ES2736303T3 - Producto plano de acero laminado en frío para aplicaciones de embutición profunda y procedimiento para su fabricación - Google Patents
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Abstract
Producto plano de acero laminado en frío para aplicaciones de embutición profunda, - que se compone de un acero, que además de hierro e impurezas inevitables contiene (en % en peso) C: hasta el 0,1 %, Al: del 6,5 - 11 %, P: hasta el 0,1 %, S: hasta el 0,03 %, N: hasta el 0,1 %, al menos un metal de tierras raras del grupo "Ce, La" con la condición de que el contenido de metales de tierras raras asciende a del 0,02 - 0,2 %, en donde para los contenidos de Ce y La con respecto al contenido de oxígeno absorbido en el acero debido a la fabricación se cumple 0,5 <= (%Ce+ %La)/ %O <= 0,8, con %Ce = contenido de cerio respectivo, %La = contenido de lantano respectivo y %O contenido de oxígeno respectivo del acero, en cada caso indicado en % atómico, así como opcionalmente contiene uno o varios elementos del grupo "Mn, Si, Nb, Ti, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N" con la condición de que Mn: hasta el 6 %, Si: hasta el 1 %, Nb: hasta el 0,3 %, Ti: hasta el 0,3 %, Zr: hasta el 1 %, V: hasta el 1 %, W: hasta el 1 %, Mo: hasta el 1 %, Cr: hasta el 3 %, Co: hasta el 1 %, Ni: hasta el 2 %, B: hasta el 0,1 %, Cu: hasta el 3 %, Ca: hasta 0,015 %, - en donde el producto plano de acero laminado en frío en presenta un valor r, que es al menos 1, y - la estructura del producto plano de acero laminado en frío contiene del 0 al 0,1 % en volumen de carburos κ.
Description
DESCRIPCIÓN
Producto plano de acero laminado en frío para aplicaciones de embutición profunda y procedimiento para su fabricación
La invención se refiere a un producto plano de acero laminado en frío para aplicaciones de embutición profunda, que tiene un peso reducido como resultado de una reducción de densidad con propiedades mecánicas optimizadas y una capacidad de deformación optimizada. Asimismo, la invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un producto plano de acero de este tipo.
Cuando en el presente documento se habla de productos planos de acero, se expresa con ello bandas de acero, chapas de acero y pletinas, recortes obtenidos a partir de las mismas.
Siempre que, en el presente documento, en relación con una especificación de aleación, se proporcionen datos con respecto al contenido de un elemento de aleación, estos se refieren al peso, a menos que se indique expresamente lo contrario.
En particular, en el caso de los productos planos de acero empleados en el campo de la construcción de vehículos, además de la relación de resistencia con respecto a conformabilidad, propiedades físicas tales como la rigidez y la densidad son de particular importancia con respecto al ahorro de peso generalmente deseado y la mejora de las frecuencias naturales del vehículo respectivo. Puede conseguirse una minimización clara de la densidad y, con ello, del peso en los aceros mediante la aleación de grandes contenidos de Al ligero. En el caso de contenidos de Al suficientemente altos, aparece además la fase de preordenamiento (estado K) o la fase de ordenamiento Fe3Al (D03), que actúan de manera que endurecen las partículas, aumentan la resistencia y reducen la ductilidad.
Las ventajas relacionadas con la aplicación del acero de Fe-Al ferrítico con altos contenidos de Al del tipo mencionado en este caso, se enfrentan a dificultades en la fabricación y el procesamiento. De este modo, experiencias prácticas muestran que tiene que reducirse una zona de núcleo de banda no recristalizada en la banda laminada en caliente fabricada a partir de tales aceros, dado que, de lo contrario, pueden aparecer dificultades en el rebordeado y laminado en frío de la banda laminada en caliente. Además, los procesos complejos en el estado de la técnica tienen que recorrerse para evitar propiedades de banda laminada en frío anisotrópicas debido a una textura de banda laminada en frío inadecuada. Tales anisotropías se caracterizan por valores bajos de r y n y conllevan un bajo alargamiento de rotura. De esto resulta un comportamiento de conformación y procesamiento problemático de productos planos de acero laminados en frío generados a partir de acero de Fe-Al con alto contenido de Al.
Los problemas resumidos anteriormente aumentan con el aumento del contenido de Al y, por lo tanto, limitan la reducción de densidad alcanzable hasta el momento. Se cumple entonces en la práctica, que los aceros de embutición profunda que contienen Al pueden contener como máximo el 6,5 % en peso de Al (véase Brüx "Tiefziehfahige Eisen-Aluminium-Leichtbaustahle", Konstruktion, 4 de abril de 2002).
Además del estado de la técnica explicado anteriormente, por el documento EP 0826 787 A2 se conoce un acero estructural ligero de alta resistencia apropiado para partes de vehículos y revestimientos de fachadas, que presenta una estructura puramente ferrítica y un contenido de Al del > 5 al 9 % en peso de Al, un contenido de Si inferior a < 0,2 % en peso de Si y un contenido de Mn del 0,03 al 0,2 % en peso, sin que estén presentes en la aleación de este acero metales de tierras raras en contenidos relevantes para la aleación.
