenta la resistencia de los límites de grano para mejorar la fragilidad en frío, lo que es particularmente notable cuando el contenido de C es 0,004% o menos. Para obtener este efecto, el contenido de B es preferiblemente 0,0001% o más. Por otra parte, si el contenido de B es más de 0,005%, este efecto se satura y los costes aumentan; por lo tanto, el límite superior del contenido de B es preferiblemente 0,005% y más preferiblemente 0,003%.
(2) Resistencia a la tracción y microestructura.
La presente invención presenta una lámina de acero laminada en frío de alta resistencia que puede ser de calibre delgado y que presenta un grosor de 0,4 mm o más y una resistencia a la tracción TS de 390 MPa o más.
A diferencia de los materiales para recipientes, las aplicaciones a las cuales va dirigida la presente invención, y en las que es necesaria una rigidez, requieren una rigidez de componentes y, por lo tanto, el grosor debe ser de 0,4 mm o más y más preferiblemente de 0,5 mm o más. En aplicaciones en las que se utiliza la lámina de acero laminada en frío de acuerdo con la presente invención, el límite superior de su grosor es de aproximadamente 3,2 mm. En aplicaciones en las que se forman orificios piloto roscados, el límite superior de su grosor es de aproximadamente 1,6 mm. Para resistencia, se requiere una resistencia a la tracción TS de 390 MPa o más tal como se ha descrito anteriormente. En la presente invención, se obtiene una alta resistencia mediante el endurecimiento por deformación durante laminado en frío. Es decir, la alta resistencia se obtiene laminando en frío la lámina de acero laminada en caliente que tiene la composición de componentes especificada en la presente invención. La lámina de acero laminada en caliente, que es un material de laminado que tiene la composición de componentes anterior, presenta una microestructura de ferrita y, por lo tanto, la lámina de acero laminada en frío de acuerdo con la presente invención presenta una textura de laminado de ferrita. Dado que la alta resistencia se obtiene mediante endurecimiento por deformación, la relación entre el limite de elasticidad YS y la resistencia a la tracción TS, es decir, la relación YR (= (YS / TS) * 100%) es mayor que la de una clase SPCC de lámina de acero, que es un material convencional recocido por recristalización, para mecanizado general e YR es aproximadamente 80% o más, aproximadamente 90% o más, o aproximadamente 95% o más.
(3) Ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina.
Debido a que una curvatura severa a 90 grados a una curvatura de la punta del punzón de 2R o menos no puede evaluarse en base a las propiedades de alargamiento ordinarias ya que una región deformada está localmente limitada, en la presente invención se utiliza la ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina, Ln (el grosor de una lámina no probada / el grosor de una superficie de fractura de la lámina probada). Si la ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina es 1,3 o más, puede realizarse un doblado a 90 grados a una curvatura de la punta de perforación de 2R o menos y puede realizarse un doblado a 90 grados más severo a 0R (una curvatura de la punta del punzón de 0 mm). Si la ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina es 1,5 o más, puede realizarse un doblado por contacto. Por lo tanto, en la presente invención, la ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina es preferiblemente de 1,3 o más y más preferiblemente de 1,5 o más. En la presente invención, la ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina se determina tal como se describe a continuación. Es decir, se toman unas probetas de tracción JIS # 5 a lo largo de una dirección de laminado y una dirección de laminado transversal y se someten a una prueba de tracción especificada en JIS Z 2241, se mide el grosor de las superficies de fractura de las muestras fracturadas, se promedia la ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina en la dirección de laminado y la de la dirección transversal de laminado, y la media se define como la ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina.
Para ajustar la ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina a 1,3 o más, debe controlarse el número de precipitados de cementita en la lámina de acero laminada en caliente, que es un material de laminado en frío. La cementita tiene un efecto significativo sobre la maleabilidad de flexión de la lámina de acero laminada en frío de acuerdo con la presente invención y, por lo tanto, el número de precipitados de cementita es preferiblemente pequeño. Si el número de precipitados de cementita es inferior a 5,0 * 103 por mm2, puede realizarse un doblado severo a 90 grados a una curvatura de la punta del punzón de 2R o menos. Con el fin de permitir un doblado por contacto, su número es preferiblemente menor que 2,3 * 103 por mm2. Si el contenido de C es 0,0040% o menos, el número de precipitados de cementita es pequeño y es menor que 0,1 * 103 por mm2.
