ES2761839T3

ES2761839T3 - Ultra high strength structural steel and method of producing ultra high strength structural steel

Info

Publication number: ES2761839T3
Application number: ES11815448T
Authority: ES
Inventors: Tommi Liimatainen
Original assignee: Rautaruukki Oyj
Current assignee: Rautaruukki Oyj
Priority date: 2010-12-02
Filing date: 2011-12-01
Publication date: 2020-05-21
Anticipated expiration: 2031-12-01
Also published as: CN103348020A; EP2646582A1; RU2586953C2; RU2013129002A; WO2012072884A1; CN103348020B; FI20106275A0; EP2646582B1; FI20106275A; WO2012072884A9

Abstract

Un acero estructural de resistencia ultra alta laminado en caliente, cuyo límite elástico Rp0.2 es de al menos 960 MPa, en donde la estructura del acero estructural es, como porcentaje en volumen, más del 80 % martensítico y/o martensítico auto-templado, caracterizado por que la composición del acero estructural comprende, como porcentajes en peso: C: 0,07 - 0,12 %, Si: 0,1 - 0,7 %, Mn: 0,5 - 2,0 %, Ni: 0,8 - 4,5 %, Cu: 0,25 - 3,0 %, Cr: 0,5 - 1,6 %, Mo: 0,1 - 0,8 %, Ti: 0,005 - 0,04 %, Al: 0,01 - 0,15 % siendo el resto hierro (Fe), impurezas inevitables tales como N <= 0,01 %, P < 0,02 %, S < 0,04 % y opcionalmente uno o más de lo siguiente V: menor que 0,1 % B: menor que 0,0003 % o B: 0,0005 - 0,003% combinado con Ti (%) mayor que 3*N (%) o Ti: 0,02 - 0,04 % Nb: 0,008 - 0,08 % o menos de 0,008 %, Ca: 0,0005 - 0,005 %, y por que el equivalente de carbono CEV del acero estructural, calculado mediante la fórmula CEV = (C + Mn/6 + (Cr + Mo + V)/5 + (Ni + Cu)/15) está en el intervalo de 0,5 a 1,2.A hot-rolled, ultra-high-strength structural steel, whose elastic limit Rp0.2 is at least 960 MPa, where the structural steel structure is, as a percentage by volume, more than 80% martensitic and / or martensitic self-hardened , characterized in that the composition of the structural steel comprises, as percentages by weight: C: 0.07 - 0.12%, Si: 0.1 - 0.7%, Mn: 0.5 - 2.0%, Ni : 0.8 - 4.5%, Cu: 0.25 - 3.0%, Cr: 0.5 - 1.6%, Mo: 0.1 - 0.8%, Ti: 0.005 - 0.04 %, Al: 0.01 - 0.15% with the remainder being iron (Fe), unavoidable impurities such as N <= 0.01%, P <0.02%, S <0.04% and optionally one or more of the following V: less than 0.1% B: less than 0.0003% or B: 0.0005 - 0.003% combined with Ti (%) greater than 3 * N (%) or Ti: 0.02 - 0 , 04% Nb: 0.008 - 0.08% or less than 0.008%, Ca: 0.0005 - 0.005%, and because the carbon equivalent CEV of the structural steel, calculated by the formula CEV = (C + Mn / 6 + (Cr + Mo + V) / 5 + (Ni + Cu) / 15) is in the range of 0 , 5 to 1.2.

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Acero estructural de resistencia ultra alta y método para producir acero estructural de resistencia ultra alta Ultra high strength structural steel and method of producing ultra high strength structural steel

Antecedentes de la invención. Background of the invention .

La invención se refiere a un acero estructural de resistencia ultra alta, que se produce por laminado en caliente como producto de acero de tipo lámina.The invention relates to an ultra high strength structural steel, which is produced by hot rolling as a sheet type steel product.

Más específicamente, la invención se refiere a un acero estructural de resistencia ultra alta de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1 y a un método para producir un acero estructural de resistencia ultra alta de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 11. Por acero estructural de resistencia ultra alta se entiende acero cuyo límite elástico Rp0.2 es de al menos 960 MPa y el índice de rendimiento (Rp0.2/Rm) es más de 0,7, lo cual es típico especialmente de los aceros estructurales de enfriamiento directo.More specifically, the invention relates to an ultra high strength structural steel according to the preamble of claim 1 and to a method of producing an ultra high strength structural steel according to the preamble of claim 11. By structural steel of Ultra high strength means steel whose yield strength Rp0.2 is at least 960 MPa and the performance index (Rp0.2 / Rm) is more than 0.7, which is especially typical of direct-cooled structural steels.

La invención se refiere a la producción de un acero estructural de resistencia ultra alta, cuya composición, como porcentajes en peso, se expone en la reivindicación 1.The invention relates to the production of an ultra high strength structural steel, the composition of which, as percentages by weight, is set out in claim 1.

La invención se refiere también especialmente a un acero estructural de resistencia ultra alta, cuya composición comprende dichos elementos anteriores, en donde, además de alta resistencia, el acero estructural de resistencia ultra alta tiene también una excelente soldabilidad al poseer excelentes propiedades de tenacidad al choque en la zona afectada por el calor de la soldadura.The invention also relates especially to an ultra-high-strength structural steel, the composition of which comprises said above elements, wherein, in addition to being highly resistant, the ultra-high-resistance structural steel also has excellent weldability by possessing excellent impact toughness properties in the area affected by the heat of the weld.

Los aceros estructurales se usan en las industrias de equipos para la construcción y el transporte, en los que la tendencia es usar aceros más fuertes para lograr estructuras más ligeras. En este caso, las estructuras de acero se pueden aligerar, mejorando la capacidad de carga de máquinas y dispositivos y disminuyendo el consumo de energía. Se intenta proporcionar un acero que sea lo más fuerte posible, pero que, a medida que aumenta la resistencia, las propiedades de usabilidad, como la soldabilidad y la expandibilidad, así como otras propiedades importantes, como la elongación y la resistencia al choque, pueden debilitarse, como es sabido. Especialmente, en tales aceros resistentes, el riesgo relacionado con el agrietamiento de la soldadura por el hidrógeno es grande y el comportamiento de rotura es a veces inseguro, lo que hace que sean problemáticos el trabajo del ingeniero de estructuras y del calculador de la resistencia. En la zona afectada por el calor (Heat Affected Zone: HAZ) de la soldadura, tampoco puede haber durante el proceso de soldadura un ablandamiento significativo, o al menos la anchura de la zona ablandada debe mantenerse lo más estrecha posible, para que la resistencia de la unión soldada se mantenga buena, es decir, lo más próxima posible a la resistencia del metal de base. Otras propiedades mecánicas de la zona de la soldadura afectada por el calor, como como la elongación o alargamiento, y especialmente la resistencia al choque, también deben mantenerse lo mejor posible para que el trabajo de diseño de estructuras prácticas sea lo más sensible y sencillo posible y la funcionalidad de las estructuras quede asegurada en la práctica.Structural steels are used in the construction and transportation equipment industries, where the trend is to use stronger steels to achieve lighter structures. In this case, the steel structures can be lightened, improving the load capacity of machines and devices and reducing energy consumption. An attempt is made to provide a steel that is as strong as possible, but which, as strength increases, usability properties such as weldability and expandability, as well as other important properties such as elongation and shock resistance, can weaken, as is known. Especially in such strong steels, the risk related to cracking of the weld by hydrogen is great and the breaking behavior is sometimes insecure, which makes the work of the structural engineer and the resistance calculator problematic. In the Heat Affected Zone (HAZ) of the weld, there can also be no significant softening during the welding process, or at least the width of the softened area must be kept as narrow as possible so that the resistance the weld joint remains good, that is, as close as possible to the strength of the base metal. Other mechanical properties of the heat affected weld area, such as elongation or elongation, and especially shock resistance, should also be maintained as best as possible to make the work of designing practical structures as responsive and simple as possible. and the functionality of the structures is ensured in practice.

Como es sabido, también el aporte de calor debe estar significativamente limitado cuando se sueldan aceros de resistencia alta y ultra alta, lo que puede causar una forma desfavorable de cordón de soldadura para la tenacidad a la rotura y la resistencia a la fatiga, porque, a un bajo aporte de calor, el punto de unión del metal de soldadura y el metal de base no se forma tan fácilmente como con un aporte de calor más alto. La limitación del aporte de calor también debilita la productividad del trabajo de soldadura, sumando costes.As is known, also the heat input must be significantly limited when welding high and ultra high resistance steels, which can cause an unfavorable form of weld bead for toughness to break and resistance to fatigue, because, At a low heat input, the junction of the weld metal and the base metal does not form as easily as with a higher heat input. The limitation of heat input also weakens the productivity of the welding job, adding costs.

Además, los aceros estructurales deben ser a veces resistentes a la intemperie, en donde el acero no precisa necesariamente ser recubierto porque se forma una capa hermética de óxido en la superficie del acero, lo que ralentiza significativamente el progreso de la corrosión. En sitios comprometidos, el acero debe resistir, además del estrés climático normal, también el cloruro de sodio NaCI contenido en un clima marítimo, en el que el acero estructural de resistencia ultra alta puede usarse óptimamente también en estructuras de barcos y puertos incluso sin revestimiento. Además, cuando se recubre, es mejor la durabilidad de la superficie de la pintura del acero resistente a la intemperie en los puntos con daños locales de la superficie, porque se ralentiza el progreso del óxido debajo de la superficie de la pintura. Especialmente con aceros estructurales de resistencia ultra alta, el intento es para los espesores de material más pequeños posibles y, por lo tanto, se enfatiza aún más la garantía contra daños por corrosión.In addition, structural steels must sometimes be weather resistant, where the steel does not necessarily need to be coated because an airtight oxide layer forms on the steel surface, significantly slowing the progress of corrosion. In compromised sites, steel must withstand, in addition to normal climatic stress, also NaCl sodium chloride contained in a maritime climate, in which ultra high strength structural steel can be optimally used also in ship and port structures even without coating . In addition, when coated, the durability of the weatherproof steel paint surface is better at points with local surface damage, because the progress of rust under the paint surface is slowed down. Especially with ultra high strength structural steels, the intent is for the smallest possible material thicknesses and therefore the warranty against corrosion damage is further emphasized.

Es conocido, entre otras cosas, un acero estructural laminado en caliente de resistencia ultra alta, cuya composición contiene típicamente, como porcentajes en peso, C: 0,095 %, Si: 0,20 %, Mn: 1,0 %, Cu: 0,4 %, Cr: 1 % , Ni: 0,20 % y Ti: 0,03 %, así como hierro e impurezas inevitables, y contenidos residuales. El acero en cuestión se produce con un límite elástico superior a 960 MPa, pero la tenacidad al choque de su metal de base es solo moderada y el acero en cuestión no resiste muy bien el estrés del agua salada. Del mismo modo, al soldar la zona del metal de base afectada por el calor se ablanda significativamente y en una zona relativamente amplia, en la que la capacidad de carga de la costura de soldadura, como la fuerza y la tenacidad al choque, se debilita significativamente durante la soldadura típica en comparación con la capacidad de carga del metal de base.Among other things, an ultra-high strength hot-rolled structural steel is known, the composition of which typically contains, as percentages by weight, C: 0.095%, Si: 0.20%, Mn: 1.0%, Cu: 0 , 4%, Cr: 1%, Ni: 0.20% and Ti: 0.03%, as well as iron and unavoidable impurities, and residual contents. The steel in question is produced with an elastic limit greater than 960 MPa, but the impact toughness of its base metal is only moderate and the steel in question does not withstand the stress of salt water very well. Similarly, by welding the heat affected area of the base metal is significantly softened and in a relatively wide area, where the load capacity of the weld seam, such as strength and impact toughness, is weakened significantly during typical welding compared to the load capacity of the base metal.

