PT1599299E

PT1599299E - Método para processar um produto em aço e produto obtido utilizando o referido método

Info

Publication number: PT1599299E
Application number: PT04710868T
Authority: PT
Inventors: Menno Rutger Van Der Winden
Original assignee: Corus Technology Bv
Priority date: 2003-02-24
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2007-09-11
Also published as: KR20050100701A; US20070051439A1; JP2006520692A; DE602004007362D1; ATE366149T1; BRPI0407621B1; EP1599299A1; MXPA05008979A; ZA200506720B; WO2004073900A1; UA85550C2; BRPI0407621A; AU2004213135A1; EP1449596A1; CN1767910A; EP1599299B1; RU2005129721A

Description

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DESCRIÇÃO "MÉTODO PARA PROCESSAR DM PRODUTO EM AÇO E PRODUTO OBTIDO UTILIZANDO O REFERIDO MÉTODO" A invenção relaciona-se com um método para processar um produto em aço, em que o produto em aço é passado entre uma montagem de cilindros em rotação de uma caixa de laminagem. Esta caixa de laminagem pode ser parte de um dispositivo de laminagem que consiste numa ou mais caixas de laminagem. A laminagem é uma operação muito comum para conferir dimensões e propriedades desejadas ao metal em geral, e ao aço, em particular. Para além de obter a geometria final desejada do produto em aço, a laminagem também resulta numa melhoria da estrutura como resultado dos processos metalúrgicos que têm lugar durante e depois da laminagem.

No entanto, a laminagem convencional, que para vários produtos é geralmente considerada como sendo um processo de compressão de tensão plana, resulta numa considerável mudança em espessura, o que, em alguns casos é indesejável ou impossível. Por exemplo, na construção pesada é necessário ter placas de aço com uma espessura de 60 a 150 mm, inter alia, para a produção de plataformas em alto mar ou pontes. Uma vez que, na actualidade, as chapas de aço fundido têm uma espessura máxima de menos de 400 mm, a mudança em espessura causada pela laminagem para 150 mm apenas totalizaria em aproximadamente 60%. Cada passagem por uma caixa de laminagem convencional resulta numa mudança em espessura de 10 a 30%. 2

Algumas vezes, a fundição de chapas resulta na formação de porosidade na chapa, uma característica que é inerente ao processo de fundição. Esta porosidade é fechada pela pressão aplicada como resultado das chapas serem laminadas um número suficiente de vezes. No entanto, se for necessário formar uma chapa com uma grande espessura, a laminagem só fecha os poros nas camadas mais externas da chapa e não aquelas no núcleo do material. No entanto, os poros no núcleo do material são altamente desvantajosos para as propriedades mecânicas do material, em particular para as propriedades de tenacidade da chapa. Além disso, a refinação do grão só ocorre nas camadas mais externas da chapa. A fim de fechar os poros por meio da aplicação de pressão e conseguir a refinação do grão mesmo no núcleo da chapa, o grau de laminagem pela chapa espessa, deste modo, tem de ser elevado, ao passo que a combinação da espessura de partida da chapa e a espessura final do produto em aço nem sempre permite uma grande redução de espessura. É possivel introduzir uma grande tensão equivalente num produto sem impor uma grande redução em espessura sob condições laboratoriais utilizando pequenas amostras com o método de Extrusão Angular em Canais Iguais (EACI) em que tensões extremas de cisalhamento são aplicadas sem alterar a dimensão da amostra. No EACI um bilete é extrudido por uma matriz com dois canais de cortes transversais iguais que se encontram num ângulo. Em circunstâncias ideias o bilete é submetido a cisalhamento ao cruzar o plano de intersecção dos canais por uma quantidade determinada pelo ângulo entre os dois canais. Uma vez que o corte transversal não se altera durante o processo, deste modo, o mesmo pode ser repetido, acumulando tensão. No entanto, esta técnica de laboratório não pode ser utilizada para 3 produção industrial de produto em aço devido às forças de processo muito elevadas exigidas, e a impossibilidade de estender este processo para produtos planos de dimensões convencionais .

No documento US 4,086,105 é proposto um método para produzir folha ou chapa de grão fino, em particular uma chapa de grão fino com uma espessura superior a 50 mm, de aços inoxidáveis austeniticos por biletes ou chapas laminadas a quente em várias passagens. Neste método a velocidade média da redução em espessura é escolhida dependendo do teor de ferrite do aço. O método tem a finalidade, particularmente, de evitar a formação de grãos grandes em placas de aço inoxidável austenitico tendo uma espessura superior a 50 mm.

No documento JP 55045507 é proposto um método em que uma deformação por corte é conferida a uma peça de metal fundido por meio de laminagem entre um cilindro superior e um inferior tendo uma velocidade periférica diferente. É um objectivo da invenção proporcionar um método para introduzir uma grande tensão equivalente no produto em aço sem impor uma redução equivalente na espessura do produto. É ainda um objectivo da invenção proporcionar um método para processar um produto em aço que permite que as propriedades do produto produzido por este método sejam, deste modo, melhoradas. 4

Ainda outro objectivo da invenção é proporcionar um método para processar um produto em aço que resulta no refinamento do grão do produto que é produzido por este método.

