ES2624497T3

ES2624497T3 - Lámina de acero inoxidable y portador de catalizador para sistema de control de emisiones de escape que utiliza dicha lámina

Info

Publication number: ES2624497T3
Application number: ES12768301.9T
Authority: ES
Inventors: Akito Mizutani; Mitsuyuki Fujisawa; Hiroki Ota; Yasushi Kato
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2012-03-28
Publication date: 2017-07-14
Anticipated expiration: 2032-03-28
Also published as: EP2695962B1; WO2012137792A1; JP5126437B1; TW201250012A; CN103459644A; US9624563B2; US20140287914A1; EP2695962A1; EP2695962A4; JP2013155435A; TWI507545B; KR20130135349A; CN103459644B

Abstract

Lámina de acero inoxidable que consiste, en porcentaje en masa, entre un 0,001% o más y un 0,05% o menos de C, entre un 0,05% o más y 2,0% o menos de Si, entre un 0,05% o más y un 1,0% o menos de Mn, un 0,003% o menos de S, un 0,05% o menos de P, entre más de un 15,0% y menos de un 25,0% de Cr, entre un 0,05% o más y un 0,30% o menos de Ni, entre un 3,0% y un 10,0% de Al, entre un 0,03% y un 1,0% de Cu, un 0,10% o menos de N, un 0,02% o menos de Ti, un 0,02% o menos de Nb, un 0,02% o menos de Ta, un 0,03% o menos de contenido total de Nb y Ta, entre un 0,005% y un 0,20% de Zr, entre un 0,03% y un 0,20% de elementos con un número atómico 57 y 59-71, un 0,02% o menos de Ce, entre un 2,0% y un 6,0% en total de por lo menos uno de Mo y W, opcionalmente por lo menos uno de entre un 0,01% y un 0,20% de Hf (en porcentaje en masa), entre 10 y 300 ppm de Ca, entre 15 y 300 ppm de Mg y entre 3 y 100 ppm de B (en ppm en masa), y siendo el resto Fe e impurezas incidentales.

Description

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Lamina de acero inoxidable y portador de catalizador para sistema de control de emisiones de escape que utiliza dicha lamina.

Campo tecnico

La presente invencion se refiere a una lamina de acero inoxidable que se utiliza en portadores de catalizador para dispositivos de purificacion de gases de escape para automoviles, motocicletas, motos acuaticas, motos de nieve y similares y que tiene una alta resistencia (en particular, en terminos de tension de rotura y resistencia a la deformacion) a altas temperaturas, y una excelente resistencia a la oxidacion a altas temperaturas y una excelente resistencia a la corrosion por la sal, y tambien se refiere a un portador de catalizador para un dispositivo de purificacion de gases de escape que utiliza la lamina.

Tecnica anterior

El acero inoxidable ferrftico compuesto de una aleacion a base de Fe-Cr-Al tiene una excelente resistencia a la oxidacion a altas temperaturas y, por lo tanto, se utiliza en piezas (por ejemplo, portadores de catalizador, una variedad de sensores y similares) para dispositivos purificadores de gases de escape para automoviles, motocicletas, motos acuaticas, lanchas y similares. Ademas, se utiliza en piezas de armazones para estufas, quemadores de gas y hornos, y tambien se utiliza en elementos calefactores electricos de calentadores aprovechando su propiedad de alta resistividad electrica. Por ejemplo, la Literatura de Patentes 1 describe un panal metalico que utiliza, en lugar de un portador de catalizador ceramico convencional, una lamina de acero inoxidable a base de Fe-Cr-Al con un grosor de lamina entre 20 y 100 pm que tiene excelente resistencia a la oxidacion a altas temperaturas con el fin de reducir los portadores de catalizador para dispositivos de purificacion de gases de escape para automoviles y mejorar el rendimiento del motor. Respecto a este panal metalico, por ejemplo, se apilan alternativamente unas laminas de acero inoxidable planas (laminas planas) y unas laminas de acero inoxidable onduladas (laminas onduladas) para formar una estructura de panal y se aplica un material catalftico sobre la superficie de las laminas de acero inoxidable. El panal metalico resultante se utiliza para un dispositivo de purificacion de gases de escape. La figura 1 muestra un ejemplo de panal metalico. Un panal metalico 4 se produce enrollando una estructura apilada que incluye una lamina plana 1 y una lamina ondulada 2 en forma de rollo, y fijando su periferia exterior con un cilindro externo 3.

Si se reduce el grosor de la pared de un portador de catalizador utilizando una lamina de acero inoxidable de este tipo, se reduce su capacidad termica. En consecuencia, el catalizador puede activarse en un corto perfodo de tiempo desde el arranque del motor y la contrapresion de escape puede disminuir, siendo asf eficaz en la reduccion del portador del catalizador y en la mejora del rendimiento del motor.

Por otra parte, se espera que las regulaciones de los gases de escape de los automoviles sean mas estrictas desde el punto de vista de la proteccion del medio ambiente. Con el fin de reducir nitroxidos, monoxido de carbono e hidruros de carbono emitidos desde vehfculos de gasolina y similares, se han desarrollado tecnicas tales como una en la cual se coloca un portador de catalizador para un dispositivo de purificacion de gases de escape en una posicion directamente debajo del motor, cerca del verdadero entorno de combustion, y los gases de escape a alta temperatura producen una reaccion catalftica con el resultado de que se reduce la cantidad de sustancias nocivas en los gases de escape. Ademas, con el fin de mejorar la eficiencia del combustible, se mejora la eficiencia de la combustion del motor y se aumenta la temperatura del propio gas de escape. Por consiguiente, es probable que los portadores de catalizador para dispositivos de purificacion de gases de escape de automoviles sean sometidos a fuertes vibraciones en un entorno mas duro que antes.

