PT917594E

PT917594E - Aco, processo para o seu fabrico, sua utilizacao e produto feito de aco

Info

Publication number: PT917594E
Application number: PT97941934T
Authority: PT
Inventors: Frederik Jonker; Willem Jan Schol; Johannes Mulder; Maarten Arie De Haas; Egbert Jansen
Original assignee: Corus Staal Bv
Priority date: 1996-08-08
Filing date: 1997-08-08
Publication date: 2001-05-31
Also published as: KR100493780B1; DK0917594T3; ATE197820T1; WO1998006881A1; DE69703623D1; ES2152702T3; GR3035459T3; KR20000029850A; ZA977108B; AU712399B2; EP0917594B1; CN1230231A; EP0917594A1; CN1077145C; NL1003762C2; AU4379797A; DE69703623T2

Description

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DESCRIÇÃO “Aço, processo para o seu fabrico, sua utilização e produto feito de aço”

Campo do invento O Invento refere-se a um aço na forma de chapa ou de fita com excelentes propriedades de estiramento e repuxamento profundo e de prensagem de acabamento (“wall-ironing”), em especial para a aplicações de embalagem, a um processo _para.o. seu fabrico e também à utilização de um tal aço. No contexto deste pedido, o aço para embalagem é considerado como significando aço laminado a quente consecutivamente, decapado, reduzido a frio, recozido e geralmente laminado com têmpera ou reduzido a frio adicionalmente em forma de chapa ou de fita, enrolado ou não. Peças em bruto desta chapa ou fita destinam-se a ser feitos num certo número de operações de formação num produto (semi-acabado), por exemplo, numa lata (recipiente) de bebida ou noutro objecto, pelo que para os propósitos da forma pretendida, o material plano básico necessita de ser submetido a deformações de material extensivas. Para o fabrico de uma lata de bebida é formado um copo, por exemplo, por repuxamento profundo, a partir de um peça em bruto de aço para embalagem, numa ou mais fases, cujas paredes são prensadas (“wall-ironed”) a fim de conferir à lata assim formada maior altura/capacidade. Em particular, o repuxamento profundo numa fase e a prensagem de acabamento (“wall-ironing") exigem um material facilmente conformável que tenha idealmente propriedades isotrópicas.

Sumário do invento A este respeito e também dentro do âmbito mais amplo de tentativas contínuas para melhorar as qualidades do referido aço, a pesquisa é orientada, em particular, para uma combinação das propriedades seguintes: - elevado valor r (valor de Lankford); - diferenças tão pequenas quanto possível nas propriedades mecânicas através sobretudo na largura da fita, mas também ao longo do comprimento da fita, em termos especializados de baixa dispersão das propriedades “bordo/centro” e “ao longo do rolo”, respectivamente. 2 85 981 ΕΡ Ο 917 594/ΡΤ

As experiências mostram agora que foi encontrada uma qualidade de aço, que apresenta propriedades mecânicas uniformes espectacularmente melhores, na condição de recozido e, opcionalmente, reduzido a frio ainda mais, por exemplo, laminado com têmpera se o aço tem a composição:

Elemento Min* Max* C 40 Mn 140 250 P 20 S 20 Si 30 N ppm 30 AI** 50 B ppm 5 50 Cu 40 Sn 10 Cr 40 Ni 40 Mo 10 * em 0,001% em peso excepto se definido de outro modo ** solúvel em ácido sendo o restante Fe e impurezas inevitáveis, onde 0,4 < B/N < 1,2, em que a dimensão de grão na região do bordo da fita, bordo Gs e o tamanho de grão numa região central da fita, centro Gs diferem menos do que 0,5 unidades ASTM.

