ES2835325T3 - Material de alambre de acero con alto contenido de carbono con excelente capacidad de trefilado, y alambre de acero - Google Patents

Material de alambre de acero con alto contenido de carbono con excelente capacidad de trefilado, y alambre de acero Download PDF

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Abstract

Un alambrón de acero que comprende, en % en masa, C: de 0,90 a 1,3%, Si: de 0,4 a 1,2%, Mn: de 0,2 a 1,5%, P: más de 0% y 0,02% o menos, S: más de 0% y 0,02% o menos, Al: más de 0% y 0,008% o menos, Ti: de 0 a 0,005%, y N: de 0,001 a 0,008%, y opcionalmente comprende adicionalmente, en % en masa, al menos uno que pertenece a cualquiera de los siguientes (a) a (d): (a) B: más de 0% y 0,01% o menos, (b) Co: más de 0% y 1,5% o menos, (c) al menos uno seleccionado del grupo formado por V: más de 0% y 0,5% o menos, y Cr: más de 0% y 0,5% o menos, y (d) al menos uno seleccionado del grupo que consiste en Cu: más de 0% y 0,5% o menos, Ni: más de 0% y 0,5% o menos, y Nb: más de 0% y 0,5% o menos, siendo el resto hierro e impurezas inevitables, en donde la estructura incluye perlita y cementita proeutectoide, la razón de área de perlita es de 95% o más con relación a toda la estructura, la longitud máxima de la cementita proeutectoide es de 15 μm o menos, la diferencia de concentración entre el promedio de la concentración de Si dentro de la cementita proeutectoide y el valor máximo de la concentración de Si dentro de la ferrita que forma una estructura laminar de perlita es de 0,50 a 3%, y la razón de área de la perlita, la longitud máxima de la cementita proeutectoide y la diferencia de concentración se miden como se especifica en la descripción.

Description

DESCRIPCIÓN
Material de alambre de acero con alto contenido de carbono con excelente capacidad de trefilado, y alambre de acero
Campo técnico
La presente invención se refiere a un alambrón de acero con alto contenido de carbono con excelente capacidad de trefilado y un alambre de acero obtenido mediante trefilado del alambrón de acero con alto contenido de carbono mencionado anteriormente. Más concretamente, la presente invención se refiere a un alambrón de acero con alto contenido de carbono producido por laminación en caliente, que es una materia prima de un alambre de acero de alta resistencia para ser utilizado principalmente para cordones de acero, cuerdas de alambre de acero, alambres para SAW y similares.
Técnica anterior
Se conocen como alambre de acero de alta resistencia utilizado para cordones de acero, cuerdas de alambre de acero y similares, por ejemplo, las cuerdas de piano mencionadas en JIS G 3522 (1991). Las cuerdas de piano se clasifican aproximadamente en tres tipos, tales como las clases A, B y V, y los ejemplos de cuerda de piano de alta resistencia clase B incluyen SWP-clase B que tiene un diámetro de cuerda de 0,2 mm y una resistencia a la tracción de 2840 a 3090 MPa. Generalmente, se utilizan aceros perlíticos tales como SWRS82A mencionado en JIS G 3502 (2004) como materia prima de la cuerda de piano.
Un método común para producir un alambre de acero de alta resistencia es el siguiente. En primer lugar, se coloca un alambrón de acero producido por laminación en caliente (también conocido como alambrón laminado) en forma de anillo en un transportador de enfriamiento, lo que permite experimentar la transformación de perlita, y a continuación, se enrolla en forma de bobina para obtener una bobina de alambrón. A continuación, se realiza el trefilado y se obtiene un alambre de acero con el diámetro y la resistencia deseados haciendo uso de la función de endurecimiento por trabajo de la perlita. Cuando es imposible que sea estirado a un diámetro de alambre deseado debido al límite de trabajo del alambrón de acero, se aplica un tratamiento térmico llamado patentado entre los dibujos de alambre. Por ejemplo, para obtener un alambre de acero extrafino que tiene un diámetro de alambre de 0,2 mm, se realizan el trefilado y un tratamiento de patentado generalmente repitiéndolo varias veces.
Para aumentar la resistencia del alambre de acero, es necesario aumentar el contenido de C del alambrón de acero, que es la materia prima. Sin embargo, un alambre de acero con alto contenido de carbono que contenía 0,90% o más de C tenía el problema de que se precipitaba cementita proeutectoide en la estructura, degradando así la capacidad de trefilado del alambre.
Por tanto, para producir un alambre de acero con alto contenido de carbono con excelente capacidad de trefilado, se han propuesto varias técnicas.
Por ejemplo, el Documento de Patente 1 se refiere a un alambrón para un alambre de acero de alta resistencia que es útil como materia prima de un alambre de acero galvanizado que se utilizará para cables para un puente, y menciona concretamente un alambrón para un alambre de acero de alta resistencia, que tiene una manejabilidad excelente cuando el trefilado se realiza mediante el llamado trefilado en frío sin someterse a un tratamiento térmico después del laminado. En el Documento de Patente 1, la precipitación de la cementita proeutectoide se suprime mediante la precipitación de TiC fino cerca de los límites de grano, de modo que el límite inferior del contenido de Ti se establece en 0,02% o más.
