METODO PARA PRODUCIR UNA LAMINA DE ACERO GALVANIZADO DE ALTA RESISTENCIA.

Un procedimiento de producción de una lámina de acero recubierta con cinc fundido de alta resistencia,

caracterizado porque comprende las etapas de:

preparar una lámina de acero que contiene, en % en masa, C: 0,05 a 0,40%, Si: 0,2 a 3,0%, Mn: 0,1 a 2,5%, y que opcionalmente contiene uno o más de P: 0,001 a 0,05%, S: 0,001 a 0,05%, Al: 0,01 a 2%, B: 0,0005 a menos que 0,01%, Ti: 0,01 a menos que 0,1%, V: 0,01 a menos que 0,3%, Cr: 0,01 a menos que 1%, Nb: 0,01 a menos que 0,1%, Ni: 0,01 a menos que 2,0%, Cu: 0,01 a menos que 2,0%, Co: 0,01 a menos que 2,0%, Mo: 0,01 a menos que 2,0%, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, y que tiene una relación en volumen de la fase austenita en la fase ferrita de más que 2% y menos que 20%,

ajustar una temperatura T en una etapa de recocido de recristalización en un horno de reducción, que tiene una atmósfera de nitrógeno que incluye gas hidrógeno en un intervalo de 1 a 70%, equipado en un horno continuo de galvanización por inmersión en caliente en el intervalo de 650 a 900ºC, y ajustar la atmósfera del horno de reducción mediante la introducción de vapor de agua para tener una relación PH2O/PH2 de la presión parcial del vapor de agua PH2O y la presión parcial del hidrógeno PH2 de la atmósfera de dicho horno de reducción para cumplir con la ecuación:

1,4x10-10 x T2 - 1,0x10-7 x T + 5,0x10-4 =q PH2O/PH2 =q 6,4x10-7 x T2 - 1,7x10-4 x T - 0,1,

recocer con recristalización la lámina de acero en una región de temperatura de fase dual de 650 a 900ºC, durante 30 segundos a 10 minutos, en un horno de reducción para formar en el interior de la lámina de acero, dentro de 2 µm desde la interfase de la lámina de acero, óxidos de al menos un tipo de óxido seleccionado de un óxido de Al, un óxido de Si, un óxido de Mn, u óxidos complejos que comprenden al menos dos de Al, Si y Mn, teniendo los óxidos un diámetro medio de tamaño de partículas de 0,001 a 1 µm de los óxidos interiores que tienen 1x1011 piezas/cm2 o menos,

enfriar la lámina de acero de 350 a 500ºC con una velocidad de enfriamiento de 2ºC/s a 200ºC/s,

luego, mantener este intervalo de temperatura durante 5 segundos a 20 minutos,

realizar una galvanización por inmersión en caliente en un baño de cinc fundido que contiene Al: 0,01 a 1% en masa, siendo el resto Zn,

enfriar la lámina de acero recubierta por galvanización por debajo de 250ºC con una velocidad de enfriamiento de al menos 5ºC/s

Método para producir una lámina de acero galvanizado de alta resistencia.

La presente invención se refiere a un procedimiento de producción de una lámina de acero recubierta con cinc fundido de alta resistencia para ser utilizada como lámina de acero para el automóvil y que usa como material una lámina de acero de alta resistencia que contiene Si y Mn.

En la industria del automóvil se ha elevado la demanda de láminas de acero provistas con ambas propiedades de conformabilidad y alta resistencia, a fin de conseguir tanto un peso más ligero del chasis, para afrontar los problemas medioambientales, como seguridad en las colisiones.

Para afrontar estas necesidades, la patente JP-A-5-59429 describe una lámina de acero, que utiliza la plasticidad inducida por transformación, que presenta una alta ductilidad mediante la transformación en martensita de la austenita residual en la estructura de la lámina de acero, en el momento de la conformación. Este tipo de lámina de acero, por ejemplo, forma una estructura compleja mediante la adición en el acero de por ejemplo C en 0,05 a 0,4% en peso, Si en 0,2 a 3,0% en peso, y Mn en 0,1 a 2,5% en peso, y controlar el patrón de temperatura en el procedimiento de recocido en la región de dos fases, y luego enfriar, y se caracteriza en que las propiedades deseadas se pueden conseguir sin el uso de elementos aleantes caros.

Cuando esta lámina de acero se recubre con cinc mediante un sistema continuo de recubrimiento con cinc fundido, normalmente la superficie de la lámina de acero se desengrasa y se limpia, luego, con el propósito de conformar la estructura antes mencionada, la lámina se calienta en un horno inoxidante para formar en la superficie de la lámina de acero una capa de óxido de hierro de un espesor de 50 nm a 1 µm aproximadamente, la lámina se recuece en un horno de reducción para reducir la capa de óxido de hierro, luego la lámina se sumerge en un baño de recubrimiento de cinc fundido para recubrirla con cinc.