Este aço torna possível atingir um nível melhorado de propriedades de estiramento e repuxamento profundo e de prensagem de acabamento (“wall-ironing") e uma dispersão grandemente reduzida das propriedades mecânicas. 3 85 981 ΕΡ Ο 917 594/ΡΤ

Prefere-se que a composição obedeça a:

Elemento Min* Max* C 10 40 Mn 140 200 P 20 S 20, de preferência 10 Si 30 N ppm 25 AI** 15 35 B ppm 8 25 Cu 40 Sn 10 Cr 40 Ni 40 Mo 10 * em 0,001% em peso excepto se definido de outro modo ** solúvel em ácido

Verificou-se que para atingir resultados óptimos de acordo com o invento dentro dos limites acima referidos, podem ser dados os seguintes valores alvo:

Elemento Alvo* +/- 30% C 20 Mn 160 N ppm 20 AI** 25 B ppm 0,8.N * em 0,001% em peso excepto se definido de outro modo ** solúvel em ácido

Devido ao facto de se poderem obter melhores propriedades mecânicas de acordo com o invento é possível escolher um material mais fino com espessura menor do que abaixo 0,35 até mesmo mais fino do que 0,18 mm, o que se ajusta excelentemente à pesquisa para aplicar um peso menor, por exemplo, às latas de bebida em aço. 4 85 981 ΕΡ Ο 917 594/ΡΤ É particularmente vantajoso se a fita de aço tem a forma de fita ou chapa reduzida a frio, recozida e, opcionalmente, reduzida a frio ainda mais, na qual o tamanho de grão na região do bordo da fita, bordo Gs e o tamanho de grão na região central da fita, centro Gs, diferem menos do que 0,5 unidades ASTM, respectivamente, na qual o valor r no bordo da fita, bordo r, e valor r na região central da fita, centro r, diferem menos do que 0,2 unidades, de preferência, menos do que 0,1 unidades, respectivamente, na qual o Ponto de Cedência numa região do bordo da fita, bordo Rp, e o Ponto de Cedência na região central da fita, centro Rp, diferem menos do que 20 N/mm2, respectivamente, e na qual o valor médio r é, pelo menos, 1,3. A produção de produtos estirados, repuxados profundamente e repuxados e prensados (“wall ironed”) a partir de peças em bruto cortadas do aço de acordo com o invento, pode ser realizada muito mais eficazmente com menor desperdício. O invento é ainda concretizado num processo para fabrico de uma fita de aço recozido a partir do aço de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 7, que compreende as fases de: - laminagem a quente que compreende laminagem de acabamento a uma temperatura de laminagem de acabamento e enrolamento a uma temperatura de acabamento; - laminagem a quente, que compreende laminagem de acabamento a uma temperatura de laminagem de acabamento e o enrolamento a uma temperatura de acabamento; -decapagem; - laminagem a frio; - recozimento, de preferência, recozimento continuo e, opcionalmente, laminagem a frio adicional, de preferência, com uma redução, pelo menos 0,6%; em que a temperatura da laminagem de acabamento é seleccionada acima de Ar3-10°C e a temperatura de enrolamento é seleccionada abaixo de 700°C. 5 5

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Num processo preferido a temperatura de laminagem de acabamento é seleccionada acima de 825°C e a temperatura de enrolamento abaixo de 690°C, mais preferivelmente a temperatura de laminagem de acabamento é seleccionada a 900 ± 30°C e a temperatura de enrolamento a 670°C ± 20°C.

No processo, de preferência, a redução total a frio antes do recozimento é de 85% ou mais.

Num aspecto do processo de acordo com o invento é realizada a lamimagem a frio adicional após o recozimento com uma redução > 5% ou mesmo com uma redução de 10 a 20%.

Isto gera uma fita de aço com propriedades de conformação muito boas. No caso de laminagem a frio adicional após o recozimento, por exemplo, laminagem de têmpera, é preferível fazer isso com uma redução de pelo menos 0,6%. De preferência, é seleccionado um valor alvo para a temperatura de laminagem de acabamento de 900°C e para a temperatura de enrolamento um valor alvo de 670°C. Isto estabelece a base para uma chapa de aço muito fácil de trabalhar e homogénea. É preferível que, se a laminagem de têmpera é realizada, a mesma seja feita de acordo com o invento, com uma redução de 10 a 20%. Um tal grau elevado de deformação produz ainda uma qualidade de aço com excelentes propriedades mecânicas.

Verificou-se que a qualidade de aço de acordo com o invento é preferivelmente apropriada para ser aplicada como aço para embalagem em aplicações com repuxamento e prensagem de acabamento (“wall-ironing” (DWI)), por exemplo, aplicações em que o aço de embalagem é revestido com um revestimento que inclui Sn e depois é submetido sucessivamente a repuxamento profundo e prensagem de acabamento (“wall-ironing”) como no fabrico da parte do corpo de uma lata de duas peças.

