ES2710700T3 - Producto de acero con un revestimiento de protección frente a la corrosión de una aleación de aluminio así como procedimiento para su fabricación - Google Patents
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Abstract
Producto de acero, en particular producto plano de acero, con un revestimiento de protección frente a la corrosión metálico de una aleación de aluminio, en el que la aleación de aluminio además de Al e impurezas inevitables está constituida por los siguientes elementos: Mn 0,2 - 2 % en peso y/o Mg 0,2 - 7 % en peso Fe 0,5 - 5 % en peso como elemento obligatorio Ti 0,05 - 0,4 % en peso y/o Zr 0,05 - 0,4 % en peso y opcionalmente uno o varios de los siguientes elementos: Si 0,1 - 15 % en peso Ni 0,05 - 2 % en peso Sb 0,05 - 0,4 % en peso Cr 0,05 - 0,4 % en peso Co como máx. el 0,4 % en peso Cu como máx. el 0,1 % en peso Zn como máx. el 0,1 % en peso así como opcionalmente otros elementos acompañantes, cuyo contenido individual asciende como máximo al 0,05 % en peso y cuya suma asciende como máximo al 0,15 % en peso.
Description
DESCRIPCION
Producto de acero con un revestimiento de proteccion frente a la corrosion de una aleacion de aluminio as! como procedimiento para su fabricacion
La invention se refiere a un producto de acero, en particular producto plano de acero, con un revestimiento de proteccion frente a la corrosion metalico de una aleacion de aluminio as! como a un procedimiento para la fabricacion de un producto de acero de este tipo.
Por un producto plano de acero se entiende en el presente contexto productos de acero cuya anchura y longitud ascienden en cada caso a un multiplo de su espesor. Un producto plano de acero es por ejemplo una banda de acero o un llanton.
La estabilidad frente a la corrosion de aluminio se ve influida esencialmente por la capa de cubierta de AhO3 que se forma sobre el aluminio y su estabilidad. Una corrosion del aluminio tiene lugar solo en medios fuertemente acidos o soluciones alcalinas. El intervalo de uso de aleaciones de aluminio se limita por tanto habitualmente al intervalo de pH de 5 - 8. Existen excepciones en este sentido en relation a los acidos concentrados que contienen oxlgeno tal como acido nltrico, acido acetico y acido fosforico. Ademas, el aluminio tiene una estabilidad de buena a muy buena en soluciones de NH3.
Los revestimientos de aluminio para productos de acero se usan principalmente en forma de aleaciones de AlSi como proteccion frente a la oxidation en el caso de aplicaciones a alta temperatura. Por ejemplo, el objetivo del revestimiento con AlSi es impedir una oxidacion de chapas de acero en el proceso del conformation en caliente. Mediante la conformacion en caliente (endurecimiento en prensa) se vuelve quebradizo el revestimiento y ya no ofrece entonces ninguna proteccion frente a la corrosion satisfactoria.
El documento US 2006/0099332 A1 divulga una superficie metalica que esta revestida con una o varias capas de proteccion frente a la corrosion A, B y C. La capa de proteccion frente a la corrosion A contiene al menos o bien A1) un compuesto qulmico para el tratamiento previo o A2) un compuesto organico o A3) un compuesto de silicio, que contiene al menos un silano, un silanol, un siloxano o un polisiloxano. La capa de proteccion frente a la corrosion B contiene al menos un compuesto de silicio que se aplica como solution o dispersion y al menos un silano, un silanol, un siloxano o un polisiloxano o una mezcla de esto. La capa de proteccion frente a la corrosion C contiene al menos un compuesto organico.
El documento GB 2452552 A divulga una capa de proteccion frente a la corrosion microbiana, que puede aplicarse sobre superficies metalicas, conteniendo la suspension que va a aplicarse un microorganismo.
El documento WO 2007/117270 A2 divulga un procedimiento para la mejora de la resistencia a la corrosion de metales. A este respecto se aplica polvo de magnesio, que contiene al menos el 50 % en peso de magnesio, y un aglutinante sobre la superficie.
El documento WO 2006/050915 A2 divulga una composition acuosa para el revestimiento de superficies metalicas. La solucion contiene al menos un compuesto organico, al menos un compuesto que contiene titanio, hafnio, zirconio, aluminio o/y boro, al menos un tipo de cationes de los metales del 1er-3er y 5°-8° grupo secundario as! como del 2° grupo principal.
El documento US 2008/0138615 A1 divulga una composicion acuosa para el revestimiento de superficies metalicas, por ejemplo, para el tratamiento previo de un lacado. La solucion contiene ademas al menos un compuesto de silicio que es un silano, un silanol, un siloxano o un polisiloxano, al menos un compuesto organico, al menos una sustancia que influye en el valor de pH, al menos dos componentes de compuestos de titanio, hafnio, zirconio, aluminio y/o boro y al menos un cation de los metales del 1er-3er y 5°-8° grupo secundario as! como del 2° grupo principal.
Sin embargo, los revestimientos de aleaciones de AlSi, tambien cuando no se conforman en caliente, ofrecen solo una proteccion frente a la corrosion mediocre.
Partiendo de esto la invencion se basaba en el objetivo de facilitar un producto de acero, en particular producto plano de acero del tipo mencionado anteriormente, que dispusiera de una alta estabilidad frente a medios, en particular una alta estabilidad frente a acidos y frente a la corrosion.