El Documento de Patente 2 se refiere a un alambrón laminado en caliente con alto contenido de carbono de pequeño diámetro que es susceptible de trefilado con una tensión real de 2,2 o más incluso en un estado laminado en caliente. Específicamente, el Documento de Patente 2 menciona que una palanquilla de acero que tiene el contenido de Si reducido a 0.50% o menos se adelgaza a un diámetro de alambrón de 4,5 mm o menos al aumentar la reducción de laminación durante el laminado en caliente, lo que hace que los granos de austenita (granos y) sean más finos llevando a la aceleración de la transformación de la perlita, lo que permite evitar la precipitación de partículas de ferrita proeutectoide y cementita proeutectoide.
El Documento de Patente 3 se refiere a un alambre deformado para un cable submarino de fibra óptica en el que se utiliza un alambrón para un alambre de acero de alta resistencia. Específicamente, el Documento de Patente 3 menciona que, mediante el uso de un alambrón en el que el Si se segrega para satisfacer la siguiente expresión de desigualdad: grado máximo de segregación de Si de la interfase de cementita/ferrita en un intervalo de 30 nm desde una interfase entre la cementita y la ferrita hasta un lado de la fase de ferrita en una estructura de perlita (concentración máxima de Si en un intervalo de 30 nm desde una interfase entre la cementita y la ferrita hasta un lado de la fase de ferrita/contenido de Si de la masa) > 1,1, es posible evitar la rotura del alambre durante el trabajo de deformación.
El documento JP 4003450 B2 describe un alambre de acero y un método de fabricación del mismo.
Documento de la técnica anterior
Documento de patente
Documento de Patente 1: JP 2014-189855 A
Documento de Patente 2: JP 2001-181789 A
Documento de Patente 3: JP 2003-301240 A
Descripción de la invención
Problemas que debe resolver la invención
Sin embargo, las técnicas mencionadas anteriormente de los Documentos de Patente 1 a 3, respectivamente, tienen los siguientes problemas.
En primer lugar, el Documento de Patente 1 está destinado a un alambrón que se utilizará para un alambre de acero galvanizado, y no está destinado a un alambre de acero que tenga un diámetro de alambre extrafino de aproximadamente 0,2 mm, tal como una cuerda de piano. Como en el Documento de Patente 1, cuando se produce un alambre de acero extrafino utilizando un alambrón que tiene un gran contenido de Ti, la rotura del alambre durante el trefilado se vuelve notable debido a las inclusiones basadas en Ti. Por tanto, es difícil aplicar la técnica del Documento de Patente 1 al alambre de acero extrafino que se suministrará para los cordones de acero.
Al igual que en el Documento de Patente 2, cuando se utiliza un alambrón que tiene un diámetro de 4,5 mm o menos, la productividad se degrada para causar el problema de que los alambrones se enredan fácilmente entre sí durante la producción de una bobina.
Al igual que en el Documento de Patente 3, cuando se utiliza un método en el que se aplica una diferencia de concentración de Si en una interfase entre la cementita y la ferrita en la estructura de la perlita, es imposible reducir suficientemente la ferrita proeutectoide que es perjudicial para la capacidad de trefilado del alambre. El grado de trabajo realizado en el Documento de Patente 3 es de 82,6% en términos de tasa de reducción de superficie incluso sumando trefilado y laminado en frío. Dado que la tasa de reducción de área de trefilado requerida para un alambre de acero extrafino tal como un cordón de acero es mayor, es insuficiente aplicar el alambre de acero extrafino a las aplicaciones mencionadas anteriormente.
La presente invención se ha realizado a la luz de las circunstancias anteriores, y es un objeto de la presente invención proporcionar un alambrón de acero con alto contenido de carbono con excelente capacidad de trefilado que también se puede aplicar a alambres de acero extrafinos tales como cordones de acero, y un alambre de acero.
Medios para resolver los problemas
La presente invención se define en las reivindicaciones adjuntas.
Efectos de la invención
La presente invención puede proporcionar un alambrón de acero con alto contenido de carbono con excelente capacidad de trefilado que también se puede aplicar a alambres de acero extrafinos tales como cordones de acero.
Breve descripción de los dibujos
La Fig. 1 es un diagrama que muestra una diferencia de concentración de Si en una interfase entre una fase de cementita proeutectoide y una fase de ferrita en la muestra del ensayo Núm. 12 en la Tabla 2 del Ejemplo.
Modo de llevar a cabo la invención
Para resolver los problemas anteriores, los autores de la presente invención han estudiado intensamente el uso de alambrón de acero con alto contenido de carbono que tiene un contenido de C de 0,90% o más. Como resultado, se ha encontrado que, cuando se aplica una diferencia de concentración de Si de 0,50% o más en una interfase entre la cementita proeutectoide y la ferrita que forma una estructura laminar de perlita (en lo sucesivo, simplemente se denominará ferrita) (específicamente, la diferencia de concentración entre el promedio de la concentración de Si dentro de la cementita proeutectoide y el valor máximo de la concentración de Si dentro de la ferrita es de 0,50% o más), es posible suprimir la precipitación y el crecimiento de la ferrita proeutectoide que es perjudicial para la capacidad de trefilado del alambre, completando así la presente invención.
