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ES2938744T3 - Un procedimiento para la fabricación de un sustrato de acero recubierto y un producto de acero laminado en caliente - Google Patents

Un procedimiento para la fabricación de un sustrato de acero recubierto y un producto de acero laminado en caliente Download PDF

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ES2938744T3
ES2938744T3 ES18833713T ES18833713T ES2938744T3 ES 2938744 T3 ES2938744 T3 ES 2938744T3 ES 18833713 T ES18833713 T ES 18833713T ES 18833713 T ES18833713 T ES 18833713T ES 2938744 T3 ES2938744 T3 ES 2938744T3
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ES
Spain
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coated steel
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Iranzo Carlos Laliena
Rodriguez Marcos Perez
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ArcelorMittal SA
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ArcelorMittal SA
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Abstract

La presente invención se refiere a un sustrato de acero revestido que comprende un revestimiento que comprende nanografito que tiene un tamaño lateral entre 1 y 60 μm y un aglutinante, donde el sustrato de acero tiene las siguientes composiciones en porcentaje en peso: 0,31 <= C <= 1,2 %, 0,1 <= Si <= 1,7 %, 0,7 <= Mn <= 3,0 %, P <= 0,01 %, S <= 0,1 %, Cr < 0,5 %, Ni < 0,5 %, Mo < 0,1 %, y de forma puramente opcional, uno o más elementos como Nb <= 0,05 %, B <= 0,003 %, Ti <= 0,06 %, Cu <= 0,1 %, Co <= 0,1 %, N <= 0,01 %, V <= 0,05 %, siendo el resto de la composición hierro y las inevitables impurezas resultantes de la elaboración; y un método para la fabricación del sustrato de acero revestido. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Un procedimiento para la fabricación de un sustrato de acero recubierto y un producto de acero laminado en caliente [0001] La presente invención se refiere a un procedimiento de fabricación de un sustrato de acero recubierto, donde el recubrimiento comprende escamas de nanografito que tienen un tamaño lateral específico, y un aglutinante, y a un procedimiento de fabricación de un producto de acero laminado en caliente usando un sustrato de acero recubierto obtenido mediante dicho procedimiento. Es particularmente adecuada para la industria del acero.
[0002] En la producción de ruta de acero, después de la etapa de fabricación del acero, el acero se funde en la colada continua. De este modo, se obtienen semiproductos, tales como placas, palanquillas o tochos. Normalmente, los semiproductos se recalientan a alta temperatura en un horno de recalentamiento para disolver los precipitados formados durante la colada continua y para obtener una trabajabilidad en caliente. A continuación, son desincrustados y se laminan en caliente. Sin embargo, durante la etapa de recalentamiento, los semiproductos, especialmente que tienen un alto contenido de carbono, se descarburaron dando como resultado un cambio de las propiedades mecánicas. De hecho, durante la etapa de recalentamiento, el semiproducto puede perder un gran contenido de carbono. Por ejemplo, los aceros de rieles se descarburan, lo que conduce a una disminución de la dureza del acero. En consecuencia, las propiedades mecánicas en la cabeza del riel son bajas y las propiedades mecánicas de toda la cabeza del riel son heterogéneas. Por lo tanto, existe la necesidad de encontrar una manera de evitar la descarburación de un sustrato de acero durante el recalentamiento.
[0003] La solicitud de patente CN101696328 divulga un recubrimiento protector para una superficie de una pieza de acero con el fin de evitar que la superficie se oxide y descarbure a alta temperatura y, mejorar la dureza y la resistencia a la abrasión y, en última instancia, aumentar la vida útil general de la pieza de trabajo de acero, para el caso de oxidación y descarburación de una superficie (sustrato) de una pieza de trabajo de acero a alta temperatura, y la descarburación por oxidación superficial bajo la atmósfera oxidante durante el tratamiento térmico, forja, laminado en caliente, calentamiento por laminación, particularmente para el caso de que la pieza de trabajo de acero sea fácil de oxidar y descarbonizar a alta temperatura en un tratamiento térmico, lo que conduce a la reducción de los átomos de carbono y del contenido de carbono, y el cambio en la microestructura de la superficie (sustrato) da como resultado una dureza reducida, una resistencia a la abrasión reducida y una vida útil general corta.