En el caso de realizar el doblado tal como se ha descrito anteriormente, una parte mecanizada se hace rugosa superficialmente y se deforma cuando el diámetro del grano de cristal de la lámina de acero laminada en caliente, que es una materia prima, es grande. Por lo tanto, el diámetro del grano de cristal de ferrita promedio de la lámina de acero laminada en caliente, que es un material laminado en frío, es preferiblemente de 25 pm o menos.
En aplicaciones a las cuales va dirigida la presente invención, los orificios perforados a veces son desbastados y después se roscan con el fin de formar orificios piloto roscados. En el caso de realizar un desbastado para orificios piloto roscados, la maleabilidad de desbastado se reduce cuando el diámetro de grano de cristal de ferrita promedio es más de 25 pm. Por lo tanto, el límite superior del mismo es preferiblemente de 25 pm. Para lograr una altura de desbastado suficiente, el diámetro de grano de cristal de ferrita promedio es preferiblemente de 15 pm o menos. Una reducción excesiva del diámetro del grano requiere un proceso de fabricación especial, tal como la inducción de grandes tensiones durante el laminado en caliente y, por lo tanto, provoca un aumento del coste, lo cual no se prefiere. Si el diámetro de grano de cristal promedio de la lámina de acero laminada en caliente es de 8 pm o más, no hay problema con la maleabilidad de desbastado; por lo tanto, su diámetro de grano de cristal promedio es preferiblemente de 8 pm o más. La resistencia de un orificio piloto roscado debe ser alta para que el orificio piloto roscado no se rompa durante el roscado. Por lo tanto, la lámina de acero laminada en frío debe tener una resistencia a la tracción TS de 490 MPa o más y un par de rotura de rosca de 20 kgfcm o más. Es decir, en la presente invención, el diámetro de grano de cristal de ferrita promedio de la lámina de acero laminada en caliente, que es un material de laminado en frío, se ajusta a 25 pm o menos y su resistencia a la tracción TS se ajusta a 490 MPa o más, lo que hace posible que la lámina de acero laminada en frío presente una excelente maleabilidad de flexión y un excelente par de rotura de rosca.
(4) Procedimiento de fabricación
La lámina de acero laminada en frío de acuerdo con la presente invención puede fabricarse de manera que el acero que presenta la anterior composición de componentes se lamine en caliente a una temperatura de acabado no inferior a su punto de transformación Ar3, se enrolle a una temperatura de enrollamiento de 500 °C a menos de 650 °C, se decape y después se lamine en frío con una reducción de laminado de un 85% o menos, de manera que una lámina de acero laminada en frío presente una resistencia a la tracción TS de 390 MPa o más y un grosor de 0,4 mm o más. Las razones de tales limitaciones se describen a continuación.
Temperatura de acabado durante laminado en caliente: no inferior al punto de transformación Ar3
Si la temperatura de acabado es inferior al punto de transformación Ar3, es probable que la lámina de acero laminada en caliente tenga un diámetro de grano de cristal promedio grande y una microestructura de fase dual; por lo tanto, la temperatura de acabado no es inferior al punto de transformación Ar3. Con el fin de reducir el diámetro del grano de cristal de la lámina de acero laminada en caliente utilizando acero con un contenido de C de 0,025% o menos y en el que sea probable que se cultiven granos, se induce preferiblemente una tensión de entre un 10% y menos de un 25% en la misma durante el laminado final en laminado de acabado. Esto se debe a que una tensión de menos de un 10% hace que se reduzca la frecuencia de generación de núcleos de transformación y provoque que los granos en la lámina de acero laminada en caliente sean gruesos y una tensión de un 25% o más haga que sea difícil el control de corona de la lámina de acero laminada en caliente y sea probable que provoque una reducción de la calidad después del laminado en frío.
El punto de transformación Ar3 puede determinarse a partir de una curva de expansión térmica que se obtiene de manera que se prepara una probeta de Formaster de mecanizado de 8 mm de 9 con una altura de 12 mm, se calienta a 1200 °C, se enfría a 1000 °C a una velocidad de 10 °C/s, se comprime a 1000 °C con una tensión del 30%, y después se enfría a 200 °C a una velocidad de 5 °C/s.
