ES2745046T3 - Producto plano de acero altamente resistente y uso de un producto plano de acero altamente resistente - Google Patents

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Abstract

Producto plano de acero laminado en caliente con un límite elástico de 700 - 850 MPa, un alargamiento de rotura de al menos el 12 % y con una estructura bainítica en al menos el 70 % en volumen, fabricado a partir de una aleación de acero que está constituida (en % en peso) por C: del 0,05 - 0,08 %, Si: del 0,015 - 0,500 %, Mn: del 1,60 - 2,00 %, P: hasta el 0,025 %, S: hasta el 0,010 %, Al: del 0,020 - 0,050 %, N: hasta el 0,006 %, Cr: hasta el 0,40 %, Nb: del 0,060 - 0,070 %, B: del 0,0005 - 0,0025 %, Ti: del 0,090 - 0,130 % así como por impurezas técnicamente inevitables, a las que pertenecen hasta el 0,12 % de Cu, hasta el 0,100 % de Ni, hasta el 0,010 % de V, hasta el 0,004 % de Mo y hasta el 0,004 % de Sb, y hierro como resto.

Description

DESCRIPCIÓN
Producto plano de acero altamente resistente y uso de un producto plano de acero altamente resistente
La invención se refiere a un producto plano de acero altamente resistente con un límite elástico de 700 - 850 MPa y con una estructura bainítica en al menos el 70 % en volumen, así como a un uso de un producto plano de acero altamente resistente de este tipo.
En el caso de productos planos de acero del tipo que nos ocupa en el presente documento se trata normalmente de productos laminados, tal como bandas de acero o chapas, así como recortes y platinas fabricados a partir de las mismas.
Todas las indicaciones con respecto a contenidos de las composiciones de acero indicadas en la presente solicitud se refieren al peso, siempre que no se mencione de manera expresa lo contrario. Todas las “indicaciones de %” no determinadas en más detalle, que están relacionadas con una aleación de acero han de entenderse, por tanto, como indicaciones en “% en peso”.
Los productos planos de acero altamente resistentes tienen una importancia creciente en particular en el sector de la construcción de vehículos comerciales, dado que permiten una reducción del peso propio del vehículo y un aumento de la carga útil. Un peso bajo contribuye no solo al uso óptimo de la capacidad de potencia técnica de la respectiva unidad de accionamiento, sino que fomenta la eficiencia de recursos, optimización de costes y la protección climática.
Una reducción decisiva del peso propio de construcciones de chapa de acero puede conseguirse mediante un aumento de las propiedades mecánicas, en particular de la resistencia del producto plano de acero en cada caso procesado. Además de una alta resistencia, de productos planos de acero modernos, previstos para la construcción de vehículos comerciales se esperan sin embargo también buenas propiedades de tenacidad, un buen comportamiento de resistencia a la rotura frágil, así como una idoneidad óptima con respecto a la conformación en frío y soldadura.
Se sabe que esta combinación de propiedades puede conseguirse mediante elección de un concepto de aleación adecuado y un procedimiento de fabricación especial. En el caso de procedimientos convencionales para la fabricación de chapas gruesas altamente resistentes con un límite elástico mínimo de 700 MPa se procede tal como sigue. En primer lugar, se lamina en caliente los desbastes planos y tras la laminación se enfría al aire. Entonces se calientan de nuevo las chapas, se endurecen y se someten a un tratamiento de revenido. El proceso contiene por tanto varias etapas para conseguir las propiedades mecánicas. La pluralidad de etapas de fabricación unidas a esto conduce a costes de fabricación comparativamente altos. También es necesaria una conducción del procedimiento exacta para conseguir las propiedades de tenacidad y calidades de superficie deseadas.
Por el documento EP 2 130938 A1 se conoce un procedimiento para la fabricación de un producto plano de acero laminado en caliente, en el que se vierte la masa fundida para dar desbastes planos, que además de hierro e impurezas inevitables contiene (en % en peso) del 0,01 - 0,1 % en peso de C, del 0,01 - 0,1 % en peso de Si, del 0,1 - 3 % en peso de Mn, no más del 0,1 % en peso de P, no más del 0,03 % en peso de S, del 0,001 -1 % en peso de Al, no más del 0,01 % en peso de N, del 0,005 - 0,08 % en peso de Nb y del 0,001 al 0,2 % en peso de Ti, aplicándose para el respectivo contenido de Nb, % de Nb, y el respectivo contenido de C, % de C: % de Nb x % de C < 4,34 x 10'3.
