Banda de acero de fase dual para galvanizado.

Un procedimiento de fabricación de una banda de acero galvanizado que tiene una microestructura de predominantemente martensita y ferrita,

en el que dicho acero tiene los ingredientes, en porcentaje en peso, carbono: 0,02-0,20; aluminio: 0,010-0,150; titanio: 0,01 máximo; silicio: 0,5 máximo; fósforo.

0,060 máximo; azufre: 0,030 máximo; manganeso: 0,8-2,40; cromo: 0,03-1,50; molibdeno: 0,03-1,50, que comprende sumergir dicha banda de acero a una temperatura de 727 ºC a 775 ºC durante al menos 20 segundos, enfriar dicha banda con una tasa de al menos 1 ºC por segundo, hacer pasar dicha banda a través de un recipiente de galvanizado durante un tiempo de residencia en el mismo de 2 a 9 segundos para revestir dicha banda en cualquier momento mientras se mantiene dicha banda a una temperatura de 455 ºC a 505 ºC durante 20 a 100 segundos, y enfriar la banda revestido de este modo hasta temperatura ambiente;

con la condición de que se excluye un procedimiento de fabricación de una banda galvanizada que tiene una microestructura de predominantemente martensita y ferrita, en el que el acero tiene los ingredientes, en porcentaje en peso, carbono: 0,02-0,20; aluminio: 0,010-0,150; titanio: 0,01 máximo; silicio: 0,5 máximo; fósforo: 0,060 máximo; azufre: 0,030 máximo; manganeso: 1,5-2,40; cromo: 0,03-1,50; molibdeno: 0,03-1,50, que comprende sumergir dicha banda de acero a Ac1+7,2 ºC, pero al menos 727 ºC , hasta Ac1+57,2 ºC, pero no más de 775 ºC , durante al menos 20 segundos, enfriar dicha banda a una tasa de al menos 1 ºC por segundo, haciendo pasar dicha banda a través de un recipiente de galvanizado durante un tiempo de residencia en el mismo de 2 a 9 segundos para revestir dicha banda en cualquier momento durante la retención de dicha banda a 455 ºC hasta 494 ºC 473,9+-1,67 ºC durante 20 a 100 segundos, y enfriar la banda revestida de ese modo hasta temperatura ambiente.

Banda de acero de fase dual para galvanizado Campo técnico Una banda de acero galvanizado de fase dual es fabricada utilizando un perfil térmico que implica una secuencia de termotratamiento inicial isotérmica de dos capas y retención. La banda está a una temperatura próxima a la del metal fundido cuando entra en el baño de revestimiento.

Antecedentes de la invención Antes de la presente invención, el procedimiento de galvanizado por medio del cual se trata térmicamente y se reviste con metal una banda de acero se ha llegado a conocer bien y se ha desarrollado en gran medida. Generalmente, se calienta una chapa de acero laminada en frío en un régimen intercrítico (entre Ac1 y Ac3) para formar algo de austenita y posteriormente se enfría de manera que parte de la austenita se transforme en martensita, dando como resultado una microestructura de ferrita y martensita. Los elementos de aleación tales como Mn, Si, Cr y Mo se encuentran presentes en el acero para contribuir a la formación de martensita. Se han seguido diversos procedimientos particulares para lograrlo, uno de los cuales se describe por parte de Omiya y col. en la patente de Estados Unidos 6.312.536. En la patente de Omiya y col., se usa una chapa de acero laminada en frío como base para el galvanizado por inmersión en caliente, presentando la chapa de acero una composición particular que se dice que resulta beneficiosa para la formación, en las condiciones del procedimiento, de una microestructura formada principalmente por ferrita y martensita. La patente de Omiya y col. describe un producto galvanizado de fase dual.

De acuerdo con la patente de Omiya y col., se fabrica una chapa de acero galvanizado de fase dual por medio de termotratamiento inicial de la chapa de acero laminada en frío a una temperatura de 780 º C (1436 º F) o más, normalmente durante 10 a 40 segundos, y posteriormente se enfría a una tasa de al menos 5 º C por segundo, más comúnmente de 20-40 º C por segundo, antes de la introducción en el baño de galvanizado, que está a una temperatura de 460 º C (860 º F) . El acero, de acuerdo con la patente de Omiya y col., debería tener una composición como se muestra a continuación, en porcentaje en peso:

Carbono: 0, 02-0, 20 Aluminio: 0, 010-0, 150 Titanio: 0, 01 máximo Silicio: 0, 04 máximo Fósforo: 0, 060 máximo Azufre: 0, 030 máximo Manganeso: 1, 5-2, 40 Cromo: 0, 03-1, 50 Molibdeno:0, 03-1, 50 con la condición de que las cantidades de manganeso, cromo y molibdeno deben cumplir la relación: 3Mn + 6Cr + Mo: 8, 1 % máximo, y Mn + 6Cr + 10 Mo: al menos 3, 5 %.