Temperatura de enrollamiento después de laminado en caliente: 500 °C a 650 °C
Si la temperatura de enrollamiento es superior a 650 °C, es probable que el diámetro del grano de cristal de la lámina de acero laminada en caliente sea grande. Por lo tanto, la temperatura de enrollamiento es preferiblemente de 650 °C o más baja y más preferiblemente de 600 °C o más baja. Por otra parte, si la temperatura de enrollamiento es inferior a 500 °C, aumenta el número de precipitados de cementita. Por lo tanto, la temperatura de enrollamiento es de 500 °C o superior.
Decapado: condiciones ordinarias
Con el fin de eliminar escamas de la lámina de acero laminada en caliente, la lámina de acero laminada en caliente se decapa en condiciones normales.
Laminado en frío: una reducción de laminado del 85% o menos, siendo la resistencia a la tracción TS de una lámina de acero laminada en frío de 390 MPa o más, y siendo su grosor de 0,4 mm o más.
Cuando la reducción de laminado, que es la reducción que se obtiene por el laminado en frío, es superior a 85%, la maleabilidad de flexión la dirección transversal de laminado se reduce significativamente y, por lo tanto, la flexión de a grados a una curvatura de la punta del punzón de 2R o menos es difícil. Por lo tanto, la reducción de laminado es preferiblemente 85% o menos y más preferiblemente 75% o menos. La reducción de laminado puede determinarse de manera apropiada de modo que se obtenga una resistencia a la tracción TS deseada de 390 MPa o más. En la presente invención, para obtener una resistencia a la tracción TS de 390 MPa o más, la reducción de laminado es preferiblemente de un 9% o más. Con el fin de obtener una resistencia a la tracción TS de 490 MPa o más y un buen par de rotura de rosca, la reducción de laminado es preferiblemente 30% o más.
La lámina de acero laminada en frío puede lograr un objetivo de la presente invención tal como está y puede mejorarse en maleabilidad de flexión por recocido de recuperación después del laminado en frío. El término "recocido de recuperación", tal como utiliza aquí, se refiere a recocido en condiciones capaces de mantener TS > 390 MPa e YR > 80%. Una textura de laminado de ferrita se mantiene sustancialmente en forma de microestructura. Es decir, en dicho recocido de recuperación, la energía de deformación acumulada en una lámina de acero por laminado en frío se libera parcialmente por la energía térmica aplicada a la misma durante el recocido, una textura de laminado de ferrita se mantiene principalmente en forma de microestructura, y la fracción de área de granos de ferrita poligonales que son granos recristalizados son aproximadamente un 10% o menos. Para un recocido de recuperación, por ejemplo, se prefiere recocido a 500 °C durante 50 s a 150 s en caso en que no se añada ni Ti ni Nb, o recocido a 600 °C durante 50 s a 150 s en el caso de que se añada Ti y/o Nb.
La lámina de acero laminada en frío de acuerdo con la presente invención puede recubrirse con zinc, níquel o similares para uso en automóviles o electrodomésticos. En este caso, si el revestimiento se realiza mediante un proceso de inmersión en caliente, la inmersión en un baño de revestimiento o un tratamiento térmico posterior al revestimiento puede servir como recocido de recuperación. Incluso si la lámina de acero laminada en frío está recubierta con un revestimiento de conversión química o se procesa en una lámina de acero laminada, los efectos ventajosos de la presente invención no se ven afectados.
[EJEMPLO 1]
Los aceros n° 1 a 11 que tienen composiciones de componentes mostradas en la Tabla 1 se laminaron en caliente en condiciones tales como una reducción de laminado final del 24% y una temperatura de acabado no inferior al punto de transformación Ar3 de cada lámina de acero, es decir, una temperatura de acabado de 930 °C, por lo que se obtuvieron láminas de acero laminadas en caliente, enrolladas a una temperatura de 590 °C, con un grosor de 2,9 mm. Las láminas de acero laminadas en caliente obtenidas se laminaron en frío hasta un grosor de 0,8 mm con una reducción de laminado del 72%, con lo que se obtuvieron láminas de acero laminadas en frío.
Para cada lámina de acero laminada en caliente obtenida, se grabó con nital una sección transversal a lo ancho en su dirección de laminado, se observó una ubicación correspondiente a un cuarto de su grosor con un aumento de 200 veces y se fotografió, y se calculó el diámetro de grano cristal promedio de la misma mediante un procedimiento de corte especificado en JIS G 0552 (1998). Se evaluó número de precipitados de cementita en base al número de cementitas por unidad de superficie de manera que, después de ser grabado con picral, se fotografió un campo visual de 0,21 mm x 0,16 mm con un aumento de 400 veces en una ubicación correspondiente a un cuarto del grosor y se contó el número de cementitas en el campo visual observado.