Tras el moldeo y la solidificación de la masa fundida se calienta de nuevo, en el procedimiento conocido, el desbaste plano de acero hasta un intervalo de temperatura, cuyo límite inferior se determina dependiendo de los contenidos en C y Nb del acero colado en cada caso y cuyo límite superior asciende a 1170 °C. A continuación, el desbaste plano calentado de nuevo se lamina previamente a una temperatura final que asciende a de 1080 - 1150 °C. Tras una pausa que asciende a de 30 - 150 segundos, en la que se mantiene el desbaste plano laminado previamente a 1000 - 1080 °C, entonces se lamina en caliente de manera acabadora el desbaste plano laminado previamente para dar una banda laminada en caliente. El grado de deformación de la última pasada de la laminación en caliente debe ascender a del 3 - 15 %.
De acuerdo con el procedimiento conocido se finaliza la laminación en caliente a una temperatura final de laminación en caliente que corresponde al menos a la temperatura Ar3 del acero procesado y asciende a como máximo 950 °C. Tras la finalización de la laminación en caliente se enfría la banda laminada en caliente obtenida con una velocidad de enfriamiento de más de 15 °C/s hasta una temperatura de devanado de 450 - 550 °C, a la que se devana para dar una bobina.
En la banda laminada en caliente así generada debe ascender la densidad límite de grano del carbono que se encuentra en solución sólida a 1 - 4,5 átomos/nm2 y el tamaño de los granos de cementita precipitados en los límites de grano ya no asciende a más de 1 |im. Los productos planos de acero proporcionados de esta manera y fabricados según el procedimiento conocido deben presentar, en el caso de contenidos de aleación dosificados de manera suficientemente alta, resistencias a la tracción de más de 780 MPa y deben tener límites elásticos que ascienden a hasta 726 MPa. De esta manera debe presentar la banda laminada en caliente generada de esta manera una combinación de propiedades especialmente adecuada para su uso en la construcción de automóviles. Una calidad de superficie óptima debe conseguirse a este respecto debido a que la temperatura de nuevo calentamiento, hasta la que se calienta el desbaste plano antes de la laminación en caliente, se limita al intervalo de temperatura mencionado anteriormente y así se evita una formación excesiva de escamas de óxido, que se introducirían durante la laminación en caliente en la superficie de la banda laminada en caliente.
Además del estado de la técnica explicado anteriormente se conoce por el documento EP 2436797 A1 una chapa de acero altamente resistente que está constituida (% en masa) por del 0,03 - 0,10 % de C; del 0,01 - 1,5 % de Si; del 1,0 - 2,5 % de Mn; hasta el 0,1 % de P; hasta el 0,02 % de S; del 0,01- 1,2 % de Al; del 0,06 - 0,15 % de Ti y hasta el 0,01 % de N, y como resto hierro e impurezas inevitables. La resistencia a la tracción de la chapa de acero asciende a al menos 590 MPa y la relación de la resistencia a la tracción y el límite elástico a al menos 0,80. La estructura de la chapa está constituida en al menos el 40 % en superficie por bainita y como resto por ferrita o martensita, estando presente en la estructura precipitaciones de Ti (C, N) con tamaños de 10 nm o inferior en un intervalo de al menos 1010 precipitaciones / mm3. La relación Hvs/Hvc de una dureza Hvs medida a una distancia de 10 |im de la superficie de la chapa con respecto a la dureza Hvc en el centro del espesor de la chapa asciende a 0,85 o más. En un ejemplo de realización descrito en el documento EP 2436 797 A1 presenta una chapa de acero que está constituida (en % en peso) por el 0,06 % de C, el 0,18 % de Si, el 1,75 % de Mn, el 0,082 % de P, el 0,0044 % de S, el 0,04 % de Al, el 0,0035 % de N, el 0,092 % de Ti, el 0,075 % de Nb y el 0,0015 % de B, el resto hierro e impurezas inevitables, una estructura que está constituida (en % en superficie) en el 70 % por bainita, en el 5 % por ferrita y en el 25 % por martensita así como un límite elástico de 960 MPa.
Ante el hecho del estado de la técnica explicado anteriormente, el objetivo de la invención consistía en indicar una chapa de acero altamente resistente con propiedades mecánicas optimizadas en cuanto al uso en la construcción de automóviles y una calidad de superficie igualmente optimizada.
La invención soluciona este objetivo mediante el producto plano de acero indicado en la reivindicación 1.
Las configuraciones ventajosas de la invención están indicadas en las reivindicaciones dependientes y se explican a continuación en detalle como la idea general de la invención.