Por el documento KR950004775 B1 se conoce un método para producir un acero que tiene un límite elástico de aproximadamente 150 KSI 1034 MPa), método en el cual un acero de composición C: <0,12 %, Mn: 0,6 - 0,9 %, Si: 0,2 - 0,35 %, Ni: 4,75 - 5,25 %, Cr: 0,4 - 0,7 %, Mo: 0,3 - 0,65 %, V: 0,05 - 0,10 %, P: <0,01 %, y S <0,015 %, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, se enfría del proceso de laminado en caliente y, posteriormente, se trata con temple. Sin embargo, el problema con este acero conocido es que el acero no es particularmente resistente a la intemperie, porque en él no se aleó cobre Cu y al mismo tiempo también solamente una pequeña cantidad de cromo Cr. El endurecimiento de la solución mediante el uso de níquel Ni sin cobre Cu conduce a contenidos de Ni excesivamente altos, lo cual es desventajoso, es decir, en la parte de los costes del elemento de aleación. Si el acero se templa aún más después del enfriamiento directo, este acero no tiene cobre Cu a precipitar, lo que aumentaría aún más la resistencia del acero. Este acero conocido tampoco es particularmente soldable, porque en él no se ha aleado titanio Ti para evitar la formación de granos con un aporte elevado de calor, en el que, debido a las pequeñas energías de soldadura, es difícil obtener el punto de unión del cordón de soldadura y el metal base liso, en el que es difícil conseguir una unión resistente y fuerte.From document KR950004775 B1 a method for producing a steel having an elastic limit of approximately 150 KSI 1034 MPa) is known, a method in which a steel of composition C: <0.12%, Mn: 0.6-0, 9%, if: 0.2-0.35%, Ni: 4.75-5.25%, Cr: 0.4-0.7%, Mo: 0.3-0.65%, V: 0.05-0, 10%, P: <0.01%, and S <0.015%, the remainder being Fe and unavoidable impurities, it is cooled from the hot rolling process and subsequently quenched. However, the problem with this known steel is that the steel is not particularly weather resistant, because it did not allocate copper Cu and at the same time only a small amount of chromium Cr. The hardening of the solution by using of nickel Ni without copper Cu leads to excessively high Ni contents, which is disadvantageous, that is, in the cost part of the alloying element. If the steel is further tempered after direct cooling, this steel has no copper Cu to precipitate, which would further increase the strength of the steel. This known steel is not particularly weldable either, because Ti titanium has not been alloyed in it to avoid the formation of grains with a high heat input, in which, due to the small welding energies, it is difficult to obtain the point of union of the weld bead and smooth base metal, where a strong and strong bond is difficult to achieve.

El documento US 4.572.748 describe una placa de acero que tiene una alta resistencia a la tracción que está fabricada a partir de un acero que consiste esencialmente en 0,04 - 0,16% en peso de C, 0,02 - 0,50 % en peso de Si, 0,4 -1,2 % en peso de Mn, 0,2 - 5,0 % en peso de Ni , 0,2 -1,5 % en peso de Cr, 0,2 -1,0 % en peso de Mo, 0,01 - 0,10 % en peso de Al soluble en ácido, 0,03 - 0,15 % en peso de uno o más de V, Ti y Nb, 0,015 % o menos en peso de P, 0,006% o menos en peso de S y el equilibrio de hierro e impurezas inherentes. El acero se calienta a una temperatura superior a la temperatura a la que los carbonitruros de V y Nb y los carburos de Ti se convierten en un estado de solución sólida completa, se lamina con una reducción total de 40% o más por debajo de 950 °C, se apaga mediante enfriamiento simultáneo inmediatamente después de la finalización de la laminación de una temperatura por encima de (A3-50) DEG C. y se templa a una temperatura inferior a Ac1. La densidad del agua de enfriamiento (W) para el enfriamiento rápido se determina mediante la siguiente ecuación (I) o (II) de acuerdo con el espesor de la placa (t): (I) para la placa de más de 40 mm, espesor W = 0,7 a 1,5 m3/min m2 y (II) para la placa de más de 25 mm y menos de 40 mm, espesor W = 0,7 a (8,5 - 0,1 t)/3 m3/m inm 2.US 4,572,748 describes a steel plate having a high tensile strength which is made from a steel consisting essentially of 0.04-0.16% by weight C, 0.02-0, 50% by weight of Si, 0.4 -1.2% by weight of Mn, 0.2 - 5.0% by weight of Ni, 0.2 -1.5% by weight of Cr, 0.2 - 1.0% by weight Mo, 0.01 - 0.10% by weight acid soluble Al, 0.03 - 0.15% by weight one or more of V, Ti and Nb, 0.015% or less by weight of P, 0.006% or less by weight of S and the balance of iron and inherent impurities. Steel is heated to a temperature above the temperature at which V and Nb carbonitrides and Ti carbides are converted into a complete solid solution state, rolled with a total reduction of 40% or more below 950 ° C, is quenched by simultaneous cooling immediately after completion of the lamination at a temperature above (A3-50) DEG C. and quenched at a temperature below Ac1. The density of the cooling water (W) for rapid cooling is determined by the following equation (I) or (II) according to the thickness of the plate (t): (I) for the plate of more than 40 mm, thickness W = 0.7 to 1.5 m3 / min m2 and (II) for the plate of more than 25 mm and less than 40 mm, thickness W = 0.7 to (8.5 - 0.1 t) / 3 m3 / m imm 2.

El documento US 4.946.516 se refiere a un proceso para producir acero que posee un alto nivel de tenacidad y resistencia libre de anisotropía y que tiene buena resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión en condiciones de agua marina. El proceso comprende las etapas de: preparar una placa de acero compuesta por 0,02 a 0,10 % en peso de C, 0,50 % en peso o menos de Si, 0,4 a 1,5 % en peso de Mn, 1,0 a 8,0 % en peso de Ni, 0,1 a 1,5 % en peso de Mo, 0,8 % en peso % o menos Cr, 0,01 a 0,08 % en peso de sol. Al, con el resto de Fe y las impurezas inevitables; el calentamiento de la placa a una temperatura de 1000 °C a 1250 °C; laminado del acero en caliente a una tasa de reducción de 20 a 60 % a una región de temperatura de recristalización de austenita y luego a una tasa de reducción de 30 a 70 % a una región de temperatura de no recristalización de austenita y terminando el laminado a una temperatura de 650 °C o más; enfriamiento rápido del acero iniciando el enfriamiento con agua a una temperatura o por encima del punto Ar3 del mismo y terminación de la refrigeración con agua a una temperatura de 150 °C o inferior; enfriamiento del acero después de recalentar el acero a una temperatura entre el punto Ac3 y el punto Ac3 100 °C del mismo; y templado del acero a una temperatura en o por debajo del punto Ac1 del mismo .US 4,946,516 refers to a process for producing steel that has a high level of toughness and anisotropy-free resistance and that has good resistance to stress corrosion cracking under sea water conditions. The process comprises the steps of: preparing a steel plate composed of 0.02 to 0.10% by weight of C, 0.50% by weight or less of Si, 0.4 to 1.5% by weight of Mn 1.0 to 8.0 wt% Ni, 0.1 to 1.5 wt% Mo, 0.8 wt% or less Cr, 0.01 to 0.08 wt% sol . Al, with the rest of Faith and the inevitable impurities; heating the plate to a temperature of 1000 ° C to 1250 ° C; hot rolling of the steel at a reduction rate of 20 to 60% at an austenite recrystallization temperature region and then at a reduction rate of 30 to 70% at an austenite non-recrystallization temperature region and finishing the rolling at a temperature of 650 ° C or more; rapid cooling of the steel by initiating cooling with water at or above Ar3 point thereof and termination of cooling with water at or below 150 ° C; cooling of the steel after reheating the steel to a temperature between the Ac3 point and the Ac3 point 100 ° C thereof; and quenching of the steel at a temperature at or below the Ac1 point thereof.

La combinación de una excelente resistencia y tenacidad al choque de aceros de resistencia ultra alta conocidos, obtenidos por laminado termomecánico y enfriamiento directo, se debilita en la HAZ, debido al ciclo térmico causado por la soldadura.The combination of excellent shock resistance and toughness of known ultra-high-resistance steels, obtained by thermomechanical rolling and direct cooling, weakens in HAZ due to the thermal cycle caused by welding.

Por lo tanto, el problema de las soluciones conocidas es especialmente que no se no conoce un acero estructural laminado en caliente de resistencia ultra alta, en el que, al mismo tiempo junto con alta resistencia al choque HAZ y resistencia a la intemperie del metal de base, se consiga una tenacidad elevada.Therefore, the problem with known solutions is especially that an ultra high strength hot rolled structural steel is not known, in which, at the same time together with high impact resistance HAZ and weather resistance of the metal of base, high toughness is achieved.

Breve descripción de la invención. Brief description of the invention .

El objeto de esta invención es resolver los problemas de la técnica conocida y proporcionar un excelente acero estructural de resistencia ultra alta, en el que la tenacidad al choque de la HAZ de una unión de soldadura proporcionada en este acero es excelente. En este caso, el acero se puede usar en aplicaciones soldadas que requieren resistencia al choque, tales como en estructuras de pluma soldadas.The object of this invention is to solve the problems of the known art and to provide an excellent ultra high strength structural steel, in which the impact toughness of the HAZ of a weld joint provided in this steel is excellent. In this case, the steel can be used in welded applications that require shock resistance, such as in welded boom structures.

La invención proporciona un acero estructural de resistencia ultra alta, en el que la resistencia al choque de la HAZ de una soldadura proporcionada en este acero, medida transversalmente en relación con la dirección de laminación a una temperatura de -40 °C, es superior a 34 J/cm2, es decir, expresado de otra maneraThe invention provides an ultra high strength structural steel, in which the HAZ shock resistance of a weld provided in this steel, measured crosswise in relation to the rolling direction at a temperature of -40 ° C, is greater than 34 J / cm2, that is, expressed in another way

Charpy V -40 °C T (FL, ICHAZ, CGHAZ) > 34 J/cm2Charpy V -40 ° C T (FL, ICHAZ, CGHAZ)> 34 J / cm2

El segundo objeto de la invención es proporcionar un nuevo método para producir un acero estructural de resistencia ultra alta a partir de un acero cuya composición comprende dicho contenido del elemento.The second object of the invention is to provide a new method for producing an ultra high strength structural steel from a steel whose composition comprises said element content.

Para implementar esto, un acero estructural de resistencia ultra alta según la invención se caracteriza por lo que se afirma en la parte de caracterización de la reivindicación 1.To implement this, an ultra high strength structural steel according to the invention is characterized by what is stated in the characterization part of claim 1.

Un método según la invención se caracteriza por lo que se dice en la parte de caracterización de la reivindicación 11. A method according to the invention is characterized by what is said in the characterization part of claim 11.

En las reivindicaciones independientes se presentan realizaciones ventajosas de la invención, así como en la descripción.Advantageous embodiments of the invention are presented in the independent claims, as well as in the description.

Los objetos de la invención se consiguen aleando la composición del acero de acuerdo con la invención y, preferible pero no necesariamente, enfriando directamente el acero que tiene la composición aleada después del laminado en caliente. En otras palabras, la presente invención se implementa, preferible pero no necesariamente, usando una combinación única de la composición del acero y el enfriamiento directo.The objects of the invention are achieved by alloying the composition of the steel according to the invention and, preferably but not necessarily, by directly cooling the steel having the alloy composition after hot rolling. In other words, the present invention is implemented, preferably but not necessarily, using a unique combination of steel composition and direct cooling.

De acuerdo con la invención, se encuentra sorprendentemente que mediante dicha composición y, preferiblemente pero no necesariamente, mediante el enfriamiento rápido de un acero de acuerdo con dicha composición, se logra un acero de resistencia ultra alta que posee, al mismo tiempo, buenas propiedades de tenacidad al choque HAZ y que tiene excelentes propiedades de resistencia a la intemperie y soldabilidad. Específicamente, en la invención se encuentra sorprendentemente que un acero altamente aleado con níquel y/o cobre, así como con, como máximo, una pequeña cantidad de acero aleado con titanio, logra un acero de resistencia ultra alta, cuyo metal de base y la resistencia de soldadura HAZ y resistencia al choque, están en un nivel excelente.According to the invention, it is surprisingly found that by said composition and, preferably but not necessarily, by rapid cooling of a steel according to said composition, an ultra-high strength steel is achieved which, at the same time, has good properties HAZ shock resistant and has excellent properties of weather resistance and weldability. Specifically, it is surprisingly found in the invention that a steel highly alloyed with nickel and / or copper, as well as, at most, a small amount of steel alloyed with titanium, achieves an ultra-high-strength steel, the base metal and the HAZ welding resistance and shock resistance are at an excellent level.

