Procedimiento para la fabricación de tubos de acero de precisión elaborados en frío.

Procedimiento para la fabricación de tubos de acero de precisión elaborados en frío,

en particular estirados en frío, especialmente para su utilización como tubos para cilindros con sobrecarga de presión, con la siguiente composición química (% en peso):

C ≥ 0,05 - 0,25

Si ≥ 0,15 - 1,0

Mn ≥ 1,0 - 3,5

Al ≥ 0,020 - 0,060

V max. 0,20

N max. 0,15

S max. 0,03

con adiciones opcionales de uno o varios elementos de aleación tales como Cr, Mo, Ni, W, Ti ó Nb, con los siguientes contenidos (% en peso):

Cr max. 0,80

Mo max. 0,65

Ni max. 0,90

W max. 0,90

Ti max. 0,20

Nb max. 0,20

el resto hierro, así como las impurezas debidas al proceso de fusión, en el cual un tubo previo soldado, elaborado en caliente sin cordón de soldadura o fabricado a partir de una banda laminada en caliente, con un estado de partida definido, se somete a un estirado en una o varias pasadas hasta obtener un tubo acabado, y el tubo antes del estirado de acabado se somete a un tratamiento de bonificación.

Procedimiento para la fabricaciïn de tubos de acero de precisiïn elaborados en frïo La invenciïn se refiere a un procedimiento para la fabricaciïn de tubos de acero de precisiïn elaborados en frïo, en particular estirados en frïo, conforme al preïmbulo de la reivindicaciïn 1.

En este sentido se consideran en particular los tubos de acero de precisiïn segïn DIN EN 10305, partes 1 y 2, que en su estado de trabajo, expuestos a elevada presiïn interna, por ejemplo tubos para cilindros, encuentran aplicaciïn en el sector hidrïulico o neumïtico.

El proceso de fabricaciïn fundamental de los tubos de acero de precisiïn estirados en frïo, sin cordïn de soldadura o soldados, se describe, por ejemplo, en el Stahalrohr Handbuch, ediciïn 12 , 1995, Editorial Vulkan, Essen.

Los tubos fabricados de esta manera se caracterizan particularmente por estrechas tolerancias de espesores de pared y de diïmetros.

El producto de partida puede ser un tubo previo, o bien elaborado sin cordïn de soldadura por laminaciïn en caliente o bien fabricado por medio de soldadura de inducciïn de alta frecuencia (soldadura HFI) a partir de una banda laminada en caliente.

Este tubo previo denominado goa (Luppe) en el siguiente proceso de estirado en frïo, que puede comprender uno o varios estirados, se estira hasta la dimensiïn de acabado exigida (diïmetro, espesor de pared) hasta obtener el tubo acabado.

Por la conformaciïn en frïo se produce un endurecimiento del material, es decir se elevan su lïmite elïstico y resistencia, mientras que a la vez disminuyen sus valores de alargamiento y tenacidad.

ïste es un efecto deseado para muchas aplicaciones. Sin embargo, debido a la reducida capacidad de conformaciïn, antes de otros procesos de conformaciïn en algunos casos es necesario un tratamiento tïrmico de recristalizaciïn, para hacer que el material sea de nuevo conformable en frïo para el siguiente proceso de estirado.

Las propiedades de tubos de acero de precisiïn fabricados de esta manera se describen en la norma DIN EN 10305, partes 1 y 2.

Como tipos de aceros se emplean tanto los aceros de calidad no aleados, hasta el E 355, como tambiïn calidades de alta resistencia, hasta el StE 690.

Para la utilizaciïn de esta clase de tubos expuestos a alta presiïn interna, por ejemplo tubos para cilindros hidrïulicos, se demandan elevadas exigencias a su tenacidad. Los cilindros hidrïulicos gobiernan la ejecuciïn de movimientos en muchos aparatos y mïquinas, las cuales eventualmente se utilizan tambiïn al aire libre a grandes diferencias de temperatura.

Bajo condiciones de temperatura de hasta -20ïC en el caso de cilindros o tubos de los materiales usados hasta ahora, sometidos a presiïn, no se podïa excluir con seguridad el riesgo de daïos a personas y cosas, a causa de la tendencia a la rotura frïgil.

