Procedimiento para la fabricación de acero.

Procedimiento para la fabricación de acero de construcción para conseguir una mejora en la maquinabilidad del mismo y mejorar su calidad superficial a la vez que se consigue un mejor aprovechamiento en la materia prima que comprende las etapas de fusión

, afino con la adición de bismuto, colada continua y laminación en caliente, en donde durante el afino el bismuto se añade en una cantidad entre un 0,01% y un 0,15% en peso respecto a la composición total del acero, a una velocidad determinada y con agitación, y en donde después de la etapa de colada continua se realiza un etapa de apilado de semiproductos intermedios para reducir las tensiones térmicas y reducir el riesgo de agrietamiento.

Tipo: Patente de Invención. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: P201231077.

Solicitante: Gerdau Investigación y Desarrollo Europa, S.A. .

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: MONTERO PASCUAL,MARÍA CARMEN, ALBARRÁN SANZ,Jacinto, LARAUDOGOITIA ELORTEGUI,Juanjo.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA DEL HIERRO > MODIFICACION DE LA ESTRUCTURA FISICA DE LOS METALES... > C21D8/00 (Modificación de las propiedades físicas por deformación en combinación con, o seguida por, un tratamiento térmico (endurecido de objetos o de materiales formados por forja o laminado sin otro calentamiento que el necesario para dar la forma C21D 1/02))
  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > FUNDICION; METALURGIA DE POLVOS METALICOS > COLADA DE METALES; COLADA DE OTRAS MATERIAS POR LOS... > B22D11/00 (Colada continua de metales, es decir, obteniendo productos de longitud indefinida (estirado, extrusión del metal B21C))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO... > ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F) > C22C38/00 (Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00))

PDF original: ES-2437715_A1.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento para la fabricación de acero La presente invención se refiere a un procedimiento para la fabricación de acero de construcción, consiguiendo que el acero tenga una maquinabilidad mejorada mediante la adición de bismuto, lo que permite mejorar el rendimiento del procedimiento en cuanto a calidad superficial.

Antecedentes de la invención En la actualidad es conocida la adición de bismuto al acero para mejorar la respuesta al mecanizado. El bismuto es un elemento de bajo punto de fusión que aparece en forma de inclusiones metálicas aisladas o asociadas a los sulfuros de manganeso.

Las partículas de bismuto favorecen la maquinabilidad, reduciendo el desgaste de las herramientas de corte y promoviendo la generación de virutas fragmentadas. Sin embargo, durante el procedimiento de fabricación, las partículas de bismuto pueden fragilizar el material y reducir la plasticidad en caliente del acero.

Los procedimientos de fabricación de aceros de construcción en horno eléctrico de arco, que se realizan según procedimientos bien definidos de metalurgia secundaria, desgasificación bajo vacío, solidificación en colada continua y laminación en caliente hasta su forma final, son procesos robustos que permiten un aprovechamiento aceptable del material, obteniéndose en general un rendimiento del proceso en cuanto a la calidad superficial superior al 95%.

Sin embargo, cuando se fabrican según el procedimiento anterior, los aceros de construcción con adición de bismuto promueven la generación de defectos superficiales en mayor medida que en los aceros de construcción sin bismuto.

Estos defectos superficiales pueden aparecer en forma de grietas, tanto en la solidificación del semiproducto de 30 colada continua como durante el proceso de laminación del producto final.

Los aceros con adición de bismuto fabricados según los procedimientos típicos empleados para los aceros de construcción elevan la variabilidad del proceso, situando su rendimiento entre el 60% y el 85%.

Por lo tanto, es evidente la necesidad de un procedimiento de fabricación de acero con la adición de bismuto que mejore el rendimiento del procedimiento en cuanto a la calidad superficial y lo sitúe a los mismos niveles que los procedimientos habituales empleados para los aceros sin bismuto.

Descripción de la invención Con el procedimiento para la fabricación de acero de la invención se consiguen resolver los inconvenientes citados, presentando otras ventajas que se describirán a continuación.

El procedimiento para la fabricación de acero de la presente invención comprende las siguientes etapas: 45

- fusión;

- afino con la adición de bismuto;

- colada continua;

- laminación en caliente;

y se caracteriza porque durante el afino el bismuto se añade en una cantidad entre un 0, 01% y un 0, 15% en peso 55 respecto a la composición total del acero, realizándose dicha adición a una velocidad entre 200 m/min. y 250 m/min. y con agitación.

Preferentemente, dicha velocidad de adición del bismuto es de 220 m/min.

Según una realización preferida, dicha agitación durante la adición del bismuto se realiza con un valor de contrapresión mayor de 6 bar (0, 6 MPa) y con un caudal mayor de 400 l/min.

Preferentemente, la etapa de colada continua se realiza a una temperatura entre de 45ºC (±10ºC) superior a la temperatura de liquidus, y a una velocidad de colada de 1, 35m/min (±0, 10m/min) , por ejemplo 1, 35 m/min para 65 palanquilla de 185 mm.

Además, la etapa de colada continua se realiza preferentemente con un caudal de refrigeración secundario entre 0, 2 y 0, 4 l/kg, por ejemplo 0, 3 l/kg.

Ventajosamente, después de la etapa de colada continua se realiza una etapa de apilado de semiproductos intermedios. Este apilado se realiza para reducir las tensiones térmicas y reducir el riesgo de agrietamiento.

Según una realización preferida, las primeras etapas de laminación en caliente se realizan a una temperatura superior a 1200ºC.