Un producto plano de acero de acuerdo con la invención con un límite elástico de 700 - 850 MPa y con una estructura bainítica en al menos el 70 % en volumen puede generarse mediante las siguientes etapas de trabajo: a) fundir una masa fundida de acero que está constituida (en % en peso) por
C: del 0,05 - 0,08 %,
Si: del 0,015 -0,500 %,
Mn: del 1,60 -2,00 %,
P: hasta el 0,025 %,
S: hasta el 0,010 %,
Al: del 0,020 - 0,050 %,
N: hasta el 0,006 %,
Cr: hasta el 0,40 %,
Nb: del 0,060 - 0,070 %,
B: del 0,0005-0,0025 %,
Ti: del 0,090 -0,130 %
así como por impurezas técnicamente inevitables, a las que pertenecen hasta el 0,12 % de Cu, hasta el 0,100 % de Ni, hasta el 0,010 % de V, hasta el 0,004 % de Mo y hasta el 0,004 % de Sb, y como resto por hierro;
b) colar la masa fundida para dar un desbaste plano;
c) calentar de nuevo el desbaste plano hasta una temperatura de nuevo calentamiento de 1200 - 1300 °C;
d) laminar previamente el desbaste plano a una temperatura de laminado previo que asciende a de 950 - 1250 °C y una disminución por pasada total conseguida a través de la laminación previa de al menos el 50 %;
e) someter a laminación en caliente acabadora el desbaste plano laminado previamente, finalizándose la laminación en caliente acabadora a una temperatura final de laminación en caliente de 800 - 880 °C;
f) enfriar de manera intensa comenzando en el intervalo de como máximo 10 s tras la laminación en caliente acabadora del producto plano de acero laminado en caliente de manera acabadora con una velocidad de enfriamiento de al menos 40 K/s hasta una temperatura de devanado que asciende a de 550 - 620 °C;
g) devanar el producto plano de acero laminado en caliente de manera acabadora.
Este procedimiento se basa en una aleación de acero, cuyas partes constituyentes de aleación y contenidos de aleación están ajustados uno con respecto a otro en límites estrechos de modo que en un modo de procedimiento que va a realizarse con funcionamiento seguro se consigan en cada caso propiedades mecánicas maximizadas y calidades de superficie optimizadas.
Tal como se explica a continuación se seleccionan las partes constituyentes de aleación y los contenidos de aleación de la aleación de acero fundida en la etapa de trabajo a) de modo que puede generarse, con cumplimiento de las etapas de trabajo predeterminadas en este caso, de manera fiable un producto plano de acero laminado en caliente con una combinación de propiedades que hace que este sea especialmente adecuado para el uso en la construcción ligera de acero, en particular en el sector de la construcción de vehículos comerciales:
C: El contenido de carbono del acero procesado de acuerdo con la invención asciende a del 0,05 - 0,08 % en peso. Para conseguir las propiedades de resistencia deseadas, es necesario un contenido de C de al menos el 0,05 % en peso. Sin embargo, en el caso de que el contenido de carbono sea demasiado alto, se alteran las propiedades de tenacidad o bien la capacidad de soldadura y la capacidad de conformación del acero procesado de acuerdo con la invención. Por este motivo, el contenido de carbono está limitado a como máximo el 0,08 % en peso.
Si: El silicio se usa en el acero procesado de acuerdo con la invención como agente de desoxidación, así como para la mejora de las propiedades de resistencia. Sin embargo, cuando el contenido de silicio es demasiado alto, se alteran mucho las propiedades de tenacidad, en particular la tenacidad en la zona de influencia de calor de uniones por soldadura. Por este motivo, el contenido de silicio del acero procesado de acuerdo con la invención no debe superar el 0,50 % en peso. Para evitar de manera segura las alteraciones de la calidad de superficie, puede limitarse el contenido de silicio a como máximo el 0,25 % en peso.
Mn: El manganeso se añade al acero usado de acuerdo con la invención para el ajuste de las propiedades de resistencia deseadas con buenas propiedades de tenacidad, en contenidos del 1,6 - 2,0 % en peso. Cuando el contenido de manganeso asciende a menos del 1,60 % en peso, no se consiguen las propiedades de resistencia requeridas con la seguridad suficiente. Mediante la limitación del contenido de Mn a como máximo el 2,00 % en peso, se evita un empeoramiento de la capacidad de soldadura, de las propiedades de tenacidad, de la capacidad de conformación y del comportamiento de segregación.
P: El elemento concomitante fósforo empeora la energía absorbida durante el choque y la capacidad de conformación. El contenido de fósforo, por tanto, no debe superar el límite superior del 0,025 % en peso. De manera más óptima, el contenido de P está limitado a menos del 0,015 % en peso.
