ES2938743T3 - Un procedimiento para la fabricación de un sustrato de acero recubierto - Google Patents

Un procedimiento para la fabricación de un sustrato de acero recubierto Download PDF

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Abstract

La presente invención se refiere a un sustrato de acero revestido que comprende un revestimiento que comprende nanografito que tiene un tamaño lateral entre 1 y 60 μm y un aglutinante, donde el sustrato de acero tiene las siguientes composiciones en porcentaje en peso: 0,31 <= C <= 1,2 %, 0,1 <= Si <= 1,7 %, 0,15 <= Mn <= 1,1 %, P <= 0,01 %, S <= 0,1 %, Cr <= 1,0 %, Ni <= 1,0 %, Mo <= 0,1 %, y de forma puramente opcional, uno o más elementos como Nb <= 0,05 %, B <= 0,003 %, Ti <= 0,06 %, Cu <= 0,1 %, Co <= 0,1 %, N <= 0,01 %, V <= 0,05 %, siendo el resto de la composición hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración y una método para la fabricación del sustrato de acero revestido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un procedimiento para la fabricación de un sustrato de acero recubierto
[0001] La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un sustrato de acero con un recubrimiento que incluye nanografito que tiene un tamaño lateral específico, y un aglutinante, y además a un procedimiento para la fabricación de un producto de acero laminado en caliente a partir del sustrato de acero recubierto. Es particularmente adecuada para la industria del acero.
[0002] En la producción de ruta de acero, después de la etapa de fabricación del acero, el acero se funde en la colada continua. De este modo, se obtienen semiproductos, tales como placas, palanquillas o tochos. Normalmente, los semiproductos se recalientan a alta temperatura en un horno de recalentamiento para disolver los precipitados formados durante la colada continua y para obtener una trabajabilidad en caliente. A continuación, son desincrustados y se laminan en caliente. Sin embargo, durante la etapa de recalentamiento, los semiproductos se oxidan en forma de incrustaciones. Por lo general, se forma una alta proporción de incrustaciones. Por lo tanto, se elimina una gran cantidad de incrustaciones durante la etapa de desincrustación, lo que da como resultado una pérdida de peso importante del producto de acero.
[0003] La solicitud de patente CN101696328 divulga un recubrimiento protector para una superficie de una pieza de acero con el fin de evitar que la superficie se oxide y descarbure a alta temperatura y, mejorar la dureza y la resistencia a la abrasión y, en última instancia, aumentar la vida útil general de la pieza de trabajo de acero, para el caso de oxidación y descarburación de una superficie (sustrato) de una pieza de trabajo de acero a alta temperatura, y la descarburación por oxidación superficial bajo la atmósfera oxidante durante el tratamiento térmico, forja, laminado en caliente, calentamiento por laminación, particularmente para el caso de que la pieza de trabajo de acero sea fácil de oxidar y descarbonizar a alta temperatura en un tratamiento térmico, lo que conduce a la reducción de los átomos de carbono y del contenido de carbono, y el cambio en la microestructura de la superficie (sustrato) da como resultado una dureza reducida, una resistencia a la abrasión reducida y una vida útil general corta.
[0004] En esta patente, el recubrimiento tiene una composición de: grafito, silicato de sodio y penetrante superficial, en la que una relación en volumen del grafito al silicato de sodio es 1: 3 a 1: 7, y el penetrante superficial constituye del 0,05 % al 0,15 % en volumen del recubrimiento. Sin embargo, las pruebas se realizaron con aceros bajos en carbono que incluyen 25 (acero al carbono) y HT300 (hierro fundido) y con aceros de muy alta aleación que incluyen 32CrMo y Mn13.
[0005] También se conocen composiciones de acero a partir de los documentos JP2001073033 y JP2000319758.
