Producto de acero con características de intemperización mejoradas en un entorno salino.

Un producto de acero que consta de (en % en peso):

- Carbono entre el 0,

03 y el 0,2

- Manganeso entre el 0,5 y el 2

- Cobre entre el 0,2 y el 0,4,

- Titanio entre el 0,01 y el 0,07,

- Cromo entre el 0,2 y el 0,5,

- Níquel entre el 0,1 y el 0,2,

- Niobio entre el 0,02 y el 0,1,

- Nitrógeno entre el 0 y el 0,01,

- Azufre entre el 0 y el 0,01,

- Fósforo entre el 0 y el 0,01,

- Aluminio mayor del 0 y un máximo del 1,5,

- Silicio entre el 0,25 y el 1,5,

siendo el resto Fe e impurezas accidentales, y en el que la suma de los niveles de Al y Si es mayor del 0,85% en peso.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2010/054086.

Solicitante: Arcelormittal Investigación y Desarrollo SL.

Nacionalidad solicitante: España.

Inventor/es: ANTONISSEN,JOACHIM, DE GRAVE,EDDY, MEJÍA GÓMEZ,JULIETH ALEXANDRA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C22C38/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C22 METALURGIA; ALEACIONES FERROSAS O NO FERROSAS; TRATAMIENTO DE ALEACIONES O METALES NO FERROSOS.C22C ALEACIONES (tratamiento de alegaciones C21D, C22F). › C22C 38/00 Aleaciones ferrosas, p. ej. aleaciones del acero (aleaciones de hierro colado C22C 37/00). › que contienen silicio.
  • C22C38/04 C22C 38/00 […] › que contienen manganeso.
  • C22C38/06 C22C 38/00 […] › que contienen aluminio.

PDF original: ES-2544576_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Producto de acero con características de intemperización mejoradas en un entorno salino

Campo de la invención

La presente invención se refiere a tipos de acero y productos hechos del mismo, que muestran un incremento de resistencia la corrosión cuando son expuestos a un entorno rico en cloro. Estos aceros son conocidos como aceros intemperizados.

Estado de la técnica

Los aceros intemperizados han sido estudiados y documentados durante algún tiempo. La resistencia a la corrosión es causada por una capa de orín que se forma sobre la superficie del acero cuando éste es expuesto 15 al entorno exterior. Los elementos de aleación tradicionales que mejoran este tipo de resistencia la corrosión atmosférica son Cu, P, Cr y Ni. Sin embargo, los aceros intemperizados tradicionales han demostrado ser ineficaces en un entorno que contiene iones de Cl, es decir entornos marinos o costeros. Se observó que los iones de Cl desestabilizan algunos de los componentes estables que forman la capa protectora de óxido. Se han propuesto soluciones a este problema, principalmente en forma de cambios en la composición del acero. Los mejores resultados se han conseguido hasta la fecha aplicando niveles de Ni significativamente más elevados. Sin embargo, dado que una elevada cantidad de Ni es necesaria y teniendo en cuenta que el precio de Ni es un parámetro altamente crítico en la explotación comercial de aceros, esta solución no se considera ideal, y ha surgido una necesidad de una alternativa a la solución con Ni.

Una solución se describe en el documento JP2006118011, en forma de una composición de acero que comprende C, Al, Si, P, Ni, Cu, N, con Sn y/o Sb añadidos en una cantidad entre el 0, 03 y el 0, 5% en peso y uno o más de Ti, Nb, Mo, W, V, Ca o Mg, con la relación de masas de Ni/Cu menor que o igual a 0, 5. La capacidad de intemperización en entornos salinos se obtiene principalmente mediante la presencia de Sb y/o Sn, que estabilizan la cantidad de iones de Fe2+ cuando el acero está en un entorno húmedo y salino, reaccionando con iones de Fe3+, producidos mediante oxidación de Fe2+. Sin embargo, el uso de Sn y/o Sb es desventajoso por diversas razones:

tanto Sn como Sb tienen un efecto perjudicial sobre la ductilidad en caliente, dado que disminuyen la solubilidad de Cu en austenita a alta temperatura el Sb tiene un efecto perjudicial sobre la tenacidad en soldadura 35 el Sn no puede ser eliminado del acero durante el afino el Sb causa un riesgo de formar estibina (SbH3) -un compuesto tóxico e inflamable.