Con el fin de hacer frente a tal situacion, se han propuesto laminas de acero inoxidable que tienen diversas propiedades a portadores de catalizador para dispositivos de purificacion de gases de escape de automoviles. Por ejemplo, la Literatura de Patentes 2 describe una lamina de acero inoxidable resistente al calor en la cual se anade Mo y W en una aleacion Fe-20Cr-5Al que contiene Zr, Hf y un elemento de tierras raras y entre un 1% y un 15% de Ni se anade, ademas, en el mismo para precipitar NiAl y, por lo tanto, se aumenta el lfmite de elasticidad (resistencia) a altas temperaturas, dando como resultado una mejora en la durabilidad. Ademas, la Literatura de Patentes 3 describe una lamina de acero inoxidable que tiene una resistencia excelente a altas temperaturas, que es un material para una baja capacidad termica y un bajo uso de presion de gases de escape, en el que el grosor de la lamina es menor de 40 pm y el contenido de Al y Cr se varfa en respuesta al grosor de la lamina, y en el que se anade Nb, Mo, Ta, W y similares. La Literatura de Patentes 4 describe una lamina de aleacion para un soporte metalico en el que se mejora el lfmite de elasticidad a altas temperaturas y la resistencia a la oxidacion mediante la adicion de Nb, Ta, Mo y W a una aleacion Fe-20Cr-5Al que contiene Metal de Misch Y o metales mezclados. Ademas, la Literatura de Patentes 5 describe una lamina de acero inoxidable resistente al calor en la que se

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aumenta el limite de elasticidad a altas temperaturas y se mejora la durabilidad anadiendo una cantidad especffica de Ta respecto a C+N, Mo, W y Nb en una aleacion de Fe-20Cr-5Al que contiene La, Ce, Pr y Nd.

Lista de citas Literatura de Patentes

PTL 1: Publicacion de solicitud de patente japonesa no examinada n° 56-96726

PTL 2: Publicacion de solicitud de patente japonesa no examinada (traduccion de la solicitud PCT) n° 2005-504176 PTL 3: Patente Japonesa n° 3210535

PTL 4: Publicacion de la Solicitud de Patente Japonesa no examinada n° 5-277380 PTL 5: Publicacion de la Solicitud de Patente Examinada Japonesa n° 6-104879

Descripcion de la Invencion Problema tecnico

Sin embargo, dado que en la lamina de acero inoxidable descrita en la Literatura de Patente 2 hay contenida una gran cantidad de Ni, que es un elemento estabilizador de austenita, la cantidad de solucion solida Al, que es un elemento estabilizador de ferrita en acero, disminuye en el proceso de oxidacion de lamina, y parte de la ferrita se vuelve austenitizada. Por lo tanto, el coeficiente de dilatacion termica varfa mucho, y la resistencia a altas temperaturas, en particular, la resistencia a la deformacion del portador de catalizador se deteriora, lo cual es un problema. Como resultado, en algunos casos, pueden producirse fallos, tales como el deterioro del catalizador que es portado y el colapso de la lamina ondulada.

Ademas, en las laminas de acero inoxidable descritas en las publicaciones de patentes 3 a 5, la incorporacion de Nb y Ta mejora la resistencia a altas temperaturas, pero deteriora notablemente la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas, lo cual es un problema. Ademas, es probable que el Nb y el Ta formen oxidos con el Fe y el Al, y tales oxidos provoquen una deformacion de la geometrfa de la lamina (una disminucion de la resistencia a altas temperaturas) durante el proceso de calentamiento y el proceso de enfriamiento.

Ademas, cuando las laminas de acero inoxidable descritas en las Literaturas de Patentes 2 a 5 se aplican a portadores de catalizador para dispositivos de purificacion de gases de escape para motos acuaticas y lanchas, es probable que la corrosion por la sal se produzca por el contacto con agua de mar o similar, lo cual tambien es un problema.

En JP 2009 046718 A se describe una lamina de aleacion similar con un grosor preferido de entre 0,03 y 0,1 mm para utilizarse como portador de catalizador en un aparato de purificacion de gases de escape.

Un objetivo de la presente invencion es una lamina de acero inoxidable que presente una alta resistencia a altas temperaturas, una excelente resistencia a la oxidacion a altas temperaturas y una excelente resistencia a la corrosion por la sal, y un portador de catalizador para un dispositivo de purificacion de gases de escape que utiliza la lamina.

Solucion al problema

Los presentes inventores han realizado estudios exhaustivos con el fin de conseguir el objetivo descrito anteriormente y han encontrado que, en una lamina de acero inoxidable a base de Fe-Cr-Al, es eficaz disminuir los contenidos de Ni, Nb y Ta y anadir mas de un 15% en masa de Cr, un 0,03% en masa o mas de Cu, y entre un 2,0% y un 6,0% en masa de por lo menos uno de Mo y W.

La presente invencion se ha conseguido en base a tal hallazgo.

Efectos ventajosos de la invencion

De acuerdo con la presente invencion, es posible obtener una lamina de acero inoxidable que presente una alta resistencia a altas temperaturas, una excelente resistencia a la oxidacion a altas temperaturas, y una excelente resistencia a la corrosion por sal. La lamina de acero inoxidable es adecuada para utilizarse no solo en portadores de catalizador para dispositivos de purificacion de gases de escape para automoviles, motocicletas, motos acuaticas, motos de nieve y similares, sino tambien en elementos para otros dispositivos de un sistema de escape de gases de combustion.

Breve descripcion de los dibujos

[Fig. 1] La figura 1 es una vista que muestra un ejemplo de un panal metalico

[Fig. 2] La figura 2 es una grafica que muestra la relacion entre el contenido de Cu y el potencial de corrosion.

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[Fig. 3] La figura 3 es una vista que muestra la forma de un especimen utilizado en el ensayo de traccion a alta temperatura en Ejemplos.

Descripcion de las realizaciones

En primer lugar, se describiran en detalle las razones para limitar la composicion de una lamina de acero inoxidable de acuerdo con la presente invencion.

Las unidades de medida "%" y "ppm" para el contenido de los elementos de la composicion mostrados a continuacion significan "porcentaje en masa" y "ppm en masa" respectivamente.