Este objetivo se logra mediante un producto de acero con las caracterlsticas indicadas en la reivindicacion 1 as! como mediante un procedimiento con las caracterlsticas indicadas en la reivindicacion 9. Ciertas configuraciones preferentes y ventajosas del producto de acero de acuerdo con la invencion o bien del procedimiento de acuerdo con la invencion estan indicadas en las reivindicaciones dependientes que se refieren a la reivindicacion 1 o 9.
El producto de acero de acuerdo con la invention, en particular producto plano de acero, esta dotado de un revestimiento de protection frente a la corrosion metalico de una aleacion de aluminio, en el que la aleacion de aluminio ademas de Al e impurezas inevitables esta constituida por los siguientes elementos:
Mn 0,2 - 2 % en peso
y/o Mg 0,2 - 7 % en peso
Fe 0,5 - 5 % en peso como elemento obligatorio
Ti 0,05 - 0,4 % en peso
y/o Zr 0,05 - 0,4 % en peso
y opcionalmente uno o varios de los siguientes elementos
Si 0,1 - 15 % en peso
Ni 0,05 - 2 % en peso
Sb 0,05 - 0,4 % en peso
Cr 0,05 - 0,4 % en peso
Co como maximo el 0,4 % en peso
Cu como maximo el 0,1 % en peso
Zn como maximo el 0,1 % en peso
as! como opcionalmente otros elementos acompanantes, cuyo contenido individual asciende como maximo al 0,05 % en peso y cuya suma asciende como maximo al 0,15 % en peso.
El procedimiento de acuerdo con la invencion esta caracterizado de manera correspondiente a esto por las siguientes etapas:
- facilitar un producto de acero, en particular producto plano de acero en estado laminado en caliente o en frlo, - activar la superficie del producto de acero, de modo que se eliminen oxidos pasivos de la superficie del producto de acero y
- revestir el producto de acero activado en superficie mediante inmersion en un bano de revestimiento fundido, que contiene una aleacion de aluminio, que ademas de Al e impurezas inevitables esta compuesta de los siguientes elementos:
Mn 0,2 - 2 % en peso
y/o Mg 0,2 - 7 % en peso
Fe 0,5 - 5 % en peso como elemento obligatorio
Ti 0,05 - 0,4 % en peso
y/o Zr 0,05 - 0,4 % en peso
y opcionalmente uno o varios de los siguientes elementos
Si 0,1 - 15 % en peso
Ni 0,05 - 2 % en peso
Sb 0,05 - 0,4 % en peso
Cr 0,05 - 0,4 % en peso
Co como maximo el 0,4 % en peso
Cu como maximo el 0,1 % en peso
Zn como maximo el 0,1 % en peso
as! como opcionalmente otros elementos acompanantes, cuyo contenido individual asciende como maximo al 0,05 % en peso y cuya suma asciende como maximo al 0,15 % en peso.
El manganeso (Mn) conduce a que las fases que contienen hierro o bien agujas se unan o bien se transformen en una morfologla menos danina, de modo que la estabilidad frente a la corrosion aumente significativamente en comparacion con otros revestimientos a base de aluminio. Con un contenido de Mn del bano de revestimiento fundido inferior al 0,2 % en peso no pudo detectarse este efecto positivo de parte de los inventores. Un contenido de Mn de mas del 7,0 % en peso no mejoraba mas este efecto, sino que conducla a una formation de escoria elevada en el bano de revestimiento (bano de fusion), que puede influir negativamente sobre la calidad del revestimiento. Partiendo de un contenido de Mn del 0,2 % en peso pudo detectarse con contenido de Mn creciente un aumento de la resistencia al calor. Esto ultimo debla tener su base en action inhibidora de la recristalizacion de manganeso. El magnesio (Mg) como elemento de aleacion puede provocar tanto un endurecimiento de cristal mixto como tambien en union con otros elementos de aleacion (tal como por ejemplo silicio) un endurecimiento por precipitation. De parte de los inventores se detecto que las aleaciones de aluminio con un contenido de Mg de hasta el 7 % en peso presentan una alta estabilidad frente a la corrosion. A partir de un contenido de Mg del 5 % en peso y mas se observo sin embargo una corrosion intercristalina, que sin embargo puede evitarse mediante recocido del producto de acero revestido para la homogeneizacion del revestimiento.
Ademas se distinguio de parte de los inventores que la combinacion de los elementos de aleacion Mn y Mg en el bano de revestimiento conduce a un aumento de las propiedades mecanicas del revestimiento, produciendose en el caso de conformation en frlo un aumento adicional de la resistencia.
De acuerdo con la invention debe contener el bano de revestimiento fundido del 0,5 - 5 % en peso de Fe como elemento obligatorio. El hierro (Fe) en el bano de revestimiento (bano de fusion) satura este frente a la solution de Fe muy fuerte del producto de acero sumergido en el bano de revestimiento. Con un contenido de Fe inferior al 0,5 % en peso no es suficiente este efecto; con un contenido de Fe de mas del 5 % en peso puede producirse, por el contrario, ya un aumento de la formation de escoria, que puede influir negativamente sobre la calidad del revestimiento del producto de acero.
