BRPI0717489B1

BRPI0717489B1 - método para produzir uma tira de aço

Info

Publication number: BRPI0717489B1
Application number: BRPI0717489A
Authority: BR
Inventors: Bernd Linzer; Christian Bernhard; Gerald Eckerstorfer; Gerald Hohenbichler
Original assignee: Siemens Vai Metals Tech Gmbh
Priority date: 2006-09-22
Filing date: 2007-08-16
Publication date: 2016-02-10
Also published as: RU2009115180A; AU2007299343B2; BRPI0717489A2; EP2066466B2; KR20090064462A; JP2010504214A; AT504225A1; US20100018665A1; EP2066466A1; RU2418650C2; AU2007299343A1; ES2366139T3; UA93097C2; MX2009002629A; JP5129253B2; ATE514502T1; WO2008034502A1; AT504225B1; PL2066466T3; CN101516544A

Description

MÉTODO PARA PRODUZIR UMA TIRA DE AÇO [001] A invenção refere-se a um método para a produção continua de uma tira de aço com ao menos dois rolos de fundição e eventualmente placas laterais dispostas lateralmente, sendo que em operação entre os rolos de fundição e as placas laterais pode ser formada um reservatório de fundição, do qual massa fundida liquida de aço pode ser alimentada aos rolos de fundição.

Antecedentes da invenção [002] Na produção de uma tira de aço de uma massa fundida de aço de baixo teor de carbono, parcialmente Mn- Si-acalmado, quando da aplicação do método de fundição de dois rolos conhecido do estado atual da técnica, a tira de aço produzida apresenta muitas vezes fissuras e defeitos de superficie, com o que é nitidamente reduzida a qualidade da tira de aço produzida. [003] Da WO 03024644 e da US 2005145304 é conhecido evitar ou ao menos reduzir fissuras e defeitos de superficie na medida em que a composição de uma massa fundida de aço é de tal maneira selecionada que resultam na massa fundida de aço inclusões não-metálicas liquidas, que quando da solidificação da casca de aço continuam liquidas e pela formação de uma película líquida sobre a superfície dos rolos de fundição possibilitam um fluxo térmico homogêneo e, com isso, um efeito de resfriamento homogêneo. [004] Na operação de fundição industrial, as proporções de Mn0/Si02 efetivamente presentes em uma massa fundida de aço parcialmente Mn/Si-acalmada frequentemente são computadas essencialmente menos do que teoricamente por motivos operacionais. A temperatura de fusão das inclusões não-metálicas de massas fundidas de aço parcialmente Mn/Si- acalmadas reage muito sensivelmente a alterações da composição do aço e alterações a isso associadas da proporção de Mn0/Si02 de sua própria composição.

Considerando-se as regras metalúrgicas indicadas no estado atual da técnica para a produção das inclusões não- metálicas liquidas não é, portanto, de se supor na operação de fundição industrial que cada caldeiro tratado apresente uma composição que garanta a presença de inclusões não- metálicas liquidas quando do método de fundição. Podem surgir assim novamente fissuras e defeitos de superfície.

Objetivo da invenção [005] Constitui objetivo da presente invenção evitar essas conhecidas desvantagens do estado atual da técnica e disponibilizar um método para a produção de uma tira de aço amplamente isenta de fissuras e defeitos de superfície com superfície homogênea de uma massa fundida de aço parcialmente Mn/Si-acalmada, de baixo teor de carbono.

Nesse método, a tolerância da temperatura de fusão de inclusões não-metálicas com relação a desvios de um valor teórico da composição do aço deve bastar para assegurar a presença de inclusões não-metálicas líquidas quando do método de fundição em cada caldeiro tratado na operação de fundição industrial.