[0006] Por lo tanto, el objeto de la invención es proporcionar un procedimiento para la fabricación de un sustrato de acero recubierto y un procedimiento para la fabricación de un producto de acero laminado en caliente con una composición de acero específica donde la pérdida de peso debida a la oxidación de semiproductos durante la etapa de recalentamiento se reduce significativamente.
[0007] Esto se logra mediante los procedimientos según las reivindicaciones 1 y 16.
[0008] Para ilustrar la invención, se describirán diversas realizaciones y ensayos de ejemplos no limitantes, en particular, con referencia a las siguientes Figuras:
La Figura 1 ilustra un ejemplo de sustrato de acero recubierto según la presente invención.
La Figura 2 ilustra un ejemplo de un nanografito según la presente invención.
[0009] Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención.
[0010] La invención se refiere a un procedimiento de fabricación de un sustrato de acero recubierto que comprende un recubrimiento que comprende nanografito que tiene un tamaño lateral entre 1 y 60 pm y un aglutinante donde el sustrato de acero tiene las siguientes composiciones en porcentaje en peso:
0,31 < C < 1,2 %,
0,1 < Si < 1,7 %,
0,15 < Mn < 1,1 %,
P < 0,01 %,
S < 0,1 %,
Cr < 0,5 %,
Ni < 0,5 %,
Mo < 0,1 %,
y sobre una base puramente opcional, uno o más elementos tales como
Nb < 0,05 %,
B < 0,003 %,
Ti < 0,06 %,
Cu < 0,1 %,
Co < 0,1 %,
N < 0,01 %,
V < 0,05 %,
estando constituido el resto de la composición de hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración.
[0011] Sin querer limitarse a ninguna teoría, parece que un recubrimiento que comprende nanografito que tiene un tamaño lateral entre 1 y 60 pm y un aglutinante sobre un sustrato de acero que tiene la composición de acero específica anterior actúa como una barrera a la oxidación y, por lo tanto, a la formación de incrustaciones durante el recalentamiento del sustrato de acero recubierto. Los inventores han descubierto que no solo la composición de acero, sino también la naturaleza del recubrimiento, desempeñan un papel importante en la reducción de la oxidación del acero durante un tratamiento térmico.
[0012] Adicionalmente, como se ilustra en la Figura 1, se cree que en el recubrimiento (1) las escamas de nanografito (2) que tienen este tamaño lateral específico están bien dispersadas en el aglutinante (3) en forma de trayectoria tortuosa (4). Por lo tanto, parece que la difusión de oxígeno a través del recubrimiento está muy restringida, lo que permite una reducción importante de la formación de incrustaciones y una ganancia de peso significativa del sustrato de acero. Finalmente, se cree que el uso de nanografitos que tienen el tamaño lateral entre 1 y 60 pm permite que un clúster incluya una gran cantidad de escamas de nanografito, resultando en un espacio más estrecho entre cada partícula de nanografito. Por lo tanto, la trayectoria tortuosa es más difícil de cruzar reduciendo significativamente la difusión del oxígeno hacia el sustrato de acero (5).
[0013] En cuanto a la composición química del acero, preferentemente, la cantidad de C está comprendida entre 0,31 y 1,0 % en peso.
[0014] Preferentemente, la cantidad de Mn está comprendido entre el 0,15 % y el 0,7 % en peso.
[0015] Ventajosamente, la cantidad de Cr es inferior o igual al 0,3 % en peso.
[0016] Preferentemente, la cantidad de Ni es inferior o igual al 0,1 % en peso.
[0017] Ventajosamente, la cantidad de Mo es inferior o igual al 0,1 %.
[0018] La Figura 2 ilustra un ejemplo de escama de nanografito según la presente invención. En este ejemplo, el tamaño lateral significa la longitud más alta de la nanoplaqueta a través del eje X y el espesor significa la altura de la nanoplaqueta a través del eje Z. El ancho de la nanoplaqueta se ilustra a través del eje Y.