[0004] En esta patente, el recubrimiento tiene una composición de: grafito, silicato de sodio y penetrante superficial, en la que una relación en volumen del grafito al silicato de sodio es 1: 3 a 1: 7, y el penetrante superficial constituye del 0,05% al 0,15% en volumen del recubrimiento. Sin embargo, las pruebas se realizaron con aceros bajos en carbono que incluyen 25 (acero al carbono) y HT300 (hierro fundido) y con aceros de muy alta aleación que incluyen 32CrMo y Mn13.
[0005] También se conocen composiciones de acero a partir de los documentos EP1932933, JP2001073033 y JP2000319758y EP2361995.
[0006] Por lo tanto, el objeto de la invención es proporcionar un procedimiento para la fabricación de un sustrato de acero recubierto, y un procedimiento para la fabricación de un producto de acero laminado en caliente que tiene una composición de acero específica, donde la descarburación se reduce significativamente durante la etapa de recalentamiento.
[0007] La invención se define en las reivindicaciones anexas.
[0008] Para ilustrar la invención, se describirán diversas realizaciones y ensayos de ejemplos no limitantes, en particular, con referencia a la siguiente Figura:
La Figura 1 ilustra un ejemplo de sustrato de acero recubierto según la presente invención.
La Figura 2 ilustra un ejemplo de recubrimiento de nanografito sobre un sustrato de acero según la presente invención.
[0009] Otras características y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de la invención.
[0010] La invención se refiere a un sustrato de acero recubierto que comprende un recubrimiento que comprende nanografito que tiene un tamaño lateral entre 1 y 60 pm y un aglutinante, donde el sustrato de acero tiene las siguientes composiciones en porcentaje en peso:
0,31 <C <1,2%,
0,1 < Si <1,7 %,
0,7 < Mn <3,0%,
P < 0,01 %,
S <0,1 %,
Cr < 0,5 %
Ni < 0,5 %,
Mo <0,1 %,
y sobre una base puramente opcional, uno o más elementos tales como
Nb < 0,05 %,
B < 0,003 %,
Ti <0,06%,
Cu <0,1 %,
Co <0,1 %,
N < 0,01 %,
V < 0,05 %,
estando constituido el resto de la composición de hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración,
[0011] Sin querer limitarse a ninguna teoría, parece que un recubrimiento que comprende nanografito que tiene un tamaño lateral entre 1 y 60 pm y un aglutinante sobre un sustrato de acero que tiene la composición de acero específica anterior reduce la descarburación durante el recalentamiento del sustrato de acero recubierto. Los inventores han descubierto que no solo la composición de acero sino también la naturaleza del recubrimiento desempeñan un papel importante en la reducción o la eliminación de la descarburación del acero durante el tratamiento térmico.
[0012] De hecho, parece que hay una competencia entre la cinética de oxidación y descarburación durante el recalentamiento. Para el sustrato de acero (5) específico anterior, la formación de hierro del acero en incrustaciones reduce la capa descarburada. Adicionalmente, como se ilustra en la Figura 1, se cree que en el recubrimiento (1) las escamas de nanografito (2) que tienen el tamaño lateral específico se dispersan bien en el aglutinante (3) formando una trayectoria tortuosa (4) que permite una carburación de las áreas descarburadas. De hecho, parece que hay una restauración de carbono debido a la presencia de nanografito que tiene el tamaño lateral específico en el recubrimiento.
[0013] En cuanto a la composición química del acero, preferentemente, la cantidad de C está comprendida entre 0,31 y 1,0 % en peso.
[0014] Preferentemente, la cantidad de Mn está entre el 0,9 y el 2,5 % y preferentemente entre el 1,1 y el 2,0 % en peso.