Los elementos de aleacion titanio (Ti) y zirconio (Zr) del bano de revestimiento de acuerdo con la invencion pueden contribuir de manera individual o en combinacion a que el revestimiento de protection frente a la corrosion del producto de acero generado mediante revestimiento por inmersion en fundido presente una estructura finamente cristalina. Mediante la estructura finamente cristalina se distribuyen finamente las fases daninas en la matriz del revestimiento de proteccion frente a la corrosion y por consiguiente aumenta la estabilidad frente a la corrosion. Este efecto puede conseguirse tambien mediante adicion de aleaciones previas de afinamiento del grano. De parte de los inventores se distinguio que con un contenido de Ti o contenido de Zr en cada caso inferior al 0,05 % en peso no puede determinarse ningun efecto positivo con respecto a un aumento de la estabilidad frente a la corrosion. Tampoco puede aumentar mas el efecto positivo descrito con un contenido de Ti o contenido de Zr de en cada caso mas del 0,4 % en peso. Desde puntos de vista economicos se fija por tanto en este caso el llmite superior para el contenido de Ti o contenido de Zr del bano de revestimiento. La adicion de titanio puede elevar, al margen del aumento de la estabilidad frente a la corrosion del producto de acero, adicionalmente la estabilidad del revestimiento de proteccion frente a la corrosion frente a agua de mar y compuestos alcalinos.
Segun una configuration preferente de la invencion contiene el bano de revestimiento o bien el revestimiento de proteccion frente a la corrosion adicionalmente uno o varios de los siguientes elementos:
Si 0,1 - 15 % en peso
Ni 0,05 - 2 % en peso
Sb 0,05 - 0,4 % en peso
Cr 0,05 - 0,4 % en peso
Co como maximo el 0,4 % en peso
Cu como maximo el 0,1 % en peso
Zn como maximo el 0,1 % en peso
Otros elementos acompanantes, por ejemplo boro, carbono y/o nitrogeno, pueden estar presentes igualmente de manera opcional en trazas en el bano de revestimiento o bien el revestimiento de proteccion frente a la corrosion de acuerdo con la invencion, ascendiendo sus contenidos individuales a como maximo el 0,05 % en peso y no debiendo sobrepasar su suma un valor maximo del 0,15 % en peso.
El silicio (Si) en el bano de revestimiento de acuerdo con la invencion inhibe un crecimiento excesivo de la capa de reaction entre el producto de acero y el revestimiento de proteccion frente a la corrosion aplicado sobre este y puede mejorar as! la capacidad de conformacion del producto de acero revestido por inmersion en fundido. De parte de los inventores se distinguio que este efecto positivo ya no puede detectarse cuando el bano de revestimiento o bien el revestimiento de proteccion frente a la corrosion aplicado sobre el producto de acero presenta un contenido de Si inferior al 0,1 % en peso. Si el bano de revestimiento o bien el revestimiento de proteccion frente a la corrosion aplicado sobre el producto de acero contiene un contenido de Si de mas del 15 % en peso, entonces puede precipitarse silicio ya de manera notable como cristal, lo que puede influir negativamente sobre las propiedades del revestimiento de proteccion frente a la corrosion.
El nlquel (Ni) en el bano de revestimiento o bien como elemento de aleacion del revestimiento de proteccion frente a la corrosion aplicado sobre el producto de acero eleva su resistencia, en particular sus resistencia al calor, mediante formacion de deposiciones termicamente estables. El nlquel puede anadirse al bano de revestimiento de acuerdo con la invencion hasta como maximo el 2 % en peso.
El antimonio (Sb) mejora de manera analoga al titanio la estabilidad del producto de acero de acuerdo con la invencion frente a agua marina y compuestos alcalinos. Este efecto positivo no pudo observarse por los inventores cuando el contenido de Sb del bano de revestimiento ascendla a menos del 0,05 % en peso. Por otro lado tampoco pudo mejorarse adicionalmente de manera notable este efecto cuando el contenido de Sb del bano de revestimiento ascendla a mas del 0,4 % en peso.
El cromo (Cr) como elemento de aleacion del revestimiento de proteccion frente a la corrosion puede provocar, con un contenido de hasta el 0,4 % en peso, una reduction de la susceptibilidad del revestimiento frente a la corrosion interna por fisuras.
El cobalto (Co) como elemento de aleacion del revestimiento de proteccion frente a la corrosion conduce a un aumento de la resistencia al calor del revestimiento. El cobalto inhibe el crecimiento el crecimiento de grano a temperaturas mas altas. En particular, el cobalto mejora la dureza y tenacidad del revestimiento de proteccion frente a la corrosion de acuerdo con la invencion. Opcionalmente se anaden a la aleacion de aluminio del bano de revestimiento o bien al revestimiento de proteccion frente a la corrosion hasta el 0,4 % en peso de cobalto.
El cobre (Cu) como elemento de aleacion del revestimiento de proteccion frente a la corrosion conduce igualmente a un aumento de la resistencia al calor del revestimiento. A las aleaciones de aluminio convencionales se anade cobre hasta en un contenido del 5 % en peso. Sin embargo, los contenidos en cobre en el intervalo del 1 - 3 % en peso conducen por otra parte a una tendencia elevada a fisuras termicas. Opcionalmente se anaden a la aleacion de aluminio del bano de revestimiento o bien al revestimiento de proteccion frente a la corrosion hasta el 0,1 % en peso de cobre.