Ainda outro objectivo da invenção é proporcionar um método para processar chapas ou lâminas de aço fundido continuamente por meio do qual as propriedades da chapa ou lâmina são melhoradas. É outro objectivo da invenção proporcionar um método para processar uma chapa ou lâmina de aço fundido continuamente com o qual seja possivel fechar os poros no material fundido. É também um objectivo da invenção proporcionar um produto em aço com propriedades mecânicas melhoradas que é produzido com o auxilio deste método.

No contexto desta invenção, o aço deve ser considerado por compreender todas a ligas ferrosas, por exemplo, aços com teor ultra-baixo de carbono, aços com teor baixo de carbono, aços com teor médio a alto de carbono, aços eléctricos, e aços inoxidáveis. Um produto em aço, no contexto desta invenção, compreende lingotes, chapas, blumes, biletes, barras, bastão, lâmina e secções perfiladas.

Um ou mais destes objectivos são atingidos por meio de um método para processar um produto em aço fundido continuamente, em que o aço é passado entre uma montagem de cilindros em rotação de uma caixa de laminagem a fim de laminar o produto em aço, em que os cilindros da caixa de laminagem têm velocidades periféricas diferentes tais que 5 um cilindro é um cilindro de movimento mais rápido e o outro é um cilindro de movimento mais lento, em que a velocidade periférica do cilindro de movimento mais rápido é, pelo menos, 5% e, no máximo, 100% superior àquela do cilindro de movimento mais lento, em que a espessura do produto em aço é reduzida por, no máximo, 15% por cada passagem e, em que a laminagem tem lugar a uma temperatura máxima de 1350°C.

Como resultado dos cilindros serem proporcionados com uma velocidade periférica diferente, o corte ocorre no produto em aço e verificou-se que ocorre por toda a espessura do produto. Verificou-se que isto requer uma diferença de velocidade de, pelo menos, 5%. O corte faz com que os poros no material fundido continuamente sejam fechados até um grau considerável. Isto não requer uma grande mudança em espessura, mas, ao contrário, uma mudança em espessura de, no máximo, 15% pode ser suficiente. Preferencialmente, esta redução em espessura é, no máximo, de 8% e, mais preferencialmente, no máximo, de 5%. Isto é particularmente vantajoso no processamento daqueles produtos em aço em que as dimensões do produto em aço no inicio do processo não permitem uma redução significativa na direcção da espessura, porque a espessura é substancialmente mantida.

Além disso, é importante que a laminagem de acordo com a invenção possa resultar num refinamento do grão que ocorre por toda a espessura do material laminado, o que é vantajoso para as propriedades mecânicas da chapa ou lâmina. Inter alia, a resistência do material aumenta. De um modo geral, os efeitos benéficos de tamanhos mais pequenos de grão são conhecidos. 6

Preferencialmente, a laminagem é levada a cabo a uma temperatura elevada. No entanto, a temperatura máxima é limitada a 1350°C porque à formação de óxidos de baixo ponto de fusão sobre a superfície do produto em aço a ser produzido tem de ser evitada. A temperatura elevada faz com que os cilindros deslizem mais suavemente.

Espera-se também que o processamento de acordo com a invenção resulte numa folha laminada com menos dispersão lateral. A velocidade periférica do cilindro de movimento mais rápido é, preferencialmente, no máximo, 50% superior e, mais preferencialmente, 20% superior à do cilindro mais lento. Se houver uma grande diferença em velocidade, há um risco considerável de deslizamento entre os cilindros e o produto em aço, o que resultaria num corte irregular.

De acordo com uma forma de realização vantajosa, o dispositivo de laminagem é concebido de tal maneira que os cilindros têm diâmetros diferentes. Isto possibilita obter a desejada diferença em velocidade periférica.

De acordo com uma outra forma de realização vantajosa, os cilindros têm uma velocidade de rotação diferente. Isto também possibilita obter a desejada diferença em velocidade de rotação. É também possível que estas duas últimas medidas sejam combinadas, isto é, cilindros com diâmetros diferentes e velocidades de rotação diferentes, a fim de obter a desejada diferença em velocidade periférica dos cilindros. 7

De acordo com uma forma de realização vantajosa do método, o produto em aço é introduzido entre os cilindros a um ângulo entre 5 e 45° em relação à perpendicular ao plano que passa pelos eixos centrais dos cilindros. Introduzir o produto em aço entre os cilindros a um ângulo torna mais fácil para os cilindros agarrarem o produto em aço, com o resultado de que a mudança em espessura pode ser mantida a mais baixa possível. Experiências também demonstraram que, depois da laminagem, o produto em aço tem uma rectilinearidade melhorada se for introduzido a um ângulo entre os cilindros. Preferencialmente, o produto em aço é alimentado a um ângulo entre 10 e 25° e, mais preferencialmente, a um ângulo entre 15 e 25°, uma vez que, com tal ângulo, o produto em aço sai da laminagem com um bom nível de retilinearidade. Deve-se observar que este último efeito depende também da redução em tamanho do produto em aço, do tipo de produto em aço, da liga e da temperatura.

