ES2344839T3 - Metodo para producir una lamina de acero galvanizado de alta resistencia. - Google Patents

Abstract

Un procedimiento de producción de una lámina de acero recubierta con cinc fundido de alta resistencia, caracterizado porque comprende las etapas de: preparar una lámina de acero que contiene, en % en masa, C: 0,05 a 0,40%, Si: 0,2 a 3,0%, Mn: 0,1 a 2,5%, y que opcionalmente contiene uno o más de P: 0,001 a 0,05%, S: 0,001 a 0,05%, Al: 0,01 a 2%, B: 0,0005 a menos que 0,01%, Ti: 0,01 a menos que 0,1%, V: 0,01 a menos que 0,3%, Cr: 0,01 a menos que 1%, Nb: 0,01 a menos que 0,1%, Ni: 0,01 a menos que 2,0%, Cu: 0,01 a menos que 2,0%, Co: 0,01 a menos que 2,0%, Mo: 0,01 a menos que 2,0%, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, y que tiene una relación en volumen de la fase austenita en la fase ferrita de más que 2% y menos que 20%, ajustar una temperatura T en una etapa de recocido de recristalización en un horno de reducción, que tiene una atmósfera de nitrógeno que incluye gas hidrógeno en un intervalo de 1 a 70%, equipado en un horno continuo de galvanización por inmersión en caliente en el intervalo de 650 a 900ºC, y ajustar la atmósfera del horno de reducción mediante la introducción de vapor de agua para tener una relación PH2O/PH2 de la presión parcial del vapor de agua PH2O y la presión parcial del hidrógeno PH2 de la atmósfera de dicho horno de reducción para cumplir con la ecuación: 1,4x10-10 x T2 - 1,0x10-7 x T + 5,0x10-4 <=q PH2O/PH2 <=q 6,4x10-7 x T2 - 1,7x10-4 x T - 0,1, recocer con recristalización la lámina de acero en una región de temperatura de fase dual de 650 a 900ºC, durante 30 segundos a 10 minutos, en un horno de reducción para formar en el interior de la lámina de acero, dentro de 2 μm desde la interfase de la lámina de acero, óxidos de al menos un tipo de óxido seleccionado de un óxido de Al, un óxido de Si, un óxido de Mn, u óxidos complejos que comprenden al menos dos de Al, Si y Mn, teniendo los óxidos un diámetro medio de tamaño de partículas de 0,001 a 1 μm de los óxidos interiores que tienen 1x1011 piezas/cm2 o menos, enfriar la lámina de acero de 350 a 500ºC con una velocidad de enfriamiento de 2ºC/s a 200ºC/s, luego, mantener este intervalo de temperatura durante 5 segundos a 20 minutos, realizar una galvanización por inmersión en caliente en un baño de cinc fundido que contiene Al: 0,01 a 1% en masa, siendo el resto Zn, enfriar la lámina de acero recubierta por galvanización por debajo de 250ºC con una velocidad de enfriamiento de al menos 5ºC/s.

Description

Método para producir una lámina de acero galvanizado de alta resistencia.

La presente invención se refiere a un procedimiento de producción de una lámina de acero recubierta con cinc fundido de alta resistencia para ser utilizada como lámina de acero para el automóvil y que usa como material una lámina de acero de alta resistencia que contiene Si y Mn.

En la industria del automóvil se ha elevado la demanda de láminas de acero provistas con ambas propiedades de conformabilidad y alta resistencia, a fin de conseguir tanto un peso más ligero del chasis, para afrontar los problemas medioambientales, como seguridad en las colisiones.

Para afrontar estas necesidades, la patente JP-A-5-59429 describe una lámina de acero, que utiliza la plasticidad inducida por transformación, que presenta una alta ductilidad mediante la transformación en martensita de la austenita residual en la estructura de la lámina de acero, en el momento de la conformación. Este tipo de lámina de acero, por ejemplo, forma una estructura compleja mediante la adición en el acero de por ejemplo C en 0,05 a 0,4% en peso, Si en 0,2 a 3,0% en peso, y Mn en 0,1 a 2,5% en peso, y controlar el patrón de temperatura en el procedimiento de recocido en la región de dos fases, y luego enfriar, y se caracteriza en que las propiedades deseadas se pueden conseguir sin el uso de elementos aleantes caros.