S: El azufre empeora la energía absorbida durante el choque y la capacidad de conformación de un acero procesado de acuerdo con la invención como consecuencia de la formación de MnS. Por este motivo, el contenido de S de un acero procesado de acuerdo con la invención debe ascender a como máximo el 0,010 % en peso. Un bajo contenido de azufre de este tipo puede conseguirse de manera en sí conocida, por ejemplo, mediante un tratamiento con CaSi. Para excluir de manera segura las influencias negativas del azufre sobre las propiedades del acero procesado de acuerdo con la invención, puede limitarse el contenido de S a como máximo el 0,003 % en peso.
Al: El aluminio se usa igualmente como agente de desoxidación e impide, como consecuencia de la formación de AlN, el engrosamiento del grano de austenita durante la austenización. Si el contenido de aluminio se encuentra por debajo del 0,020 % en peso, no se desarrollan completamente los procesos de desoxidación. Si el contenido de aluminio supera, sin embargo, el límite superior del 0,050 % en peso, entonces pueden formarse inclusiones de A^O3. Estas actúan negativamente sobre el grado de pureza y las propiedades de tenacidad.
N: El elemento concomitante nitrógeno forma con aluminio AlN o con titanio TiN. Sin embargo, cuando el contenido de nitrógeno es demasiado alto, se empeoran las propiedades de tenacidad. Para evitar esto, en el caso de un acero procesado de acuerdo con la invención está establecido el límite superior para el contenido de nitrógeno en el 0,006 % en peso.
Cr: El cromo puede añadirse de manera opcional a un acero procesado de acuerdo con la invención para mejorar sus propiedades de resistencia. Cuando el contenido de cromo es demasiado alto, se ven influidas negativamente, sin embargo, la capacidad de soldadura y tenacidad en la zona de influencia de calor. Por tanto, en el caso de un acero procesado de acuerdo con la invención, el límite superior para el contenido de cromo está establecido en el 0,40 % en peso.
Nb: El niobio está contenido en un acero procesado de acuerdo con la invención para fomentar las propiedades de resistencia mediante afinación de grano de la estructura de austenita durante la laminación con control de la temperatura o bien mediante el endurecimiento por precipitación durante el devanado. Para ello, está presente en el acero procesado de acuerdo con la invención del 0,060 - 0,070 % en peso de Nb. Si el contenido de niobio se encuentra por debajo de este intervalo, no se consiguen las propiedades de resistencia. Si el contenido de Nb se encuentra por encima del límite superior de este intervalo, se empeora la capacidad de soldadura y la tenacidad en la zona de influencia de calor de una soldadura.
B: El contenido de boro de un acero procesado de acuerdo con la invención asciende a del 0,0005 - 0,0025 % en peso. B se usa para el fomento de las propiedades de resistencia y para la mejora de la capacidad de curado. Sin embargo, contenidos en boro demasiado altos empeoran las propiedades de tenacidad.
Ti: El titanio contribuye igualmente a la mejora de las propiedades de resistencia mediante impedimento del crecimiento de grano durante la austenización o bien mediante el endurecimiento por precipitación durante el devanado. Para garantizar esto, los contenidos en Ti de un acero procesado de acuerdo con la invención ascienden a del 0,09 - 0,13 % en peso. Si el contenido de titanio se encuentra por debajo del 0,09 % en peso, no se consiguen los valores de resistencia pretendidos de acuerdo con la invención. Si se sobrepasa el límite superior del intervalo de contenido de Ti predeterminado, se empeoran la capacidad de soldadura y la tenacidad en la zona de influencia de calor de una soldadura.
Cu, Ni, V, Mo y Sb aparecen como elementos concomitantes, que como impurezas técnicamente inevitables en el proceso de la generación de acero llegan al acero procesado de acuerdo con la invención. Sus contenidos están limitados a cantidades que son ineficaces con respecto a las propiedades pretendidas de acuerdo con la invención del acero procesado de acuerdo con la invención. Para ello está limitado el contenido de Cu a como máximo el 0,12 % en peso, el contenido de Ni a menos del 0,1 % en peso, el contenido de V a como máximo el 0,01 % en peso, el contenido de Mo a menos del 0,004 % en peso y el contenido de Sb igualmente a menos del 0,004 % en peso. Para conseguir una buena capacidad de soldadura pueden ajustarse el contenido de C, el contenido de Mn, el contenido de Cr, el contenido de Mo, el contenido de V, el contenido de Cu- y el contenido de Ni del acero de acuerdo con la invención por debajo de los límites predeterminados de acuerdo con la invención de modo que para el equivalente de carbono CE calculado según la fórmula
CE = % de C % de Mn/6 (% de Cr % de Mo % de V)/5 (%de Cu % de Ni)/15 con % de C = respectivo contenido de C en % en peso,
% de Mn = respectivo contenido de Mn en % en peso,
% de Cr = respectivo contenido de Cr en % en peso,
% de Mo = respectivo contenido de Mo en % en peso,
% de V = respectivo contenido de V en % en peso,
% de Cu = respectivo contenido de Cu en % en peso,
% de Ni = respectivo contenido de Ni en % en peso,
se aplica:
CE < 0,5 % en peso.