[0019] Preferentemente, el tamaño lateral de la plaqueta está entre 20 y 55 pm y más preferentemente entre 30 y 55 mm.
[0020] El espesor del recubrimiento es de entre 10 y 250 pm. Por ejemplo, el espesor del recubrimiento está entre 10 y 100 pm o entre 100 y 250 pm.
[0021] Ventajosamente, el sustrato de acero es una placa, una palanquilla o un tocho.
[0022] El aglutinante es silicato de sodio o el aglutinante incluye sulfato de aluminio y un aditivo que es alúmina. En este caso, sin querer limitarse a ninguna teoría, parece que el recubrimiento según la presente invención se adhiere mejor al sustrato de acero, de modo que el sustrato de acero está aún más protegido. Por lo tanto, se evita más el riesgo de grietas en el revestimiento y desprendimiento del revestimiento, exponiendo el sustrato de acero a oxidación.
[0023] Preferentemente, el recubrimiento comprende además un compuesto organometálico. Por ejemplo, el compuesto organometálico incluye éter monometílico de dipropilenglicol (CH3OC3H6OC3H6OH), 1,2-etanodiol (HOCH2CH2OH) y ácido 2-etilhexanoico, sal de manganeso (C8H-i6MnO2). De hecho, sin querer limitarse a ninguna teoría, se cree que el compuesto organometálico permite un curado rápido del recubrimiento, evitando una etapa de secado a alta temperatura.
[0024] La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación del sustrato de acero recubierto según la presente invención que comprende las siguientes etapas:
A. La provisión de un sustrato de acero que tiene la composición de acero anterior,
B. La deposición del recubrimiento usando una mezcla acuosa para formar el recubrimiento,
C. Opcionalmente, el secado del sustrato de acero recubierto obtenido en la etapa B).
[0025] Preferentemente, en la etapa B), la deposición del recubrimiento se realiza mediante recubrimiento por centrifugación, recubrimiento por pulverización, recubrimiento por inmersión o recubrimiento con cepillado.
[0026] En la etapa B), la mezcla acuosa comprende entre 1 y 60 g/L de nanografito y entre 150 y 250 g/L de aglutinante. Preferentemente, la mezcla acuosa comprende entre 1 y 35 g/L de nanografito.
[0027] Preferentemente, en la etapa B), donde la mezcla acuosa comprende nanografito que comprende por encima de 95 % y ventajosamente 99 % en peso de C.
[0028] Ventajosamente, en la etapa B), la relación en peso de nanografito con respecto al aglutinante es inferior o igual a 0,3.
[0029] Preferentemente, en la etapa B), la mezcla acuosa comprende un compuesto organometálico. Más preferentemente, la concentración del compuesto organometálico es igual o inferior al 0,12 % en peso. De hecho, sin querer limitarse a ninguna teoría, se cree que esta concentración permite un recubrimiento optimizado sin ningún curado o con un curado a temperatura ambiente.
[0030] En una realización preferida, el recubrimiento se seca en una etapa C). Sin querer limitarse a ninguna teoría, se cree que la etapa de secado permite una mejora de la adhesión del recubrimiento. De hecho, dado que el agua se evapora, el aglutinante se vuelve más pegajoso y más viscoso, lo que conduce a una condición endurecida. En una realización preferida, en la etapa C), el secado se realiza a temperatura ambiente o a una temperatura entre 50 y 150 °C y, preferentemente, entre 80 y 120 °C.
[0031] En otra realización preferida, no se realiza ninguna etapa de secado.
[0032] Preferentemente, en la etapa C), cuando se aplica un secado, la etapa de secado se realiza con aire caliente.
[0033] Ventajosamente, en la etapa C), cuando se aplica un secado, el secado se realiza durante de 5 a 60 minutos y, por ejemplo, entre 15 y 45 minutos.