Descrição detalhada da invenção [006] O objetivo da invenção é alcançado, segundo a invenção, por um método em que uma massa fundida de aço com um teor de Mn e Si em uma determinada proporção e com um determinado teor de enxofre é processada em operação normal com aplicação de uma determinada força de formação de tira ("roll separating force, RSF"). [007] A invenção refere-se, portanto, a um método para a produção de uma tira de aço fundida, de baixo teor de carbono, parcialmente Mn/Si-acalmada, sendo que uma massa fundida de aço de um reservatório de massa fundida é alimentada entre ao menos dois rolos de fundição resfriados e que se movem com uma tira de aço e solidificada nos rolos de fundição ao menos parcialmente para a tira de aço, caracterizado pelo fato de que a massa fundida de aço apresenta um teor de enxofre entre 20 e 300 ppm e uma proporção de Μη/Si ^ 3,5 e, em operação normal, a força de formação de tira importa entre 2 e 50 kN/m. [008] Inesperadamente, uma tira de aço assim produzida é amplamente isenta de fissuras e defeitos de superfície e possui uma superfície homogênea. [009] Por uma tira de aço com baixo teor de carbono deve ser entendida uma tira de aço em que o teor de carbono seja inferior a 0,1 % em peso. [010] Graças à composição da massa fundida de aço segundo a invenção é assegurada uma baixa temperatura de fusão das inclusões não-metálicas. A baixa temperatura de fusão faz com que as inclusões não-metálicas quando do método de fundição se apresentem em estado líquido durante a solidificação da casca de aço nos rolos de fundição.

Graças à ampliação da faixa de composição, em que se apresentam inclusões não-metálicas líquidas no sistema de múltiplas fases, eleva-se a tolerância da temperatura de fusão de inclusões não-metálicas com relação a desvios de um valor teórico da composição do aço. Essa faixa de composição ampliada assegura que a massa fundida de aço também apresente uma composição, que garanta inclusões não- metálicas liquidas no método de fundição, mesmo quando na operação de fundição industrial o valor teórico para uma determinada composição de aço não seja exatamente satisfeito. [011] No decurso da preparação do aço resultam em uma massa fundida de aço inclusões não-metálicas de tipo oxidico ou sulfidico. Os componentes principais das inclusões não-metálicas em massas fundidas de aço parcialmente Mn/Si-acalmadas são MnO e Si02. [012] Pelo ajuste segundo a invenção do teor de enxofre para valores entre 20 e 300 ppm e da proporção Μη/Si para valores á 3,5 se consegue que as inclusões não- metálicas consistam, fundamentalmente, em um sistema de múltiplas fases com os componentes principais Mn0-Si02-MnS.

Quando a fração do MnS nesse sistema de múltiplas fases importa em menos do que 37 % em peso de MnS, a temperatura de fusão do sistema de múltiplas fases é mais baixa do que a temperatura de fusão de um sistema de múltiplas fases dos componentes principais MnO e Si02. O sistema de 3 fases Mn0-Si02-MnS apresenta um eutético ternário de cerca de 1130 oC. [013] A modelagem do sistema de 3 fases Mn0-Si02- MnS na figura 1 mostra que a faixa de liquido toca o sistema marginal binário Mn0-Si02 em sua temperatura eutética de 1251 oC no ponto eutético e se amplia quando da passagem para um sistema de 3 fases com teor de MnS crescente. A temperaturas mais baixas, a faixa de liquido do sistema marginal é elevada e existe agora mais a partir de certos teores mínimos de MnS. [014] Pontos operacionais típicos com temperatura de fusão simultaneamente baixa das inclusões não-metálicas e suficiente tolerância, na operação de fundição industrial, da temperatura de fusão relativamente a oscilações no teor de MnS se situam, na composição da massa fundida de aço de acordo com a invenção, em cerca de 15 % em peso de MnS. [015] A simulação das relações de solidificação em uma instalação de fundição de tira fina com auxílio de ajustes, correspondentes a ensaios de imersão na fundição de tira, de gás inerte, tempo de contato e superaquecimento, com teores de enxofre da massa fundida de aço entre 150 e 500 ppm resultou em teores de MnS médios nas inclusões não-metálicas líquidas entre 7 e 40 % em peso. Teores de enxofre mais altos de massas fundidas parcialmente Mn/Si-acalmadas conduzem a maiores teores de MnS das inclusões não-metálicas. [016] A figura 2 mostra a influência do teor de enxofre de uma massa fundida de aço parcialmente Mn/Si- acalmada, de baixo teor de carbono (0,05 % em peso de C; 0,7 % em peso de Mn; 0,2 % em peso de Si) com uma proporção de MS/Si de ^ 3,5 sobre a tendência a fissuras, expressa pela freqüência de fissuras ou pela largura do intervalo de fundição da massa fundida de aço, sobre a composição de inclusões não-metálicas, e sobre as temperaturas de fusão (temperaturas de líquido) das inclusões não-metálicas. Os dados de medição na figura 2 foram obtidos dos ensaios de imersão acima mencionados. [017] Abaixo de um teor de enxofre da massa fundida, que leva a um teor de MnS das inclusões não- metálicas correspondente ao eutético ternário de cerca de 1130 oC, cai a temperatura de fusão das inclusões não- metálicas com crescente teor de enxofre. [018] Acima de um teor de enxofre da massa fundida, que leva a um teor de MnS das inclusões não- metálicas correspondente a um ternário eutético de cerca de 1130 oC, aumentam as temperaturas de fusão das inclusões não-metálicas bem como a freqüência de fissuras. [019] A largura do intervalo de fundição aumenta até um teor de enxofre de cerca de 300 ppm e permanece então aproximadamente constante. [020] Na figura 2 está representado o método contrário de crescente tendência de fissuras a quente e decrescente temperatura de fusão das inclusões não- metálicas. Da figura 2 pode assim ser deduzido o teor de enxofre recomendado segundo a invenção, em que são alcançadas temperaturas de fusão suficientemente baixas das inclusões não-metálicas e tendência a fissuras a quente simultaneamente toleráveis. A presença de enxofre em uma liga de aço leva à ampliação da faixa de 2 fases sólido/liquido, isto é, do intervalo de fundição, da liga de aço com simultânea queda de sua temperatura de sólido, com o que é ampliada a faixa de temperatura do surgimento de fissura a quente entre "Liquid Impenetration Temperature LIT" e "Zero Ductility Temperature ZDT". [021] Até um teor de enxofre de 300 ppm na massa fundida de aço a largura da faixa de 2 fases aumenta aproximadamente linearmente até cerca de 45 oC. A partir desse teor de enxofre, a largura da faixa de 2 fases permanece aproximadamente constante pela separação de MnS no decorrer da solidificação com crescente teor de enxofre.

