ES2593834T3 - Procedimiento para el revestimiento de un producto plano de acero laminado en caliente o en frío que contiene el 6 - 30 % en peso de Mn con una capa metálica de protección - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para el revestimiento de un producto plano de acero laminado en caliente o en frío que contiene el 6 - 30 % en peso de Mn con una capa metálica de protección mediante revestimiento por inmersión en baño fundido en un baño fundido, sometiéndose el producto plano de acero antes de su entrada en el baño fundido a un tratamiento de decapado en el que se expone el producto plano de acero al menos a dos baños de decapado y conteniendo los baños de decapado en cada caso 20 - 200 g/l de ácido clorhídrico así como opcionalmente 10 - 200 g/l de Fe, caracterizado porque la concentración de ácido del segundo baño de decapado es mayor que la concentración de ácido del primer baño de decapado.
Description
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DESCRIPCION
Procedimiento para el revestimiento de un producto plano de acero laminado en caliente o en fno que contiene el 6 - 30 % en peso de Mn con una capa metalica de proteccion
La invencion se refiere a un procedimiento para el revestimiento de un producto plano de acero laminado en caliente o en fno que contiene el 6 - 30 % en peso de Mn con una capa metalica de proteccion mediante revestimiento por inmersion en bano fundido. Cuando en el presente documento se habla de "productos planos de acero", con ello se quiere decir cintas y chapas de acero o artfculos laminados comparables.
Los aceros con elevados contenidos de manganeso, a causa de su combinacion favorable de propiedades de elevadas resistencias de hasta 1400 MPa y alargamientos extremadamente elevados (alargamientos uniformes de hasta el 70 % y alargamientos a la rotura del 90 %), en principio son especialmente adecuados para un uso en el ambito de la construccion de vehnculos, en particular en la construccion de automoviles. Se conocen aceros adecuados para este fin de uso con elevados contenidos de Mn del 6 % en peso al 30 % en peso, por ejemplo, por el documento DE 102 59 230 A1, DE 197 27 759 C2 o DE 199 00 199 A1. Los productos planos generados a partir de los aceros conocidos presentan, con elevadas resistencias, un comportamiento a la deformacion isotropico y, ademas, todavfa son ductiles incluso a bajas temperaturas.
Sin embargo, frente a estas ventajas se encuentra la desventaja de que los aceros con elevado contenido de manganeso tienden a la corrosion selectiva y solo se pueden pasivar con dificultad. Esta gran tendencia a una corrosion ciertamente limitada de forma local, sin embargo, intensa, en comparacion con aceros de menor aleacion en caso de que actuen concentraciones elevadas de iones cloruro dificulta, precisamente en la construccion de carrocenas, el uso de aceros pertenecientes al grupo de materiales de chapas de acero de Mn de alta aleacion. Ademas, los aceros con elevado contenido de manganeso tienden a la corrosion superficial que limita asf mismo el espectro de su capacidad de uso.
A causa del interes tecnologico en estos aceros, en particular en la industria automovilfstica, por tanto es necesaria de forma obligada una pasivacion de la superficie del acero en forma de una proteccion contra la corrosion catodica, por ejemplo, mediante la aplicacion de un revestimiento metalico de cinc o que contiene cinc.
Por tanto, para abordar el problema de la vulnerabilidad a la corrosion se ha propuesto revestir productos planos de acero generados a partir de aceros de alto contenido de manganeso, al igual que un gran numero de otros productos planos de acero previstos para el empleo en el ambito de la construccion de carrocenas de automoviles, con una capa metalica de proteccion que proteja frente a un ataque corrosivo.
El revestimiento electrolftico con cinc ha resultado adecuado para este fin. No obstante, este modo de aplicacion de un revestimiento de cinc es bastante complejo en cuanto a la tecnica del procedimiento. Ademas, a este respecto existe el riesgo de que el material de acero absorba cantidades de hidrogeno, por lo que se alteran sus propiedades mecanicas.
Se pueden dotar cintas o chapas de acero de un revestimiento metalico de proteccion mediante revestimiento por inmersion en bano fundido en un entorno a gran escala de forma mas economica y de forma mas sencilla en cuanto a la tecnica del procedimiento. En el revestimiento por inmersion en bano fundido se calienta el producto plano que en cada caso se va a revestir hasta una temperatura determinada de entrada en el bano con la que entonces se sumerge en un bano fundido. A continuacion, para ajustar el espesor de capa del revestimiento de proteccion se retira del producto plano mediante raspado el exceso de metal del revestimiento. Dependiendo de la base del material de revestimiento que se procese en cada caso, el revestimiento por inmersion en bano fundido se denomina en la practica tambien "galvanizado por inmersion en caliente" o "aluminizado por inmersion en caliente".
Sin embargo, los intentos en la practica de dotar a cintas de acero con elevados contenidos de manganeso mediante revestimiento por inmersion en bano fundido de una capa metalica de proteccion dieron problemas sustanciales en el caso de la humectacion de los productos que se debfan revestir con el bano fundido de revestimiento. Los mismos condujeron a una adherencia insuficiente del revestimiento sobre el sustrato de acero, con la consecuencia de que, en particular durante la conformacion en fno de las chapas de alto contenido de manganeso revestidas de este modo, aparecieron fisuras y desprendimientos del revestimiento.
Las posibilidades, conocidas por el campo de aceros de alta aleacion que, sin embargo, presentan reducidos contenidos de Mn, de la mejora de la humectabilidad mediante aplicacion de una capa intermedia de Fe o Ni no condujeron al exito deseado en chapas de acero con al menos el 6 % en peso de manganeso.