Cuando esta lámina de acero se recubre con cinc mediante un sistema continuo de recubrimiento con cinc fundido, normalmente la superficie de la lámina de acero se desengrasa y se limpia, luego, con el propósito de conformar la estructura antes mencionada, la lámina se calienta en un horno inoxidante para formar en la superficie de la lámina de acero una capa de óxido de hierro de un espesor de 50 nm a 1 \mum aproximadamente, la lámina se recuece en un horno de reducción para reducir la capa de óxido de hierro, luego la lámina se sumerge en un baño de recubrimiento de cinc fundido para recubrirla con cinc.

Sin embargo, la lámina de acero contiene grandes cantidades de elementos fácilmente oxidantes, tales como el Si y el Mn, comparada con la lámina de acero ordinaria laminada en frío con embutición profunda, etc., luego existe el problema de que en la superficie de la lámina de acero se forman fácilmente óxidos de Si, óxidos de Mn, u óxidos complejos de Si y Mn, en el tratamiento térmico realizado en la serie de etapas anterior. Sin embargo, en los sistemas a escala industrial, en la etapa de calentamiento es difícil reducir el oxígeno potencial de la atmósfera hasta el punto en que el Si o el Mn no se oxiden, así es sustancialmente inevitable la formación de óxidos de Si y Mn en la superficie de la lámina de acero. Además, si en la superficie de la lámina de acero se forma una capa de óxido de Si o una capa de óxido de Mn, existen los problemas de que en el procedimiento de producción de la lámina de acero recubierta con cinc fundido, la humectabilidad entre la superficie de la lámina de acero y el recubrimiento fundido se deteriora notablemente, así el recubrimiento no se depositará en algunas partes y la superficie del acero quedará expuesta, es decir, surgirá el fenómeno de "faltas de recubrimiento", y la adherencia del recubrimiento se deteriorará. En particular, las faltas
de recubrimiento son normalmente de un tamaño del orden de milímetros, por lo que se puede observar su presencia.

Para afrontar este problema, la patente JP-A-55-122865 describe el método de formación de una capa de óxido de hierro de 40 a 1.000 nm en la superficie de una lámina de acero en una etapa de tratamiento térmico mediante un horno inoxidante, en una etapa continua de recubrimiento de cinc fundido, a fin de evitar la difusión hacia fuera del Si o el Mn en la etapa de reducción, suprimir la formación de la capa de óxido de Si, y mejorar las propiedades del recubrimiento. Sin embargo, con este método, si el tiempo de reducción es demasiado largo para el espesor de la capa de óxido de hierro, el Si se volverá denso en la superficie de la lámina de acero y se formará una capa de óxido de Si, mientras que si el tiempo de reducción es demasiado corto, el óxido de hierro permanecerá en la superficie de la lámina de acero y no se mejorará la humectabilidad. Además, en sistemas continuos recientes de recubrimiento con cinc fundido, los sistemas de recocido que usan hornos de calentamiento del tipo radiante han llegado a ser los principales, más bien que los hornos inoxidantes. En tales sistemas, existía el problema de que el método anterior no se podría usar.

La patente JP-A-2-38549 propone un método de pre-recubrimiento de la superficie de la lámina de acero antes del recocido con el propósito de la supresión de la difusión hacia fuera del Si o el Mn. Sin embargo, con el método de pre-recubrimiento, se requiere un sistema de recubrimiento, así esto no se puede emplear cuando no hay espacio. Además, con láminas de acero que contienen una gran cantidad de Si o Mn, existe el problema de que se requiere un aumento de la cuantía del pre-recubrimiento y se provoca un descenso de la productividad.

Además, la patente JP-A-2000-309824 describe como método para evitar la oxidación selectiva del Si o el Mn, en el momento del recocido, el método de laminar en caliente la lámina de acero, luego tratarla térmicamente en el estado con la cascarilla de óxido negra todavía sujeta en una atmósfera donde la reducción no se produce sustancialmente y en un intervalo de temperatura de 650 a 950ºC, a fin de formar en la capa base de la superficie de hierro una capa interior de óxido suficiente. Sin embargo, con este método, además de la etapa continua convencional de recubrimiento de cinc fundido, se vuelve necesaria una etapa de tratamiento térmico para formar la capa interior de óxido y una etapa de tratamiento de decapado, así existía el problema de que se inducía una elevación de los costes de producción.

La patente EP-A-1.149.928 describe una lámina de acero galvanizada por inmersión en caliente excelente en el balance de la resistencia y la ductilidad y en adhesividad entre el acero y la capa de recubrimiento.