Las mayores ventajas de un acero estructural de resistencia ultra alta de acuerdo con la invención son que tiene una resistencia ultra alta combinada con una buena tenacidad al choque y puede soldarse de manera excelente de forma que las propiedades mecánicas de la HAZ sean excelentes. La soldadura puede realizarse incluso sin precalentamiento. Durante la soldadura, se pueden evitar los problemas relacionados con el agrietamiento por el hidrógeno y, por lo tanto, para tal acero estructural templado directamente se puede usar, un aporte de calor razonablemente grande, en donde la capacidad de carga de la soldadura permanece en un nivel excelente y la eficiencia del trabajo de soldadura puede mantenerse alta. Además, un acero estructural según la invención tiene buenas propiedades en relación con la tenacidad a la fractura, lo que es ventajoso especialmente en situaciones de tensión extrema. Como ventaja significativa está la alta resistencia al choque de la HAZ, especialmente de la línea de fusión, en un acero estructural tan fuerte también a temperaturas desusadamente bajas.The greatest advantages of an ultra high strength structural steel according to the invention are that it has ultra high strength combined with good impact toughness and can be welded excellently so that the mechanical properties of the HAZ are excellent. Welding can be done even without preheating. During welding, problems related to hydrogen cracking can be avoided and, therefore, for such directly hardened structural steel, a reasonably large heat input can be used, where the load capacity of the weld remains at an excellent level and the efficiency of welding work can be kept high. Furthermore, a structural steel according to the invention has good properties in relation to fracture toughness, which is especially advantageous in extreme stress situations. A significant advantage is the high impact resistance of the HAZ, especially the melting line, in such strong structural steel also at unusually low temperatures.

Además, el acero también es muy resistente a la intemperie, en la que también puede usarse cuando una superficie de acero con una pátina de marrón oscuro es un objetivo de diseño. Un acero según la invención es capaz de ralentizar la corrosión que progresa debajo de la superficie de la pintura, lo que aumenta la seguridad de la estructura contra la corrosión, por ejemplo en lugares que son difíciles de inspeccionar visualmente o cuyo recubrimiento para evitar la corrosión es difícil o imposible. Del mismo modo, se pueden aumentar los intervalos de inspección estructural y los intervalos entre las actuaciones de reparaciones de pintura. Además, cuando está adecuadamente aleado, el acero soporta condiciones marinas más de lo normal, incluso sin revestimiento. Cuando está recubierto, el acero resiste espléndidamente incluso en un ambiente relativamente muy corrosivo, en donde la adhesión del recubrimiento mejora y la necesidad de renovar el recubrimiento se reduce debido a un acero de acuerdo con la invención.In addition, steel is also very weather resistant, where it can also be used when a steel surface with a dark brown patina is a design target. A steel according to the invention is capable of slowing down the corrosion that progresses below the surface of the paint, which increases the security of the structure against corrosion, for example in places that are difficult to visually inspect or whose coating to prevent corrosion it is difficult or impossible. Similarly, structural inspection intervals and intervals between paint repair performances can be increased. Furthermore, when properly alloyed, steel withstands more than normal marine conditions, even without coating. When coated, the steel resists splendidly even in a relatively highly corrosive environment, where the adhesion of the coating improves and the need to renew the coating is reduced due to a steel according to the invention.

La buena seguridad contra la corrosión y la forma suave de las costuras de soldadura para evitar grietas por fatiga aumentan el ciclo de vida del producto final que se producirá a partir de un acero estructural de resistencia ultra alta de acuerdo con la invención.The good security against corrosion and the smooth shape of the weld seams to avoid fatigue cracks increase the life cycle of the final product that will be produced from an ultra high resistance structural steel according to the invention.

Las mayores ventajas de un método de acuerdo con la invención son que permite un acero estructural que tiene dichas ventajas anteriores. Debido al enfriamiento directo, no es necesario realizar un calentamiento por separado para el endurecimiento y no necesita realizarse el endurecimiento, lo que significa un importante ahorro de energía. Además, el enfriamiento directo a baja temperatura acelera la capacidad de producción, cuando no hay necesidad de esperar a que el producto de acero se enfríe.The main advantages of a method according to the invention are that it allows a structural steel that has said previous advantages. Due to direct cooling, separate heating is not necessary for hardening and hardening does not need to be done, which means significant energy savings. Additionally, direct low-temperature cooling accelerates throughput when there is no need to wait for the steel product to cool.

Breve descripción de las figuras.Brief description of the figures.

En lo que sigue, la presente invención se describe con más detalle con referencia a las figuras adjuntas, en las que: In the following, the present invention is described in more detail with reference to the accompanying figures, in which:

La figura 1 muestra las principales etapas del método de acuerdo con la invención.Figure 1 shows the main steps of the method according to the invention.

La figura 1 muestra un método, que tiene además templado.Figure 1 shows a method, which also has tempering.

La figura 3 muestra con más detalle la primera realización preferida del método de acuerdo con la invención, y Figure 3 shows in more detail the first preferred embodiment of the method according to the invention, and

La figura 4 muestra con más detalle la segunda realización preferida del método de acuerdo con la invención.Figure 4 shows in more detail the second preferred embodiment of the method according to the invention.

En las figuras, una línea discontinua significa que la siguiente etapa es una etapa del método preferida, pero no imperativa.In the figures, a dashed line means that the next stage is a preferred method step, but not imperative.

Descripción de los números de referencia.Description of the reference numbers.

Aleación 2Alloy 2

Pre-laminado 4 Pre-laminated 4

Laminado 5Laminate 5

Enfriamiento directo 8Direct Cooling 8

Giro de la lámina 90° 9Blade turn 90 ° 9

Bovinado 10Winding 10

Templado 12Tempered 12

Descripción detallada de la invención. Detailed description of the invention .

La composición de un acero estructural de resistencia ultra alta según la invención comprende, como porcentajes en peso, los elementos citados en la reivindicación 1.The composition of an ultra high strength structural steel according to the invention comprises, as percentages by weight, the elements mentioned in claim 1.

La Tabla 1 muestra ejemplos de la composición de un acero de acuerdo con la invención, cuya composición se describe a continuación con más detalle. La tabla tiene además una composición de referencia R1.Table 1 shows examples of the composition of a steel according to the invention, the composition of which is described in more detail below. The table also has a reference composition R1.

Tabla 1. Ejemplos. Contenidos como porcentajes en peso.Table 1. Examples. Contents as percentages by weight.

Carbono C.Carbon C.

En relación con su nivel de resistencia, el acero tiene un contenido de carbono algo bajo C: 0,07 - 0,12 %, lo cual es útil para la tenacidad al choque y la soldabilidad del material, en donde el propio CEV equivalente de carbono puede ser algo alto. Se necesita carbono C al menos 0,07 %, para que el endurecimiento tenga éxito y se proporcione una resistencia ultra alta. Preferiblemente, el contenido de carbono C del acero es 0,08 - 0,12 %, lo que mejora aún más dichas propiedades. Lo más preferiblemente, el contenido de carbono está en el intervalo de 0,08 a 0,10 %. Un bajo contenido de carbono también dificulta la formación de austenita retenida entre los listones de martensita, con lo que se reduce el riesgo de grietas por hidrógeno.In relation to its level of resistance, steel has a somewhat low carbon content C: 0.07 - 0.12%, which is useful for the impact toughness and weldability of the material, where the CEV equivalent of carbon can be somewhat high. Carbon C at least 0.07% is required for hardening to succeed and provide ultra high strength. Preferably, the carbon content C of the steel is 0.08 - 0.12%, which further improves said properties. Most preferably, the carbon content is in the range of 0.08 to 0.10%. A low carbon content also hinders the formation of retained austenite between the martensite slats, thereby reducing the risk of hydrogen cracking.

Sorprendentemente, un equivalente de carbono algo elevado CEV = (C Mn/6 (Cr Mo V)/5 (Ni Cu) /15) en un acero estructural de resistencia ultra alta de acuerdo con la invención influye positivamente en el suministro de una combinación de buena tenacidad y resistencia al choque en una soldadura. De la Tabla 1 se observa que, para un ejemplo de acero de acuerdo con la invención, el equivalente de carbono CEV > 0,50. Entonces, durante la soldadura, la zona re-austenitizada se endurece adecuadamente, con lo que se consigue una alta resistencia combinada con una buena tenacidad al choque. Más preferiblemente, el equivalente de carbono del acero es 0,5 < CEV < 1,2, lo más preferiblemente 0,65 < CEV < 1,00.Surprisingly, a somewhat high carbon equivalent CEV = (C Mn / 6 (Cr Mo V) / 5 (Ni Cu) / 15) in an ultra high strength structural steel according to the invention positively influences the supply of a combination good toughness and shock resistance in a weld. From Table 1 it is observed that, for an example of steel according to the invention, the carbon equivalent CEV> 0.50. Then, during welding, the re-austenitized zone hardens properly, thereby achieving high strength combined with good impact toughness. More preferably, the carbon equivalent of the steel is 0.5 <CEV <1.2, most preferably 0.65 <CEV <1.00.

Silicio Si.Silicon Yes.

El contenido de Si del acero es 0,1 - 0,7 %, especialmente para lograr resistencia. No se utilizan contenidos de Si inferiores a 0,1%, por la desulfuración y el control de forma de las inclusiones del acero es más fácil cuando el acero contiene un poco de silicio. Además, el silicio Si contribuye a mejorar la resistencia a la intemperie de un acero. Por otro lado, un contenido excesivo de Si puede debilitar la resistencia al choque y afectar a la calidad de la superficie. Por esta razón, el contenido de Si es preferiblemente del 0,15 - 0,4 % y lo más preferiblemente del 0,15 - 0,25 %, en el que se asegura la excelente calidad de la superficie así como la excelente resistencia al choque de un acero en forma de lámina.The Si content of the steel is 0.1 - 0.7%, especially for strength. Si contents of less than 0.1% are not used, because desulfurization and shape control of steel inclusions is easier when the steel contains a little silicon. In addition, Si silicon contributes to improving the weather resistance of a steel. On the other hand, an excessive content of Si can weaken the resistance to shock and affect the quality of the surface. For this reason, the Si content is preferably 0.15-0.4% and most preferably 0.15-0.25%, which ensures excellent surface quality as well as excellent resistance to collision of a sheet-shaped steel.

Manganeso Mn.Manganese Mn.

El contenido de Mn del acero es 0,5 - 2,0 %, porque con el manganeso aumenta la templabilidad del acero. Sin embargo, el contenido de Mn del acero es preferiblemente moderado, porque el manganeso Mn puede infiltrarse en una colada continua y puede debilitar desfavorablemente el alargamiento de un acero enfriado directamente, así como debilitar también la tenacidad a la rotura. Por esta razón, en los espesores de acero estructural el manganeso se usa preferiblemente 0,5 -1,5 %. De acuerdo con una realización preferida, el manganeso Mn se alea al menos un 0,7 %, especialmente cuando el espesor del acero estructural es Th (Thickness) • 5 mm. De acuerdo con la realización más preferible, el manganeso se alea al menos al 0,9 %, especialmente cuando el espesor del acero estructural Th • 6 mm. Níquel Ni. The Mn content of the steel is 0.5 - 2.0%, because with manganese the hardenability of the steel increases. However, the Mn content of the steel is preferably moderate, because manganese Mn can infiltrate a continuous casting and can unfavorably weaken the elongation of a directly cooled steel, as well as weaken the toughness at break. For this reason, in the thicknesses of structural steel, manganese is preferably used 0.5-1.5%. According to a preferred embodiment, manganese Mn is alloyed at least 0.7%, especially when the thickness of the structural steel is Th ( Thickness) • 5 mm. According to the most preferable embodiment, manganese is alloyed at least 0.9%, especially when the thickness of the structural steel Th • 6 mm. Nickel Ni.