Además, por el documento JP 2010-121213 A se conoce un procedimiento para fabricar una chapa de acero de alta resistencia, que tendrá una baja densidad específica de < 7,2, resistencia a la tracción de > 440 MPa y un alargamiento de > 25 %. La chapa de acero se compone de un acero que contiene (en % en peso) del 0,001 - 0,01 % de C, < 3,0 % de Si, >0,2 -3,0 % de Mn, < 0,02 % de P, < 0,02 % de S, 5,0 -10,0 % de Al, 0,001 - 0,05 % de N, y como resto Fe e impurezas inevitables, en donde el contenido de Mn y S del desbaste satisface la condición hasta 20 < (Mn / S). Opcionalmente, en la aleación del acero pueden estar presentes metales de tierras raras, para apoyar la desulfuración del acero por formación de sulfuro.
Por último, por el documento JP 2001 271148 A se conoce una chapa de acero que presentará una resistencia a la oxidación a alta temperatura mejorada. Para ello, esta chapa de acero conocida se compone de un acero que contiene (% en peso) < 0,01 % de C, 0,01 - 2,0 % de Si, 0,05 - 2,5 % de Mn, < 0,02 % de P, 5 -10 % de Al, < 0,010 % de S y < 0,010 % de N, el resto hierro e impurezas inevitables. Opcionalmente, puede estar presente en total del 0,01 - 0,3 % en peso de Ti, Nb, Mo y V, en total del 0,01 - 0,2 % en peso de La, Ce, Nd y Y, del 1 - 8 % de Cr y del 0,0002 - 0,002 % de B en el acero. Mediante la adición de los metales de tierras raras se formará una película de óxido de Al protectora en la superficie del producto plano de acero, para garantizar una alta resistencia de la chapa de acero frente a la oxidación a alta temperatura.
En el contexto del estado de la técnica explicado anteriormente, el objetivo de la invención consistía en crear un producto plano de acero que con una clara reducción de peso presenta una aptitud de deformación optimizada y propiedades mecánicas igualmente optimizadas.
Además, se indicará un procedimiento para la fabricación de un producto plano de acero de este tipo.
De acuerdo con la invención, este objetivo se consigue con respecto al producto plano de acero laminado en frío por que se proporciona un producto con las características indicadas en la reivindicación 1.
La solución de acuerdo con la invención del objetivo mencionado anteriormente con respecto al procedimiento consiste en que en la fabricación de productos planos de acero de acuerdo con la invención se completan las etapas de trabajo indicadas en la reivindicación 8.
Configuraciones ventajosas de la invención están indicadas en las reivindicaciones dependientes y se explican en detalle a continuación como la idea general de la invención.
Un plano de acero laminado en frío de acuerdo con la invención para aplicaciones de embutición profunda se compone de un acero, que además de hierro e impurezas inevitables contiene (en % en peso) C: hasta el 0,1 %, Al: del 6,5 -11 %, al menos un metal de tierras raras del grupo "Ce, La" con la condición de que el contenido de metales de tierras raras asciende a del 0,02 - 0,2 %, P: hasta el 0,1 %, S: hasta el 0,03 %, N: hasta el 0,1 % así como opcionalmente uno o varios elementos del grupo "Mn, Si, Nb, Ti, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N" con la condición Mn: hasta el 6 %, Si: hasta el 1 %, Nb: hasta el 0,3 %, Ti: hasta el 0,3 %, Zr: hasta el 1 %, V: hasta el 1 %, W: hasta el 1 %, Mo: hasta el 1 %, Cr: hasta el 3 %, Co: hasta el 1 %, Ni: hasta el 2 %, B: hasta el 0,1 %, Cu: hasta el 3 %, Ca: hasta el 0,015 %. A este respecto, el producto plano de acero laminado en frío de acuerdo con la invención presenta un valor r, que es al menos 1, y una estructura que está en gran parte libre de carburos k. Por consiguiente, el contenido de carburo k de un producto plano de acero de acuerdo con la invención es del 0 % en volumen (estado completamente libre de carburo k) a como máximo el 0,1 % en volumen. Debido al contenido de carburo k minimizado, la procesabilidad del producto plano de acero de acuerdo con la invención está garantizada de forma fiable.
En el reglamento de aleación previsto de acuerdo con la invención para un producto plano de acero de acuerdo con la invención, aparte de hierro, solo Al y al menos un elemento asociado del grupo de elementos de tierras raras son constituyentes obligatorios. Por consiguiente, el acero procesado de acuerdo con la invención, además de hierro e impurezas inevitables contiene (en % en peso) al menos el 6,5 - 11 % de Al, hasta el 0,1 % de C y un contenido del 0,02 - 0,2 % de uno o varios elementos del grupo de metales de tierras raras.
La banda de acero laminada en frío de acuerdo con la invención se caracteriza por valores r de al menos 1, en donde los productos planos de acero de acuerdo con la invención alcanzan normalmente valores r superiores a 1. El alto valor r representa una buena capacidad de embutición profunda del producto plano de acero laminado en frío de acuerdo con la invención, dado que al aumentar el valor r, se reduce la tendencia al adelgazamiento durante la embutición profunda y se permiten grados de embutición profunda más fuertes asociados con ello. De lo contrario, existiría el riesgo de fallo de los elementos constructivos en el sitio más adelgazado.
