ES2824758T3

ES2824758T3 - Procedimiento de fabricación de chapas de acero laminadas en frío soldadas, y chapas así producidas

Info

Publication number: ES2824758T3
Application number: ES17711001T
Authority: ES
Inventors: Emmanuel Dechassey; Leligois Christophe Silvy; Herranz Francisco Chicharro; Mestre Vicente Polo; Marie-Christine Theyssier; Thierry Celotto; Christine Kaczynski; Thomas Dupuis; Quang-Tien Ngo
Original assignee: ArcelorMittal SA
Current assignee: ArcelorMittal SA
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2017-02-27
Publication date: 2021-05-13
Anticipated expiration: 2037-02-27
Also published as: WO2017163098A1; US20200299796A1; EP3433387B1; BR112018069396A2; KR102202758B1; MX2018011458A; CA3017072C; JP2019515796A; CN109072327B; JP6800996B2; BR112018069396B1; KR20180119622A; WO2017163115A8; EP3433387A1; US20220002833A1; CN109072327A; HUE052824T2; US11959150B2; US11220723B2; ZA201805804B

Abstract

Procedimiento de fabricación de una chapa de acero laminada en frío de grosor ef comprendido entre 0,5 y 3 mm, que comprende las etapas sucesivas y en este orden según las cuales: - se proporcionan al menos dos chapas laminadas en caliente de grosor ei, a continuación - se sueldan extremo con extremo dichas al menos dos chapas laminadas en caliente, de manera que se crea una junta soldada (S1) de dirección perpendicular a la dirección de laminado en caliente, a continuación - se decapan por paso en continuo en un baño dichas al menos dos chapas laminadas en caliente; a continuación - se lamina en frío, en una etapa (L1), el conjunto de las al menos dos chapas laminadas en caliente y soldadas, hasta un grosor intermedio eint, de manera que la dirección de laminado en frío (DL1) coincide con dicha dirección de laminado en caliente, efectuándose dicho laminado en frío con una tasa de reducción**(Ver fórmula)** tal que: **(Ver fórmula)** - se retira dicha junta soldada (S1) de manera que se obtienen al menos dos chapas laminadas en frío de forma intermedia, a continuación - se sueldan extremo con extremo dichas al menos dos chapas laminadas en frío de forma intermedia, de manera que se crea una junta soldada (S2) cuya dirección es perpendicular a la dirección de laminado en caliente, a continuación - se lamina en frío, en una etapa (L2), el conjunto de las al menos dos chapas laminadas en frío de forma intermedia y soldadas, hasta dicho grosor final ef, de manera que la dirección (DL2) de la etapa de laminado en frío (L2) coincide con la dirección de laminado (DL1).

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de fabricación de chapas de acero laminadas en frío soldadas, y chapas así producidas

[0001] La invención se refiere a la fabricación de chapas o de bandas laminadas en frío de aceros de grosor fino que presentan una alta resistencia y una capacidad de deformación para la fabricación de piezas por conformación, en particular en la industria automovilística.

[0002] Entre las familias de aceros de alta resistencia usadas en la construcción de automóviles, se encuentran especialmente aceros llamados de «dual-phase», aceros de alta conformabilidad (o «HF»), aceros martensíticos, así como aceros destinados a someterse a endurecimiento por presión.

[0003] No obstante, la fabricación de estas chapas de grosor fino se enfrenta al problema siguiente: estas chapas o estas bandas se fabrican en trenes de laminado continuos de la forma siguiente:

- se laminan en caliente semiproductos, desbastes o lingotes, y a continuación se bobinan.

- después del debobinado, se sueldan las chapas laminadas en caliente, de forma que se asegure la continuidad de las etapas siguientes del procedimiento, es decir, que el extremo de una chapa se suelde al principio de la chapa siguiente. Esta soldadura se lleva a cabo generalmente por chispa o por láser.

- se decapan las chapas o bandas mediante su paso por un baño apropiado, y a continuación se bobinan. Seguidamente se laminan en un laminador en frío y a continuación se rebobinan. Finalmente se someten a recocido en continuo y en su caso se revisten. Por ejemplo, una chapa laminada en caliente de un grosor ei = 3 mm puede laminarse en frío hasta un grosor ef = 1 mm, por paso sucesivo en el interior de cajas de laminado, para obtener una chapa laminada en frío.

La deformación total, o reducción experimentada por la chapa en el curso de este laminado en frío, puede calcularse mediante:

/ espesor iniciar ei \

L n ( -----------------------------I, que en el caso que aquí se menciona se convierte en: Ln(3)~ 1,10.

^\ espesor f inal e f J

- la chapa laminada en frío se somete a continuación a un tratamiento en el interior de un horno de recocido continuo.

[0004] En este procedimiento convencional, la soldadura se lamina en frío en una sola etapa por paso a través del conjunto de las cajas del tren de laminado en frío, y experimenta una deformación que puede ser importante, tanto más elevada cuanto mayor es el grosor inicial ei y menor es el de la chapa ef.

[0005] Ahora bien, por naturaleza, la soldadura es una zona en la que se concentran distintas singularidades: - Una singularidad geométrica, ya que la soldadura conduce a una variación local de grosor en la junta soldada. Aun cuando pueden implementarse procedimientos de raspado de forma que se retire una gran parte del sobregrosor, resulta difícil evitar que se presente una variación geométrica local (sobregrosor o subgrosor) en la junta soldada. - Una singularidad metalúrgica, ya que la microestructura obtenida del calentamiento y del enfriamiento rápido es diferente de la microestructura obtenida del laminado en caliente. Además, el contenido de inclusiones y de precipitados es diferente en la soldadura y en la chapa de base adyacente. En el caso de la soldadura por chispa, se observa igualmente la presencia de líneas de conducción de la fibra no paralelas a la superficie de la chapa, resultante de la etapa de forjado después de la etapa de chispa.