También se hace alguna mención a la segregación de Si en el Documento de Patente 3. Sin embargo, en el Documento de Patente 3, la diferencia de concentración de Si en una interfase entre la cementita (cementita laminar que forma una estructura laminar de perlita) y la ferrita en una estructura de perlita está controlada, mientras que en la cementita no lo está. Por tanto, en este punto, la invención del Documento de Patente 3, y la presente invención en la que se controla la concentración de Si en una interfase entre la cementita proeutectoide que no es cementita en la estructura perlítica y la ferrita, difieren en la estructura de interés. La cementita en la estructura de la perlita es esencialmente diferente de la cementita proeutectoide, y la temperatura inicial de precipitación de la cementita proeutectoide es aproximadamente 750°C y es más alta que la de la perlita que precipita a aproximadamente 590 a 650°C. Por lo tanto, se considera que la cementita proeutectoide que es dañina para la capacidad de trefilado del alambre puede no reducirse suficientemente con la técnica del Documento de Patente 3. El Documento de Patente 3 también menciona que es eficaz establecer una velocidad de enfriamiento rápido después de enrollar el alambrón a 1 a 10°C/segundo para segregar eficazmente el Si a la interfase mencionada anteriormente, y en todos los Ejemplos se realiza un enfriamiento rápido a aproximadamente 7°C/segundo. Sin embargo, en la muestra Núm. 6 mencionada a continuación en la Tabla 2 en la que se realizó el laminado en las condiciones de enfriamiento mencionadas anteriormente, no se pudo lograr la diferencia de concentración de Si definida por la presente invención y se aumentó una longitud máxima de cementita proeutectoide, lo que llevó a degradación de la capacidad de trefilado del alambre.
A continuación, se hará una descripción del alambrón de acero de la presente invención.
En primer lugar, los componentes del acero del alambrón de acero según la presente invención son los siguientes. La unidad de cada componente es % en masa, a menos que se especifique lo contrario.
C: de 0,90 a 1,3%
El carbono (C) es eficaz para aumentar la resistencia, y la resistencia del alambre de acero después del trabajo en frío aumenta con el aumento del contenido de C. Para lograr la resistencia deseada de 4.000 MPa o más, el límite inferior del contenido de C se establece en 0,90% o más, preferiblemente 0,93% o más, y más preferiblemente 0,95% o más. Sin embargo, cualquier contenido excesivo de C puede no lograr una reducción suficiente de la cementita proeutectoide que es perjudicial para la capacidad de estiramiento del alambre, degradando así la capacidad de estiramiento del alambre. Por lo tanto, el límite superior del contenido de C se establece en 1,3% o menos, y preferiblemente 1,25% o menos.
Si: de 0,4 a 1,2%
El silicio (Si) es un agente desoxidante eficaz y no solo tiene el efecto de reducir las inclusiones a base de óxido en el acero, sino también el efecto de aumentar la resistencia del alambrón de acero. Como se menciona más adelante, el Si también tiene el efecto de suprimir el crecimiento de la cementita proeutectoide. Para exhibir eficazmente estos efectos, el límite inferior del contenido de Si se establece en 0,4% o más, preferiblemente 0,45% o más, más preferiblemente más de 0,50% y aún más preferiblemente 0,55% o más. La adición de Si en exceso acelera la fragilización durante el trefilado, degradando así las propiedades de torsión del alambrón trefilado. Por lo tanto, el límite superior del contenido de Si se establece en 1,2% o menos, y preferiblemente 1,15% o menos.
Mn: de 0,2 a 1,5%
El manganeso (Mn) tiene el efecto de mejorar enormemente la templabilidad del acero, lo que reduce la temperatura de transformación durante el enfriamiento rápido, lo que aumenta la resistencia de la estructura de perlita. Para exhibir eficazmente estos efectos, el límite inferior del contenido de Mn se establece en 0,2% o más, y preferiblemente 0,3% o más. Sin embargo, el Mn es un elemento que se segrega fácilmente en el centro del alambrón y la adición de Mn en exceso mejora excesivamente la templabilidad de una porción de segregación de Mn, que puede formar una estructura superenfriada tal como la martensita. Por tanto, el límite superior del contenido de Mn se establece en 1,5% o menos, preferiblemente 1,0% o menos, y más preferiblemente 0,95% o menos.
P: más de 0% y 0,02% o menos
El fósforo (P) está contenido como impurezas y se segrega en el límite de grano de austenita anterior para causar fragilización, lo que lleva al agrietamiento del tocho de acero y degradación de las características de resistencia a la fatiga del alambre de acero después del trefilado. Por lo tanto, para evitar estas influencias dañinas, el límite superior del contenido de P se establece en 0,02% o menos, y preferiblemente 0,018% o menos. Es difícil fijar el límite inferior del contenido de P en 0% en vista de la producción industrial.
S: más de 0% y 0,02% o menos
Al igual que el P, el azufre (S) está contenido como impurezas y se segrega en el límite de grano de austenita anterior para causar fragilización, lo que lleva al agrietamiento del tocho de acero y la degradación de las características de resistencia a la fatiga del alambre de acero después del trefilado. Por lo tanto, para evitar estas influencias nocivas, el límite superior del contenido de S se establece en 0,02% o menos, y preferiblemente 0,018% o menos. Es difícil fijar el límite inferior del contenido de S en 0% en vista de la producción industrial.
Al: más de 0% y 0,008% o menos
El aluminio (Al) está contenido como impurezas y forma inclusiones a base de Al, tales como A^O3 para aumentar así la tasa de rotura del alambre durante el trefilado. Por lo tanto, para asegurar una capacidad de trefilado suficiente del alambre, el límite superior del contenido de Al se establece en 0,008% o menos, y preferiblemente 0,006% o menos. Es difícil fijar el límite inferior del contenido de Al en 0% en vista de la producción industrial.