El cinc (Zn) como elemento de aleacion del revestimiento de proteccion frente a la corrosion eleva la resistencia y la dureza del revestimiento, en particular en union con magnesio. Con altos contenidos en Zn aumenta sin embargo el riesgo de una corrosion interna por fisuras. Opcionalmente se anaden a la aleacion de aluminio del bano de revestimiento o bien al revestimiento de proteccion frente a la corrosion hasta el 0,1 % en peso de cinc.
Otra configuracion de la invencion preve que la aleacion de aluminio del bano de revestimiento o bien el revestimiento de proteccion frente a la corrosion del producto de acero presente un contenido de Mn en el intervalo del 0,2 - 1,5 % en peso. Ciertos estudios de los inventores han mostrado que con un contenido de Mn de este tipo puede conseguirse una estabilidad frente a la corrosion alta, en particular una estabilidad alta frente a acidos y medios alcalinos, y que debido a ello se reduce claramente la formacion de escoria, que puede influir negativamente en la calidad del revestimiento. Este es en particular el caso cuando segun otra configuracion preferente de la invencion presenta la aleacion de aluminio un contenido de Fe en el intervalo de mas del 1,5 % al 5 % en peso, de manera especialmente preferente en el intervalo de mas del 3 % al 5 % en peso.
Una configuracion alternativa de la invencion preve que la aleacion de aluminio del bano de revestimiento o bien el revestimiento de proteccion frente a la corrosion del producto de acero de acuerdo con la invencion presente un contenido de Mn en el intervalo del 1,5 -2 % en peso.
Los estudios de parte de los inventores han mostrado que con un contenido de Mn de este tipo puede conseguirse a su vez una estabilidad frente a la corrosion especialmente alta, en particular una alta estabilidad frente a acidos y medios alcalinos, y que debido a ello igualmente se reduce claramente la formacion de escoria, que influye negativamente sobre la calidad de revestimiento. El contenido de Fe de la aleacion de aluminio se selecciona a este respecto preferentemente de modo que este se encuentre en el intervalo de mas del 1,5 % al 5 % en peso, de manera especialmente preferente en el intervalo de mas del 1,5 % al 3 % en peso. Estos llmites conducen en cada caso a una formacion de escoria reducida.
Otra configuracion ventajosa de la invencion esta caracterizada por que la aleacion de aluminio del bano de revestimiento o bien el revestimiento de proteccion frente a la corrosion del producto de acero de acuerdo con la invencion presenta, ademas de Mn con el contenido de Mn indicado, un contenido de Mg en el intervalo del 0,2 % a menos del 0,6 % en peso. Tambien estos llmites conducen a una formacion de escoria reducida.
Para la obtencion de un resultado de revestimiento optimo es ventajoso cuando de acuerdo con una configuracion preferente del procedimiento de acuerdo con la invencion se acciona el bano de revestimiento con una temperatura de bano de revestimiento en el intervalo de 650 a 750 °C, preferentemente en el intervalo de 680 a 750 °C. A temperaturas de bano de revestimiento por encima de esto y por debajo de esto en ocasiones no se consiguio ningun resultado de revestimiento optimo, dado que entonces, por ejemplo, la velocidad de reaccion entre el producto de acero y el bano de revestimiento fundido era muy baja o se producla una formacion de escoria reforzada.
La activacion de superficie del producto de acero, para eliminar antes de la inmersion en el bano de revestimiento los oxidos pasivos de la superficie de acero, de modo que esta este constituida en gran parte por hierro metalico, puede realizarse de la siguiente manera. Un modo de procedimiento eficaz o bien una configuracion del procedimiento de acuerdo con la invencion eficaz estan caracterizados con respecto a esto por que la superficie del producto de acero se activa mediante decapado, por ejemplo con acido clorhldrico o acido sulfurico. El lavado, fluidificacion y secado posteriores completan esta activacion y deben impedir una nueva pasivacion mediante el oxlgeno del entorno. El producto de acero as! tratado se calienta entonces hasta una temperatura que corresponde a la temperatura del bano de revestimiento o se encuentra como maximo 50 °C por encima de la temperatura del bano de revestimiento. Esta sucesion de proceso se recomienda especialmente para material de partida laminado en caliente.
Otro modo de procedimiento eficaz o bien otra configuracion del procedimiento de acuerdo con la invencion eficaz con respecto a la activacion de superficie del producto de acero estan caracterizados por que la superficie del producto de acero se activa mediante decapado, por ejemplo con acido clorhldrico o acido sulfurico, lavado y
recocido, realizandose el recocido en una atmosfera de hidrogeno-nitrogeno a una temperatura de mantenimiento en el intervalo de 500 a 900 °C, y por que el producto de acero asi tratado se calienta o se enfria hasta una temperatura que corresponde a la temperatura del bano de revestimiento o se encuentra como maximo 50 °C por encima de la temperatura del bano de revestimiento. Para completar la activacion de superficie o bien para impedir una nueva pasivacion de la superficie, debia ascender la proportion de H2 a mas de/igual al 1 % en volumen de H2. Con una proportion de H2 mayor del 50 % en volumen ya no se observa por el contrario ningun efecto positivo adicional, por lo que han de evitarse tales proporciones de H2 altas debido a la ineficacia. Por el mismo motivo debe encontrarse el punto de condensation de la atmosfera de H2-N2 en el intervalo de - 60 °C a 0 °C. Un punto de condensation mas bajo de -60 °C es dificil de realizar a escala tecnica y no traeria ademas ningun efecto positivo. En el caso de un punto de condensacion mayor de 0 °C no podria excluirse, por el contrario, una nueva oxidation de la superficie de acero, por lo que han de evitarse tales puntos de condensacion altos. Tambien esta variante se recomienda para material de partida laminado en caliente.