- Una singularidad mecánica, debido al comportamiento mecánico de la junta soldada en tracción y en plegado, y a su tenacidad, diferente del comportamiento mecánico de la chapa de base adyacente.

[0006] Estas singularidades explican que las juntas soldadas constituyan el lugar de concentración de deformaciones durante el laminado en frío. En algunos casos, estas concentraciones pueden llegar hasta el cebado y la propagación de defectos que pueden conllevar la ruptura de la banda, lo que interrumpe naturalmente la producción y disminuye la productividad de las líneas industriales. Por tanto, se busca un procedimiento que permita incrementar la eficacia de las instalaciones industriales en la fabricación de clases de aceros para la construcción de automóviles, y especialmente las familias de aceros siguientes:

- los aceros dual-phase, cuya estructura comprende martensita, y en su caso bainita, y ferrita, que combinan una resistencia elevada con posibilidades importantes de deformación. Sometidos a deformación, su capacidad de consolidación es muy alta, lo que permite una buena distribución de las deformaciones en caso de colisión y la obtención de un límite de elasticidad claramente más importante en la pieza después del conformado. Estos aceros encuentran aplicaciones especialmente para piezas de estructuras y de seguridad para los vehículos automóviles, tales como travesaños, largueros, piezas de refuerzo o los discos de las ruedas. El grosor de estas chapas laminadas en frío se sitúa normalmente entre 0,5 y 3 mm. Las exigencias de reducción de peso y del consumo de energía conducen a una mayor demanda de aceros dual-phase de alta resistencia, es decir, cuya resistencia mecánica está comprendida entre 600 y 1.180 MPa. Según la resistencia mecánica Rm en tracción, que puede estar comprendida por ejemplo entre 600 y 1.180 MPa, la composición de estos aceros comprende, con los contenidos expresados en peso, 0,05 % <C < 0,17 %, % 1,1<Mn <2,76 %, 0,07 % < Si< 0,7 % %, S<0,008 %, P <0,030 %, 0,015 %<Al <0,61 %, Mo <0,13 %, Cr<0,55 %, Cu < 0,2 %, Ni< 0,2 %, Nb <0,050 %, Ti<0,045 %, V <0,010 %, B <0,005 %, Ca<0,030 %, N<0,007 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables que provienen de la elaboración.

- Los aceros de alta conformabilidad, que contienen elementos tales como silicio y/o aluminio para estabilizar a temperatura ambiente la austenita en cantidad significativa, que puede transformarse progresivamente en martensita durante operaciones de embutido en frío o esfuerzos, para obtener así una consolidación importante. Entre estos aceros de alta conformabilidad se encuentran especialmente los aceros llamados «CFB» (Carbide Free Bainite, o bainita sin carburos) y aceros llamados «Q-P» obtenidos por una etapa de templado («Quenching») y una etapa de reparto («Partitioning») del carbono. Según la resistencia mecánica pretendida, que puede estar comprendida por ejemplo entre 690 y 1.180 MPa, la composición de estos aceros comprende, con los contenidos expresados en peso, entre el 0,13 y el 0,3 % de C, entre el 1,8 y el 3,5 % de Mn, entre el 0,1 y el 2 % de Si y entre el 0,1 y el 2 % de Al, estando el contenido de Si+Al comprendido entre el 1 y el 2,5 %, <0,010 % de N. De forma opcional, estos aceros pueden contener además Ni, Cr y Mo de manera que Ni+Cr+Mo<1 %, y elementos de microaleación Ti, Nb, V, cada uno en cantidad <0,1 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables que provienen de la elaboración.

- los aceros martensíticos, que adquieren su microestructura como resultado del enfriamiento después del recocido continuo. En el marco de la aplicación de estos aceros a la construcción de automóviles, la gama de grosor usada para chapas martensíticas de resistencia mecánica comprendida entre 1.200 y 1.700 MPa en el campo de la construcción de automóviles, está comprendida normalmente entre 0,6 y 2 mm. La composición de estos aceros comprende especialmente, con los contenidos expresados en peso: entre el 0,10 y el 0,30 % de C, entre el 0,40 y el 2,20 % de Mn, entre el 0,18 y el 0,30 % de Si, entre el 0,010 y el 0,050 % de Al, entre el 0,0025 y el 0,005 % de B. De forma opcional, estos aceros pueden contener igualmente entre el 0,020 y el 0,035 % de Ti, hasta el 0,10 % de Cu o Ni y hasta el 0,21 % de Cr, siendo el resto hierro e impurezas inevitables que provienen de la elaboración.

- los aceros destinados al endurecimiento por presión, que son aceros que adquieren su microestructura final en las piezas gracias a un calentamiento en el dominio intercrítico o austenítico, seguido por una deformación en caliente y un enfriamiento rápido en las herramientas de una prensa, lo que provoca una transformación martensítica y/o bainítica. La gama típica de grosor de estas chapas laminadas en frío va de 0,6 a 3 mm. Según la resistencia mecánica en tracción final pretendida, que puede estar comprendida por ejemplo entre 1.000 y 2.000 MPa, la composición de estos aceros comprende, con los contenidos expresados en peso, entre el 0,15 % y el 0,5 % de C entre el 0,4 % y el 3 % de Mn, entre el 0,1 y el 1 % de Si, < 1 % de Cr, Ti < 0,2 %, Al < 0,1 %, B < 0,010 %, N < 0,010 %, opcionalmente entre el 0,25 % y el 2 %, Nb < 0,060 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables que provienen de la elaboración.