El documento JP-A-2001 262 271 desvela una chapa de acero de elevada resistencia a la tracción excelente en adhesión de galvanización y ductilidad.

Objetivos de la invención

La presente invención pretende proporcionar un acero intemperizado con un contenido de Ni en el mismo orden de magnitud que en aceros intemperizados tradicionales, y con una resistencia a la corrosión 45 incrementada en condiciones marinas o costeras, así como con excelentes propiedades mecánicas.

Resumen de la invención

La invención se refiere a un producto de acero tal como se desvela en las reivindicaciones adjuntas.

La invención se refiere, en particular, a un producto de acero tal como se desvela en la reivindicación independiente principal, adecuado para uso en entornos exteriores, en particular en condiciones salinas. El producto de acero de la invención puede ser cualquier tipo de elemento de construcción, tal como una chapa o viga de acero. En particular, la invención se refiere a una composición de acero caracterizada por los siguientes contenidos (en % en peso) :

-Carbono entre el 0, 03 y el 0, 2, -Manganeso entre el 0, 5 y el 2, -Cobre entre el 0, 2 y el 0, 4, -Ti entre el 0, 01 y el 0, 07, -Cr entre el 0, 2 y el 0, 5,

- Níquel entre el 0, 1 y el 0, 2, -Niobio entre el 0, 02 y el 0, 1, -Nitrógeno entre el 0 y el 0, 01, -Azufre entre el 0 y el 0, 01, -Fósforo entre el 0 y el 0, 01, -Aluminio mayor del 0 y un máximo del 1, 5, -Silicio entre el 0, 25 y el 1, 5, siendo el resto Fe e impurezas accidentales, y en la que la suma de los niveles de Al y Si es mayor de 10 aproximadamente el 0, 85% en peso.

Según una realización preferida, los siguientes intervalos más estrechos se definen para Cu, Ti, Cr, Ni y Nb (en % en peso) :

-Cobre entre el 0, 2 y el 0, 4 -Ti entre el 0, 01 y el 0, 07, -Cr entre el 0, 2 y el 0, 5, -Níquel entre el 0, 1 y el 0, 2, -Niobio entre el 0, 02 y el 0, 1.

Según la realización preferida, el producto de acero según la invención no comprende Sn ni Sb.

Descripción detallada de la invención

La presente invención se refiere a un producto de acero del tipo de acero intemperizado, es decir un producto que muestra resistencia a la corrosión incrementada después de haber sido expuesto al entorno exterior durante un tiempo dado.

Según la invención, el producto de acero se define mediante una composición que consta de (en % en 30 peso) :

- Carbono entre el 0, 03 y el 0, 2, -Manganeso entre el 0, 5 y el 2, -Cobre entre el 0, 2 y el 0, 4, -Ti entre el 0, 01 y el 0, 07 -Cr entre el 0, 2 y el 0, 5, -Níquel entre el 0, 1 y el 0, 2, -Niobio entre el 0, 02 y el 0, 1, -Nitrógeno entre el 0 y el 0, 01, -Azufre entre el 0 y el 0, 01, -Fósforo entre el 0 y el 0, 01, -Aluminio mayor del 0 y un máximo del 1, 5, -Silicio entre el 0, 25 y el 1, 5, 45 siendo el resto Fe e impurezas accidentales, y en la que la suma de los niveles de Al y Si es mayor del 0, 85% en peso. La palabra "entre", tal como se usa anteriormente, debe entenderse como inclusiva de los límites del intervalo en cuestión.