[0015] Ventajosamente, la cantidad de Cr es inferior o igual al 0,3 % en peso.
[0016] Preferentemente, la cantidad de Ni es inferior o igual al 0,1 % en peso.
[0017] La cantidad de Mo es inferior o igual a 0,1 %.
[0018] La Figura 2 ilustra un ejemplo de una escama de nanografito según la presente invención. En este ejemplo, el tamaño lateral significa la longitud más alta de la nanoplaqueta a través del eje X y el espesor significa la altura de la nanoplaqueta a través del eje Z. La anchura de la nanoplaqueta se ilustra a través del eje Y.
[0019] Preferentemente, el tamaño lateral de las nanopartículas está entre 20 y 55 pm y más preferentemente entre 30 y 55 pm.
[0020] El grosor del recubrimiento está entre 10 y 250 pm. Por ejemplo, el espesor del recubrimiento está entre 10 y 100 pm o entre 100 y 250 pm.
[0021] Ventajosamente, el sustrato de acero es una placa, una palanquilla o un tocho.
[0022] El aglutinante es silicato de sodio o el aglutinante incluye sulfato de aluminio y un aditivo que es alúmina. En este caso, sin querer limitarse a ninguna teoría, parece que el recubrimiento según la presente invención se adhiere mejor al sustrato de acero, de modo que el sustrato de acero está aún más protegido. Por lo tanto, se evita más el riesgo de grietas de recubrimiento y desprendimiento de recubrimiento, exponiendo el sustrato de acero a descarburación.
[0023] Preferentemente, el recubrimiento comprende además un compuesto organometálico. Por ejemplo, el compuesto organometálico incluye éter monometílico de dipropilenglicol (CH3OC3H6OC3H6OH), 1,2-etanodiol (HOCH2CH2OH) y ácido 2-etilhexanoico, sal de manganeso (C8H-i6MnO2). De hecho, sin querer limitarse a ninguna teoría, se cree que el compuesto organometálico permite un curado rápido del recubrimiento, evitando una etapa de secado a alta temperatura.
[0024] La invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de un sustrato de acero recubierto que comprende las etapas A a C definidas en la reivindicación 1.
[0025] Preferentemente, en la etapa B), la deposición del recubrimiento se realiza mediante recubrimiento por centrifugación, recubrimiento por pulverización, recubrimiento por inmersión o recubrimiento con cepillado.
[0026] En la etapa B), la mezcla acuosa comprende entre 1 y 60 g/L de nanografito y entre 150 y 250 g/L de aglutinante. Preferentemente, la mezcla acuosa comprende entre 1 y 35 g/L de nanografito.
[0027] Preferentemente, en la etapa B), donde la mezcla acuosa comprende nanografito que comprende por encima de 95 % y ventajosamente 99 % en peso de C.
[0028] Ventajosamente, en la etapa B), la relación en peso de nanografito con respecto al aglutinante es inferior o igual a 0,3.
[0029] Preferentemente, en la etapa B), la mezcla acuosa comprende un compuesto organometálico. Más preferentemente, la concentración del compuesto organometálico es igual o inferior al 0,12 % en peso. De hecho, sin querer limitarse a ninguna teoría, se cree que esta concentración permite un recubrimiento optimizado sin ningún curado o con un curado a temperatura ambiente.
[0030] En una realización preferida, el recubrimiento se seca en una etapa C). Sin querer limitarse a ninguna teoría, se cree que la etapa de secado permite una mejora de la adhesión del recubrimiento. De hecho, dado que el agua se evapora, el aglutinante se vuelve más pegajoso y más viscoso, lo que conduce a una condición endurecida. En una realización preferida, en la etapa C), el secado se realiza a temperatura ambiente o a una temperatura entre 50 y 150 °C y, preferentemente, entre 80 y 120 °C.
[0031] En otra realización preferida, no se realiza ninguna etapa de secado.
[0032] Preferentemente, en la etapa C), cuando se aplica un secado, la etapa de secado se realiza con aire caliente.