En el documento DE 10 2005 008 410 B3 se ha propuesto aplicar una capa de aluminio sobre una cinta de acero que contiene el 6 - 30 % en peso de Mn antes del ultimo recocido que precede al revestimiento por inmersion en bano fundido. El aluminio adherido sobre la cinta de acero evita en el recocido antepuesto al revestimiento en bano fundido de la cinta de acero que se oxide su superficie. A continuacion, la capa de aluminio a modo de un agente adherente causa que el revestimiento generado mediante el revestimiento en bano fundido quede adherido firmemente y sobre toda la superficie sobre la cinta de acero incluso cuando la propia cinta de acero, a causa de su aleacion, ofrezca condiciones desfavorables para ello. Para esto, en el procedimiento conocido se aprovecha el
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efecto de que en el tratamiento de recocido necesariamente antepuesto al revestimiento en bano fundido se produce una difusion del hierro de la cinta de acero a la capa de aluminio. Durante el recocido se produce, por tanto, sobre la cinta de acero una capa metalica compuesta esencialmente de A1 y Fe que esta unida en union de materiales con la base formada por la cinta de acero.
Por el documento WO 2006/042931 A1 se conoce otro procedimiento para el revestimiento de una cinta de acero de alto contenido de manganeso que contiene el 0,35 - 1,05 % en peso de C, el 16 - 25 % en peso de Mn, resto hierro asf como impurezas inevitables. De acuerdo con este procedimiento conocido, la cinta de acero compuesta de este modo en primer lugar se lamina en fno y a continuacion se recuece con recristalizacion bajo una atmosfera que se comporta de forma reductora en relacion con el hierro. A este respecto, los parametros de recocido estan seleccionados de tal modo que sobre la cinta de acero se genera a ambos lados una capa intermedia que esta compuesta esencialmente por completo por oxido amorfo (FeMn) O y adicionalmente se genera una capa externa que esta compuesta de oxido de Mn cristalino, ascendiendo el espesor de ambas capas al menos a 0,5 pm. Los examenes de la practica han mostrado que tampoco las cintas de acero revestidas de forma compleja de este modo en la practica presentan la adherencia sobre el sustrato de acero, requerida para una conformacion en fno.
Aparte del estado de la tecnica que se ha explicado anteriormente, por el documento JP 07-216524 A se conoce un procedimiento para el revestimiento por inmersion en caliente de una placa de acero laminada en caliente que presenta una elevada resistencia a la traccion. Durante este procedimiento conocido, en primer lugar la placa de acero se desoxida, se decapa y se limpia. Despues se oxida debilmente para generar sobre la misma una pelfcula de oxido de hierro que presenta un espesor de 500 - 10.000 A. Esta pelfcula de oxido de hierro se reduce a continuacion mediante calentamiento reductor hasta dar hierro metalico activo. El calentamiento reductor a este respecto se lleva a cabo de tal manera que se evitan una oxidacion selectiva de Si y Mn en el acero y una concentracion de estos elementos en la superficie. Con este fin, el calentamiento reductor se lleva a cabo bajo una atmosfera cuya concentracion de hidrogeno se regula en el intervalo del 3 - 25 % en volumen, de tal manera que, por un lado, presenta una capacidad de reduccion suficiente para la reduccion del oxido de hierro, sin embargo, por otro lado, no se produce la oxidacion selectiva de Si y Mn.
Finalmente, por el documento US 5.677.005 se conoce un procedimiento para el revestimiento de un producto plano de acero laminado en frio que contiene el 0,5 - 2,0 % en peso de Mn con una capa metalica de proteccion mediante revestimiento por inmersion en bano fundido en el que el producto plano de acero se somete, antes de su entrada en el bano fundido, a un tratamiento de decapado para retirar el oxido de manganeso adherido sobre el producto plano de acero, proponiendose en el caso de mayores contenidos de Mn, Si o Cr combinar el decapado con un procedimiento mecanico para la retirada del oxido. El bano de decapado puede contener de forma convencional acido clorhfdrico o sulfurico en una concentracion suficientemente elevada, mencionandose como ejemplo tfpico una concentracion del 5 % de acido clorhfdrico. El tiempo de permanencia en el bano de decapado asciende en el procedimiento conocido tfpicamente a 5 - 60 segundos.
Ademas, por el documento US 5.810.950 se sabe que incluso en el caso de aceros con mayores contenidos de Mn, la pelfcula de oxido adherida sobre los mismos se puede retirar mediante un decapado en una solucion de acido clorhfdrico. No obstante, esta medida con este estado de la tecnica no esta relacionada con un revestimiento por inmersion en bano fundido realizado posteriormente.
A pesar de las numerosas propuestas que se pueden encontrar en el estado de la tecnica para mejorar el resultado de un revestimiento por inmersion en bano fundido, la practica muestra que tampoco con ello se pueden genera, con la simplicidad en cuanto a la tecnica del procedimiento y la seguridad de produccion necesarias para una aplicacion a gran escala exitosa y conforme al mercado, productos planos de aceros de alto contenido en Mn que esten protegidos frente a ataques corrosivos con una calidad correspondiente a los requisitos de los transformadores.
Ante este trasfondo, el objetivo de la invencion consistfa en indicar un procedimiento con el que se pudiesen revestir, con elevada productividad y seguridad de produccion, de forma fiable productos planos compuestos de aceros con altos contenidos de manganeso con una capa metalica de proteccion que proteja de forma eficaz frente a ataques corrosivos.
Este objetivo se ha resuelto de acuerdo con la invencion mediante el procedimiento indicado en la reivindicacion 1. Se mencionan configuraciones ventajosas del procedimiento de acuerdo con la invencion en las reivindicaciones dependientes de la reivindicacion 1.
De acuerdo con la invencion, para el revestimiento por inmersion en bano fundido el producto plano de acero que se va a revestir, que contiene el 6 - 30 % en peso de manganeso, se somete antes de su entrada en el bano fundido a un tratamiento de decapado en el que en un bano de decapado se retira esencialmente por completo el oxido de manganeso adherido sobre la cinta de acero.