C: 0,001% o mas y 0,05% o menos

Cuando el contenido de C excede un 0,05 %, la resistencia a altas temperaturas disminuye y la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas se deteriora. Ademas, la tenacidad se deteriora. Por lo tanto, el contenido de C se establece en un 0,05% o menos, y preferiblemente un 0,02% o menos. Mas preferiblemente, el contenido de C se reduce tanto como sea posible. Sin embargo, con el fin de aumentar aun mas la resistencia del acero, el contenido de C se establece en un 0,001% o mas y, preferiblemente, un 0,003% o mas.

Si: 0,05% o mas y 2,0% o menos

Cuando el contenido de Si excede un 2,0%, la tenacidad se deteriora, y la trabajabilidad se degrada, lo que resulta en dificultad para la produccion de una lamina. Por lo tanto, el contenido de Si se establece en un 2,0% o menos, y preferiblemente en un 1,0% o menos. Sin embargo, con el fin de mejorar adicionalmente la resistencia a la oxidacion, el contenido de Si se establece en un 0,05% o mas, y preferiblemente en un 0,1% o mas.

Mn: 0,05% o mas y 1,0% o menos

Cuando el contenido de Mn excede un 1,0%, la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas se deteriora y la resistencia a la corrosion por la sal tambien se deteriora. Por lo tanto, el contenido de Mn se establece en un 1,0% o menos, y preferiblemente en un 0,5% o menos. Sin embargo, con el fin de estabilizar el S en el acero, el contenido de Mn se establece en un 0,05% o mas, y preferiblemente en un 0,1% o mas.

S: 0,003% o menos

Cuando el contenido de S excede un 0,003%, la adhesion de una capa de AhO3 en un portador de catalizador y la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas se deterioran. Por lo tanto, el contenido de S se establece en un 0,003% o menos, y preferiblemente en un 0,001% o menos. Mas preferiblemente, el contenido de S se reduce tanto como sea posible.

P: 0,05% o menos

Cuando el contenido de P excede un 0,05%, no solo se degrada la trabajabilidad, dando como resultado una dificultad en la produccion de una lamina, sino tambien la adhesion de una capa de AhO3 en un portador de catalizador y la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas se deterioran. Por lo tanto, el contenido de P se establece en un 0,05% o menos, y preferiblemente en un 0,03% o menos. Mas preferiblemente, el contenido de P se reduce tanto como sea posible.

Cr: mas de un 15,0% y menos de un 25,0%

El Cr es uno de los elementos mas importantes de la presente invencion y es un elemento esencial para garantizar la resistencia a altas temperaturas y la resistencia a la corrosion por la sal. Sin embargo, cuando el contenido de Cr es de un 15,0% o menor, la cantidad de Al, que es un elemento estabilizador de ferrita, y similares, disminuye durante el proceso de oxidacion a altas temperaturas, dando como resultado la formacion de austenita. En consecuencia, el coeficiente de expansion termica varfa mucho y la resistencia a altas temperaturas, en particular, la resistencia a la distorsion, se deteriora. Ademas, la resistencia a la corrosion por la sal tambien se deteriora. Por otra parte, cuando el contenido de Cr es de un 25,0% o mas, la tenacidad de la placa o plancha laminada en caliente se degrada. Como resultado, la fragilidad en caliente se produce con facilidad, y el coste de produccion aumenta, lo que perjudica la eficiencia economica. Por lo tanto, el contenido de Cr se establece en mas de un 15,0% y menos de un 25,0%, y preferiblemente entre un 18,0% y un 23,0%.

Ni: 0,05% o mas y 0,30% o menos.

El Ni es un elemento estabilizador de la austenita. Cuando el contenido de Ni supera el 0,30% y cuando, durante el proceso de oxidacion a altas temperaturas, el Al se consume y el Cr comienza a oxidarse, se forma austenita, lo que varfa el coeficiente de dilatacion termica de la lamina, dando como resultado fallos tales como constriccion y fractura de la lamina. Por lo tanto, el contenido de Ni se establece en un 0,30% o menos, y preferiblemente un 0,20% o menos. El Ni tiene un efecto de mejorar la soldabilidad en el proceso de producir un portador de catalizador y, por lo tanto, su contenido se establece en un 0,05% o mas, y preferiblemente en un 0,10% o mas.

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Al: entre 3,0% y 10,0%

El Al es un elemento que forma una capa AI2O3 altamente protectora sobre la superficie de una lamina para mejorar la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas. El Al tambien tiene un efecto de mejorar la resistencia a altas temperaturas. Sin embargo, cuando el contenido de Al es inferior al 3,0%, no puede obtenerse suficiente resistencia a la oxidacion. Por otra parte, cuando el contenido de Al supera el 10,0%, la trabajabilidad se degrada, dando lugar a una dificultad en la produccion de una lamina. Por lo tanto, el contenido de Al se establece entre un 3,0% y un 10,0%, y preferiblemente entre 4,0% y 6,0%.

Cu: entre 0,03% y 1,0%

El Cu es un elemento que es eficaz para mejorar la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas y mejorar la corrosion por la sal en una lamina de acero inoxidable a base de Fe-Cr-Al con un contenido de Cr superior a un 15,0% y un contenido de Al de un 3,0% o mas como el de la presente invencion. La figura 2 muestra los resultados del potencial de corrosion en una solucion de NaCl de un 3,5% en peso a 30°C, medido por mediante el procedimiento que se describe mas adelante, cuando el contenido de Cu en una aleacion, que contiene entre un 0,006% y un 0,008% de C, entre un 0,12% y un 0,15% de Si, entre un 0,14% y un 0,18% de Mn, entre un 0,0007% y un 0,0008% de S, entre un 0,022% y un 0,026% de P, entre un 18,0% y un 18,4% de Cr, entre un 0,11% y un 0,15% de Ni, entre un 5,64% y un 5,84% de Al, entre un 0,008% y un 0,011% de N, entre un 0,003% y un 0,006% de Ti, entre un 0,003% y un 0,004% de Nb, entre un 0,003% y un 0,005% de Ta, entre un 0,032% a 0,037% de Zr, entre un 0,069% y un 0,075% de La, entre un 0,001% y un 0,002% de Ce, entre un 2,95% y un 3,08% de Mo, entre 24 y 34 ppm de Ca, entre 21 y 27 ppm de Mg, y siendo el resto Fe e impurezas incidentales, se varfo en el rango entre un 0% (notese que un 0% significa igual o menor que el lfmite de deteccion y, especfficamente, menos de un 0,01%) y un 1,0%. Tal como se desprende de los resultados, ajustando el contenido de Cu a un 0,03% o mas, se mejora el potencial de corrosion que sirve como fndice de resistencia a la corrosion por la sal.

