MXPA05006411A

MXPA05006411A - Metodo para producir un producto de acero.

Info

Publication number: MXPA05006411A
Application number: MXPA05006411A
Authority: MX
Inventors: Menne Manfred
Original assignee: Thyssenkrupp Stahl Ag
Priority date: 2002-12-17
Filing date: 2003-09-18
Publication date: 2005-08-19
Also published as: KR101127632B1; DE10259230B4; ATE448331T1; JP4500688B2; RU2005122496A; EP1573075A1; RU2329308C2; ES2336095T3; KR20050084429A; EP1573075B8; KR20110091009A; CA2510754C; CN1732275A; US20060179638A1; DE10259230A1; DE50312121D1; JP2006509912A; CA2510754A1; WO2004055223A1; EP1573075B1

Abstract

La invencion se refiere a un metodo para la produccion confiable de productos de acero hechos de acero liviano. Los productos de acero de la invencion tienen un comportamiento de deformacion isotropica a altos puntos de relajamiento y son ductiles a baja temperatura. De acuerdo con el metodo inventivo para producir un producto de acero, especialmente acero laminado o una banda de acero, se produce una banda de acero o acero laminado, que comprende (en % en peso): C: = 1.00%, Mn: 7.00 - 30.00%, Al: 1.00 - 10.00%, Si: > 2.50 - 8.00%, Al + Si: > 3.50 - 12.00%,B:< 0.01%, Ni: < 8.00%, Cu: < 3.00%, N: < 0.60%, Nb: < 0.30%, Ti: < 0.30%, V: <0.30%, P: < 0.01% y que contiene hierro y contaminantes inevitables como residuos. Posteriormente, el producto de acero se fabrica mediante deformacion en frio que ocurre a un grado de deformacion en frio de entre 2% - 25%.

Description

MÉTODO PARA PRODUCIR UN PRODUCTO DE ACERO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un método para producir un producto de acero el cual tiene un alto lí mite de deformación. El producto de acuerdo con la invención puede, en particular, ser una lámina de acero o una tira de acero. Un acero ligero usado para producir componentes de carrocería y para uso a bajas temperaturas se conoce de DE 197 27 759 C2. Además de Fe contiene 10% a 30% de Mn, 1 % a 8% de Al y 1 a 6% de Si, el total de los contenidos de Al y Si no excediendo 12%. En este acero conocido carbono está contenido en la gama de impurezas. En el acero estructural ligero conocido de DE 199 00 199 A l , por otro lado, se proporciona carbono como un elemento de aleación opcional. El acero ligero conocido comprende > 7% a 27% de Mn, > 1 % a 10% de Al, > 0.7% a 4% de Si, < 0.5% de C, < 10% de Cr, < 10% de Ni y < 0.3% de Cu. N, V, Nb, Ti y P también pueden estar contenidos en el acero, en donde. el total de estos elementos no debe exceder 2%. Los aceros del tipo descrito arriba tienen propiedades TWIP ("TWIP" = "Plasticidad Inducida por Maclación" por sus siglas en inglés). Esta propiedad significa que exhiben alta ductilidad mientras que al mi smo tiempo tienen una adecuada rigidez y un bajo peso. En consecuencia, un producto extremadamente bueno puede lograrse desde el punto de vista de resistencia a la tracción y alargamiento para aceros estructurales ligeros TWIP. En las láminas de acero producidas a partir de aceros estructurales ligeros TWIP, el límite de deformación míni mo está convencional mente en la escala de 260 a 330 MPa.