Tras la colada del desbaste plano se calienta de nuevo hasta una temperatura de austenización que asciende a de 1200 - 1300 °C. El valor límite superior del intervalo de temperatura, en el que se calienta el desbaste plano para la austenización, no debía sobrepasarse para evitar un engrosamiento del grano de austenita y un aumento de la formación de escamas de óxido. En el intervalo predeterminado en este caso de la temperatura de nuevo calentamiento de 1200 - 1300 °C no se produce aún un aumento de la formación de escamas de óxido rojas, que reducirían la calidad de superficie del producto plano de acero generado de acuerdo con la invención. Las escamas de óxido rojas se forman durante el procesamiento de desbastes planos compuestos de acuerdo con la invención exclusivamente durante el proceso de laminación en caliente (etapas de trabajo d), e) del procedimiento), cuando tras el calentamiento nuevo están presentes demasiadas escamas de óxido primarias en la superficie del desbaste plano.
El valor límite inferior de la temperatura de nuevo calentamiento está establecido, por el contrario, de modo que con distribución de temperatura uniforme se garantice la homogeneización pretendida de la estructura. A partir de esta temperatura comienza una disolución en gran parte completa de las precipitaciones de carbonitruro de Ti y Nb existentes en el desbaste plano respectivo en la austenita. Durante el devanado final del producto plano de acero laminado en caliente de manera acabadora (etapa de trabajo g) del procedimiento) pueden formarse de nuevo entonces precipitaciones de carbonitruro de Ti o Nb finas, que, tal como se explica, permiten una contribución esencial al aumento de las propiedades de resistencia. De este modo se garantiza que los productos planos de acero generados y compuestos de acuerdo con la invención tengan regularmente un límite elástico mínimo de 700 MPa.
A este respecto asciende la temperatura de nuevo calentamiento durante la austenización del respectivo desbaste plano a al menos 1200 °C, para conseguir el efecto pretendido de la disolución a ser posible completa de las precipitaciones de TiC y NbC. A una temperatura de austenización que se encuentra por debajo de 1200 °C, la cantidad de las precipitaciones de carburo de Ti y Nb disueltas en la austenita, por el contrario, es baja de modo que los efectos usados de acuerdo con la invención no se producen. Una temperatura de nuevo calentamiento que se encuentra por debajo de 1200 °C tenía como consecuencia por tanto en el procesamiento de productos planos de acero, que están compuestos de manera correspondiente a la selección de aleación optimizada de acuerdo con la invención, que no se consiguieran las propiedades de resistencia requeridas. Especialmente puede garantizarse la disolución a ser posible completa de las precipitaciones de TiC y NbC cuando la temperatura de nuevo calentamiento asciende a al menos 1250 °C.
Un producto plano de acero, que cumple los máximos requerimientos de calidad en su calidad de superficie, puede generarse debido a que antes de la laminación previa se separan completamente las escamas de óxido existentes sobre el desbaste plano. Esto puede realizarse debido a que la superficie de desbaste plano tras la descarga del horno y a ser posible inmediatamente antes de la laminación previa se descascarilla completamente. Para ello puede recorrer el desbaste plano un chorro a presión para descascarillar convencional.
Para la generación de un producto plano de acero con calidad de superficie optimizada puede limitarse el tiempo t_1, que requiere la transferencia del desbaste plano desde la estación de trabajo (“nuevo calentamiento (etapa de trabajo c)”) o la “eliminación de las escamas de óxido primarias (etapa de trabajo c')”) recorrida opcionalmente tras el nuevo calentamiento, hasta el inicio de la laminación en caliente acabadora (etapa de trabajo e)), a como máximo 300 s. Esto incluye de manera óptica la laminación previa. En un tiempo de transferencia así de corto se forma de nuevo solo una cantidad baja de escamas de óxido primarias de modo que las escamas de óxido rojas que se forman a partir de esto durante la laminación en caliente sean innocuas para la calidad de la superficie del producto plano de acero obtenido tras la laminación en caliente. En el caso de que se realice un descascarillamiento antes de la laminación previa, debía ascender la duración de transporte entre la unidad de descascarillamiento y la caja de laminación previa a como máximo 30 s. Con una duración de transporte así de corta no puede formarse por consiguiente ninguna capa de óxido o en todo caso puede formarse una capa de óxido delgada innocua sobre el desbaste plano descascarillado previamente.
