Preformas de acero.

Una composición de preforma de acero después de la refusión ESR o VAR,

que comprende esencialmente:

Carbono: 0,37-0,42,

Manganeso: 0,060-0,130,

Silicio: 0,040-0,120,

Níquel: 3,00-4,00,

Cromo: 1,30-1,80,

Molibdeno: 0,70-1,00,

Vanadio: 0,25-0,30,

Aluminio: ≤ 0,015,

Hierro: resto

en porcentajes en peso de la composición total, así como las impurezas inevitables que incluyen nitrógeno

Preformas de acero.

La invención se refiere a un proceso de fabricación de preformas de acero, en particular, preformas de tubos para formar al menos un elemento del equipo presurizado.

Estado de la técnica

Aceros de muy alto rendimiento para fabricar elementos de equipos presurizados capaces de soportar de 4.000 a 10.000 bares, que incluyen especialmente obturadores o manguitos de culatas o tubos para formar un elemento del equipo presurizado, en particular, se han desarrollado durante muchos años tubos para cañones. Estos aceros deben responder a las cualidades de composiciones definidas muy estrictamente y deben producir muy buenas propiedades mecánicas, y especialmente de un límite de elasticidad muy elevado, y una buena proporción límite elasticidad/tenacidad, especialmente a bajas temperaturas.

Es especialmente necesario obtener contenidos muy bajos de silicio y de manganeso, pero con contenidos relativamente altos de cromo, molibdeno y níquel.

Diferentes composiciones se han propuesto en la técnica anterior para la producción de aceros que responden a estas propiedades mecánicas, sin embargo, las características mecánicas de estos aceros se deben mejorar aún más. Tales composiciones se describen especialmente en la patente DE-195 31 260 C2. La composición se debe por tanto mejorar en términos de propiedades mecánicas, y especialmente en términos del límite de elasticidad y proporción límite elasticidad/tenacidad, en particular a baja temperatura.

Los procesos conocidos no producen de forma relativamente fiable composiciones de acero con las propiedades mecánicas requeridas, especialmente en términos del límite de elasticidad y proporción limite elasticidad/tenacidad a baja temperatura.

Objetivos de la invención

El principal objetivo de la invención es resolver los problemas técnicos mencionados anteriormente y, especialmente, proporcionar una composición de acero que permita elevadas propiedades mecánicas, especialmente en términos del límite de elasticidad y una proporción límite de elasticidad/tenacidad optimizada a baja temperatura, adaptadas para formar un elemento del equipo presurizado.

El principal objetivo de la invención es también resolver los problemas técnicos mencionados anteriormente y, especialmente, el problema técnico que consiste en proporcionar un proceso para obtener una preforma de composición que responda a los requisitos antes mencionados, especialmente para la fabricación de un acero que tiene muy buenas propiedades mecánicas, incluyendo especialmente un límite de elasticidad muy alto, y al mismo tiempo obteniendo valores elevados del límite de elasticidad y tenacidad a temperatura baja.

El objetivo de la invención es, especialmente, resolver este problema técnico dentro del alcance de fabricar elementos de equipos presurizados.

Descripción de la invención

En particular, se ha descubierto una composición de preforma de acero, que comprende esencialmente:

Carbono: 0, 35-0, 43, Manganeso: <0, 20, Silicio: <0, 20, Níquel: 3, 00-4, 00, Cromo: 1, 30-1, 80, Molibdeno: 0, 70-1, 00, Vanadio: 0, 20-0, 35, Hierro: resto en porcentajes en peso de la composición total, así como las impurezas inevitables, mantenidas en el nivel más bajo, especialmente en forma de cobre (preferentemente <0, 100) ; aluminio (preferentemente <0, 015) ; azufre (preferentemente <0, 002) , fósforo (preferentemente <0, 010) , estaño (preferentemente <0, 008) ; arsénico (preferentemente <0, 010) ; antimonio (preferentemente <0, 0015) ; por lo general introducidos de forma esencial por materiales primarios; calcio (preferentemente <0, 004) , dioxígeno (preferentemente <0, 004) ; dihidrógeno (preferentemente <0, 0002) ; y dinitrógeno (preferentemente <0, 007) generalmente debido esencialmente al proceso de fabricación. Esta composición responde a los requisitos de propiedades mecánicas requeridas para formar un elemento del equipo presurizado que soporte de 4000 a 10.000 bares, tales como especialmente obturadores o

manguitos de la culata o tubos del equipo presurizado.

