Plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y un límite de fluencia de 800 MPa y su procedimiento de fabricación.

Plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y límite de fluencia de 800 MPa,

en la que laplancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura está compuesto por los siguientescomponentes químicos: (wt.%: porcentaje en peso):C:0,03-0,08wt.%, Si:0,05-0,70wt.%, Mn:1,30-2,20wt.%,Mo:0,10-0,30wt.%, Nb:0,03-0,10wt.%, V:0,03-0,45wt.%, Ti:0,002-0,040wt.%, Al:0,02-0,04wt.%, B:0,0010-0,0020wt.%, siendo el equilibrio Fe e impurezas inevitables, y el índice de tendencia a la fisuración de la soldadurase representa mediante la siguiente fórmula: Pcm≤0,20%.

Plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y un límite de fluencia de 800 mpa y su procedimiento de fabricación

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un acero estructural de alta resistencia, concretamente, a una plancha de bainita-ferrita superfina con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y un límite de fluencia de 800 MPa.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

La fisuración de la soldadura en frío es un defecto muy común en el proceso de soldadura. Concretamente, cuando se suelda un acero de alta resistencia de baja o media aleación, conforme aumenta el nivel de resistencia, la tendencia a formarse fisuras en frío aumenta. Para prevenir la generación de fisuras en frío, por lo general es necesario un precalentamiento previo a la soldadura y un tratamiento térmico tras la soldadura, por lo que, a mayor resistencia, mayor temperatura de calentamiento, lo que conduce a un proceso de soldadura complejo y a la inviabilidad en algunos casos especiales, y pone en peligro la fiabilidad de las estructuras de soldadura, especialmente para grandes estructuras de acero. En vista del hecho de que las industrias como la petrificación, los edificios altos, los puentes y la construcción naval ni precalientan las grandes estructuras de acero de alta resistencia ni llevan a cabo un tratamiento térmico posterior a la soldadura, es necesario que el índice Pcm de tendencia a la fisuración de la soldadura sea lo más bajo posible. Por consiguiente, se ha desarrollado en el campo metalúrgico una plancha de acero de alta resistencia con baja tendencia a la fisuración de la soldadura.

Una plancha de acero de alta resistencia con baja tendencia a la fisuración de la soldadura, también denominado acero CF, es un tipo de acero de baja aleación y alta resistencia de excelentes propiedades de soldadura y tenacidad a baja temperatura, cuyas ventajas son que no es necesario el precalentamiento previo a la soldadura o que se requiere un precalentamiento mínimo sin la generación de fisuras, lo que básicamente soluciona el problema del procedimiento de soldadura de grandes estructuras de acero.

La forma de reducir el Pcm es reducir la cantidad de carbono o elementos de aleación añadida, sin embargo, para el acero de alta resistencia producido mediante el proceso de temple y revenido, reducir la cantidad de carbono o elementos de aleación añadida conducirá inevitablemente a la reducción de la resistencia del acero. La utilización de procesos de laminación termomecánica controlada y enfriamiento (TMCP) puede superar este defecto. Además, comparado con el proceso de afino térmico (temple y revenido) , los procesos de laminación termomecánica controlada y enfriamiento (TMCP) pueden afinar los granos cristalinos, mejorando de esta manera la tenacidad a baja temperatura del acero.

En la actualidad, los componentes de aleación del acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura producidos por la tecnología TMCP son generalmente los sistemas Mn-Ni-Nb-Mo-Ti y Si-Mn-Cr-Mo-Ni-Cu-Nb-Ti-Al-

B. Por ejemplo, los componentes químicos de un acero de alta resistencia y baja aleación, producido mediante el proceso TMCP que se describe en la publicación internacional WO99/05335 son los siguientes (wt.%: porcentaje en peso) : C:0, 05-0, 10 wt.%, Mn:1, 7-2, 1 wt.%, Ni:0, 2-1, 0 wt.%, Mo:0, 25-0, 6 wt.%, Nb:0, 01-0, 10 wt.%, Ti:0, 005-0, 03 wt.%, Pº0, 015 wt.%, Sº0, 003 wt.%; por ejemplo, los componentes químicos de un acero bainítico muy bajo en carbono descritos en el documento CN1521285 son los que siguen (wt.%: porcentaje en peso) : C:0, 01-0, 05 wt.%, Si:0, 05-0, 5 wt.%, Mn:1, 0-2, 2 wt.%, Ni:0, 0-1, 0 wt.%, Mo:0, 0-0, 5 wt.%, Cr:0, 0-0, 7 wt.%, Cu:0, 0-1, 8 wt.%, Nb:0, 0150, 070 wt.%, Ti:0, 005-0, 03 wt.%, B:0, 0005-0, 005 wt.%, Al:0, 015-0, 07 wt.%.