En la etapa de trabajo d) se lamina previamente el desbaste plano en cada caso procesado a una temperatura de laminación previa de 950 - 1250 °C. La disminución por pasada conseguida durante la laminación previa asciende en total a al menos el 50 %. Como disminución por pasada total Ahv se designa a este respecto la relación formada por la diferencia de los espesores del desbaste plano antes (espesor dVv) y después (espesor dNv) de la laminación previa y el espesor dVv del desbaste plano antes de la laminación previa
Figure imgf000006_0001
El límite inferior del intervalo predeterminado para la temperatura laminación previa y el valor mínimo de la disminución por pasada total Ahv están establecidos a este respecto de modo que puedan desarrollarse completamente los procesos de recristalización en el desbaste plano en cada caso laminado previamente. De esta manera se garantiza la producción de una estructura austenítica de grano fino antes de la laminación acabadora, de manera que se consiguen propiedades de tenacidad y alargamiento de rotura optimizados del producto plano de acero generado de acuerdo con la invención.
El tiempo de permanencia y de pausa t_2 entre la laminación previa y la laminación acabadora está limitada a 50 s para evitar un crecimiento de grano de austenita indeseado.
A la laminación previa le sigue en la etapa de trabajo e) la laminación en caliente del desbaste plano laminado previamente para dar un producto plano de acero laminado en caliente con un espesor de banda laminada en caliente que asciende normalmente a 3 - 15 mm. Los productos planos de acero con espesores de este tipo se designan en el lenguaje técnico también como “chapa gruesa”.
La temperatura final de la laminación en caliente se encuentra a este respecto a de 800 - 880 °C. Mediante cumplimiento de este intervalo de temperatura final de laminación en caliente se consigue un grano de austenita muy estirado en la estructura de la banda laminada en caliente obtenida. Mediante la temperatura final de laminación en caliente comparativamente baja se refuerza el efecto de la laminación en caliente. En la estructura de la banda laminada en caliente obtenida está presente austenita rica en dislocaciones. Esta se convierte tras un enfriamiento intensivo (etapa de trabajo f)) en una bainita de estructura fina, rica en dislocaciones, de modo que se eleva el límite elástico. El límite superior del intervalo de la temperatura fina de la laminación en caliente se ha establecido de modo que no tenga lugar ninguna recristalización de la austenita durante la laminación en la vía de acabado de laminación en caliente. También esto contribuye a la formación de una estructura de grano fino. La temperatura límite inferior asciende a al menos 800 °C, para que no se forme ferrita durante la laminación.
La disminución por pasada Ahf conseguida durante la laminación acabadora asciende en total a al menos el 70 %, calculándose en este caso la disminución por pasada Ahf según la fórmula Ahf = (dVf-dNf)/dVf x 100 % (con dVf = espesor del artículo a laminar en la entrada en el escalonado de laminación en caliente acabadora y dNf = espesor del artículo a laminar en la salida del escalonado de laminación en caliente acabadora). Mediante la alta disminución por pasada Ahf tiene lugar la conversión de fases a partir de austenita fuertemente conformada. Esto repercute positivamente en la finura de grano, de modo que en la estructura del producto plano de acero generado de acuerdo con la invención existan tamaños de grano bajos.
Después de que el producto plano de acero laminado en caliente de manera acabadora haya salido de la última caja de la vía de laminación en caliente acabadora, comienza en el intervalo de como máximo 10 s un enfriamiento intensivo, en el que se enfría el producto plano de acero laminado en caliente con una velocidad de enfriamiento dT de al menos 40 K/s hasta una temperatura de devanado de 550 - 620 °C.
La pausa de enfriamiento tras la laminación en caliente asciende a como máximo 10 s, para impedir que se produzcan modificaciones de estructura indeseadas entre la laminación en caliente y el enfriamiento acelerado controlado.
Mediante cumplimiento del intervalo predeterminado de la temperatura de devanado se crean las condiciones previas para la formación de una estructura bainítica del producto plano de acero generado de acuerdo con la invención.
Al mismo tiempo, la elección de la temperatura de devanado tiene influencia decisiva sobre el endurecimiento por precipitación. Para ello se ha seleccionado el intervalo de temperatura de devanado de modo que este se encuentre, por un lado, fuera de la temperatura de inicio de bainita, por otro lado, en el máximo de precipitación para la formación de precipitaciones de carbonitruros. Una temperatura de devanado demasiado baja conduciría sin embargo a que el potencial de precipitación ya no pudiera usarse y por consiguiente ya no se consiguiera el límite elástico mínimo requerido. Las condiciones de enfriamiento se seleccionan a este respecto de modo que el producto plano de acero laminado en caliente presenta inmediatamente antes del devanado una estructura bainítica con una proporción de fases de al menos el 70 % en volumen. Otra formación de bainita se desarrolla entonces en el devanado. Con respecto a la combinación de propiedades requerida a este respecto resulta óptimo cuando la estructura del producto plano de acero laminado en caliente así generado está constituido completamente por bainita tras el devanado en el sentido técnico. Esto se consigue mediante el cumplimiento del intervalo predeterminado de la temperatura de devanado.