Com esta finalidade, depois que a laminagem tiver sido levada a cabo pela primeira vez, a operação de processamento é repetida, preferencialmente, uma ou mais vezes. Por exemplo, obtém-se um refinamento de grão suficientemente bom levando a cabo a operação de processamento de acordo com a invenção três vezes. No entanto, o número de vezes que a operação de processamento tem de ser realizada depende da espessura do produto em aço, a diferença na velocidade periférica dos cilindros e do refinamento de grão desejado. É desejável que o produto em aço seja introduzido entre os cilindros a um ângulo entre 5 e 45°, preferencialmente entre 10 e 25° e, mais preferencialmente entre 15 e 25° durante cada operação de processamento. 8

Se a operação de processamento de acordo com a invenção for repetida um número de vezes, de acordo com uma forma de realização vantajosa o produto em aço pode ser passado pela caixa de laminagem em direcções opostas para cada passagem. 0 produto em aço, então, muda de direcção depois de cada operação de laminagem e sempre passa pela mesma caixa de laminagem. Neste caso, os rolos têm de girar em direcções opostas para cada passagem. Neste caso também, é desejável que o produto em aço seja introduzido, em cada caso, a um ângulo entre os cilindros.

De acordo com uma forma de realização vantajosa, o produto em aço passa sucessivamente por uma ou mais caixas de laminagem. Este método é adequado principalmente para material em lâmina, que, desta maneira, pode ser submetido, muito rapidamente, à operação de processamento desejada.

De acordo com uma forma de realização preferida da invenção a laminagem é levada a cabo num produto em aço do qual, pelo menos uma camada da superfície tem uma estrutura substancialmente austenítica e, preferencialmente, num produto em aço tendo uma estrutura substancialmente austenítica por toda parte. As temperaturas mínimas típicas variam de 900°C para um aço com teor ultra-baixo de carbono a 800-870°C para um aço com teor baixo de carbono (dependendo da composição química, naturalmente), até cerca de 723°C para um aço com 0,8% de C. Em todos os casos a temperatura máxima é de 1350°C. No caso da laminagem de um aço inoxidável austenítico, a laminagem sempre tem lugar sobre uma estrutura austenítica.

De acordo com uma segunda forma de realização preferida a laminagem é levada a cabo num produto em aço do qual, pelo 9 menos, uma camada da superfície tem uma estrutura substancialmente austenítica-ferrítica de duas fases e, preferencialmente, num produto em aço que tem uma estrutura substancialmente austenítica-ferrítica de duas fases por toda parte. As temperaturas típicas variam para um aço com teor baixo de carbono de 723°C terminando em 800-870°C. A gama de temperatura diminui com o aumento do teor de carbono para reduzir para um ponto eutectóide de cerca de 723°C para um aço com 0,8% de C.

De acordo com uma terceira forma de realização preferida a laminagem é levada a cabo num produto em aço do qual, pelo menos, uma camada da superfície tem uma estrutura substancialmente ferrítica e, preferencialmente, num produto em aço tendo uma estrutura substancialmente ferrítica por toda parte. Para um aço com teor baixo de carbono, com um teor de carbono superior a 0,02% a temperatura máxima é de cerca de 723°C, ao passo que para os aços com teores baixos de carbono, tais como os aços com teor ultra-baixo de carbono a temperatura máxima é de cerca de 850°C. Deve-se observar que estes limites de temperatura para a região ferrítica, ferrítica-austenítica e austenítica dependem da composição do aço e da história termomecânica do aço. A transformação de fase não é instantânea uma vez que uma temperatura crítica é excedida e, deste modo, um aço em transformação pode ter uma camada superficial de uma fase diferente comparada com a camada central do produto em aço.

De acordo com uma outra forma de realização vantajosa da invenção a laminagem é realizada a temperaturas entre 0°C e 720°C. Isto compreende não apenas a laminagem a frio do produto em aço ferrítico, mas também a laminagem vantajosa 10 de aço com uma estrutura martensítica ou a estrutura de aço inoxidável austenitica. E possível que o método seja precedido ou seguido por uma operação de laminagem que é levada a cabo utilizando uma caixa de laminagem em que os cilindros têm velocidades periféricas substancialmente idênticas. Desta maneira, a título de exemplo, uma espessura ou uniformidade desejada com precisão pode ser conferida ao produto.

De acordo com outra forma de realização vantajosa, é produzido um produto em aço de acordo com um método compreendendo os passos de: •fundição contínua de uma barra de aço; •opcionalmente aquecer e/ou homogeneizar a temperatura da barra de aço entre uma máquina de fundir e um dispositivo de laminagem; •opcionalmente laminar o produto em aço numa ou mais caixas de laminagem do dispositivo de laminagem com os cilindros tendo velocidades periféricas substancialmente idênticas; •arrefecimento opcionalmente acelerado depois do último passo de laminagem; • opcionalmente cortar o produto em aço em chapas ou rolos antes ou depois da laminagem; •opcionalmente enrolar o produto em aço; 11 •arrefecer o produto em aço. 0 método mais vulgarmente utilizado para produzir chapas de aço é por meio da fundição continua de uma barra de aço e cortando a mesma em chapas de aço com uma espessura entre 200 e 400 mm. Depois da fundição, estas chapas são geralmente deixadas a arrefecer até a temperatura ambiente antes de serem introduzidas no alto-forno de um laminador de tiras a quente. Em alguns casos as chapas podem ser introduzidas no alto-forno enquanto ainda estão mornas ou quentes da fundição (chamado, respectivamente de "carga quente" ou "carga directa"). A espessura da barra fundida continuamente é, preferencialmente, inferior a 150 mm, mais preferencialmente, inferior a 100 mm e, ainda mais preferencialmente, inferior a 80 mm para a fundição de chapa fina. A barra fundida pode ser cortada depois da fundição por meio de um dispositivo de corte. As chapas assim obtidas podem ser armazenadas para processamento posterior e deixadas a arrefecer ou podem ser processadas imediatamente. No primeiro caso, as chapas podem necessitar de reaquecimento antes da laminagem, no segundo caso as chapas podem necessitar de serem homogeneizadas em temperatura. Depois de terminada a laminagem o produto laminado pode ser arrefecido utilizando um arrefecimento acelerado e, opcionalmente, enrolado. Depois do passo final de processamento o produto em aço arrefece ou é arrefecido até à temperatura ambiente. No caso da barra fundida não ser cortada em chapas, mas processada imediatamente por laminagem continua, sem fim ou semi-sem fim, o produto 12 laminado pode ser cortado num estágio posterior do processo de laminagem, por exemplo, antes do bobinador de chapas opcional. Será óbvio que a laminagem de acordo com a invenção pode ocorrer a qualquer momento entre o passo de fundição e o passo final de arrefecimento, ou mesmo posteriormente.