Los elementos de aleación de los dos aceros anteriormente descritos se diseñan como sistemas Mn-Ni-Nb-Mo-Ti y Si-Mn-Cr-Mo-Ni-Cu-Nb-Ti-Al-B, respectivamente. Dado que Mo y Ni son ambos metales nobles o escasos, los costes de producción de este tipo de planchas de acero son relativamente elevados desde el punto de vista del tipo y de la cantidad total de elementos de aleación añadida. Además, ambos utilizan el revenido y el tratamiento térmico, lo que incrementa los procedimientos de fabricación de la plancha de acero y eleva el coste de producción de la plancha de acero, y sus valores de Pcm son relativamente altos, lo que presenta un impacto adverso sobre el rendimiento para la soldadura. La patente JP 2000 303147 describe una lámina de acero con una buena capacidad de soldadura y un valor de Pcm controlado a desde 0, 10 hasta 0, 21.

Para resolver los problemas anteriormente indicados, los presentes inventores utilizan el acero de un sistema SiMn-Nb-Mo-V-Ti-Al-B, y los presentes inventores diseñan una plancha de acero de agujas súper finas de bainita con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y un límite de fluencia de 800 MPa mediante el uso del efecto reforzante de V, y los procesos de laminación termomecánica controlada y enfriamiento sin afino térmico, presentando la plancha de acero resultante una excelente tenacidad a baja temperatura y capacidad de soldadura.

CONTENIDO DE LA INVENCIÓN

El objetivo de la presente invención es proporcionar una plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y un límite de fluencia de 800 Mpa.

El otro objetivo de la presente invención es proporcionar un procedimiento de fabricación para la plancha de acero de baja tendencia a la fisuración de la soldadura.

En el primer aspecto de la invención, se dispone una plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y un límite de fluencia de 800 MPa, que se compone de los siguientes componentes químicos (wt.%: porcentaje en peso) : C:0, 03-0, 08 wt.%, Si:0, 05-0, 70 wt.%, Mn:1, 30-2, 20 wt.%, Mo:0, 10-0, 30 wt.%, Nb:0, 03-0, 10 wt.%, V:0, 03-0, 45 wt.%, Ti:0, 002-0, 040 wt.%, Al:0, 02-0, 04 wt.%, B:0, 0010-0, 0020 wt.% siendo el equilibrio Fe e impurezas inevitables, y en el que la fórmula del índice de tendencia a la fisuración de la soldadura es: Pcmº0.20%.

La plancha de acero de baja tendencia a la fisuración de la soldadura tiene una estructura de agujas superfinas de bainita.

El índice de tendencia Pcm a la fisuración de la soldadura de la plancha de acero de baja tendencia a la fisuración de la soldadura puede determinarse según la siguiente fórmula:

Pcm (%) =C+Si/30+Ni/60+ (Mn+Cr+Cu) /20+Mo/15+V/10+5B

El índice Pcm de tendencia a la fisuración de la soldadura es un índice que refleja la tendencia del acero a la fisuración de la soldadura en frío. Cuanto menor es Pcm, mayor es la capacidad de soldadura, mientras que cuanto mayor es Pcm, menor es la capacidad de soldadura. Una buena capacidad de soldadura hace referencia a un acero que difícilmente genera fisuras de soldadura durante la soldadura, mientras que una baja capacidad de soldadura hace referencia a un acero que genera con facilidad fisuras de soldadura. Para evitar la generación de fisuras, es necesario el precalentamiento del acero previo a la soldadura y, cuanto mayor es la capacidad de soldadura, menor es la temperatura de precalentamiento requerida, en caso contrario, se requiere una mayor temperatura de precalentamiento.

Según las estipulaciones de los estándares de la metalurgia del hierro en China YB/T 4137—2005, el valor de Pcm para el acero Q800CF debería ser inferior a 0, 28%. El Pcm de la plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura de la presente invención es inferior a 0, 20%, lo que concuerda con las estipulaciones del estándar anteriormente indicado y tiene una excelente propiedad de capacidad de soldadura.

Los componentes químicos de la plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y límite de fluencia de 800 Mpa se describen en detalle a continuación.