La patente US-A-2001/0031377 describe una lámina de acero galvanizada por inmersión en caliente que tiene una alta resistencia a la tracción, buena conformabilidad y buena apariencia superficial, incluso aunque la lámina de acero base contenga Si y Mn en una cantidad comparativamente grande y por lo tanto sea propensa a padecer motas peladas.

La patente US-A-2002/0160221 describe una lámina de acero galvanizada por inmersión en caliente que tiene una adherencia excelente con una capa de recubrimiento de cinc, alta resistencia a la tracción y buena conformabilidad, incluso aunque la lámina de acero contenga una gran cantidad de Si y Mn.

La patente JP-A-10-204580 describe una lámina de acero laminada en caliente y galvanizada por inmersión en caliente con una alta resistencia, en la que los óxidos formados en los granos de contorno y/o en los granos de la parte de la capa superficial de la lámina de acero se forman durante el arrollamiento a una temperatura alta de 650ºC, y luego se enfría a 50ºC/h.

A la vista de los problemas anteriores, la presente invención tiene el objeto de proporcionar un método para producir una lámina de acero recubierta con cinc fundido superior en resistencia y conformabilidad, sin faltas de recubrimiento u otros defectos de recubrimiento, y provista de un recubrimiento con buena adherencia. Además, la presente invención tiene como otro objeto proporcionar un método para producir esta lámina de acero recubierta con cinc fundido con un coste bajo, sin modificación del sistema o adición de etapas en un sistema convencional de producción continua de recubrimiento con cinc fundido.

Para resolver los problemas anteriores, se acometieron estudios intensos y como resultado recientemente se descubrió que, en la etapa de recocido de recristalización antes del recubrimiento con un metal fundido, mediante formar, en el interior de la capa superficial de la lámina de acero, partículas de óxido de al menos un tipo seleccionado de un óxido de Al, un óxido de Si, un óxido de Mn, o un óxido complejo de Al, Si y Mn, solos o en combinación, y suprimir la cuantía de producción de la capa de óxido exterior producida en la superficie de la lámina de acero, se mejora la humectabilidad o adherencia de la superficie de la lámina de acero con el recubrimiento, y se posibilita la producción de una lámina de acero recubierta con cinc fundido con una buena aptitud para el recubrimiento y superior en resistencia y conformabilidad.

Además, se ha descubierto que la anterior lámina de acero recubierta con cinc fundido se puede obtener mediante ajustar la relación PH_{2}O/PH_{2}, de la presión parcial del vapor de agua y la presión parcial del hidrógeno de la atmósfera del horno de reducción en la etapa de recocido de recristalización en un sistema continuo de recubrimiento con cinc fundido, en

1,4x10^{-10} T^{2} - 1,0x10^{-7} T + 5,0x10^{-4} \leq PH_{2}O/PH_{2} \leq 6,4x10^{-7} T^{2} + 1,7x10^{-4} T - 0,1

con respecto a la temperatura de calentamiento T (ºC), formar partículas de óxido en una región desde la superficie de la lámina de acero hasta una profundidad de 2 \mum, y luego realizar el tratamiento de recubrimiento con cinc fundido.

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De este modo, mediante las características especificadas en la reivindicación se pueden conseguir los objetos anteriores.

La invención se describe en detalle con relación a los dibujos, en los que:

La Figura 1 es una vista esquemática de un ejemplo del corte transversal de una lámina de acero recubierta con cinc fundido de la presente invención.

La lámina de acero recubierta con cinc fundido producida mediante la presente invención se caracteriza por estar provista de una conformabilidad por compresión y una resistencia superiores, y por ser superior en la adherencia del recubrimiento sin defectos de recubrimiento tales como faltas de recubrimiento.

Para comunicar esta propiedad característica, lo primero es asegurar la ductilidad y la resistencia de la lámina de acero misma, los ingredientes de la lámina de acero están formados, en % en peso, por C: 0,05 a 0,40%, Si: 0,2 a 3,0%, Mn: 0,1 a 2,5%, y el resto Fe e impurezas inevitables.

Las razones para la adición de los elementos aditivos al material base de la lámina de acero, de la lámina de acero recubierta con cinc fundido a producir mediante la presente invención, se explicarán más adelante.

El C es un elemento añadido para estabilizar la fase austenita de la lámina de acero. Si la cuantía de la adición es menos que 0,05%, no se puede esperar su efecto. Además, si está por encima de 0,40%, la soldabilidad se degrada y hay otros efectos perjudiciales en el uso real de la lámina de acero recubierta con cinc fundido producida mediante la presente invención; así la cuantía de la adición de C es 0,05 a 0,4%.