Antes de ser bobinado o produto em aço pode ser submetido a um arrefecimento acelerado. Depois do passo final de processamento o produto em aço arrefece ou é arrefecido à temperatura ambiente.

De acordo com outra forma de realização da invenção a espessura da barra fundida continuamente é, preferencialmente, inferior a 20 mm, mais preferencialmente, inferior a 10 mm e, ainda mais preferencialmente, inferior a 5 mm. A barra fundida tendo uma microestrutura fundida pode ser cortada depois da fundição por meio de um dispositivo de corte. As chapas assim obtidas podem ser armazenadas para processamento posterior e deixadas a arrefecer ou podem ser processadas imediatamente. No primeiro caso as chapas podem necessitar de reaquecimento antes da laminagem ou podem ser utilizadas como produto final. No segundo caso, as chapas podem necessitar de serem homogeneizadas em temperatura. Um problema dos produtos em aço de lâminas fundidas é que o produto final ainda tem em grande medida a microestrutura da fundição, uma vez que a lâmina quase ainda não foi laminada. Consequentemente, as propriedades mecânicas dos produtos finais são relativamente fracas e, em consequência, a utilização dos produtos finais é limitada e não satisfazem os padrões dos produtos obtidos por chapa 13 espessa convencional ou mesmo pela via mais recente de chapa fina. Durante o processo de laminagem de acordo com a invenção a microestrutura é transformada de uma estrutura de fundição para uma microestrutura forjada sem uma substancial redução em espessura, melhorando, deste modo, as propriedades finais do produto em aço, de forma significativa. Depois do término da laminagem, o produto laminado pode ser arrefecido utilizando o arrefecimento acelerado e, opcionalmente, enrolado. Depois do passo final de processamento, o produto em aço arrefece ou é arrefecido até a temperatura ambiente. No caso da barra fundida não ser cortada em chapas, mas processada imediatamente por laminagem continua, sem fim ou semi-sem fim, o produto laminado será cortado num estágio posterior do processo de laminagem, por exemplo, antes do bobinador de chapas opcional. Depois do término da laminagem, o produto laminado pode ser arrefecido utilizando o arrefecimento acelerado. Depois do passo final de processamento, o produto em aço arrefece ou é arrefecido até a temperatura ambiente. Uma vez mais, será óbvio que a laminagem de acordo com a invenção pode ocorrer a qualquer momento entre o passo de fundição e o passo final de arrefecimento, ou mesmo posteriormente.

Uma vantagem adicional é obtida se o produto em aço a ser processado de acordo com as duas formas de realização anteriores for um aço inoxidável.

No contexto desta invenção, o aço inoxidável compreende tanto aços ferriticos, aços duplex austénico-ferriticos como aços inoxidáveis austeniticos. Estes aços são geralmente utilizados em aplicações em que a resistência à corrosão de aço não ligado ou de liga fraca é inadequada. A 14 combinação de resistência à corrosão, alta resistência e boa ductilidade geralmente associada aos aços inoxidáveis duplex resultam em aplicações em que a formabilidade dos aços ferríticos e austeniticos é inadequada. Exemplos típicos de aços inoxidáveis ferríticos de acordo com EN 10088 (1995) são X2CrNil2- 1,4003 (410) X6Crl4 - 1,4016 (430), e de aços inoxidáveis austeniticos são X5CrNiMol7-12-2 1,4401 (316) X5CrNil8-10 - 1,4301 (304). Estes aços são utilizados, tipicamente, como aços inoxidáveis de finalidade genérica em placa, lâmina, semi-, barra, bastão e aplicados como aços para a construção de edifícios, encanamentos, equipamentos de cozinha, componentes de bombas e válvulas, etc. A espessura da chapa ou lâmina é, preferencialmente, reduzida por, no máximo, 15% por cada passagem e, preferencialmente, por, no máximo 8% e, mais preferencialmente, por, no máximo 5% por cada passagem. Uma vez que o corte e, portanto, a refinação do grão não são causadas pela diferença na velocidade periférica entre os cilindros, a redução na espessura do material não é necessária para obter-se a refinação do grão. A redução em espessura é necessária, principalmente, a fim de permitir que os cilindros agarrem o material. Isto requer apenas uma ligeira mudança em espessura, o que é vantajoso no caso da chapa fina de aço fundido continuamente, material de fundição de lâmina e material de lâmina. Quanto menor a redução, mais espessa permanece a chapa ou lâmina depois de cada passagem. Como resultado, aumentam as possíveis aplicações de chapas fundidas continuamente e material de lâmina. Com o auxílio do método de acordo com a invenção, podem ser conferidas ao produto em aço melhores propriedades mecânicas sem a necessidade de uma substancial 15 redução em espessura. Uma vez que o método de acordo com a invenção pode ser utilizado para conferir melhores propriedades a um produto de aço já relativamente fino, é de ser esperado que um material mais espesso de chapas e lâminas fundidas continuamente, agora com melhores propriedades mecânicas, também encontrará aplicações industriais.