[0034] La invención también se refiere a un procedimiento para la fabricación de un producto de acero laminado en caliente que comprende las siguientes etapas sucesivas:
I. La provisión del sustrato de acero recubierto según la presente invención,
II. El recalentamiento del sustrato de acero recubierto en un horno de recalentamiento a una temperatura entre 750 y 1200 °C,
III. La eliminación de incrustaciones de la lámina de acero recubierta recalentada obtenida en la etapa II) y IV. El laminado en caliente del producto de acero desincrustado.
[0035] El recalentamiento se realiza a una temperatura entre 750 y 1200 °C. Sin querer limitarse a ninguna teoría, se cree que por encima de 1200 °C se puede formar fayalita en la interfaz entre el sustrato de acero y el recubrimiento. Preferentemente, en la etapa II), el recalentamiento se realiza a una temperatura entre 750 y 900 °C o entre 900 y 1200 °C.
[0036] Preferentemente, en la etapa III), la eliminación de incrustaciones se realiza usando agua a presión. Por ejemplo, la presión del agua está entre 100 y 150 bares. En otra realización, la eliminación de incrustaciones se realiza mecánicamente, por ejemplo, raspando o cepillando la capa de incrustaciones.
[0037] Con el procedimiento según la presente invención, se obtiene un producto de acero laminado en caliente que tiene una masa en peso elevada en comparación con la técnica anterior.
[0038] Por ejemplo, después de la laminación en caliente, el producto caliente puede ser bobinado, laminado en frío, recocido en un horno de recocido y también recubierto con un recubrimiento metálico.
[0039] Finalmente, el producto de acero laminado en caliente obtenido se puede usar para la fabricación de una pieza de un vehículo automotor, un riel, un alambre o un resorte.
[0040] La invención se explicará ahora en ensayos realizados únicamente con fines informativos. No son limitantes.
Ejemplos:
[0041] En los Ejemplos, se usaron sustratos de acero que tenían la siguiente composición de acero en porcentaje en peso:
Figure imgf000005_0002
[0042] El Ensayo 1 se moldeó en forma de placa y los Ensayos 2 a 4 se moldearon en forma de Aceros 1 y 4 son aceros de referencia.
Ejemplo 1: Prueba de oxidación
[0043] Para los Ensayos 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 y 17, los aceros 1 a 4 se recubrieron pulverizando una mezcla acuosa que comprende 30 g/L de nanografito que tiene un tamaño lateral entre 35-50 pm y un aglutinante sobre el acero. A continuación, el recubrimiento se secó durante 30 minutos a 100 °C.
[0044] A continuación, los aceros no recubiertos (Ensayos 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 y 18) y los aceros recubiertos (Ensayos 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 y 17) se recalentaron a 800 °C, 1000 °C y 1250 °C. Después del recalentamiento, se pesaron todos los ensayos. Para cada Ensayo, Apeso se determinó restando el peso después del recalentamiento del peso antes del recalentamiento. El porcentaje de ganancia de peso del Ensayo recubierto se calculó a continuación con la siguiente fórmula:
ganancia de peso (%) = 100 — ^ Apeso del ensayo recubiertoX 100
A peso del ensayo no recubierto )•
Los resultados se muestran en la siguiente Tabla 1:
Figure imgf000005_0001
continuación
Figure imgf000006_0001
[0045] Los ensayos según la presente invención muestran un aumento significativo del porcentaje de aumento de peso. De hecho, el sustrato de acero que tiene la composición de acero específica según la invención está bien protegido con el recubrimiento durante la etapa de recalentamiento.

