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ES2947318T3 - Un procedimiento de fabricación de una lámina de acero tratada térmicamente - Google Patents

Un procedimiento de fabricación de una lámina de acero tratada térmicamente Download PDF

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ES2947318T3
ES2947318T3 ES17826577T ES17826577T ES2947318T3 ES 2947318 T3 ES2947318 T3 ES 2947318T3 ES 17826577 T ES17826577 T ES 17826577T ES 17826577 T ES17826577 T ES 17826577T ES 2947318 T3 ES2947318 T3 ES 2947318T3
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steel
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ArcelorMittal SA
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Abstract

La presente invención se refiere a un método para fabricar una lámina de acero tratada térmicamente. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un procedimiento de fabricación de una lámina de acero tratada térmicamente
[0001] La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de una lámina de acero tratada térmicamente que tiene una composición química de acero y una microestructura mobjetivo que comprende del 0 al 100 % de al menos una fase elegida entre: ferrita, martensita, bainita, perlita, cementita y austenita, en una línea de tratamiento térmico. La invención es particularmente adecuada para la fabricación de vehículos automotores.
[0002] Es conocido el uso de láminas de acero recubiertas o desnudas para la fabricación de vehículos automotores. Una multitud de grados de acero se utilizan para fabricar un vehículo. La elección del grado de acero depende de la aplicación final de la pieza de acero. Por ejemplo, se pueden producir aceros IF (libres de intersticio) para una pieza expuesta, se pueden producir aceros TRIP (plasticidad inducida por transformación) para travesaños de asiento y suelo o pilares A y se pueden producir aceros DP (fase dual) para rieles traseros o travesaños del techo.
[0003] Durante la producción de estos aceros, se realizan tratamientos cruciales en el acero para obtener la pieza deseada que tiene propiedades mecánicas exceptuadas para una aplicación específica. Dichos tratamientos pueden ser, por ejemplo, un recocido continuo antes de la deposición de un recubrimiento metálico o un tratamiento de templado y partición. Por lo general, el tratamiento a realizar se selecciona en una lista de tratamientos conocidos, eligiéndose este tratamiento dependiendo del grado de acero.
[0004] La solicitud de patente WO2010/049600 se refiere a un procedimiento de uso de una instalación para el tratamiento térmico de un fleje de acero en continuo movimiento, que comprende las etapas de: seleccionar una velocidad de enfriamiento del fleje de acero dependiendo, entre otros, de las características metalúrgicas a la entrada y las características metalúrgicas requeridas a la salida de la instalación; introducir las características geométricas de la banda; calcular el perfil de transferencia de potencia a lo largo de la ruta del acero a la luz con la velocidad de la línea; determinar los valores deseados para los parámetros de ajuste de la sección de enfriamiento y ajustar la transferencia de potencia de los dispositivos de enfriamiento de la sección de enfriamiento según dichos valores de monitoreo.
[0005] Sin embargo, este procedimiento solo se basa en la selección y la aplicación de ciclos de enfriamiento bien conocidos. Esto significa que para un grado de acero, por ejemplo, los aceros TRIP, existe un gran riesgo de que se aplique el mismo ciclo de enfriamiento incluso si cada acero TRIP tiene sus propias características que comprenden composición química, microestructura, propiedades, textura de la superficie, etc. Así pues, el procedimiento no tiene en cuenta las características reales del acero. Esto permite el tratamiento térmico no personalizado de una multitud de grados de acero.
[0006] En consecuencia, el tratamiento térmico no está adaptado a un acero específico y, por lo tanto, al final del tratamiento, no se obtienen las propiedades deseadas. Además, después del tratamiento, el acero puede tener una gran dispersión de las propiedades mecánicas. Finalmente, incluso si se puede fabricar una amplia gama de grados de acero, la calidad del acero tratado es pobre.
[0007] La solicitud de patente JPH1036923 describe un procedimiento de recocido en un horno en el que, cuando el procesamiento se realiza en condiciones especiales diferentes de las condiciones de fabricación predeterminadas, las condiciones de fabricación se actualizan y transmiten. La información de actualización y la información de identificación correspondiente a la información de actualización se establecen de antemano.
[0008] La solicitud de patente WO 2010/049600 describe un horno para el tratamiento térmico de un fleje de acero laminado en continuo, y dicho horno comprende una sección de precalentamiento, una sección de mantenimiento de temperatura y una sección de enfriamiento que comprende, un primer dispositivo de templado que no oxida el tira y tiene un poder de transferencia ajustable y un segundo dispositivo de templado que oxida la tira y tiene un poder de transferencia ajustable. El horno comprende medios de control y actuación para ajustar la energía de transferencia de cada uno de los dispositivos de templado primero y segundo en función de una velocidad de enfriamiento deseada y de las características de tamaño de la tira.