Ti: de 0 a 0,005%
El titanio (Ti) está contenido como impurezas y forma inclusiones basadas en Ti, tales como TiN, para aumentar así la tasa de rotura del alambre durante el trefilado. Por lo tanto, para asegurar una capacidad de trefilado suficiente, el límite superior del contenido de Ti se establece en 0,005% o menos, y preferiblemente 0,003% o menos.
N: de 0,001 a 0,008%
El N se encuentra en solución sólida en el acero, lo que provoca el envejecimiento por tensión durante el trefilado, degradando así la tenacidad del alambre de acero. Por lo tanto, para evitar estas influencias nocivas, el límite superior del contenido de N se establece en 0,008% o menos, y preferiblemente 0,007% o menos. Cuanto menor sea el contenido de N, mejor, y el límite inferior del contenido de N se establece en 0,001% o más, y preferiblemente 0,0015% o más, en vista de la producción industrial.
El alambrón de acero de la presente invención contiene los componentes mencionados anteriormente, siendo el resto hierro e impurezas inevitables.
Para mejorar propiedades tales como la resistencia, la tenacidad y la ductilidad, el alambrón de acero de la presente invención puede incluir adicionalmente los siguientes elementos selectivos.
B: más de 0% y 0,01% o menos
El boro (B) tiene el efecto de concentrarse en el límite del grano de austenita para evitar así la formación de ferrita del límite del grano, mejorando así la capacidad de trefilado del alambre. El B también tiene el efecto de combinarse químicamente con N para formar nitruros tales como BN, y suprimir la degradación de la tenacidad debido al N en solución sólida, mejorando así las propiedades de torsión. Para exhibir eficazmente la capacidad de trefilado y las propiedades de torsión del alambrón de acero debido a la adición de B, el límite inferior del contenido de B se establece preferiblemente en 0,0005% o más. La adición de B excesivo provoca agrietamiento durante el laminado en caliente como resultado de la precipitación de un compuesto con Fe (constituyente B), de modo que el límite superior del contenido de B se establece preferiblemente en 0,01% o menos, y más preferiblemente 0,008% o menos.
Co: más de 0% y 1,5% o menos
El cobalto (Co) tiene el efecto de acelerar la transformación de la perlita para reducir así la cementita proeutectoide. En particular, la capacidad de trefilado del alambre se acelera añadiendo Co, además de Si. Para exhibir eficazmente estas funciones, el límite inferior del contenido de Co se establece preferiblemente en 0,05% o más, y más preferiblemente en 0,1%. Sin embargo, el Co es un elemento muy costoso y el efecto se satura incluso si se añade en exceso, lo que da como resultado un derroche económico. Por lo tanto, el límite superior del contenido de Co se establece preferiblemente en 1,5% o menos, más preferiblemente 1,3% o menos, y aún más preferiblemente 1% o menos.
Al menos uno seleccionado del grupo que consiste en V: más del 0% y 0,5% o menos, y Cr: más de 0% y 0,5% o menos
El vanadio (V) y el cromo (Cr) son elementos que contribuyen a mejorar la resistencia del alambrón de acero. Estos elementos se pueden añadir solos o utilizar combinados.
Específicamente, el V tiene el efecto de aumentar la resistencia debido a la formación de carbonitruros finos, y también puede exhibir el efecto de mejorar las propiedades de torsión debido a la reducción de N en solución sólida.
Para exhibir eficazmente estos efectos, el límite inferior del contenido de V se establece preferiblemente en 0,05% o más, y más preferiblemente 0,1% o más. V es un elemento costoso y el efecto está saturado incluso si se añade en exceso, lo que da como resultado un derroche económico. Por lo tanto, el límite superior del contenido de V se establece preferiblemente en 0,5% o menos, y más preferiblemente 0,4% o menos.
El Cr tiene el efecto de hacer que el espaciado laminar de la perlita sea más fino para mejorar así la resistencia del alambrón de acero. Para exhibir eficazmente tal efecto, el límite inferior del contenido de Cr se establece preferiblemente en 0,05% o más, y más preferiblemente 0,1% o más. Sin embargo, el efecto se satura incluso si se añade en exceso, lo que da como resultado un derroche económico. Por lo tanto, el límite superior del contenido de Cr se establece preferiblemente en 0,5% o menos, y más preferiblemente 0,4% o menos.
Al menos uno seleccionado del grupo que consiste en Cu: más de 0% y 0,5% o menos, Ni: más de 0% y 0,5% o menos, y Nb: más de 0% y 0,5% o menos
Todos estos elementos son elementos que contribuyen a mejorar la fabricabilidad y la resistencia a la corrosión del alambre de acero. Estos elementos se pueden añadir solos o utilizar combinados.
Específicamente, el cobre (Cu) tiene el efecto de concentrarse en una superficie del alambrón de acero para mejorar así la desprendibilidad de la cascarilla, lo que conduce a la mejora de las propiedades mecánicas de descascarillado (MD). Para exhibir eficazmente estas funciones, el límite inferior del contenido de Cu se establece preferiblemente en 0,05% o más. Sin embargo, aparecen ampollas en una superficie del alambrón de acero cuando se añade en exceso, de modo que el límite superior del contenido de Cu se establece preferiblemente en 0,5% o menos, y más preferiblemente 0,4% o menos.