As excelentes propriedades mecânicas do aço permitem que esta lata seja feita ainda mais leve, correspondendo novamente à procura crescente de menos consumo e peso do material para embalagens e outros produtos. O invento também é concretizado numa utilização dn aço para aplicações de estiramento, repuxamento profundo e repuxamento e prensagem de acabamento

85 981 ΕΡ Ο 917 594/ΡΤ (“wall-ironing”), num aço com um ou mais revestimentos seleccionado no grupo de revestimentos que inclui Sn, Cr, verniz, revestimento orgânico, polímero e suas combinações num ou em ambos os lados da fita ou chapa e num produto estirado, repuxado profundamente ou repuxado e prensado (“wall ironed") feito de aço de acordo com o invento. O invento vai agora ser ilustrado com referência aos resultados de algumas experiências das quais são dados detalhes adicionais nas tabelas 1 a 5 seguintes.

Nas experiências, aço fundido continuamente foi laminado a quente numa laminadora a quente com uma temperatura de laminagem de acabamento de 900°C e enrolado a temperaturas de enrolamento com valores alvo de 625, 670 e 690°C. Subsequentemente, o aço foi decapado numa linha convencional de decapagem e laminado a frio com uma redução de 88 a 89%. Depois o aço decapado foi recozido continuamente. Após o recozimento foi realizada redução a frio adicional quer por laminagem de têmpera com uma redução de 0,8% ou por laminagem a frio com uma redução de 4% e 6%. O aço foi depois estanhado numa linha de estanhagem electrolítica convencional.

Tabela 1 Aço testado

Composição química em 0,001% em peso e ppm em peso quando indicada Aço C Mn S AI* B ppm N ppm I- o o Notas A 24 202 7 26 16 24 625 invento B 23 191 7 34 20 29 690 invento C 16 171 5 28 8 22 690 invento D 25 200 <12 35 - 20 670 comparativo AI* : Alumínio solúvel em ácido CT : Temperatura de enrolamento após laminagem a quente 7 85 981 ΕΡ Ο 917 594/ΡΤ

Tabela 2 Composição química do aço C, na condição de laminado a quente em 0,001 % em peso e ppm em peso quando indicada

Posição C Mn AI* B ppm B* ppm N ppm N* ppm Centro da fita 16 171 28 8 1 22 <2 Bordo da fita 16 173 28 8 1 17 <2 AI* : Alumínio solúvel em ácido B* : Boro solúvel em ácido N* : Azoto não ligado

Tabela 3 Tamanho de grão do aço C na condição de laminado a quente e de laminado a frio, recozido

Posição Tamanho do grão (ASTM) Laminado a quente Laminado a frio Centro da fita 9,0 11,5 Bordo da fita 9,0 11,5

Tabela 4 Propriedades mecânicas do aço C na condição de laminado a quente, recozido, laminado com têmpera (redução de 0,8%)

Posição Centro da fita Bordo da fita Sentido do comprimento oblíquo da largura do comprimento valor r teste 1 1,57 1,68 1,83 1,49 teste 2 1,58 1,68 1,80 1,49 teste 3 1,58 1,80 1,82 1,42 média 1,58 1,72 1,82 1,47 Reh (Rp) teste 1 237 234 236 247 teste 2 238 235 235 247 teste 3 238 235 235 247 média 238 235 235 247 Rm teste 1 360 354 359 358 teste 2 362 354 356 358 teste 3 362 356 358 357 média 361 355 358 358 8 85 981 ΕΡ Ο 917 594/ΡΤ

Na tabela 4 acima, valor r significa valor de Lankford, Reh (Rp), o ponto de cedência em N/mm2 e Rm a resistência à tracção em N/mm2.

As pequenas diferenças entre os valores em cada linha mostram que as propriedades mecânicas através da largura da chapa variam pouco. É notável o elevado valor r e, em particular, a pequena diferença nas propriedades em cada sentido indicado, significando "do comprimento" o sentido da laminagem, “oblíquo" o sentido a 45° em relação a este e “da largura” o sentido perpendicular a este, e mais particularmente a pequena diferença das propriedades entre as propriedades das porções centrais e as das porções dos bordos.