A este respecto, un producto plano de acero laminado en frío de acuerdo con la invención no solo presenta valores r altos, sino también alcanza un alargamiento A50 de normalmente más del 15 %, en particular al menos el 18 %. A este respecto es característico de la estructura de un producto plano de acero de acuerdo con la invención que sea completamente ferrítica y, como se explicó anteriormente, normalmente está en gran parte libre de carburos k (carburos de Fe-Al-C).
El alto contenido de aluminio de los productos planos de acero de acuerdo con la invención provoca, además de una disminución de la densidad y el peso, también un aumento de la capacidad de absorción de energía y, con ello, una mejora en el comportamiento en el choque. Con la invención se proporcionan así productos planos de acero de densidad reducida con propiedades de choque mejoradas y un módulo de elasticidad relativamente alto, que pueden generarse de manera sencilla y ofrecen condiciones óptimas para el empleo en la construcción de vehículos.
Además de los componentes obligatorios, el acero de acuerdo con la invención puede contener una pluralidad de elementos de aleación adicionales para ajustar determinadas propiedades. Los elementos que se tienen en cuenta para ello están resumidos en el grupo "Mn, Si, Nb, Ti, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N". Cada uno de estos elementos de aleación opcionalmente añadidos en cada caso puede estar presente en el acero de acuerdo con la invención o puede estar completamente ausente, pudiendo considerarse el elemento respectivo también entonces "no presente", cuando está presente en el producto plano de acero de acuerdo con la invención una cantidad en la que es ineficaz y, por lo tanto, puede atribuirse a las impurezas inevitables relacionadas con la fabricación.
Aluminio está presente en el acero de acuerdo con la invención en contenidos del 6,5 - 11 % en peso, siendo ventajosos contenidos de Al de más del 6,5 % en peso, en particular más del 6,7 % en peso o más del 7 % en peso, con respecto a la reducción de densidad deseada. Mediante la presencia de altos contenidos de Al se reduce la densidad del acero y se mejora claramente su resistencia a la corrosión y a la oxidación. Al mismo tiempo, Al aumenta en estos contenidos la resistencia a la tracción. Sin embargo, contenidos demasiado altos de Al pueden llevar a un deterioro del comportamiento de conformación, que se expresa en una disminución del valor r. Para
minimizar los efectos negativos de Al, por lo tanto, el contenido de Al está limitado a como máximo el 11 % en peso. Una relación equilibrada de manera óptima de densidad reducida y procesabilidad se ajusta cuando en el acero de acuerdo con la invención está presente del 8 -11 % en peso de Al, en particular, al menos el 9 % en peso de Al. El contenido de C en el acero de acuerdo con la invención está limitado a como máximo el 0,1 % en peso, en particular el 0,07 % en peso, siendo especialmente favorables bajos contenidos de C de menos del 0,05, en particular del 0,01 % en peso o menos. Contenidos de C que se encuentran por encima del 0,1 % en peso pueden provocar la formación de carburos kappa ("carburos k") frágiles indeseables en los límites de grano y una reducción debida a ello de la capacidad de conformación en caliente y en frío. En la práctica, ha resultado conveniente en este sentido ajustar el contenido de C del acero de acuerdo con la invención en el intervalo de hasta el 0,05 % en peso, conteniendo un acero de acuerdo con la invención normalmente hasta el 0,008 % en peso.
Evitar la generación de carburos k (compuestos de Fe-Al-C) es de particular importancia en el acero de acuerdo con la invención. Los carburos k se forman temprano en el procesamiento de los aceros genéricos durante el procesamiento en caliente a altas temperaturas en los límites de los granos y provocan una fragilidad del material. Mediante la minimización de acuerdo con la invención del contenido de C y mediante la adición realizada en el marco de las instrucciones de acuerdo con la invención de elementos de aleación formadores de carburo, se ajusta un contenido de C libre más bajo posible.
Se resultado ser especialmente eficaz con respecto a la deformabilidad deseada del acero de acuerdo con la invención que al acero de acuerdo con la invención se añada al menos un elemento del grupo de los metales de tierras raras en contenidos del 0,02 - 0,2 % en peso, en particular hasta el 0,15 % en peso, ascendiendo el contenido de metal de tierras raras normalmente al menos al 0,03 % en peso. Cerio y lantano se encuentran disponibles para ello de manera relativamente económica y en cantidades suficientes. La presencia de metales de tierras raras contribuye a una resistencia a la oxidación y la resistencia mejoradas de un producto plano de acero de acuerdo con la invención y actúa desulfurando y desoxidando. Las influencias positivas de los metales de tierras raras en el acero de acuerdo con la invención se pueden usar de manera especialmente útil, cuando los contenidos de metales de tierras raras ascienden al menos al 0,03 % en peso, permitiendo contenidos de metal de tierras raras que se encuentran en el intervalo del 0,06 - 0,12 % en peso, en particular del 0,06 - 0,10 % en peso, una generación especialmente confiable de productos planos de acero laminados en frío de acuerdo con la invención.