Na produção de lâminas de aço de alta resistência microligadas com um ou mais dos elementos Nb, V, Ti ou B (estes graus de aço são, geralmente chamados aços HSLA (alta resistência, baixa liga)) num laminador de tiras a quente de acordo com os princípios bem conhecidos de laminagem termomecânica é um problema produzir lâminas com uma espessura maior. As chapas fundidas continuamente que são utilizadas para dar início ao processo de laminagem, geralmente, têm uma espessura fixa entre 200 e 350 mm, por exemplo, 225 mm. Os dispositivos de laminagem são também, de um modo geral, divididos numa secção de desbaste onde a chapa é laminada num número de passagens, por exemplo, 5 passagens, até uma espessura seleccionada de, por exemplo, 36 mm. Esta chamada espessura de barra de transferência, de um modo geral, é uma espessura fixa num dado laminador de tiras e os desvios deste valor fixo são mínimos. Os desvios deste valor pelo aumento do seu valor, geralmente, resultam em forças ou binários de laminagem no laminador final que excedem os limites operacionais provocando, deste modo, riscos ao dispositivo de laminagem ou resultando em mudanças inaceitáveis na forma e no perfil do produto. Diminuir a espessura da barra de transferência geralmente resulta nas forças ou binários do laminador-desbastador que excedem os limites operacionais. No entanto, o valor fixo da barra de transferência também causa um problema, uma vez 16 que resulta em valores diferentes de redução para uma lâmina espessa de por exemplo 18 mm e uma lâmina finas de, por exemplo, 4 mm. No primeiro caso, a redução total no laminador final é de 50%, no segundo caso é de 89%. Isto tem grandes repercussões no desenvolvimento da microestrutura do aço durante e depois da laminagem a quente uma vez que as condições termomecânicas são bastante diferentes, o que resulta em recristalização diferente do austenite deformado e cinética de precipitação diferente do elemento de micro-liga. Consequentemente, a fase de transformação durante o arrefecimento depois da laminagem é também afectada. Numa forma de realização vantajosa da invenção o grau de deformação do produto em aço pode ser aumentado sem a necessidade de aumentar a espessura da barra de transferência ou o grau de deformação pode ser mantido inalterado enquanto a espessura final do produto em aço é aumentada.

Com secções perfiladas o grau de deformação é também essencial para as propriedades do produto final. Por exemplo, sabe-se que os biletes de aço que são laminados em secções perfiladas, tais como secções em H, muitas vezes têm uma parte que quase não é submetida a laminagem, com o resultado de que ocorre pouco ou quase nenhum refinamento de grão nesta parte. Os biletes de aço para as secções geralmente têm um calibre entre 200 e 400 mm, por exemplo, 230 mm ou 310 mm. Estes são laminados no estágio de chapa/blume/bilete sendo, depois, reaquecidos a uma temperatura de, no máximo, 1350°C. A laminagem final ocorre, de um modo geral, a uma temperatura em que o aço é austenistico e a espessura da borda varia de 10 a 150 mm. Exemplos não limitativos de gruas de aço típicos utilizados para estas secções compreendem aços CMn e aços HSLA. O 17 processo de acordo com a invenção permite um tamanho de grão mais fino do bilete devido ao maior grau de deformação no bilete e, também, permite uma redução no tamanho de poro do bilete, resultando numa melhor tenacidade à fractura.

Recentemente tornou-se claro, a partir dos resultados de investigação básica, que propriedades, tais como a resistência, a tenacidade e a resistência à corrosão podem ser melhoradas por meio da redução do tamanho do grão. Têm sido desenvolvidos aços com um tamanho de grão muito fino por meio do controlo da estrutura do grão. Estes aços não só proporcionam resistência mais elevada à tracção, em comparação com o aço convencional, como também tenacidade, resistência à fadiga e resistência à corrosão melhoradas. Esta tecnologia foi implementada no laminador de tiras a quente impondo uma redução em espessura muito grande em laminagem a baixas temperaturas, e como resultado disto as forças e binário de laminagem aumentam a níveis extremamente altos. No entanto, a solução proposta para obter grãos de ferrite ultra finos depende da refinação do grão por laminagem comum (isto é, compressão da tensão plana) em laminagem a quente a baixas temperaturas e requer um dispositivo de laminagem muito potente. Além disso, uma forte redução em espessura é imposta ao material para atingir os níveis requeridos de deformação. No processo de acordo com a invenção, uma redução significativa de grão pode ser conseguida devido à acumulação de tensão no aço sem reduzir a espessura, de forma substancial. Preferencialmente, o tamanho médio de grão do produto em aço obtido é inferior a 5 ym, mais preferencialmente, inferior a 2 ym e ainda mais preferencialmente inferior a 1 ym. 18