Esta ensenanza se basa en el conocimiento de que las malas propiedades de adherencia constatadas en el estado de la tecnica se deben a una capa gruesa y compacta de oxido de manganeso que se genera durante el recocido imprescindible para el revestimiento por inmersion en bano fundido. Las superficies de chapa oxidadas durante el procedimiento de recocido ya no se pueden humectar con el metal de revestimiento con la uniformidad e integridad
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Lo mismo se cumple cuando una cinta de laminacion en caliente generada a partir de un acero con un elevado contenido de manganeso del 6 % en peso y mas, sin haberse laminado previamente en fno, se debe dotar mediante inmersion en bano fundido del revestimiento metalico de proteccion. Tambien esta presente sobre esta cinta de laminacion en caliente en el estado suministrado una capa de oxido que evita, en el estado de la tecnica, una humectacion del sustrato de acero uniforme de forma fiable y densa.
Al decaparse de acuerdo con la invencion el producto plano de acero procesado en cada caso en la ultima etapa de trabajo llevada a cabo inmediatamente antes de la entrada en la instalacion de revestimiento por inmersion en bano fundido tan intensamente que se retira el oxido de manganeso presente sobre la superficie del producto plano queda asegurado que el producto plano de acero que se va a revestir entre en el revestimiento por inmersion en caliente con una naturaleza de la superficie que garantiza una humectacion uniforme y completa de su superficie. El fin del decapado llevado a cabo de acuerdo con la invencion es la retirada, en la medida de lo posible por completo en el marco de lo tecnicamente posible, de los oxidos de manganeso que todavfa estan presentes antes de la entrada en el decapante sobre el producto plano procesado en cada caso. Despues de esta retirada, llevada a cabo de acuerdo con la invencion, de los oxidos de manganeso queda disponible una superficie de acero acondicionada para la reaccion por inmersion en bano fundido que no solo se puede humectar particularmente bien, sino que tambien garantiza una adherencia del revestimiento que resiste de forma segura los esfuerzos que aparecen, por ejemplo, durante una conformacion en fno.
En el caso de que el producto que se va a revestir sea una cinta o chapa de acero laminada en fno que se debe someter antes del revestimiento por inmersion en bano fundido a un recocido de recristalizacion, el procedimiento de decapado de acuerdo con la invencion tiene lugar entre la salida del respectivo equipo de recocido y la entrada en la instalacion por inmersion en bano fundido. Por tanto, el recocido de recristalizacion esta desacoplado del revestimiento por inmersion en bano fundido. Por consiguiente se puede llevar a cabo el recocido de recristalizacion en condiciones de funcionamiento que estan optimizadas en relacion con el resultado del recocido y la rentabilidad del procedimiento de recocido. De este modo se puede evitar un control complejo de la atmosfera del horno para evitar la formacion de oxido.
Se puede llevar a cabo el procedimiento de acuerdo con la invencion de forma particularmente rentable cuando se lleva a cabo de forma continua el tratamiento de decapado. Si un tratamiento de decapado que se realiza de forma continua de este tipo se combina con un revestimiento por inmersion en bano fundido que se realiza asf mismo de forma continua, se pueden ajustar en su secuencia temporal las etapas de trabajo de forma sencilla entre sf de tal manera que se reduce a un mmimo el riesgo de una nueva formacion de oxido de manganeso sobre la superficie del producto plano de acero que en cada caso se va a revestir durante el paso del equipo de decapado a la instalacion de revestimiento por inmersion en bano fundido. En el caso de que se someta el producto plano que se va a procesar antes de su revestimiento a un recocido, resulta favorable ademas, en vista de la productividad de la totalidad del procedimiento, que tambien se atraviese el equipo de recocido con el equipo de decapado y la instalacion de revestimiento por inmersion en bano fundido, en una lmea, en una secuencia continua.
Para el decapado se usa de acuerdo con la invencion una solucion acuosa que contiene 20 - 200 g HCl/l. Opcionalmente, el bano de decapado puede presentar un contenido adicional de 10 - 200 g/l de Fe. Aparte de soluciones acuosas de acido clorhfdrico es adecuada, por ejemplo, tambien una solucion acuosa de acido sulfurico como lfquido de decapado para la retirada de los oxidos de manganeso. En caso de concentraciones de acido que se encuentran en los intervalos mencionados, se da la retirada esencialmente completa, pretendida de acuerdo con la invencion, de los oxidos de manganeso con un tiempo de permanencia del producto plano de acero en el bano de decapado que asciende a 5 - 60 segundos por unidad de longitud de la cinta de acero. A este respecto resultan resultados de decapado particularmente buenos cuando la temperatura del bano de decapado asciende a 40 - 90 °C.
La elevada productividad y rentabilidad del procedimiento de acuerdo con la invencion se consigue de acuerdo con la invencion al exponerse el producto plano de acero durante el tratamiento de decapado al menos a dos banos de decapado. Asf, el bano de decapado atravesado en primer lugar se puede aprovechar para disolver grandes acumulaciones de oxido de la superficie del sustrato de acero tratado en cada caso, mientras que en el segundo y los siguientes banos se eliminan los restos de oxido mas finos todavfa presentes entonces en cada caso. Para conseguir esto con una elevada eficacia, la concentracion de acido del segundo bano de decapado se puede ajustar mas elevada que la concentracion de acido del primer bano de decapado. Otra ventaja del uso de dos o mas banos de decapado con una concentracion de acido creciente de bano a bano consiste en que el decapante usado del tanque de decapado atravesado en cada caso en ultimo lugar se puede aprovechar para la limpieza previa de la cinta de acero al comienzo del tratamiento de decapado. De este modo se puede mejorar la rentabilidad de todo el tratamiento de decapado. En caso de varios banos de decapado, sus concentraciones de acido y temperaturas asf como los tiempos de permanencia que pasa el producto plano de acero por unidad de longitud en el respectivo bano se encuentran en cada caso en el marco indicado en general anteriormente.