Para evitar influencias negativas del azufre y el fósforo sobre las propiedades del acero procesado de acuerdo con la invención, están limitados el contenido de S a como máximo el 0,03 % en peso, preferentemente como máximo el 0,01 % en peso, y el contenido de P a como máximo el 0,1 % en peso, preferentemente como máximo el 0,05 % en peso.
El contenido de N del producto plano de acero de acuerdo con la invención está limitado a como máximo el 0,1 % en peso, en particular como máximo el 0,02 % en peso, preferentemente como máximo el 0,001 % en peso, para evitar la formación de mayores cantidades de nitruros de Al. Estos empeorarían las propiedades mecánicas.
Ti, Nb, V, Zr, W y Mo pueden añadirse en cada caso individualmente o en diferentes combinaciones al acero de acuerdo con la invención adicionalmente como formadores de carburo, para unir el contenido de C existente. Los carburos formados en cada caso mediante la adición de uno o varios de los elementos Ti, Nb, V, Zr, W, contribuyen además al aumento de la resistencia del acero de acuerdo con la invención.
Para ello, pueden estar contenidos Ti y Nb en cantidades, en cada caso, hasta el 0,3 % en peso, en particular en cada caso hasta el 0,1 % en peso, V, W y Zr en contenidos de, en cada caso, hasta el 1 % en peso, en particular en cada caso hasta el 0,5 % en peso y Mo en contenidos de, en cada caso, hasta el 1 % en peso en el acero de acuerdo con la invención.
Mo contribuye también al aumento de la resistencia a la tracción, resistencia a la fluencia y resistencia a la fatiga de un producto plano de acero de acuerdo con la invención. Además, los carburos formados por Mo con C son especialmente finos y, por lo tanto, mejoran la finura de la estructura del producto plano de acero de acuerdo con la invención. Altos niveles de Mo, sin embargo, empeoran la capacidad de conformación en caliente y en frío. Para evitar esto de manera segura, puede limitarse el contenido de Mo opcionalmente presente de un acero de acuerdo con la invención al 0,5 % en peso.
Mediante la adición de Mn en contenidos de hasta el 6 % en peso, en particular, hasta el 3 % en peso o hasta el 1 % en peso, pueden mejorarse la capacidad de conformación en caliente y la soldabilidad del acero de acuerdo con la invención. Además, Mn ayuda durante la fusión en la desoxidación y contribuye a un aumento de la resistencia del acero.
Si en cantidades de hasta el 1 % en peso, en particular hasta el 0,5 % en peso, ayuda asimismo durante la fusión en la desoxidación y aumenta la estabilidad y la resistencia a la corrosión del acero de acuerdo con la invención. No obstante, en el caso de contenidos demasiado altos, mediante la presencia de Si se reducen la ductilidad del acero y su soldabilidad.
También mediante la adición de Cr en contenidos de hasta el 3 % en peso, puede unirse el carbono presente en el acero de acuerdo con la invención, para dar carburos. Al mismo tiempo, la presencia de Cr aumenta la resistencia a la corrosión. Las propiedades ventajosas de Cr en el acero de acuerdo con la invención se logran con particular precisión cuando Cr está presente en contenidos de hasta el 1 % en peso.
Para evitar un aumento de la temperatura de recristalización, el contenido de Co del acero de acuerdo con la invención está limitado a como máximo el 1 % en peso, preferentemente como máximo al 0,5 % en peso.
Níquel en cantidades de hasta el 2 % en peso, en particular el 1 % en peso, contribuye asimismo en el acero de acuerdo con la invención al aumento de la resistencia y tenacidad. Además, Ni mejora la resistencia a la corrosión y reduce el porcentaje de ferrita primaria en la estructura del acero de acuerdo con la invención.
La adición de B puede llevar asimismo a la formación de una estructura fina, que favorece la deformabilidad del acero de acuerdo con la invención. Sin embargo, contenidos demasiado altos de B pueden perjudicar la capacidad de conformación en frío y la resistencia a la oxidación. Por lo tanto, el contenido de B del acero de acuerdo con la invención está limitado al 0,05 % en peso, en particular hasta el 0,01 % en peso.
Cu en contenidos de hasta el 3 % en peso mejora en el acero de acuerdo con la invención la resistencia a la corrosión, pero, en contenidos más altos, puede empeorar también la capacidad de conformación en caliente y la soldabilidad. Siempre y cuando esté presente, por lo tanto, el contenido de Cu en una configuración práctica de la invención, está limitado a como máximo el 1 % en peso.
Ca en contenidos de hasta el 0,015 % en peso, en particular el 0,005 % en peso, une azufre en el acero de acuerdo con la invención, que podría reducir la resistencia a la corrosión.
Debido a la fabricación, en el acero de acuerdo con la invención se absorbe oxígeno, que forma deposiciones con los metales de tierras raras presentes en la banda. Si el metal de tierras raras es Ce, entonces, en el producto plano de acero generado de acuerdo con la invención están presentes deposiciones de óxido de cerio.