Sin embargo, cuando el contenido de Cu supera el 1,0%, la trabajabilidad se degrada, resultando en dificultad en la produccion de una lamina. Por lo tanto, el contenido de Cu se establece entre un 0,03% y un 1,0%. En vista de la resistencia a la corrosion de la sal y al bajo coste, el contenido de Cu se establece preferiblemente entre un 0,1% y un 0,5%.

N: 0,10% o menos

Cuando el contenido de N excede un 0,10%, la tenacidad se deteriora y la trabajabilidad se degrada, resultando en dificultad en la produccion de una lamina. Por lo tanto, el contenido de N se establece en un 0,10% o menos, y preferiblemente en un 0,05% o menos.

Ti: 0,02% o menos

El Ti es un elemento que es probable que se oxide. Cuando su contenido excede un 0,02%, se mezcla una gran cantidad de oxidos de Ti en la capa de A^O3, dando como resultado un marcado deterioro de la soldabilidad y un deterioro de la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas. Por lo tanto, el contenido de Ti se establece en un 0,02% o menos, y preferiblemente un 0,01% o menos. Mas preferiblemente, el contenido de Ti se reduce tanto como sea posible.

Nb: 0,02% o menos

Cuando el contenido de Nb excede un 0,02%, se forma una capa de oxido no protectora compuesta de (Fe, Al) NbO4, dando como resultado un marcado deterioro de la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas. Ademas, puesto que el (Fe, Al) NbO4 tiene un alto coeficiente de dilatacion termica, acelera la distorsion de la lamina, lo que provoca la separacion del catalizador. Por lo tanto, el contenido de Nb se establece en un 0,02% o menos, y preferiblemente un 0,01% o menos. Mas preferiblemente, el contenido de Nb se reduce tanto como sea posible.

Ta: 0,02% o menos

Como sucede con el Nb, cuando el contenido de Ta excede un 0,02%, se forma una capa de oxido no protectora compuesta de (Fe, Al) TaO4 que tiene un alto coeficiente de expansion termica, dando como resultado un marcado deterioro de la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas. La capa de oxido acelera la distorsion de la lamina, lo que provoca la separacion del catalizador. Por lo tanto, el contenido de Ta se establece en un 0,02% o menos, y preferiblemente un 0,01% o menos. Mas preferiblemente, el contenido de Ta se reduce tanto como sea posible.

Ademas, el contenido total de Nb y Ta esta establece en un 0,03% o menos y aun preferiblemente en un 0,02% o menos.

Zr: entre un 0,005% y un 0,20%

El Zr se une a C y N en acero para mejorar las caracterfsticas de fluencia. Al mismo tiempo, se mejora la tenacidad y se mejora la trabajabilidad, facilitando la produccion de una lamina. Ademas, el Zr se concentra en los lfmites de los granos de A^O3 en la capa de A^O3 para mejorar la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas y la resistencia a altas temperaturas, en particular, resistencia a la deformacion. Con el fin de obtener tales efectos, es necesario

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establecer el contenido de Zr a un 0,005% o mas. Por otra parte, cuando el contenido de Zr supera el 0,20%, el Zr forma un compuesto intermetalico con Fe o similar, dando como resultado un deterioro de la tenacidad. Por lo tanto, el contenido de Zr se establece entre un 0,005% y un 0,20%, y preferiblemente entre un 0,02% y un 0,06%.

REM: entre un 0,03% y un 0,20%

El termino "REM" se refiere a 14 elementos con numeros atomicos 57 y 59 a 71, tales como La, Nd y Sm.

En general, el REM mejora la adhesion de una capa de AhO3 y tiene un efecto notable en la mejora de la resistencia al desprendimiento de la capa de AhO3 en un entorno repetidamente sometido a oxidacion. Ademas, dado que el REM aumenta el tamano de los cristales columnares de A^O3 resultantes, la densidad los lfmites de grano de oxido que actua como trayectorias de difusion para el oxfgeno disminuye, lo que resulta en una mejora de la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas y de resistencia a altas temperaturas, en particular resistencia a la deformacion. Con el fin de obtener tales efectos, es necesario establecer el contenido de REM a un 0,03% o mas. Por otra parte, cuando el contenido de REM excede un 0,20%, la tenacidad se deteriora y la trabajabilidad se degrada, dando como resultado la dificultad en la produccion de una lamina. Por lo tanto, el contenido de REM se establece entre un 0,03% y un 0,20%, y preferiblemente entre un 0,05% y un 0,10%.

Ademas, cuando se anade REM, con el fin de reducir los costes, puede utilizarse un metal (metal de Misch) en el que el REM no se separa ni se refina. Sin embargo, en el caso de que el metal de Misch contenga Ce, por la razon que se describe a continuacion, se requiere anadir el metal de Misch con el lfmite de que el contenido de Ce no sea superior a un 0,02%. Cuando es diffcil reducir la cantidad de Ce, se anade solo un metal que ha sido sometido a separacion y refinamiento. En tal caso, es preferible utilizar La, que es relativamente economico y facilmente disponible entre REMs.

