Procedimiento para el enrollado en bobinas de barras de metal,

en el cual se dispone a la salida del tren de laminación (2) de las siguientes fases:

a) enfriamiento de la barra mediante una primera caja de agua (4'') a una segunda temperatura predeterminada, superior a la temperatura a la cual empieza a formarse la martensita;

b) realización de la igualación (de temperaturas) al aire y de un revenido de la superficie;

c) enfriamiento mediante una o más cajas de agua (4'''', 4''''''), descendiendo la superficie del producto por debajo de la temperatura a la cual empieza a formarse la martensita;

d) realización de la igualación al aire, después de cada una de dichas cajas de agua (4'''', 4'''''') en las fases correspondientes, hasta las respectivas temperaturas igualadas predeterminadas;

e) enrollado de la barra en forma de bobina compacta mediante un enrollador de bobinas (5);

f) enfriamiento lento de la barra en forma de bobina, de manera que se produzca un revenido de la bainita y de la martensita formadas en la superficie de la barra;

g) enderezado de la barra enrollada en forma de una bobina compacta;

h) envejecimiento (estabilizado) natural de la barra, manteniendo la barra a temperatura ambiente

Procedimiento para el enrollado en bobinas de barras de metal.

Campo de la invención

La presente invención se refiere a un proceso de enrollado en bobinas para barras de metal.

Estado de la técnica

Son conocidos los problemas relativos al enfriamiento de los productos laminados que salen del tren de laminación, teniendo también dicho enfriamiento la función de garantizar que los productos tengan una estructura y unas características de calidad óptimas, tanto superficialmente como internamente.

De acuerdo con la técnica conocida, el proceso de enfriamiento se realiza de la siguiente forma mediante el sistema ilustrado en la Figura 1. Este es un proceso de enfriamiento rápido que se aplica al producto que sale de la última fase de la laminación; la Figura 2 muestra la curva de enfriamiento para este tipo de productos.

En el elemento indicado como QTB (Tratamiento de enfriamiento de las barras) en la Figura 1, se disminuye la temperatura del producto laminado enfriándolo en una caja de agua con el fin de superar en las zonas superficiales de la barra, una determinada velocidad de enfriamiento, o velocidad crítica, por encima de la cual se obtienen unas estructuras microcristalinas que se caracterizan por un alto grado de dureza y resistencia.

Con este enfriamiento rápido, que realiza un temple superficial del producto, se obtiene una zona superficial en la cual están presentes unas estructuras martensíticas muy finas, típicas del tratamiento de temple. Dichas estructuras martensíticas se obtienen como resultado de la supresión de la transformación por difusión de la austerita debida al rápido descenso de la temperatura.

De acuerdo con el tratamiento denominado convencionalmente QTB por la fase de enfriamiento rápido, el producto laminado experimenta una fase de igualación de la temperatura al aire, en la cual el calor del núcleo se difunde hacia las zonas superficiales, asegurando de esta manera una temperatura uniforme en toda la sección. A la salida del QTB, las barras tratadas de esta forma son descargadas luego sobre una bancada de enfriamiento donde empieza a descender la temperatura en todos los puntos del producto y tiene lugar el proceso de revenido. Durante estas dos últimas fases, se reduce la dureza de las zonas superficiales obteniéndose al mismo tiempo un substancial aumento de la tenacidad. La velocidad a la cual desciende la temperatura es generalmente suficientemente elevada para limitar los efectos negativos del excesivo revenido en las características mecánicas de la superficie del producto. Con este proceso de la técnica anterior, se consigue el equilibrio adecuado en el producto entre resistencia mecánica y tenacidad, con el fin de satisfacer las características mecánicas mínimas establecidas por las diversas normas nacionales e internacionales. Una vez descargado en la bancada y enfriado a temperatura ambiente, el material está dispuesto para su utilización (producto acabado).

Si la barra de metal se enrolla directamente en forma compacta en una bobinadora, en vez de ser descargada sobre la bancada, el grado de compactación de las bobinas da como resultado un enfriamiento extremadamente lento y no uniforme entre el núcleo y la superficie de la bobina, lo cual lleva a una falta de uniformidad en las características mecánicas y estructurales del producto en bobinas. Además, el posterior revenido, debido al enfriamiento lento de la bobina implica a menudo una disminución excesiva e inaceptable de las propiedades mecánicas del material.

Con el fin de aprovechar las considerables ventajas que se derivan del enrollado inmediato del producto laminado (bobina) en una forma compacta y evitar al mismo tiempo los efectos indeseables del excesivo revenido, el documento EP 1.126.934 propone otro proceso de enfriamiento controlado y acelerado mediante una serie de cajas de agua, denominadas de forma abreviada WB, situadas después de la última caja del laminador. El documento EP `934 considera dos clases de productos que se diferencian en que al final del tratamiento tienen (la primera clase de productos) o no tienen (la segunda clase) una corona superficial templada. A la salida de la última caja, los productos de la primera clase experimentan un enfriamiento a una velocidad superior a la velocidad crítica de temple y las posteriores operaciones de enfriamiento están calibradas con el fin de no modificar el espesor de la capa templada; al final de este proceso, dichos productos en forma de bobinas compactas, tienen unas características mecánicas y estructurales substancialmente iguales que las de los productos correspondientes obtenidos mediante el proceso de la bancada. Cuando dichas bobinas de material laminado templadas superficialmente son utilizadas por el usuario final, son desenrolladas y enderezadas en máquinas adecuadas ya conocidas en la técnica actual; la operación de enderezado implica un aumento de las características mecánicas, de manera que existe el riesgo de que el límite elástico del material templado superficialmente y sometido al proceso de enderezado supere los valores máximos permitidos por las reglamentaciones vigentes.