El Si es un elemento añadido para posibilitar la presencia estable de una fase austenita incluso a temperatura ambiente, debido a la acción de aumentar la concentración de C en la fase austenita, Además, el Si tiene la acción de formar un óxido interior y que se dispersa finamente dentro de la capa superficial de la lámina de acero, en la etapa de recocido de recristalización, para mejorar la humectabilidad de la interfase de la lámina de acero en el momento del recubrimiento con cinc fundido y mejorar la adherencia de la capa de recubrimiento en el producto final. Si la cantidad añadida es menos que 0,2%, no se puede esperar su efecto, mientras que si está por encima de 3,0%, la película interior de óxido se forma densamente induciendo al pelado del recubrimiento; así la cantidad añadida es 0,2 a 3,0%.

El Mn se añade para impedir que la fase austenita se transforme en perlita en la etapa de tratamiento térmico. Además, el Mn, de la misma manera que el Si, tiene la acción de formar un óxido interior y dispersarse finamente en el interior de la capa superficial de la lámina de acero, en la etapa de recocido de recristalización, para mejorar la humectabilidad de la interfase de la lámina de acero en el momento del recubrimiento con cinc fundido y mejorar la adherencia de la capa de recubrimiento en el producto final. Si la cantidad añadida es menos que 0,1%, estos efectos no son existentes, mientras que si está por encima de 2,5%, las partes soldadas se quiebran y hay otros efectos perjudiciales en el uso real de la lámina de acero recubierta con cinc fundido producida mediante la presente invención; así la concentración del Mn añadido es 0,1 a 2,5%.

El material base de la lámina de acero básicamente contiene los elementos anteriores, pero los elementos añadidos no se limitan solamente a estos elementos. También es posible añadir elementos que ya se conoce que tienen una acción para mejorar las propiedades de la lámina de acero.

El P se añade de acuerdo con el nivel de resistencia requerido como elemento que eleva la resistencia de la lámina de acero. Si la cantidad añadida es grande, se segregará en los granos de contorno y provocará que la ductilidad local se deteriore, así el límite superior es 0,05%. El límite inferior es 0,001% porque una reducción por encima de esto conduciría a un aumento del coste en el momento del afino en la etapa de fabricación del acero.

El S es un elemento que provoca el deterioro de la ductilidad y la soldabilidad locales mediante la producción de MnS, y es un elemento que preferiblemente está presente en el acero; así el límite superior es 0,05%. El límite inferior es 0,001% debido al aumento del coste en el momento del afino en la etapa de fabricación del acero, de la misma manera que el P.

El Al es un elemento eficaz para mejorar la conformabilidad por prensado de la lámina de acero. Además, el Al tiene la acción de formar un óxido interior y dispersarse finamente en el interior de la capa superficial de la lámina de acero en la etapa de recocido de recristalización, de la misma manera que los anteriores Si y Mn, para mejorar la humectabilidad de la interfase de la lámina de acero en el momento del recubrimiento con cinc fundido y mejorar la adherencia de la capa de recubrimiento en el producto final. Por lo tanto, el Al es preferible al menos 0,01%, pero una adición excesiva de Al inducirá la degradación de las propiedades del recubrimiento y un aumento de las inclusiones; así la cantidad añadida de Al preferiblemente no es más que 2%.

Además, por ejemplo, también es posible añadir entre B, Ti, V, Cr y Nb que tienen el efecto de mejora del templado; B en una cantidad de 0,0005% a menos que 0,01%, Ti de 0,01% a menos que 0,1%, V de 0,01 a menos que 0,3%, Cr de 0,01 a menos que 1%, y Nb de 0,01 a menos que 0,1%. Estos elementos se añaden con la expectativa de mejorar la templabilidad de la lámina de acero, así si las concentraciones añadidas son menos que las anteriores, no se puede esperar un efecto de mejora de la templabilidad. Además, es posible la inclusión en una cantidad por encima del límite superior de las concentraciones anteriores, pero el efecto se vuelve saturado y ya no se puede esperar un efecto de mejora de la templabilidad acorde con el coste.