Una configuracion particularmente importante para la practica de la invencion esta caracterizada porque se seca el producto plano de acero antes de su entrada en el bano fundido. De este modo se evita que llegue lfquido de
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decapado a la instalacion de revestimiento por inmersion en bano fundido e influya allf negativamente en el resultado del revestimiento por inmersion en bano fundido.
Siempre que esto sea necesario, tambien en el marco del procedimiento de acuerdo con la invencion se calienta el producto plano que sale del decapante antes de su entrada en el bano fundido a una temperatura de entrada en el bano que se necesita para un resultado optimo del revestimiento por inmersion en bano fundido. A este respecto se puede llevar a cabo el calentamiento de tal manera que se controle directamente la temperatura requerida de entrada en el bano en cada caso. Para garantizar un calentamiento a fondo debido del producto plano de acero que se procesa en cada caso, sin embargo, tambien puede ser apropiado calentar el producto plano de acero en primer lugar a una temperatura pico de calentamiento que se encuentra por encima de la temperatura de entrada en el bano, mantener el mismo en caso necesario allf durante un cierto tiempo y despues enfriar el mismo a la temperatura requerida de entrada en el bano en cada caso.
Para evitar que se produzca durante el calentamiento del producto plano de acero antes de su entrada en el bano fundido del revestimiento por inmersion en bano fundido de nuevo una formacion de oxido que altera el resultado del revestimiento, la temperatura superficial no debena superar los 700 °C durante el calentamiento. El intervalo de temperaturas preferente para la aplicacion practica del calentamiento asciende a 350 - 700 °C, en particular a 450 - 700 °C, seleccionandose tfpicamente temperaturas de entrada de 500 - 600 °C. El tiempo de mantenimiento a lo largo del cual se mantiene el producto plano de acero para su calentamiento a fondo a la temperatura pico de calentamiento que se encuentra por encima de la temperatura de entrada en el bano por unidad de longitud se encuentra tipicamente en el intervalo de 1 - 30 segundos.
Ademas se puede contrarrestar el peligro de la formacion de oxido al realizarse el calentamiento a la temperatura de entrada bajo una atmosfera protectora que protege la superficie del producto plano de acero frente a la oxidacion. Una atmosfera de gas protector adecuada para este fin esta compuesta de nitrogeno y hasta el 30 % en volumen, en particular el 5 - 30 % en volumen de hidrogeno. Para mantener lo mas reducido posible el potencial de oxidacion de la atmosfera en el horno empleado para el calentamiento, ademas es adecuado mantener el punto de condensacion de la atmosfera de gas protector durante el calentamiento del producto plano de acero que se va a revestir en el intervalo de -80 - 0 °C, en particular -50 °C a -15 °C.
El revestimiento por inmersion en bano fundido que sigue al decapado de acuerdo con la invencion se puede realizar, por ejemplo, como galvanizado por inmersion en caliente o como aluminizado por inmersion en caliente.
El procedimiento de acuerdo con la invencion es adecuado para el revestimiento por inmersion en bano fundido de cintas de acero de alto contenido de manganeso con una capa compuesta sustancialmente por completo de Zn e impurezas inevitables (denominado "revestimiento Z "). Esta capa puede contener adicionalmente (en % en peso) el 0,3 - 0,8 % de Al y hasta el 0,7 % de Fe.
Ademas es posible revestir por inmersion en bano fundido con el procedimiento de acuerdo con la invencion un sustrato de acero que contiene al menos el 6 % de Mn con una capa de cinc-hierro que esta compuesta (en % en peso) de hasta el 92 % de Zn y hasta el 12 % de Fe (denominado "revestimiento ZF"). Tfpicamente, el contenido de Fe de un revestimiento de este tipo se encuentra en el intervalo del 8 - 12% en peso, pudiendo estar presente adicionalmente el 0,1 - 0,3 % en peso de Al.
Tambien es posible dotar de acuerdo con la invencion un producto plano de acero de alto contenido de manganeso mediante revestimiento por inmersion en bano fundido de un denominado "revestimiento ZA" que, aparte de cinc e impurezas inevitables, contiene hasta el 5 % en peso de Al y que puede presentar hasta el 0,05 % en peso de cerio o lantano.
Ademas, el procedimiento de acuerdo con la invencion es adecuado para aplicar sobre un producto plano de acero con un contenido de Mn de al menos el 6 % en peso en una capa de aluminio-cinc mediante revestimiento por inmersion en bano fundido, cuyo contenido de Al asciende a hasta el 60 % en peso y cuyo contenido de Zn asciende a hasta el 50 % en peso (denominado "revestimiento AZ "), pudiendo estar presente adicionalmente hasta el 2 % en peso de Si. Una composicion tfpica de un revestimiento AZ de este tipo presenta un contenido de Al de hasta el 55 % en peso, un contenido de Zn del 43,4 % en peso y un contenido de Si del 1,6 % en peso.
Asf mismo se puede revestir por inmersion en bano fundido un producto plano de acero de alto contenido de manganeso de acuerdo con la invencion con una capa de aluminio-silicio que presenta un contenido de Al de hasta el 92 % en peso y un contenido de Si de hasta el 12 % en peso (denominado "revestimiento AS"). Tfpicamente, un revestimiento AS de este tipo presenta en la practica, aparte de aluminio e impurezas inevitables, un contenido de Si del 8 - 11 % en peso.
Finalmente, en el marco de la invencion existe tambien la posibilidad de revestir por inmersion en bano fundido un sustrato de acero de alto contenido de manganeso con una capa de cinc-magnesio (denominado "revestimiento de ZnMg") que posee una parte de Mg de hasta el 5 % en peso, tfpicamente el 0,25 - 2,5 % en peso de Mg y que contiene adicionalmente de forma opcional hasta el 11 % en peso de Al, tipicamente el 0,2 - 3,0 % en peso de Al, hasta el 4 % en peso de Fe y hasta el 2 % en peso de Si asf como, en total, hasta el 0,8 % en peso de uno o varios elementos del grupo "Pb, Bi, Cd, B, Ti, Si, Cu, Ni, Co, Cr, Mn, Sn, tierras raras" y como resto Zn asf como impurezas
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inevitables.