Segun otra variante del procedimiento de acuerdo con la invention se activa la superficie del producto de acero mediante recocido, calentandose el producto de acero en una atmosfera de hidrogeno-nitrogeno hasta una temperatura de mantenimiento en el intervalo de 600 a 1100 °C. Para reducir oxidos en superficie eventualmente existentes asi como para evitar su formation durante el recocido, debe ascender la proporcion de H2 a mas de/igual al 1 % en volumen de H2. Con una proporcion de H2 mayor del 50 % en volumen ya no se observa por el contrario ningun efecto positivo adicional, por lo que han de evitarse tales proporciones de H2 altas debido a la ineficacia. Por el mismo motivo debe encontrarse el punto de condensacion de la atmosfera de H2-N2 en el intervalo de - 60 °C a 0 °C. Un punto de condensacion mas bajo de -60 °C es dificil de realizar a escala tecnica y no traeria ademas ningun efecto positivo. En el caso de un punto de condensacion mayor de 0 °C no podria excluirse, por el contrario, una nueva oxidacion de la superficie de acero, por lo que han de evitarse tales puntos de condensacion altos. El producto de acero asi tratado se calienta o se enfria entonces hasta una temperatura que corresponde a la temperatura del bano de revestimiento o se encuentra como maximo 50 °C por encima de la temperatura del bano de revestimiento. Esta variante se recomienda especialmente en caso de material de partida laminado en frio, dado que en este caso puede recristalizar la estructura del acero a temperatura mantenimiento. Una temperatura de mantenimiento inferior a 600 °C ha de evitarse, dado que de lo contrario puede resultar una recristalizacion no completa. A una temperatura de mantenimiento mayor de 1100 °C amenaza, por el contrario, la formacion de grano grueso. El tiempo de permanencia hasta la temperatura de mantenimiento debe ascender a este respecto a al menos 30 segundos y como maximo a 90 segundos. Si el tiempo de permanencia es inferior a 30 segundos, entonces puede resultar una recristalizacion no completa. Con una duration de mantenimiento (tiempo de permanencia) mayor de 90 segundos amenaza la formacion de grano grueso.
Para evitar en el caso de las variantes mencionadas anteriormente de la activacion de superficie del producto de acero, que incluyen un recocido de la superficie del producto de acero, una nueva pasivacion de la superficie de acero tras el recocido, preve otra configuration del procedimiento de acuerdo con la invencion que el producto de acero recocido se introduzca de manera protegida a traves de una trompa, en la que impera una atmosfera de gas protector neutra o reductora, en el bano de revestimiento. Como gas protector se usa a este respecto preferentemente nitrogeno o una mezcla de nitrogeno-hidrogeno y esto con un punto de condensacion en el intervalo de -60 °C a 0 °C por los motivos mencionados anteriormente.
Si deben revestirse productos de acero aleados usando la activacion con gas de recocido mencionada anteriormente mediante inmersion en fundido con una aleacion de aluminio de acuerdo con la invencion, puede ser conveniente activar la reaction de gas de recocido-metal durante el recocido de modo que se impida una oxidacion externa de los elementos de aleacion del acero afines a oxigeno (tal como por ejemplo Mn, Al, Cr, B, Si, ...). Con “aleado” debe querer decirse en este caso que la proporcion de al menos un elemento de aleacion del grupo de Mn, Al, Si y Cr asciende a mas de/igual al 0,2 % en peso, ascendiendo la proporcion de Mn como maximo al 30,0 % en peso, la proporcion de aluminio o silicio como maximo al 10,0 % en peso y la proporcion de Cr como maximo al 5,0 % en peso. En tales casos se realizaria el recocido del producto de acero de acuerdo con otra configuracion del procedimiento de acuerdo con la invencion preferentemente de modo que se realicen adicionalmente una oxidacion previa del producto de acero, una nitration de superficie del producto de acero, una conduction regulada del punto de condensacion o combinaciones de estas medidas. Con “oxidacion previa” se designa un tratamiento de oxidation-reduction de la superficie de acero. A este respecto, por ejemplo en una primera etapa, durante la fase de calentamiento hasta temperatura de mantenimiento y al inicio del tiempo de permanencia hasta la temperatura de mantenimiento se expone la superficie de acero durante de al menos 1 segundo a como maximo 15 segundos a una atmosfera que contiene al menos del 0,1 % en volumen a como maximo el 3,0 % en volumen de oxigeno, para formar de manera dirigida FeO. Si el tiempo de oxidacion previa y la proporcion de oxigeno se seleccionan demasiado bajos, puede no realizarse de manera suficiente esta formacion de FeO. Si el tiempo de oxidacion previa y la proporcion de oxigeno se han ajustado demasiado altos, se forma mucho FeO, de modo que este ya no puede reducirse de nuevo completamente durante el tiempo de permanencia en la atmosfera de hidrogeno-nitrogeno hasta la temperatura de mantenimiento. En el caso de la “nitracion de superficie”, durante la fase de calentamiento hasta temperatura de mantenimiento y al inicio del tiempo de permanencia hasta la temperatura de mantenimiento se expone la superficie de acero durante de al menos 1 segundo a como maximo 15 segundos a una atmosfera que contiene al menos del 3,0 % en volumen a como maximo el 10,0 % en volumen de NH3, para formar de manera dirigida nitruros de manera proxima a la superficie en el acero, que bloquean las rutas de oxidacion para el elemento
de aleacion afln a oxlgeno. Si el tiempo de nitracion y la proporcion de NH3 se seleccionan demasiado bajos, puede caer muy baja esta formacion de nitrito. Si el tiempo de nitracion y la proporcion de NH3 se han ajustado demasiado altos, ya no puede observarse ningun efecto positivo adicional. Con conduccion regulada del punto de condensation se quiere decir que el punto de condensacion se ajusta dentro de los llmites mencionados o bien preferentes dentro de distintas zonas del horno de manera dirigida con respecto a la aleacion de acero respectiva, para dejar transcurrir la oxidation selectiva de los elementos de aleacion de acuerdo con el criterio de Wagner de manera interna en lugar de externa.
