MX2010008975A

MX2010008975A - Aleacion de acero para acero de baja aleacion para produccion de tubos de acero de resistencia elevada sin soldadura.

Info

Publication number: MX2010008975A
Application number: MX2010008975A
Authority: MX
Inventors: Andre Schneider; Markus Schuetz; Christoph Kaucke; Guido Kubla; Heinz Sanders; Charles Stallybrass
Original assignee: V&M Deutschland Gmbh
Priority date: 2008-02-20
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2010-11-12
Also published as: WO2009103259A2; CN101952472A; WO2009103259A3; EP2255021A2; KR101563604B1; UA100548C2; US20110315277A1; AR070612A1; JP5486515B2; JP2011514932A; US8865061B2; PL2255021T3; ATE522634T1; RU2010138609A; CN101952472B; KR20100122083A; EP2255021B1; ES2372801T3; DE102008010749A1; RU2482211C2

Abstract

La presente invención se relaciona con una aleación de acero para un acero de aleación baja para la producción de tubos de acero sin soldadura laminados en caliente, soldables, de resistencia elevada en particular tubos de construcción. La composición química es (% por masa): 0.15 - 0.18% C; 0.20 - 0.40% Si; 1.40 - 1.60% Mn; max. 0.05% P; max. 0.01% S; >0.50 - 0.90% Cr; >0.50 - 0.80% Mo; >0.10 - 0.15% V; 0.60 - 1.00% W; 0.0130 - 0.0220 % N; resto hierro con impurezas a causa de la fundición, con adición opcional de un o varios elementos de Al, Ni, Nb y Ti, con la salvedad de que la proporción V/N tenga un valor de 4 a 12 y el contenido de Ni del acero no ascienda a más de 0.40%.