De acuerdo con la invención, se usan como metales de tierras raras Ce o La, donde la relación atómica de los contenidos de Ce, La y O2 cumple la condición
0,5 < (%Ce+ %La)/ %O < 0,8,
para la que preferentemente se cumple
0,6 < (%Ce+ %La)/ %O <0,7,
con %Ce = contenido de cerio respectivo, %La = contenido de lantano respectivo y %O contenido de oxígeno respectivo del acero, en cada caso indicado en % atómico. Estos óxidos tienen un diámetro inferior a 5 pm.
En la generación de un producto plano de acero laminado en frío de acuerdo con la invención, se atraviesan las siguientes etapas de trabajo de acuerdo con la invención:
- fundir una masa fundida de acero compuesta de acuerdo con la invención de manera correspondiente a las condiciones explicadas anteriormente.
- colar la masa fundida de acero para dar un producto previo, tal como un bloque, un desbaste, un desbaste delgado o una banda colada. En este caso, se ha comprobado que es ventajosa, en particular, la colada para dar una banda colada próxima a la dimensión final. La colada próxima a la dimensión final puede tener lugar a este respecto mediante el empleo de equipos de colada convencionales conocidos para este fin. Entre estos figura, por ejemplo, la "máquina de colada de bandas de dos rodillos". Dado que este procedimiento funciona con una coquilla rotativa, no existe ningún movimiento relativo entre la coquilla y la concha de banda de solidificación. De esta manera, estos procedimientos pueden trabajar sin polvo de colada y, por lo tanto, son en principio adecuados, para generar el material previo para la fabricación de productos planos de acero de acuerdo con la invención.
En la colada de bandas repercute positivamente asimismo que la banda colada, hasta su enfriamiento, en todo caso, a bajas tensiones mecánicas, de modo que se minimiza el riesgo de la generación de grietas en el intervalo de alta temperatura.
Durante la fundición de la masa fundida de acero colada de acuerdo con la invención transcurrirá, entre la última adición de aleación y el vaciado, en cada caso, un tiempo de espera de al menos aproximadamente 15 minutos, para garantizar un entremezclado adecuado mezcla fundida de acero. Las temperaturas de vaciado típicas se encuentran en el intervalo de aproximadamente 1590 °C.
Por medio de ensayos prácticos, pudo mostrarse además que los aceros de acuerdo con la invención pueden colarse para dar bloques, que entonces se laminan mediante desbastado para dar desbastes.
- El producto previo se lleva, en caso necesario, a una temperatura de precalentamiento que asciende a 1000 -1300 °C o se mantiene en este intervalo de temperatura, habiendo resultado especialmente prácticas en este caso temperaturas de precalentamiento de 1200 - 1300 °C, en particular 1200 - 1280 °C. En caso de que el producto previo sea un desbaste, la duración a lo largo de la que transcurre el precalentamiento, asciende por ejemplo a 120 - 240 minutos.
- El producto previo, dado el caso después del calentamiento llevado a cabo opcionalmente a la temperatura de precalentamiento, se lamina en caliente para dar una banda laminada en caliente, ascendiendo la temperatura final de laminación a más de 820 °C, en particular más de 850 °C, y en la práctica ajustándose temperaturas de laminación en caliente de 820 - 1000 °C, en particular 850 - 1000 °C. En ensayos prácticos, se ha comprobado que son especialmente favorables temperaturas finales de laminación en caliente situadas por encima de 920 °C. - En la banda laminada en caliente sin recocer, puede encontrarse una longitud de grano de ferrita media en el núcleo de banda, que, medido en la dirección de banda, es superior a 100 |jm.
- La banda laminada en caliente obtenida se devana para dar una bobina, pudiendo ascender la temperatura de devanado a 850 °C, en particular 450 - 750 °C.
- Después del devanado, la tira laminada en caliente se recuece. Este recocido es de particular importancia para las propiedades del producto plano de acero generado de acuerdo con la invención. El recocido en de banda laminada en caliente se lleva a cabo a una temperatura de recocido situada por encima de 650 °C, en particular 700 - 900 °C. Temperaturas de recocido de aproximadamente 850 °C, en particular 850 °C /- 20 °C, han resultado a este respecto especialmente prácticas. Los tiempos de recocido previstos para ello ascienden en este recocido llevado a cabo habitualmente como recocido en campana, habitualmente a 1 a 50 h.
Como resultado del recocido llevado a cabo en el intervalo de temperatura predeterminado de acuerdo con la invención, la banda laminada en caliente puede laminarse en frío a pesar de sus altos contenidos de Al, sin que aparezcan grietas de borde fuertes o incluso rasgaduras de banda. El recocido de banda laminada en caliente sirve a este respecto para generar una zona de núcleo de banda recuperado suficientemente recristalizado, la reducción de la resistencia a la laminación en frío y el aumento del grado de laminación en frío alcanzable como máximo. Una selección de textura provocada por el recocido de banda laminada en caliente y un alto grado de deformación en frío promueven la formación de una textura de banda laminada en frío adecuada con el perfil de propiedades deseado. A este respecto, para el recocido de banda laminada en caliente, es adecuado en particular, el proceso de recocido en campana con temperaturas máximas por encima de 650 °C ajustadas de acuerdo con las variantes explicadas anteriormente.