[0007] Por tanto, se busca un procedimiento que permita evitar la concentración de deformaciones en las juntas soldadas hechas antes del laminado en frío y minimizar así el riesgo de ruptura durante el laminado.

[0008] La invención pretende poner a disposición dicho procedimiento aplicable a la fabricación de chapas laminadas en frío de aceros Dual Phase, en particular de resistencia mecánica superior a 600 MPa, aceros de alta conformabilidad de resistencia mecánica superior a 690 MPa, aceros martensíticos de resistencia mecánica superior a 1.200 MPa y aceros para embutición en caliente.

[0009] Además, existe la necesidad de disponer de chapas delgadas en una gama de grosor más baja que la accesible gracias a un laminado en frío efectuado por paso en un tren de laminado dado, cuyo esfuerzo máximo de laminado está limitado por definición por el diseño mecánico de las cajas del tren considerado. Además, el par de laminado está limitado por el par de los motores y las relaciones de reducción.

[0010] Por tanto, la invención pretende poner a disposición un procedimiento de fabricación económica, que evite las modificaciones costosas de instalación de laminado existentes, y que permita en particular la fabricación de chapas delgadas de alta resistencia y bajo grosor, difíciles de laminar en frío.

[0011] De esta forma, la invención pretende asimismo poner a disposición chapas laminadas en frío en una gama más extensa de grosores en comparación con las capacidades de laminado de las instalaciones existentes.

[0012] A estos efectos, la invención tiene por objeto un procedimiento de fabricación de una chapa de acero laminada en frío de grosor e^fcomprendido entre 0,5 y 3 mm, que comprende las etapas sucesivas y en este orden según las cuales se proporcionan al menos dos chapas laminadas en caliente de grosor e^¡, a continuación se sueldan extremo con extremo de manera que se crea una junta soldada (S1) de dirección perpendicular a la dirección de laminado en caliente, a continuación se decapan por paso en continuo en un baño de estas al menos dos chapas laminadas en caliente; a continuación se lamina en frío en una etapa (L1) el conjunto de las al menos dos chapas laminadas en caliente y soldadas hasta un grosor intermedio e^{¡n t}, de manera que la dirección de laminado en frío (DL¹) coincide con la dirección de laminado en caliente, efectuándose el laminado en frío con una tasa de reducción Ln(— )

0,35 < ---- ^üL<o,65,

^{Ei = ¿w(— )} Ln(—)

e'nt tal que: ef ya continuación se retira la junta soldada (S1) de manera que se obtienen al menos

dos chapas laminadas en frío de forma intermedia y a continuación se sueldan extremo con extremo estas al menos dos chapas laminadas en frío de forma intermedia de manera que se crea una junta soldada (S2) cuya dirección es perpendicular a la dirección de laminado en caliente, y a continuación se lamina en frío, en una etapa (L2), el conjunto de las al menos dos chapas laminadas en frío de forma intermedia y soldadas, hasta el grosor final ef, de manera que la dirección (DL²) de la etapa de laminado en frío (L2) coincide con la dirección de laminado (DL¹).

[0013] La tasa de reducción ^£1es preferentemente tal que: 0,4 < ^£1< 0,8.

[0014] Según otro modo preferido, la composición del acero es la de un acero del tipo Dual Phase de resistencia mecánica Rm superior a 600 MPa.

[0015] De forma preferente, la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso: 0,05 % <C < 0,17 %, 1,1 % <Mn <2,76 %, 0,07 % < Si< 0,7 % %, S<0,008 %, P <0,030 %, 0,015 %< Al <0,61 %, Mo <0,13%, Cr<0,55%, Cu<0,2 %, Ni< 0,2%, Nb <0,050%, Ti<0,045 %, V <0,010%, B <0,005%, Ca<0,030 %, N<0,007 %, estando el resto de la composición constituido por hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.

[0016] Según otro modo preferido, la composición del acero es la de un acero de alta conformabilidad, de resistencia mecánica Rm superior a 690 MPa.

[0017] De forma preferente, la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso: 0,13 % <C < 0,3 %, 1,8 % <Mn <3,5 %, 0,1 % <S <2 %, 0,1 % <Al <2 %, entendiéndose que 1 % <Si+Al <2,5 %, <0,010 % de N, y opcionalmente Ni, Cr y Mo entendiéndose que Ni+Cr+Mo < 1 %, Ti <0,1 %, Nb < 0,1 %, V <0,1 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables que provienen de la elaboración.

[0018] Según otro modo preferido, la composición del acero es la de un acero para endurecimiento por presión para la fabricación de piezas de resistencia mecánica Rm superior a 1.000 MPa.

[0019] De forma preferente, la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso: 0,15 % <C <0,5 % de C, 0,4 % <Mn <3 %, 0,1 <Si <1 %, Cr <1 %, Ti <0,2 %, Al <0,1 %, B < 0,010 %, y opcionalmente 0,25 % <Nb < 2 %, Nb <0,060 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables que provienen de la elaboración.

[0020] Según otro modo preferido, la composición del acero es la de un acero martensítico de resistencia mecánica Rm comprendida entre 1.200 y 1.700 MPa.