Tabela 5 Ponto de cedência e tamanho de grão dos aços A, B e D na condição de recozidos, laminados com têmpera (redução de 0,8%) Aço Ponto de cedência em N/mm2 ASTM Nota centro bordo centro bordo A 258 256 11 11 invento B 237 235 11 11 invento D 262 265 11 12 comparativo

Tabela 6 Ponto de cedência dos aços B e D na condição de recozido, laminado com diferentes reduções após o recozimento Aço Redução a frio após recozimento, em % Ponto de Cedência em N/mm2 centro bordo B 1 231 233 B 4 283 281 B 6 330 333 D 1 258 268

Num teste de comparação, os aços C e D da tabela 1 foram ensaiados quanto ao comportamento e rendimento numa operação de conformação pesada. Nesta, peças em bruto circulares estanhadas, todas com o mesmo diâmetro, provenientes de porções dianteiras, traseiras e intermédias, retiradas das regiões 9 85 981 ΕΡ Ο 917 594/ΡΤ do centro, bordo e intermédias da fita, foram repuxadas para darem copos que foram prensados (“wall ironed”), aparados e previamento munidos de gargalos por rotação. As latas previamente munidas com gargalos de rotação assim obtidas eram do tipo que serve para fazer a lata de bebida de 33 cl vulgarmente usada e bem conhecida que tem um diâmetro de 66 mm. Nas latas previamente munidas com gargalos de rotação foram determinadas as dimensões: diâmetro do bordo previamente obtido por rotação PSED (mm) e diâmetro de tampa previamente obtido por rotação PSPD (mm). É feita referência aos desenhos.

Descrição dos Desenhos A Fig. 1 mostra as dimensões PSED e PSPD relavantes acima descritas; e a Fig. 2 é um gráfico que mostra a relação entre PSED e PSPD.

Na Fig. 1 está representada uma lata previamente munida com gargalo de rotação. A lata é formada com um gargalo que tem um diâmetro menor que o da sua porção de corpo principal, tendo este gargalo uma porção cilíndrica de diâmetro PSPD com uma flange revirada para fora que tem um diâmetro máximo PSED como mostrado na fig. 1. Estes diâmetros dependem da qualidade do material e são críticos para uma formação bem sucedida da lata, visto que o gargalo é usado para fixar a tampa no lugar após o enchimento.

Na Fig. 2 cada símbolo quadrado vazio indica os valores de PSED e PSPD de uma lata previamente munida com gargalo de rotação feita a partir de um peça em bruto retirada do aço, C de acordo com o invento, e cada símbolo quadrado cheio indica os mesmos valores, mas de uma lata feita com o aço de comparação D. A linha vertical num valor de PSED de, neste caso, 56,1 indica o limite do PSED acima do qual a lata será rejeitada por causa de flanges onduladas.

Os resultados mostram claramente os dois efeitos da utilização de aço de acordo com o invento. Em primeiro lugar, a dispersão de PSED e PSPD e, portanto, de propriedades do material é mais pequena nas latas feitas de aço de acordo com o invento e em segundo lugar verifica-se que as latas feitas de aço de 10 85 981 ΕΡ Ο 917 594/ΡΤ acordo com ο invento apresentam um valor de PSED mais baixo e, portanto, uma taxa de rejeição mais baixa.

Lisboa, 21FEV. 2001

Por Corus Staal BV - O AGENTE OFICIAL -

SEMG.* ANTÓNIO JOÃO [BA CUNHA FERREIRA Ag-θ|.?r-lnd; .. | fu«o dos Flores, 74-4'

Claims

85 981 ΕΡ Ο 917 594/ΡΤ 1/4 REIVINDICAÇÕES 1 - Aço na forma de chapa ou fita, reduzido a frio, recozido e, opcionalmente, reduzido a frio ainda mais, tendo a composição química: Elemento Min* Max* C 40 Mn 140 250 P 20 S 20 Si 30 N ppm 30 AI** 50 B ppm 5 50 Cu 40 Sn 10 Cr 40 Ni 40 Mo 10 * em 0,001% em peso excepto se definido de outro modo ** solúvel em ácido sendo o restante Fe e impurezas inevitáveis, no qual 0,4 < B/N < 1,2, no qual o tamanho de grão na região do bordo da fita, bordo Gs, e o tamanho de grão numa região central da fita, centro Gs, diferem menos do que 0,5 unidades ASTM.