[0009] Por lo tanto, el objetivo de la invención es resolver los inconvenientes anteriores proporcionando un procedimiento para fabricar una lámina de acero tratada térmicamente que tiene una composición química específica de acero y una microestructura mobjetivo específica a alcanzar en una línea de tratamiento térmico. En particular, el objetivo es realizar un tratamiento adaptado a cada lámina de acero, calculándose dicho tratamiento con mucha precisión en el menor tiempo de cálculo posible con el fin de proporcionar una lámina de acero que tenga las propiedades exceptuadas, teniendo dichas propiedades la mínima dispersión de propiedades posible.
[0010] Este objetivo se logra proporcionando un procedimiento según la reivindicación 1. El procedimiento también puede comprender cualquiera de las características de las reivindicaciones 2 a 16.
[0011] Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención.
[0012] Para ilustrar la invención, se describirán diversas realizaciones y ensayos de ejemplos no limitantes, en particular, con referencia a las siguientes Figuras:
La Figura 1 ilustra un ejemplo del procedimiento según la presente invención.
La Figura 2 ilustra un ejemplo en el que se realiza un recocido continuo de una lámina de acero que comprende una etapa de calentamiento, una etapa de inmersión, una etapa de enfriamiento y una etapa de sobreenvejecimiento.
La Figura 3 ilustra una realización preferida según la invención.
La Figura 4 ilustra un ejemplo según la invención en el que se realiza un recocido continuo en una lámina de acero antes de la deposición de un recubrimiento por inmersión en caliente.
La Figura 5 ilustra un ejemplo en el que se realiza un tratamiento de templado y partición en una lámina de acero.
[0013] Se definirán los siguientes términos:
- CC: composición química en porcentaje en peso,
- mobjetivo: valor dirigido de la microestructura,
- mestándar: la microestructura del producto seleccionado,
- Pobjetivo: valor dirigido de una propiedad mecánica,
- mi: microestructura inicial de la lámina de acero,
- X: fracción de fase en porcentaje en peso,
- T: temperatura en grados Celsius (°C),
- 1: tiempo (s),
- s: segundos,
- UTS: resistencia máxima a la tracción,
- YS: límite elástico (MPa),
- recubrimiento metálico a base de zinc significa un recubrimiento metálico que comprende más del 50 % de zinc, - recubrimiento metálico a base de aluminio significa un recubrimiento metálico que comprende más del 50 % de aluminio y
- la trayectoria térmica, TPestándar, TPobjetivo, TPx y TPxint comprende un tiempo, una temperatura del tratamiento térmico y al menos una velocidad elegida de: una velocidad de enfriamiento, una isoterma o una velocidad de calentamiento. La isoterma tiene una temperatura constante.
[0014] La designación «acero» o «lámina de acero» significa una lámina de acero, una bobina, una placa que tiene una composición que permite que la pieza alcance una resistencia a la tracción de hasta 2500 MPa y más preferentemente hasta 2000 MPa. Por ejemplo, la resistencia a la tracción es superior o igual a 500 MPa, preferentemente superior o igual a 1000 MPa, ventajosamente superior o igual a 1500 MPa. Se incluye un amplio intervalo de composición química ya que el procedimiento según la invención se puede aplicar a cualquier tipo de acero.
[0015] La invención se refiere a un procedimiento de ajuste dinámico para la fabricación de una lámina de acero tratada térmicamente que tiene una composición química de acero y una microestructura mobjetivo que comprende del 0 al 100 % de al menos una fase elegida entre: ferrita, martensita, bainita, perlita, cementita y austenita, en una línea de tratamiento térmico que comprende:
A. una etapa de preparación que comprende:
1) una subetapa de selección en la que la composición química y mobjetivo se comparan con una lista de productos predefinidos, cuya microestructura incluye fases predefinidas y una proporción predefinida de fases, para seleccionar un producto que tenga una microestructura estándar más cercana a mobjetiv y una trayectoria térmica predefinida TPestándar para °obtener mestándar
2) una subetapa de cálculo en la que se calculan al menos dos trayectorias térmicas TPx, cada TPx correspondiente a una microestructura mx obtenida al final de TPx, en base al producto seleccionado de la etapa A.1) y TPestándar y mi para alcanzar mobjetivo, calculándose la entalpía térmica H liberada o consumida entre mi y mobjetivo de manera que:
Hx = (Xferrita * Hferrita) (Xmartensita * H martensita) (Xbainita * Hbainita)
ÍXpearlita * H pe arista) (H cementita *Xcementita) ÍHaustenita* Xausíenita)
siendo X una fracción de fase, se calcula todo el ciclo térmico TPx de manera que:
Figure imgf000004_0001
con Cpe: el calor específico de la fase (J-kg'1-K'1), p: la densidad del acero (g.irr3), Ep: espesor del acero (m), tp: el flujo de calor ( convectivo radiativo en W), Hx (J.Kg-1), T: temperatura (°C) y t: tiempo (s), 3) una subetapa de selección en la que se selecciona una trayectoria térmica TPobjetivo para alcanzar mobjetivo, siendo TPobjetivo elegido de TPx y siendo seleccionado de manera que mx esté lo más cercano a mobjetivo,