La principal ventaja del procedimiento de fabricación de la presente invención radica en un mejor aprovechamiento de la materia prima que se consigue mediante cambios en determinados parámetros del proceso de fusión, afino, solidificación y laminación de los aceros aleados con bismuto.

Descripción de una realización preferida A continuación se describe una realización preferida no limitativa del procedimiento de fabricación de acero de la presente invención.

En concreto, se propone un proceso de fabricación que comprende las siguientes etapas:

- Fusión y afino: la fusión se realiza en horno eléctrico de arco de forma similar a otros aceros de construcción. Durante el afino se adiciona una cantidad del 0, 01% al 0, 15% en peso de bismuto. La velocidad óptima de inyección del bismuto para asegurar una buena homogeneización es de 220 m/min.

Durante la adición del bismuto también se realiza una buena agitación que garantice una distribución homogénea del bismuto. Además, se establecen las siguientes condiciones durante la inyección: valor de contrapresión > 6 bar (0, 6 MPa) y caudal > 400 l/min.

- Colada continua: con el objetivo de mejorar las condiciones de funcionamiento del polvo de colada y así optimizar la calidad superficial de los productos intermedios, la temperatura de colada es 45ºC (±10ºC) superior a la temperatura de liquidus, y la velocidad de colada es de 1, 35m/min (±0, 10m/min) (por ejemplo 1, 35 m/min para palanquilla de 185 mm) . Además, se emplea un caudal de refrigeración secundaria de 0, 3 l/kg.

Para reducir las tensiones térmicas, los semiproductos intermedios obtenidos en la colada continua se apilan ventajosamente en unos enfriaderos de empuje que reducen el riesgo de agrietamiento.

- Laminación en caliente: para evitar una reducción de la plasticidad en caliente de los aceros con bismuto se realiza un control exhaustivo de la temperatura de laminación.

El rango de plasticidad aceptable de estos aceros es muy estrecho, de manera que se diseña un protocolo de calentamiento (tiempo-temperatura) que asegure que el proceso de laminación en las primeras etapas tiene lugar a una temperatura mayor de 1200ºC.

- Ejemplo:

Como ejemplo se ha seleccionado un acero, que se ha fabricado según el procedimiento propuesto anteriormente, y que presenta la siguiente composición química en porcentaje en peso:

- Carbono: del 0, 18% al 0, 20%;

- Manganeso: del 0, 55% al 0, 65%;

- Silicio: del 0, 10% al 0, 30%; 55

- Fósforo: hasta un 0, 030%;

- Azufre: del 0, 020% al 0, 040%; 60 - Cromo: del 0, 50% al 0, 60%;

- Nitrógeno: del 1, 60% al 1, 80%;

- Molibdeno: del 0, 20% al 0’25%; 65

- Aluminio: del 0, 020% al 0’040%;

- Bismuto: del 0, 01% al 0, 015%;

- Resto: Hierro e impurezas.

Este acero se ha comparado con otro que presenta la misma composición química pero que ha sido fabricado según el proceso habitual empleado para los aceros de construcción.

El rendimiento del proceso en cuanto a calidad superficial ha sido del 97% para el acero fabricado según el procedimiento de la invención presente, mientras que para el acero fabricado según el procedimiento habitual, el rechazo ha sido de un 82%, tal y como refleja la siguiente tabla:

Procedimiento de fabricación Rendimiento del procedimiento en cuanto a la calidad superficial

Procedimiento habitual de aceros de construcción 82%

Procedimiento especial de aceros con adición de bismuto según la presente invención 97%

A pesar de que se ha hecho referencia a una realización concreta de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para la fabricación de acero, que comprende las siguientes etapas: 5 - fusión;

- afino con la adición de bismuto;

- colada continua; 10

- laminación en caliente;

caracterizado porque durante el afino el bismuto se añade en una cantidad entre un 0, 01% y un 0, 15% en peso respecto a la composición total del acero, realizándose dicha adición a una velocidad entre 200 m/min y 250 15 m/min y con agitación.

2. Procedimiento para la fabricación de acero según la reivindicación 1, en el que dicha velocidad de adición del bismuto es de 220 m/min.

3. Procedimiento para la fabricación de acero según la reivindicación 1, en el que dicha agitación durante la adición del bismuto se realiza con un valor de contrapresión mayor de 6 bar (0, 6 MPa) .

4. Procedimiento para la fabricación de acero según la reivindicación 1 ó 3, en el que dicha agitación durante la adición del bismuto se realiza con un caudal superior a 400 l/min. 25

5. Procedimiento para la fabricación de acero según la reivindicación 1, en el que la etapa de colada continua se realiza a una temperatura de 45ºC (±10ºC) superior a la temperatura de liquidus.

6. Procedimiento para la fabricación de acero según la reivindicación 1, en el que la etapa de colada continua se 30 realiza a una velocidad de 1, 35m/min (±0, 10m/min) .

7. Procedimiento para la fabricación de acero según la reivindicación 1, en el que la etapa de colada continua se realiza con un caudal de refrigeración secundario entre 0, 2 y 0, 4 l/kg.

8. Procedimiento para la fabricación de acero según la reivindicación 1, en el que después de la etapa de colada continua se realiza una etapa de apilado de semiproductos intermedios.

9. Procedimiento para la fabricación de acero según la reivindicación 1, en el que las primeras etapas de laminación en caliente se realiza a una temperatura superior a 1200ºC.