Mediante la alta velocidad de enfriamiento se evita la formación de partes constituyentes de fases indeseadas. Para obtener a este respecto un producto plano de acero óptimamente llano, puede limitarse la velocidad de enfriamiento del enfriamiento tras la laminación en caliente a 150 K/s.
El límite elástico de los productos planos de acero laminados en caliente generados de la manera explicada anteriormente asciende de manera fiable a de 700 - 850 MPa. Su alargamiento de rotura se encuentra a este respecto en cada caso en al menos el 12 %. Asimismo, de manera regular consiguen los productos planos de acero de acuerdo con la invención resistencias de tracción de 750 - 950 MPa. La energía absorbida durante el choque determinada para productos de acuerdo con la invención se encuentra a -20 °C en el intervalo de 50 - 110 J ya -40 °C en el intervalo de 30 -110 J.
Los productos planos de acero generados de la manera explicada anteriormente presentan una estructura de grano fino con un tamaño de grano promedio de como máximo 20 |im, para conseguir un buen alargamiento de rotura y tenacidad.
A este respecto, en el modo de procedimiento explicado en el presente documento, las propiedades mencionadas anteriormente en un producto plano de acero laminado en caliente se encuentran en el estado laminado tras el devanado. No es necesario otro tratamiento con calor para el ajuste o la formación de determinadas propiedades importantes para el uso asignado como chapa altamente resistente en la construcción de vehículos comerciales. A continuación, se explica en más detalle la invención por medio de ejemplos de realización.
Las masas fundidas de acero A - E con la composición indicada en la tabla 1 se han fundido y se han colado de manera conocida para dar desbastes planos 1 - 26.
A continuación, se han calentado completamente los desbastes planos que están constituidos por los aceros A - E hasta una temperatura de nuevo calentamiento TW.
Desde el horno del nuevo calentamiento se han transportado los desbastes planos calentados de nuevo en menos de 30 s hacia un chorro a presión para descascarillar, en el que se han separado de los desbastes planos las escamas de óxido primarias adheridas sobre éstos.
Los desbastes planos que salen del chorro a presión para descascarillar se han transportado entonces hacia una caja de laminación previa, donde se han laminado previamente con una temperatura de laminación previa TVW y una disminución por pasada total Ahv generada durante la laminación previa.
A continuación, se han laminado en caliente de manera acabadora los desbastes planos laminados previamente en un escalonado de laminación en caliente acabadora para dar bandas laminadas en caliente con un espesor BD y una anchura BB. La laminación en caliente se ha finalizado en cada caso con una disminución por pasada total en el escalonado de laminación en caliente acabadora Ahf a una temperatura final de laminación en caliente TEW. El tiempo que ha pasado entre la salida del chorro a presión para descascarillar y el inicio de la laminación en caliente acabadora ascendía en cada caso a menos de 300 s.
El producto plano de acero laminado en caliente de manera acabadora que sale de la última caja se ha enfriado tras una pausa t_p de 1 -7 s, en la que se ha enfriado lentamente al aire, por medio de enfriamiento intensivo con agua con una velocidad de enfriamiento dT de 50 - 120 K/s hasta una temperatura de devanado HT. Tras el enfriamiento presentaban ya los productos planos de acero una estructura bainítica en al menos el 70 % en volumen.
A esta temperatura de devanado HT se han devanado las bandas laminadas en caliente obtenidas en cada caso para dar una bobina. En el transcurso del enfriamiento de los productos planos de acero en la bobina se produjo la conversión completa de la estructura en bainita, de modo que los productos planos de acero obtenidos tenían una estructura bainítica en el sentido técnico en el 100 % en volumen.
En las tablas 2a,2b están indicados los parámetros de procedimiento ajustados en cada caso en el procesamiento de los desbastes planos 1 - 26, temperatura de nuevo calentamiento Tw , temperatura de laminación previa TVW, disminución por pasada total Ahv generada durante la laminación previa, tiempo t_1 entre el descascarillamiento realizado tras el nuevo calentamiento y antes de la laminación en caliente y el inicio de la laminación en caliente acabadora, tiempo t_2 tiempo entre la laminación previa y la laminación en caliente, disminución por pasada Ahf conseguida en total durante la laminación acabadora, temperatura de laminación final TEW, pausa de enfriamiento t_p entre el final de la laminación en caliente y el inicio del enfriamiento forzado, velocidad de enfriamiento dT, temperatura de devanado HT, espesor de banda BD y anchura de banda BB.