Estos aceros no son fáciles de trabajar, especialmente en la medida en que están fuera del equilibrio termodinámico, debido al hecho, principalmente, de los contenidos de dinitrógeno, dioxígeno y dihidrógeno, asociados con los contenidos particulares de carbono, manganeso, silicio, níquel y cromo.

Sorprendentemente, se ha descubierto que es posible resolver los problemas técnicos mencionados anteriormente mediante el uso, en particular, de un proceso de refusión de electroescoria (refusión ESR -«Refusión De Electroescoria») o al vacío (VAR -«Refusión por Arco al Vacío») y preferentemente un proceso de refusión de electroescoria. Un proceso de refusión ESR o VAR no se debe utilizar normalmente para tales composiciones fuera del equilibrio termodinámico, especialmente no para reducir las propiedades mecánicas, y especialmente el límite de elasticidad muy elevado, requerido en particular para aplicaciones en el campo de los equipos presurizados y armas, en particular.

En consecuencia, la presente invención describe un proceso de fabricación para una preforma de acero que comprende refusión de electroescoria (ESR -Refusión De Electroescoria) o refusión por arco al vacío (VAR«Refusión por Arco al Vacío») , teniendo dicha preforma una composición que comprende esencialmente, después de la refusión ESR o VAR:

Carbono: 0, 35-0, 43, y preferentemente 0, 37-0, 42, Manganeso: <0, 20, y preferentemente <0, 15, Silicio: <0, 20, y preferentemente <0, 100, Níquel: mayor de 3, 00 y menor de o igual a 4, 00, y preferentemente 3, 50-3, 80, Cromo: 1, 30-1, 80, y preferentemente 1, 50-1, 70, Molibdeno preferentemente 0, 70-1, 00, Vanadio preferentemente 0, 20-0, 35, y más preferentemente 0, 25-0, 30, Hierro: resto, en porcentajes en peso de la composición total, así como las impurezas inevitables que incluyen especialmente dinitrógeno (preferentemente <70 ppm) , dioxígeno (preferentemente <30 ppm) y dihydrógeno (preferentemente <2 ppm) .

Dicho proceso comprende ventajosamente la refusión ESR de un electrodo para obtener dicha composición de preforma después de la refusión ESR descrita anteriormente, comprendiendo la refusión ESR:

una composición de la escoria que comprende esencialmente:

CaF2: 60-70;

Al2O3: 10-20;

CaO: 10-20;

SiO2: 5-10%;

en porcentajes en peso de la composición total de la escoria.

Ventajosamente, la refusión ESR se lleva a cabo en una atmósfera inerte y, preferentemente, en una atmósfera de argón.

Ventajosamente, el proceso comprende la desoxidación continua de escoria por la adición de aluminio.

Ventajosamente, la escoria se introduce en forma líquida o sólida.

Ventajosamente, la composición de la composición de preforma después de la refusión ESR o VAR es esencialmente:

Carbono: 0, 37-0, 42, Manganeso: 0, 060-0, 130, Silicio: 0, 040-0, 120, Níquel: mayor de 3, 00 y menor o igual a 4, 00, y preferentemente 3, 50-3, 80, Cromo: 1, 30-1, 80, y preferentemente 1, 50-1, 70, Molibdeno: 0, 70-1, 00, Vanadio: 0, 25-0, 30, Aluminio: 0, 015, y preferentemente <0, 012, en porcentajes en peso de la composición total, así como las impurezas inevitables.

La composición de la preforma después de la refusión ESR comprende preferentemente las impurezas inevitables mantenidas en el nivel más bajo, especialmente en forma de dioxígeno (preferentemente <30 ppm) ; dihidrógeno (preferentemente <1, 8 ppm) ; y dinitrógeno (preferentemente <70 ppm) .

Los otras impurezas, generalmente asociadas con los materiales primarios, están esencialmente en forma de cobre

(preferentemente <0, 100) ; aluminio (preferentemente <0, 012) ; azufre (preferentemente <10 ppm) ; fósforo (preferentemente <50 ppm) ; estaño (preferentemente <0, 008) , arsénico (preferentemente <0, 010) , antimonio (preferentemente <0, 0015) , calcio (preferentemente <30 ppm) .

De acuerdo con una realización particular, el proceso comprende, antes de la refusión ESR o VAR, trabajado del tipo VAD (Desgasificación de Arco al Vacío) .