[0021] De forma preferente, la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso: 0,10 %< C < 0,30 %, 0,40 %< Mn < 2,20 %, 0,18 % < Si < 0,30 %, 0,010 %< Al < 0,050 % de Al, 0,0025 < B < 0,005 % y de forma opcional 0,020 % < Ti < 0,035 %, Cu < 0,10 %, Ni < 0,10 %, Cr < 0,21 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables que provienen de la elaboración.

[0022] Según otro modo preferido, después de haber retirado la junta soldada (S1), y antes de que se cree la junta soldada (S2), se bobinan, se almacenan de forma temporal, y a continuación se debobinan dichas al menos dos chapas laminadas en frío de forma intermedia.

[0023] Según un modo particular, la junta soldada (S1) o la junta soldada (S2) se realiza mediante soldadura por chispa.

[0024] Según otro modo particular, la junta soldada (S1) o la junta soldada (S2) se realiza mediante láser.

[0025] La invención tiene asimismo por objeto una chapa de acero soldada y después laminada en frío de grosor comprendido entre 0,5 y 3 mm, cuya tasa de deformación creada por el laminado en frío en el metal de base es igual a ^£mb, cuya tasa de deformación creada por el laminado en frío en la junta soldada es igual a Es, caracterizada 0,4 : < 0,7

porque: sMB y p0rqUe la dirección general de la junta soldada se extiende perpendicularmente a la dirección del laminado.

[0026] Según otro modo preferido, la composición de la chapa de acero soldada y después laminada en frío es la de un acero del tipo Dual Phase de resistencia mecánica Rm superior a 600 MPa.

[0027] De modo preferente, la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso: 0,05 % <C < 0,17 %, 1,1 % <Mn <2,76 %, 0,07 % < Si <0,7 % %, S <0,008 %, P < 0,030 %, 0,015 % <Al <0,61 %, Mo < 0,13 %, Cr <0,55 %, Cu < 0,2 %, Ni < 0,2 %, Nb <0,050 %, Ti <0,045 %, V <0,010 %, B <0,005 %, Ca < 0,030 %, N <0,007 %, estando el resto de la composición constituido por hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.

[0028] Según otro modo preferido, la composición de la chapa de acero soldada y después laminada en frío es la de un acero de alta conformabilidad, de resistencia mecánica Rm superior a 690 MPa.

[0029] De forma preferente, la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso: 0,13 % <C <0,3 %, 1,8 % <Mn < 3,5 %, 0,1 % <Si <2 % 0,1 % <Al < 2 %, entendiéndose que 1 % <Si+Al <2,5 %, <0,010 % de N, y opcionalmente Ni, Cr y Mo entendiéndose que Ni+Cr+Mo < 1 %, Ti <0,1 %, Nb < 0,1 %, V <0,1 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables que provienen de la elaboración.

[0030] Según otro modo preferido, la composición de la chapa de acero soldada y después laminada en frío es la de un acero para endurecimiento por presión para la fabricación de piezas de resistencia mecánica Rm superior a 1.000 MPa.

[0031] De forma preferente, la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso: 0,15 % <C <0,5 % de C, 0,4 % <Mn <3 %, 0,1 <Si <1 %, Cr <1 %, Ti <0,2 %, Al <0,1 %, B < 0,010 %, y opcionalmente 0,25 % <Nb < 2 %, Nb <0,060 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables que provienen de la elaboración.

[0032] Según otro modo preferido, la composición de la chapa de acero soldada y después laminada en frío es la de un acero martensítico, de resistencia mecánica Rm comprendida entre 1.200 y 1.700 MPa.

[0033] De forma preferente, la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso: 0,10 % < C < 0,30 %, 0,40 % < Mn < 2,20 %, 0,18 % < Si < 0,30 %, 0,010 % < Al < 0,050 % de Al, 0,0025 < B < 0,005 %, y de forma opcional 0,020 % < Ti < 0,035 %, Cu < 0,10 %, Ni < 0,10 %, Cr < 0,21 %, siendo el resto hierro e impurezas inevitables que provienen de la elaboración.

[0034] Según un modo particular, la junta soldada es una soldadura por chispa. Según otro modo particular, la junta soldada es una soldadura láser.

[0035] La puesta en marcha del procedimiento de fabricación de una chapa laminada según la invención es la siguiente:

- Se proporcionan al menos dos chapas de acero laminadas en caliente, obtenidas por procedimientos conocidos de por sí, de grosor inicial ei normalmente comprendido entre 2 y 8 mm. Estas chapas, también llamadas bandas, se obtienen a partir de desbastes colados en continuo o de lingotes que seguidamente se laminan en trenes de laminado constituidos por diferentes cajas de laminador por las que las chapas pasan sucesivamente. Su longitud puede estar comprendida entre 500 y 2.000 m. Estas chapas laminadas en caliente son bobinadas en un dominio de temperatura apto para conferir una microestructura y un estado de precipitación adaptado al laminado en frío y al recocido ulterior. De forma opcional, con vistas a reducir la dureza de las chapas para facilitar el laminado en frío que sigue a continuación, puede efectuarse un tratamiento térmico a una temperatura T^rcomprendida entre 400 y 700°C colocando las bobinas en un horno de recocido de base, estando el mantenimiento a la temperatura T^rcomprendido entre 5 minutos y 24 h. A continuación, se debobinan las chapas, para hacer continuo el procedimiento ulterior, soldadas extremo con extremo, es decir, empalmadas entre sí para formar bandas de mayor longitud. De modo preferente, esta soldadura se realiza por chispa o por soldadura láser. Las condiciones de soldadura específicas de estos procedimientos se adaptan así para obtener juntas soldadas de calidad satisfactoria, lo que se traduce en una minimización de defectos geométricos causados a menudo por una alineación deficiente con respecto a las chapas antes de la soldadura, una minimización de las inclusiones alargadas y de la diferencia de dureza entre la junta soldada y la dureza del metal de base, así como una minimización de una posible zona ablandada en la Zona Afectada por el Calor (ZAC) a ambas partes del plano de la junta. Las juntas soldadas así creadas en este estado, que se designarán con el nombre genérico de (S1), tienen una dirección general perpendicular a la dirección de laminado en caliente, y se extienden en toda la anchura de las chapas o las bandas. Estas chapas o estas bandas se decapan por paso en un baño de ácido para eliminar la calamina que se ha formado en la superficie de la chapa durante las etapas anteriores.