Otra configuration ventajosa del procedimiento de acuerdo con la invention preve que el recocido del producto de aceroso se realice de modo que a este respecto se consiga una descarburacion, en particular una descarburacion superficial del producto de acero. En el caso de una descarburacion superficial, mediante la reaction dirigida de gas de recocido-metal se extrae del producto de acero carbono de manera proxima a la superficie mediante reaccion con H2O en forma de gas. Para ello se ajusta el punto de condensacion de la atmosfera en un intervalo de -20 °C a 0 °C, para este contenido de manera suficiente H2O en la atmosfera de gas de recocido. Una descarburacion superficial de este tipo se recomienda especialmente cuando la proporcion de carbono de la aleacion de acero se encuentra en el intervalo del 0,1 % en peso al 0,4 % en peso. Mediante esto se mejora la capacidad de conformation del sustrato de acero.
En otra configuracion del procedimiento de acuerdo con la invencion, a la etapa del revestimiento del producto de acero activado en superficie usando un bano de revestimiento que contiene una aleacion de aluminio de acuerdo con la invencion puede seguir un tratamiento posterior termico, qulmico y/o mecanico. Asl, otra configuracion ventajosa del procedimiento de acuerdo con la invencion preve que la superficie del producto de acero revestido por inmersion en fundido se acabe por lamination. Mediante una lamination de acabado de la superficie puede generarse una rugosidad discrecional o estructura en superficie sobre el producto de acero revestido de acuerdo con la invencion.
Otra configuracion ventajosa del procedimiento de acuerdo con la invencion esta caracterizada por que la superficie del producto de acero revestido por inmersion en fundido se anodiza. Mediante esto puede aumentar la estabilidad frente al desgaste del revestimiento de protection frente a la corrosion de acuerdo con la invencion, pudiendose realizar al mismo tiempo tambien una coloration decorativa del revestimiento. La anodization conduce a un aumento de la resistencia a la abrasion que se encuentra claramente por encima de la de un acero inoxidable convencional del tipo 1.4301.
A continuation se explica en mas detalle la invencion por medio de ejemplos de realization.
El revestimiento de un producto de acero, normalmente de un producto plano de acero, con un revestimiento de aluminio de acuerdo con la invencion se realiza mediante inmersion durante poco tiempo del producto de acero en un bano de revestimiento fundido, por lo que en este caso puede hablarse tambien de aluminization al fuego. Para conseguir una buena humectacion y adherencia del material de revestimiento sobre el sustrato de acero, se realiza un tratamiento previo para la activation de la superficie de acero. Este tratamiento previo y la aluminizacion al fuego se realizan preferentemente en serie asl como en una sucesion de proceso continua. Esta sucesion de proceso comprende las etapas:
a) facilitar el producto de acero, preferentemente producto plano de acero en estado lamiado en caliente o en frlo b) limpiar la superficie del producto de acero (opcionalmente)
c) activar la superficie del producto de acero
d) aluminizar al fuego, es decir revestir por inmersion en fundido en una composition de bano de revestimiento de acuerdo con la invencion a base de aluminio
e) tratamiento posterior termico, qulmico o mecanico (en cada caso opcionalmente).
Mediante la activacion de superficie se eliminan oxidos pasivos de la superficie del producto de acero, de modo que esta este constituida tras la activacion en gran parte por hierro metalico. Esto puede conseguirse de distinta manera y concretamente mediante
c1) activacion de superficie qulmica que comprende decapado, lavado, fluidification y secado de la superficie de acero y calentamiento del producto de acero hasta la temperatura de inmersion en el bano antes de que este se sumerja en el bano de revestimiento. Esta activacion de superficie o bien sucesion de proceso se recomienda especialmente para acero laminado en caliente como material de partida.