Además, por ejemplo, también es posible añadir Ni, Cu, Co, Mo y otros elementos que tienen un efecto de mejora de la resistencia, en cantidades de 0,01% a menos que 2,0%. Estos elementos se añaden con la expectativa del efecto de mejora de la resistencia. Si la concentración es menos que la prescrita, no se puede esperar un efecto de mejora de la resistencia. Por otra parte, un contenido excesivo de Ni, Cu, Co, o Mo conduce a una resistencia excesiva o a una elevación de los costes de aleación. Además, la lámina también puede contener P, S, N, y otros elementos generalmente inevitables.

La lámina de acero recubierta con cinc producida mediante la presente invención preferiblemente se fabrica en una estructura de lámina de acero que incluye al menos 2% en volumen de una fase austenita en la fase ferrita, para comunicar una procesabilidad y resistencia superiores debido a la transformación inducida por el tratamiento a temperatura ambiente. Si el % en volumen de la fase austenita supera 20%, si se conforma sumamente severamente, hay una posibilidad más alta de existencia de una gran cantidad de martensita en el estado conformado por prensado. Esto provoca a veces problemas en el tratamiento secundario o en las propiedades frente al impacto. Por lo tanto, preferiblemente el % en volumen de austenita es no más que 20%. Además, como otra estructura, también es posible contener bainita dura en un % en volumen de no más que 10%. La transformación de bainita efectivamente concentra el carbono en la austenita de la microestructura y estabiliza la austenita, pero si es por encima de 10% en volumen, la cantidad necesaria de bainita ya no se puede asegurar.

El % en volumen de la microestructura se puede encontrar mediante observación de la microestructura mediante un microscopio óptico o un microscopio electrónico de barrido (SEM) para ferrita, mientras que el % en volumen de austenita se puede encontrar mediante la evaluación de las resistencias integradas de los picos de difracción correspondientes a la ferrita y la austenita mediante una difracción de rayos X que usa un tubo de Mo. Además, la bainita se puede encontrar a partir de los valores del % en volumen de la ferrita y la austenita.

La composición de la capa de recubrimiento de la lámina de acero recubierta con cinc fundido producida mediante la presente invención es, en % en peso, Al de 0,01 a 1% y el resto Zn e impurezas inevitables.

La razón es que con la recubrimiento normal de cinc fundido con menos que 0,01% de Al, en el momento del recubrimiento se produce una reacción de aleación de Zn-Fe, se forma una capa de aleación quebradiza en la interfase del recubrimiento/lámina de acero, y la adherencia del recubrimiento se deteriora. Si está por encima de 1%, el crecimiento de la capa de aleación Fe-Al se vuelve notable y se inhibe la adherencia del recubrimiento. Además, el peso base del recubrimiento no está particularmente limitado, pero preferiblemente es al menos 10 g/m^{2}, desde el punto de vista de la resistencia a la corrosión, y no más que 150 g/m^{2}, desde el punto de vista de la procesabilidad.

A continuación se explica la estructura de la lámina de acero recubierta con cinc fundido producida mediante la presente invención.

La Figura 1 es una vista esquemática de la sección transversal de una lámina de acero recubierta con cinc fundido de un ejemplo producido mediante la presente invención. La lámina de acero recubierta con cinc fundido producida mediante la presente invención se caracteriza por contener en el interior de la lámina de acero dentro de 2 \mum, desde la interfase de la capa de recubrimiento y la lámina de acero, partículas de óxido comprendidas por al menos un tipo de óxido de óxido de Al, óxido de Si, óxido de Mn, o un óxido complejo que comprende al menos dos de Al, Si y Mn, solos o en combinación. En la lámina de acero recubierta con cinc fundido producida mediante la presente invención, en el método anterior, los óxidos, que han sido la causa de la inhibición de la adherencia de la capa de recubrimiento debido a su formación en la superficie de la lámina de acero, se forman finamente dispersados en el interior de la lámina de acero dentro de 2 \mum desde la interfase de la lámina de acero; así se mejora la humectabilidad de la superficie de la lámina de acero en el momento del recubrimiento con cinc fundido, y la capa de recubrimiento y la capa de acero reaccionan directamente, con lo que se mejora la adherencia de la capa de recubrimiento en el producto final.

Es de observar que las partículas de óxido son de óxido de silicio, óxido de manganeso, silicato de manganeso, óxido de aluminio, silicato de aluminio, óxido de manganeso y aluminio, y silicato de manganeso y aluminio.