El trabajado del tipo VAD comprende preferentemente el proceso VCD (Desoxidación de Carbono al Vacío) que comprende medir la actividad de oxígeno, además de un complemento de escoria para ajustar la composición del electrodo antes de la refusión ESR o VAR para asegurar que un contenido de silicio de menos del 0, 050%, aluminio de menos del 0, 012%, asegurar al mismo tiempo un contenido de actividad dioxígeno de menos de 10 ppm, la desgasificación final... [Seguir leyendo]

1. Una composición de preforma de acero después de la refusión ESR o VAR, que comprende esencialmente:

Carbono: 0, 37-0, 42, Manganeso: 0, 060-0, 130, Silicio: 0, 040-0, 120, Níquel: 3, 00-4, 00, Cromo: 1, 30-1, 80, Molibdeno: 0, 70-1, 00, Vanadio: 0, 25-0, 30, Aluminio: 0, 015, Hierro: resto en porcentajes en peso de la composición total, así como las impurezas inevitables que incluyen nitrógeno <70 ppm, oxígeno <30 ppm y dihidrógeno <2 ppm.

2. Un proceso de fabricación de una preforma de acero que comprende refusión por arco al vacío (VAR -Refusión por Arco al Vacío) , teniendo dicha preforma una composición que comprende esencialmente, después de la refusión VAR:

Carbono: 0, 37-0, 42, Manganeso: 0, 060-0, 130, Silicio: 0, 040-0, 120, Níquel: mayor de 3, 00 y menor de o igual a 4, 00, y preferentemente 3, 50-3, 80, Cromo: 1, 30-1, 80, y preferentemente 1, 50-1, 70, Molibdeno: 0, 70-1, 00, Vanadio: 0, 25-0, 30, Aluminio: 0, 015 y preferentemente < 0, 012, Hierro: resto en porcentajes en peso de la composición total, así como las impurezas inevitables que incluyen nitrógeno (preferentemente <70 ppm) , oxígeno (preferentemente <30 ppm) y dihidrógeno (preferentemente <2 ppm) .

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado por que comprende, antes de la VAR, un trabajado del tipo VAD (desgasificación de Arco al Vacío) , que comprende preferentemente el procesamiento de VCD (Desoxidación de Carbono al Vacío) que comprende medir la actividad de oxígeno, la adición de un complemento de escoria para ajustar la composición del electrodo antes de la refusión VAR para asegurar contenidos de silicio de menos del 0, 050%, de aluminio de menos del 0, 012%, asegurando al mismo tiempo un contenido de actividad de dioxígeno de menos de 10 ppm, la desgasificación final para obtener especialmente un contenido de dihidrógeno <1, 2 ppm, y la decantación final para asegurar la eliminación de inclusiones metálicas.

4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que comprende, antes del trabajado del tipo VAD, un proceso para transferir el metal sin llevar la escoria del horno eléctrico, preferentemente una transferencia cuchara a cuchara.

5. El proceso de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que comprende, antes de la transferencia de cuchara a cuchara, un procesamiento en horno de arco eléctrico.

6. El proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado por que comprende, después de la refusión al vacío (VAR) , recocido que comprende al menos mantener una temperatura durante un período adecuado para asegurar esencialmente de forma completa la transformación martensítica de la composición de la preforma obtenida después de la refusión de escoria o al vacío.

7. El proceso de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado por que, después del recocido, comprende la transformación de la preformas mediante forjado, seguido por el tratamiento térmico para obtener un acero que tiene esencialmente una estructura totalmente martensítica.

8. Una composición de acero obtenible mediante un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, comprendiendo dicha composición esencialmente, después de la refusión VAR:

Carbono: 0, 37-0, 42, Manganeso: 0, 06-0, 130, Silicio: 0, 04-0, 120, Níquel: 3, 00-4, 00, Cromo: 1, 30-1, 80, Molibdeno: 0, 70-1, 00,

Vanadio: 0, 25-0, 30, Aluminio: 0, 015, Hierro: resto en porcentajes en peso de la composición total, así como las impurezas inevitables que incluyen dinitrógeno <70 ppm, dioxígeno <30 ppm y dihidrógeno <2 ppm.

9. Preforma de acero obtenible mediante un proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7.

10. Uso de una preforma tal como se define en la reivindicación 9, para la fabricación de un elemento del equipo 10 presurizado, y especialmente tubos de cañones.

11. Un elemento del equipo presurizado, y especialmente un tubo de cañón, que tiene la composición de la reivindicación 1 y que soporta una presión de 4.000 a 10.000 bares (400 MPa a 1000 MPa) .