Essas precipitações de MnS se depositam em forma sólida nas superfícies do rolo de fundição e impedem assim um homogêneo fluxo térmico ou um homogêneo efeito de resfriamento, favorecendo assim a formação de defeitos de superfície e fissuras. Crescente teor de enxofre da massa fundida de aço leva a crescentes quantidades de precipitações de MnS e, assim, ao aumento de defeitos de superfície e fissuras. [022] Por isso, o máximo teor de enxofre segundo a invenção está limitado a cerca de 300 ppm. [023] Com um teor de enxofre da massa fundida de aço aquém de 2 0 ppm, a queda da temperatura de fusão das inclusões não-metálicas líquidas com relação a sistemas de múltiplas fases dos componentes MnO e Si02 não é suficiente para assegurar a presença de inclusões não-metálicas líquidas quando do método de fundição durante a solidificação da casca de aço nos rolos de fundição. [024] Além disso, com um teor de enxofre aquém de 20 ppm, a largura da faixa de composição, em que há inclusões não-metálicas líquidas no sistema de múltiplas fases, não é suficiente para assegurar na operação de fundição industrial uma suficiente tolerância com relação a desvios de um valor teórico da composição do aço. [025] De preferência, o teor de enxofre importa ao menos em 50 ppm, especialmente de preferência ao menos em 7 0 ppm. O limite superior do teor de enxofre importa, de preferência, em 250 ppm, especialmente de preferência em 200 ppm. O teor de enxofre da massa fundida de aço pode ser levado ao nível desejado por dessulfurização ou por adição controlada de enxofre ou de compostos de enxofre. [026] Com uma proporção de Μη/Si de menos de 3,5 na massa fundida de aço não se forma um sistema de múltiplas fases dos componentes principais Mn0-Si02-MnS com uma redução da temperatura de fusão das inclusões não- metálicas liquidas suficientemente grande, em comparação com um sistema de múltiplas fases dos componentes principais MnO e Si02, para valores aquém da temperatura de fusão da mistura de aço. Por isso, a proporção Μη/Si deve ser, segundo a invenção, maior ou igual a 3,5. [027] A força de formação de tira é a força com a qual os rolos de fundição são pressionados um contra o outro no método de fundição, normatizada à largura da tira de aço. A força de formação de tira tem influência sobre a presença de fissuras e defeitos de superfície de uma tira de aço fundida. [028] Quanto maior a força de formação de tira, tanto mais heterogeneidades de temperatura ocorrem no "kissing point" das cascas de aço. Tais heterogeneidades de temperatura conduzem a resfriamento desigual da tira de aço, do que podem resultar fissuras de superfície.