De cada lámina de acero laminada en frío obtenida, se tomaron unas muestras de 25 mm de ancho para flexión en L (flexión en la cual una cresta formada por flexión se extiende en la dirección de laminado transversal) y flexión en C (flexión en la cual una cresta formada por flexión se extiende en la dirección de laminado). Las muestras se sometieron a una prueba de flexión a 90 grados (flexión en V a 90 grados) a una curvatura de la punta del punzón de 0R y se observó la parte exterior de cada parte doblada y se verificó si había grietas. Además, se realizó una prueba más severa, es decir, se realizó una prueba de flexión por contacto y se observó visualmente el exterior de una parte doblada y se revisó para detectar grietas. La maleabilidad de flexión se evaluó en base a que una muestra sin fisuras causada por la prueba de flexión en V a 90 grados o la prueba de flexión por contacto se calificó como A, una clasificación sin fisuras causada por la prueba de flexión en V a 90 grados se calificó como B, y una con grietas causadas por la prueba de flexión en V a 90 grados se calificó como C. En la observación de la parte doblada, la parte doblada se verificó para determinar la rugosidad de la superficie. Además, se cortaron muestras de 100 mm x 100 mm para una prueba de expansión de orificios de las láminas de acero laminadas en frío. Después de perforar un orificio de 10 mm de 9 en el centro de cada muestra, se empujó un punzón cónico a 60 grados a través del orificio en sentido contrario a las rebabas. El diámetro dmm del orificio se midió en el momento en que las grietas se extendían a través de la muestra en la dirección del grosor, por lo que se determinó la relación de expansión de los orificios A (%) (= (d - 10) / 10 x 100). Dado que el desbastado para orificios piloto roscados se realiza en una relación de expansión de orificios A de aproximadamente un 50%, la maleabilidad de desbastado para orificios piloto roscados se evaluó en base a que una muestra con una relación de expansión de orificios A de un 50% o más se calificó como B, una con una relación de expansión de orificios A de un 60% o más se calificó como A, y una con una relación de expansión de orificios A de menos de un 50% se calificó como C. Además, se tomaron probetas de tracción JIS # 5 a lo largo de la dirección de laminado y en la dirección transversal de laminado y luego se sometieron a una prueba de tracción especificada en JIS Z 2241, por lo que se determinó la resistencia a la tracción promedio TS en la dirección de laminado y la dirección de laminado transversal y la relación entre el límite de elasticidad promedio YS y la resistencia a la tracción promedio TS, es decir, la relación YR (= YS / TS x 100) (%). Si un punto de fluencia no era claro, un límite de elasticidad de un 0,2% se consideró como límite elástico (YS). Las superficies de fractura de las muestras fracturadas se midieron para determinar el grosor, se promedió la ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina en la dirección de laminado y en la dirección transversal de laminado, y el promedio se definió como la ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina. Además, se perforaron unos orificios piloto de 1,7 mm de 9 sólo en las láminas de acero con un A de un 47% o más y después se perforaron a un A de un 47%, por lo que se perforaron orificios piloto roscados de 2,5 mm. El par (par de rotura de rosca) que rompió cada orificio piloto roscado se midió utilizando un tornillo roscante de M3.