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2 - Aço de acordo com a reivindicação 1, que tem a composição química: Elemento Min* Max* C 10 40 Mn 140 200 P 20 S 20, de preferência 10 Si 30 N ppm 25 AI** 15 35 B ppm 8 25 Cu 40 Sn 10 Cr 40 Ni 40 Mo 10 * em 0,001% em peso excepto se definido de outro modo ** solúvel em ácido
3 - Aço de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, em que para os elemento seguintes são respeitados os valores padrão seguintes: Elemento Padrão* +/- 30% C 20 Mn 160 N ppm 20 AI** 25 B ppm 0,8.N * em 0,00' % em peso excepto se definido de outro modo ** solúvel em ácido
4 - Aço de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, na forma de fita ou chapa, reduzido a frio, recozido e, opcionalmente, reduzido a frio ainda mais, no qual o valor r na região do bordo, bordo r, e o valor na região central da fita, 85 981 ΕΡ Ο 917 594/ΡΤ 3/4 centro r, diferem menos do que 0,2 unidades, de preferência, menos de 0,1 unidades.
5 - Aço de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, na forma de fita ou chapa, reduzido a frio, recozido e opcionalmente reduzido a frio ainda mais, em que o Ponto de Cedência numa região do bordo da fita, bordo Rp, e o Ponto de Cedência numa região central da fita, centro Rp, diferem menos do que 20 N/mm2.
6 - Aço de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, na forma de fita ou chapa, reduzido a frio, recozido e opcionalmente reduzido a frio ainda mais, em que o valor r médio é, pelo menos, 1,3.
7 - Processo de fabrico de uma fita de aço recozido, a partir do aço de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, que compreende as fases de: - laminagem a quente, que compreende laminagem de acabamento a uma temperatura de laminagem de acabamento e o enrolamento a uma temperatura de acabamento; -decapagem; - laminagem a frio; - recozimento, de preferência, recozimento contínuo e, opcionalmente, laminagem a frio adicional, de preferência, com uma redução, pelo menos 0,6% em que a temperatura da laminagem de acabamento é seleccionada acima de Ar3-10°C e a temperatura de enrolamento é seleccionada abaixo de 700°C.
8 - Processo de acordo com a reivindicação 7, em que a temperatura da laminagem de acabamento é escolhida acima de 825°C e a temperatura de enrolamento abaixo de 690°C.
9 - Processo de acordo com a reivindicação 7 ou a reivindicação 8, no qual a temperatura da laminagem de acabamento é seleccionada a 900°C ± 30°C e a temperatura de enrolamento a 670°C ± 20°C. 85 981 ΕΡ Ο 917 594/ΡΤ 4/4
10 - Processo de acordo com a reivindicação 7, 8 ou 9, em que a redução a frio total antes do recozimento é de 85% ou mais.
11 - Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, em que a laminagem a frio adicional após o recozimento é realizada com uma redução de > 5%.
12 - Processo de acordo com a reivindicação 11, em que laminagem a frio adicionai após recozimento é realizada com uma rdução de 10 a 20%.
13 - Utilização do aço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, ou de uma fita de aço obtida pelo processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 12, para aplicações de estiramento, repuxamento profundo e repuxamento e prensagem de acabamento (“wall-ironing”).
14 - Aço de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6, ou obtido pelo processo de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 13, dotado com um ou mais revestimentos escolhidos no grupo de revestimentos que compreende Sn, Cr, verniz, revestimento orgânico, polímero e suas combinações num ou em ambos os lados da tira ou chapa.
15 - Produto estirado, repuxado profundamente ou repuxado e prensado (“wall ironed”) feito de aço de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 6 ou a reivindicação 14 ou de aço obtido pelo processo ou utilização de acordo com qualquer das reivindicações 7 a 13. Lisboa, 21 rtV. 2UU1 Por Corus Staal BV - O AGENTE OFICIAL -

£HG.· AHTÓH10 JQlkÔ DA CUHHA FERREIRO Ag. 0{. Pr. Ind. I Bua das Flores, 74 - 4.* ieQO LISBOA