El recocido de banda laminada en caliente provoca una recuperación más fuerte de la banda laminada en caliente y, junto con los efectos logrados por la presencia de elementos de tierras raras en el acero de acuerdo con la invención, una capacidad de laminación en frío buena, segura.
- Si es necesario, después del recocido, puede llevarse a cabo un decapado de la banda laminada en caliente, para eliminar residuos que se adhieren sobre la banda laminada en caliente.
- La banda laminada en caliente recocida y opcionalmente decapada se lamina en frío para dar un producto plano de acero laminado en frío. La laminación en frío puede tener lugar en una etapa o en dos o varias etapas, debiendo ascender el grado de laminación en frío al menos al 30 %, ascendiendo en particular al menos al 40 %. Han resultado especialmente ventajosos grados de laminación en frío de más del 40 %. Grados de laminación en frío de al menos el 30 %, preferentemente más del 40 %, son necesarios para introducir dislocaciones en número suficiente en el material. Esta densidad de dislocación es la fuerza impulsora para el recocido final de recristalización llevado a cabo después de la laminación en frío, que ajusta la microestructura recristalizada deseada y la textura del producto plano de acero de acuerdo con la invención acabado.
En el caso de que la laminación en frío se lleve a cabo en dos o aún más etapas de laminación en frío, entre las etapas de laminación en frío puede llevarse a cabo un recocido intermedio.
- Después de la laminación en frío, la banda laminada en frío obtenida se somete a un recocido, que se realiza en un proceso de recocido continuo o por lotes como recocido en campana. Tanto el recocido final como también el recocido intermedio llevado a cabo opcionalmente durante la laminación en frío pueden llevarse a cabo de manera convencional a temperaturas y tiempos de recocido que son en sí conocidos. En el recocido final de la banda laminada en frío, se forma un material con una textura ventajosa.
El recocido respectivo de la banda laminada en frío puede tener lugar en instalaciones de recocido de flujo continuo con temperaturas de recocido de 750 - 850 °C durante una duración típica de 1 - 20 min, habiendo resultado
especialmente prácticas temperaturas de recocido de más de 780 °C, en particular 800 - 850 °C, y una duración de recocido de 2 - 5. Como alternativa, el recocido respectivo puede llevarse a cabo también en una instalación de recocido en campana, en la que la temperatura de recocido asciende a más de 650 °C, en particular 650 - 850 °C, y la duración de recocido a 1 - 50 h. En la práctica, ha dado un resultado especialmente bueno para el recocido en campana temperaturas de recocido de 700 - 800 °C y una duración de recocido de 1 - 30 h.
- Opcionalmente, la banda laminada de frío obtenida puede recubrirse por ejemplo para mejorar su resistencia a la corrosión con una capa protectora metálica, que se basa, por ejemplo, en Al o Zn. Para ello son adecuados los procedimientos de recubrimiento en sí conocidos.
Para probar la invención, se han fundido cuatro masas fundidas E1, E2, E3, E4 de acuerdo con la invención y tres masas fundidas comparativas V1, V2, V3, cuyas composiciones se indican en la Tabla 1.
Las masas fundidas de acero E1 - E3 se han colado dando productos previos en forma de bloques. Los bloques se han calentado entonces a lo largo de una duración de precalentamiento VD a una temperatura de precalentamiento VT y han conformado dando desbastes.
A continuación, los desbastes calentados se han laminado en caliente a una temperatura final de laminación en caliente WET dando una banda laminada en caliente y la banda laminada en caliente obtenida se ha enrollado a una temperatura de devanado HT en cada caso dando una bobina.
A partir de la masa fundida de acero E4, se ha generado a través de una instalación de colada de bandas de dos rodillos, como producto previo, una banda colada que, a continuación, se ha laminado en caliente asimismo dando una banda laminada caliente con una temperatura final de laminación en caliente WET. El procesamiento para dar la banda laminada en caliente tuvo lugar en una secuencia de procesos continua sin interrupción a continuación de la colada de la banda, de modo que el producto previo, al entrar en el equipo de laminación en caliente, presentaba ya una temperatura que se encontraba en el intervalo de temperaturas de precalentamiento predeterminadas de acuerdo con la invención y pudo omitirse el precalentamiento. Además, la banda laminada en caliente generada a partir del acero E4 se ha devanado después de la laminación en caliente a una temperatura de devanado HT dando bobina.
Después del devanado, las bandas laminadas en calientes generadas en cada caso, a menos que se indique lo contrario en la Tabla 2, a una temperatura de recocido GT a lo largo de una duración de recocido GD, se han sometido a un recocido en una instalación de recocido en campana.
Las bandas laminadas en caliente recocidas de este modo se han laminado en frío con grado de laminación en frío KWG en cada caso dando una banda de acero laminada en frío.
Las bandas de acero laminadas en frío obtenidas se han sometido entonces en cada caso a un recocido final a una temperatura de recocido final SGT y a una duración de recocido final SGD. El recocido final se ha realizado a este respecto como recocido continuo o como recocido en campana.