Ce: 0,02% o menos

Cuando el contenido de Ce excede un 0,02%, se forman oxidos de tipo CeO en la interfaz entre la capa de AhO3 y la superficie del acero de base, que disminuye notablemente la resistencia a altas temperaturas, en particular, la resistencia a la deformacion, dando como resultado defectos en la geometrfa. Por lo tanto, el contenido de Ce se establece en un 0,02% o menos. Preferiblemente, el contenido de Ce se reduce tanto como sea posible.

Por lo menos uno de Mo y W: entre un 2,0% y un 6,0% en total

El Mo y el W aumentan la tension de rotura a altas temperaturas para prolongar la vida util de los portadores de catalizador. Ademas, estos elementos tambien estabilizan una capa de A^O3 para mejorar la resistencia a la corrosion por la sal. En una aleacion con un contenido de Cr superior a un 15,0% e inferior a un 25,0%, tal como el de la presente invencion, para obtener tales efectos, es necesario ajustar el contenido de por lo menos uno de Mo y W en un 2,0% o mas en total. Por otra parte, cuando el contenido de por lo menos uno de Mo y W supera el 6,0% en total, la trabajabilidad se degrada, dando como resultado una dificultad en la produccion de una lamina. Por lo tanto, el contenido de por lo menos uno de Mo y W se establece entre un 2,0% y un 6,0% en total, preferiblemente entre un 3,0% y un 5,5%, y mas preferiblemente entre un 4,5% y un 5,5%.

El resto de los elementos de la composicion descritos anteriormente esta compuesto por Fe e impurezas incidentales. Sin embargo, por las razones que se describen a continuacion, la lamina de acero puede contener, por separado o conjuntamente, por lo menos uno de entre un 0,01% y un 0,20% de Hf, entre 10 y 300 ppm de Ca, entre 15 y 300 ppm de Mg y entre 3 y 100 ppm de B.

Por lo menos uno de Hf: entre un 0,01% y un 0,20%, Ca: entre un 10 y un 300 ppm, Mg: entre 15 y 300 ppm y B: entre 3 y 100 ppm

Dado que el Hf mejora la adhesion entre una capa de A^O3 y un sustrato y suprime una disminucion de la cantidad de solucion solida Al, se obtiene un efecto de mejora de la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas. Con el fin de obtener tal efecto, el contenido de Hf se establece preferiblemente en un 0,01% o mas. Por otra parte, cuando el contenido de Hf excede un 0,20%, el Hf en forma de HfO2 se mezcla en la capa de AhO3 y sirve como via de difusion para el oxfgeno, y acelera una disminucion de la cantidad de solucion solida Al por oxidacion. Ademas, el Hf forma un compuesto intermetalico con Fe, dando como resultado un deterioro de la tenacidad. Por lo tanto, el contenido de Hf se establece preferiblemente entre un 0,01% y un 0,20% y mas preferiblemente entre un 0,02% y un 0,10%.

Ademas, tal como sucede con el Hf, el Ca y el Mg tienen una funcion de mejorar la adhesion de una capa de A^O3. Con el fin de obtener tal efecto, es preferible establecer el contenido de Ca a 10 ppm o mas y el contenido de Mg a 15 ppm o mas. Por otra parte, cuando el contenido de Ca o el contenido de Mg supera los 300 ppm, la tenacidad se deteriora y la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas tambien se deteriora. Por lo tanto, preferiblemente, el contenido de Ca se establece entre 10 y 300 ppm, y el contenido de Mg se establece entre 15 y 300 ppm. Mas preferiblemente, el contenido de Ca y el contenido de Mg se establece cada uno entre 20 y 100 ppm.

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Ademas, el B tiene un efecto de inhibicion de la precipitacion de los precipitados de los lfmites de grano y mejora de la durabilidad de los portadores a altas temperaturas. Este efecto se hace notorio cuando el contenido de B es de 3 ppm o mas. Por otra parte, cuando el contenido de B es superior a 100 ppm, la tenacidad de una lamina de acero laminada en caliente se degrada. Por lo tanto, el contenido de B se establece preferiblemente entre 3 y 100 ppm, y mas preferiblemente entre 10 y 50 ppm.

Cuando se utiliza una lamina de acero inoxidable de la presente invencion que tiene la composicion descrita anteriormente en un portador de catalizador para un dispositivo de purificacion de gases de escape, es mas ventajoso un menor grosor de lamina con el fin de disminuir la contrapresion de escape. Sin embargo, tal como se ha descrito al principio, los portadores de catalizador para dispositivos de purificacion de gases de escape han llegado a utilizarse en un entorno mas duro que antes y existe la posibilidad de que se produzcan fracturas y similares. Por lo tanto, preferentemente, el grosor de la lamina se establece entre 20 y 100 pm. C uando la lamina de acero inoxidable se utiliza en un portador de catalizador para un dispositivo de purificacion de gases de escape, en el caso en que se requiere particularmente una resistencia a la vibracion y durabilidad, el grosor de la lamina se establece mas preferiblemente entre aproximadamente 50 y 100 pm. En el caso en que se requiera particularmente una alta densidad celular y una baja contrapresion, el grosor de la lamina se establece mas preferiblemente entre aproximadamente 20 y 50 pm.

Una lamina de acero inoxidable de acuerdo con la presente invencion puede producirse, por ejemplo, mediante el procedimiento de produccion que se describe a continuacion.

En primer lugar, el acero que tiene la composicion descrita anteriormente se refina con un convertidor de acero, un horno electrico o similar, y se somete a refinado secundario mediante VOD (descarburacion por oxfgeno en vacfo) o AOD (descarburacion por oxfgeno y argon). A continuacion, el acero refinado se forma en una placa de acero mediante fabricacion y desbaste de lingotes o colada continua, y la placa de acero se calienta entre 1.050°C y 1.250°C y despues se somete a laminado en caliente para producir una plancha de acero laminada en caliente. A continuacion, la escoria en la superficie de la plancha de acero laminada en caliente se retira por decapado, granallado, desbastado o similar, y el recocido y el laminado en frfo se repiten varias veces. De este modo, se produce una lamina de acero inoxidable con un grosor predeterminado, por ejemplo, entre 20 y 100 pm.