Las investigaciones han puesto de manifiesto, que la exigencia habitual hasta ahora de 27 J de resiliencia a -20ïC en muestras normalizadas, tampoco es suficiente para excluir con alta seguridad un fallo de la pieza por rotura frïgil a esta temperatura.

Los ensayos comparativos sistemïticos en tubos para cilindros listos para el montaje, incluyendo ensayos de resiliencia, ensayos de rotura por caïda de peso (Drop-Weight-Tear-Tests) y ensayos en piezas constructivas muestran que ïnicamente para un valor mïnimo de la resiliencia que en el ensayo de rotura por caïda de peso (DWT) dï una proporciïn del 50% de rotura por cizalladura, se puede esperar un fallo de la pieza constructiva en ampliamente dïctil.

Pero esto, para los valores a conseguir en el ensayo de resiliencia, por ejemplo para un St52, significa un valor mïnimo de aproximadamente 80 J a la temperatura de trabajo, el cual proporcione a la pieza constructiva suficientes reservas de deformaciïn plïstica y evite el riesgo de una rotura frïgil de la pieza constructiva en varias partes.

Sin embargo, con los procedimientos de fabricaciïn aplicados hasta la fecha el valor del trabajo de resiliencia obtenido en el ensayo de resiliencia para el tubo acabado no se puede elevar al nivel exigido.

A partir de “Tubos de Precisiïn de Acero para Hidrïulica y Neumïtica, tubos HP-HPS-HPZ-HPK”, 23 de septiembre 2004, Mannesmann Rïhrenwerke/MHP Mannesmann Prezisrohr es conocida la fabricaciïn de tubos de precisiïn de acero para la industria hidrïulica y la industria neumïtica, utilizando para tubos HPZ calidades de acero modificadas, las cuales en la zona de bajas temperaturas evitan una rotura de la pieza constructiva en varias partes/rotura frïgil y con ello aumentan la seguridad de trabajo. Los tubos se suministran con recocido de distensionado, llevïndose a cabo el recocido despuïs del ïltimo enfriamiento.

Ademïs, por H. J. Bargel, G. Schulze: “Werkstoffkunde” 1988, VDI-Verlag GMBH Dïsseldorf, pïginas 173-175, se sabe que por la bonificaciïn del acero se puede conseguir una alta seguridad a la rotura frïgil, asï como un lïmite elïstico suficiente, para una alta resiliencia.

Misiïn de la invenciïn es proporcionar un procedimiento para la fabricaciïn de tubos de precisiïn de acero elaborados en frïo, en particular estirados en frïo, para su utilizaciïn como tubos para cilindros con sobrecarga de presiïn, con el cual de una forma sencilla y a un costo favorable se pueda conseguir con seguridad un fallo ampliamente dïctil del tubo tambiïn a temperaturas de trabajo de hasta -20ïC.

Esta misiïn se resuelve partiendo del preïmbulo, en combinaciïn con los rasgos caracterïsticos de la reivindicaciïn 1. Otros desarrollos ventajosos son objeto de las reivindicaciones subordinadas.

Segïn las conclusiones de la invenciïn se aplica un procedimiento, en el cual el tubo previo se elabora por estirado en una o varias pasadas, sometiendo el tubo antes de acabar de estirar a un tratamiento de bonificaciïn, y el tubo de acero presenta la siguiente composiciïn quïmica (en %) :

C = 0, 05 – 0, 25

Si = 0, 15 – 1, 0

Mn = 1, 0 – 3, 5

Al = 0, 020 – 0, 060

V max. 0, 20

N max. 0, 150

S max. 0, 030

con adiciones opcionales de uno o varios elementos de aleaciïn tales como Cr, Mo, Ni, W, Ti ï Nb, el resto hierro, asï como las impurezas debidas al proceso de fusiïn.