c2) Activacion qulmica/con gas de recocido combinada que comprende decapado, lavado, recocido en una atmosfera de hidrogeno-nitrogeno (con un punto de condensacion de -60 °C a 0 °C) a una temperatura de mantenimiento en el intervalo de 500 °C a 900 °C y enfriamiento hasta la temperatura de inmersion en el bano. Opcionalmente puede realizarse a este respecto un proceso de envejecimiento antes de la inmersion del producto de acero activado en superficie en el bano de revestimiento. Tambien esta activacion de superficie o bien sucesion de proceso se recomienda para acero lamiando en caliente como material de partida.
c3) Activacion con gas de recocido que comprende calentar hasta una temperatura de mantenimiento en el intervalo de 600 °C a 1100 °C en atmosfera de hidrogeno-nitrogeno (con un punto de condensacion de - 60 °C a 0 °C) y enfriar hasta la temperatura de inmersion en el bano. Opcionalmente puede realizarse a este respecto igualmente un proceso de envejecimiento antes de la inmersion del producto de acero activado en superficie en el bano de revestimiento. Esta variante de la activacion de superficie o bien sucesion de proceso se recomienda especialmente en caso de acero laminado en frlo como material de partida, dado que su estructura puede recristalizar a la temperatura de mantenimiento.
Independientemente de la eleccion de la sucesion de etapas de proceso c1), c2) o c3) se hace funcionar el bano de revestimiento fundido con una temperatura de bano de revestimiento en el intervalo de 650 °C a 750 °C, preferentemente en el intervalo de 680 °C a 750 °C. El producto de acero activado en superficie, que va a revestirse se enfrla preferentemente hasta una temperatura de inmersion en el bano en el intervalo de 650 °C a 800 °C.
Si debe laminarse al fuego un producto de acero compuesto de acero aleado usando una de las sucesiones de etapas de proceso c2) o c3) de acuerdo con la invencion, puede ser necesario activar la reaccion de gas de recocido-metal durante el recocido de modo que se impida una oxidacion externa de los elementos de aleacion afines a oxlgeno (tal como Mn, Al, Cr, B, Si, ...). Para ello comprenderla la reaccion de gas de recocido-metal adicionalmente por ejemplo una oxidacion previa, una nitracion de superficie, una conduccion regulada del punto de condensacion o combinaciones de estas medidas adicionales. Igualmente se encuentra en el contexto de la invencion realizar de manera paralela a la activacion de superficie una descarburacion superficial para mejorar la capacidad de conformacion del producto de acero.
Para impedir en el caso de la sucesion de etapas de proceso c2) o c3) una nueva pasivacion de la superficie de acero tras el recocido, se realiza la transferencia del producto de acero enfriado hasta la temperatura de inmersion en el bano al bano de revestimiento a traves de una trompa, en la que impera una atmosfera de gas protector de nitrogeno o nitrogeno-hidrogeno, neutra o reductora frente al sustrato de acero, controlada.
Mediante un acabado por laminacion opcional de la superficie del producto de acero revestido de acuerdo con la invencion puede aplicarse una rugosidad o estructura de superficie deseada. En un proceso de anodizacion opcional, conectado posteriormente puede elevarse la estabilidad frente al desgaste del revestimiento de acuerdo con la invencion del producto de acero. La anodizacion provoca un aumento de la resistencia a la abrasion, que se encuentra aproximadamente en el factor 3 por encima de aquella de un acero inoxidable convencional (1.4301).
El revestimiento de un producto de acero, que se aluminizo al fuego de acuerdo con la invencion por medio de un bano de revestimiento y una sucesion de etapas de proceso tal como se ha descrito anteriormente, contiene ademas de aluminio e impurezas inevitables los siguientes elementos:
Mn 0,2 - 2 % en peso
y/o Mg 0,2 - 7 % en peso
Fe 0,5 - 5 % en peso como elemento obligatorio
Ti 0,05 - 0,4 % en peso
y/o Zr 0,05 - 0,4 % en peso
varios ejemplos de realizacion para la composicion qulmica revestimiento metalico de acuerdo con la invencion (bano de fusion). Las masas fundidas indicadas en la tabla 1 del tipo V1 y V3 presentan una estabilidad frente a la corrosion especialmente alta tambien frente a acidos y medios alcalinos. La masa fundida del tipo V2 tiene una estabilidad elevada frente a agua marina y compuestos alcalinos.
Un producto plano de acero dotado de un revestimiento de proteccion frente a la corrosion de acuerdo con la invencion es adecuado para todos los procesos de union usuales tales como soldadura, adhesion, etc. y puede procesarse en una o varias etapas tanto mediante conformacion en frlo como tambien en caliente para dar una pieza de construccion. Un producto plano de acero de este tipo o pieza de construccion son adecuados para la construccion de maquinas general, construccion de vehlculos (aviones) y barcos, construccion de electrodomesticos, el sector de la construccion, en particular para fachadas exteriores, elementos decorativos de uso diario, tal como por ejemplo carcasas de telefonos moviles y portatiles, as! como aparatos subterraneos. Es especialmente ventajoso el uso de productos planos de acero con el revestimiento de proteccion frente a la corrosion de acuerdo con la invencion o bien de piezas de construccion fabricadas a partir de tales productos planos de acero en el sector de la industria qulmica as! como de la industria de alimentos, por ejemplo componentes de instalacion estaticamente cargados y objetos tal como contenedores de silo, aisladores, latas para bebidas etc.. En el caso de aplicacion mencionado en ultimo lugar, el revestimiento de proteccion frente a la corrosion de acuerdo con la invencion a base de aluminio permite sustituir los aceros inoxidables reglamentarios en la industria de alimentos segun “EU-Verordnung 1935/2004” as! como la “EU-Guidelines on meals, alloys used as food contact materials (09.03.2001)” por aceros poco aleados.