Sin embargo, la lámina de acero contiene grandes cantidades de elementos fácilmente oxidantes, tales como el Si y el Mn, comparada con la lámina de acero ordinaria laminada en frío con embutición profunda, etc., luego existe el problema de que en la superficie de la lámina de acero se forman fácilmente óxidos de Si, óxidos de Mn, u óxidos complejos de Si y Mn, en el tratamiento térmico realizado en la serie de etapas anterior. Sin embargo, en los sistemas a escala industrial, en la etapa de calentamiento es difícil reducir el oxígeno potencial de la atmósfera hasta el punto en que el Si o el Mn no se oxiden, así es sustancialmente inevitable la formación de óxidos de Si y Mn en la superficie de la lámina de acero. Además, si en la superficie de la lámina de acero se forma una capa de óxido de Si o una capa de óxido de Mn, existen los problemas de que en el procedimiento de producción de la lámina de acero recubierta con cinc fundido, la humectabilidad entre la superficie de la lámina de acero y el recubrimiento fundido se deteriora notablemente, así el recubrimiento no se depositará en algunas partes y la superficie del acero quedará expuesta, es decir, surgirá el fenómeno de "faltas de recubrimiento", y la adherencia del recubrimiento se deteriorará. En particular, las faltas de recubrimiento son normalmente de un tamaño del orden de milímetros, por lo que se puede observar su presencia.

Para afrontar este problema, la patente JP-A-55-122865 describe el método de formación de una capa de óxido de hierro de 40 a 1.000 nm en la superficie de una lámina de acero en una etapa de tratamiento térmico mediante un horno inoxidante, en una etapa continua de recubrimiento de cinc fundido, a fin de evitar la difusión hacia fuera del Si o el Mn en la etapa de reducción, suprimir la formación de la capa de óxido de Si, y mejorar las propiedades del recubrimiento. Sin embargo, con este método, si el tiempo de reducción es demasiado largo para el espesor de la capa de óxido de hierro, el Si se volverá denso en la superficie de la lámina de acero y se formará una capa de óxido de Si, mientras que si el tiempo de reducción es demasiado corto, el óxido de hierro permanecerá en la superficie de la lámina de acero y no se mejorará la humectabilidad. Además, en sistemas continuos recientes de recubrimiento con cinc fundido, los sistemas de recocido que usan hornos de calentamiento del tipo radiante han llegado a ser los principales, más bien que los hornos inoxidantes. En tales sistemas, existía el problema de que el método anterior no se podría usar.

La patente JP-A-2-38549 propone un método de pre-recubrimiento de la superficie de la lámina de acero antes del recocido con el propósito de la supresión de la difusión hacia fuera del Si o el Mn. Sin embargo, con el método de pre-recubrimiento, se requiere un sistema de recubrimiento, así esto no se puede emplear cuando no hay espacio. Además, con láminas de acero que contienen una gran cantidad de Si o Mn, existe el problema de que se requiere un aumento de la cuantía del pre-recubrimiento y se provoca un descenso de la productividad.

Además, la patente JP-A-2000-309824 describe como método para evitar la oxidación selectiva del Si o el Mn, en el momento del recocido, el método de laminar en caliente la lámina de acero, luego tratarla térmicamente en el estado con la cascarilla de óxido negra todavía sujeta en una atmósfera donde la reducción no se produce sustancialmente y en un intervalo de temperatura de 650 a 950ºC, a fin de formar en la capa base de la superficie de hierro una capa interior de óxido suficiente. Sin embargo, con este método, además de la etapa continua convencional de recubrimiento de cinc fundido, se vuelve necesaria una etapa de tratamiento térmico para formar la capa interior de óxido y una etapa de tratamiento de decapado, así existía el problema de que se inducía una elevación de los costes de producción.

La patente EP-A-1.149.928 describe una lámina de acero galvanizada por inmersión en caliente excelente en el balance de la resistencia y la ductilidad y en adhesividad entre el acero y la capa de recubrimiento.

La patente US-A-2001/0031377 describe una lámina de acero galvanizada por inmersión en caliente que tiene una alta resistencia a la tracción, buena conformabilidad y buena apariencia superficial, incluso aunque la lámina de acero base contenga Si y Mn en una cantidad comparativamente grande y por lo tanto sea propensa a padecer motas peladas.

La patente US-A-2002/0160221 describe una lámina de acero galvanizada por inmersión en caliente que tiene una adherencia excelente con una capa de recubrimiento de cinc, alta resistencia a la tracción y buena conformabilidad, incluso aunque la lámina de acero contenga una gran cantidad de Si y Mn.