En el caso de que se haya aplicado un revestimiento que se basa esencialmente en Al, es decir, por ejemplo, un revestimiento AZ o AS de acuerdo con la invencion, en vista de una optimizacion del efecto protector catodico del revestimiento puede ser adecuado aplicar sobre la capa basada en Al que se encuentra directamente sobre el respectivo sustrato de acero adicionalmente una capa de cinc. Esto puede ocurrir, por ejemplo, al aplicarse sobre la capa obtenida mediante aluminizado por inmersion en caliente mediante revestimiento electrolftico, nueva inmersion en un bano de Zn o deposicion de la fase gas (por ejemplo, mediante un procedimiento de PVD) la capa de cinc. (Por "PVD" se entiende un procedimiento de revestimiento en el que los respectivos metales o compuestos qmmicos se depositan mediante aporte de energfa termica o mediante bombardeo con partfculas al alto vacfo sobre la superficie que se va a revestir de la capa central. Para esto, el material de revestimiento se traspasa de un solido a la fase vapor y se condensa a continuacion sobre la respectiva superficie. A los procedimientos de PVD pertenecen tambien el plaqueado ionico y la pulverizacion catodica (sputtering).)
Un primer ejemplo de materiales de acero de alta aleacion a partir de los cuales estan compuestos los productos planos de acero que se deben dotar de acuerdo con la invencion con un revestimiento que proteja frente a la corrosion es un acero que contiene (en % en peso) C: < 1,6 %, Mn: 6 - 30 %, Al: < 10 %, Ni: < 10 %, Cr: < 10 %, Si: < 8 %, Cu: < 3 %, Nb: < 0,6 %, Ti: < 0,3 %, V: < 0,3 %, P: < 0,1 %, B: < 0,01 %, N: < 1,0 %, resto hierro e impurezas inevitables.
Los efectos conseguidos mediante la invencion en el revestimiento de cintas de acero que presentan contenidos de manganeso de al menos el 15% en peso repercuten de modo particularmente ventajoso. Un producto plano de acero que pertenece a esta clase presenta (en % en peso) C: < 1,00 %, Mn: 20,0 - 30,0 %, Al: < 0,5 %, Si: < 0,5 %, B: < 0,01 %, Ni: < 3,0 %, Cr: < 10,0 %, Cu: < 3,0 %, N: < 0, 6 %, Nb: < 0, 3 %, Ti: < 0,3 %, V: < 0,3 %, P: < 0,1 %, resto hierro e impurezas inevitables.
Se dan durante la aplicacion del procedimiento de acuerdo con la invencion resultados de revestimiento particularmente buenos tambien en aquellos productos planos de acero que contienen (en % en peso) C: < 1,00 %, Mn: 7,00 - 30,00 %, Al: 1,00 - 10,00 %, Si: > 2,50 - 8,00 % (cumpliendose que la suma de contenido de Al y contenido de Si es >3,50 - 12,00 %), B: < 0,01 %, Ni: < 8,00%, Cu: < 3,00%, N: < 0,60%, Nb: < 0,30%, Ti: < 0,30 %, V: < 0,30 %, P: < 0,01 %, resto hierro e impurezas inevitables.
Por tanto, con la invencion esta disponible un modo economico de proteger cintas de acero de alto contenido de manganeso de forma economica frente a la corrosion, de tal manera que se puedan emplear para la produccion de carrocenas para la construccion de vehnculos, en particular la construccion de automoviles, que durante su uso practico estan expuestas a medios particularmente corrosivos.
A continuacion se explica la invencion mediante ejemplos de realizacion. La unica figura muestra una toma ampliada de una muestra de una chapa de acero provista de acuerdo con la invencion con un revestimiento de cinc despues de un ensayo de impacto de bola.
Para comprobar la eficacia de la invencion se llevaron a cabo distintos ensayos.
Para los ensayos expuestos a continuacion se ha generado de forma convencional, a partir de un acero de alto contenido de manganeso que contiene, aparte de hierro e impurezas inevitables, (en % en peso) el 0,6 % de C, el 22,7 % en peso de Mn, el 0,18 % de Si, el 0,2 % de V, el 0,01 % de Al, el 0,08 % de Cr, el 0,02 % de P, el 0,001 % de Ti y el 0,001 % de Nb, una cinta de laminacion en caliente que a continuacion, de forma asf mismo convencional, se ha laminado en fno hasta dar una cinta de laminacion en fno.
La cinta de laminacion en fno obtenida de este modo se ha recocido entonces en una atmosfera de recocido, compuesta del 95 % en volumen de nitrogeno y el 5 % en volumen de hidrogeno, a una temperatura de 830 °C con una velocidad de cinta de 100 m/min en un paso continuo con recristalizacion. A este respecto se ha mantenido a - 30 °C el punto de condensacion de la atmosfera de recocido.
Para los tratamientos de decapado llevados a cabo a continuacion en las series de ensayo explicadas a continuacion en particular se pueden usar en la practica, por ejemplo, dos tanques de decapado convencionales atravesados en un paso continuo de una longitud de, en cada caso, 30 m. Dependiendo de la velocidad con la que se conduce la cinta de acero que en cada caso se va a tratar a traves de los tanques de decapado se puede ajustar entonces el respectivo tiempo de permanencia/ por unidad de longitud de la cinta de acero. Asf, por ejemplo con una velocidad de cinta de 90 m/min para cada tanque de decapado resulta un tiempo de permanencia de 20 segundos por unidad de longitud de la respectiva cinta de acero.