La adiciïn opcional de elementos de aleaciïn se fija segïn el perfil de propiedades exigido, es decir, en particular en correspondencia con las propiedades mecïnicas deseadas y presentan los siguientes contenidos (en % en peso) :

Cr max. 0, 80

Mo max. 0, 65

Ni max. 0, 90

W max. 0, 90

Ti max. 0, 20

Nb max. 0, 20

El tratamiento de bonificaciïn en sï consta de un temple clïsico con el subsiguiente revenido de los tubos. La austenizaciïn, adaptada al correspondiente material, se lleva a cabo a temperaturas de aproximadamente 910 – 940ïC, seguida de un proceso de temple formador de una estructura de temple. El enfriamiento rïpido puede tener lugar por distintos medios de temple, habitualmente el enfriamiento rïpido se efectïa por agua mediante una ducha de agua. En el caso de emplear materiales templables en aire el enfriamiento tiene lugar, por ejemplo, en aire en calma.

Despuïs del temple tiene lugar el tratamiento de revenido, que dependiendo del material se lleva a cabo a temperaturas de aproximadamente 540 – 720ïC.

La ventaja del procedimiento propuesto hay que buscarla en que por medio de una etapa de bonificaciïn antes del estirado de acabado se crea una estructura homogïnea muy unificada y con excelente tenacidad, la cual esencialmente se mantiene tambiïn despuïs del estirado de acabado del tubo. Los ensayos dieron como resultado, que los valores del trabajo de resiliencia a -20ïC y una proporciïn del 50% de fractura por cizalladura en el ensayo DWT se encuentran para unos excelentes 80 J en probetas transversales y 100 J en probetas longitudinales.

Un recocido final exigido eventualmente por el cliente en forma de un recocido de eliminaciïn de tensiones despuïs del estirado de acabado, aporta una nueva mejora de los valores del trabajo de resiliencia y, con ello, de la tenacidad en la pieza constructiva.

Dependiente del material el recocido final se lleva a cabo ventajosamente en una zona de temperaturas entre 500 – 700ïC, debiendo tenerse en cuenta que la determinaciïn exacta de la temperatura se debe realizar en funciïn de las propiedades a conseguir en el material, como por ejemplo resistencia, alargamiento de rotura y trabajo de resiliencia.

Los ensayos en tubos fabricados segïn el procedimiento de la invenciïn han puesto de manifiesto, que la,... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la fabricaciïn de tubos de acero de precisiïn elaborados en frïo, en particular estirados en frïo, especialmente para su utilizaciïn como tubos para cilindros con sobrecarga de presiïn, con la siguiente composiciïn quïmica (% en peso) :

C = 0, 05 – 0, 25 Si = 0, 15 – 1, 0 Mn = 1, 0 – 3, 5 Al = 0, 020 – 0, 060 V max. 0, 20

N max. 0, 15 S max. 0, 03 con adiciones opcionales de uno o varios elementos de aleaciïn tales como Cr, Mo, Ni, W, Ti ï Nb, con los siguientes contenidos (% en peso) : Cr max. 0, 80

Mo max. 0, 65 Ni max. 0, 90 W max. 0, 90 Ti max. 0, 20 Nb max. 0, 20

el resto hierro, asï como las impurezas debidas al proceso de fusiïn, en el cual un tubo previo soldado, elaborado en caliente sin cordïn de soldadura o fabricado a partir de una banda laminada en caliente, con un estado de partida definido, se somete a un estirado en una o varias pasadas hasta obtener un tubo acabado, y el tubo antes del estirado de acabado se somete a un tratamiento de bonificaciïn.

2. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 1, caracterizado porque para la bonificaciïn se calienta el tubo hasta una 25 temperatura de 910 - 940ïC, se enfrïa y, a continuaciïn, se somete a un tratamiento de revenido.

3. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 1 – 2, caracterizado porque el enfriamiento es un enfriamiento rïpido.

4. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 3, caracterizado porque el enfriamiento rïpido es un temple.

5. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 4, caracterizado porque el temple se efectïa mediante una ducha de 30 agua.

6. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 1 - 2, caracterizado porque el enfriamiento se lleva a cabo en aire en calma.

7. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 1 -6, caracterizado porque el tratamiento de revenido se lleva a cabo en un intervalo de temperaturas de 540 – 720ïC.

8. Procedimiento segïn una de las reivindicaciones 1 - 7, caracterizado porque el tubo acabado de estirar se somete a un recocido final.

9. Procedimiento segïn la reivindicaciïn 8, caracterizado porque el recocido final se lleva a cabo en un intervalo de temperaturas de 500 a 700ïC.