Description

ALEACION DE ACERO PARA ACERO DE BAJA ALEACION PARA PRODUCCION DE TUBOS DE ACERO DE RESISTENCIA ELEVADA SIN SOLDADURA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con una aleación de acero para un acero de baja aleación para la producción de tubos soldables de acero sin soldadura de resistencia elevada, según la reivindicación 1. La invención se relaciona en particular con tubos que pueden tener secciones transversales divergentes de la forma circular y que están previstos como tubos de construcción para construcciones de acero soldadas, solicitadas particularmente fuerte, por ejemplo, en la construcción de grúas, de puentes, de naves, de equipo de levantamiento y de vehículos industriales. Los tubos de este tipo pueden tener, además de secciones transversales circulares, dependiendo del requerimiento y del campo de aplicación, v. gr., secciones transversales cuadradas, rectangulares o también poligonales . Aleaciones de acero para este tipo de tubos de acero son conocidos, v. gr., del documento DE 199 42 641 Al. Esta aleación de acero conocida tiene, además de pocas adiciones de cromo, molibdeno y vanadio, como particularidad para un acero de baja aleación con renuncia al níquel una adición de tungsteno en el área de 0.30 -1.00%. Al prescindir del níquel, forzosamente necesario de otra manera, respectivamente mediante la restricción del contenido de níquel a índices bajos, se busca evitar la cascarilla adherente y mejorar así la calidad de la superficie, en particular en la laminación de paso de peregrino en caliente de tubos de estos aceros, para evitar la costosa mecanización posterior por arranque de viruta, necesaria de otra manera. Tubos de construcción para los campos de aplicación referidos en lo precedente son sometidos a solicitaciones máximas en cuanto a resistencia y tenacidad a temperaturas bajas hasta -40°C. Para lograr las propiedades exigidas, los tubos deben ser sometidos a un tratamiento de templado y revenido después del laminado en caliente. Con el acero conocido del documento DE 199 42 641 Al, conocido como FGS 70, se alcanzaron confiablemente todos los valores mínimos exigidos para límite elástico de fluencia, resistencia a la extensión, alargamiento de rotura y energía absorbida durante el choque. Las exigencias a tubos de construcción para los campos de aplicación, sin embargo, han crecido continuamente en los años más recientes, de manera que existe, hoy en dia, demanda creciente de tubos de construcción con las exigencias siguientes: - Limite elástico de fluencia Rpo,2 min: 960 MPa - Resistencia de extensión Rm: 980-1150 MPa - Energía absorbida durante el choque Av (longitudinal) : 27 J a -40°C - Garantía de soldabilidad general - Contenido de Ni bajo o restringido El incremento exigido de la resistencia combinada con tenacidad suficiente de tubos sin soldadura, producidos en caliente, para los campos de aplicación descritos requiere del desarrollo de nuevos conceptos de aleación. En particular en el área de límite elástico de la fluencia cerca de 1000 MPa, los conceptos de aleación convencionales no alcanzan una tenacidad suficiente con temperaturas bajas . El mecanismo que incrementa la resistencia, y que conlleva simultáneamente un incremento de la tenacidad, es -conocidamente- la reducción del tamaño de grano. Esta puede lograrse, v. gr., mediante la adición de níquel o molibdeno a la aleación, y la reducción de la temperatura de transformación asociada con ella. Pero estos conceptos de aleación conllevan un incremento del equivalente de carbono y, asociado con ello, un menoscabo de la soldabilidad. Además, níquel y molibdeno incrementan significativamente los costos de aleación y, además, el níquel menoscaba adicionalmente la calidad de superficie del tubo laminado en caliente. La opción intuitivamente obvia de aumentar el contenido de carbono para aumentar la resistencia, sin embargo, conllevaría un menoscabo de la tenacidad y un incremento fuerte del equivalente de carbono. También se usa vanadio para -incrementar la resistencia. Este concepto se basa en un endurecimiento de la solución sólida del vanadio y la precipitación de carburos de vanadio extremadamente finos durante el tratamiento de revenido. Mediante los conceptos de aleación precedentemente referidos no es posible, sin embargo, lograr las propiedades exigidas. Una reducción del tamaño de grano para mejorar las propiedades mecánicas puede realizarse, en principio, también mediante tratamiento termomecánico . El control específico de temperatura en la producción en caliente de tubos sin soldadura no permite, sin embargo, la reducción necesaria de la temperatura de transformación para la aplicación de conceptos conocidos para un tratamiento termomecánico. Hasta la fecha es posible lograr las solicitaciones altas exigidas sólo con aceros de alta aleación que no han recibido, o solo poca, aceptación en el mercado a causa de sus costes altos. El objetivo de la invención es señalar una aleación de acero económica para un acero de aleación baja para la producción de tubos de acero sin soldadura, soldables, altamente resistentes, en particular de tubos de construcción, que cumple confiablemente las exigencias mínimas referidas en cuanto a límite elástico de fluencia, resistencia a la extensión y energía absorbida durante el choque y que garantiza además una buena soldabilidad general y que produce en la laminación en caliente superficies sin defectos ópticos. Este objetivo se logra, a partir del concepto general, en conexión con las características distintivas de la reivindicación 1. Perfeccionamientos ventajosos son el objeto de reivindicaciones subordinadas. Según la enseñanza de la invención se propone para un acero de baja aleación para la producción de tubos de acero sin soldadura, laminados en caliente, soldables, de resistencia elevada, en particular de tubos de construcción, una aleación de acero que tiene la siguiente composición química: 0.15 - 0.18% C 0.20 - 0.40% Si 1.40 - 1.60% Mn max. 0.05% P max. 0.01% S >0.50 - 0.90% Cr >0.50 - 0.80% Mo >0.10 - 0.15% V 0.60 - 1.00% 0.0130 - 0.0220% N Resto hierro, con impurezas a causa de la fundición, con adición opcional de un o varios elementos de Al, Ni, Nb y Ti, con la salvedad, de que la proporción V/N tenga un valor de 4 a 12 y el contenido de Ni del acero no ascienda a más de 0.40%. La aleación de acero inventiva parte del desarrollo del acero de grano fino de aleación de tungsteno conocido del documento DE 199 42 641 Al. No se ha descubierto en experiencias previas que el tungsteno tenga un efecto desfavorable sobre la soldabilidad . El incremento del limite elástico de fluencia gracias a la aleación con tungsteno se da, según investigaciones sin embargo, sólo hasta aproximadamente 900 MPa . Un incremento adicional no es posible obtener exclusivamente mediante un incremento del contenido de tungsteno. Resultó ser conveniente, por lo tanto, un contenido de W de 060 - 1.0%, preferentemente de 0.7 - 0.9%. Ensayos realizados en el curso de la presente invención han dado el resultado sorprendente de que una adición sólo ligeramente mayor, en comparación con la aleación conocida de acero, de elementos de aleación como Cr y o, el apego a determinadas proporciones de V/N, produce un claro salto de resistencia con preservación de la energía absorbida mínima durante el choque especificada de 27 J con -40° C. i Para lograr cierta "resistencia básica" resultó que la suma de las adiciones de Cr, Mo y debería llegar, sin embargo, a un mínimo de 1.5% pox peso. La invención comprende el concepto innovador de incrementar la temperatura para detener la recristalización claramente por encima de la temperatura de laminación de acabado mediante una microaleación enfocada con vanadio y nitrógeno. Con base en calculaciones termodinámicas extensas, la proporción de los contenidos de V y N debe ubicarse entre 4 y 12 para lograr el efecto deseable. Contenidos excesivos de nitrógeno disueltó deben considerarse en general como desfavorable para la tenacidad. Mediante una selección apropiada de las proporciones de V/N en el área de 4 - 12 ,es posible, sin embargo, reducir el contenido de nitrógeno disuelto a un mínimo, mientras que la formación simultánea de carbonitruros de vanadio causa el efecto descrito de la afinación de grano mediante tratamiento termomecánico . El contenido de nitrógeno inusualmente alto de la aleación, sin embargo, inocuo gracias a la formación de los carbonitruros de vanadio, respectivamente, empleado para afinar el grano, permite además ventajosamente prescindir de tratamientos de desgasificación con altos costos en el marco de la metalurgia secundaria. En el marco del concepto de aleación inventivo se prevé, según los requerimientos, una, adición opcional a la aleación de un o varios elementos de aleación de Al, Ni, Nb y Ti. Estos requerimientos pueden resultar, v. gr., de diferentes grosores de pared de los tubos por laminar, que pueden ubicarse en el área debajo de 10 mm hasta encima de 80 mm, y que hacen necesarios en particular con grosores de pared mayores una adición a la aleación de los elementos referidos para lograr las propiedades especificadas mediante afinación del grano. En cuanto a una relación óptima entre costes y utilidades del concepto de aleación, resultaron convenientes contenidos de 0.03% máximos de Al, dé 0.40% máximos de Ni, 0.04% máximos de Nb y 0.04% máximos de Ti. El contenido de 0.40% máximo de Ni es suficientemente bajo para producir una calidad de superficie suficientemente buena para los métodos continuos para tubos aplicados principalmente para esta calidad de acero. Con el uso del método de laminación de paso de peregrino en caliente de tubos para la producción de tubos sin soldadura se restringe el contenido de Ni, para lograr una superficie de calidad suficiente, a 0.20%, preferentemente a 0.15%, en particular a 0.10% como máximo. Los tubos de acero sin soldadura producidos de una masa fundida de producción con la aleación de acero inventiva detallada a continuación exhiben valores excelentes en cuanto a sus características de resistencia y tenacidad. 0.17% C 0.32% Si 1.54% Mn 0.013% P 0.003% S 0.74% Cr 0.54% Mo 0.11% V 0.75% W 0.0142% N 0.023% Al 0.16% Ni 0.001% Ti 0.164% Ni con V/N = 8.03 Con ello se determinaron los valores detallados en la siguiente tabla. Los valores son los valores medios de cuatro ensayos de estiramiento o cuatro ensayos de golpe de flexión por choque en la probeta entallada en cada caso. Las muestras fueron tomadas como muestras longitudinales de tubos producidos en operación normal con tratamiento térmico . diámetro exterior, GP: grosor de pared