Ejemplos

Se calentaron a 1.200°C aceros que tienen las composiciones mostradas en la Tabla 1-1 a la Tabla 1-4, los cuales se habfan realizado por fusion en vacfo y luego se sometieron a laminado en caliente en el rango de temperatura entre 900°C y 1.200°C para obtener laminas de acero laminadas en caliente con un grosor de 4 mm. A continuacion, las laminas de acero laminadas en caliente resultantes se recocieron en aire a 1.000°C y se sometieron a decapado, seguido de laminado en frfo para obtener laminas de acero laminadas en frfo con un grosor de 1,0 mm. En esta etapa, en el acero n° 17 de la Tabla 1 que tienen un contenido de Cr de un 39,8%, que superaba el rango de la presente invencion, se produjeron fracturas durante el laminado en caliente, y no fue posible formar una lamina de acero laminada en caliente. Las laminas de acero laminadas en frfo, excluyendo el acero n° 17, se recocieron en aire a 950°C a 1.050°C x 1 minuto y despues se sometieron a decapado. El laminado en frfo con un molino de cluster y recocido se repitio varias veces para obtener laminas con una anchura de 100 mm y un grosor de lamina de 40 pm.

Respecto a las planchas de acero laminadas en frio y las laminas asf obtenidas, se evaluo la resistencia a altas temperaturas (resistencia a la rotura y resistencia a la deformacion), la resistencia a la oxidacion a altas temperaturas y la resistencia a la corrosion por la sal mediante los procedimientos que se describen a continuacion.

Tension de ruptura: En primer lugar, la plancha de acero laminada en frfo con un grosor de 1 mm se sometio a un tratamiento termico a 1.200° C x 30 minutos, en un vacfo de 4 x 10"5 Torr (5,3 x 10"3 Pa) o menos, simulando un tratamiento termico cuando puntos de contacto entre una lamina ondulada (lamina que se ha sometido a corrugacion) y una lamina plana se sometieron a union por difusion o union por soldadura. A continuacion, se corto un especimen mostrado en la figura 3 a partir de la plancha de acero tratada en caliente, laminada en frfo y, realizando un ensayo de traccion a alta temperatura a 900°C, se midio la tension de rotura. En este caso, la velocidad de cruceta se establecio a 0,2 mm/min inicialmente y a 5 mm/min despues de superar la tension de prueba. Los resultados de medicion de la tension de rotura se evaluaron mediante los siguientes criterios: xC: menos de 40 MPa, oB: 40 MPa o mas y menos de 60 MPa, y ®A: 60 MPa o mas. Cuando se evaluo que era oB o ®A, se considero que el especimen cumplfa el proposito de la presente invencion.

Resistencia a la deformacion: En primer lugar, la lamina con un grosor de lamina de 40 pm se sometio a un tratamiento termico a 1.200°C x 30 minutos, correspondiente a un tratamiento termico durante union por difusion o union por soldadura, a vacfo de 4 x 10"5 Torr (5,3 x 10"3 Pa) o menos. A continuacion, se corto un especimen de 100 mm de ancho x 50 mm de longitud de la lamina tratada termicamente y se enrollo, en la direccion de la longitud, en un cilindro de 5 mm de diametro y los bordes de la misma se fijaron mediante soldadura por puntos. Se prepararon

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

tres especfmenes de este tipo para cada lamina. Los especfmenes se calentaron a 1.150°C x 400 horas en un horno de atmosfera de aire, y se midio una deformacion dimensional media (la relacion entre la longitud aumentada del cilindro despues del calentamiento respecto a la longitud del cilindro antes del calentamiento) de los tres especfmenes. Los resultados de medicion de la deformacion dimensional media se evaluaron de acuerdo con los siguientes criterios: *C: mas del 5%, oB: mas del 3% y 5% o menos, y ®A: 3% o menos. Cuando se evaluo que era oB o ®A, se considero que la lamina estaba cumpliendo el proposito de la presente invencion.

Resistencia a la oxidacion a altas temperaturas: En primer lugar, se sometio la lamina con un grosor de lamina de 40 pm a un tratamiento termico a 1.200°C x 30 minutos, correspondiente a un tratamiento termico durante union por difusion o union por soldadura, 10-5 Torr (5,3 x 10-3 Pa) o menos. A continuacion, se cortaron tres especfmenes de 20 mm de ancho x 30 mm de longitud de la lamina tratada termicamente y se calentaron a 1.150° C x 400 horas en un horno de atmosfera de aire. Se midio un aumento de masa promedio debido a la oxidacion (la cantidad obtenida dividiendo la variacion de peso antes y despues del calentamiento con el area de superficie inicial) de los tres especfmenes. En este caso, la escoria separada del especimen despues del calentamiento se recogio y se anadio a la cantidad de aumento debido a la oxidacion. Los resultados de medicion de la ganancia media de masa por oxidacion se evaluaron mediante los siguientes criterios: *C: mas de 15 g/m2, oB: mas de 10 g/m2 y 15 g/m2 o menos, y ®A: 10 g/m2 o menos. Cuando se evaluo que era oB o ®A, se considero que la lamina estaba cumpliendo el proposito de la presente invencion.

Resistencia a la corrosion por la sal: En primer lugar, se corto un especimen cuadrado de 20 mm de la lamina de acero laminada en frfo con un grosor de 1 mm y el especimen se sello con una resina excluyendo un area de 11 x 11 mm en la superficie. A continuacion, se realizo un tratamiento de pasivacion sumergiendo el especimen en acido nftrico con una concentracion del 10% en masa. Ademas, se pulio un area de 10 x 10 mm sobre la superficie. A continuacion, en base a JIS G0577 "Method of pitting potential measurement for stainless steels", el especimen se sumergio en una solucion de NaCl de 3,5% en masa a 30°C y se dejo reposar durante 10 minutos. A continuacion, se inicio un escaneo de potencial y se midio el potencial de corrosion. Los resultados de medicion del potencial de corrosion se evaluaron mediante los siguientes criterios: xC: menos de 200 (mV vs SCE), oB: 200 (mV vs SCE) o mas y menos de 400 (mV vs SCE), y ®A: 400 (mV vs SCE) o mas. Cuando se evaluo que era oB o ®A, se considero que la muestra cumplfa el proposito de la presente invencion.