[0033] Ventajosamente, en la etapa C), cuando se aplica un secado, el secado se realiza durante de 5 a 60 minutos y, por ejemplo, entre 15 y 45 minutos.
[0034] La invención también se refiere a un procedimiento para la fabricación de un producto de acero laminado en caliente que comprende las siguientes etapas sucesivas:
I. La provisión del sustrato de acero recubierto según la presente invención,
II. El recalentamiento del sustrato de acero recubierto en un horno de recalentamiento a una temperatura entre 750 y 1300°C,
III. La eliminación de incrustaciones de la lámina de acero recubierta recalentada obtenida en la etapa II) y IV. El laminado en caliente del producto de acero desincrustado.
[0035] Preferentemente, en la etapa I), el recalentamiento se realiza a una temperatura entre 800 y 1300 °C, más preferentemente entre 900 y 1300 °C y ventajosamente entre 1100 y 1300 °C.
Ventajosamente, en la etapa III), el desincrustado se realiza usando agua a presión. Por ejemplo, la presión del agua está entre 100 y 150 bares. En otra realización, la eliminación de incrustaciones se realiza mecánicamente, por ejemplo, raspando o cepillando la capa de incrustaciones.
[0036] Con el procedimiento según la presente invención, se obtiene un producto de acero laminado en caliente donde la superficie no se descarbura principalmente.
[0037] Por ejemplo, después de la laminación en caliente, el producto caliente puede ser bobinado, laminado en frío, recocido en un horno de recocido y también recubierto con un recubrimiento metálico.
[0038] Finalmente, la invención se refiere al uso de un producto de acero laminado en caliente obtenible a partir del procedimiento según la presente invención para la fabricación de una parte de un vehículo automóvil, un riel, un alambre o un resorte.
[0039] La invención se explicará ahora en ensayos realizados únicamente con fines informativos. No son limitantes.
Ejemplos:
[0040] En los Ejemplos, se usaron sustratos de acero que tenían la siguiente composición de acero en porcentaje en peso:
Figure imgf000005_0002
[0041] El Ensayo 1 se moldeó en forma de placa y los Ensayos 2 y 3 se moldearon en forma de tochos. Ejemplo 1: Prueba de descarburación
[0042] Para algunos ensayos, los aceros se recubrieron mediante la pulverización de una mezcla acuosa que comprende 30 g/L de nanografito que tiene un tamaño lateral entre 35-50 pm, un aglutinante que es Na2SiO3 (silicato de sodio) y opcionalmente un compuesto organometálico que es DriCAT® sobre el acero. A continuación, opcionalmente, el recubrimiento se secó a temperatura ambiente o durante 30 minutos a 100 °C.
[0043] A continuación, los aceros no recubiertos y los aceros recubiertos se recalentaron a 1250 °C. Después del recalentamiento, los ensayos se analizaron mediante microscopía óptica (OM). 0 significa que casi no hay áreas descarburadas presentes en la superficie de prueba, es decir, casi no se produjo descarburación, durante el recalentamiento y 1 significa que muchas áreas descarburadas están presentes en la superficie de la prueba.
[0044] Los resultados se muestran en la siguiente Tabla 1:
Figure imgf000005_0001
[0045] Para los ensayos según la presente invención, se eliminó una cantidad muy baja de carbono en la superficie de ensayo. Por el contrario, para los ensayos comparativos, estaban presentes muchas áreas descarburadas que permitían un cambio en la microestructura y, por lo tanto, en las propiedades mecánicas. De hecho, en las áreas donde hay una gran cantidad de agotamiento de carbono, es decir, áreas descarburadas, se forma ferrita en lugar de perlita.
Ejemplo 2: Prueba de microdureza
[0046] En este caso, después del recalentamiento a 1250 °C, algunos ensayos se inactivaron en agua para formar martensita y se determinó la evolución de la microdureza desde la superficie del producto de acero caliente hasta una profundidad de 1500 pm mediante mediciones de microdureza. De hecho, cuando se forma martensita, el contenido de carbono de la martensita es directamente proporcional a la cantidad de carbono en la microestructura. Por lo tanto, cuanto mayor sea la microdureza, mayor será el contenido de carbono.