B. una etapa de tratamiento térmico en el que la TPobjetivo se realiza en la lámina de acero.
[0016] Sin querer limitarse a ninguna teoría, parece que cuando se aplica el procedimiento según la presente invención, es posible obtener un tratamiento térmico personalizado para cada lámina de acero a tratar en un corto tiempo de cálculo. De hecho, el procedimiento según la presente invención permite una trayectoria de enfriamiento precisa y específica que tiene en cuenta mobjetivo, en particular la proporción de todas las fases durante el tratamiento y mi (incluida la dispersión de la microestructura a lo largo de la lámina de acero). De hecho, el procedimiento según la presente invención tiene en cuenta el cálculo de las fases termodinámicamente estables, es decir, ferrita, austenita, cementita y perlita, y las fases termodinámicas metaestables, es decir, bainita y martensita. Por lo tanto, se obtiene una lámina de acero que tiene las propiedades esperadas con la mínima dispersión de propiedades posible.
[0017] Preferentemente, la microestructura mobjetivo a alcanzar comprende:
- el 100 % de austenita,
- del 5 al 95 % de martensita, del 4 al 65 % de bainita, siendo el resto ferrita,
- del 8 al 30 % de austenita residual, del 0,6 al 1,5 % de carbono en solución sólida, siendo el resto ferrita, martensita, bainita, perlita y/o cementita,
- del 1 % al 30% de ferrita y del 1 % al 30 % de bainita, del 5 y el 25 % de austenita, siendo el resto martensita, - del 5 al 20 % de austenita residual, siendo el resto martensita,
- ferrita y austenita residual,
- fases residuales de austenita e intermetálicas,
- del 80 al 100 % de martensita y del 0 al 20 % de austenita residual
- el 100% de martensita,
- del 5 al 100 % de perlita y del 0 al 95 % de ferrita y
- al menos el 75 % de ferrita equiaxada, del 5 al 20 % de martensita y bainita en una cantidad inferior o igual al 10 %.
[0018] Ventajosamente, durante la subetapa de selección A.1), la composición química y mobjetivo se comparan con una lista de productos predefinidos. Los productos predefinidos pueden ser de cualquier tipo de grado de acero. Por ejemplo, estos incluyen DP de fase dual, plasticidad inducida por transformación (TRlP), acero templado y dividido (Q&P), plasticidad inducida por maclado (TWIP), bainita libre de carburo (CFB), acero endurecido por presión (PHS), TRIPLEX, DÚPLEX y alta ductilidad de fase dual (DP HD).
[0019] La composición química depende de cada lámina de acero. Por ejemplo, la composición química de un acero DP puede comprender:
0,05 < C < 0,3 %,
0,5 < Mn < 3,0 %,
S <0,008 %,
P <0,080 %,
N <0,1 %,
Si <1,0 %,
constituyendo el resto de la composición hierro e impurezas inevitables resultantes del desarrollo.
[0020] Cada producto predefinido comprende una microestructura que incluye fases predefinidas y una proporción predefinida de fases. Preferentemente, las fases predefinidas en la etapa A.1) están definidas por al menos un elemento elegido de entre: el tamaño, la forma y la composición química. Por lo tanto, mobjetivo incluye fases predefinidas además de proporciones predefinidas de fase. Ventajosamente, mi, mx, mobjetivo incluyen fases definidas por al menos un elemento elegido de entre: el tamaño, la forma y la composición química. Según la invención, el producto predefinido que tiene una microestructura mestándar más cercana a mobjetivo se selecciona así como la TPestándar para alcanzar el mestándar. mestándar comprende las mismas fases que mobjetivo. Preferentemente, mestándar también comprende las mismas proporciones de fases que mobjetivo.
[0021] La Figura 1 ilustra un ejemplo según la invención en el que la lámina de acero a tratar tiene la siguiente CC en peso: 0,2 % de C, 1,7 % de Mn, 1,2 % de Si y 0,04 % de Al. mobjetivo comprende 15 % de austenita residual, 40 % de bainita y 45 % de ferrita, a partir del 1,2 % de carbono en solución sólida en la fase de austenita. Según la invención, CC y mobjetivo se seleccionan y comparan con una lista de productos predefinidos elegidos de entre los productos 1 a 4. CC y mobjetivo corresponden al producto 3 o 4, siendo dicho producto un acero TRIP.