Los resultados se muestran en la Tabla 2. Tal como es evidente a partir de la tabla, los aceros n° 1 a 12 y 18 a 24, que son ejemplos de la presente invencion, tienen una alta resistencia a altas temperaturas (resistencia a la rotura y deformacion), una excelente resistencia a la oxidacion a altas temperaturas y una excelente resistencia a la corrosion por la sal. Por el contrario, los aceros n° 13 a 16, que son ejemplos comparativos, son pobres en terminos de por lo menos una propiedad de resistencia a altas temperaturas, resistencia a la oxidacion a altas temperaturas y resistencia a la corrosion por la sal. A continuacion, se muestran las supuestas razones por las cuales los aceros son pobres en terminos de las propiedades individuales. Observese que, en el acero n° 17, dado que el contenido de Cr supera con creces el intervalo de la presente invencion, se produjo fragilidad en caliente y no fue posible realizar laminado en caliente

[Acero No. 13] Dado que el contenido de Cu se encuentra por debajo del rango de la presente invencion, el potencial de formacion de corrosion es pobre.

[Acero No. 14] Dado que el contenido de Mo se encuentra por debajo del rango de la presente invencion, la resistencia a altas temperaturas es pobre.

[Acero No. 15] Dado que el contenido de La se encuentra por debajo del rango de la presente invencion y el contenido de Ce excede del rango intervalo de la presente invencion, la resistencia a la oxidacion es pobre y se produce una oxidacion anormal, dando como resultado un cambio de forma. Dado que el contenido de Ce excede el rango de la presente invencion, la resistencia a la deformacion es pobre.

[Acero No. 16] Dado que el contenido de Al se encuentra por debajo del rango de la presente invencion, la resistencia a la oxidacion es pobre y se produce una oxidacion anormal, dando como resultado un cambio de forma.

[Lista de signos de referencia]

1: lamina plana 2: lamina ondulada 3: cilindro externo 4: panal metalico

Acero n°.: Composition (% en masa) Observa- ciones

C: Si Mn P S Cr Ni Cu Al N Ti Nb Ta Zr

1: 0,012 0,11 0,20 0,024 0,0011 20,9 0,10 0,04 5,52 0,008 0,003 0,002 0,003 0,044 Ejemplo invencion

2: 0,008 0,14 0,18 0,025 0,0009 20,4 0,15 0,06 5,65 0,012 0,005 0,003 0,005 0,036 Ejemplo invencion

3: 0,007 0,14 0,16 0,023 0,0007 24,5 0,12 0,04 6,05 0,009 0,004 0,002 0,005 0,033 Ejemplo invencion

4: 0,007 0,15 0,14 0,025 0,0010 21,1 0,11 0,06 5,85 0,013 0,005 0,002 0,001 0,036 Ejemplo invencion

5: 0,007 0,15 0,14 0,023 0,0009 24,4 0,11 0,09 5,68 0,008 0,004 0,002 0,003 0,042 Ejemplo invencion

6: 0,008 0,16 0,19 0,024 0,0009 16,5 0,15 0,05 4,89 0,019 0,006 0,003 0,003 0,046 Ejemplo invencion

7: 0,006 0,09 0,13 0,026 0,0011 24,1 0,13 0,04 5,98 0,007 0,006 0,004 0,003 0,032 Ejemplo invencion

8: 0,003 0,11 0,17 0,023 0,0008 21,5 0,11 0,03 5,56 0,009 0,005 0,002 0,002 0,036 Ejemplo invencion

9: 0,006 0,12 0,14 0,024 0,0008 18,4 0,15 0,03 5,84 0,009 0,004 0,004 0,004 0,035 Ejemplo invencion

10: 0,008 0,14 0,18 0,022 0,0008 18,3 0,14 0,10 5,67 0,008 0,005 0,003 0,005 0,032 Ejemplo invencion

11: 0,007 0,15 0,15 0,026 0,0007 18,1 0,11 0,52 5,64 0,011 0,003 0,003 0,004 0,037 Ejemplo invencion

12: 0,008 0,14 0,14 0,025 0,0007 18,0 0,11 0,98 5,74 0,010 0,005 0,004 0,003 0,035 Ejemplo invencion

o Ch O: Composition (% en masa)

REM: Ce W Mo Hf Ca (ppm) Mg (ppm) B (ppm) Observaciones

O <: La Nd Sm

1: 0,074 - - 0,002 - 4,83 - 25 15 - Ejemplo invention

2: 0,069 - - 0,001 - 2,08 - 30 22 - Ejemplo invention

3: 0,089 - - 0,001 - 4,85 - 22 23 - Ejemplo invention

4: 0,063 - - 0,002 1,95 2,95 - 28 19 - Ejemplo invention

5: 0,067 - - 0,001 2,05 2,85 - 18 20 - Ejemplo invention

6: 0,088 - - 0,003 - 5,12 0,032 19 25 - Ejemplo invention

7: 0,049 - - 0,002 - 3,56 - 23 18 - Ejemplo invention

8: 0,059 - - 0,001 - 2,98 0,036 26 36 - Ejemplo invention

9: 0,071 - - 0,001 - 2,95 - 32 27 - Ejemplo invention

10: 0,074 - - 0,002 - 3,01 - 34 24 - Ejemplo invention

11: 0,069 - - 0,001 - 3,00 - 24 21 - Ejemplo invention

12: 0,075 - - 0,001 - 3,08 - 26 24 - Ejemplo invention

Acero n°: Composition (% en masa) Observaciones

C: Si Mn P S Cr Ni Cu Al N Ti Nb Ta Zr

13: 0,008 0,14 0,15 0,025 0,0008 18,4 0,15 - 5,68 0,008 0,006 0,004 0,004 0,034 Ejemplo comparativo