En la Tabla 1 se muestran los resultados. Para los aceros n° 1 a 3 y 5 a 9, que son ejemplos de la invención, el número de precipitados de cementita en cada lámina de acero laminada en caliente es inferior a 5,0 * 103 por mm2, la ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina de cada lámina de acero laminada en frío es de 1,3 o más, y no hay grietas en la lámina de acero laminada en frío, aunque la lámina de acero laminada en frío se trabajó con una flexión más severa a 90 grados a una curvatura de la punta del punzón de 0R, que es menor que 2R, tanto para flexión en L como para flexión en C, que muestra una excelente maleabilidad de flexión. Para los aceros n° 4 y 11, que tienen un gran contenido de C de 0,048% y 0,035%, respectivamente, y el acero n° 10, que tiene un gran contenido de C y un gran contenido de Mn, el número de precipitados de cementita en cada lámina de acero laminada en caliente es de 5,0 * 103 por mm2 o más y cada lámina de acero laminada en frío tiene una ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina de menos de 1,3 y es pobre en maleabilidad de flexión en C. Para los aceros n° 1 y 2, que son ejemplos de la invención y tienen un gran contenido de C y un gran contenido de S, cada lámina de acero laminada en caliente tiene un diámetro de grano de cristal de más de 25 pm, cada parte doblada presenta una superficie rugosa, A es inferior a 50%, y la maleabilidad de desbastado necesaria para mecanizar orificios piloto roscados es pobre. Para aceros n° 3 y 4 a 9, que son ejemplos de la invención, cada lámina de acero laminada en caliente tiene un diámetro de grano de cristal de 25 pm o menos, cada parte doblada no presenta una superficie rugosa, A es 50% o más, y la maleabilidad de desbastado necesaria para mecanizar orificios piloto roscados es excelente. Para los aceros n° 1 y 2, que son ejemplos de la invención y tienen un A de menos de 47%, no pudo medirse el par de rotura de rosca. Para los aceros n° 3 y 4 a 9, la resistencia a la tracción TS es de 490 MPa o más y el par de rotura de rosca es de 20 kgfcm o más, que muestra una excelente maleabilidad para orificios piloto roscados.
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[EJEMPLO 2]
Se fabricaron unas láminas de acero laminadas en caliente utilizando el acero n° 7 que se muestra en la Tabla 1 sustancialmente en las mismas condiciones que las descritas en el Ejemplo 1. Después de moler la parte delantera y trasera de cada una de las láminas de acero laminadas en caliente de manera que las láminas de acero laminadas en caliente presentaban diversos grosores, las láminas de acero laminadas en caliente se laminaron en frío con una reducción de laminado que oscilaba entre 0% y 72%, con lo que se obtuvieron unas láminas de acero laminadas en frío con un grosor de 0,8 mm. La lámina de acero laminada en caliente con una reducción de laminado del 0% y las láminas de acero laminadas en frío se midieron para determinar la resistencia a la tracción TS, la relación entre límite de elasticidad y resistencia a la tracción, YR, la ductilidad máxima en la dirección del grosor promedio de la lámina, la relación de expansión de orificios A, y el par de rotura de rosca y se evaluó la maleabilidad de flexión sustancialmente de la misma manera que se ha descrito en el Ejemplo 1,
Los resultados se muestran en la Tabla 2. Se obtuvo una TS de 390 MPa con una reducción de un 9% o más. En este caso, la maleabilidad de flexión y la expansibilidad de orificios son buenas, independientemente de la reducción de laminado. Si la reducción de laminado es de un 30% o más, la resistencia a la tracción TS es tan alta como 490 MPa o más y se logra un alto par de rotura de rosca de 20 kgfcm o más.
[Tabla 2]
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[EJEMPLO 3]
Se prepararon unas carcasas para dispositivos electrónicos mediante un procedimiento que se describe a continuación utilizando un material (ejemplo comparativo), preparado en el Ejemplo 2, con una reducción de laminado del 0% (TS = 311 MPa) y un grosor de 0,8 mm y un material (ejemplo de la invención), preparado en el Ejemplo 2, que tiene una reducción de laminado del 72% (TS = 664 MPa) y un grosor de 0,8 mm.
Después de cortar los materiales en piezas con un tamaño de 150 mm x 150 mm, se perforaron tres orificios piloto roscados en lugares separados 15 mm de las partes extremas de los tres lados de cada pieza de la misma manera que la descrita en el Ejemplo 1, con lo cual se prepararon partes inferiores de la carcasa. Los tres lados que tienen los orificios piloto roscados se trabajaron mediante flexión a 90 grados (una altura de 20 mm) a una curvatura de punta de punzón de 0 mm (0R). Con el fin de aumentar la rigidez de una lámina, la otra fue trabajada mediante flexión por contacto (doblado en C). A continuación, una vez que los materiales se cortaron en piezas con un tamaño de 152 mm * 152 mm, se trabajaron tres lados de cada pieza mediante flexión a 90 grados (una altura de 20 mm) a una curvatura de la punta del punzón de 0 mm, con lo que se prepararon tapas de la carcasa. Para aumentar la rigidez de una lámina, la otra se trabajó mediante doblado por contacto (doblado en L). Con el fin de atornillar las tapas de la carcasa a las partes inferiores de la carcasa, se perforaron unos orificios en las tapas de la carcasa en posiciones correspondientes a los orificios piloto roscados en partes inferiores de la carcasa.