En una primera serie de ensayo, la cinta de acero generada de la forma que se ha descrito anteriormente y recocida con recristalizacion se ha sometido a un tratamiento de decapado llevado a cabo en dos pasos en el que se ha conducido durante, en cada caso, 20 segundos por unidad de longitud sucesivamente a traves de dos banos de decapado. El primer bano de decapado contema acido clorhndrico en una concentracion de 73 g HCI/I, mientras que la concentracion de acido clorhndrico del segundo bano ascendfa a 120 g HCI/I.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
A la salida del segundo bano de decapado, la superficie de la muestra examinada quedaba liberada de la capa de oxido adherida previamente sobre la misma.
Inmediatamente despues de abandonar el bano de decapado, la cinta de acero se enjuago con agua para retirar el acido adherido y para finalizar el procedimiento de decapado. A continuacion se realizo un secado de la superficie de acero eliminando mediante soplado el lfquido que permaneda allf
Para el calentamiento a la temperatura requerida de entrada en el bano, la cinta de acero secada en la siguiente etapa se calento bajo una atmosfera protectora de nitrogeno-hidrogeno que contema el 10% en volumen de hidrogeno a un punto de condensacion de -30 °C en primer lugar a una temperatura superficial de 600 °C y se mantuvo durante 7 segundos a esta temperatura. Despues del enfriamiento posterior a una temperatura de entrada en el bano de 470 °C se realizo la inmersion en un bano de cinc de masa lfquida que contema, aparte de cinc e impurezas inevitables, el 0,22 % en peso de Al.
A continuacion, en una muestra de la cinta de acero galvanizada de este modo se llevo a cabo un ensayo de impacto de bola. La adherencia impecable del revestimiento, incluso en el casquete moldeado en la zona deformada con mayor intensidad en la chapa de acero, se puede ver claramente en la Figura 1.
En cinco ensayos adicionales de la primera serie de ensayos, partiendo de las condiciones de ensayo que se han explicado anteriormente para la primera serie de ensayos, en primer lugar se variaron los tiempos de permanencia "tiempo de permanencia decapante 1" y "tiempo de permanencia decapante 2" en los banos de decapado, encontrandose en la temperatura pico de calentamiento en el siguiente calentamiento a la temperatura de entrada en el bano en cada caso en 550 °C. La humectabilidad de la chapa de acero asf como la adherencia del revestimiento se valoraron a continuacion. En la Tabla 1 se resume el resultado de esta valoracion. Se muestra que con un tiempo de permanencia de al menos 20 segundos por unidad de longitud en cada bano de decapado y, consecuentemente, una retirada cada vez mas completa de la capa de oxido, se puede garantizar una adherencia optima.
A continuacion, tambien basandose en las condiciones de ensayo que se han explicado anteriormente, en 27 ensayos adicionales con tiempos de permanencia constantes de, en cada caso, 20 s/unidad de longitud en ambos banos de decapado se variaron las temperaturas pico de calentamiento conseguidas durante el calentamiento a la temperatura de entrada en el bano y los tiempos de mantenimiento durante los que se mantuvo la cinta de acero a estas temperaturas pico de calentamiento. Tambien en estos ensayos se valoraron entonces el comportamiento de humectacion de la cinta de acero y la adherencia del revestimiento generado sobre la misma. Los resultados de estos ensayos estan resumidos en la Tabla 2. A partir de esto se puede ver que con temperaturas pico de calentamiento que se encuentran en el intervalo de 400 °C a 650 °C, tiempos de mantenimiento de menos de 50 segundos tienen un efecto positivo sobre la humectabilidad y la capacidad de adherencia, mientras que temperaturas pico de calentamiento muy bajas o muy altas asf como tiempos de mantenimiento de 50 segundos y mas tienen un efecto negativo sobre la humectabilidad y la adherencia.
Para un segundo ensayo se genero una cinta de acero laminada en frro y recocida con recristalizacion del mismo modo como se ha descrito para el primer ensayo. Durante el segundo ensayo se libero tambien esta cinta de acero mediante inmersion en un bano de acido clorhndrico de la capa de oxido de manganeso. Para esto se han usado secuencialmente dos banos de decapado de diferente concentracion. El primer bano de decapado contema a su vez 73 g HCI/I, mientras que el segundo bano de decapado presentaba 120 g de HCI/I. El tiempo de permanencia se encontraba en cada bano de decapado en 20 segundos por unidad de longitud de la cinta de acero.
Directamente despues de abandonar el ultimo bano de decapado se enjuago la cinta de acero con agua para retirar el acido adherido y finalizar el procedimiento de decapado. A continuacion se realizo un secado de la superficie del acero. Para el calentamiento a la temperatura requerida de entrada en el bano, la cinta de acero se calento en la siguiente etapa en una atmosfera de nitrogeno/hidrogeno que contema el 10 % en volumen de hidrogeno a un punto de condensacion de -30 °C a una temperatura superficial de 700 °C y se mantuvo durante 7 segundos a esta temperatura.
Despues del enfriamiento a la temperatura de entrada en el bano de 670 °C se sumergio entonces la cinta de acero en un bano de aluminio de masa lfquida que contema el 90 % en peso de Al y el 10 % en peso de Si.
Como en la primera serie de ensayo, en cinco ensayos adicionales de la segunda serie de ensayos partiendo de las condiciones de ensayo que se han explicado anteriormente para la segunda serie de ensayo se variaron en primer lugar los tiempos de permanencia "temperatura de permanencia decapante 1" y "tiempo de permanencia decapante 2" en los banos de decapado, encontrandose en este caso la temperatura pico de calentamiento en el siguiente calentamiento a la temperatura de entrada en el bano en cada caso a 700 °C. La humectabilidad de la chapa de acero asf como la adherencia del revestimiento a continuacion se valoraron. El resultado de esta valoracion esta resumido en la Tabla 3. Tambien en este caso resulta que con un tiempo de permanencia de al menos 20 segundos por unidad de longitud en cada bano de decapado y, consecuentemente, retirada creciente por completo de la capa de oxido, se puede garantizar una adherencia optima de la capa de revestimiento obtenida mediante aluminizado por inmersion en caliente.