El níquel (Ni) tiene el efecto de mejorar la resistencia a la corrosión del alambrón de acero. Para exhibir eficazmente tal función, el límite inferior del contenido de Ni se establece preferiblemente en 0,05% o más. El efecto está saturado incluso si se añade en exceso, lo que da como resultado un derroche económico. Por lo tanto, el límite superior del contenido de Ni se establece preferiblemente en 0,5% o menos, y más preferiblemente 0,4% o menos. El niobio (Nb) tiene el efecto de hacer que los granos de cristal sean más finos para mejorar así la ductilidad del alambrón. Para exhibir eficazmente tal función, el límite inferior del contenido de Nb se fija preferiblemente en 0,05% o más. Sin embargo, el efecto se satura incluso si se añade en exceso, lo que da como resultado un derroche económico. Por lo tanto, el límite superior del contenido de Nb se establece preferiblemente en 0,5% o menos, y más preferiblemente 0,4% o menos.
A continuación, se hará una descripción de la estructura del alambrón de acero según la presente invención. Como se mencionó anteriormente, el alambrón de acero de la presente invención incluye perlita y cementita proeutectoide, y la razón de área de perlita es 90% o más con respecto a la estructura completa, la longitud máxima de cementita proeutectoide es 15 pm o menos, y la diferencia de concentración entre el promedio de la concentración de Si dentro de la cementita proeutectoide y el valor máximo de la concentración de Si dentro de la ferrita (en lo sucesivo, simplemente denominada diferencia de concentración de Si) es de 0,50 a 3%.
Razón de área de perlita con relación a toda la estructura: 95% o más
Como se mencionó anteriormente, el alambrón de acero de la presente invención incluye perlita y cementita proeutectoide. Dado que la estructura de transformación a baja temperatura, como la bainita o la martensita (también puede denominarse estructura superenfriada) inhibe la capacidad de trefilado del alambre, se establece una razón de área de la estructura de perlita en 95% o más, para garantizar una capacidad de trefilado suficiente del alambre. El límite superior se puede controlar apropiadamente dependiendo de la razón con la cementita proeutectoide, y es preferiblemente de aproximadamente 99% de área o menos.
El alambrón de acero de la presente invención puede incluir, además de la perlita y la cementita proeutectoide, la estructura residual que se incluye inevitablemente durante el proceso de producción. Los ejemplos de dicha estructura residual incluyen estructuras que no son perlitas, tales como bainita y ferrita proeutectoide. Para exhibir eficazmente las funciones de la presente invención, el contenido total de la estructura sin perlita (incluida la cementita proeutectoide) se controla preferiblemente en aproximadamente 5% de área o menos con respecto a la estructura completa.
Longitud máxima de la cementita proeutectoide: 15 pm o menos
La cementita proeutectoide que precipita en forma de placa es la estructura que es perjudicial para la capacidad de trefilado del alambre y perturba la orientación de las colonias de perlita del alambrón de acero y aumenta la rotura del alambre como punto de partida del agrietamiento. Sin embargo, la cementita proeutectoide que tiene una longitud máxima corta ejerce las influencias menos dañinas mencionadas anteriormente. El mecanismo debido a tal cementita proeutectoide es el mencionado en detalle en el Documento de Patente 1. Para asegurar suficiente capacidad de trefilado del alambre, el límite superior de la longitud máxima de la cementita proeutectoide se establece en 15 pm o menos, preferiblemente 13 pm o menos, y más preferiblemente 10 pm o menos. El límite inferior de la longitud máxima de la cementita proeutectoide no está concretamente limitado y puede ser, por ejemplo, aproximadamente 0,1 pm.
Diferencia de concentración entre el promedio de concentración de Si dentro de la cementita proeutectoide y el valor máximo de concentración de Si dentro de la ferrita (diferencia de concentración de Si): de 0,50 a 3% El silicio (Si) es un elemento que apenas es soluble en solución sólida en la cementita y se descarga a una fase austenítica desde una fase de cementita cuando precipita la cementita proeutectoide, y se genera una diferencia de concentración de Si en la interfase (interfase entre la cementita proeutectoide y una fase de ferrita). Los resultados de las pruebas de los autores de la presente invención revelaron que cuanto más grande es esta diferencia de concentración de Si, más se suprime el crecimiento de una fase de cementita proeutectoide, permitiendo así la reducción de la longitud máxima de la cementita proeutectoide. La distribución de la concentración de Si formada en este momento se hereda incluso a través de la posterior transformación en perlita, de modo que la observación de la estructura del alambrón de acero así producido conduce a la confirmación como una diferencia de concentración de Si en una interfase entre la fase de cementita proeutectoide y la fase de ferrita alrededor de la fase de cementita proeutectoide.
Como referencia, en la Fig. 1 se muestra un gráfico que muestra una diferencia de concentración de Si en la muestra del Núm. de prueba 12 en la Tabla 2 del Ejemplo mencionado más adelante. En la Fig. 1, se miden un promedio de la concentración de Si de la fase de cementita proeutectoide en el centro y un valor máximo de la concentración de Si de cada fase de ferrita existente alrededor de la fase de cementita proeutectoide, y la diferencia entre ellos se define como la diferencia de concentración de Si. El método para medir la concentración de Si se mencionará en detalle en las columnas de los Ejemplos que se mencionan más adelante.