El contenido de Ni del acero es 0,8 - 4,5 %; preferiblemente 1,5 % - 4,5 %, que es un alto contenido en comparación con un acero estructural típico de esta clase de resistencia. Sin embargo, con un alto contenido de Ni se consigue sobre todo una alta resistencia debido a una mayor capacidad de endurecimiento sin riesgo significativo de grietas por hidrógeno, en donde puede reducirse la necesidad de precalentamiento durante la soldadura. Además, se logra una mejor tenacidad al choque tanto del metal de base como del HAZ, cuando se desea mantener alto el nivel de resistencia en ambos. Además, el níquel Ni permite excelentes propiedades de resistencia a la intemperie, que, según el contenido de la invención, mejoran la resistencia del acero incluso a la corrosión del agua salada. Por esta razón, el contenido de Ni del acero es más preferiblemente 2,6 - 4,0%, en donde, para el acero, se logra una excelente resistencia al agua salada.The Ni content of the steel is 0.8 - 4.5%; preferably 1.5 % - 4.5 %, which is a high content compared to a typical structural steel of this strength class. However, with a high Ni content a high resistance is achieved above all due to a greater hardening capacity without significant risk of hydrogen cracking, where the need for preheating during welding can be reduced. In addition, a better impact toughness is achieved for both the base metal and the HAZ, when it is desired to keep the resistance level high in both. Furthermore, nickel Ni allows excellent weather resistance properties, which, according to the content of the invention, improve the resistance of steel even to salt water corrosion. For this reason, the Ni content of the steel is more preferably 2.6 - 4.0%, where, for steel, excellent resistance to salt water is achieved.

Cobre Cu.Copper Cu.

A la manera del níquel Ni, el contenido de Cu del acero aumenta su resistencia. Además, el cobre Cu aumenta especialmente la resistencia a la intemperie del acero y se usa de 0,25 a 3,0 %. En la invención, el bajo contenido de carbono del acero de resistencia ultra alta se hace posible especialmente aleando Cu y Ni, lo que es preferible para la soldabilidad.In the manner of nickel Ni, the Cu content of the steel increases its strength. Furthermore, copper Cu especially increases the weather resistance of steel and is used from 0.25 to 3.0%. In the invention, the low carbon content of ultra high strength steel is made possible especially by alloying Cu and Ni, which is preferable for weldability.

El contenido combinado de cobre Cu y níquel Ni es, como porcentajes en peso, preferible pero no necesariamente, al menos 2,5%, de acuerdo con la siguiente condición Cu (%) Ni (%) > 2,5 %. En este caso, para el acero, se logra una alta resistencia con un bajo contenido de carbono, lo que asegura una buena soldabilidad y el logro de una combinación de resistencia al choque y resistencia en la HAZ de una soldadura excelentes. Preferiblemente, Cu (%) Ni (%) > 3,0 %, más preferiblemente Cu (%) Ni (%) > 3,5%. Sin embargo, la suma de níquel y cobre es preferiblemente no más del 6 %.The combined content of copper Cu and nickel Ni is, as percentages by weight, preferable but not necessarily, at least 2.5%, according to the following condition Cu (%) Ni (%)> 2.5%. In this case, for steel, high strength is achieved with a low carbon content, ensuring good weldability and achieving a combination of shock resistance and HAZ strength of excellent welding. Preferably Cu (%) Ni (%)> 3.0%, more preferably Cu (%) Ni (%)> 3.5%. However, the sum of nickel and copper is preferably not more than 6%.

Preferiblemente, el contenido de Cu es 2 - 3 %, en donde, para una costura de soldadura provista en un acero de acuerdo con la invención, se proporciona alta resistencia y tenacidad al choque. En este caso, especialmente el contenido de Ni puede mantenerse más bajo, como Ni 0,8 - 2 %.Preferably, the Cu content is 2-3%, where, for a weld seam provided in a steel according to the invention, high resistance and impact toughness are provided. In this case, especially the Ni content can be kept lower, such as Ni 0.8-2%.

De acuerdo con una realización, el contenido de Cu es de 0,25 - 2 %, en el que, con contenidos razonables de carbono y níquel, se logran buenas propiedades de soldabilidad y resistencia en relación con las propiedades de resistencia del acero con costes razonables de elementos de aleación.According to one embodiment, the Cu content is 0.25-2%, in which, with reasonable carbon and nickel contents, good weldability and strength properties are achieved in relation to the strength properties of steel with costs reasonable alloying elements.

Cromo Cr.Chrome Cr.

El contenido de Cr del acero es 0,5 - 1,6%. El cromo se alea al menos al 0,5 %, porque el cromo Cr aumenta la templabilidad y la resistencia del acero y mejora la resistencia a la intemperie. Sin embargo, un contenido de Cr excesivamente alto es innecesario para asegurar la templabilidad, cuando el acero es acorde con la invención por parte de los otros elementos de aleación. Preferiblemente, el contenido de Cr es 0,7 - 1,6 %, lo más preferiblemente 0,9 -1,4 %, en donde se aseguran especialmente las excelentes propiedades de resistencia a la intemperie del acero. The Cr content of the steel is 0.5 - 1.6%. Chromium is alloyed at least 0.5%, because Chromium Cr increases the hardenability and strength of steel and improves weather resistance. However, an excessively high Cr content is unnecessary to ensure hardenability, when the steel is in accordance with the invention by the other alloying elements. Preferably, the Cr content is 0.7-1.6%, most preferably 0.9-1.4%, where the excellent weather resistance properties of the steel are especially ensured.

Por ejemplo, la resistencia a la intemperie del acero, son elementos de aleación excepcionalmente esenciales de un acero estructural según la invención el níquel Ni, cobre Cu, cromo Cr y silicio Si. Para asegurar la resistencia a la intemperie, el contenido de la suma de estos elementos de aleación, como porcentajes en peso, es preferiblemente de al menos 3,0 %, es decirFor example, the weather resistance of steel, nickel Ni, copper Cu, chromium Cr and silicon Si are exceptionally essential alloying elements of a structural steel according to the invention. To ensure weather resistance, the content of the sum of these alloying elements, as percentages by weight, is preferably at least 3.0%, i.e.

Cu (%) Cr (%) Ni (%) Si (%) > 3,0 %Cu (%) Cr (%) Ni (%) Si (%)> 3.0%

Preferiblemente, para asegurar la templabilidad, el contenido de la suma de cromo Cr y manganeso Mn, como porcentajes en peso, es al menos 1,8, es decirPreferably, to ensure hardenability, the content of the sum of chromium Cr and manganese Mn, as percentages by weight, is at least 1.8, i.e.

Mn (%) Cr (%) > 1,8%Mn (%) Cr (%)> 1.8%

Molibdeno Mo.Molybdenum Mo.

El contenido de Mo del acero es < 0,8 %, porque el molibdeno Mo hace aumentar la resistencia del acero pero, para contenidos excesivamente altos, puede debilitar las propiedades de trabajo en frío de un acero estructural de acuerdo con la invención, como la expandibilidad y, además, el Mo aumenta los costes del elemento de aleación. Preferiblemente, el contenido de Mo es de 0,1 - 0,8 %, porque el molibdeno hace aumentar la resistencia y la tenacidad al choque evitando eficazmente la recristalización durante el laminado en caliente, en el que los granos de austenita se aplanan y se proporciona una microestructura de enfriamiento directo de grano fino.The Mo content of the steel is <0.8%, because molybdenum Mo increases the strength of the steel but, for excessively high contents, it can weaken the cold working properties of a structural steel according to the invention, such as expandability and, in addition, Mo increases the costs of the alloying element. Preferably, the Mo content is 0.1-0.8%, because molybdenum increases impact strength and toughness by effectively preventing recrystallization during hot rolling, in which the austenite grains are flattened and provides a fine-grain direct cooling microstructure.

Lo más preferiblemente, el contenido de Mo es 0,1 - 0,25 %, porque al menos puede ser necesario un 0,1 % por razones de resistencia, pero, por otro lado, los contenidos de Mo de menos de 0,25% contribuyen a la expandibilidad del acero.Most preferably, the Mo content is 0.1 - 0.25%, because at least 0.1% may be required for strength reasons, but on the other hand, Mo contents of less than 0.25 % contribute to the expandability of steel.

Titanio Ti. Titanium Ti.

El contenido de Ti del acero es limitado Ti < 0,04 %, porque los altos contenidos de Ti pueden dificultar el éxito del enfriamiento directo y aumentar la cantidad de nitruros de titanio (TiN) en el acero, lo que puede tener una influencia perjudicial, entre otros, en la tenacidad al choque, tenacidad a la rotura y el alargamiento. Sin embargo, el titanio Ti se alea preferiblemente al menos en un 0,005 %, porque el titanio Ti mejora las propiedades de soldadura del acero al dificultar el crecimiento de granos en el área HAZ, en donde se puede usar un mayor aporte de calor, lo que proporciona un punto de unión suave del cordón de soldadura y el metal de base. Como resultado, debido a una pequeña cantidad de aleación de Ti (0,005 - 0,04 %), las costuras de soldadura se vuelven lo más resistentes al choque posible, y a partir de un acero estructural de acuerdo con la invención pueden producirse soldando estructuras excepcionalmente confiables, y también se puede aumentar la eficiencia del trabajo de soldadura.The Ti content of the steel is limited Ti <0.04%, because the high Ti content can hinder the success of direct cooling and increase the amount of titanium nitrides (TiN) in the steel, which can have a detrimental influence , among others, in the impact toughness, tear strength and elongation. However, Ti titanium is preferably alloyed by at least 0.005%, because Ti titanium improves the welding properties of steel by hindering grain growth in the HAZ area, where a higher heat input can be used, which It provides a smooth bonding point of the weld bead and the base metal. As a result, due to a small amount of Ti alloy (0.005 - 0.04%), the weld seams become as shock resistant as possible, and exceptionally weldable structures can be produced from structural steel according to the invention. reliable, and can also increase the efficiency of welding work.

Preferiblemente, el contenido de Ti es < 0,02 %, particularmente a espesores mayores Th > 5 mm, para asegurar la resistencia al choque. Lo más preferiblemente, el titanio Ti se alea así del 0,005 al 0,02 %.Preferably, the Ti content is <0.02%, particularly at thicknesses Th> 5 mm, to ensure shock resistance. Most preferably, titanium Ti is thus alloyed from 0.005 to 0.02%.

Aluminio Al.Aluminum Al.

El aluminio Al puede usarse para condensar el acero a contenidos de 0,01 - 0,15 %. Un acero estructural de acuerdo con la invención puede conseguir excelentes propiedades de soldadura por resistencia, cuando el contenido de Al es Al < 0,045%.Aluminum Al can be used to condense steel to contents of 0.01 - 0.15%. A structural steel according to the invention can achieve excellent resistance welding properties, when the Al content is Al <0.045%.

Calcio Ca.Calcium Ca.

El calcio se puede usar típicamente de 0,0005 a 0,005 %, por ejemplo, para la eliminación de la influencia perjudicial de los compuestos creados en relación con la desulfuración y/o en la condensación.Calcium can typically be used from 0.0005 to 0.005%, for example, for the removal of the detrimental influence of the compounds created in connection with desulfurization and / or condensation.

Preferiblemente, un acero estructural de resistencia ultra alta de acuerdo con la invención consiste en solamente dichos elementos, siendo el resto hierro e impurezas inevitables. Las impurezas inevitables pueden ser, por ejemplo, nitrógeno N, fósforo P y azufre S. El contenido de nitrógeno N es limitado N: < 0,01 %, preferiblemente N: < 0,005 %. Un bajo contenido de nitrógeno también hace posible mantener bajo el nivel de Ti.Preferably, an ultra high strength structural steel according to the invention consists of only such elements, the balance being iron and impurities inevitable. The unavoidable impurities can be, for example, nitrogen N, phosphorus P and sulfur S. The nitrogen content N is limited to N: <0.01%, preferably N: <0.005%. A low nitrogen content also makes it possible to keep the Ti level low.