De acordo com uma outra forma de realização da invenção, as propriedades de aço de fase complexas são melhoradas de forma inesperada devido à acumulação de tensão no aço sem substancialmente reduzir a espessura. Quando o produto em aço é laminado no estado austenitico e, subsequentemente, arrefecido de forma acelerada, o grande grau de deformação acumulada permite que o aço se transforme num grão de ferrite muito fino em combinação com uma segunda fase de grão fino muito finamente distribuída consistindo em bainite ou martensite. Uma pequena quantidade de carbonetos também pode estar presente. 0 teor de ferrite deste produto em aço é, preferencialmente, pelo menos, de 60%, mais preferencialmente, de pelo menos 70% e, ainda mais preferencialmente, de pelo menos 80%. Preferencialmente, o tamanho médio de grão do produto em aço obtido é inferior a 5 pm, mais preferencialmente, inferior a 2 pm e ainda mais preferencialmente inferior a 1 pm.

Na produção convencional de placas de aço, por exemplo do tipo carbono-magnésio ou do tipo HSLA, o ponto de partida é uma chapa fundida continuamente com uma espessura típica entre 200 e 350 mm. Estas chapas são reaquecidas num forno de reaquecimento até uma temperatura entre 1000 e 1350°C. Depois do reaquecimento estas chapas são laminadas até uma espessura entre 30 a 200 mm, preferencialmente, 40 a 150 mm e mantidas em temperatura, por exemplo, protegendo-as contra o arrefecimento. Durante este processo de manutenção à alta temperatura tem lugar o crescimento do grão e como resultado disto as propriedades mecânicas finais da placa acabada também podem se deteriorar. É do conhecimento geral que um tamanho maior de grão diminui as propriedades de ductilidade e a tenacidade de um produto em aço. É também sabido que a resistência à deformação diminui com um 19 aumento no tamanho do grão. Consequentemente, o deve ser evitado o crescimento do grão durante a manutenção da temperatura. Convencionalmente, isto é feito por arrefecimento acelerado. No entanto, a utilização do arrefecimento acelerado tem a desvantagem de aumentar a diferença de temperatura entre a parte central da chapa de a parte da superfície da chapa. Esta diferença de temperatura afecta, de forma adversa, a homogeneidade da microestrutura final da chapa.

Em muitos casos a placa recebe um tratamento térmico durante o processo de produção. Isto pode ser, por exemplo, um tratamento de normalização em que a chapa é reaquecida dentro da região austenite e deixada arrefecer em ar calmo ou um recozimento de têmpera ou recozimento de alívio de tensão ambos os quais se destinam a reduzir o nível das tensões internas. Outro exemplo de um tratamento térmico é o tratamento de esferoidização em que carbonetos alongados são transformados em partículas mais ou menos esfedoidais.

Estes carbonetos podem ser carbonetos de ferro (por exemplo, cementita) ou outros carbonetos metálicos como carbonetos de crómio. Este tipo de tratamento de recozimento é muitas vezes utilizado em aços com teores de carbono em excesso de 0,8%. Infelizmente, a maioria destes tratamentos térmicos e, em particular, os tratamentos de esferoidização demoram muito e, frequentemente, levam à descarburização da parte da superfície da lâmina, deste modo, afectando as propriedades de forma adversa. A laminagem de acordo com a invenção também pode ser levada a cabo a baixas temperaturas entre 0 e 720°C. Pode-se esperar benefícios especiais da laminagem quando realizada a baixas temperaturas (isto é, laminagem a frio) por causa 20 da rotura resultante de partículas indesejadas. Como resultado da rotura das partículas as propriedades finais do produto em aço são melhoradas. O corte como resultado do processo de laminagem rompe as partículas nos produtos em aço, por exemplo, carbonetos metálicos como carbonetos de cementita ou crómio que podem resultar numa tenacidade melhorada. A rotura das partículas também afecta a resposta ao tratamento térmico do produto em aço. Podem ser utilizados regimes de aquecimento e arrefecimento diferentes que levam a uma produção melhorada através do estágio do tratamento térmico, por exemplo, um tratamento de recozimento para esferoidização, ou um produto melhorado. É também possível que o método de acordo com a invenção seja precedido ou seguido por um tratamento térmico do produto de aço. Exemplos destes tratamentos térmicos são o bem conhecido tratamento de normalização, tratamento de recozimento de alívio de tensão, tratamento de recozimento de têmpera ou tratamento de recozimento de esferoidização.