La duración de precalentamiento respectiva VD, temperatura de precalentamiento VT, temperatura final de laminación en caliente WET, temperatura del devanado HT, temperatura de recocido GT, duración de recocido GD, el grado de laminación en frío respectivo KWG, la temperatura de recocido final respectiva SGT, la duración de recocido final respectiva SGD y la instalación empleada en cada caso para el recocido final ("campana" = planta de recocido en campana, "Konti" = instalación de recocido continuo completado en un ciclo continuo) se indican en la Tabla 2.
Las propiedades mecánicas "límite de estricción Rp", "resistencia a la tracción Rm", "alargamiento A50", "valor de r determinado en dirección de laminación" y "valor n determinado en dirección de laminación" determinadas en las bandas de acero laminadas en frío generadas de esta manera se indican en la Tabla 3.
Se muestra que las bandas de acero laminadas en frío generadas de una manera de acuerdo con la invención a partir de los aceros E1-E4 compuestos de acuerdo con la invención alcanzan límites de estricción que normalmente son superiores a 400 MPa, en particular superiores a 420 MPa, y a este respecto valores de 500 MPa y más, y alcanzan resistencias a la tracción que normalmente son superiores a 500 MPa, en particular superiores a 520 MPa, y a este respecto valores de 600 MPa y más, así como presentan valores de alargamiento A50 de al menos el 16 %, tienen siempre valores r de 1 o mayor.
Las bandas de acero laminadas en frío generadas de una manera de acuerdo con la invención a partir de los aceros de acuerdo con la invención contienen, además de una matriz de cristales mixtos de Fe(Al), un estado de preordenamiento de endurecimiento. En los parámetros de laminación en caliente habituales, se lamina en la región de la fase de completamente ferrítica y la banda en caliente se obtiene con una microestructura típica de tres capas, que a su vez se caracteriza por zonas de borde globulíticas recristalizadas y la única zona de núcleo recuperada con cristales de tallo. Sin embargo, debido al contenido de Ce y al tipo de procesamiento de acuerdo con la invención, en
este caso se consigue una textura favorable para la capacidad de embutición profunda, que garantizan valores r de más de 1. En el caso de contenidos de metales de tierras raras por debajo de 200 ppm, este efecto no tiene lugar, que puede aprovecharse de manera especialmente segura en el caso de contenidos de metales de tierras raras a partir de al menos 300 ppm. El recocido de banda laminada en caliente llevado a cabo de acuerdo con la invención reduce la densidad de dislocación en la zona recuperada y facilita un procesamiento de laminación en frío posterior. De este modo, las bandas laminadas en caliente compuestas de acuerdo con la invención no solo pueden laminarse en caliente en la región de la fase completamente ferrítica, sino que, a diferencia de los aceros libres de metales de tierras raras, no de acuerdo con la invención V1 - V3, a pesar de la existencia de la fase intermetálica Fe3Al, pueden laminarse en frío de manera segura a temperatura ambiente. Mediante parámetros de recocido final adecuados, puede representarse un acero extremadamente sólido y de densidad reducida, que presenta valores r altos y propiedades de conformación optimizadas correspondientemente.
Las bandas de acero laminadas en frío no compuestas no de acuerdo con la invención no alcanzan tales valores r ni siquiera cuando estas bandas de acero se han generado teniendo en cuenta parámetros de fabricación que están estrechamente relacionados con los parámetros, que se han ajustado en la generación de los productos planos de acero laminados en frío de acuerdo con la invención. Por consiguiente, las bandas de acero generadas de acuerdo con la invención, a pesar de sus altos contenidos de Al, presentan una aptitud superior de embutición profunda, sin que para ello sean necesarias medidas técnicas de aleación o de procedimiento costosas. Además, las bandas de acero laminadas en frío generadas a partir de los aceros V1, V2, V3 compuestos, no de acuerdo con la invención, contienen, además de una matriz de cristales mixtos de Fe(Al) un estado de preordenamiento de endurecimiento. Si bien un recocido de banda laminada en caliente facilita también en este caso el proceso de laminación en frío. Sin embargo, las bandas de acero laminadas en frío compuestas no de acuerdo con la invención, no alcanzan los valores r requeridos para un buen comportamiento de embutición profunda. Si bien los productos previos generados a partir del acero no de acuerdo con la invención S3 pueden laminarse en caliente en la región de la fase de completamente ferrítica, en cambio, debido a la existencia de la fase intermetálica Fe3Al no pueden laminarse en frío libres de grietas a temperatura ambiente.