14: 0,008 0,15 0,22 0,023 0,0008 20,8 0,15 0,07 5,76 0,007 0,003 0,003 0,005 0,040 Ejemplo comparativo

15: 0,007 0,12 0,16 0,026 0,0009 25,0 0,11 0,04 5,85 0,008 0,005 0,003 0,003 0,050 Ejemplo comparativo

16: 0,006 0,13 0,18 0,025 0,0007 20,7 0,13 0,08 1,98 0,009 0,006 0,004 0,003 0,036 Ejemplo comparativo

17: 0,007 0,16 0,19 0,024 0,0006 39,8 0,12 0,09 3,58 0,009 0,004 0,002 0,004 0,035 Ejemplo comparativo

18: 0,009 0,15 0,19 0,025 0,0009 20,2 0,12 0,05 5,67 0,009 0,004 0,002 0,003 0,034 Ejemplo invencion

19: 0,009 0,11 0,19 0,026 0,0007 20,1 0,10 0,05 5,78 0,008 0,003 0,003 0,005 0,035 Ejemplo invencion

20: 0,007 0,14 0,18 0,025 0,0009 20,4 0,15 0,06 3,07 0,012 0,005 0,004 0,005 0,036 Ejemplo invencion

21: 0,008 0,15 0,17 0,023 0,0007 17,2 0,12 0,07 3,11 0,009 0,004 0,002 0,005 0,033 Ejemplo invencion

22: 0,006 0,13 0,18 0,029 0,0006 20,9 0,13 0,06 5,81 0,011 0,004 0,003 0,003 0,038 Ejemplo invencion

23: 0,006 0,13 0,18 0,025 0,0007 20,4 0,15 0,12 5,81 0,009 0,006 0,004 0,003 0,036 Ejemplo invencion

24: 0,007 0,16 0,19 0,024 0,0006 20,6 0,14 0,09 5,84 0,009 0,004 0,002 0,004 0,035 Ejemplo invencion

Acero n°: Composition (% en masa) Observaciones

REM: Ce W Mo Hf Ca (ppm) Mg (ppm) B (ppm)

La: Nd Sm

13: 0,071 - - 0,001 - 3,04 - 24 23 - Ejemplo comparativo

14: 0,088 - - 0,003 - 1,06 - 30 18 - Ejemplo comparativo

15: 0,021 - - 0,035 - 2,55 0,030 32 16 - Ejemplo comparativo

16: 0,083 - - 0,002 - 2,15 - 25 23 - Ejemplo comparativo

17: 0,053 - - 0,001 - 3,21 - 18 19 - Ejemplo comparativo

18: 0,075 - - 0,002 - 5,45 - 32 24 10 Ejemplo invention

19: 0,069 - - 0,002 - 3,11 - 27 18 12 Ejemplo invention

20: 0,068 - - 0,001 - 3,09 - 30 22 19 Ejemplo invention

21: 0,079 - - 0,002 - 2,09 - 31 23 29 Ejemplo invention

22: 0,075 - - 0,001 - 5,12 - 30 31 42 Ejemplo invention

23: - 0,065 - 0,002 - 5,05 - 26 35 31 Ejemplo invention

24: - - 0,071 0,001 - 5,06 - 24 24 24 Ejemplo invention

Acero n°: Resistencia a altas temperaturas Resistencia a la oxidation a altas temperaturas Resistencia a la corrosion por sal Otros Observa- ciones

Tension de rotura: Resistencia a la deformation

MPa: Evaluacion Deformacion (%) Evalua cion Ganancia de masa debido a oxidacion (g/m2) Evalua cion Potencial de corrosion (mV vs SCE) Evalua cion

13: 57 oB 3,9 oB 12 oB 171 xC - Ejemplo comparativo

16: 31 xC 7,2 xC 67 xC 367 oB - Ejemplo comparativo

17: - - - - Imposi ble lami nar Ejemplo comparativo

Tension de rotura: Resistencia a la deformation

Claims

5

10

15

20

25

REIVINDICACIONES

1. Lamina de acero inoxidable que consiste, en porcentaje en masa, entre un 0,001% o mas y un 0,05% o menos de C, entre un 0,05% o mas y 2,0% o menos de Si, entre un 0,05% o mas y un 1,0% o menos de Mn, un 0,003% o menos de S, un 0,05% o menos de P, entre mas de un 15,0% y menos de un 25,0% de Cr, entre un 0,05% o mas y un 0,30% o menos de Ni, entre un 3,0% y un 10,0% de Al, entre un 0,03% y un 1,0% de Cu, un 0,10% o menos de N, un 0,02% o menos de Ti, un 0,02% o menos de Nb, un 0,02% o menos de Ta, un 0,03% o menos de contenido total de Nb y Ta, entre un 0,005% y un 0,20% de Zr, entre un 0,03% y un 0,20% de elementos con un numero atomico 57 y 59-71, un 0,02% o menos de Ce, entre un 2,0% y un 6,0% en total de por lo menos uno de Mo y W, opcionalmente por lo menos uno de entre un 0,01% y un 0,20% de Hf (en porcentaje en masa), entre 10 y 300 ppm de Ca, entre 15 y 300 ppm de Mg y entre 3 y 100 ppm de B (en ppm en masa), y siendo el resto Fe e impurezas incidentales.
2. Lamina de acero inoxidable de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizada por el hecho de que el elemento con numero atomico 57 y 59-71 es La.
3. Lamina de acero inoxidable de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizada por el hecho de que el total, en porcentaje en masa, de por lo menos uno de Mo y W es de entre un 3,0% y un 5,5%.
4. Lamina de acero inoxidable de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por el hecho de que el grosor de la lamina es entre 20 y 100 pm.
5. Portador de catalizador para un dispositivo de purificacion de gases de escape que utiliza la lamina de acero inoxidable de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.