El tamaño de las partículas de óxido presentes en el interior de la lámina de acero cerca de la interfase de la capa de recubrimiento/lámina de acero no es más que 1 \mum. La razón es que si el diámetro medio de las partículas de óxido es más que 1 \mum, en el momento del tratamiento de la lámina de acero recubierta con cinc fundido, las partículas de óxido se vuelven fácilmente puntos de arranque de fractura y la resistencia a la corrosión de las partes tratadas se degrada, es decir, cuando se pone en uso práctico la lámina de acero recubierta con cinc fundido se producen fácilmente efectos perjudiciales.

Es de observar que el "diámetro medio" de las partículas de óxido referidas en la presente invención indica el diámetro circular equivalente medio de las partículas de óxido detectadas mediante observación de la sección transversal de la lámina de acero. La forma de las partículas de óxido puede ser esférica, como una placa, o cónica.

Como método de medida del diámetro medio de las partículas de óxido, se puede mencionar el método de pulimentación de la sección transversal de la lámina de acero recubierta con cinc fundido, o usar un sistema de tratamiento de haz iónico focalizado para tratar finamente la lámina, para exponer la sección transversal y de ese modo preparar una muestra, luego analizarla mediante observación mediante un microscopio electrónico de barrido, análisis del plano mediante microanálisis de rayos X, o análisis del plano mediante espectroscopía electrónica Auger. Además, es posible tratar la sección transversal de la lámina de acero en una pieza delgada a fin de incluir la capa de recubrimiento, luego observar esto mediante un microscopio electrónico del tipo de transmisión. En la presente invención, se analizan los datos de la imagen obtenida por estos métodos de análisis para calcular el diámetro circular equivalente de las partículas de óxido. El valor medio no debe ser más que 1 \mum. En la región observada también se puede incluir las partículas de más que 1 \mum.

Además, el contenido de partículas de óxido en la lámina de acero no está particularmente limitado, pero la densidad de partículas contenidas en la lámina de acero no es más que 1x10^{11} partículas/cm^{2}. Un exceso de partículas de óxido por encima de 1x10^{11} partículas/cm^{2} se vuelve una causa de pelado de la capa de recubrimiento.

A continuación, se explica el procedimiento de producción de la lámina de acero recubierta con cinc fundido de la presente invención.

En la presente invención, se usa un sistema continuo de recubrimiento con cinc fundido que se usa para recubrir con cinc fundido la lámina de acero de alta resistencia anterior.

En el procedimiento de producción de una lámina de acero recubierta con cinc fundido de la presente invención, el patrón de calentamiento se fija de modo que la lámina de acero se vuelva la estructura antes deseada en la etapa de recocido de recristalización del sistema continuo de recubrimiento con cinc fundido. Es decir, se usa un horno de reducción para recocer la lámina de acero en una región en que coexisten dos fases de 650 a 900ºC durante 30 segundos a 10 minutos.

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La atmósfera del horno de reducción se forma con un gas nitrógeno que incluye gas hidrógeno en un intervalo de 1 a 70% en peso. En el horno se introduce vapor de agua para ajustar la relación (PH_{2}O/PH_{2}) de la presión parcial del vapor de agua y la presión parcial del hidrógeno de la atmósfera. En la presente invención, se ajusta la relación PH_{2}O/PH_{2} de la presión parcial del vapor de agua y la presión parcial del hidrógeno de la atmósfera del horno de reducción en:

1,4x10^{-10} T^{2} - 1,0x10^{-7} T + 5,0x10^{-4} \leq PH_{2}O/PH_{2} \leq 6,4x10^{-7} T^{2} + 1,7x10^{-4} T - 0,1

con respecto a la temperatura de calentamiento T (ºC) en la etapa de recocido de recristalización.

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La razón para limitar al intervalo anterior la relación PH_{2}O/PH_{2} de la presión parcial del vapor de agua y la presión parcial del hidrógeno de la atmósfera del horno de reducción es la siguiente. A saber, en la presente invención, ya que la lámina de acero contiene Si en una cantidad de al menos 0,2% en peso y Mn en al menos 0,1% en peso, si PH_{2}O/PH_{2} es menos que 1,4x10^{-10} T^{2} - 1,0x10^{-7} T + 5,0x10^{-4}, en la superficie de la lámina de acero se forma una película exterior de óxido y se produce una adherencia pobre del recubrimiento. Además, en la presente invención, el Si añadido a la lámina de acero no es más que 3,0% en peso y el Mn no es más que 2,5% en peso, así si PH_{2}O/PH_{2} supera 6,4x10^{-7} T^{2} + 1,7x10^{-4} T - 0,1, se forma fayalita y otros óxidos de Fe y se producen faltas de recubrimiento. Recociendo mediante el método anterior es posible formar, en una región desde la superficie de la lámina de acero hasta una profundidad de 2 \mum, una estructura que tiene al menos un tipo de partículas de óxido seleccionado de óxido de Al, óxido de Si, óxido de Mn, o un óxido complejo comprendido por al menos dos de Al, Si y Mn, solos o en combinación.