Límites de deformación todavía más altos conservanndo simultáneamente una ductilidad adecuada pueden, por ej emplo, lograrse con aceros TRIP ("TRIP" = "Plasticidad Inducida por Transformación" por sus siglas en inglés) o en aceros en los cuales existen propiedades TWI P y TRIP mezcladas. Sin embargo, todas las variaciones de aceros conocidas producidas a partir de aceros estructurales ligeros de este tipo ti enen propiedades inadecuadas específicas cuando tienen límites de deformación de más de 330 MPa. De esta manera, por ejemplo, las dispersiones de la temperatura de transición quebradiza-dúctil, propiedades dependientes de temperatura o un comportamiento de deformación anisotrópica pueden ocurrir. El objetivo de la invención consiste por lo tanto en describ ir un método que permita la producción confiable de productos de acero a partir de un acero ligero, productos que, incluso a altos límites de deformación, tengan un comportamiento de deformación ísotrópica y sean dúctiles a baj as temperaturas. Este objetivo se logra por un método para producir un producto de acero, en particular una hoja o lámina de acero o tira de acero, - en donde una tira u hoja de acero se produce a partir de acero que contiene (en % en peso): < 1 .00% 7.00 a 30.00% 1.00 a 10.00% > 2.50 a 8.00% > 3.50 a 12.00% < 0.01 % < 8.00% Cu: < 3.00% N: < 0.60% Nb: < 0.30% Ti: < 0.30% V: < 0.30% P: < 0.01% y hierro e impurezas inevitables como el resto, - a partir de esta tira u hoja el producto de acero terminado se produce subsecuentemente mediante formación en frío que tiene lugar a un grado de formación en frío de 2 a 25%. De acuerdo con la invención, altos límites de deformación de los productos de acero terminados se ajustan por un método de formación en frío al cual se somete la tira de acero después de que ha pasado a través de las etapas de producción de tiras de acero convencionales. Iniciando a partir de aceros ligeros de la composición estipulada de acuerdo con la invención, se pueden producir productos a partir de tiras tanto calientes como frías de la manera de acuerdo con la invención, productos que tienen altos límites de deformación mientras que aún conservan una adecuada ductilidad. Es esencial aquí que la formación en frío se lleve a cabo con suficientes grados de formación para concluir la producción de la tira fría o caliente. La formación en frío de acuerdo con la invención puede, por ejemplo, llevarse a cabo mediante laminación de endurecimiento superficial o nivelado con rodillo y estirador de la hoja o tira de acero. En estos casos el producto producido de acuerdo con la invención es una tira u hoja de acero cuyo límite de deformación está regularmente por arriba de 330 MPa. Estos límites de deformación que asimismo mantienen en form a confi able un valor mínimo también pueden lograrse ya que la form ación en frío llevada a cabo de acuerdo con la invención es parte de un proceso para producir una forma componente terminada. Así , l a formaci ón en frío completada en la etapa final del método de acuerdo con l a in ven ci ón pued e, por ejemplo, también l levarse a cabo como embutici ón profunda, formación por estiramiento e hidroformación. El único factor que es esencial es que se logre un grado de formación adecuado que esté por arriba del grado de formación normal en la l aminación de endurecimiento superfi cial convencional. Sorprendentemente se ha encontrado que, iniciando a partir de la aleación de acero usada de acuerdo con la invención, un claro i ncremento en los límites de deformación ocurre debido a la formación en frí o, sin recocción repetida subsecuente, llevada a cabo para concluir el método de producción, sin que ocurran como resultado las pérdidas deci sivas en l a i sotropía o la ductilidad del material. De esta manera, los productos producidos de acuerdo con la invención, en particular hoj as o tiras de acero, se caracterizan por una combinación óptima de deformación dúcti l o l í mite de deformación. Además, tienen propiedades TWIP. De esta forma son claramente superiores a los productos de acero ligero convencional mente producidos y compuestos. Es por lo tanto posible con el método de acuerdo con la invención producir en forma simple productos de acero ligeros con máximos l ímites de deformación y los cuales se caracterizan por una adecuada ductilidad a baj o peso . La confiabilidad con la cual el resultado de trabaj o hecho posible de acuerdo con la invención se logra puede m ejorarse, toda vez que el grado de formación en frío es de 1 5% máximo, en particular 1 0% máximo. Tiras calientes o tiras frías pueden usarse como los productos de partida para producir productos de acero de acuerdo con la i nvención .