[0022] El Producto 3 tiene la siguiente CC3 en peso: 0,25 % de C, 2,2 % de Mn, 1,5 % de Si y 0,04 % de Al. m3 comprende 12 % de austenita residual, 68 % de ferrita y 20 % de bainita, a partir del 1,3 % de carbono en solución sólida en la fase de austenita.
[0023] El Producto 4 tiene la siguiente CC4 en peso: 0,19 % de C, 1,8 % de Mn, 1,2 % de Si y 0,04 % de Al. mobjetivo comprende 12 % de austenita residual, 45 % de bainita y 43 % de ferrita, a partir del 1,2 % de carbono en solución sólida en la fase de austenita.
[0024] El Producto 4 tiene una microestructura itu más cercana a mobjetivo ya que tiene las mismas fases que mobjetivo en las mismas proporciones.
[0025] Como se muestra en la Figura 1, dos productos predefinidos pueden tener la misma composición química CC y diferentes microestructuras. De hecho, el Producto1 y el Productor son aceros DP600 (fase dual que tiene una UTS de 600 MPa). Una diferencia es que el Producto1 tiene una microestructura mi y el Productor tiene una microestructura diferente mr. La otra diferencia es que el Producto1 tiene un YS de 360 MPa y el Productor tiene un YS de 420 MPa. Por lo tanto, es posible obtener láminas de acero que tienen diferentes UTS/YS de compromiso para un grado de acero.
[0026] Durante la subetapa de cálculo A.2), se calculan al menos dos trayectorias térmicas TPx en función del producto seleccionado de la etapa A.1) y mi para alcanzar mobjetivo. El cálculo de TPx tiene en cuenta el comportamiento térmico y el comportamiento metalúrgico de la lámina de acero en comparación con los procedimientos convencionales en los que solo se considera el comportamiento térmico. En el ejemplo de la Figura 1, el producto 4 se selecciona porque tu es el más cercano a mobjetivo, y tu y TP4 corresponden respectivamente a mestándar y TPestándar.
[0027] La Figura 2 ilustra un recocido continuo de una lámina de acero que comprende una etapa de calentamiento, una etapa de inmersión, una etapa de enfriamiento y una etapa de sobreenvejecimiento. Se calcula que una multitud de TPx alcanza mobjetivo tal como se muestra solo para la etapa de calentamiento en la Figura
2. En este ejemplo, los TPx se calculan a lo largo de todo el recocido continuo (no se muestra).
[0028] Preferentemente, se calculan al menos 10 TPx, más preferentemente al menos 50, ventajosamente al menos 100 y más preferentemente al menos 1000. Por ejemplo, el número de TPx calculada es entre 2 y 10000, preferentemente entre 100 y 10000, más preferentemente entre 1000 y 10000.
[0029] En la etapa A.3), se selecciona una trayectoria térmica TPobjetivo para alcanzar mobjetivo. TPobjetivo se elige de TPx de modo que mx sea el más cercano a mobjetivo. Por lo tanto, en la Figura 1,, TPobjetivo se elige de una multitud de TPx. Preferentemente, las diferencias entre las proporciones de fase presentes en mobjetivo y mx es del ±3 %.
[0030] En la etapa A.2), la entalpia térmica H liberada o consumida entre mi y mobjetivo se calcula de manera que:
Hx = (Xferrita * Hferrita) (Xmartensita * H martensita) (Xbainita * Hbainita) (Xpearlita
Hpearlita) (Hcementita ~2„Xcementita) (Haustenita-t—2_Xaustenita)
siendo X una fracción de fase.
[0031] Sin querer limitarse a ninguna teoría, H representa la energía liberada o consumida a lo largo de la trayectoria térmica cuando se realiza una transformación de fase. Se cree que algunas transformaciones de fase son exotérmicas y algunas de ellas son endotérmicas. Por ejemplo, la transformación de ferrita en austenita durante una trayectoria de calentamiento es endotérmica mientras que la transformación de austenita en perlita durante una trayectoria de enfriamiento es exotérmica.
[0032] En la etapa A.2), se calcula todo el ciclo térmico TPx de manera que:
Figure imgf000006_0001
con Cpe: el calor específico de la fase (Jkg-1 K-1), p: la densidad del acero (g.m-3), Ep: el espesor del acero (m), 9 : el flujo de calor (convectivo y radiativo en W), H* (J.kg-1), T: temperatura (°C) y t: tiempo (s).
[0033] Preferentemente, en la etapa A.2), se calculan al menos una microestructura de acero intermedia mxint correspondiente a una trayectoria térmica intermedia TPxint y la entalpía térmica Hxint. En este caso, el cálculo de TPx se obtiene mediante el cálculo de una multitud de TPxint. Por lo tanto, preferentemente, TPx es la suma de todas las TPxint y Hx es la suma de todas las Hxint. En esta realización preferida de la invención, TPxint se calcula periódicamente. Por ejemplo, se calcula cada 0,5 segundos, preferentemente 0,1 segundos o menos.