C: amplía un área austenítica. C en una estructura de ferrita súper saturada formada en el proceso de temple puede aumentar la intensidad del acero. Sin embargo, C tiene un impacto adverso sobre el rendimiento para la soldadura. Cuanto mayor es el contenido en C, peor es el rendimiento para la soldadura. En lo que respecta a un acero bainítico producido mediante el proceso TMCP, cuanto menor es el contenido en C, mayor es la tenacidad, y un menor contenido en C puede producir una plancha de acero más gruesa de mayor tenacidad, y puede obtenerse una estructura matricial bainítica súper fina que contiene una alta densidad de dislocaciones. Por lo tanto, el contenido en C en la presente invención se controla a una cantidad de entre 0, 03% en peso y 0, 08% en peso.

Si: no forma... [Seguir leyendo]

1. Plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y límite de fluencia de 800 MPa, en la que la plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura está compuesto por los siguientes componentes químicos: (wt.%: porcentaje en peso) :C:0, 03-0, 08wt.%, Si:0, 05-0, 70wt.%, Mn:1, 30-2, 20wt.%, Mo:0, 10-0, 30wt.%, Nb:0, 03-0, 10wt.%, V:0, 03-0, 45wt.%, Ti:0, 002-0, 040wt.%, Al:0, 02-0, 04wt.%, B:0, 00100, 0020wt.%, siendo el equilibrio Fe e impurezas inevitables, y el índice de tendencia a la fisuración de la soldadura se representa mediante la siguiente fórmula: Pcmº0, 20%.

2. Plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y límite de fluencia de 800 MPa según la reivindicación 1, en la que la plancha de acero tiene una estructura de agujas súper finas de bainita.

3. Procedimiento de fabricación para la plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y límite de fluencia de 800 MPa según la reivindicación 1, que consiste en los procedimientos de fundición, colada, calentamiento, laminación y enfriamiento, en el que tras el procedimiento de laminación, el acero es sometido al procedimiento de enfriamiento directamente.

4. Procedimiento de fabricación para la plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y límite de fluencia de 800 MPa según la reivindicación 3, en el que el grosor del lingote de acero o palanquilla para colada continua es no inferior a 4 veces el grosor de la plancha de acero acabada.

5. Procedimiento de fabricación para la plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y límite de fluencia de 800 MPa según la reivindicación 3, en el que la temperatura de calentamiento en el proceso de calentamiento es de entre 1.050ºC y 1.180ºC, y el tiempo de permanencia es de entre 120 minutos y 180 minutos.

6. Procedimiento de fabricación para la plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y límite de fluencia de 800 MPa según la reivindicación 3, en el que la laminación se divide en la primera fase de laminación y en la segunda fase de laminación.

7. Procedimiento de fabricación para la plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y límite de fluencia de 800 MPa según la reivindicación 6, en el que en la primera fase de laminación, la temperatura inicial de laminación es de entre 1.050ºC y 1.150ºC, y cuando el grosor de la pieza laminada alcanza un valor entre el doble y cuatro veces el grosor de la plancha de acero acabada, la pieza laminada permanece en el lecho de rodillos hasta que la temperatura alcanza un valor de entre los 800ºC y los 860ºC y a continuación es sometida a la segunda fase de laminación.

8. Procedimiento de fabricación para la plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y límite de fluencia de 800 MPa según la reivindicación 6, en el que, la tasa de deformación por pasada en la segunda fase de laminación es de entre el 10% y el 28%, y la temperatura final de laminación es de entre 780ºC y 840ºC.

9. Procedimiento de fabricación para la plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y límite de fluencia de 800 MPa según la reivindicación 3, en el que el proceso de enfriamiento consiste en un enfriamiento forzado en un dispositivo de enfriamiento acelerado y enfriamiento con aire, y la plancha de acero entra en un dispositivo de enfriamiento acelerado y es enfriado a una velocidad de entre 15ºC/s y 30ºC/s hasta una temperatura de entre 350ºC y 400ºC, y a continuación es enfriada con aire tras salir del dispositivo de enfriamiento acelerado.

10. Procedimiento de fabricación para la plancha de acero con baja tendencia a la fisuración de la soldadura y límite de fluencia de 800 MPa según la reivindicación 9, en el que el enfriamiento con aire se lleva a cabo mediante el enfriamiento en formación compacta o enfriamiento en banco.

Figura 1a Figura 1b