En la presente invención, la diferencia de concentración de Si calculada como se mencionó anteriormente se establece en 0,50% o más. Por lo tanto, la longitud máxima de la cementita proeutectoide se puede establecer en 15 pm o menos. La diferencia de concentración de Si es preferiblemente del 0,6% o más. El efecto mencionado anteriormente se satura incluso si la diferencia de concentración de Si se forma excesivamente, de modo que el límite superior se establece en 3% o menos, y preferiblemente 2,8% o menos.
En la presente invención, la diferencia de concentración de Si se genera en una interfase entre la fase de cementita proeutectoide y la ferrita en la estructura de perlita, y la diferencia de concentración de Si no se genera en una interfase entre la fase de cementita proeutectoide y la fase de cementita (cementita laminar que forma una estructura laminar de perlita) en la estructura de perlita.
Se hará una descripción de un método preferido para producir el alambrón de acero de la presente invención mencionado anteriormente.
El alambrón de acero con alto contenido de carbono como se menciona en la presente invención se produce generalmente mediante el siguiente procedimiento en el que un tocho de acero con un componente químico predeterminado ajustado de antemano se austenitiza mediante calentamiento y a continuación, se lamina en caliente para proporcionar un alambrón de acero que tiene un diámetro de cable predeterminado.
Después del laminado en caliente, el alambrón de acero se coloca en forma de anillo en un transportador de enfriamiento y a continuación, se enfría. En este momento, la temperatura de colocación se establece preferiblemente entre 880 y 980°C. Cuando la temperatura de colocación es demasiado alta o baja, las características de la incrustación pueden cambiar, ejerciendo una influencia adversa en un tratamiento de descascarillado mecánico (MD) antes del trefilado. La temperatura de colocación es preferiblemente de 900°C o superior y 960°C o inferior. Aunque se puede utilizar el otro tratamiento de descascarillado tal como el decapado, se recomienda controlar la temperatura de colocación dentro del intervalo anterior teniendo en cuenta la productividad. A continuación, se inicia el enfriamiento a una temperatura de 800°C o más. Las condiciones de enfriamiento son extremadamente importantes para controlar la diferencia de concentración de Si deseada dentro de un intervalo predeterminado. Existe la necesidad de que toda la bobina colocada en forma de anillo se encuentre dentro del intervalo mencionado anteriormente de temperatura de parada de enfriamiento y temperatura de mantenimiento. Específicamente, el enfriamiento se realiza a la temperatura de parada de enfriamiento de 480 a 620°C a una velocidad de enfriamiento promedio de 12 a 60°C/s. En este momento, cuando la velocidad de enfriamiento promedio es baja, la diferencia de concentración de Si generada en una interfase de cementita proeutectoide se pierde por difusión de átomos de Si, por lo que no se obtiene la diferencia de concentración de Si deseada. Mientras tanto, cuando la tasa de enfriamiento promedio es alta, se forma una estructura superenfriada y la proporción de área de perlita se vuelve inferior a 90%. La velocidad de enfriamiento promedio es más preferiblemente de 15°C/s o más y de 55°C/s o menos.
Cuando la temperatura inicial de enfriamiento es baja, la precipitación de la cementita proeutectoide comienza durante el enfriamiento, lo que corresponde al caso en el que la tasa de enfriamiento promedio es baja, de modo que la diferencia de concentración de Si disminuye. Cuando la temperatura de parada de enfriamiento es baja, se forma una estructura superenfriada tal como la bainita para disminuir así la razón de área de la perlita. Mientras tanto, cuando la temperatura de parada de enfriamiento es alta, los átomos de Si se difunden para disminuir así la diferencia de concentración de Si. La temperatura de parada de enfriamiento es más preferiblemente de 500°C o mayor y de 600°C o menor.
Después de detener el enfriamiento, la temperatura se eleva a la temperatura de mantenimiento de 590 a 650°C y se lleva a cabo la transformación en perlita. Cuando la temperatura de mantenimiento es demasiado alta, los átomos de Si se difunden para disminuir así la diferencia de concentración de Si. Mientras tanto, cuando la temperatura de mantenimiento es demasiado baja, se genera una estructura superenfriada para disminuir así la razón de área de perlita. La temperatura de mantenimiento es más preferiblemente 600°C o mayor y 640°C o menor.
El alambrón de acero de la presente invención se obtuvo mediante el procedimiento mencionado anteriormente, y a continuación, se enrolló en forma de espiral para obtener una espiral de alambrón. A continuación, se realiza el trefilado para obtener un alambre de acero con el diámetro y la resistencia deseados.
Preferiblemente, se realiza un tratamiento de patentado después del trefilado. Puede obtenerse un alambre de acero extrafino que tiene un diámetro de alambre de aproximadamente 0,2 mm sometiéndolo a trefilado adicional después del tratamiento de patentado. No existe ninguna limitación concreta sobre las condiciones del tratamiento de patentado y, por ejemplo, es posible emplear condiciones tales como temperatura de calentamiento de 950°C y temperatura de patentado de 600°C. El tratamiento de patentado puede realizarse no solo una vez, sino también varias veces (por ejemplo, de 2 a 3 veces).
El alambre de acero de la presente invención así obtenido tiene una alta resistencia a la tracción tal como aproximadamente 4.000 MPa o más. De acuerdo con la presente invención, se obtiene un alambre de acero que tiene un diámetro de alambre de aproximadamente 0,1 a 0,4 mm, de manera que el alambre de acero así obtenido se usa adecuadamente para cordones de acero, cuerdas de alambre, alambres para SAW y similares.