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aleación de acero para un acero de aleación baja para la producción de tubos de acero sin soldadura, laminados en caliente, soldables, de resistencia elevada, en particular de tubos de construcción, que tiene la siguiente composición química (% por masa): 0.15 - 0.18% C; 0.20 - 0.40% Si; 1.40 - 1.60% Mn; max. 0.05% P; max. 0.01% S; >0.50 - 0.90% Cr; >0.50 - 0.80% Mo; >0.10 - 0.15% V; 0.60 - 1.00% W; 0.0130 - 0.0220 % N; resto hierro con impurezas a causa de la fundición, con adición opcional de un o varios elementos de Al, Ni, Nb y Ti, con la salvedad de que la proporción V/N tenga un valor de 4 a 12 y el contenido de Ni del acero no ascienda a más de 0.40%.

2. Aleación de acero según la reivindicación 1, caracterizada porque los elementos opcionalmente adicionados a la aleación tienen los siguientes contenidos: max. 0.03% Al; max. 0.40% Ni; max. 0.04% Nb; max. 0.04% Ti.

3. Aleación de acero según una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizada porque el contenido de W asciende a 0.7 - 0.9%.

4. Tubo de acero sin soldadura, soldable, de resistencia elevada, en particular un tubo de construcción, producido mediante laminado en caliente seguido por revenido y normalizado, consistiendo de un acero que tiene la siguiente composición de aleación: 0.15 - 0.18% C; 0.20 - 0.40% Si; 1.40 - 1.60% Mn; max. 0.05% P; max. 0.01% S; >0.50 - 0.90% Cr; >0.50 - 0.80% o; >0.10 - 0.15% V; 0.60 -1.00% W; 0.0130 - 0.0220 % N; con 4 < V/N < 12; resto hierro con impurezas a causa de la fundición, con adición opcional de un o varios elementos de Al, Ni, Nb y Ti, y un contenido de Ni de 0.40% como máximo.

5. Tubo de construcción según la reivindicación 4, caracterizado porque los elementos opcionalmente adicionados a la aleación tienen los siguientes contenidos: max. 0.03% Al; max. 0.40% Ni; max. 0.04% Nb; max. 0.04% Ti.

6. Tubo de construcción según una de las reivindicaciones 4 a 5, caracterizado porque el contenido de W de la aleación de acero asciende a 0.7 - 0.9%.