PROCEDIMIENTO PARA RECUBRIR UN FLEJE DE ACERO LAMINADO EN CALIENTE O EN FRÍO QUE CONTIENE 6-30% EN PESO DE Mn CON UNA CAPA PROTECTORA METÁLICA.

Procedimiento para recubrir un fleje de acero laminado en caliente o en frío que contiene 6 - 30% en peso de Mn con una capa protectora metálica,

especialmente una capa protectora basada en cinc, en el que el fleje de acero que va a recubrirse se recuece bajo una atmósfera de recocido que contiene nitrógeno, agua y hidrógeno a una temperatura de recocido que asciende a 800 - 1100ºC y a continuación se somete a un recubrimiento por inmersión en baño fundido, caracterizado porque para la producción de una capa protectora metálica esencialmente libre de capas intermedias oxídicas sobre el fleje de acero la relación % de H2O/% de H2 del contenido de agua % de H2O con respecto al contenido de hidrógeno % de H2 de la atmósfera de recocido se ajusta en función de la temperatura de recocido TG respectiva del siguiente modo: % de H2O/% de H2 ≤ 8 · 10 -15 · TG 3,529

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/058602.

Solicitante: THYSSENKRUPP STEEL EUROPE AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: KAISER-WILHELM-STRASSE 100 47166 DUISBURG ALEMANIA.

Inventor/es: MEURER, MANFRED, HOFMANN, HARALD, LEUSCHNER,RONNY.

Fecha de Publicación: .

Fecha Solicitud PCT: 20 de Agosto de 2007.

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C23C2/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C23 REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO QUIMICO DE LA SUPERFICIE; TRATAMIENTO DE DIFUSION DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL; MEDIOS PARA IMPEDIR LA CORROSION DE MATERIALES METALICOS, LAS INCRUSTACIONES, EN GENERAL.C23C REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO DE MATERIALES CON MATERIALES METALICOS; TRATAMIENTO DE MATERIALES METALICOS POR DIFUSION EN LA SUPERFICIE, POR CONVERSION QUIMICA O SUSTITUCION; REVESTIMIENTO POR EVAPORACION EN VACIO, POR PULVERIZACION CATODICA, POR IMPLANTACION DE IONES O POR DEPOSICION QUIMICA EN FASE VAPOR, EN GENERAL (aplicación de líquidos o de otros materiales fluidos sobre las superficies, en general B05; fabricación de productos revestidos de metal por extrusión B21C 23/22; revestimiento metálico por unión de objetos con capas preexistentes, ver las clases apropiadas, p. ej. B21D 39/00, B23K; mecanizado del metal por acción de una fuerte concentración de corriente eléctrica sobre un objeto por medio de un electrodo B23H; metalización del vidrio C03C; metalización de piedras artificiales, cerámicas o piedras naturales C04B 41/00; pinturas, barnices, lacas C09D; esmaltado o vidriado de metales C23D; medios para impedir la corrosión de materiales metálicos, las incrustaciones, en general C23F; tratamiento de superficies metálicas o revestimiento de metales mediante electrolisis o electroforesis C25D, C25F; crecimiento de monocristales C30B; mediante metalización de textiles D06M 11/83; decoración de textiles por metalización localizada D06Q 1/04; detalles de aparatos de sonda de barrido, en general G01Q; fabricación de dispositivos semiconductores H01L; fabricación de circuitos impresos H05K). › C23C 2/00 Procesos de baño o inmersión en caliente para aplicar el material de revestimiento en estado fundido sin modificar la forma del objeto sumergido; Sus aparatos. › Pretratamiento del material a revestir, p. ej. para el revestimiento de partes determinadas de la superficie (C23C 2/30 tiene prioridad).
  • C23C2/06 C23C 2/00 […] › Zinc o cadmio o sus aleaciones.
  • C23C2/12 C23C 2/00 […] › Aluminio o sus aleaciones.
  • C23C2/26 C23C 2/00 […] › Tratamiento posterior (C23C 2/14 tiene prioridad).
  • C23C2/40 C23C 2/00 […] › Placas; Bandas.