A continuacion, al igual que en la serie de ensayo 1 basandose en las condiciones de ensayo que se han explicado anteriormente para la segunda serie de ensayo en 18 ensayos adicionales con tiempos de permanencia constantes de en cada caso 20 s/unidad de longitud en los dos banos de decapado se variaron la temperatura pico de calentamiento conseguida durante el calentamiento a la temperatura de entrada en el bano y los tiempos de 5 mantenimiento a lo largo de los cuales se ha mantenido la cinta de acero a estas temperaturas pico de calentamiento. Tambien en estos ensayos se valoro el comportamiento de humectacion de la cinta de acero y la adherencia del revestimiento generado sobre la misma. Los resultados de estos ensayos estan resumidos en la Tabla 2. A partir de esto se puede ver que a las temperaturas pico de calentamiento que se encuentran en el intervalo de 600 °C a 700 °C el tiempo de permanencia ya no tiene ninguna influencia sustancial sobre la 10 humectabilidad y la capacidad de adherencia, mientras que a temperaturas pico de calentamiento claramente menores o claramente mayores, disminuyen la humectabilidad y la adherencia. Una temperatura pico de calentamiento de 700 °C con un tiempo de permanencia de 7 segundos proporciona el mejor resultado.
En una tercera serie de ensayo se ha provisto una cinta de acero aluminizada por inmersion en caliente de forma correspondiente con el ensayo general en la segunda serie de ensayos con una capa de cinc aplicada 15 electrolfticamente. Para esto se limpio en primer lugar de forma alcalina la capa de aluminio aplicada previamente de
acuerdo con la invencion y se pretrato durante 10 segundos en un bano de decapado caliente a 40 °C que estaba formado por una solucion acuosa de HCl (80 g/l HCl). A continuacion se deposito sobre la capa de aluminio pretratada de este modo en una celda de electrolisis con ayuda de un electrolito de sulfato de cinc una capa de cinc de 6 pm de espesor.
20
Tabla 1
- n.° corr.
- Tiempo de permanencia decapante 1 [s] Tiempo de permanencia decapante 2 [s] Temperatura pico de calentamiento [°C] Grado de humectacion (') Adherencia
- 1
- 10 10 550 2 2
- 2
- 20 20 550 1 1
- 3
- 30 30 550 1 1
- 4
- 40 40 550 1 1
- 5
- 50 50 550 1 1
(*) Valoracion de humectacion: 1 = ningun punto sin humectar; 2 = puntos no humectados individuales; 3 = numerosos puntos no humectados.
(**) Adherencia de acuerdo SEP 1931: 1 = ninguna fisura 2 = fisuras finas 3 = fisuras, descamaciones finas 4 = descamaciones intensas.
Tabla 2
- n.° corr.
- Temperatura pico de calentamiento [°C] Tiempo de permanencia [s] Tiempo de permanencia decapante 1. [s] Tiempo de permanencia decapante 2 [s] Grado de humectacion (*) Adherencia
- 1
- 400 7 20 20 2
- 1
- 2
- 400 30 20 20
- 2
- 2
- 3
- 400 50 20 20 2 2
- 4
- 450 7 20 20 2 2
- 5
- 450 30 20 20 2 2
- 6
- 450 50 20 20 2 2
- 7
- 500 7 20 20 1 1
- 8
- 500 30 20 20 1 1
- 9
- 500 50 20 20 2 2
- 10
- 550 7 20 20 1 1
- 11
- 550 30 20 20 1 1
- 12
- 550 50 20 20 2 2
- 13
- 600 7 20 20 1 1
- 14
- 600 30 20 20 1 1
- 15
- 600 50 20 20 2 2
- 16
- 650 7 20 20 1 1
(continuacion)
- n.° corr.
- Temperatura pico de calentamiento [°C] Tiempo de permanencia [s] Tiempo de permanencia decapante 1. [s] Tiempo de permanencia decapante 2 [s] Grado de humectacion (*) Adherencia (**)
- 17
- 650 30 20 20 2 2
- 18
- 650 50 20 20 3 3
- 19
- 700 7 20 20 2 3
- 20
- 700 30 20 20 3 3
- 21
- 700 50 20 20 3 9
- 22
- 750 7 20 20 3 4
- 23
- 750 30 20 20 3 4
- 24
- 750 50 20 20 3 4
- 25
- 800 7 20 20 3 4
- 26
- 800 30 20 20 3 4
- 27
- 800 50 20 20 3 4
- (*) Valoracion de humectacion: 1 = ningun punto sin humectar; 2 = puntos no humectados individuales; 3 = numerosos puntos no humectados. (**) Adherencia de acuerdo SEP 1931: 1 = ninguna fisura 2 = fisuras finas 3 = fisuras, descamaciones finas 4 = descamaciones intensas
Tabla 3
- n.° corr.
- Tiempo de permanencia decapante 1 [s] Tiempo de permanencia decapante 2 [s] Temperatura pico de calentamiento [°C] Humectacion (') Adherencia
- 1
- 10 10 700 2 2
- 2
- 20 20 700 1 1
- 3
- 30 30 700 1 1
- 4
- 40 40 700 1 1
- 5
- 50 50 700 1 1
(*) Valoracion de humectacion: 1 = ningun punto sin humectar; 2 = puntos no humectados individuals; 3 = numerosos puntos no humectados.
(**) Adherencia de acuerdo SEP 1937: 1 = ninguna fisura 2 = fisuras finas 3 = fisuras, descamaciones finas 4 = descamaciones intensas
5
Tabla 4
- n.° corr.