- durante una primera etapa designada por (L1), se procede a continuación al laminado en frío de las chapas en el sentido de su longitud de la forma siguiente: a través de un primer paso en un tren de laminado en frío, constituido por varias cajas, se confiere a las chapas una tasa de deformación de forma que conduce a un grosor intermedio eint. Al contrario que en la técnica anterior, no se efectúa así el laminado hasta el grosor final del producto, sino hasta un grosor intermedio. La dirección de laminado en frío se denota como (DL1). Después de este primer paso por la totalidad de las cajas del tren de laminado en frío, la deformación £i conferida por el

£ « (— _£ )

laminado a la chapa es: ml

Los autores de la invención han puesto de relieve que la tasa de deformación durante esta primera etapa debía efectuarse en relación con la tasa de deformación total calculada a partir del grosor final e después de la totalidad de las etapas de laminado en frío, de forma que se observe la relación siguiente

0,35

0,65

[0036] En otros términos, la deformación aplicada durante esta primera etapa de laminado debe estar comprendida entre 0,35 y 0,65 veces la deformación total asociada al procedimiento completo de laminado en frío:

- cuando esta relación es inferior a 0,35, el laminado del producto durante la etapa posterior a la etapa intermedia se efectuará con una tasa de deformación más importante, lo que aumenta el riesgo de ruptura prematura de la junta soldada en la banda.

- cuando esta relación es superior a 0,65, la tasa de laminado asociada a la primera etapa conduce igualmente a un aumento del riesgo de ruptura de la junta soldada.

[0037] Después de esta primera etapa de laminado, la junta soldada (S1) se elimina por un medio conocido de por sí, por ejemplo, por cizalladura. De esta manera se elimina la junta soldada que se ha batido en frío en la etapa (L1) y que podría ser origen potencial de ruptura ulterior de la banda durante el laminado en frío posterior. Este corte crea así dos chapas laminadas en frío de forma intermedia mediante la etapa (L1), de grosor e^{in t}.

[0038] A continuación, estas chapas son bobinadas y almacenadas de forma temporal. Posteriormente se debobinan para efectuar la operación de empalme de las dos chapas. Esta segunda etapa de soldadura permite crear una junta soldada (S2) cuya dirección general se extiende perpendicularmente a la dirección de laminado en frío (DL1), en toda la anchura de las chapas.

[0039] Aunque esta operación se desarrolla en condiciones que parecen cercanas a las de la soldadura (S1), se observará que los parámetros de soldadura de (S2) son en realidad diferentes de (S1) ya que están adaptados al grosor e^{in t}, inferior al grosor eⁱ. En particular, la energía de soldadura de (S2) es más baja, lo que conduce a la realización de zonas soldadas de menor anchura y a la formación posible de zonas reblandecidas en ZAC de anchura y amplitud más reducidas. Se crea así una junta soldada (S2) cuya resistencia y tenacidad ofrecen una mayor resistencia a la ruptura durante la etapa de laminado en frío (L2) que sigue a continuación. Este laminado (L2) se efectúa en una dirección (DL2) idéntica a la dirección (DL1) hasta un grosor final e^f,con una tasa de deformación £²conferida a la chapa igual a:

[0040] Los autores de la invención han puesto también de relieve que la rugosidad de superficie de las chapas obtenidas según el procedimiento convencional, por un paso por un conjunto de cajas de laminado, y la rugosidad obtenida según la invención, mediante dos pasos por este conjunto de cajas, era similar. La puesta en marcha de la invención permite así obtener productos cuya reactividad de superficie en relación con el recocido ulterior se modifica poco, aun cuando pueden conservarse los ajustes de los hornos de recocido.

[0041] A continuación, se ilustrará la presente invención a partir de los ejemplos siguientes ofrecidos con fines no limitativos.

Ejemplo 1:

[0042] Se elaboró un acero cuya composición que permite la fabricación de una chapa de acero del tipo Dual Phase figura en la tabla mostrada a continuación, expresada en porcentaje en peso, siendo el resto hierro e impurezas inevitables que provienen de la elaboración. Esta composición permite la fabricación de una chapa Dual Phase con una resistencia mecánica en tracción Rm superior a 980 MPa.

T l 1 m i i n r D l Ph

[0043] Se laminaron en caliente chapas de acero de una anchura de 1.500 mm, hasta un grosor e¡ de 3 mm. Para hacer continuo el procedimiento, estas chapas se soldaron por chispa en las condiciones (S1) siguientes:

Distancia de chispa: 9,5 mm

Distancia de forjado: 2,5 mm

Tiempo del ciclo de soldadura: 9 s.