A continuación, en la etapa de recubrimiento se enfría la lámina de acero, con una velocidad de enfriamiento de 2 a 200ºC por segundo, en un intervalo de temperatura de 350 a 500ºC; se mantiene allí durante 5 segundos a 20 minutos; luego se recubre sumergiéndola en un baño de recubrimiento de cinc fundido comprendido por, en % en peso, Al en una cantidad de 0,01 a 1% siendo el resto Zn e impurezas inevitables. La temperatura y el tiempo de inmersión en el baño de recubrimiento no están particularmente limitados en este momento. Además, el ejemplo de los patrones de calentamiento y enfriamiento de la etapa de recubrimiento no limita la presente invención.

Además, cuando se forma la estructura de la capa de recubrimiento del caso presente, a veces parte de los óxidos del interior de la capa superficial de la lámina de acero migran a la capa de recubrimiento, pero esto es admisible en tanto que una cantidad muy pequeña no afecta al efecto del caso presente.

Después del recubrimiento con cinc fundido, la placa de acero se enfría por debajo de 250ºC, con una velocidad de enfriamiento de al menos 5ºC/s. Debido a esto, se obtiene una estructura de lámina de acero donde se ha suprimido la descomposición de la fase austenita y que incluye la deseada fase austenita.

Seguidamente, la presente invención se explica con detalle mediante unos ejemplos, pero la presente invención no se limita a estos ejemplos.

Las láminas de acero de ensayo mostradas en la Tabla 1 se trataron para recocido de recristalización y se recubrieron mediante un sistema continuo de recubrimiento con cinc fundido de acuerdo con las condiciones mostradas en la Tabla 2. El baño de recubrimiento de cinc fundido se ajustó a una temperatura de 460ºC y una composición de Al de 0,1% en peso y el resto Zn e impurezas inevitables. La atmósfera del horno de reducción se ajustó en una relación de la presión parcial del vapor de agua y la presión parcial del hidrógeno (PH_{2}O/PH_{2}), introduciendo vapor de agua en gas N_{2} al que se añadió gas H_{2} en una cantidad de 10% en peso para ajustar la cantidad introducida de vapor de agua. La temperatura de recocido y PH_{2}O/PH_{2} se fijaron en los valores mostrados en la Tabla 2, cada una de la láminas de acero mostradas en la Tabla 1 se recoció con recristalización, luego se sumergió en un baño de recubrimiento. La cantidad de recubrimiento se ajustó en 60 g/m^{2} mediante barrido con gas nitrógeno.

TABLA 1

1

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TABLA 2

2

Se evaluó la resistencia de las láminas de acero mediante JIS Z 2201. Se juzgó que aprobaba una resistencia a la tracción de 490 MPa o más. Se evaluó la elongación de las láminas de acero obteniendo una pieza de ensayo a la tracción Nº 5 de JIS y realizando un ensayo a la tracción a temperatura ordinaria con un espesor de galga de 50 mm y una
velocidad de tracción de 10 mm/min. Se juzgó que aprobaba una lámina que presentaba una elongación de 30% o más.

Las partículas de óxido del interior de la lámina de acero, dentro de 2 \mum desde la interfase de la capa de recubrimiento y la lámina de acero, se evaluaron mediante pulimentación de la sección transversal de la lámina de acero recubierta para exponerla y observarla y capturar una imagen de las partículas de óxido mediante un SEM. Se digitalizó la imagen capturada mediante el SEM y las partes con una luminancia correspondiente a los óxidos se extrajeron mediante un análisis de imagen para preparar una imagen digital. La imagen digital preparada se limpió de ruido, luego se midieron los diámetros circulares equivalentes de las partículas y se encontró el valor medio de los diámetros circulares equivalentes para las partículas como un todo detectadas en el campo observado.