[0047] Los resultados se muestran en la siguiente Tabla 2:
Figure imgf000006_0001
[0048] La microdureza de los Ensayos 4 y 8 muestra claramente que la descarburación se redujo significativamente con el sustrato de acero recubierto según la presente invención en comparación con los Ensayos 9 y 10.

Claims (14)

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para la fabricación de un sustrato de acero recubierto que comprende las siguientes etapas sucesivas:
A. La provisión de un sustrato de acero que tenga la siguiente composición en porcentaje en peso:
0,31 <C <1,2%,
0,1 < Si <1,7 %,
0,7 < Mn <3,0%,
P < 0,01 %,
S< 0,1 %,
Cr < 0,5 %
Ni < 0,5 %,
Mo <0,1%,
y sobre una base puramente opcional, uno o más elementos tales como
Nb < 0,05 %,
B < 0,003 %,
Ti <0,06%,
Cu <0,1 %,
Co <0,1 %,
N < 0,01 %,
V < 0,05 %,
estando constituido el resto de la composición de hierro e impurezas inevitables resultantes de la elaboración, B. La deposición de recubrimiento usando una mezcla acuosa que comprende de 1 a 60 g/L de escamas de nanografito que tienen un tamaño lateral entre 1 y 60 pm y de 150 a 250 g/L de aglutinante, donde el aglutinante es silicato de sodio o el aglutinante incluye sulfato de aluminio y un aditivo que es alúmina, para formar un recubrimiento que tiene un espesor comprendido entre 10 y 250 pm,
C. Opcionalmente, el secado del sustrato de acero recubierto obtenido en la etapa B).
2. Un procedimiento según la reivindicación 1, donde en la etapa B), la deposición del recubrimiento se realiza mediante recubrimiento por centrifugación, recubrimiento por pulverización, recubrimiento por inmersión o recubrimiento con cepillado.
3. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, donde en la etapa B), la mezcla acuosa comprende nanografito que comprende más del 95 % en peso de C.
4. Un procedimiento según la reivindicación 3, donde en la etapa B), la mezcla acuosa comprende nanografito que comprende una cantidad de C igual o superior al 99 % en peso.
5. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde en la etapa B), la relación en peso de nanografito con respecto al aglutinante es inferior o igual a 0,3.
6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde en la etapa B), la mezcla acuosa comprende un compuesto organometálico.
7. Un procedimiento según la reivindicación 6, donde en la etapa B), la concentración del compuesto organometálico es igual o inferior al 0,12 % en peso.
8. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, donde en la etapa C), cuando se aplica un secado, el secado se realiza a una temperatura entre 50 y 150 °C o a temperatura ambiente.
9. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde en la etapa C), cuando se aplica un secado, la etapa de secado se realiza con aire caliente.
10. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, donde en la etapa C), cuando se aplica un secado, el secado se realiza durante 5 a 60 minutos.
11. Un procedimiento para la fabricación de un producto de acero laminado en caliente que comprende las siguientes etapas sucesivas:
I. La provisión de un sustrato de acero recubierto que se puede obtener a partir del procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10,
II. El recalentamiento del sustrato de acero recubierto en un horno de recalentamiento a una temperatura entre 750 y 1300°C,
III. La eliminación de incrustaciones de la lámina de acero recubierta recalentada obtenida en la etapa II) y IV. El laminado en caliente del producto de acero desincrustado.
12. Un procedimiento según la reivindicación 11, donde en la etapa II), el recalentamiento se realiza a una temperatura entre 800 y 1300 °C.
13. Un procedimiento según las reivindicaciones 11 o 12, donde, en la etapa III), el desincrustado se realiza usando agua a presión o el desincrustado se realiza mecánicamente.
14. Un procedimiento según la reivindicación 13, donde, en la etapa III), la presión del agua está comprendida entre 100 y 150 bares.
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