[0034] La Figura 3 ilustra una realización preferida en la que en la etapa A.2), se calculan mint1 y mint2 correspondientes respectivamente a TPxint1 y TPxint2, así como Hxint1 y Hxint2. Hax durante toda la trayectoria térmica se determina para calcular TPx.
[0035] En una realización preferida dela invención, antes de la etapa A.1), se selecciona al menos una propiedad mecánica dirigida Pobjetivo elegida entre el límite elástico YS, la resistencia máxima a la tracción UTS, el alargamiento, la expansión del orificio y la conformabilidad. En esta realización, preferentemente, mobjetivo se calcula en función de Pobjetivo.
[0036] Sin querer limitarse a ninguna teoría, se cree que las características de la lámina de acero están definidas por los parámetros del procedimiento aplicados durante la producción de acero. Por lo tanto, ventajosamente, en la etapa A.2), los parámetros del procedimiento a los que se somete la lámina de acero antes de entrar a la línea de tratamiento térmico se tienen en cuenta para calcular TPx. Por ejemplo, los parámetros de procedimiento comprenden al menos un elemento elegido de entre: una temperatura de laminación final, una trayectoria de enfriamiento de la mesa de agotamiento, una temperatura de bobinado, una velocidad de enfriamiento de la bobina y una velocidad de reducción de laminación en frío.
[0037] En otra realización, para el cálculo de TPx se tienen en cuenta los parámetros de procedimiento de la línea de tratamiento a los que se someterá la lámina de acero en la línea de tratamiento térmico. Por ejemplo, los parámetros del procedimiento comprenden al menos un elemento elegido de entre: la velocidad de la línea, una temperatura específica de la lámina de acero térmica a alcanzar, la potencia de calentamiento de las secciones de calentamiento, una temperatura de calentamiento y una temperatura de inmersión, la potencia de enfriamiento de las secciones de enfriamiento, una temperatura de enfriamiento, una temperatura de sobreenvejecimiento.
[0038] Preferentemente, la trayectoria térmica, TPx, TPxint, TPestándar o TPobjetivo comprenden al menos un tratamiento elegido de: un tratamiento de calentamiento, un tratamiento de isoterma o un tratamiento de enfriamiento. Por ejemplo, la trayectoria térmica puede ser un recocido de recristalización, una trayectoria de endurecimiento por presión, una trayectoria de recuperación, un recocido austenítico completo o intercrítico, una trayectoria de atemperadoo de partición, una trayectoria isotérmica o una trayectoria de templado.
[0039] Preferentemente, se realiza un recocido de recristalización. El recocido de recristalización comprende opcionalmente una etapa de precalentamiento, una etapa de calentamiento, una etapa de inmersión, una etapa de enfriamiento y opcionalmente una etapa de ecualización. En este caso, se realiza en un horno de recocido continuo que comprende opcionalmente una sección de precalentamiento, una sección de calentamiento, una sección de inmersión, una sección de enfriamiento y opcionalmente una sección de ecualización. Sin querer limitarse a ninguna teoría, se cree que el recocido de recristalización es la trayectoria térmica más difícil de manejar ya que comprende muchas etapas a tener en cuenta que comprenden etapas de enfriamiento y calentamiento.
[0040] Preferentemente, cada vez que una nueva lámina de acero entra en la línea de tratamiento térmico, se realiza automáticamente una nueva etapa de cálculo A.2) en función de la etapa de selección A.1) realizada de antemano. De hecho, el procedimiento según la presente invención adapta la trayectoria térmica TPobjetivo a cada lámina de acero incluso si el mismo grado de acero entra en la línea de tratamiento térmico ya que las características reales de cada acero a menudo difieren. La nueva lámina de acero se puede detectar y las nuevas características de la lámina de acero se miden y se preseleccionan de antemano. Por ejemplo, un detector detecta la soldadura entre dos bobinas.
[0041] En esta realización preferida, una adaptación de la trayectoria térmica se realiza a medida que la lámina de acero entra en la línea de tratamiento térmico en los primeros metros de la lámina para evitar una fuerte variación del procedimiento.
[0042] La Figura 4 ilustra un ejemplo según la invención en el que se realiza un recocido continuo en una lámina de acero antes de la deposición de un recubrimiento por inmersión en caliente. Con el procedimiento según la presente invención, después de una selección de un producto predefinido que tiene una microestructura cercana a mobjetivo (no se muestra), se calcula una TPx en función de mi, el producto seleccionado y mobjetivo. En este ejemplo, se calculan las trayectorias térmicas intermedias TPxint1 a TPxint6, correspondientes respectivamente a de mxint1 a mxint6, y de Hxint1 a Hxint6. Hx se determina para obtener TPx. En esta Figura, TPobjetivo ha sido seleccionado de una multitud de TPx.