Adicionalmente, devido a elevadas forças de formação de tira surgem tensões na tira de aço fundida, que podem igualmente levar a fissuras e propriedades mecânicas deterioradas. [029] A aplicação de uma baixa força de formação de tira evita esses problemas e proporciona, adicionalmente, a vantagem de que a solicitação mecânica da aparelhagem de fundição é menor. Todavia, a seleção de uma baixa força de formação de tira pode influenciar negativamente a estabilidade do método de fundição, pois com baixa força de formação de tira há o perigo de que as cascas de metal solidificadas nos rolos de fundição devido a heterogeneidades quando da solidificação sejam insuficientemente pressionadas entre si e a tira de aço se rompa sob seu próprio peso, de modo que cascas de aço permanecem aderidas ao rolo de fundição parcialmente ou por toda a largura e ocorrem fissuras da casca de aço. [030] Em métodos segundo o estado atual da técnica, a magnitude da força de separação de rolo em operação normal importa entre 5 e 250 kN/m. [031] Segundo a invenção, a força de formação de tira é menor do que 50 kN/m. Como a composição da massa fundida de aço segundo a invenção, devido à garantia da ocorrência de inclusões não-metálicas liquidas, minimiza o surgimento de heterogeneidades durante a solidificação das cascas de aço, uma força de formação de tira assim pequena pode ser empregada sem perigo para a estabilidade do método de fundição. [032] A freqüência de fissuras aumenta com crescente força de formação de tira. Com aplicação de forças de formação de tira acima de 50 kN/m não pode ser assegurada a produção de uma superfície da tira de aço homogênea, amplamente isenta de fissuras e defeitos de superfície. [033] Segundo a invenção, o limite inferior para a força de formação de tira se situa em 2 kN/m. Abaixo desse valor não é garantida uma suficiente estabilidade do método de fundição. [034] De preferência, a força de formação de tira importa em ao menos 5 kN/m. Seu limite superior se situa, de preferência, em 30 kN/m. [035] Os valores indicados para a força de formação de tira se referem à operação normal estacionária de uma instalação de fundição, mas não às condições quando da partida da instalação ou com efeitos de carga extraordinários temporários. [036] Segundo uma outra forma de execução preferida do método de acordo com a invenção, as inclusões não-metálicas da massa fundida de aço apresentam uma fração em massa de A1203 situada abaixo de 45 % em peso. O sistema de múltiplas fases que se forma com os componentes principais Mn0-Si02-MnS-A1203 possui uma temperatura de fusão, que é menor do que a temperatura de fusão de um sistema de múltiplas fases dos componentes principais MnO e Si02. Além disso, a faixa de composição, em que há inclusões não-metálicas liquidas, no sistema de múltiplas fases com os componentes principais Mn0-Si02-MnS-A1203 é mais ampla do que no sistema de múltiplas fases dos componentes principais MnO e Si02. O teor de A1203 é ajustado pela seleção dos insumos para a produção da massa fundida de aço ou eventualmente por adição especifica de Al ou compostos de Al.

Claims

1. Método para produzir uma tira de aço fundida, de baixo teor de carbono, parcialmente Mn/Si-acalmada, em que uma massa fundida de aço é alimentada de um reservatório de fundição entre ao menos dois rolos de fundição, que são resfriados e que se movem juntos com uma tira de aço, e pelo menos solidificada parcialmente nos rolos de fundição para formar a tira de aço, caracterizado pelo fato de que a massa fundida de aço apresenta uma proporção Μη/Si ^ 3,5 e, durante operação normal, a força de formação de tira é entre 2 e 50 kN/m, em que a massa fundida de aço possui um teor de enxofre entre 70 e 200 ppm.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a força de formação de tira é entre 5 e 30 kN/m.

3. Método, de acordo com reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a massa fundida de aço contém inclusões não-metálicas com uma fração em massa de AI2O3 de menos de 45 % em peso.