Esta solicitud reivindica prioridad basada en la solicitud de patente japonesa 2015-070095 presentada el 30 de marzo de 2015 y la solicitud de patente japonesa 2015-188843 presentada el 25 de septiembre de 2015.
Ejemplos
Si bien la presente invención se describirá más específicamente a continuación a modo de Ejemplos, se debe entender que la presente invención no se limita a los Ejemplos, y también se incluyen en el alcance de la presente invención diferentes variaciones de diseño realizadas de acuerdo con los propósitos descritos anteriormente y en lo sucesivo.
Cada uno de los aceros A a Z (forma en sección transversal: 155 mm x 155 mm) mostrados en la Tabla 1 se calentó a una temperatura de 1.000°C y se laminó en caliente hasta un diámetro de alambre predeterminado de 5,5 mm. A continuación, el acero laminado en caliente se colocó en forma de anillo en un transportador de enfriamiento y se dejó que experimentara la transformación en perlita mientras se controlaba el enfriamiento mediante enfriamiento rápido, y a continuación, se enrolló en forma de bobina para obtener una bobina de material laminado. Las condiciones de enfriamiento después del laminado y el diámetro del alambrón después del laminado se muestran en la Tabla 2.
Utilizando la bobina de material laminado así obtenida, se midieron los siguientes elementos.
Medición de la razón de área de la Perlita (P)
Después de cortar la parte inestable del extremo de la bobina de material enrollado, se recogió el extremo del producto no defectuoso para obtener una muestra de 5 cm de longitud. Se tomó una micrografía de una sección transversal perpendicular a la dirección longitudinal de un alambrón de la muestra así obtenida mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM). Utilizando la micrografía así obtenida, se determinó la razón de área de una estructura perlítica y una estructura no perlítica mediante un método de recuento de puntos. El método de recuento de puntos es un método en el que la micrografía se secciona en mallas y se cuenta el número de estructuras existentes en los puntos de celosía para determinar así fácilmente una razón de área de la estructura. Específicamente, se tomó una micrografía del centro de la sección transversal con un aumento de 4.000 veces para fabricar tres micrografías SEM. Cada micrografía se seccionó en 100 puntos de celosía y se determinó una razón de área de la perlita, y a continuación, se calculó un promedio. El área de evaluación de una micrografía SEM es 868 |jm2 La razón de área de la perlita y los detalles de la estructura en cada muestra se muestran en la Tabla 2. La estructura no perlítica detectada por el método de recuento de puntos anterior (estructura de cementita proeutectoide, estructura de bainita) también se muestra en la Tabla 2. En la tabla, P denota una estructura de perlita, B denota una estructura de bainita, y 0 denota cementita proeutectoide.
Evaluación de la longitud máxima de la cementita proeutectoide (6)
Utilizando la micrografía SEM así obtenida, se midió una longitud de cada cementita proeutectoide observada y se determinó una longitud máxima. La cementita proeutectoide precipita en forma de placa y, cuando la cementita laminar se divide en múltiples ramas, se utilizó el valor total de las longitudes de cada rama.
Medición de la diferencia de concentración de Si
Utilizando la micrografía SEM así obtenida, con respecto a la cementita proeutectoide así observada, se realizó un análisis de línea de la concentración de Si mediante espectrometría de rayos X de energía dispersiva (EDX) usando un microscopio electrónico de transmisión de barrido con corrección de aberración esférica (Cs-STEM), y a continuación, se determinó la diferencia de concentración de Si entre el interior de la fase de cementita proeutectoide y la fase de ferrita existente alrededor de la fase de cementita proeutectoide. Específicamente, se midieron respectivamente el promedio de la concentración de Si de la fase de cementita proeutectoide y el valor máximo de la concentración de Si de la fase de ferrita, y a continuación, la diferencia se definió como la diferencia de concentración de Si. Se estableció el ancho de paso del análisis de línea en 2 nm y la longitud de evaluación se estableció en 200 nm.
Evaluación de las propiedades mecánicas de la bobina de material laminado
Después de cortar la parte inestable del extremo de la bobina de material enrollado, se recogió un anillo del extremo de la bobina del producto no defectuoso y a continuación, se dividió en ocho muestras en una dirección longitudinal. De acuerdo con JlS Z2201, se realizó una prueba de tracción y se midió la resistencia a la tracción TS. Se determinó el promedio de la resistencia a la tracción de ocho muestras en total, y a continuación, se calculó la TS de la bobina de material laminado.
Evaluación de la capacidad de trefilado del alambre
Utilizando la bobina anterior de material laminado, se realizó un trefilado en frío hasta un diámetro de alambre predeterminado en la tensión por trefilado en la Tabla 2, y a continuación, se determinó la resistencia a la tracción TS después del trefilado. Cada cantidad de trefilado es de 200 kg. Cuando se produjo una rotura de alambre durante el trefilado, se llenó la tabla "rotura de alambre".
Estos resultados se muestran colectivamente en la Tabla 2.
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Tabla 1B
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Estos resultados pueden explicarse mediante la siguiente consideraci n.