Según una realización preferida, las cantidades de Cu, Ti, Cr, Ni y Nb son las siguientes (en % en 50 peso) :

- Cobre entre el 0, 2 y el 0, 4

- Ti entre el 0, 01 y el 0, 07, 55 -Cr entre el 0, 2 y el 0, 5, -Níquel entre el 0, 1 y el 0, 2,

- Niobio entre el 0, 02 y el 0, 1, Esta realización combina buen comportamiento de intemperización en condiciones salinas con excelentes propiedades mecánicas, debido a las cantidades mínimas de los elementos nombrados anteriormente (Cu, Ti, Cr, Ni, 5 Nb) .

La presente invención revela que las composiciones de acero de la invención favorecen la formación de goethita (-FeOOH) de grano fino en la capa de corrosión que se forma sobre la superficie de un producto de acero que tiene estas composiciones, debido al contenido de Al y Si combinado específico. Con "goethita de grano fino" se entiende goethita con tamaños de grano de aproximadamente 8 nm a aproximadamente 15 nm. La formación de dicha goethita de grano fino es beneficiosa para la estabilidad de la capa de óxido en condiciones salinas.

Debe observarse que las composiciones de la invención no necesariamente incluyen una adición de cantidades significativas de Ni, considerada como beneficiosa para la resistencia la corrosión atmosférica en condiciones salinas. Las composiciones de la invención no comprenden Sn y Sb por encima de un nivel de impureza accidental. Preferentemente, el producto de acero de la invención no comprende Sb o Sn. Elementos tales como Nb, Ti, Cu, Cr se añaden para mejorar las propiedades mecánicas del acero.

La invención se refiere a cualquier tipo de producto de acero que tiene la composición reivindicada, por ejemplo chapas o vigas de acero, obtenido mediante cualquier proceso estándar de fabricación de acero, por ejemplo chapas o vigas laminadas en caliente o laminadas en frío.

Ejemplos [0015] La tabla 1 muestra las composiciones de 3 muestras de prueba S1 a S3 que tienen contenidos de Al y Si dentro de la invención reivindicada, así como 2 muestras comparativas C1 y C2 que tienen contenidos de Al y Si que están fuera de los intervalos reivindicados y/o en las que el contenido de Al y Si combinado es menor del 0, 85% en peso. Las muestras están fuera del objeto de las reivindicaciones adjuntas debido a la presencia de molibdeno en S1 y los niveles inferiores de Ti, Cu, Ni, Cr y Nb. Sin embargo, son ilustrativas de la influencia de la presencia combinada de Al y Si sobre la formación de goethita y, por lo tanto, sobre el comportamiento de acero intemperizado de productos de la invención.

Las muestras de prueba han sido obtenidas mediante procedimientos estándar de procesamiento de acero, que implican al menos una etapa de laminación en caliente, posiblemente seguida por una etapa de laminación en frío. Las muestras se sometieron a una prueba de inmersión y secado durante 60 días, usando una solución de NaCl 0, 05 M, para poner a prueba el comportamiento de intemperización en condiciones salinas. Como resultado, se formaron capas de óxido sobre las muestras. La composición... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un producto de acero que consta de (en % en peso) :

-Carbono entre el 0, 03 y el 0, 2 -Manganeso entre el 0, 5 y e.

2. Cobre entre el 0, 2 y el 0, 4, -Titanio entre el 0, 01 y el 0, 07, -Cromo entre el 0, 2 y el 0, 5, -Níquel entre el 0, 1 y el 0, 2, -Niobio entre el 0, 02 y el 0, 1, -Nitrógeno entre el 0 y el 0, 01, -Azufre entre el 0 y el 0, 01, -Fósforo entre el 0 y el 0, 01, -Aluminio mayor del 0 y un máximo del 1, 5, -Silicio entre el 0, 25 y el 1, 5, siendo el resto Fe e impurezas accidentales, y en el que la suma de los niveles de Al y Si es mayor del 0, 85% en peso.

2. El producto de acero según la reivindicación 1, que no comprende Sn ni Sb.

3. Un producto de acero según la reivindicación 1 ó 2, siendo dicho producto una chapa o una viga.

4. Uso de un producto de acero según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, como un producto que muestra un incremento de la resistencia a la corrosión cuando es expuesto a un entorno rico en cloro.

5. Uso de un producto según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en condiciones exteriores salinas.


 

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