Clasificación PCT:

  • C23C2/02 C23C 2/00 […] › Pretratamiento del material a revestir, p. ej. para el revestimiento de partes determinadas de la superficie (C23C 2/30 tiene prioridad).
  • C23C2/06 C23C 2/00 […] › Zinc o cadmio o sus aleaciones.
  • C23C2/12 C23C 2/00 […] › Aluminio o sus aleaciones.

Países PCT: Austria, Bélgica, Suiza, Alemania, Dinamarca, España, Francia, Reino Unido, Grecia, Italia, Liechtensein, Luxemburgo, Países Bajos, Suecia, Mónaco, Portugal, Irlanda, Eslovenia, Finlandia, Rumania, Chipre, Lituania, Letonia, Ex República Yugoslava de Macedonia, Albania.


Fragmento de la descripción:

La invención se refiere a un procedimiento para recubrir un fleje de acero laminado en caliente o en frío que contiene 6 -30% en peso de Mn con una capa protectora metálica, especialmente una capa protectora basada en cinc, en el que el fleje de acero que va a recubrirse se recuece bajo una atmósfera de recocido que contiene nitrógeno, agua y hidrógeno a una temperatura de recocido que asciende a 800 -1100ºC y a continuación se somete a un recubrimiento por inmersión en baño fundido.

Los aceros con altos contenidos de manganeso, debido a su combinación de propiedades favorables de, por una parte, altas resistencias de hasta 1.400 MPa y, por otra parte, alargamientos extremadamente altos (alargamientos uniformes de hasta el 70% y alargamientos a la rotura de hasta el 90%), son en principio notablemente adecuados para uso en el sector de la construcción de vehículos, especialmente en la construcción de automóviles. Para esta utilización prevista se conocen aceros especialmente adecuados con altos contenidos de Mn del 6% en peso al 30% en peso, por ejemplo, por los documentos DE 102 59 230 A1, DE 197 27 759 C2 o DE 199 00 199 A1. Los productos planos generados a partir de los aceros conocidos presentan a altas resistencias un comportamiento de deformación isótropo y además todavía son dúctiles a bajas temperaturas.

Sin embargo, estas ventajas se contrarrestan con que los aceros con altos contenidos de manganeso tienden a la corrosión por picaduras y sólo pueden pasivarse con dificultad. Esta gran tendencia en comparación con aceros de baja aleación con la acción de elevadas concentraciones de iones cloruro a corrosión local aunque limitada, pero intensa, dificulta el uso de aceros que pertenecen al grupo de materiales de las chapas de acero de alta aleación, especialmente en la construcción de carrocerías. Además, los aceros con altos contenidos de manganeso tienden a corrosión superficial, que también limita el espectro de su uso.

Por tanto, también se ha propuesto proveer de una manera en sí conocida productos planos de acero que se producen a partir de aceros con altos contenidos de manganeso de un revestimiento metálico que protege el acero del ataque corrosivo. Por tanto, se ha intentado aplicar un recubrimiento de cinc sobre el material de acero mediante recubrimiento electrolítico.

Los flejes de acero aleados con altos contenidos de manganeso recubiertos de esta manera se protegen concretamente por el recubrimiento metálico aplicado de la corrosión. No obstante, el recubrimiento electrolítico necesario para esto es un procedimiento relativamente costoso en términos de ingeniería de procesos. Además, existe el riesgo de una absorción de hidrógeno perjudicial para el material.

Los ensayos prácticos para proveer flejes de acero con altos contenidos de manganeso de una capa protectora metálica mediante recubrimiento por inmersión en baño fundido que puede

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realizarse de forma rentable produjeron resultados insatisfactorios, además de los problemas fundamentales en la humectación con masa fundida, especialmente en cuanto a la adhesión sobre el sustrato de acero requerida en una deformación en frío del revestimiento.

Se determinó que la fuerte capa de óxido que aparece en el recocido esencial para el recubrimiento por inmersión en baño fundido era el motivo de estas malas propiedades de adhesión. Las superficies de chapa oxidadas de esta forma ya no pueden humectarse con el metal de revestimiento con la uniformidad e integridad necesarias, de manera que no se alcanza el objetivo de una protección contra la corrosión de toda la superficie.

Las posibilidades conocidas del sector de los aceros altamente aleados, pero que presentan contenidos de Mn más bajos, de mejorar la humectabilidad mediante la aplicación de una capa intermedia de Fe o Ni no condujeron al éxito deseado en chapas de acero con al menos el 6% en peso de manganeso.