Debido a sus propiedades perjudiciales, se intenta mantener el contenido de fósforo P y azufre S tan bajo como sea posible, por ejemplo, P < 0,02 % y S < 0,04 %. Preferiblemente, el contenido de S es < 0,005 % para proporcionar la mejor expandibilidad y resistencia al choque. Sin embargo, aunque un alto contenido de fósforo P podría ser ventajoso debido a las propiedades de resistencia a la intemperie, su influencia en el debilitamiento de la tenacidad al choque es tan drástica en un acero tan fuerte, que no puede ser aleado a propósito y es deseable su contenido lo más bajo posible.Due to its harmful properties, an attempt is made to keep the content of phosphorus P and sulfur S as low as possible, for example, P <0.02% and S <0.04%. Preferably the S content is <0.005% to provide the best expandability and shock resistance. However, although a high content of phosphorus P could be advantageous due to weathering properties, its influence on weakening impact toughness is so drastic on such strong steel that it cannot be purposely alloyed and its lowest content is desirable.

No es necesario alear vanadio V en un acero estructural de acuerdo con la invención porque, en un acero estructural de acuerdo con la invención, puede debilitar la tenacidad al choque y la soldabilidad, especialmente en soldadura multi-pasada. Debido a lo dicho, el contenido de vanadio V es, preferiblemente pero no necesariamente, limitado V < 0,1 %, lo más preferiblemente V <0,05 %.Vanadium V does not need to be alloyed in a structural steel according to the invention because, in a structural steel according to the invention, it can weaken impact toughness and weldability, especially in multi-pass welding. Due to what has been said, the vanadium content V is, preferably but not necessarily, limited V <0.1%, most preferably V <0.05%.

El niobio Nb puede, en algunos casos, ser aleado al 0,008 - 0,08% para aumentar la tenacidad. Sin embargo, el uso de niobio no es imprescindible. Preferiblemente, cuando el acero estructural de resistencia ultra alta es un acero de fleje, es decir, un producto de acero producido en una línea de laminación de fleje, no se alea niobio Nb para asegurar propiedades de expansibilidad, en donde su contenido es menor que 0,008%, lo más preferiblemente menor que 0,005%.Niobium Nb can, in some cases, be alloyed 0.008-0.08% to increase toughness. However, the use of niobium is not essential. Preferably, when the ultra high strength structural steel is a strip steel, i.e. a steel product produced in a strip rolling line, Nb niobium is not alloyed to ensure expansibility properties, where its content is less than 0.008%, most preferably less than 0.005%.

Es innecesario alear el Boro B en un acero estructural de acuerdo con la invención, porque se logra una templabilidad adecuada mediante otros elementos de aleación. Además, dejar de lado la aleación de boro permite reducir el nivel de Ti hasta un nivel de acuerdo con la invención, porque el titanio no necesita ser aleado en una cantidad adecuada para asegurar la función del boro. Preferiblemente, el contenido de boro del acero es por tanto inferior al 0,0003 %. Alloying Boron B in a structural steel according to the invention is unnecessary, because adequate hardenability is achieved by other alloying elements. Furthermore, leaving the boron alloy aside allows the Ti level to be reduced to a level according to the invention, because titanium does not need to be alloyed in an adequate amount to ensure boron function. Preferably, the boron content of the steel is therefore less than 0.0003%.

Sin embargo, especialmente a espesores mayores Th 9 - 40 mm, el boro B puede ser aleado 0,0005 - 0,003 %, si no se puede asegurar adecuadamente la templabilidad sin él. Sin embargo, en este caso, el contenido de Ti del acero debe estar en el margen de 0,02 - 0,04 % o tal que Ti (%) > 3 * N (%) pero, sin embargo, Ti < 0,04 %.However, especially at thicknesses greater than Th 9 - 40 mm, boron B can be alloyed 0.0005 - 0.003%, if hardenability cannot be adequately ensured without it. However, in this case, the Ti content of the steel must be in the range of 0.02 - 0.04% or such that Ti (%)> 3 * N (%) but, nevertheless, Ti <0, 04%.

La composición del acero proporcionada en la etapa de aleación 2 hace que el acero sea endurecible, en donde, en el enfriamiento directo 8, el acero se endurece sustancialmente como martensita. La microestructura de un producto de acero de acuerdo con la invención también puede consistir en martensita auto-templada. Hay más del 80%, preferiblemente más del 90%, como porcentajes en volumen, de martensita y/o martensita templada. El resto de la microestructura puede comprender pequeñas cantidades de estructuras de bainita, como la bainita superior o inferior. The composition of the steel provided in the alloy stage 2 makes the steel hardenable, where, in direct cooling 8, the steel hardens substantially as martensite. The microstructure of a steel product according to the invention can also consist of self-hardened martensite. There are more than 80%, preferably more than 90%, as percentages by volume, of martensite and / or warm martensite. The rest of the microstructure can comprise small amounts of bainite structures, such as the upper or lower bainite.

Según la realización preferida, la planicidad (relación de aspecto) de la estructura de austenita anterior de un acero estructural de resistencia ultra alta de acuerdo con la invención es al menos 1,5 y la MLI (intercepción lineal media) de la estructura de austenita anterior es inferior a 20 micrómetros. According to the preferred embodiment, the flatness (aspect ratio) of the above austenite structure of an ultra high strength structural steel according to the invention is at least 1.5 and the MLI (mean linear intercept) of the austenite structure anterior is less than 20 micrometers.

La definición de MLI se basa en la raíz cúbica del producto de la sección transversal de las tres direcciones principales diferentes de la estructura previa del grano de austenita. El cálculo de la MLI y la planicidad de la estructura de austenita anterior se describe con más detalle, por ejemplo, en la fuente: "Worked Examples on Quantitative Metallography, The Institute of Materials, Minerals and Mining, London, UK” (2003), p1, ISBN 978 1902653808".The definition of MLI is based on the cube root of the product of the cross section of the three different principal directions of the previous austenite grain structure. The calculation of the MLI and the flatness of the austenite structure above is described in more detail, for example in the source: "Worked Examples on Quantitative Metallography, The Institute of Materials, Minerals and Mining, London, UK” (2003) , p1, ISBN 978 1902653808 ".

Además, es típico de un producto de acero de acuerdo con la invención que la planicidad (relación de aspecto) y preferiblemente también la MLI (intersección lineal media), medidas desde diferentes sitios del producto de acero, sean sustancialmente del mismo valor, lo cual es típico para un producto laminado en caliente a diferencia, por ejemplo, de un producto de acero que tiene formas forjadas en caliente. En otras palabras, la desviación de estas cantidades es baja en un producto de acero de acuerdo con la invención. Como resultado, las propiedades del producto de acero son uniformes en diferentes puntos.Furthermore, it is typical of a steel product according to the invention that the flatness (aspect ratio) and preferably also the MLI (mean linear intersection), measured from different sites of the steel product, are of substantially the same value, which it is typical for a hot rolled product as opposed to, for example, a steel product having hot forged shapes. In other words, the deviation of these amounts is low in a steel product according to the invention. As a result, the properties of the steel product are uniform at different points.

De acuerdo con una realización, el acero se ha templado 12 después del enfriamiento directo, en el que el acero es martensítico templado. En esta realización, es excepcionalmente importante alear cobre Cu en el acero, que precipita durante el templado, aumentando la resistencia del acero.According to one embodiment, the steel has been quenched 12 after direct cooling, in which the steel is quenched martensitic. In this embodiment, it is exceptionally important to allocate copper Cu in the steel, which precipitates during quenching, increasing the strength of the steel.

En un método de acuerdo con la invención, de acuerdo con la Fig. 1, se lamina 5 una placa de acero en un molino de manera que, en el último paso, la temperatura de laminación del acero es 720 - 950 °C, método en el cual, después del último paso realizado en el molino, el acero se enfría directamente (8) a una velocidad de enfriamiento de 20-150 °C/s a una temperatura no superior a 450 °C.In a method according to the invention, according to Fig. 1, a steel plate is rolled in a mill so that, in the last step, the rolling temperature of the steel is 720 - 950 ° C, method in which, after the last step carried out in the mill, the steel is directly cooled (8) at a cooling rate of 20-150 ° C / s at a temperature not exceeding 450 ° C.

En lo que sigue se describen los pasos de un método de acuerdo con la invención:In the following the steps of a method according to the invention are described:

La aleación 2 del acero se realiza mediante formas conocidas de añadir elementos de aleación, por ejemplo, en la estación de manipulación de acero de CAS-OB. Los elementos de aleación a añadir al acero y su contenido son, para la invención, la cuestión más importante de la etapa 2 del método. En esta etapa, el acero se alea 2 de manera que la composición del acero comprenda, como porcentajes en peso, los elementos citados en la reivindicación 11.Alloy 2 of the steel is made by known ways of adding alloying elements, for example at the CAS-OB steel handling station. The alloying elements to be added to the steel and their content are, for the invention, the most important question of step 2 of the method. At this stage, the steel is alloyed 2 so that the steel composition comprises, as percentages by weight, the elements mentioned in claim 11.

Posteriormente, el acero se cuela en continuo de una manera conocida como una losa de acero, que se transfiere aún más, por ejemplo, después de austenizar el recocido (900 - 1350 °C) que se produce en un horno de vigas galopantes, para ser laminado en caliente, en el cuya etapa de laminado en caliente 5 la placa de acero se lamina al espesor deseado como un producto de acero en forma de lámina y se enfría directamente 8 inmediatamente después del laminado 5. En otras palabras, después del último paso del laminado 5, se realiza el enfriamiento directo 8.Subsequently, the steel is continuously cast in a manner known as a steel slab, which is further transferred, for example, after austenitizing the annealing (900 - 1350 ° C) that occurs in a galloping beam furnace, to be hot rolled, in which hot rolling step 5 the steel plate is rolled to the desired thickness as a sheet steel product and is directly cooled 8 immediately after rolling 5. In other words, after the last step of the laminate 5, direct cooling 8 is carried out.

Específicamente cuando se necesita un gran alargamiento, puede hacerse un templado 12 para el acero, en el que el acero es calentado y a continuación se deja enfriar. El templado puede realizarse, por ejemplo, en el rango de temperatura de 500 - 600 °C, típicamente durante aproximadamente 0,2 - 2 horas. A temperaturas más altas, se puede usar un tiempo de templado más corto. La temperatura de temple más alta es de 700 °C, porque un acero estructural de resistencia ultra alta según la invención es muy difícil de alcanzar por encima de esta temperatura, incluso usando una temperatura de templado muy corta.Specifically when a large elongation is needed, a tempering 12 can be made for the steel, in which the steel is heated and then allowed to cool. Tempering can be performed, for example, in the temperature range of 500-600 ° C, typically for about 0.2-2 hours. At higher temperatures, a shorter tempering time can be used. The highest quenching temperature is 700 ° C, because an ultra high strength structural steel according to the invention is very difficult to reach above this temperature, even using a very short quenching temperature.

Preferiblemente, el procesamiento del acero es, sin embargo, meramente termomecánico, en el que, después del enfriamiento directo rápido 8, no se realizan tratamientos térmicos posteriores, tales como templado 12. Por el método, se pueden obtener productos de acero, cuyas propiedades mecánicas son buenas sin necesidad de realizar en el producto un tratamiento térmico posterior a la soldadura, que incrementa los costes. El templado 12 no es imperativo para mejorar las propiedades mecánicas de un acero estructural de acuerdo con la invención, porque, según la invención, se logra una martensita resistente. Además, la relación de rendimiento del acero estructural puede aumentar con un templado demasiado próximo al valor 1, lo que puede ser desventajoso en algunas aplicaciones.Preferably, the processing of the steel is, however, merely thermomechanical, in which, after rapid direct cooling 8, no subsequent heat treatments, such as quenching, 12 are performed. By the method, steel products can be obtained, the properties of which mechanical are good without the need to perform a post-weld heat treatment on the product, which increases costs. Quenching 12 is not imperative to improve the mechanical properties of a structural steel according to the invention, because, according to the invention, a strong martensite is achieved. In addition, the performance ratio of structural steel can increase with quenching too close to value 1, which may be disadvantageous in some applications.