El material con una reducción de laminado del 0% y el material con una reducción de laminado del 72% no tuvo problemas con la capacidad de estiramiento y la formación de orificios piloto roscados, no presentó grietas ni superficies rugosas después de una flexión a 90 grados o una flexión por contacto, y se mecanizaron en partes inferiores de la carcasa y las tapas de la carcasa sin ningún problema. Las partes inferiores de la carcasa se combinaron con las tapas de la carcasa y después se atornillaron a las tapas de la carcasa con tornillos roscantes de M3 con un par de 20 kgfcm, lo que provocó que los orificios piloto roscados en el material con una reducción de laminado del 0% se rompieran, pero los del material con una reducción de laminado de un 72% no se rompieran y la parte inferior de la carcasa se fijó a la tapa del alojamiento.
Estos resultados muestran que puede fabricarse un elemento sometiendo una lámina de acero laminada en frío de acuerdo con la presente invención a una flexión severa a 90 grados a una curvatura de la punta del punzón de 2R o menos, aunque TS > 390 MPa. Además, en el caso de utilizar la lámina de acero laminada en frío de acuerdo con la presente invención, puede fabricarse un elemento que no tenga problemas con la formación de orificios roscados piloto.
[EJEMPLO 4]
Se laminaron en caliente unos componentes que contenían acero n° 12 a 14 mostrados en la Tabla 3 en condiciones tales como una reducción de laminado final del 24% y una temperatura de acabado no inferior al punto de transformación Ar3 de cada lámina de acero, es decir, una temperatura de acabado de 930 °C, por lo que se obtuvieron unas láminas de acero laminadas en caliente, enrolladas a una temperatura de 590 °C, con un grosor de 2,9 mm. Las láminas de acero laminadas en caliente obtenidas se laminaron en frío hasta un grosor de 0,7 mm con una reducción de laminado del 76%, con lo que se obtuvieron unas láminas de acero laminadas en frío. Después de ser recocidas tal como se muestra en la Tabla 4, las láminas de acero laminadas en frío se laminaron y se templaron a una elongación de 0,5%, con lo que se obtuvieron unas láminas de acero laminadas en frío. Las láminas de acero laminadas en frío obtenidas se evaluaron sustancialmente de la misma manera que se ha descrito en el Ejemplo 1. Para la evaluación de la fragilidad en frío, las muestras trabajadas mediante flexión en V a 90 grados se enfriaron en nitrógeno líquido y después se analizaron de manera que las muestras se doblaron y volvieron a tener una forma plana a temperaturas no superiores a -10 °C en intervalos de 20 °C. Se determinó que la temperatura a la que se rompió cada muestra era la temperatura de transición de la misma.
Para cada lámina de acero laminada en caliente recocida, se grabó con nital una sección transversal a lo ancho en la dirección de laminado de la misma, se observaron dos campos de visión situados en posiciones correspondientes a un cuarto del grosor de la misma con un aumento de 200 veces y se fotografiaron. Desde los dos campos de visión, se determinó la fracción de área de los granos de ferrita poligonales, que eran granos recristalizados, en la microestructura. Se comprobó si la fracción de área de los granos de ferrita poligonales era de un 10% o menos, por lo que se evaluó si se completó el recocido de recuperación.
Los resultados se muestran en la Tabla 4.
Tal como se desprende de los resultados del acero n° 12, la capacidad de flexión puede mejorarse realizando un recocido (recocido de recuperación) a 450 °C durante 100 s, de manera que pueda mantenerse TS > 390 MPa e YR > 0%. El par de rotura de rosca se reduce significativamente realizando un recocido a 700 °C durante 100 s, de manera que se mantenga TS < 390 MPa y YR <80%. Se ha confirmado que la fracción de área de los granos de ferrita poligonales en la microestructura de una lámina de acero recocida a 450 °C durante 100 s es de un 10% o menos. La fracción de área de los granos de ferrita poligonales en la microestructura de una lámina de acero recocida a 700 °C durante 100 s es más de un 10%.