En el documento DE 10 2005 008 410 B3 se ha propuesto aplicar una capa de aluminio sobre un fleje de acero que contiene 6 -30% en peso de Mn antes del último recocido precedente al recubrimiento por inmersión en baño fundido. El aluminio que se adhiere sobre el fleje de acero impide que su superficie se oxide en el recocido preconectado al recubrimiento en baño fundido del fleje de acero. A continuación, la capa de aluminio hace de un tipo de promotor de la adhesión que adhiere el revestimiento producido por el recubrimiento en baño fundido de forma firme y sobre la superficie completa sobre el fleje de acero, si bien el propio fleje de acero ofrece condiciones desfavorables para esto debido a su aleación. Además, en el procedimiento conocido se utiliza el efecto que en el tratamiento de recocido necesariamente preconectado al recubrimiento en baño fundido se produce una difusión del hierro del fleje de acero a la capa de aluminio. Por tanto, en el transcurso del recocido se forma sobre el fleje de acero una capa metálica constituida esencialmente por Al y Fe que está unida mediante conexión de materiales con el sustrato formado por el fleje de acero.

Por el documento WO 2006/042931 A1 se conoce otro procedimiento para recubrir un fleje de acero con altos contenidos de manganeso que contiene 0,35 -1,05% en peso de C, 16 -25% en peso de Mn, el resto hierro, así como impurezas inevitables. Según este procedimiento conocido, el fleje de acero compuesto de esta forma se lamina inicialmente en frío y a continuación se recuece de forma recristalizante en una atmósfera que se comporta de forma reductora con respecto al hierro. A este respecto, los parámetros de recocido se eligen de forma que sobre el fleje de acero se ajuste por ambas caras una capa intermedia que está constituida esencialmente completamente por óxido amorfo (FeMn)O, y adicionalmente se ajusta una capa externa que está constituida por óxido de Mn cristalino, ascendiendo el espesor de ambas capas a al menos 0,5 µm. Las investigaciones prácticas han mostrado que, en la práctica, los flejes de

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acero previamente recubiertos de forma costosa tampoco presentan la adhesión requerida para una deformación en frío sobre el sustrato de acero.

Además del estado de la técnica previamente explicado, por el documento JP 07-216524 A se conoce un procedimiento para recubrir por inmersión en caliente una placa de acero laminada en caliente que presenta una alta resistencia a la tracción. En el transcurso de este procedimiento conocido, la placa de acero se descascarilla inicialmente, se decapa y se limpia. Luego se oxida débilmente para generar sobre ella una película de óxido de hierro que presenta un espesor de 500 -10.000 Å. Esta película de óxido de hierro se reduce a continuación a hierro metálico activo mediante calentamiento reductor. El calentamiento reductor se realiza a este respecto de forma que se evite una oxidación selectiva de Si y Mn en el acero y una concentración de estos elementos en la superficie. Para este fin, el calentamiento reductor se realiza bajo una atmósfera cuya concentración de hidrógeno se regula en el intervalo del 3 -25% en volumen de forma que, por una parte, presente una capacidad de reducción suficiente para la reducción del óxido de hierro; pero, por otra parte, no tenga lugar la oxidación selectiva de Si y Mn.

El documento EP1612288 da a conocer un procedimiento para recubrir un fleje de acero que contiene 0,1 -2,5% en peso de Mn con una capa protectora basada en cinc, en el que el fleje de acero que va a recubrirse se recuece bajo una atmósfera de recocido que contiene nitrógeno, agua y hidrógeno a una temperatura de recocido que asciende a 650 -900ºC y a continuación se somete a un recubrimiento por inmersión en baño fundido.

El documento BE1011131A6 da a conocer un procedimiento para recubrir un fleje de acero con una capa protectora basada en cinc, en el que el fleje de acero que va a recubrirse se recuece bajo una atmósfera de recocido y a continuación se somete a un recubrimiento por inmersión en baño fundido. La relación del contenido de agua con respecto al contenido de hidrógeno de la atmósfera de recocido está entre 0,07 y 0,35.