Las muestras de los ensayos números 1 a 3, 11-12, 14-19, 21 y 24 a 32 son ejemplos que satisfacen los requisitos de la presente invención, y se confirmó una capacidad de trefilado satisfactoria sin provocar rotura del alambre. En particular, con respecto a todas las muestras de los Núm. de prueba 3, 11 a 14, 16 a 18, 20 y 21 en los que se utilizan los aceros C a G, I a K, M y N, conteniendo cada uno B, en la Tabla 1, el trefilado se podría realizar con una gran tensión de trefilado sin causar rotura del alambre. De estos, con respecto a las muestras de los Núm. de prueba 11 y 12 en las que se utilizan los aceros D y E, conteniendo cada uno Co además de B, en la Tabla 1, el trefilado se podría realizar con un intervalo de tensión de trefilado superior (2,13 o más).
Por el contrario, los ejemplos que se mencionan a continuación tienen los siguientes defectos.
Con respecto a todas las muestras de los Núm. de prueba 4 a 10, se utilizó el acero C que satisface los requisitos de la presente invención en la Tabla 1. Sin embargo, dado que la producción se realizó sin satisfacer ninguna de las condiciones recomendadas por la presente invención, se produjo la rotura del alambre durante el trefilado.
Específicamente, con respecto a la muestra del Núm. de prueba 4, debido a la baja temperatura de inicio de enfriamiento, la diferencia de concentración de Si disminuyó y la longitud máxima de la cementita proeutectoide aumentó, y por lo tanto se produjo la rotura del alambre durante el trefilado.
Con respecto a la muestra del Núm. de prueba 5, debido a la gran velocidad de enfriamiento promedio desde la temperatura de inicio de enfriamiento hasta la temperatura de parada de enfriamiento, la razón de área de perlita disminuyó y, por lo tanto, se produjo la rotura del alambre durante el trefilado.
Con respecto a la muestra del Núm. de prueba 6, debido a la pequeña tasa de enfriamiento promedio desde la temperatura de inicio de enfriamiento hasta la temperatura de parada de enfriamiento, la diferencia de concentración de Si disminuyó y la longitud máxima de cementita proeutectoide aumentó, por lo que se produjo la rotura del alambre durante el trefilado.
Con respecto a la muestra del Núm. de prueba 7, debido a la baja temperatura de parada de enfriamiento, la razón de área de perlita disminuyó y por lo tanto se produjo la rotura del alambre durante el trefilado.
Con respecto a la muestra del Núm. de prueba 8, debido a la alta temperatura de parada de enfriamiento, la diferencia de concentración de Si disminuyó y la longitud máxima de la cementita proeutectoide aumentó, por lo que se produjo la rotura del alambre durante el trefilado.
Con respecto a la muestra del Núm. de prueba 9, debido a la baja temperatura de mantenimiento, la razón de área de perlita disminuyó y por lo tanto se produjo la rotura del alambre durante el trefilado.
Con respecto a la muestra del Núm. de prueba 10, debido a la alta temperatura de mantenimiento, la diferencia de concentración de Si disminuyó y la longitud máxima de la cementita proeutectoide aumentó, por lo que se produjo la rotura del alambre durante el trefilado.
Con respecto a la muestra del Núm. de ensayo 22, dado que se usó el acero O con un alto contenido de C en la Tabla 1, la longitud máxima de la cementita proeutectoide aumento y por lo tanto se produjo la rotura del alambre durante el trefilado.
Con respecto a la muestra del Núm. de ensayo 23, dado que se usó el acero P que tenía un pequeño contenido de Si en la Tabla 1, la diferencia de concentración de Si disminuyó y la longitud máxima de cementita proeutectoide aumentó, por lo que se produjo la rotura del alambre durante el trefilado.
Los Núm. de Ensayo 13 y 20 tienen una razón de área de perlita fuera de la razón definida en la presente reivindicación 1.

Claims (2)

1. Un alambrón de acero que comprende, en % en masa, C: de 0,90 a 1,3%, Si: de 0,4 a 1,2%, Mn: de 0,2 a 1,5%, P: más de 0% y 0,02% o menos, S: más de 0% y 0,02% o menos, Al: más de 0% y 0,008% o menos, Ti: de 0 a 0,005%, y N: de 0,001 a 0,008%, y opcionalmente comprende adicionalmente, en % en masa, al menos uno que pertenece a cualquiera de los siguientes (a) a (d):
(a) B: más de 0% y 0,01% o menos,
(b) Co: más de 0% y 1,5% o menos,
(c) al menos uno seleccionado del grupo formado por V: más de 0% y 0,5% o menos, y Cr: más de 0% y 0,5% o menos, y
(d) al menos uno seleccionado del grupo que consiste en Cu: más de 0% y 0,5% o menos, Ni: más de 0% y 0,5% o menos, y Nb: más de 0% y 0,5% o menos,
siendo el resto hierro e impurezas inevitables, en donde
la estructura incluye perlita y cementita proeutectoide,
la razón de área de perlita es de 95% o más con relación a toda la estructura,
la longitud máxima de la cementita proeutectoide es de 15 pm o menos,
la diferencia de concentración entre el promedio de la concentración de Si dentro de la cementita proeutectoide y el valor máximo de la concentración de Si dentro de la ferrita que forma una estructura laminar de perlita es de 0,50 a 3%, y
la razón de área de la perlita, la longitud máxima de la cementita proeutectoide y la diferencia de concentración se miden como se especifica en la descripción.
2. El alambre de acero obtenido por trefilado del alambrón de acero según la reivindicación 1.
ES16772782T 2015-03-30 2016-03-29 Material de alambre de acero con alto contenido de carbono con excelente capacidad de trefilado, y alambre de acero Active ES2835325T3 (es)

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