La producción de tiras calientes puede incluir las etapas de método convencionales. Así, un acero con la composición de acuerdo con la invención puede ser fundido para formar placas, placas l igeras o tiras fundidas. Estos productos fabricados son después laminados en cali ente para formar una tira caliente que se devana en bobinas. Después del devanado, la tira caliente obtenida puede formarse en frío directamente de la manera de acuerdo con la invención en un producto de acuerdo con la invención. Como alternativa, la tira cal iente puede ser primero laminada en frío para formar una tira fría que posteriormente sea recocida por recristalización antes de que sea sometida a formación en frío con grados de formación en frío de 2% a 25%, de nuevo como la etapa final en el método de acuerdo con la invención. Si se requiere de recalentamiento antes del laminado en caliente, en particular en el caso del uso de placas, la temperatura de recalentamiento no debe estar debajo de 1 , 100°C. Por otro lado, en casos en los cuales, después de la fundición, el producto de partida se alimente a la operación de laminado en caliente en una secuencia de operaciones continuas, esto también puede tener lugar en uso directo sin recalentamiento interpuesto. De acuerdo con la invención, al ser laminada en caliente la tira caliente a temperaturas de laminado en caliente finales de por lo menos 800°C y ser devanada a bajas temperaturas, el efecto positivo del carbono y, si está presente, en particular el boro, se usa en su total idad. De esta manera en hojas laminadas en caliente en esta escala el boro y carbono causan una resistencia a la tracción y límites de deformación más altos a valores de deformación dúctil que aún son aceptables. La resistencia a la tracción y límite de deformación disminuyen con una temperatura de laminado en caliente final cada vez más alta, mientras que los valores de alargamiento se incrementan. Al variar las temperaturas de lami nado finales dentro del marco de trabajo estipulado por la invención, las propiedades deseadas de la hoja de acero obtenida pueden ser entonces influenciadas de una manera seleccionada y simple. Se evita confiablemente hacer quebradizo el material al l imitar la temperatura de devanado a valores de 700°C máximos. Se ha establecido que a temperaturas de devanado elevadas puede ocurrir la formaci ón de fases quebradizas las cuales, por ejemplo, pueden dar como resultado el escamado del material y de esta forma hacer el procesamiento adicional difícil o incluso imposible. Si el producto de acero se produce a partir de una tira fría, el grado de laminado en frío durante el laminado en frío que precede al recocción por recristalización está de preferencia en la escala de 30% a 75% para de esta manera lograr en forma confiable las propiedades optimizadas de ductilidad y rigidez del producto de acero terminado de acuerdo con la invención. Las temperaturas de recocción durante la recocción por recristalización son de preferencia de entre 600°C y 1 , 100°C. La recocción puede llevarse a cabo en un alto horno de recocción tipo campana en la escala de temperaturas de 600°C y 750°C o en un alto horno de recocción continua a temperaturas de 750°C y 1, 100°C. Como resultado de los contenidos de Si restringi dos a contenidos por arriba de 2.50% en peso, de preferencia más de 2.70% en peso, las hojas de acero de acuerdo con la invención exhiben una capacidad mejorada para el laminado en frío en comparación con las hojas de acero ligero o las hojas de acero de este tipo que tienen contenidos de Si más bajos. La alta adición de Si se expresa en valores de límite de deformación y resistencia a la tracción más uniformes, y en valores de deformación dúctil y alargamiento uniforme más altos. Más aún, en los aceros de acuerdo con la invención, el silicio lleva a valores r y n más altos y a una formación isotrópica de las propiedades mecánicas. El lí mite superior del total formado a partir de los contenidos de Al y Si se encuentra en 1 2% ya que un total de contenidos de Al y Si que vaya más allá de este límite implicaría el riesgo de hacer quebradizo el materi al. Sorprendentemente se ha encontrado que la adición de boro a los aceros de acuerdo con la invención puede llevar a una mejora en las propiedades y capacidad de producción. Por lo tanto, de acuerdo con una configuración adecuada de la invención el acero compren de boro. Si se añade boro para mejorar el ajuste del límite de deformación y ductilidad, el contenido de boro puede, a este respecto, estar en la escala de 0.002% en peso a 0.01% en peso, en particular 0.003 a 0.008% en peso . Los efectos adecuados de la aleación en las propiedades mecánico-tecnológicas de las hojas de acero de acuerdo con la invención pueden potenciarse más si una cantidad mínima de 0. 10% en peso de carbono puede detectarse en el acero de acuerdo con la invención. Como resultado de este espectro de propiedades particul ar, componentes de carrocerías para vehículos resistentes a choques y componentes de carrocerías automotrices que sean particularmente soportantes pueden producirse a partir de los productos de tira fría producidos, en particular, de una manera de acuerdo con la invención. Estos componentes pueden usarse, con un bajo peso, por ej emp lo para la protección particularmente efectiva de los ocupantes de un vehículo. Los productos producidos de acuerdo con la invención se caracterizan en esta relación por una capacidad de absorción de energía particularmente alta en caso de una carga repentina. El bajo peso con adecuada ductilidad y rigidez al mismo tiempo también hacen posible producir ruedas para vehículos, en particular vehículos automotores, a partir de los productos producidos de acuerdo con la invención.