Tabla 2
Tabla 3
Claims (13)
1. Producto plano de acero laminado en frío para aplicaciones de embutición profunda,
- que se compone de un acero, que además de hierro e impurezas inevitables contiene (en % en peso)
C: hasta el 0,1 %,
Al: del 6,5 -11 %,
P: hasta el 0,1 %,
S: hasta el 0,03 %,
N: hasta el 0,1 %,
al menos un metal de tierras raras del grupo "Ce, La" con la condición de que el contenido de metales de tierras raras asciende a del 0,02 - 0,2 %, en donde para los contenidos de Ce y La con respecto al contenido de oxígeno absorbido en el acero debido a la fabricación se cumple
0,5 < (%Ce+ %La)/ %O < 0,8,
con %Ce = contenido de cerio respectivo, %La = contenido de lantano respectivo y %O contenido de oxígeno respectivo del acero, en cada caso indicado en % atómico, así como opcionalmente contiene uno o varios elementos del grupo "Mn, Si, Nb, Ti, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N" con la condición de que Mn: hasta el 6 %,
Si: hasta el 1 %,
Nb: hasta el 0,3 %,
Ti: hasta el 0,3 %,
Zr: hasta el 1 %,
V: hasta el 1 %,
W: hasta el 1 %,
Mo: hasta el 1 %,
Cr: hasta el 3 %,
Co: hasta el 1 %,
Ni: hasta el 2 %,
B: hasta el 0,1 %,
Cu: hasta el 3 %,
Ca: hasta 0,015 %,
- en donde el producto plano de acero laminado en frío en presenta un valor r, que es al menos 1, y
- la estructura del producto plano de acero laminado en frío contiene del 0 al 0,1 % en volumen de carburos k.
2. Producto plano de acero según la reivindicación 1, caracterizado por que su contenido de Al asciende a más del 6,7 % en peso.
3. Producto plano de acero según la reivindicación 2, caracterizado por que su contenido de Al asciende a del 8 -11 % en peso.
4. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que su contenido de C asciende como máximo al 0,05 % en peso.
5. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que su contenido de metales de tierras raras asciende al 0,06 - 0,12 % en peso.
6. Procedimiento para producir un producto plano de acero laminado en frío, para aplicaciones de embutición profunda, que comprende las siguientes etapas
- fundir una masa fundida de acero, que además de hierro e impurezas inevitables contiene (en % en peso) C: hasta el 0,1 %,
Al: del 6,5 -11 %,
P: hasta el 0,1 %,
S: hasta el 0,03 %,
N: hasta el 0,1 %
al menos un metal de tierras raras del grupo "Ce, La" con la condición de que el contenido de metales de tierras raras asciende a del 0,02 - 0,2 %, en donde para los contenidos de Ce y La con respecto al contenido de oxígeno absorbido en el acero debido a la fabricación se cumple
0,5 < (%Ce+ %La)/ %O < 0,8,
con %Ce = contenido de cerio respectivo, %La = contenido de lantano respectivo y %O contenido de oxígeno respectivo del acero, en cada caso indicado en % atómico, así como opcionalmente contiene uno o varios elementos del grupo "Mn, Si, Nb, Ti, Mo, Cr, Zr, V, W, Co, Ni, B, Cu, Ca, N" con la condición de que Mn: hasta el 6 %,
Si: hasta el 1 %,
Nb: hasta el 0,3 %,
Ti: hasta el 0,3 %,
Zr: hasta el 1 %,
V: hasta el 1 %,
W: hasta el 1 %,
Mo: hasta el 1 %,
Cr: hasta el 3 %,
Co: hasta el 1 %,
Ni: hasta el 2 %,
B: hasta el 0,1 %,
Cu: hasta el 3 %,
Ca: hasta el 0,015 %;
- colar la masa fundida de acero para dar un producto previo;
- calentar o mantener opcionalmente el producto previo a una temperatura de precalentamiento de 1000 - 1300 °C;
- laminar en caliente el producto previo para dar una banda laminada en caliente, ascendiendo la temperatura final de laminación en caliente a 820 - 1000 °C;
- devanar la banda laminada en caliente para dar una bobina, encontrándose la temperatura de devanado en el intervalo de temperatura ambiente a 850 °C;
- recocer la banda laminada en caliente a una temperatura de recocido que asciende a más de 650 °C y hasta 1200 °C a lo largo de una duración de recocido de 1 - 50 h;
- decapar opcionalmente la banda laminada en caliente;
- laminar en frío la banda laminada en caliente recocida y opcionalmente decapada para dar un producto plano de acero laminado en frío con un grado de laminación en frío que asciende al menos al 30 %;
- recocer finalmente el producto plano de acero laminado en frío a una temperatura de recocido final que asciende a 650 - 850 °C.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, caracterizado por que el producto previo es una banda colada.
8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 o 7,
caracterizado por que La temperatura de recocido durante el recocido de la banda laminada en caliente asciende al menos a 700 °C.
9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 - 8,
caracterizado por que el grado de laminación en frío asciende al menos al 40 %.
10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 - 9,
caracterizado por que la laminación en frío se lleva a cabo en dos o más etapas de laminación, y entre las etapas de la laminación en frío se lleva a cabo un recocido del producto plano de acero laminado en frío.
11. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 10,
caracterizado por que el recocido respectivo del producto plano de acero laminado en frío se lleva a cabo como recocido continuo a una temperatura de recocido de 750 - 850 °C y una duración de recocido de 1 - 20 min.
12. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 -10,
caracterizado por que el recocido respectivo del producto plano de acero laminado en frío se lleva a cabo como recocido en campana a una temperatura de recocido de 700 - 800 °C y una duración de recocido de 1 - 30 h.
13. Procedimiento según una de las reivindicaciones 6 a 12,
caracterizado por que la temperatura de devanado de banda laminada en caliente asciende a 450 - 750 °C.
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