[0043] Según la presente invención, mobjetivo puede ser la microestructura exceptuada en cualquier momento de un tratamiento térmico. En otras palabras, mobjetivo puede ser la microestructura esperada al final de un tratamiento térmico como se muestra en la Figura 4 o en un momento preciso de un tratamiento térmico como se muestra en la Figura 5. De hecho, por ejemplo, para la lámina de acero Q&P, un punto importante de un tratamiento de templado y partición es la Tq, correspondiente a T'4 en la Figura 5, que es la temperatura de templado. Así, la microestructura a considerar puede ser mobjetivo. En este caso, tras la aplicación de TPobjetivo sobre la lámina de acero, es posible aplicar un tratamiento predefinido.
[0044] Con el método según la presente invención, es posible obtener una bobina hecha de una lámina de acero que incluye dichos tipos de productos predefinidos que incluyen DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DÚPLEX, DP H d , teniendo dicha bobina una variación estándar de propiedades mecánicas por debajo o igual a 25 MPa, preferentemente por debajo o igual a 15 MPa, más preferentemente por debajo o igual a 9 MPa, entre dos puntos cualesquiera a lo largo de la bobina. De hecho, sin querer limitarse a ninguna teoría, se cree que el procedimiento que incluye la etapa de cálculo B.1) tiene en cuenta la dispersión de la microestructura de la lámina de acero a lo largo de la bobina. Por lo tanto, la TPobjetivo aplicada en la lámina de acero en la etapa permite una homogeneización de la microestructura y también de las propiedades mecánicas.
[0045] Preferentemente, las propiedades mecánicas se eligen de YS, UTS y alargamiento. El bajo valor de la variación estándar se debe a la precisión de la TPobjetivo.
[0046] Preferentemente, la bobina está cubierta por un recubrimiento metálico a base de zinc o a base de aluminio.
[0047] Preferentemente, en una producción industrial, la variación estándar de las propiedades mecánicas entre 2 bobinas hechas de una lámina de acero que incluye dichos tipos de producto predefinidos incluyen DP, TRIP, Q&P, TWIP, CFB, PHS, TRIPLEX, DÚPLEX, DP HD medida sucesivamente producida en la misma línea es inferior o igual a 25 MPa, preferentemente inferior o igual a 15 MPa, más preferentemente inferior o igual a 9 MPa.
[0048] Se utiliza una línea de tratamiento térmico para la implementación de un procedimiento según la presente invención para realizar TPobjetivo. Por ejemplo, la línea de tratamiento térmico es un horno de recocido continuo, un horno de endurecimiento por presión, un recocido por lotes o una línea de templado.
[0049] Finalmente, la presente invención se puede implementar usando un producto de programa informático que comprende al menos un módulo metalúrgico, un módulo de optimización y un módulo térmico que cooperan para determinar TPobjetivo, comprendiendo dichos módulos instrucciones de software que, cuando se implementan mediante un ordenador, implementan el procedimiento según la presente invención.
[0050] El módulo metalúrgico predice la microestructura (m*, mobjetivo incluyendo fases metaestables: bainita y martensita y fases estables: ferrita, austenita, cementita y perlita) y más precisamente la proporción de fases a lo largo de todo el tratamiento y predice la cinética de la transformación de fases.
[0051] El módulo térmico predice la temperatura de la lámina de acero dependiendo de la instalación utilizada para el tratamiento térmico, siendo la instalación, por ejemplo, un horno de recocido continuo, las características geométricas de la banda, los parámetros del procedimiento que incluyen la potencia de enfriamiento, calentamiento o energía isotérmica, la entalpía térmica H liberada o consumida a lo largo de la trayectoria térmica cuando se realiza una transformación de fase.
[0052] El módulo de optimización determina la mejor trayectoria térmica para alcanzar mobjetivo, es decir, TPobjetivo siguiendo el procedimiento según la presente invención utilizando los módulos metalúrgicos y térmicos.
[0053] La invención se explicará ahora en ensayos realizados únicamente con fines informativos. No son limitantes.
Ejemplos
[0054] En este ejemplo, se eligió DP780GI que tiene la siguiente composición química:
(Continuación)
Figure imgf000008_0004
[0055] El laminado en frío tuvo una velocidad de reducción del 50 % para obtener un espesor de 1 mm. El mobjetivo a alcanzar comprende 13 % de martensita, 45 % de ferrita y 42 % de bainita, que corresponde a la siguiente Pobjetivo: YS de 500 MPa y una UTS de 780 MPa. También se debe alcanzar una Tenfriamiento de 460 °C para realizar un recubrimiento por inmersión en caliente con un baño de zinc. Esta temperatura debe alcanzarse con una precisión de /- 2 °C para garantizar una buena capacidad de recubrimiento en el baño de Zn.