- Temperatura pico de calentamiento [°C] Tiempo de permanencia [s] Tiempo de permanencia decapante 1 [s] Tiempo de permanencia decapante 2 [s] Humectacion (*) Adherencia
- 1
- 550 7 20 20 3 4
- 2
- 550 30 20 20 3 4
- 3
- 550 50 20 20 3 4
- 4
- 600 7 20 20 2 2
- 5
- 600 30 20 20 2 2
- 6
- 600 50 20 20 2 2
- 7
- 660 7 20 20 2 2
- 8
- 650 30 20 20 2 2
- 9
- 650 50 20 20 2 2
- 10
- 700 7 20 20 1 1
- 11
- 700 30 20 20 2 2
- 12
- 700 50 20 20 2 2
- 13
- 750 7 20 20 3 2
(continuacion)
- n.° corr.
- Temperature pico de calentamiento [°C] Tiempo de permanencia [s] Tiempo de permanencia decapante 1 [s] Tiempo de permanencia decapante 2 [s] Humectacion (*) Adherencia
- 14
- 750 30 20 20 3 3
- 15
- 750 50 20 20 3 4
- 16
- 800 7 20 20 3 4
- 17
- 800 30 20 20 3 4
- 18
- 800 50 20 20 3 4
- (*) Valoracion de humectacion: 1 = ningun punto sin humectar; 2 = puntos no humectados individuales; 3 = numerosos puntos no humectados. (**)Adherencia de acuerdo SEP 1931: 1 = ninguna fisura 2 = fisuras finas 3 = fisuras, descamaciones finas 4 = descamaciones intensas
Claims (19)
- 5101520253035404550REIVINDICACIONES1. Procedimiento para el revestimiento de un producto plano de acero laminado en caliente o en fno que contiene el 6 - 30 % en peso de Mn con una capa metalica de proteccion mediante revestimiento por immersion en bano fundido en un bano fundido, sometiendose el producto plano de acero antes de su entrada en el bano fundido a un tratamiento de decapado en el que se expone el producto plano de acero al menos a dos banos de decapado y conteniendo los banos de decapado en cada caso 20 - 200 g/l de acido clorlmdrico asf como opcionalmente 10 - 200 g/l de Fe, caracterizado porque la concentracion de acido del segundo bano de decapado es mayor que la concentracion de acido del primer bano de decapado.
- 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque se lleva a cabo de forma continua el tratamiento de decapado.
- 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 2, caracterizado porque el tiempo de permanencia del producto plano de acero en el bano de decapado asciende a 5 - 60 segundos por unidad de longitud.
- 4. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la temperatura del bano de decapado asciende a 40 - 90 °C.
- 5. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el producto plano de acero se seca antes de su entrada en el bano fundido.
- 6. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el producto plano de acero se calienta antes de su entrada en el bano fundido a una temperatura de entrada en el bano.
- 7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 6, caracterizado porque el producto plano de acero se calienta durante el calentamiento a la temperatura de entrada en el bano en primer lugar a una temperatura pico de calentamiento que se encuentra por encima de la temperatura de entrada en el bano y a continuacion se enfna de la temperatura pico de calentamiento a la temperatura de entrada en el bano.
- 8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 7, caracterizado porque la temperatura superficial durante el calentamiento no supera los 700 °C.
- 9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el calentamiento a la temperatura de entrada en el bano se realiza bajo una atmosfera protectora que protege la superficie del producto plano de acero frente a la oxidacion.
- 10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 9, caracterizado porque la atmosfera protectora esta formada por nitrogeno y el 5 - 30 % en volumen de hidrogeno.
- 11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 10, caracterizado porque el punto de condensacion de la atmosfera protectora asciende a -50 °C a -15 °C.
- 12. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el producto plano de acero esta laminado en fno y se somete antes del tratamiento de decapado a un recocido de recristalizacion.
- 13. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el revestimiento por inmersion en bano fundido se realiza como galvanizado por inmersion en caliente.
- 14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque se lleva a cabo el revestimiento por inmersion en bano fundido como aluminizado por inmersion en caliente.
- 15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 14, caracterizado porque sobre la capa de proteccion obtenida despues del aluminizado por inmersion en caliente se aplica una capa de cinc.
- 16. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque se lleva a cabo de forma continua el revestimiento por inmersion en bano fundido.
- 17. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el producto plano de acero contiene (en % en peso) C: < 1,6 %, Mn: 6 - 30 %, Al: < 10 %, Ni: < 10 %, Cr: < 10 %, Si: < 8 %, Cu: < 3 %, Nb: < 0,6 %, Ti: < 0,3 %, V: < 0,3 %, P: < 0,1 %, B: < 0,01 %, N: < 1,0 %, resto hierro e impurezas inevitables.
- 18. Procedimiento de acuerdo con la reivindicacion 17, caracterizado porque el producto plano de acero contiene (en % en peso) C: < 1,00 %, Mn: 20,0 - 30,0 %, Al: < 0,5 %, Si: < 0,5 %, B: < 0,01 %, Ni: < 3,0 %, Cr: < 10,0 %, Cu: < 3,0 %, N: < 0, 6 %, Nb: < 0, 3 %, Ti: < 0,3 %, V: < 0,3 %, P: < 0,1 %, resto hierro e impurezas inevitables.
- 19. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el producto plano de acero contiene (en % en peso): C: < 1,00%, Mn: 7,00 - 30,00 %, B: < 0,01 %, Ni: < 8,00%, Cu: < 3,00%, N: < 0,60 %, Nb: < 0,30 %, Ti: < 0,30 %, V: < 0,30 %, P: < 0,01 %, asf como Al: 1,00 - 10,00 % y Si: > 2,50 - 8,00 %, acondicion de que el contenido de Al + contenido de Si > 3,50 - 12,00 %, resto hierro e impurezas inevitables.
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