La ventaja de un templado directo de acero 8 inmediatamente del laminado en caliente es que los elementos de aleación que aumentan la templabilidad están bien disueltos y, por lo tanto, aumentan de manera eficiente la templabilidad, porque el recocido de austenización se ha producido a una temperatura elevada (1000 - 1350 °C). El tamaño de grano del acero aumenta a una temperatura de recalentamiento alta pero, en el laminado en caliente 5, de nuevo el tamaño de grano puede triturarse fino mediante la recristalización repetida de la estructura de grano. Cuando el laminado en caliente 5 continúa por debajo de la temperatura de recristalización, se puede hacer que la austenita se aplane incluso más, en donde el tamaño del paquete de la martensita disminuye y la densidad de desplazamiento de la martensita aumenta. En este caso, la tenacidad al choque de la martensita formada aumenta, y especialmente aumenta el límite elástico. Por tanto, también la resistencia a la tracción y la dureza pueden aumentar ligeramente. El resultado es la resistente microestructura martensítica de un acero estructural de resistencia ultra alta según la invención.The advantage of direct steel quenching 8 immediately from hot rolling is that the alloying elements that increase hardenability are well dissolved, and therefore efficiently increase hardenability, because austenitic annealing has occurred at a elevated temperature (1000 - 1350 ° C). The grain size of the steel increases at a high reheat temperature but, in hot rolling 5, again the grain size can be finely ground by repeated recrystallization of the grain structure. When the hot rolling 5 continues below the recrystallization temperature, the austenite can be made to flatten even further, where the size of the martensite package decreases and the displacement density of the martensite increases. In this case, the impact toughness of the formed martensite increases, and especially increases the elastic limit. Therefore, the tensile strength and hardness may also increase slightly. The result is the resistant martensitic microstructure of an ultra high resistance structural steel according to the invention.

La presente invención permite una estructura resistente también en una junta de soldadura proporcionada en el acero. The present invention allows a strong structure also in a weld joint provided in the steel.

En el endurecimiento en horno tradicional, el recocido de austenización no se puede realizar a una temperatura tan alta debido al crecimiento del grano, porque el tamaño de grano de la austenita se mantendría grande y el tamaño del paquete de listones de la martensita se formaría tan grande, lo que nuevamente debilitaría la tenacidad al choque del metal de base.In traditional oven hardening, austenitizing annealing cannot be performed at such a high temperature due to grain growth, because the grain size of the austenite would remain large and the size of the Martensite slat pack would form so large, again weakening the impact toughness of the base metal.

Preferiblemente, con un acero estructural de resistencia ultra alta de acuerdo con la invención, que se ha de producir mediante enfriamiento directo 8, se logra una mayor resistencia con la misma composición química en comparación con el acero producido tradicionalmente por endurecimiento en horno. Esto significa que, mediante un método acorde con la invención, puede reducirse la cantidad y el contenido de los elementos de aleación, lo que de nuevo permite la reducción de los costes del elemento de aleación.Preferably, with an ultra high strength structural steel according to the invention, to be produced by direct cooling 8, higher strength is achieved with the same chemical composition compared to steel traditionally produced by furnace hardening. This means that, by a method according to the invention, the quantity and content of the alloying elements can be reduced, which again allows the cost of the alloying element to be reduced.

De acuerdo con la primera realización del método, el acero estructural se produce como un acero de fleje, cuyos pasos específicos, para una invención según la primera realización, se muestran en la figura 3.According to the first embodiment of the method, the structural steel is produced as a strip steel, the specific steps of which, for an invention according to the first embodiment, are shown in figure 3.

La figura 3 muestra con más detalle la producción de una tira de acero de resistencia ultra alta de acuerdo con la primera realización. Después de la etapa de aleación 2 y el recocido de austenización (1200 - 1350 °C), la placa de acero se lamina de acuerdo con la etapa 4 de la Fig. 3. El laminado 4 se realiza, por ejemplo, de modo que, en la etapa 4, se realiza el laminado en caliente a una temperatura de 950 - 1280 °C hasta un espesor de 25 a 50 mm, desde el cual se transfiere inmediatamente al laminador de banda de la etapa 5, en el que se enrolla como una tira cuyo espesor final es 4 -12 mm. Según las recomendaciones, el grosor final de la tira de acero es de al menos 5 mm. También se recomienda que el grosor final no sea superior a 10 mm.Figure 3 shows in more detail the production of an ultra high strength steel strip according to the first embodiment. After alloy step 2 and austenitic annealing (1200-1350 ° C), the steel plate is rolled according to step 4 of Fig. 3. Rolling 4 is performed, for example, so that , in stage 4, hot rolling is carried out at a temperature of 950 - 1280 ° C to a thickness of 25 to 50 mm, from which it is immediately transferred to the strip mill of stage 5, where it is wound as a strip whose final thickness is 4 -12 mm. According to the recommendations, the final thickness of the steel strip is at least 5 mm. It is also recommended that the final thickness does not exceed 10 mm.

El número de pasadas en el laminador de banda es típicamente de 5 a 7. El último pase en el laminador de banda se realiza en el margen de temperatura de 760 - 950 °C, de acuerdo con las recomendaciones en el margen de temperatura de 850 - 920 °C, especialmente si la banda es relativamente delgada, en donde las fuerzas de laminado permanecen más bajas.The number of passes on the belt mill is typically 5 to 7. The last pass on the belt mill is performed in the temperature range of 760 - 950 ° C, according to the recommendations in the 850 temperature range. - 920 ° C, especially if the strip is relatively thin, where the rolling forces remain lower.

Después de la última pasada del laminado 5, se inicia en 15 segundos el enfriamiento directo 8 del acero de fleje. Cuando comienza el enfriamiento directo 8, la temperatura del acero de fleje debe ser de al menos 700 °C. El enfriamiento directo 8 se realiza como enfriamiento con agua de forma que la velocidad de enfriamiento es 30 -150 °C/s, según las recomendaciones, el límite superior no es más de 120 °C/s. El enfriamiento directo 8 se realiza a una temperatura de no más de 300 °C, de acuerdo con las recomendaciones no más de 100 °C. Inmediatamente después del enfriamiento directo 8, el acero de fleje puede enrollarse en la etapa 10. La temperatura de enrollamiento puede ocurrir en el margen de temperatura de 30 - 300 °C. De acuerdo con las recomendaciones, la temperatura de inicio del bobinado 10 no es superior a 100 °C porque, cuando se bovina un acero a una temperatura superior a 100 °C, se puede formar un colchón de vapor discontinuo en la superficie del acero, lo que complica el proceso y causa debilitamiento de la planicidad.After the last pass of the laminate 5, the direct cooling 8 of the strip steel is started in 15 seconds. When direct cooling 8 begins, the steel strip temperature must be at least 700 ° C. Direct cooling 8 is performed as water cooling so that the cooling rate is 30 -150 ° C / s, according to the recommendations, the upper limit is not more than 120 ° C / s. Direct cooling 8 is carried out at a temperature of not more than 300 ° C, according to the recommendations not more than 100 ° C. Immediately after direct cooling 8, the strip steel can be wound in step 10. The winding temperature can occur in the temperature range of 30-300 ° C. According to the recommendations, the start temperature of the winding 10 is not higher than 100 ° C because, when a steel is boiled at a temperature higher than 100 ° C, a discontinuous steam cushion can form on the steel surface, which complicates the process and causes weakness of the flatness.

Preferiblemente, la temperatura final del enfriamiento directo 8 no es superior a 100 °C, porque, en este caso, después del enfriamiento rápido, se obtiene una tira plana, en la que los bordes también son uniformes y planos.Preferably, the final temperature of direct cooling 8 is not higher than 100 ° C, because, in this case, after rapid cooling, a flat strip is obtained, in which the edges are also uniform and flat.

Preferiblemente, el acero se enfría directamente 8 a la temperatura ambiente.Preferably, the steel is directly cooled 8 to room temperature.

Si es necesario, el tratamiento de templado 12 se puede hacer al acero, en donde el acero se calienta y, después, se deja enfriar. El temple 12 se puede hacer, por ejemplo, en el rango de temperatura de 500 - 600 °C, por ejemplo, durante menos de aproximadamente dos horas.If necessary, quenching treatment 12 can be made to the steel, where the steel is heated and then allowed to cool. Quenching 12 can be done, for example, in the temperature range of 500-600 ° C, for example, for less than about two hours.

Por ejemplo, también es concebible una solución implementada con calentamiento acelerado, en el que se realiza el posible templado 12 antes del bobinado 10.For example, a solution implemented with accelerated heating is also conceivable, in which the possible tempering 12 is performed before the winding 10.

De acuerdo con la segunda realización del método, el acero estructural de resistencia ultra alta se produce como una lámina de acero, más específicamente una denominada chapa cuarto, donde las etapas esenciales para la segunda realización se muestran en la Fig. 4.According to the second embodiment of the method, ultra high strength structural steel is produced as a steel sheet, more specifically a so-called fourth sheet, where the essential steps for the second embodiment are shown in Fig. 4.

Después de la etapa de aleación 2 y el recocido de austenización (1000 - 1300 °C), la placa de acero se lamina de acuerdo con la etapa 5 de la Fig. 4. El laminado de la placa se realiza, por ejemplo, en un denominado molino cuatro reversible, en el que la placa de acero se lamina entre los molinos en movimientos de atrás a adelante a una temperatura de 750 -1300 °C. En la etapa 5, la lámina se enrolla parcial o totalmente a su ancho final y, a continuación, se realiza un giro de 90° 9 en el plano de la hoja. A continuación, la laminación 5 continúa hasta que se alcanza el grosor deseado. Alternativamente, el giro 9 se puede realizar más de una vez entre las etapas de laminación 5 y la laminación se puede realizar en diferentes direcciones más de una vez. Para la invención es esencial que, en el último paso del laminado, la temperatura en la laminación de la hoja sea inferior a 950 °C, según las recomendaciones inferior a 900 °C. Después de la última pasada del laminado 5, el enfriamiento directo 8 de la lámina de acero se inicia en 30 segundos, preferiblemente en 15 segundos. Cuando comienza el enfriamiento directo 8, la temperatura de la chapa de acero debe ser de al menos 700 °C. El enfriamiento directo 8 se realiza como enfriamiento en agua, de forma que la velocidad de enfriamiento sea de 20 - 150 °C/s. El enfriamiento directo 8 se realiza a una temperatura no superior a 450 °C, de acuerdo con las recomendaciones no superior a 200 °C. After alloy step 2 and austenitic annealing (1000-1300 ° C), the steel plate is rolled according to step 5 in Fig. 4. The plate is rolled, for example, in a so-called reversible four mill, in which the steel plate is rolled between the mills in back to front movements at a temperature of 750 -1300 ° C. In step 5, the sheet is partially or fully wound to its final width, and then a 90 ° 9 turn is made in the plane of the sheet. Then lamination 5 continues until the desired thickness is reached. Alternatively, the rotation 9 can be carried out more than once between the rolling steps 5 and the rolling can be carried out in different directions more than once. For the invention it is essential that, in the last step of the laminate, the temperature in the lamination of the sheet is below 950 ° C, according to the recommendations below 900 ° C. After the last pass of the roll 5, the direct cooling 8 of the steel sheet starts in 30 seconds, preferably in 15 seconds. When direct cooling 8 begins, the temperature of the sheet steel must be at least 700 ° C. Direct cooling 8 is carried out as cooling in water, so that the cooling rate is 20 - 150 ° C / s. Direct cooling 8 is carried out at a temperature not higher than 450 ° C, according to the recommendations not higher than 200 ° C.