[0056] En primer lugar, la lámina de acero se comparó con una lista de productos predefinidos para obtener un producto seleccionado que tiene una microestructura mestándar más cercana a mobjetivo. El producto seleccionado también fue un DP780GI que tiene la siguiente composición química:
Figure imgf000008_0003
[0057] La microestructura de DP780GI, es decir, mestándar, comprende 10 % de martensita, 50 % de ferrita y 40 % de bainita. La trayectoria térmica correspondiente TPestándar comprende:
- una etapa de precalentamiento en la que la lámina de acero se calienta desde la temperatura ambiente hasta 680 °C durante 35 segundos,
- una etapa de calentamiento en la que la lámina de acero se calienta de 680 °C a 780 °C durante 38 segundos, - una etapa de inmersión en el que la lámina de acero se calienta a una temperatura de inmersión Tinmersión de 780 °C durante 22 segundos,
- una etapa de enfriamiento en la que la lámina de acero se enfría con 11 chorros de enfriamiento por pulverización de HNx de la siguiente manera:
Figure imgf000008_0001
- un recubrimiento por inmersión en caliente en un baño de zinc a 460 °C,
- el enfriamiento de la lámina de acero hasta el rodillo superior durante 24,6 s a 300 °C y
- el enfriamiento de la lámina de acero a temperatura ambiente.
[0058] A continuación, se calcularon una multitud de trayectorias térmicas TPx basadas en el producto seleccionado DP780 y TPestándar y mi de DP780 para alcanzar mobjetivo.
[0059] Después del cálculo de TPx, se seleccionó una trayectoria térmica TPobjetivo para alcanzar mobjetivo, eligiéndose la TPobjetivo de TPx y que se selecciona de modo que mx sea el más cercano a mobjetivo. TPobjetivo comprende:
- una etapa de precalentamiento en la que la lámina de acero se calienta desde la temperatura ambiente hasta 680 °C durante 35 segundos,
- una etapa de calentamiento en el que la lámina de acero se calienta de 680 °C a 780 °C durante 38 s,
- etapa de inmersión en el que la lámina de acero se calienta a una temperatura de inmersión Tinmersión de 780 °C durante 22 segundos,
- una etapa de enfriamiento en la que la lámina de acero se enfría con 11 chorros de enfriamiento por pulverización de HNx de la siguiente manera:
Figure imgf000008_0002
Figure imgf000009_0003
Continuación
Figure imgf000009_0001
_____ _____
- un recubrimiento por inmersión en caliente en un baño de zinc a 460 °C,
- el enfriamiento de la lámina de acero hasta el rodillo superior durante 24,6 s a 300 °C y
5 - el enfriamiento de la lámina de acero hasta la temperatura ambiente.
La Tabla 1 muestra las propiedades obtenidas con la TPestándary TPobjetivo en la lámina de acero:
Figure imgf000009_0002
0 [0060] La Tabla 1 muestra que con el procedimiento según la presente invención,, es posible obtener una lámina de acero que tiene las propiedades esperadas deseadas ya que la trayectoria térmica TPobjetivo se adapta a cada lámina de acero. Por el contrario, al aplicar una trayectoria térmica convencional, TPestándar, no se obtienen las propiedades esperadas.

Claims (16)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para la fabricación de una lámina de acero tratada térmicamente que tiene una composición química de acero y una microestructura mobjetivo que comprende del 0 al 100 % de al menos una fase elegida entre: ferrita, martensita, bainita, perlita, cementita y austenita, en una línea de tratamiento térmico que comprende:
A. una etapa de preparación que comprende:
1) una subetapa de selección en la que la composición química y mobjetivo se comparan con una lista de productos predefinidos, cuya microestructura incluye fases predefinidas y una proporción predefinida de fases, para seleccionar un producto que tenga una microestructura mestándar más cercana a mobjetivo y una trayectoria térmica predefinida TPestándar para °obtener mestándar'
2 ) una subetapa de cálculo en la que se calculan al menos dos trayectorias térmicas TPx, cada TPx correspondientes a una microestructura mx obtenida al final de TPx, en base al producto seleccionado de la etapa A.1) y TPestándar y la microestructura inicial mi de la lámina de acero para alcanzar mobjetivo, calculándose la entalpía térmica H liberada o consumida entre mi y mobjetivo de manera que:
H x = (Xferrita * Hferrila) (Xmartensita * H martensita) (Xbainita * Hbainita)
(Xpearlita * Hpearlita) (Hcementita * Xcementita) (Haustenita * Xaustenita)
siendo X una fracción de fase, se calcula todo el ciclo térmico TPx de manera que
Figure imgf000010_0001
con Cpe: el calor específico de la fase (J-kg'1-K‘1), p: la densidad del acero (g.irr3), Ep: espesor del acero (m), tp: el flujo de calor (convectivo radiativo en W), Hx (J.Kg-1), T: temperatura (°C) y t: tiempo (s), 3) una subetapa de selección en la que se selecciona una trayectoria térmica TPobjetivo para alcanzar mobjetivo, siendo TPobjetivo elegido de TPx y siendo seleccionado de manera que mx esté lo más cercano a mobjetivo,