[0044] A continuación, se laminaron en frío estas chapas laminadas en caliente soldadas hasta un grosor de 1 mm mediante procedimientos diferentes:

Procedimiento de referencia R1: las chapas se laminaron directamente en frío por un tren continúo constituido por 3

L n ( - ) ~ 1 ,10. cinco cajas de laminado. La deformación conferida por el laminado a la chapa es:

Procedimiento según la invención I1: las chapas se laminaron en frío por un tren continúo constituido por cinco cajas de laminado hasta un grosor intermedio e¡nt de 1,6 mm. En este estado, la deformación ^£1es igual a:

3

Lni— ^{) ~}0^,63^.

Se retiró la soldadura (S1) por cizalladura, se bobinaron las chapas así obtenidas y se almacenaron de forma intermedia. A continuación, se debobinaron y se soldaron entre sí por chispa para crear una junta soldada (S2) en las condiciones siguientes:

Distancia de chispa: 6,5 mm

Distancia de forjado: 1,5 mm

Tiempo del ciclo de soldadura: 7 s.

[0045] Después de eliminación por mecanizado del sobregrosor de la junta (S2), se laminó en frío esta chapa de grosor 1,6 mm hasta un grosor final ef de 1 mm. La tasa de deformación conferida por esta segunda etapa de

laminado (L2) es igual a:

De esta forma la relación

es igual a: ~0,57.

[0046] Se caracterizaron las microestructuras de las juntas soldadas en las diferentes etapas (inicial, grosores intermedios y final) así como la variación de la microdureza Vickers en el sentido transversal de estas juntas, bajo una carga de 500 g. Gracias a estas caracterizaciones es posible conocer la anchura inicial de la junta soldada y la anchura de la junta después del laminado en frío, y por tanto deducir la tasa de deformación local de la junta soldada conferida por el laminado en frío. La tabla 2 presenta la desviación A entre la tasa de deformación global de la chapa determinada a partir de su variación de grosor, con la tasa de deformación local de la junta soldada S1 o S2, según el procedimiento de fabricación (media de tres ensayos)

Tabla 2

[0047] Para el procedimiento convencional, se muestra así que la junta soldada se deforma un 7 % menos que la chapa adyacente. De forma sorprendente, se pone de relieve que el procedimiento de la invención conduce a que la tasa de deformación conferida por el laminado sea prácticamente idéntica en la chapa y en la banda, y por tanto se reduce el riesgo de una ruptura prematura en la junta soldada debido a que las deformaciones se concentran más en particular en esta zona.

[0048] Por otra parte, la tabla 3 compara la anchura de las juntas soldadas (medidas en la Zona Afectada por el Calor) y su dureza HV05 media, medidas en la chapa de grosor final de 1 mm obtenida por el procedimiento de referencia R1 o por el procedimiento de la invención I1. Para la comparación, se tuvo en cuenta igualmente la dureza de la chapa de grosor 1 mm, así como la desviación relativa entre la dureza de las juntas soldadas y la de la chapa.

[0049] La microestructura de las juntas (S1) y (S2) es martensítica de forma muy mayoritaria con una baja proporción de bainita.

Tabla 3

[0050] Se pone así de relieve que el procedimiento de la invención conduce a la obtención de una banda soldada cuya junta es más estrecha y cuya diferencia de dureza con el metal de base es más baja que en el caso del procedimiento de referencia, de manera que esta homogeneidad contribuye a reducir el riesgo de ruptura prematura en la junta soldada durante el laminado en frío.

[0051] Mediante probetas de tracción de 70 mm de longitud y 5 mm de anchura tomadas en el sentido paralelo a las juntas soldadas, se midió la resistencia Rm y la elongación a la ruptura A en las chapas laminadas en frío de grosor 1 mm fabricadas por el procedimiento de referencia y el procedimiento según la invención. Los resultados relativos a las juntas soldadas y a la chapa de base se presentan en la tabla 4.

Tabla 4

[0052] En ella se pone de relieve que el procedimiento según la invención permite obtener una gran homogeneidad de propiedades mecánicas entre la chapa de base y la junta soldada, lo que permite reducir el riesgo de ruptura durante el laminado en frío de la banda. De hecho, en el procedimiento convencional R1, la elongación a la ruptura de la junta soldada es más baja, lo que significa que una concentración local de restricciones podría conducir más fácilmente a una ruptura. En el procedimiento de la invención, la reserva de plasticidad de la junta soldada es más importante y comparable a la del metal de base, si bien el riesgo de ruptura disminuye notablemente.

[0053] Además, se midió la rugosidad superficial de las chapas fabricadas por los procedimientos convencional y de la invención gracias una medida de rugosidad 3D. Se trataron las imágenes 3D con el programa de software Mountains®. Se analizaron los perfiles de rugosidad según la norma ISO4287, y las imágenes según la norma EN15178N. Los resultados figuran en la tabla 5.

Tabla 5

[0054] Se observa que la invención permite fabricar chapas cuya rugosidad de superficie Ra prácticamente no se modifica, es decir, que el paso dos veces por la línea de laminado no modificó la rugosidad en comparación con un solo paso. Ahora bien, se sabe que un aumento de la rugosidad aumenta la emisividad durante el recocido en horno que interviene después del laminado en frío. En el caso por ejemplo de un horno de recocido con calentamiento por llama directa que conduce a una fase oxidante para el hierro, una chapa con mayor rugosidad se calienta más rápidamente, lo que puede tener consecuencias en las cinéticas de recristalización y de precipitación y por tanto en las propiedades mecánicas finales de la chapa. Una modificación de la rugosidad puede conducir así a cambiar los ajustes de control de los hornos de recocido.