No contexto desta invenção, um produto em aço também compreende um aço em que uma ou ambas as superfícies do aço que vão ser laminadas são cobertas com uma ou mais camadas antes da laminagem de acordo com a invenção. Esta combinação de um produto em aço coberto numa ou em ambas as superfícies com uma ou mais camadas de metal é geralmente referido como placa ou lâmina de revestimento. Ao se produzir a placa de revestimento há três opções pelas quais o metal de cobertura é ligado ao substrato de aço: ligação explosiva, ligação por laminagem e revestimento por soldadura. Um dos factores importantes que afectam a qualidade da placa de revestimento é a qualidade da 21 aderência entre o substrato e a camada de revestimento. Este é um problema especifico para a placa de revestimento que é produzida por ligação por laminagem, uma vez que na laminagem convencional o estado de tensão na interface entre o substrato e a camada de revestimento, ou entre as camadas de revestimento é apenas compressivo. De acordo com uma forma de realização vantajosa, uma superfície do produto em aço a ser laminado é coberta por uma ou mais camadas antes da laminagem. A camada de cobertura pode ser um metal, preferencialmente outro aço, por exemplo, um aço com uma composição diferente ou um aço inoxidável, titânio, níquel, cobre, alumínio ou ligas destes. Desta maneira é possível, por exemplo, produzir material laminado, tal como o que é conhecido como material revestido para utilização, por exemplo, em tubos e canalizações, fábricas de produtos químicos, centrais eléctricas, recipientes, recipientes pressurizados. A invenção também se relaciona com uma placa ou lâmina de metal melhorada, produzida por fundição contínua, de preferência, com o auxílio do método de acordo com o primeiro aspecto da invenção, em que os poros no núcleo da placa ou lâmina tem uma dimensão máxima inferior a 200 pm, preferencialmente, inferior a 100 pm, mais preferencialmente, inferior a 20 pm e, ainda mais preferencialmente, inferior a 10 pm. Como resultado da fundição contínua, o material da placa e lâmina fundido continuamente sempre tem poros que podem ser significativamente maiores do que 200 pm. As operações padrão de laminagem só podem fechar estes poros no núcleo num grau muito baixo, ou não os podem fechar de modo algum. A operação de laminagem da invenção possibilita 22 proporcionar um material de placa e lâmina fundido continuamente tendo poros que são muito mais pequenos. A invenção também se relaciona com uma placa ou lâmina de metal melhorada que é produzida por fundição continua, de preferência, com o auxilio do método de acordo com o primeiro aspecto da invenção, em que a placa ou lâmina de metal, depois da recristalização, tem um grau de recristalização substancialmente homogéneo por toda a sua espessura. 0 facto de que os grãos tenham todos sido submetidos ao corte como resultado da operação de laminagem de acordo com a invenção, incluindo aqueles no núcleo, significa que o material da placa e lâmina fundido continuamente, recristalizará por toda a espessura. A invenção também se relaciona com um produto em aço produzido de acordo com a invenção, em que o ponto de partida é um lingote de aço e, em cujo produto em aço os poros no núcleo do produto, de preferência, têm uma dimensão máxima inferior a 200 pm, mais preferencialmente, inferior a 100 pm, ainda mais preferencialmente, inferior a 20 pm e ainda mais preferencialmente, inferior a 10 pm, bem como com um produto em aço produzido por fundição continua e processado de acordo com a invenção, em que os poros no núcleo da placa ou lâmina têm uma dimensão máxima inferior a 200 pm, mais preferencialmente, inferior a 100 pm, ainda mais preferencialmente, inferior a 20 pm e ainda mais preferencialmente, inferior a 10 pm. A invenção também se relaciona com uma lâmina de aço produzida de acordo com a invenção para utilização, por exemplo, em partes de automóveis, equipamento de transporte, empilhamento, edifícios, construção e com um 23 produto de aço revestido para utilização, por exemplo, em tubos, fábricas de produtos quimicos, centrais eléctricas, recipientes, recipientes pressurizados e com uma lâmina de aço em que o aço é um aço HSLA compreendendo, pelo menos, um dos elementos nióbio, titânio, vanádio ou boro ou, em que o aço é um aço com teor ultra baixo de carbono, de preferência, pelo menos parcialmente estabilizado, de preferência, com pelo menos um dos elementos titânio, nióbio ou boro. A invenção será explicada com referência a uma forma de realização exemplificativa.

As experiências foram levadas a cabo utilizando chapas de um aço de teor ultra baixo de carbono estabilizado com titânio, aços carbono-manganês e aço HSLA microligado com nióbio.

As chapas foram introduzidas a ângulos diferentes variando entre 5o e 45°. A temperatura das chapas quando as mesmas foram introduzidas no dispositivo de laminagem era de, aproximadamente, 1000°C. Os dois cilindros eram accionados a uma velocidade de 5 revoluções por minuto.

Depois da laminagem, as chapas tinham uma certa curvatura, que é altamente dependente do ângulo de introdução. A rectilinearidade da chapa depois da laminagem pode ser determinada, até um certo ponto, pelo ângulo de introdução, em cujo contexto o ângulo óptimo de introdução dependerá do grau de redução da barra, do tipo de material e liga e da temperatura. Para as chapas de aço que foram laminadas na experiência descrita acima, um ângulo de introdução óptimo é de, aproximadamente, 20°. 24

Um ângulo de corte de 20° foi medido nas barras de aço que foram laminadas de acordo com a experiência descrita acima. Utilizando esta medição e a redução no tamanho da chapa, é possível calcular uma tensão equivalente de acordo com a seguinte fórmula: 24

Esta fórmula é utilizada para possibilitar apresentação da tensão numa dimensão e é conhecida do livro "Fundamentais of metal forming" de R. H. Wagoner e J. L. Chenot, John Wiley & Sons, 1997.

Deste modo, nas chapas que foram laminadas de acordo com a experiência, a tensão equivalente é

No caso da laminagem com um dispositivo de laminagem comum, o corte não tem lugar através da espessura da placa e, portanto, a tensão equivalente é apenas 2

25 (trabalhando com base numa tensão uniforme por toda a espessura do produto em aço).