Tal como se desprende de los resultados de los aceros n° 13 y 14, la adición de Ti y Nb y la adición adicional de B provocan una reducción de la temperatura de transición, por lo que se obtiene una mejora en la fragilidad en frío. El recocido a 600 °C durante 100 s es un recocido de recuperación capaz de mantener TS > 390 MPa e YR > 80% y es capaz de lograr buenas propiedades tales como las propiedades de flexión. El par de rotura de rosca se reduce significativamente y el efecto de mejorar la fragilidad en frío mediante la adición de B no se obtiene realizando un recocido a 800 °C durante 100 s, por lo que se mantiene TS < 390 MPa e YR <80%. Se ha confirmado que la fracción de área de los granos de ferrita poligonales en la microestructura de una lámina de acero recocida a 600 °C durante 100 s es de un 10% o menos. La fracción de área de los granos de ferrita poligonales en la microestructura de una lámina de acero recocida a 800 °C durante 100 s es más de un 10%.
[Tabla 3]
% en masa
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Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Lámina de acero laminada en frío con una excelente maleabilidad de flexión, que presenta una composición de componentes de 0,025% o menos de C, 0,1% o menos de Si, entre 0,05% y 0,5% de Mn, 0,03% o menos de P, 0,02% o menos de S, y entre 0,01% y 0,1% de sol. Al en masa, opcionalmente uno o más de entre 0,002% y 0,05% de Ti, entre 0,002% y 0,05% de Nb y entre 0,0001% y 0,005% de B, siendo el resto Fe e impurezas inevitables; una microestructura que es una textura de laminado de ferrita; una resistencia a la tracción TS de 390 MPa o más; un grosor de 0,4 mm o más; y una ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina de 1,3 o más, en el que la ductilidad máxima en la dirección del grosor de la lámina es el logaritmo natural Ln (tü/t1) de la relación entre el grosor fe de una lámina de acero no probada y el grosor t1 de la superficie de fractura de la lámina de acero probada según se determina por un ensayo de tracción.
2. Lámina de acero laminada en frío con una excelente maleabilidad de flexión de acuerdo con la reivindicación 1, que presenta una relación de rendimiento de un 80% o más.
3. Lámina de acero laminada en frío con una excelente maleabilidad de flexión de acuerdo con la reivindicación 1, en la que el número de precipitados de cementita en una lámina de acero laminada en caliente es menor que 5,0 x 103 por mm2.
4. Lámina de acero laminada en frío con una excelente maleabilidad de flexión de acuerdo con la reivindicación 3, en la que la lámina de acero laminada en caliente tiene un diámetro de grano de cristal promedio de 25 pm o menos.
5. Lámina de acero laminada en frío con una excelente maleabilidad de flexión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que, en la composición de componentes, el contenido de C es de 0,0040% o menos en masa.
6. Lámina de acero laminada en frío con una excelente maleabilidad de flexión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que la resistencia a la tracción TS es 490 MPa o más.
7. Procedimiento para fabricar una lámina de acero laminada en frío con una excelente maleabilidad de flexión, que comprende laminar en caliente un acero que tiene una composición de componentes de 0,025% o menos de C, 0,1% o menos de Si, entre 0,05% y 0,5% de Mn, 0,03% o menos de P, 0,02% o menos de S, y entre 0,01% y 0,1% de sol. Al en masa, opcionalmente uno o más de entre 0,002% y 0,05% de Ti, entre 0,002% y 0,05% de Nb y entre 0,0001% y 0,005% de B, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, a una temperatura de acabado no inferior a su punto de transformación Ar3; enrollar la lámina de acero laminada en caliente a una temperatura de enrollamiento de 500 °C a 600 °C; decapar la lámina de acero laminada en caliente; y laminar en frío la lámina de acero laminada en caliente con una reducción de laminado de un 75% o menos, de manera que la lámina de acero laminada en frío presente una resistencia a la tracción TS de 390 MPa o más y un grosor de 0,4 mm o más.
8. Procedimiento para fabricar la lámina de acero laminada en frío con una excelente maleabilidad de flexión de acuerdo con la reivindicación 7, en el que, en la composición de componentes, el contenido de C es de 0,0040% o menos en masa.
9. Procedimiento para fabricar la lámina de acero laminada en frío con una excelente maleabilidad de flexión de acuerdo con la reivindicación 7 u 8, que comprende, además, recocido de recuperación después del laminado en frío.
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