Los componentes que se usan en el campo de ingeniería a bajas temperaturas también pueden producirse a partir de los productos producidos de acuerdo con la invención. El espectro de propiedades adecuado de los productos de tira fría producidos de acuerdo con l a invención se conserva incluso a bajas temperaturas convencionales en el sector de enotécnica. La adecuada capacidad de absorción de energía lograda con el método de producción de acuerdo con la invención también hace al método de la invención particularmente adecuado para producir productos que s.e usen en la producción de elementos protectores diseñados para protección contra cargas tipo impulso. La invención se describirá en adelante en la presente con referencia a modalidades. Un acero ligero que comprende (detalles en % en peso) 0.0070% de C, 25.9% de Mn, 0.013% de P, 0.0006% de S, 2.83% de Si, 2.72% de Al, 0.0045% de N y el resto siendo hierro e impurezas inevitables, las cuales incluyen, por ejemplo, pequeños contenidos de Cu, Cr, Ni, As, Sn, Ti, V, Nb, B y Mg, fue fundido para formar placas. Después de recalentar a 1 , 150°C las placas fueron laminadas en caliente a una temperatura de laminado en caliente final de 850°C para formar una tira caliente y después devanadas a una temperatura de devanado de 500°C. La tira caliente se laminó después en frío, a un grado de formación de 65%, para formar una tira fría de 1 mm de espesor. Después del laminado en frío, la tira fría se templó por recristalización en un alto horno de recocción continua a una temperatura de 950°C. En este estado la tira fría era isotrópica. Sus propiedades mecánicas establecidas en la dirección longitudinal en cada caso son descritas en la tabla 1 (grado de formación en frío = 0%) TABLA 1 Para probar el efecto de la invención, después de la recocción por recristalización, porciones de la tira fría fueron laminadas en frío con un grado de formación de 2.5%, 5%, 10%, 40% y 50%. Las propiedades mecánicas logradas en la dirección longitudinal en cada caso para cada una de las porciones también se describen en la Tabla 1. Parece que en el producto de tira fría obtenido después de la laminación de endurecimiento superficial, se obtiene una combinación óptima de límites de alargamiento y límites de deformación si un grado de formación en frío de 10% se mantuvo durante la laminación de endurecimiento superficial de la tira fría. De esta manera hasta un grado de formación en frío de 10% el límite de deformación Rpo.2 pudo incrementarse en más de 70% y la resistencia a la tracción Rm mejorarse por más de 10%. Los valores del alargamiento uniforme Ag, el alargamiento Ago, el valor r y el valor n permanecieron a un nivel que está muy por arriba del que se logra en aceros convencionales de límite de deformación comparable. Sólo a un grado de formación en frío de 30% ocurre una dramática disminución en las propiedades de alargamiento.

En otra prueba más, se produj o una tira fría adicional que correspondía, con respecto a su composición y a ias etapas de trabajo completadas hasta la conclusión de su recocción por recristalización, a la tira fría descrita arriba. Se produjo un cuerpo de choque tipo perfil hueco a partir de una porción de esta tira fría, sin formación en frío anterior. Una porción más de la tira fría recocida por recristalización, en contraste, se formó en frío mediante laminación de endureci miento superficial de una manera de acuerdo con la invención con un grado de formación en frío de 7%. Un cuerpo de choque tipo perfil hueco se produjo después igualmente a partir del producto de tira fría producido de acuerdo con la invención de esta manera. Los dos cuerpos de choque, que pesaban aproximadamente 150 kg, se investigaron después con respecto a su capacidad de absorción de energía en una prueba de caída en la cual golpeaban un obstáculo a una velocidad de caída de 50 km/hr. Pareció que el cuerpo de choque producido a partir del producto de tira fría laminado por endurecimiento superficial de acuerdo con la invención tuvo una capacidad de absorción de energía mucho mej or, a pesar del hecho de que su espesor de pared era mucho más reducido, en comparación con el del otro cuerpo de choque, debido a la formación en frío adicional. Finalmente, en una tercera prueba se produjo una tira fría recocida por recristalización, de nuevo con base en la composición indicada arriba y usando las etapas de método ya descritas. La tira fría compuesta de esta manera se formó después en frío de la manera de acuerdo con la invención mediante formación por estiramiento. El grado de formación en frío logrado en el proceso fue nuevamente de 10%. Como resultado de esta formación en frío el límite de deformación de 320 MPa pudo incrementarse sólo en el estado recocido por recristalización a 520 MPa después de la formación en frío luego de la recocción por recristalización. Las resistencias a lá tracción incrementaron simultáneamente de 640 M Pa a 71 0 MPa. El valor r casi no fue afectado. Con un grado cada vez más alto de formación los valores de alargamiento se redujeron de 60% a aproximadamente 50% y el valor n de 0.39 a 0.27 pero incluso estos valores fueron mucho más altos que las propiedades de alargamiento y valores n que pueden determinarse en aceros producidos convencional mente comparables los cuales son más rígidos y de la misma clase de lí mite de deformación. Incluso en el caso de formación en frío de la tira fría por laminación de endurecimiento superficial, el producto obtenido tuvo entonces una combinación óptima de valores de límite de deformación y valores de alargamiento.