Otros métodos conocidos se describen en los documentos GB 1351423 y US 4146411.

El documento GB 1351423 describe un método de realización de una varilla perfilada de acero bajo en carbono que comprende la laminación de la varilla hasta el perfil requerido, enfriando la varilla con líquido en por lo menos tres etapas, separándose las etapas en períodos durante los que la temperatura de la varilla se iguala a través de la sección transversal de la varilla, y enfriándose la varilla a una temperatura de 530 - 700ºC.

El documento US 4146411, en cambio, describe un método de enfriamiento de una barra caliente en el que la varilla o barra de acero comprende una capa superficial externa con una estructura del tipo ferrita-perlita, un anillo justo por debajo de dicha capa superficial que presenta una microestructura acicular que comprende martensita y/o bainita y un núcleo de bainita o martensita o ferrita y carburos o una combinación de dos o más de dichos constituyentes.

Esta invención está diseñada para superar este problema y obtener ventajas adicionales como se ilustra a continuación.

Resumen de la invención

El objetivo principal de la presente invención es el de superar los inconvenientes referidos, garantizando que se obtenga un material con óptimas características estructurales.

Dichos objetivos se alcanzan mediante un procedimiento de enrollado en bobinas, del metal en barras, con las características de la reivindicación 1.

Los productos tratados con el proceso de la invención no presentan la estructura característica de una barra de metal templada superficialmente, o sea un anillo exterior de martensita con un núcleo compuesto de ferrita y perlita; en este caso (específico para aceros de bajo contenido en carbono) el tratamiento térmico se define como "temple suave" y el material (bobina) fabricado de esta forma es solamente un producto semiacabado; en realidad, las propiedades mecánicas finales se obtienen combinando este tratamiento de temple suave (antes del enrollado en bobina) con una deformación mecánica (desenrollado y enderezado mediante las máquinas adecuadas) y un envejecimiento natural a temperatura ambiente.

Por consiguiente, en este proceso las propiedades mecánicas del producto acabado se obtienen mediante una combinación de tratamiento térmico en la línea de agua, proporcionado por la WB, enderezado y envejecimiento.

El tratamiento térmico según la invención es particularmente adecuado para la fabricación de bobinas ultra-compactas de varilla de acero corrugado para hormigón armado con un límite elástico comprendido entre 450 y 520 Mpa para un acero bajo en carbono.

Lista de las Figuras

Otras ventajas que pueden alcanzarse con la presente invención quedarán claras para una persona experta en la técnica, a partir de la siguiente descripción detallada de una forma de realización particular, no restrictiva, de un proceso de enrollado en bobina para barras de metal, mostrado a modo de ejemplo haciendo referencia a las Figuras siguientes, en las cuales

la Figura 1 es un diagrama de una línea de la técnica actual con QTB;

la Figura 2 ilustra la curva de enfriamiento de barras sometidas a tratamiento térmico en la línea de la Figura 1;

la Figura 3 es un diagrama de una línea de fabricación de barra en la cual se lleva a cabo el proceso de la invención;

la...

1. Procedimiento para el enrollado en bobinas de barras de metal, en el cual se dispone a la salida del tren de laminación (2) de las siguientes fases:

a) enfriamiento de la barra mediante una primera caja de agua (4') a una segunda temperatura predeterminada, superior a la temperatura a la cual empieza a formarse la martensita;

c) realización de la igualación (de temperaturas) al aire y de un revenido de la superficie;

d) enfriamiento mediante una o más cajas de agua (4'', 4'''), descendiendo la superficie del producto por debajo de la temperatura a la cual empieza a formarse la martensita;

e) realización de la igualación al aire, después de cada una de dichas cajas de agua (4'', 4''') en las fases correspondientes, hasta las respectivas temperaturas igualadas predeterminadas;

f) enrollado de la barra en forma de bobina compacta mediante un enrollador de bobinas (5);

g) enfriamiento lento de la barra en forma de bobina, de manera que se produzca un revenido de la bainita y de la martensita formadas en la superficie de la barra;

h) enderezado de la barra enrollada en forma de una bobina compacta;

i) envejecimiento (estabilizado) natural de la barra, manteniendo la barra a temperatura ambiente.

2. Procedimiento, según la reivindicación 1, en el que en la fase c) la igualación en aire se realiza a una temperatura comprendida entre 800º y 880ºC.

3. Procedimiento, según la reivindicación 2, en el que en la fase e), la igualación después de la última de dichas cajas de agua (4''') se realiza a una temperatura comprendida entre 600º y 700ºC.

4. Procedimiento, según la reivindicación 3, en el que en la fase f), el enrollado de la barra en forma de una bobina compacta se realiza a una temperatura comprendida entre 600º y 700ºC.

5. Procedimiento, según la reivindicación 4, en el que en la fase h) el enderezado se realiza desenrollando la bobina compacta.

6. Procedimiento, según la reivindicación 6, en el que en la fase f) la primera y la última capa de la bobina son enrolladas a una temperatura superior a la de las otras capas de la bobina.