[0055] Ahora bien, como se ha visto que la rugosidad prácticamente no se modifica, para una composición de acero y un grosor dados, pueden pasarse chapas laminadas sucesivamente por un procedimiento convencional y chapas laminadas por el procedimiento de la invención en un horno de recocido sin modificar los ajustes, lo que presenta la ventaja de simplificar el manejo de los hornos de recocido.

Ejemplo 2

[0056] Se proporcionó un acero endurecible por presión cuya composición, expresada en porcentaje en peso, figura en la tabla 5, siendo el resto hierro e impurezas inevitables que provienen de la elaboración.

Tabla 5

[0057] Se laminaron en caliente chapas de acero en caliente hasta un grosor ei de 3,5 mm. Para hacer continuo el procedimiento, estas chapas se soldaron por chispa en las condiciones (S1) siguientes:

Distancia de chispa: 9,5 mm

Distancia de forjado: 2,5 mm

Tiempo del ciclo de soldadura: 12 s.

Duración del recocido post-soldadura: 9 s

[0058] Se laminaron en frío las chapas mediante un tren continúo constituido por cinco cajas de laminado hasta 35

^{L n i - ^ - )} ^~ ^{0 ,69.}

un grosor intermedio e¡nt = 1,75 mm. En este estado, la deformación ei es igual a: : ¹’ ⁷⁵Se retiró la soldadura (S1) por cizalladura, se bobinaron las chapas así obtenidas y se almacenaron de forma intermedia. A continuación, se debobinaron y se soldaron entre sí mediante chispa para crear una junta soldada (S2) en las condiciones siguientes:

Distancia de chispa: 6,5 mm

Distancia de forjado: 1,5 mm

Tiempo del ciclo de soldadura: 7 s.

Duración del recocido post-soldadura: 7 s.

[0059] Después de eliminación por mecanizado del sobregrosor de la junta (S2), se laminó en frío esta chapa de grosor 1,75mm hasta un grosor final 6f de 0,64 mm. La tasa de deformación conferida por esta segunda etapa de

laminado (L2) es igual a:

De esta forma la relación

igual a:~0,41.

En estas condiciones, que son las de la invención, se constata que el procedimiento no da lugar a ninguna ruptura prematura de banda en la junta soldada y que es posible realizar chapas de grosor fino de esta clase de acero endurecible por presión.

[0060] El procedimiento según la invención se usará beneficiosamente para reducir el riesgo de ruptura de bandas durante la fabricación de chapas laminadas en frío de aceros Dual Phase y TRIP, aceros de alta conformabilidad y aceros para endurecimiento por presión, laminadas en frío para la industria automovilística. Se usará también beneficiosamente para la fabricación de chapas en gamas de grosor más finas que las que se obtienen directamente en una única etapa de laminado por medio de las instalaciones existentes.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Procedimiento de fabricación de una chapa de acero laminada en frío de grosor e comprendido entre 0,5 y 3 mm, que comprende las etapas sucesivas y en este orden según las cuales:

- se proporcionan al menos dos chapas laminadas en caliente de grosor ei, a continuación

- se sueldan extremo con extremo dichas al menos dos chapas laminadas en caliente, de manera que se crea una junta soldada (S1) de dirección perpendicular a la dirección de laminado en caliente, a continuación

- se decapan por paso en continuo en un baño dichas al menos dos chapas laminadas en caliente; a continuación - se lamina en frío, en una etapa (L1), el conjunto de las al menos dos chapas laminadas en caliente y soldadas, hasta un grosor intermedio e¡nt, de manera que la dirección de laminado en frío (DL-i) coincide con dicha dirección £1 ,Ln(— e. —)

de laminado en caliente, efectuándose dicho laminado en frío con una tasa de reducción e'm tal que:

a continuación

- se retira dicha junta soldada (S1) de manera que se obtienen al menos dos chapas laminadas en frío de forma intermedia, a continuación

- se sueldan extremo con extremo dichas al menos dos chapas laminadas en frío de forma intermedia, de manera que se crea una junta soldada (S2) cuya dirección es perpendicular a la dirección de laminado en caliente, a continuación

- se lamina en frío, en una etapa (L2), el conjunto de las al menos dos chapas laminadas en frío de forma intermedia y soldadas, hasta dicho grosor final ef, de manera que la dirección (DL²) de la etapa de laminado en frío (L2) coincide con la dirección de laminado (DL¹).

2. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 1, caracterizado porque:

3. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la composición del acero es la de un acero del tipo Dual Phase de resistencia mecánica Rm superior a 600 MPa.

4. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 3, caracterizado porque la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso:

0,05 %<C < 0,17%

1,1 %< Mn < 2,76%

0,07 %< Si< 0,7%

S<0,008 %

P < 0,030 %

0,015 %< Al <0,61 %

Mo <0,13 %

Cr<0,55 %

Cu < 0,2 %

Ni<0,2 %

Nb <0,050 %

Ti <0,045 %

V < 0,010%

B < 0,005 %

Ca<0,030%

N<0,007 %,

estando el resto de la composición constituido por hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.

5. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la composición del acero es la de un acero de alta conformabilidad, de resistencia mecánica Rm superior a 690 MPa.

6. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 5, caracterizado porque la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso:

0,13 % <C< 0,3 %

1,8 %< Mn < 3.5%

0,1 %<S< 2%

0,1 % < Al <2 %

entendiéndose que 1 %< Si+Al< 2,5 %,

N < 0,010%,

y opcionalmente Ni, Cr y Mo entendiéndose que Ni+Cr+Mo < 1 %,

Ti <0,1 %

Nb<0,1 %

V<0,1 %

siendo el resto hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.

7. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el acero es un acero para endurecimiento por presión para la fabricación de piezas de resistencia mecánica Rm superior a 1.000 MPa.

8. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 7, caracterizado porque la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso:

0,15 % <C< 0,5 %

0,4 % <Mn< 3 %

0,1<Si<1 %

Cr< 1 %,

Ti < 0,2 %,

Al < 0,1 %,

B < 0,010%,

y opcionalmente

Nb < 0,060 %,

siendo el resto hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.

9. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque la composición del acero es la de un acero martensítico, de resistencia mecánica Rm comprendida entre 1.200 y 1.700 MPa.

10. Procedimiento de fabricación según la reivindicación 9, caracterizado porque la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso:

0,10 %< C < 0,30%

0,40 % < Mn < 2,20 %

0,18 % <Si < 0,30%

0,010 %<Al < 0,050%

0,0025 %< B < 0,005 %

y de forma opcional

0,020 % <Ti < 0,035 %

Cu < 0,10%

Ni < 0,10 %

Cr < 0,21 %,

siendo el resto hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.

11. Procedimiento de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque después de haber retirado dicha junta soldada (S1), y antes de que se cree dicha junta soldada (S2), se bobinan, se almacenan de forma temporal y a continuación se debobinan dichas al menos dos chapas laminadas en frío de forma intermedia.

12. Procedimiento de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque al menos dicha junta soldada (S1) o al menos dicha junta soldada (S2) están hechas mediante soldadura por chispa.

13. Procedimiento de fabricación según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque al menos dicha junta soldada (S1) o al menos dicha junta soldada (S2) están hechas por láser.

14. Chapa de acero soldada y después laminada en frío de grosor comprendido entre 0,5 y 3 mm, cuya tasa de deformación creada por el laminado en frío en el metal de base es igual a £mb, cuya tasa de deformación creada

0,4 < 0,7 por el laminado en frío en la junta soldada es igual _es, caracterizada porque: pA/ffí y porque la dirección general de la junta soldada se extiende perpendicularmente a la dirección del laminado.

15. Chapa de acero soldada y después laminada en frío según la reivindicación 14, caracterizada porque la composición del acero es la de un acero del tipo Dual Phase de resistencia mecánica Rm superior a 600 MPa.

16 Chapa de acero soldada y después laminada en frío según la reivindicación 15, caracterizada porque la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso:

0,05 %<C < 0,17%

1,1 %<Mn <2,76%

0,07 % < Si< 0,7 %

S<0,008 %

P <0,030%

0,015 %< Al <0,61 %

Mo <0,13%

Cr<0,55 %

Cu < 0,2 %

Ni<0,2 %

Nb <0,050 %

Ti <0,045 %

V <0,010%

B <0,005 %

Ca<0,030 %

N<0,007 %,

17. Chapa de acero soldada y después laminada en frío según la reivindicación 14, caracterizada porque la composición del acero es la de un acero de alta conformabilidad, de resistencia mecánica Rm superior a 690 MPa.

18. Chapa de acero soldada y después laminada en frío según la reivindicación 17, caracterizada porque la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso:

0,13 %<C< 0,3%

1,8 % <Mn < 3.5%

0,1 % <Si< 2 %

0,1 % < Al <2 %

entendiéndose que 1 %< Si+Al< 2,5 %,

N <0,010%,

y opcionalmente Ni, Cr y Mo entendiéndose que Ni+Cr+Mo < 1 %,

Ti <0,1 %

Nb<0,1 %

V<0,1 %

siendo el resto hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.

19. Chapa de acero soldada y después laminada en frío según la reivindicación 14, porque el acero es un acero para endurecimiento por presión para la fabricación de piezas de resistencia mecánica Rm superior a 1.000 MPa.

20. Chapa de acero soldada y después laminada en frío según la reivindicación 19, caracterizada porque la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso:

0,15 %<C< 0,5%

0,4 % <Mn< 3 %

0,1 <Si< 1 %

Cr< 1 %,

Ti < 0,2 %,

Al < 0,1 %,

B < 0,010 %,

y opcionalmente

Nb < 0,060 %,

siendo el resto hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.

21. Chapa de acero soldada y después laminada en frío según la reivindicación 14, caracterizada porque la composición del acero es la de un acero martensítico, de resistencia mecánica Rm comprendida entre 1.200 y 1.700 MPa.

22. Chapa de acero según la reivindicación 21, caracterizada porque la composición del acero comprende, con los contenidos expresados en peso:

0,10 %< C < 0,30%

0,40 % < Mn < 2,20 %

0,18 % <Si < 0,30%

0,010 %<Al < 0,050%

0,0025 % < B < 0,005 %

y de forma opcional

0,020 % <Ti < 0,035 %

Cu < 0,10%

Ni < 0,10%

Cr < 0,21 %,

siendo el resto hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.

23. Chapa de acero según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 22, caracterizada porque dicha junta soldada es una soldadura por chispa.

24. Chapa de acero según cualquiera de las reivindicaciones 14 a 22, caracterizada porque dicha junta soldada es una soldadura láser.