Se evaluaron las faltas de recubrimiento, observando visualmente la apariencia de la lámina de acero después del recubrimiento con cinc, y se consideró que aprobaba la lámina de acero en que no se pudo reconocer la presencia de faltas de recubrimiento. Además, se evaluó la adherencia del recubrimiento investigando el pulverizado. Específicamente, esto se hizo mediante doblar una lámina de acero 180 grados, adherir una cinta de celofán en la parte doblada, pelarla, y medir la anchura del pelado de la capa de recubrimiento pegada a la cinta; y se consideró que aprobaban las láminas de acero con una anchura del pelado por encima de 3 mm.

La Tabla 3 muestra los resultados de la evaluación. A partir de la Tabla 3, los materiales de ensayo sometidos a recubrimiento con cinc fundido que aprobaron en resistencia, elongación, adherencia del recubrimiento, y apariencia, fueron todos ellos ejemplos de la presente invención. Los ejemplos comparativos aprobaron en resistencia y en elongación, pero suspendieron en adherencia de pelado, o aprobaron en resistencia y adherencia de pelado, pero suspendieron en elongación.

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La lámina de acero recubierta con cinc fundido producida mediante la presente invención es una lámina de acero en que los óxidos que contienen Si y Mn, que inhiben la aptitud para el recubrimiento, se han formado dentro de la lámina de acero, la cual es superior en adherencia del recubrimiento y está provista con resistencia y moldeabilidad. Según el procedimiento de producción de la presente invención, es posible producir esto con un coste bajo cambiando solamente las condiciones de operación de un sistema existente de producción continua de recubrimiento con cinc.

Claims (1)

1. Un procedimiento de producción de una lámina de acero recubierta con cinc fundido de alta resistencia, caracterizado porque comprende las etapas de:

preparar una lámina de acero que contiene, en % en masa, C: 0,05 a 0,40%, Si: 0,2 a 3,0%, Mn: 0,1 a 2,5%, y que opcionalmente contiene uno o más de P: 0,001 a 0,05%, S: 0,001 a 0,05%, Al: 0,01 a 2%, B: 0,0005 a menos que 0,01%, Ti: 0,01 a menos que 0,1%, V: 0,01 a menos que 0,3%, Cr: 0,01 a menos que 1%, Nb: 0,01 a menos que 0,1%, Ni: 0,01 a menos que 2,0%, Cu: 0,01 a menos que 2,0%, Co: 0,01 a menos que 2,0%, Mo: 0,01 a menos que 2,0%, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, y que tiene una relación en volumen de la fase austenita en la fase ferrita de más que 2% y menos que 20%,

ajustar una temperatura T en una etapa de recocido de recristalización en un horno de reducción, que tiene una atmósfera de nitrógeno que incluye gas hidrógeno en un intervalo de 1 a 70%, equipado en un horno continuo de galvanización por inmersión en caliente en el intervalo de 650 a 900ºC, y ajustar la atmósfera del horno de reducción mediante la introducción de vapor de agua para tener una relación PH_{2}O/PH_{2} de la presión parcial del vapor de agua PH_{2}O y la presión parcial del hidrógeno PH_{2} de la atmósfera de dicho horno de reducción para cumplir con la ecuación:

1,4x10^{-10} x T^{2} - 1,0x10^{-7} x T + 5,0x10^{-4} \leq PH_{2}O/PH_{2} \leq 6,4x10^{-7} x T^{2} - 1,7x10^{-4} x T - 0,1,

recocer con recristalización la lámina de acero en una región de temperatura de fase dual de 650 a 900ºC, durante 30 segundos a 10 minutos, en un horno de reducción para formar en el interior de la lámina de acero, dentro de 2 \mum desde la interfase de la lámina de acero, óxidos de al menos un tipo de óxido seleccionado de un óxido de Al, un óxido de Si, un óxido de Mn, u óxidos complejos que comprenden al menos dos de Al, Si y Mn, teniendo los óxidos un diámetro medio de tamaño de partículas de 0,001 a 1 \mum de los óxidos interiores que tienen 1x10^{11} piezas/cm^{2} o menos,

enfriar la lámina de acero de 350 a 500ºC con una velocidad de enfriamiento de 2ºC/s a 200ºC/s,

luego, mantener este intervalo de temperatura durante 5 segundos a 20 minutos,

realizar una galvanización por inmersión en caliente en un baño de cinc fundido que contiene Al: 0,01 a 1% en masa, siendo el resto Zn,

enfriar la lámina de acero recubierta por galvanización por debajo de 250ºC con una velocidad de enfriamiento de al menos 5ºC/s.