A partir del estado de la técnica previamente explicado, el objetivo de la invención consistió en especificar un procedimiento con el que pudieran recubrirse por inmersión en baño fundido de forma rentable chapas de acero que presentan altos contenidos de manganeso.

Este objetivo se alcanza en un procedimiento del tipo especificado al principio por el hecho de que según la invención para...

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para recubrir un fleje de acero laminado en caliente o en frío que contiene 6 -30% en peso de Mn con una capa protectora metálica, especialmente una capa protectora basada en cinc, en el que el fleje de acero que va a recubrirse se recuece bajo una atmósfera de recocido que contiene nitrógeno, agua y hidrógeno a una temperatura de recocido que asciende a 800 -1100ºC y a continuación se somete a un recubrimiento por inmersión en baño fundido, caracterizado porque para la producción de una capa protectora metálica esencialmente libre de capas intermedias oxídicas sobre el fleje de acero la relación % de H2O/% de H2 del contenido de agua % de H2O con respecto al contenido de hidrógeno % de H2 de la atmósfera de recocido se ajusta en función de la temperatura de recocido TG respectiva del siguiente modo:

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% de H2O/% de H2 ≤ 8 · 10-15 · TG 2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado porque antes del recubrimiento por inmersión en baño fundido se realiza un laminado del fleje de acero.

3. Procedimiento según la reivindicación 2, caracterizado porque el laminado se realiza en varias etapas de laminado y el fleje de acero se recuece entre cada etapa de laminado conforme a la reivindicación 1.

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el recocido y el recubrimiento por inmersión en baño fundido se realizan en operación continua.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el recubrimiento metálico está constituido esencialmente completamente por Zn e impurezas inevitables.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el recubrimiento metálico es un recubrimiento de cinc-hierro con un contenido de Zn de hasta el 92% en peso y un contenido de Fe de hasta el 12% en peso.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el recubrimiento metálico es un recubrimiento de aluminio-cinc con un contenido de Al de hasta el 60% en peso y un contenido de Zn de hasta el 50% en peso.

8. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el recubrimiento metálico es un recubrimiento de aluminio-silicio con un contenido de Al de hasta el 92% en peso y un contenido de Si de hasta el 12% en peso.

9. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el recubrimiento metálico es un recubrimiento de cinc-aluminio que presenta un contenido de hasta el 10% en peso Al, el resto cinc e impurezas inevitables.

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10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el recubrimiento metálico es un recubrimiento de cinc-magnesio que contiene hasta el 99,5% en peso de Zn y hasta el 5% en peso de Mg.

11. Procedimiento según la reivindicación 10, caracterizado porque el recubrimiento de 5 cinc-magnesio contiene hasta el 11% en peso de Al, hasta el 4% en peso de Fe y hasta el 2% en peso de Si.

12. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el fleje de acero contiene (en % en peso) C: ≤ 1,6%, Mn: 6 -30%, Al: ≤ 10%, Ni: ≤ 10%, Cr: ≤ 10%, Si: ≤ 8%, Cu: ≤ 3%, Nb: ≤ 0,6%, Ti: ≤ 0,3%, V: ≤ 0,3%, P: ≤ 0,1%, B: ≤ 0,01%, N: ≤ 1,0%, el resto

10 hierro e impurezas inevitables. 13. Procedimiento según la reivindicación 12, caracterizado porque el fleje de acero contiene (en % en peso) C: ≤ 1,00%, Mn: 20,0 -30,0%, Al: ≤ 0,5%, Si: ≤ 0,5%, B: ≤ 0,01%, Ni: ≤ 3,0%, Cr: ≤ 10,0%, Cu: ≤ 3,0%, N: < 0,6%, Nb: < 0,3%, Ti: < 0,3%, V: < 0,3%, P: < 0,1%, el resto hierro e impurezas inevitables.

15 14. Procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque el fleje de acero contiene (en % en peso): C: ≤ 1,00%, Mn: 7,00 -30,00%, B: < 0,01%, Ni: < 8,00%, Cu: < 3,00%, N: < 0,60%, Nb: < 0,30%, Ti: < 0,30%, V: < 0,30%, P: < 0,01%, así como Al: 1,00 -10,00% y Si: > 2,50 -8,00%, con la condición de que el contenido de Al + el contenido de Si > 3,50 12,00%, el resto hierro e impurezas inevitables.


 

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