Claims (17)
1. Producto de acero, en particular producto plano de acero, con un revestimiento de proteccion frente a la corrosion metalico de una aleacion de aluminio, en el que la aleacion de aluminio ademas de Al e impurezas inevitables esta constituida por los siguientes elementos:
Mn 0,2 - 2 % en peso
y/o Mg 0,2 - 7 % en peso
Fe 0,5 - 5 % en peso como elemento obligatorio
Ti 0,05 - 0,4 % en peso
y/o Zr 0,05 - 0,4 % en peso
y opcionalmente uno o varios de los siguientes elementos:
Si 0,1 - 15 % en peso
Ni 0,05 - 2 % en peso
Sb 0,05 - 0,4 % en peso
Cr 0,05 - 0,4 % en peso
Co como max. el 0,4 % en peso
Cu como max. el 0,1 % en peso
Zn como max. el 0,1 % en peso
as! como opcionalmente otros elementos acompanantes, cuyo contenido individual asciende como maximo al 0,05 % en peso y cuya suma asciende como maximo al 0,15 % en peso.
2. Producto de acero segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la aleacion de aluminio presenta un contenido de Mn en el intervalo del 0,2 - 1,5 % en peso.
3. Producto de acero segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la aleacion de aluminio presenta un contenido de Mn en el intervalo de mas del 1,5 - 2 % en peso.
4. Producto de acero segun una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado por que la aleacion de aluminio presenta un contenido de Fe en el intervalo de mas del 1,5 - 5 % en peso.
5. Producto de acero segun la reivindicacion 2, caracterizado por que la aleacion de aluminio presenta un contenido de Fe en el intervalo de mas del 3 - 5 % en peso.
6. Producto de acero segun la reivindicacion 3, caracterizado por que la aleacion de aluminio presenta un contenido de Fe en el intervalo de mas del 1,5 - 3 % en peso.
7. Producto de acero segun una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado por que la aleacion de aluminio ademas de Mn con el contenido de Mn indicado presenta un contenido de Mg en el intervalo del 0,2 % a menos del 0,6 % en peso.
8. Procedimiento para la fabricacion de un producto de acero, en particular producto plano de acero, con un revestimiento de proteccion frente a la corrosion metalico de una aleacion de aluminio, caracterizado por las siguientes etapas:
- facilitar un producto de acero, en particular producto plano de acero en estado laminado en caliente o en frlo, - activar la superficie del producto de acero, de modo que se separen oxidos pasivos de la superficie del producto de acero y
- revestir el producto de acero activado en superficie mediante inmersion en un bano de revestimiento fundido, que contiene una aleacion de aluminio que esta compuesta de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7.
9. Procedimiento segun la reivindicacion 8, caracterizado por que se hace funcionar el bano de revestimiento con una temperatura de bano de revestimiento en el intervalo de 650 - 750 °C.
10. Procedimiento segun las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado por que la superficie del producto de acero se activa mediante decapado, lavado, fluidificacion y secado y por que el producto de acero as! tratado se calienta hasta una temperatura que corresponde a la temperatura del bano de revestimiento o se encuentra como maximo 50 °C por encima de la temperatura del bano de revestimiento.
11. Procedimiento segun las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado por que la superficie del producto de acero se activa mediante decapado, lavado y recocido, en el que el recocido se realiza en una atmosfera de hidrogenonitrogeno a una temperatura de mantenimiento en el intervalo de 500 - 900 °C, y por que el producto de acero as! tratado se calienta o se enfrla hasta una temperatura que corresponde a la temperatura del bano de revestimiento o
se encuentra como maximo 50 °C por encima de la temperatura del bano de revestimiento.
12. Procedimiento segun las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado por que la superficie del producto de acero se activa mediante recocido, en donde el producto de acero se calienta en una atmosfera de hidrogeno-nitrogeno hasta una temperatura de mantenimiento en el intervalo de 600 - 1100 °C, y por que el producto de acero as! tratado se calienta o se enfrla hasta una temperatura que corresponde a la temperatura del bano de revestimiento o se encuentra como maximo 50 °C por encima de la temperatura del bano de revestimiento.
13. Procedimiento segun las reivindicaciones 11 o 12, caracterizado por que el producto de acero recocido se introduce de manera protegida a traves de una trompa, en la que impera una atmosfera de gas protector neutra o reductora, en el bano de revestimiento.
14. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por que el recocido del producto de acero se realiza de modo que adicionalmente se realizan una oxidacion previa del producto de acero, una nitracion de superficie del producto de acero, una conduccion regulada del punto de condensacion o combinaciones de estos.
15. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado por que el recocido del producto de acero se realiza de modo que se consigue con ello una descarburacion del producto de acero.
16. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 8 a 15, caracterizado por que la superficie del producto de acero revestido por inmersion en fundido se acaba por laminacion.
17. Procedimiento segun una de las reivindicaciones 8 a 16, caracterizado por que la superficie del producto de acero revestido por inmersion en fundido se anodiza.
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