La patente JP-A-10-204580 describe una lámina de acero laminada en caliente y galvanizada por inmersión en caliente con una alta resistencia, en la que los óxidos formados en los granos de contorno y/o en los granos de la parte de la capa superficial de la lámina de acero se forman durante el arrollamiento a una temperatura alta de 650ºC, y luego se enfría a 50ºC/h.

A la vista de los problemas anteriores, la presente invención tiene el objeto de proporcionar un método para producir una lámina de acero recubierta con cinc fundido superior en resistencia y conformabilidad, sin faltas de recubrimiento u otros defectos de recubrimiento, y provista de un recubrimiento con buena adherencia. Además, la presente invención tiene como otro objeto proporcionar un método para producir esta lámina de acero recubierta con cinc fundido con un coste bajo, sin modificación del sistema o adición de etapas en un sistema convencional de producción continua de recubrimiento con cinc fundido.

Para resolver los problemas anteriores, se acometieron estudios intensos y como resultado recientemente se descubrió que, en la etapa de recocido de recristalización antes del recubrimiento con un metal fundido, mediante formar, en el interior de la capa superficial de la lámina de acero, partículas de óxido de al menos un tipo seleccionado de un óxido de Al, un óxido de Si, un óxido de Mn, o un óxido complejo de Al, Si y Mn, solos o en combinación, y suprimir la cuantía de producción de la capa de óxido exterior producida en la superficie de la lámina de acero, se mejora la humectabilidad o adherencia de la superficie de la lámina de acero con el recubrimiento, y se posibilita la producción de una lámina de acero recubierta con cinc fundido con una buena aptitud para el recubrimiento y superior en resistencia y...

1. Un procedimiento de producción de una lámina de acero recubierta con cinc fundido de alta resistencia, caracterizado porque comprende las etapas de:

preparar una lámina de acero que contiene, en % en masa, C: 0,05 a 0,40%, Si: 0,2 a 3,0%, Mn: 0,1 a 2,5%, y que opcionalmente contiene uno o más de P: 0,001 a 0,05%, S: 0,001 a 0,05%, Al: 0,01 a 2%, B: 0,0005 a menos que 0,01%, Ti: 0,01 a menos que 0,1%, V: 0,01 a menos que 0,3%, Cr: 0,01 a menos que 1%, Nb: 0,01 a menos que 0,1%, Ni: 0,01 a menos que 2,0%, Cu: 0,01 a menos que 2,0%, Co: 0,01 a menos que 2,0%, Mo: 0,01 a menos que 2,0%, siendo el resto Fe e impurezas inevitables, y que tiene una relación en volumen de la fase austenita en la fase ferrita de más que 2% y menos que 20%,

ajustar una temperatura T en una etapa de recocido de recristalización en un horno de reducción, que tiene una atmósfera de nitrógeno que incluye gas hidrógeno en un intervalo de 1 a 70%, equipado en un horno continuo de galvanización por inmersión en caliente en el intervalo de 650 a 900ºC, y ajustar la atmósfera del horno de reducción mediante la introducción de vapor de agua para tener una relación PH₂O/PH₂ de la presión parcial del vapor de agua PH₂O y la presión parcial del hidrógeno PH₂ de la atmósfera de dicho horno de reducción para cumplir con la ecuación:

1,4x10^-10 x T² - 1,0x10^-7 x T + 5,0x10^-4 =q PH₂O/PH₂ =q 6,4x10^-7 x T² - 1,7x10^-4 x T - 0,1,

recocer con recristalización la lámina de acero en una región de temperatura de fase dual de 650 a 900ºC, durante 30 segundos a 10 minutos, en un horno de reducción para formar en el interior de la lámina de acero, dentro de 2 µm desde la interfase de la lámina de acero, óxidos de al menos un tipo de óxido seleccionado de un óxido de Al, un óxido de Si, un óxido de Mn, u óxidos complejos que comprenden al menos dos de Al, Si y Mn, teniendo los óxidos un diámetro medio de tamaño de partículas de 0,001 a 1 µm de los óxidos interiores que tienen 1x10¹¹ piezas/cm² o menos,

enfriar la lámina de acero de 350 a 500ºC con una velocidad de enfriamiento de 2ºC/s a 200ºC/s,

luego, mantener este intervalo de temperatura durante 5 segundos a 20 minutos,

realizar una galvanización por inmersión en caliente en un baño de cinc fundido que contiene Al: 0,01 a 1% en masa, siendo el resto Zn,

enfriar la lámina de acero recubierta por galvanización por debajo de 250ºC con una velocidad de enfriamiento de al menos 5ºC/s.