De acuerdo con una realización, en un acero estructural, que se produce en la etapa de laminación en caliente de la invención como una lámina de acero, se alea niobio Nb 0,008 - 0,08% para aumentar la tenacidad.According to one embodiment, in a structural steel, which is produced in the hot rolling step of the invention as a steel sheet, niobium Nb 0.008-0.08% is alloyed to increase toughness.

Por producto de acero en forma de lámina se entiende un producto de acero de este tipo, cuya longitud y anchura son notablemente mayores que el grosor del laminado, es decir, por producto de acero en forma de lámina se entiende una lámina de acero o una tira de acero. Cabe afirmar a título de ejemplo que el ancho de un producto de acero en forma de lámina puede ser de 1500 mm, mientras que su grosor es de 5 mm.Sheet steel product means a steel product of this type, the length and width of which is notably greater than the thickness of the laminate, that is, sheet steel product is a steel sheet or a steel strip. It can be stated by way of example that the width of a sheet steel product can be 1500 mm, while its thickness is 5 mm.

Preferiblemente, el producto de acero en forma de lámina es un fleje de acero, ya que mediante el laminado de fleje se consiguen los costes de producción más bajos y la estructura de grano del acero puede rectificarse fina y rápida mientras se lamina en caliente 5.Preferably, the sheet steel product is a steel strip, since the lower production costs are achieved by strip rolling and the grain structure of the steel can be ground fine and fast while hot rolling 5.

El grosor de un acero estructural de resistencia ultra alta de acuerdo con la invención, Th, es de al menos 2 mm y preferiblemente de al menos 4 mm. En el caso de los flejes de acero, el espesor es preferiblemente Th = 5 -12 mm, y lo más preferiblemente Th = 6 - 10 mm, en donde la buena resistencia al choque del acero se utiliza bien en el dimensionamiento de estructuras prácticas y el acero de fleje sigue siendo técnicamente fácil de enrollar como un carrete de acero.The thickness of an ultra high strength structural steel according to the invention, Th, is at least 2mm and preferably at least 4mm. In the case of steel straps, the thickness is preferably Th = 5 -12 mm, and most preferably Th = 6 - 10 mm, where the good impact resistance of steel is well used in the dimensioning of practical structures and Strapping steel is still technically easy to roll like a steel reel.

En el caso de la placa cuarto, el grosor del producto de acero puede ser incluso de 10 a 40 mm, en donde, incluso a un grosor de 40 mm, se logra una profundidad de endurecimiento adecuada según la invención. Preferiblemente, el grosor de la placa de cuatro es de 12 - 30 mm. Si la estructura de grano aplanada es, en este caso, un objetivo específico, es preferible alear niobio Nb: 0,008 - 0,08%.In the case of the fourth plate, the thickness of the steel product can even be from 10 to 40 mm, where, even at a thickness of 40 mm, a suitable hardening depth is achieved according to the invention. Preferably, the thickness of the four plate is 12-30 mm. If the flattened grain structure is in this case a specific target, it is preferable to allocate niobium Nb: 0.008-0.08%.

Ejemplos.Examples.

A continuación, la invención se ilustra por medio de ejemplos realizados en laboratorio.The invention is illustrated below by means of laboratory examples.

Las fundiciones en miniatura de 55 mm de espesor de acuerdo con lo que se muestra en la Tabla 1, 1372, 1371, 1370 y 1369, se laminaron 5 a un espesor de 6 mm utilizando una serie de seis pasadas de laminación. Las placas se calentaron en un horno a una temperatura de 1225 °C. Después de la última pasada, se realizó un enfriamiento directo en las hojas. Las dimensiones finales del acero laminado fueron 1120 x 95 x 6 mm. Los resultados de la prueba de tracción se muestran en la Tabla 2 adjunta.The 55mm thick miniature castings as shown in Table 1, 1372, 1371, 1370 and 1369, were rolled 5 to a thickness of 6mm using a series of six rolling passes. The plates were heated in an oven to a temperature of 1225 ° C. After the last pass, direct cooling was performed on the sheets. The final dimensions of the rolled steel were 1120 x 95 x 6 mm. The results of the tensile test are shown in the attached Table 2.

Las pruebas de soldadura se realizaron utilizando una soldadura a tope MAG como una soldadura de dos carreras en la ranura sin cara raíz, en la que el ángulo de la ranura era de 50 grados, la cara raíz de 0,5 mm y el huelgo de aire de 1,5 mm. La entrada de calor utilizada fue, tanto en la primera como en la segunda ejecución de soldadura, aproximadamente 0,6 kJ/m. En la soldadura se utilizó alambre sólido MAG, que se clasifica como G 89 5 M Mn4Ni2,5CrMo según la norma EN 12534 y ER120S-G según la norma AWS A 5.28. Las costuras de la soldadura estaban en la misma dirección con la dirección de rodadura. La resistencia al choque Charpy V de las soldaduras se probó utilizando barras de prueba de 5 X 10 mm transversales en relación con la costura de la soldadura, y los resultados se muestran en la Tabla 2. Los resultados de las pruebas de soldadura son comparables cuando la soldadura se realiza de acuerdo con la disposición de dicha prueba de soldadura anterior.Weld tests were performed using a MAG butt weld as a two-stroke weld in the groove with no root face, where the angle of the groove was 50 degrees, the root face 0.5 mm and the clearance of 1.5mm air. The heat input used was, in both the first and second weld runs, approximately 0.6 kJ / m. Solid MAG wire was used in the welding, which is classified as G 89 5 M Mn4Ni2,5CrMo according to the EN 12534 standard and ER120S-G according to the AWS A 5.28 standard. The weld seams were in the same direction with the rolling direction. The Charpy V shock resistance of the welds was tested using 5 X 10 mm transverse test bars relative to the weld seam, and the results are shown in Table 2. The results of the weld tests are comparable when welding is performed in accordance with the provision of said previous welding test.

La línea de fusión FL significa el punto medio de la unión de soldadura en el plano de la lámina en dirección transversal en relación con la dirección longitudinal de la costura de soldadura. La zona afectada por el calor de grano grueso CGHAZ de soldadura se define desde el sitio FL 1 mm e ICHAZ desde el sitio FL 3 mm.The melting line FL means the midpoint of the weld joint in the plane of the sheet in the transverse direction relative to the longitudinal direction of the weld seam. The CGHAZ coarse-grained heat affected zone of weld is defined from the FL 1 mm site and ICHAZ from the FL 3 mm site.

La tabla presenta como referencia una prueba R1 a tamaño real, que se implementa termomecánicamente mediante laminado en caliente hasta un espesor de 6 mm y mediante enfriamiento directo.The table presents a real-size R1 test for reference, which is implemented thermomechanically by hot rolling to a thickness of 6 mm and by direct cooling.

Como es sabido, las propiedades de los aceros proporcionados en tamaño real son más altas por parte de la resistencia y la tenacidad al choque que las propiedades del acero proporcionadas en las pruebas de laboratorio, debido al mayor grado de deformación y al menor tamaño de grano de la austenita anterior en el escala completa resultante de esto. Por lo tanto, las propiedades de un producto de acero según la invención son, a escala industrial, presumiblemente incluso mejores de lo que se ha demostrado a este respecto, En cambio, en las propiedades de la junta de soldadura en la HAZ esto carece de influencia real. As is known, the properties of the steels provided in real size are higher in terms of resistance and impact toughness than the properties of the steel provided in laboratory tests, due to the greater degree of deformation and the smaller grain size. of the previous austenite in the full scale resulting from this. Therefore, the properties of a steel product according to the invention are, on an industrial scale, presumably even better than what has been demonstrated in this regard. In contrast, in the properties of the weld joint in the HAZ this lacks real influence.

En la Tabla 2, se observa que en los ejemplos 1372 y 1371 se logra un acero de resistencia ultra alta, cuya tenacidad al choque de la HAZ, medida transversalmente en relación con la dirección de laminación a una temperatura de -40 °C, es más de 34 J/cm2, es decir, expresado de otra forma:In Table 2, it is observed that in examples 1372 and 1371 an ultra high resistance steel is achieved, whose impact toughness of the HAZ, measured transversely in relation to the rolling direction at a temperature of -40 ° C, is more than 34 J / cm2, that is, expressed in another way:

En la Tabla 2, se observa también que, en los ejemplos 1372 y 1371, se logra un acero de resistencia ultra alta, cuya tenacidad al choque de la zona afectada por el calor de grano grueso de la soldadura, medida transversalmente en la dirección de laminación a una temperatura de -40 °C, es más de 40 J/cm2, es decir, expresado de otra forma:In Table 2, it is also observed that, in examples 1372 and 1371, an ultra high resistance steel is achieved, whose impact toughness of the area affected by the coarse-grained heat of the weld, measured transversely in the direction of lamination at a temperature of -40 ° C, is more than 40 J / cm2, that is, expressed in another way:

Charpy V -40 ° C T (CGHAZ) > 40 J/cm2.Charpy V -40 ° C T (CGHAZ)> 40 J / cm2.

En la Tabla 2, también se observa que, en los ejemplos 1372 y 1371, se consigue un acero de resistencia ultra alta, cuya tenacidad al choque de la zona afectada por el calor de la soldadura, medida desde la línea de fusión transversalmente en la dirección de laminación a una temperatura de -40 °C, es más de 35 J/cm2, es decir, expresado de otra formaIn Table 2, it is also observed that, in examples 1372 and 1371, an ultra high resistance steel is achieved, whose impact toughness of the area affected by the heat of the weld, measured from the melting line transversely in the rolling direction at a temperature of -40 ° C, is more than 35 J / cm2, that is, expressed in another way

Charpy V -40 °C T (FL) > 35 J/cm2.Charpy V -40 ° C T (FL)> 35 J / cm2.

Preferiblemente, un acero según la invención cumple los requisitos de tenacidad al choque correspondientes también a una temperatura de -60 °C.Preferably, a steel according to the invention meets the requirements for impact toughness also corresponding to a temperature of -60 ° C.

En la Tabla 2, se observa especialmente que el acero estructural R1 de resistencia ultra alta, que está fuera de la invención, es más frágil en la zona afectada por el calor de la soldadura que los aceros 1372 y 1371 de resistencia ultra alta según la invención.In Table 2, it is especially observed that the ultra high resistance structural steel R1, which is outside the invention, is more brittle in the zone affected by the heat of the weld than the 1372 and 1371 ultra high resistance steels according to the invention.

Además, de la Tabla 2 se observa que, en el ejemplo 1372, se logra un acero de resistencia ultra alta, cuyo límite de elasticidad Rp0.2 es aproximadamente 957 MPa y Charpy V -40 °C > 50 J/cm2, medido longitudinalmente en relación con la dirección del laminado. Haciendo referencia a lo dicho anteriormente, haciendo lo mismo a escala industrial, se puede lograr con seguridad un límite elástico de al menos 960 MPa.Furthermore, from Table 2 it is observed that, in example 1372, an ultra high resistance steel is achieved, whose yield strength Rp0.2 is approximately 957 MPa and Charpy V -40 ° C> 50 J / cm2, measured longitudinally relative to the direction of the laminate. Referring to the above, doing the same on an industrial scale, an elastic limit of at least 960 MPa can be safely achieved.

Además, de la Tabla 2 se observa que, en los ejemplos, el límite elástico Rp0.2 de la HAZ es al menos tan grande como el límite elástico Rp0.2 del metal de base. A escala industrial, el límite elástico Rp0.2 de la HAZ puede alcanzarse sustancialmente tan grande como el límite elástico del metal de base Rp0.2, de forma tal que el límite elástico Rp0.2 de la HAZ es al menos el 85 %, preferiblemente al menos el 90 % del límite elástico Rp0.2 del metal de base o mayor. Furthermore, from Table 2 it is observed that, in the examples, the elastic limit Rp0.2 of the HAZ is at least as great as the elastic limit Rp0.2 of the base metal. On an industrial scale, the yield strength Rp0.2 of the HAZ can be reached substantially as large as the yield strength of the base metal Rp0.2, such that the yield strength Rp0.2 of the HAZ is at least 85%, preferably at least 90% of the elastic limit Rp0.2 of the base metal or greater.