B. una etapa de tratamiento térmico en el que la TPobjetivo se realiza en la lámina de acero.
2. El procedimiento según la reivindicación 1, en el que las fases predefinidas en la etapa A.1) están definidas por al menos un elemento elegido entre: el tamaño, la forma, un producto químico y la composición.
3. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en el que la microestructura mobjetivo comprende:
- el 100 % de austenita,
- del 5 al 95 % de martensita, del 4 al 65 % de bainita, siendo el resto ferrita,
- del 8 al 30% de austenita residual, del 0,6 al 1,5% de carbono en solución sólida, siendo el resto ferrita, martensita, bainita, perlita y/o cementita,
- del 1 % al 30 % de ferrita y del 1 % al 30 % de bainita, del 5 y el 25 % de austenita, siendo el resto martensita, - del 5 al 20 % de austenita residual, siendo el resto martensita,
- ferrita y austenita residual,
- fases residuales de austenita e intermetálicas,
- del 80 al 100 % de martensita y del 0 al 20 % de austenita residual
- el 100 % de martensita,
- del 5 al 100 % de perlita y del 0 al 95 % de ferrita y
- al menos el 75 % de ferrita equiaxada, del 5 al 20 % de martensita y bainita en una cantidad inferior o igual al 10 %.
4. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que dichos tipos de productos predefinidos incluyen acero de fase dual, plasticidad inducida por transformación, acero templado y dividido, plasticidad inducida por maclado, bainita libre de carburo, acero endurecido por presión, TRIPLE, DÚPLEX y DP de alta ductilidad de fase dual.
5. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, las diferencias entre las proporciones de fase presentes en mobjetivo y mx es del ±3 %.
6. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que en la etapa A.2), se calculan al menos una microestructura de acero intermedia mxint correspondiente a una trayectoria térmica intermedia TPxint y la entalpía térmica Hxint.
7. El procedimiento según la reivindicación 6, en el que en la etapa A.2), TPx es la suma de todas las TPxint y Hx es la suma de todas las Hxint.
8. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que antes de la etapa A.1), se selecciona al menos una propiedad mecánica dirigida Pobjetivo elegida entre el límite elástico YS, la resistencia máxima a la tracción UTS, la expansión del orificio de alargamiento y la conformabilidad.
9. El procedimiento según la reivindicación 8, en el que mobjetivo se calcula en función de Pobjetivo.
10. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que en la etapa A.2), los parámetros de procedimiento a los que se somete la lámina de acero antes de entrar en la línea de tratamiento térmico se tienen en cuenta para calcular TPx.
11. El procedimiento según la reivindicación 10, en el que los parámetros del procedimiento comprenden al menos un elemento elegido entre: una velocidad de reducción de laminación en frío, una temperatura de bobinado, una trayectoria de enfriamiento de la mesa de agotamiento, una temperatura de enfriamiento y una velocidad de enfriamiento de la bobina.
12. El procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que se tienen en cuenta los parámetros de procedimiento de la línea de tratamiento a los que se someterá la lámina de acero en la línea de tratamiento térmico para calcular TPx.
13. El procedimiento según la reivindicación 12, en el que los parámetros del procedimiento comprenden al menos un elemento elegido de entre: una temperatura específica de la lámina de acero térmica a alcanzar, la velocidad de la línea, la potencia de enfriamiento de las secciones de enfriamiento, la potencia de calentamiento de las secciones de calentamiento, una temperatura de sobreenvejecimiento, una temperatura de enfriamiento, una temperatura de calentamiento y una temperatura de inmersión.
14. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la trayectoria térmica, TPx, TPxint,,TPestándar o TPobjetivo comprenden al menos un tratamiento elegido de entre: un tratamiento de calentamiento, un tratamiento isotérmico o un tratamiento de enfriamiento.
15. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que cada vez que una nueva lámina de acero entra en la línea de tratamiento térmico, se realiza automáticamente una nueva etapa de cálculo A.2) en función de la etapa de selección A.1) realizada de antemano.
16. Un procedimiento según la reivindicación 15, en el que se realiza una adaptación de la trayectoria térmica a medida que la lámina de acero entra en la línea de tratamiento térmico en los primeros metros de la lámina.
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