Claims

REIVINDICACIONES

1 . Método para producir un producto de acero, en particular una hoja de acero o tira de acero, con un alto límite de deformación, - caracterizado porque una tira u hoj a de acero se produce a partir de acero que contiene (en % en peso) : C: < 1.00% Mn: 7.00 a 30.00% Al: 1.00 a 10.00% Si: > 2.50 a 8.00% Al + Si > 3.50 a 12.00% B : < 0.01% Ni: < 8.00% Cu: < 3.00% N: < 0.60% Nb: < 0.30% Ti: < 0.30% V: < 0.30% P: < 0.01 % y hierro e impurezas inevitables como el resto, - esta tira u hoja es laminada en frío para formar una tira laminada en frío, - a partir de la cual el producto de acero terminado se produce subsecuentemente mediante formación en frío que tiene lugar a un grado de formación en frío de 2 a 25%.

2. El método de conformidad con la reivi ndicación 1 , caracterizado además porque el grado de formación en frío es de 1 5% máximo.

3. El método de conformidad con la reivi ndicación 2, caracterizado además porque el grado de formación en frío es de 10% máximo.

4. El método de conformidad con cualqu iera de las reivi ndicaciones anteriores, caracterizado además porque la producción de la tira u hoja de acero comprende las siguientes etapas de trabajo: - fundir el acero para formar un material de entrada, tal como placas, placas delgadas o una tira fundida; - laminar en caliente el material de entrada para formar una tira caliente, - devanar la tira caliente, - laminar en frío la tira caliente para formar la tira fría.

5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado además porque el material de entrada es recalentado hasta por lo menos 1 , 100°C antes del laminado en caliente.

6. El método de conformidad con la reivi ndicación 4, caracterizado además porque el material de entrada se usa directamente para el laminado en caliente a una temperatura de por lo menos 1 , 1 00°C.

7. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado además porque la temperatura final del laminado en caliente es de al menos 800°C.

8. El método de conformidad con cual quiera de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado además porque la temperatura de devanado es de 450°C a 700°C.

9. El método de conformidad con cualquiera de l as reivindicaciones 4 a 8, caracterizado además porque, después del laminado en frío, la tira fría es recocida por recristalización, y además porque, después de la recocción por recristalizaci ón, la tira fría es formada en frío para terminarla.

10. El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado además porque la recocción por recristalízación se lleva a cabo a una temperatura de recocción de 600°C a 1 , 1 00°C .

1 1. El método de conformidad con l a reivindicación 1 0, caracterizado además porque la recocción se lleva a cabo como recocción tipo campana a una temperatura de recocción de 600°C a 750°C .

12. El método de conformidad con l a reivindicación 1 1 , caracterizado además porque la recocción se lleva a cabo como recocción continua a una temperatura de recocción de 750°C a 1 , 100°C.

13. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, caracterizado además porque el laminado en frío se lleva a cabo a un grado de laminado en frío de 30% a 75%.

14. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el acero contiene más de 2.70% en peso de silicio.

15. El método de conformidad con cual quiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el acero contiene 0.002% en peso a 0.01% en peso de boro.

16. El método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque al acero contiene 0.003 a 0.008% en peso de boro.

17. El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el acero conti ene 0.10 a 1 .00% en peso de carbono.