Además, de la Tabla 2, se observa que, en el ejemplo 1371, se logra un acero de resistencia ultra alta, cuyo límite elástico Rp0.2 es al menos 960 MPa y Charpy V del metal base -40 °C > 50 J/cm2, medido longitudinalmente en relación con la dirección de la laminación.Furthermore, from Table 2, it is observed that, in example 1371, an ultra high resistance steel is achieved, whose yield strength Rp0.2 is at least 960 MPa and Charpy V of the base metal -40 ° C> 50 J / cm2, measured longitudinally in relation to the rolling direction.

Por la invención, se puede proporcionar un acero estructural que tiene las siguientes propiedades mecánicas superiores:By the invention, a structural steel can be provided having the following superior mechanical properties:

- límite elástico Rp0.2 = 960 - 1250 MPa, tal como incluso Rp0.2 = 1100 - 1250 MPa*- yield strength Rp0.2 = 960 - 1250 MPa, such as even Rp0.2 = 1100 - 1250 MPa *

- resistencia a la tracción Rm 980 - 1500 MPa, tal como incluso 1120 - 1500 MPa*- tensile strength Rm 980 - 1500 MPa, such as even 1120 - 1500 MPa *

- relación de rendimiento (Rp0.2/Rm) > 0,7, tales como (Rp0.2/Rm) > 0,8. *- performance ratio (Rp0.2 / Rm)> 0.7, such as (Rp0.2 / Rm)> 0.8. *

- alargamiento a la rotura A5 > 7 %, como incluso A5 > 8 %. *- elongation at break A5> 7%, as even A5> 8%. *

- cuando se templa 12 tratado térmicamente, el alargamiento en la rotura A5 > 8 %, como incluso A5 > 10 %. *- when heat treated 12 is quenched, the elongation at break A5> 8%, as even A5> 10%. *

- resistencia al choque del metal de base Charpy V -20 °C > 50 J/cm2,- shock resistance of Charpy V base metal -20 ° C> 50 J / cm2,

tal como incluso Charpy V -40 °C > 50 J/cm2such as even Charpy V -40 ° C> 50 J / cm2

tal como especialmente incluso Charpy V -60 °C > 50 J/cm2, * **such as especially even Charpy V -60 ° C> 50 J / cm2, * **

* como se mide mediante una varilla longitudinal en relación con la dirección de laminación, ** se mide mediante una varilla que tiene el grosor de la lámina, pero por una varilla de 10 mm máx. * as measured by a longitudinal rod relative to the rolling direction, ** is measured by a rod that is sheet thickness, but by a 10mm max.

Cuando se suelda un acero estructural de resistencia ultra alta de acuerdo con la invención, los métodos de soldadura típicamente usados en la soldadura de aceros de alta resistencia se pueden usar sin problemas y la soldadura se puede hacer desde una resistencia ultra alta, sin problemas, por los aportes de calor normales utilizados en la soldadura de aceros de alta resistencia. Naturalmente, las energías de soldadura extremadamente grandes intentan reducir la resistencia de la unión de soldadura en relación con las energías pequeñas. Un acero adecuadamente aleado con Ti de acuerdo con la invención es capaz de resistir bien el crecimiento del grano en la zona afectada por el calor (HAZ) creada durante la soldadura, lo que tiene una influencia ventajosa sobre la tenacidad al choque de la denominada zona de grano grueso. Además, un acero estructural de acuerdo con la invención se endurece eficientemente durante la soldadura sobre la zona re-austenitizada, en donde la resistencia de la soldadura se hace elevada. Debido al ventajoso tamaño de grano de la zona y la martensita creada debido al bajo contenido de carbono, las propiedades de resistencia al choque son excepcionalmente buenas para un acero estructural tan fuerte, aunque el equivalente de carbono es algo alto. En la soldadura multi-carrera también se logran buenas propiedades de tenacidad y resistencia debido a una composición adecuada, por ejemplo, limitando el contenido de vanadio. Preferiblemente, también en la soldadura realizada de manera ortodoxa, el límite elástico de la soldadura a lograr en una prueba de tracción transversal a través de la costura de soldadura es de al menos 960 MPa, como se ha demostrado anteriormente.When welding an ultra high strength structural steel according to the invention, the welding methods typically used in welding high strength steels can be used without problems and the welding can be done from ultra high resistance, without problems, due to the normal heat inputs used in the welding of high resistance steels. Naturally, extremely large weld energies attempt to reduce the resistance of the weld joint relative to small energies. A steel suitably alloyed with Ti according to the invention is capable of well resisting grain growth in the heat affected zone (HAZ) created during welding, which has an advantageous influence on the impact toughness of the so-called zone coarse-grained. Furthermore, a structural steel according to the invention hardens efficiently during welding over the re-austenitized zone, where the strength of the weld is made elevated. Due to the advantageous grain size of the area and the martensite created due to the low carbon content, the impact resistance properties are exceptionally good for such strong structural steel, although the carbon equivalent is somewhat high. Good toughness and strength properties are also achieved in multi-stroke welding due to a suitable composition, for example, by limiting the vanadium content. Preferably, also in the weld performed orthodoxly, the yield strength of the weld to be achieved in a transverse tensile test through the weld seam is at least 960 MPa, as demonstrated above.

Además, se prefiere el comportamiento de tenacidad a la rotura de un acero estructural producido por el método de acuerdo con la invención, debido a su bajo contenido de C y alto contenido de Ni, es decir, la energía necesaria para la nucleación y progresión de la distorsión es grande considerando la resistencia y la manera de producción del acero y las roturas del acero persistentemente, especialmente en el estado de enfriamiento directo 8. Esta es una propiedad especialmente preferida y con frecuencia imperativa para un acero estructural tan fuerte, La propiedad se puede evaluar de forma aproximada a través de la tenacidad al choque que, en un acero estructural de resistencia ultra alta producido por un método de acuerdo con la invención, es excelente.Furthermore, the fracture toughness behavior of a structural steel produced by the method according to the invention is preferred, due to its low C content and high Ni content, that is, the energy required for nucleation and progression of the distortion is large considering the strength and the way of production of the steel and the steel breaks persistently, especially in the direct cooling state 8. This is an especially preferred and often imperative property for such a strong structural steel, The property is You can roughly assess through impact toughness that, in an ultra high strength structural steel produced by a method according to the invention, it is excellent.

La invención se describe en lo anterior por medio de las realizaciones preferidas y es obvio que la invención se puede implementar en sus detalles de muchas maneras diferentes dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas. The invention is described in the foregoing by way of preferred embodiments and it is obvious that the invention can be implemented in its details in many different ways within the scope of the appended claims.

Claims

1. A hot rolled ultra high strength structural steel, whose yield strength Rpo.2 is at least 960 MPa, where the structural steel structure is, as a percentage by volume, more than 80% martensitic and / or auto martensitic -tempered, characterized in that the composition of structural steel comprises, as percentages by weight:

C: 0.07 -0.12%,

If: 0.1-0.7%,

Mn: 0.5 -2, 0%,

Ni: 0.8 -4, 5%,

Cu: 0.25 -3.0%,

Cr: 0.5 -1.6%,

Mo: 0.1-0.8%,

Ti: 0.005 - 0.04%,

H: 0.01 -0, 15%

the balance being iron (Fe), unavoidable impurities such as N <0.01%, P <0.02%, S <0.04% and optionally one or more of the following

V: less than 0.1%

B: less than 0.0003% or B: 0.0005 - 0.003% combined with Ti (%) greater than 3 * N (%) or Ti: 0.02 - 0.04% Nb: 0.008 - 0.08% or less than 0.008%,

Ca: 0.0005 - 0.005%,

and because the CEV carbon equivalent of structural steel, calculated using the formula CEV = (C Mn / 6 (Cr Mo V) / 5 (Ni Cu) / 15) is in the range of 0.5 to 1.2.

2. A hot rolled ultra high strength structural steel according to claim 1, characterized in that the content of C, as percentages by weight, is C: 0.08-0.12%, more preferably 0.08-0, 10%

3. A hot rolled ultra high strength structural steel according to claim 1 or 2, characterized in that the Ni content, as percentages by weight, is Ni: 1.5-4.5%, preferably 2.6 - 4.0%.

4. A hot rolled ultra high strength structural steel according to any of claims 1 to 3, characterized in that the Mo content, as percentages by weight, is Mo: 0.1 - 0.80%, preferably 0.1 -0.25%.

5. A hot rolled ultra high strength structural steel according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the content of Ti, as a percentage by weight, is 0.005-0.02%.

6. A hot rolled ultra high strength structural steel according to any of claims 1 to 5, characterized in that the CEV carbon equivalent of the structural steel, calculated by the formula CEV = (C Mn / 6 (Mo V) / 5 (Ni Cu) / 15), is in the range of 0.65-1.0, even more preferably in the range of 0.65 - 0.9 to ensure the hardenability of the re-austenitized zone of the weld.

7. A hot rolled ultra high strength structural steel according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the flatness (aspect ratio) of the granular structure of the anterior austenite of the ultra high strength structural steel is at least 1.5 and the MLI (mean linear intersection) of the previous austenite structure less than 20 microns.

A hot-rolled ultra-high-strength structural steel according to any one of claims 1-7, characterized in that the ultra-high-resistance structural steel is a strip steel, the thickness of which Th = 2 - 12 mm, preferably 4 - 12 mm.

9. A hot rolled ultra high strength structural steel according to any one of claims 1-8, characterized in that the ultra high strength structural steel is produced by direct cooling (8) of the steel directly from the strip rolling ( 5).

10. A hot-rolled ultra-high-strength structural steel according to any one of claims 1-9, characterized in that the impact toughness of the HAZ of a weld provided in the ultra-high-resistance structural steel, measured transversely relative to the rolling direction at a temperature of -40 ° C is greater than 34 J / cm2.

11. A method of producing ultra high strength structural steel, in which the yield strength Rpo.2 of ultra high strength structural steel is at least 960 MPa, in which method the steel plate is rolled (5) in a mill in such a way that, in the last pass, the rolling temperature of the steel plate is 720 - 950 ° C, a method in which, after the last pass made in the mill, the steel plate is directly cooled ( 8) at a cooling rate of 20-150 ° C / s at a temperature not exceeding 450 ° C to obtain ultra high resistance structural steel, where the processing of the steel is merely thermomechanical, where after direct cooling (8 ) no further heat treatments are carried out, characterized in that the steel is alloyed (2) for a steel plate such that the composition of the steel comprises, as percentages by weight, the following elements contents:

C: 0.07 -0.12%,

If: 0.1-0.7%,

Mn: 0.5 -2, 0%,

Ni: 0.8 -4, 5%,

Cu: 0.25 -3.0%,

Cr: 0.5 -1.6%,

Mo: 0.1-0.8%,

Ti: 0.005 - 0.04%,

Al: 0.01 -0.15%

the rest being iron (Fe), unavoidable impurities such as N <0.01%, P <0.02%, S <0.04%

and optionally one or more of the following

V: less than 0.1%

Ca: 0.0005 - 0.005%,

and because the CEV carbon equivalent of structural steel, calculated using the formula CEV = (C Mn / 6 (Cr Mo V) / 5 (Ni Cu) / 15 is in the range of 0.5 to 1.2.

12. A method according to claim 11, characterized in that the steel is alloyed (2) such that the content of C, as percentages by weight, is 0.08 - 0.12%, more preferably 0.08 - 0 , 10%.

13. A method according to claim 11 or 12, characterized in that the steel is alloyed (2) such that the Ni content, as percentages by weight, is Ni: 1.5 - 4.5%, more preferably 2.6-4.0%.

14. A method according to any one of claims 11 to 13, characterized in that the steel is alloyed (2) such that the content of Ti, as a percentage by weight, is 0.005 - 0.02%.

15. A method according to any one of claims 11 to 14, characterized in that the steel is alloyed (2) such that the carbon equivalent of the steel, calculated by the formula CEV = (C Mn / 6 (Mo V) / 5 (Ni Cu) / 15), is in the range of 0.65-1.0, even more preferably in the range of 0.65 - 0.9 to ensure the hardenability of the re-austenitized zone of the weld.