Las propiedades mecánicas, así como la estructura de las bandas laminadas en caliente obtenidas, se han sometido a estudio.
Los ensayos de tracción para la determinación del límite elástico ReH, de la resistencia a la tracción Rm y del alargamiento de rotura A se realizaron según la norma DIN EN ISO 6892-1 en muestras longitudinales de las bandas laminadas en caliente.
Los ensayos de flexión por choque en la probeta entallada para la determinación de la energía absorbida durante el choque Av a -20 °C o bien -40 °C y -60 °C se realizaron en muestras longitudinales según la norma DIN EN ISO 148­ 1.
Los estudios de estructura se realizaron por medio de microscopio óptico y microscopio electrónico de barrido. Para ello se extraen las muestras de un cuarto de la anchura de banda, se preparan como secciones metalográficas longitudinales y se decapan con Nital (es decir ácido nítrico alcohólico, que contiene una proporción de ácido nítrico del 3 % en volumen) o disulfito de sodio. La determinación de las partes constituyentes de estructura se realizó por medio de análisis de superficie en posición de muestra de 1/3 de espesor de chapa, tal como se describe en H. Schumann y H. Oettel “Metallografie” 14a edición, 2005 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.
Las propiedades mecánicas y las partes constituyentes de estructura de las bandas laminadas en caliente generadas de acuerdo con la invención están indicadas en la tabla 3. Las chapas de banda fabricadas de acuerdo con el procedimiento de la presente invención presentan altas propiedades de resistencia con buenas propiedades de tenacidad así como buen alargamiento de rotura.
Los límites elásticos de las bandas laminadas en caliente generadas de la manera explicada anteriormente se encuentran entre 700 MPa y 790 MPa. El alargamiento de rotura asciende a al menos el 12 % y la resistencia a la tracción a 750 - 880 MPa. La energía absorbida durante el choque a -20 °C se encuentra en el intervalo de 60 a 100 J. A -40 °C asciende la energía absorbida durante el choque a de 40 a 75 J y a -60 °C se encuentra la energía absorbida durante el choque en de 30 - 70 J.
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Tabla 2a
Figure imgf000010_0001
Tabla 2b
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Tabla 3
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continuación
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Claims (9)

REIVINDICACIONES
1. Producto plano de acero laminado en caliente con un límite elástico de 700 - 850 MPa, un alargamiento de rotura de al menos el 12 % y con una estructura bainítica en al menos el 70 % en volumen, fabricado a partir de una aleación de acero que está constituida (en % en peso) por
C: del 0,05 - 0,08 %,
Si: del 0,015 -0,500 %,
Mn: del 1,60 -2,00 %,
P: hasta el 0,025 %,
S: hasta el 0,010 %,
Al: del 0,020 - 0,050 %,
N: hasta el 0,006 %,
Cr: hasta el 0,40 %,
Nb: del 0,060 - 0,070 %,
B: del 0,0005 - 0,0025 %,
Ti: del 0,090 -0,130 %
así como por impurezas técnicamente inevitables, a las que pertenecen hasta el 0,12 % de Cu, hasta el 0,100 % de Ni, hasta el 0,010 % de V, hasta el 0,004 % de Mo y hasta el 0,004 % de Sb, y hierro como resto.
2. Producto plano de acero según la reivindicación 1, caracterizado por que para el equivalente de carbono CE calculado según la fórmula
CE = % de C % de Mn/6 (% de Cr % de Mo % de V)/5 (% de Cu % de Ni)/15
con % de C = respectivo contenido de C en % en peso,
% de Mn = respectivo contenido de Mn en % en peso,
% de Cr = respectivo contenido de Cr en % en peso,
% de Mo = respectivo contenido de Mo en % en peso,
% de V = respectivo contenido de V en % en peso,
% de Cu = respectivo contenido de Cu en % en peso,
% de Ni = respectivo contenido de Ni en % en peso,
de la aleación de acero, a partir de la cual se ha fabricado el producto plano de acero, se aplica:
CE < 0,5 % en peso.
3. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que su espesor asciende a 3 - 15 mm.
4. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que su resistencia a la tracción asciende a 750 - 950 MPa.
5. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que su energía absorbida durante el choque a -20 °C asciende a 50 -110 J.
6. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que tiene una estructura que es exclusivamente bainítica a excepción de otras partes constituyentes de la estructura técnicamente inevitables.
7. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el diámetro de grano promedio de su estructura asciende a como máximo 20 |im.
8. Producto plano de acero según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que su contenido de S asciende a como máximo el 0,003 % en peso.
9. Uso de un producto plano de acero configurado de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores en la construcción de vehículos industriales.
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