La patente de Omiya y col. es muy clara en el sentido de que se lleva a cabo una etapa de tratamiento térmico inicial (termotratamiento inicial) a una temperatura de al menos 780 º C (1436 º F) . Véase columna 5, líneas 64-67; columna 6, líneas 2-4: "Con el fin de obtener la microestructura deseada y lograr la aptitud de conformación estable, es necesario calentar la chapa de acero a 780 º C o más, que es más elevada que el punto Ac1 en aproximadamente 50 º C... El calentamiento debería continuar durante más de 10 segundos para obtener la microestructura deseada de ferrita + austenita". Posteriormente, la descripción del procedimiento continúa diciendo que se enfría la chapa de acero hasta la temperatura del baño de metalizado (normalmente 440-470 º C, o 824-878 º F) a una tasa media de enfriamiento mayor de 1º C/segundo, y se continua con el baño de metalizado. Tras el metalizado, un enfriamiento a una tasa de al menos 5 º C/segundo proporciona la microestructura deseada de predominantemente ferrita y martensita. Opcionalmente, se puede calentar la chapa metalizada antes del enfriamiento, en un procedimiento de formación de aleación (con frecuencia denominado galvarecocido) tras el revestimiento del metal pero antes del enfriamiento final.

Omiya y col. no aprecian que sea posible lograr un producto de fase dual sin las temperaturas elevadas de su etapa de termotratamiento inicial, o que una etapa de retención particular tras la termotratamiento inicial a baja temperatura puede facilitar la formación de la microestructura deseada. Los documentos US-B 6 440 584 y US-B 6 586 117 hacen referencia a aceros galvanizados por inmersión en caliente que se caracterizan por una estructura de ferrita y martensita de fase dual para la industria de automoción.

Sumario de la invención El inventor ha encontrado, al contrario que la cita anteriormente mencionada en la patente de Omiya y col., que no solo no es necesario mantener la temperatura inicial de tratamiento térmico en 780 º C (1436 º F) o más, sino que se puede conseguir la microestructura deseada de fase dual manteniendo la temperatura durante un tratamiento térmico inicial (termotratamiento inicial) dentro del intervalo de Ac1 + 45 º F (7, 2 º C) , pero al menos 1340 º F (727 º F) , hasta Ac1 + 135 º F (57, 2 º C) , pero no más de 1425 º F (775 º C) . No es necesario mantener la temperatura en 780 º C

o más, al contrario que la patente de Omiya y col., con la condición de que se siga el resto del procedimiento del

inventor. Por motivos de conveniencia en lo que sigue, el tratamiento térmico inicial del inventor se denominará "termotratamiento inicial". No obstante, el procedimiento del inventor no se basa únicamente en una baja temperatura de termotratamiento inicial en comparación con Omiya y col.; sino que por el contrario, la temperatura de termotratamiento inicial de (Ac1 + 45 º F (7, 2 º C) ) hasta 1425 º F (773, 9 º C) , normalmente 1340-1420 º F (726, 7771, 1 º C) , se debe acoplar con un tratamiento térmico sustancialmente isotérmico posterior, denominado etapa de retención, dentro del intervalo de 850-920 º F (454-493 º C) . En la etapa de retención, se mantiene la chapa a 850920 º F (454-493 º C) , en ocasiones expresado en el presente documento como 885 º Fï±35 º F (473, 9ï±1, 7 º C) , durante un período de 20 a 100 segundos, antes de enfriar hasta temperatura ambiente. El enfriamiento hasta temperatura ambiente se debería llevar a cabo a una tasa de al menos 5 º C por segundo. Es importante apreciar, una vez más, que la patente de Omiya y col. no comenta nada sobre una etapa de retención a ninguna temperatura o durante ningún tiempo en el procedimiento térmico. Además, en el trabajo del inventor se ha mostrado que si se somete a termotratamiento inicial un acero como el que se define en la patente de Omiya y col. en el intervalo de termotratamiento inicial elevado definido por Omiya (por ejemplo 1475 º F (801, 7 º C) ) y posteriormente se procesa a través de un ciclo térmico incluyendo una etapa de retención como se describe en el presente documento (850920F) , el acero resultante no adquiere la microestructura predominantemente deseada de ferrita-martensita sino que contiene una cantidad importante de bainita y/o perlita.

El inventor expresa el límite inferior de temperatura de la etapa de termotratamiento inicial como "Ac1 + 45 º F (7, 2 º C) ", pero al menos 1340 º F (727 º C) , debido a que prácticamente todos los aceros de Composición A tienen un Ac1 de al menos 1295 º F (701, 7 º C) .