Claims (19)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para la fabricación de un sustrato de acero recubierto que comprende las siguientes etapas sucesivas:
A. La provisión de un sustrato de acero que tenga la siguiente composición en porcentaje en peso:
0,31 < C < 1,2 %,
0,1 < Si < 1,7 %,
0,15 < Mn < 1,1 %,
P < 0,01 %,
S < 0,1 %,
Cr < 1,0 %,
Ni < 1,0 %,
Mo < 0,1 %,
y sobre una base puramente opcional, uno o más elementos tales como
Nb < 0,05 %,
B < 0,003 %,
Ti < 0,06 %,
Cu < 0,1 %,
Co < 0,1 %,
N < 0,01 %,
V < 0,05 %,
estando constituido el resto de la composición de hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración, B. La deposición de recubrimiento usando una mezcla acuosa que comprende de 1 a 60 g/L de nanopartículas que son escamas de nanografito que tienen un tamaño lateral entre 1 y
60 |jm y de 150 a 250 g/L de un aglutinante, donde el aglutinante es silicato de sodio o el aglutinante incluye sulfato de aluminio y alúmina, para formar un recubrimiento que tiene un espesor comprendido entre 10 y 250 jm, C. Opcionalmente, el secado del sustrato de acero recubierto obtenido en la etapa B).
2. Un procedimiento según la reivindicación 1, donde en la etapa B), la deposición del recubrimiento se realiza mediante recubrimiento por centrifugación, recubrimiento por pulverización, recubrimiento por inmersión o recubrimiento con cepillado.
3. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, donde en la etapa B), la mezcla acuosa comprende nanografito que comprende más del 95 % en peso de C.
4. Un procedimiento según la reivindicación 3, donde en la etapa B), la mezcla acuosa comprende nanografito que comprende una cantidad de C igual o superior al 99 % en peso.
5. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde en la etapa B), la relación en peso de nanografito con respecto al aglutinante es inferior o igual a 0,3.
6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde en la etapa B), la mezcla acuosa comprende un compuesto organometálico.
7. Un procedimiento según la reivindicación 6, donde en la etapa B), la concentración del compuesto organometálico es igual o inferior al 0,12 % en peso.
8. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde en la etapa C), cuando se aplica un secado, el secado se realiza a una temperatura entre 50 y 150 °C o a temperatura ambiente.
9. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde en la etapa C), cuando se aplica un secado, la etapa de secado se realiza con aire caliente.
10. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde en la etapa C), cuando se aplica un secado, el secado se realiza durante de 5 a 60 minutos.
11. Un procedimiento según la reivindicación 1, donde el tamaño lateral de las nanopartículas está entre 20 y 55 mm.
12. Un procedimiento según la reivindicación 1, donde el tamaño lateral de las nanopartículas está entre 30 y 55 mm.
13. Un procedimiento según la reivindicación 1, donde el sustrato de acero es una placa, una palanquilla o un tocho.
14. Un procedimiento según la reivindicación 1, donde el recubrimiento comprende además un compuesto organometálico.
15. Un procedimiento según la reivindicación 14, donde el compuesto organometálico incluye Dipropilenglicol monometil éter (CH3OC3H6OC3H6OH), 1,2-Etanodiol (HOCH2CH2OH) y ácido 2-etilhexanoico, sal de manganeso (C8H-i6MnO2).
16. Un procedimiento para la fabricación de un producto de acero laminado en caliente, que comprende las siguientes etapas sucesivas:
I. La provisión del sustrato de acero recubierto obtenible a partir del procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15,
II. El recalentamiento del sustrato de acero recubierto en un horno de recalentamiento a una temperatura entre 750 y 1200 °C,
III. La eliminación de incrustaciones de la lámina de acero recubierta recalentada obtenida en la etapa II) y IV. El laminado en caliente del producto de acero desincrustado.
17. Un procedimiento según la reivindicación 16, donde, en la etapa II), el recalentamiento se realiza a una temperatura entre 750 y 900 °C o entre 900 y 1200 °C.
18. Un procedimiento según la reivindicación 16 ó 17, donde, en la etapa III), la eliminación de incrustaciones se realiza usando agua a presión o la eliminación de incrustaciones se realiza mecánicamente.
19. Un procedimiento según la reivindicación 18, donde, en la etapa III), la presión del agua está comprendida entre 100 y 150 bares.
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