La chapa de acero debería tener una composición similar a la de la patente de Omiya y col.:

Carbono: 0, 02-0, 20 Aluminio: 0, 010-0, 150 Titanio: 0, 01 máximo Silicio: 0, 04 máximo Fósforo: 0, 060 máximo Azufre: 0, 030 máximo Manganeso: 1, 5-2, 40 Cromo: 0, 03-1, 50 Molibdeno:0, 03-1, 50

con la condición de que las cantidades de manganeso, cromo y molibdeno puedan cumplir la relación: Mn + 6Cr + 10Mo: al menos 3, 5 %.

Para los fines del inventor, el contenido de silicio puede ser de hasta un 0, 5 %, y, preferentemente, el contenido de carbono es de un 0, 03-0, 12 %, aunque también se puede usar el intervalo de carbono de Omiya y col. Se puede hacer referencia a esta composición, modificada, en lo sucesivo como Composición A.

De este modo, la invención del inventor es un procedimiento de preparación de una chapa de acero de fase dual que comprende sumergir una chapa de acero a una temperatura dentro del intervalo de Ac1 + 45 º F (7, 2 º C) , pero al menos 1340 º F (727 º C) , hasta Ac1 + 135 º F (57, 2 º C) , pero no más de 1425 º F (775 º C) , durante un período de 20 a 90 segundos, enfriar la chapa a una tasa no menor de 1 º C/segundo hasta una temperatura de 454-493 º C, y mantener la chapa a las temperaturas dentro del intervalo de 850-920 º F (454-493 º C) durante un período de 20 a 100 segundos. La etapa de retención puede ser anterior a la inmersión en caliente o puede comenzar con la inmersión en caliente, ya que el recipiente de galvanizado está a una temperatura también dentro del intervalo de 454-493 º C (850-920 º F) . Inmediatamente después de... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento de fabricación de una banda de acero galvanizado que tiene una microestructura de predominantemente martensita y ferrita, en el que dicho acero tiene los ingredientes, en porcentaje en peso, carbono: 0, 02-0, 20; aluminio: 0, 010-0, 150; titanio: 0, 01 máximo; silicio: 0, 5 máximo; fósforo.

0, 060 máximo; azufre: 0, 030 máximo; manganeso: 0, 8-2, 40; cromo: 0, 03-1, 50; molibdeno: 0, 03-1, 50, que comprende sumergir dicha banda de acero a una temperatura de 727 º C a 775 º C durante al menos 20 segundos, enfriar dicha banda con una tasa de al menos 1 º C por segundo, hacer pasar dicha banda a través de un recipiente de galvanizado durante un tiempo de residencia en el mismo de 2 a 9 segundos para revestir dicha banda en cualquier momento mientras se mantiene dicha banda a una temperatura de 455 º C a 505 º C durante 20 a 100 segundos, y enfriar la banda revestido de este modo hasta temperatura ambiente; con la condición de que se excluye un procedimiento de fabricación de una banda galvanizada que tiene una microestructura de predominantemente martensita y ferrita, en el que el acero tiene los ingredientes, en porcentaje en peso, carbono: 0, 02-0, 20; aluminio: 0, 010-0, 150; titanio: 0, 01 máximo; silicio: 0, 5 máximo; fósforo: 0, 060 máximo; azufre: 0, 030 máximo; manganeso: 1, 5-2, 40; cromo: 0, 03-1, 50; molibdeno: 0, 03-1, 50, que comprende sumergir dicha banda de acero a Ac1+7, 2 º C, pero al menos 727 º C , hasta Ac1+57, 2 º C, pero no más de 775 º C , durante al menos 20 segundos, enfriar dicha banda a una tasa de al menos 1 º C por segundo, haciendo pasar dicha banda a través de un recipiente de galvanizado durante un tiempo de residencia en el mismo de 2 a 9 segundos para revestir dicha banda en cualquier momento durante la retención de dicha banda a 455 º C hasta 494 º C 473, 9ï±1, 67 º C durante 20 a 100 segundos, y enfriar la banda revestida de ese modo hasta temperatura ambiente.

2. El procedimiento de la reivindicación 1 que incluye someter dicha banda a galvarecocido antes del enfriamiento hasta temperatura ambiente.

3. El procedimiento de la reivindicación 1 en el que dicho banda está dentro de -1, 1 º C de la temperatura del recipiente de galvanizado durante dicho tiempo de residencia en el mismo.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicha banda está dentro de -6, 7 º C de la temperatura del recipiente de galvanizado durante dicho tiempo de residencia en el mismo.