Deste modo, a laminagem utilizando o método de acordo com a invenção resulta numa tensão equivalente que é três ou quatro vezes superior do que com a laminagem convencional sem qualquer diferença em velocidade periférica. Uma alta tensão equivalente significa menos porosidade na chapa, maior recristalização e, deste modo, maior refinação de grão e rotura mais extensa das partículas da segunda fase (partículas constituintes) na chapa. Estes efeitos, de um modo geral, são conhecidos dos especialistas neste campo da engenharia se a tensão equivalente aumenta. Deste modo, a laminagem de acordo com a invenção significa que as propriedades resultantes do material são muito melhoradas como resultado da utilização do método de acordo com a invenção.

Lisboa, 29 de Agosto de 2007

Claims

1 REIVINDICAÇÕES 1. Método para processar um produto em aço, em que o produto em aço é passado entre uma montagem de cilindros em rotação de uma caixa de laminagem a fim de laminar o produto em aço, os cilindros da caixa de laminagem tendo velocidades periféricas diferentes, tais que um cilindro é um cilindro de movimento mais rápido e o outro cilindro é um cilindro de movimento mais lento, caracterizado por a velocidade periférica do cilindro de movimento mais rápido ser de, pelo menos, 5% superior e, no máximo, 100% superior à do cilindro de movimento mais lento, por a espessura do produto em aço ser reduzida em, no máximo 15% por cada passagem, e por a laminagem ter lugar a uma temperatura máxima de 1350°C.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a espessura do produto em aço é reduzida em, no máximo, 8% a cada passagem e, preferencialmente, no máximo, 5% a cada passagem.

3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, em que a velocidade periférica do cilindro de movimento mais rápido é, no máximo, 50% superior e, preferencialmente, no máximo, 20% superior à do cilindro de movimento mais lento.

4. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que o dispositivo de laminagem é concebido de tal maneira que os cilindros têm diâmetros diferentes. 2

5. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que os cilindros têm velocidades de rotação diferentes.

6. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que o produto em aço é introduzido entre os cilindros a um ânqulo entre 5 e 45° em relação à perpendicular ao plano que passa pelos eixos centrais dos cilindros, preferencialmente, a um ângulo entre 10 e 25° e, mais preferencialmente, a um ângulo entre 15 e 25°.

7. Método de acordo com uma das reivindicações anteriores, em que a operação de laminagem é repetida uma ou mais vezes depois da laminagem ter sido levada a cabo pela primeira vez.

8. Método de acordo com a reivindicação 7, em que o produto em aço passa pela caixa de laminagem em direcções opostas para cada passagem.

9. Método de acordo com a reivindicação 7, em que o produto em aço passa sucessivamente por duas ou mais caixas de laminagem.

10. Método de acordo com a reivindicação 7, em que a operação de laminagem descrita em uma das reivindicações 1 - 9 é precedida ou seguida por uma operação de laminagem que é levada a cabo utilizando um dispositivo de laminagem em que os cilindros têm velocidades periféricas substancialmente idênticas.

11. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, em que a laminagem é levada a cabo num produto em aço 3 do qual pelo menos uma camada da superfície tem uma estrutura substancialmente austenítica e, preferencialmente, num produto em aço tendo uma estrutura substancialmente austenítica por toda parte.

12. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, em que a laminagem é levada a cabo num produto em aço do qual pelo uma camada da superfície tem estrutura substancialmente austenítica-ferrítica de duas fases e, preferencialmente, num produto em aço tendo uma estrutura substancialmente austenítica-ferrítica de duas fases por toda parte.

13. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, em que a laminagem é levada a cabo num produto em aço do qual, pelo menos, uma camada da superfície tem uma estrutura substancialmente ferrítica e, preferencialmente, num produto em aço tendo uma estrutura substancialmente ferrítica por toda parte.

14. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 10, em que a laminagem é levada a cabo enquanto a temperatura do produto em aço é superior a 0°C e inferior a 720 °C.

15. Método de acordo com a reivindicação 14, em que a laminagem é levada a cabo num produto em aço tendo uma estrutura substancialmente martensítica.

16. Método para produzir um produto em aço compreendendo os passos de: fundição contínua de uma barra de aço; 4 • opcionalmente aquecer e/ou homogeneizar a temperatura da barra de aço entre uma máquina de fundir e um dispositivo de laminagem; • opcionalmente laminar o produto em aço numa ou mais caixas de laminagem do dispositivo de laminagem com os cilindros tendo velocidades periféricas substancialmente idênticas; • arrefecimento opcionalmente acelerado depois do último passo de laminagem; • opcionalmente cortar o produto em aço em chapas ou rolos antes ou depois da laminagem; • opcionalmente enrolar o produto em aço; • arrefecer o produto em aço, caracterizado por entre a fundição da barra e o arrefecimento acelerado ou a bobinagem ou o arrefecimento o produto em aço ser submetido ao método de acordo com qualquer das reivindicações 1-10.

17. Método para produzir um produto em aço de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a espessura da barra fundida ser inferior a 150 mm e, preferencialmente, inferior a 100 mm, ainda mais preferencialmente, inferior a 80 mm.

18. Método para produzir um produto em aço de acordo com a reivindicação 16, caracterizado por a espessura da barra fundida ser inferior a 20 mm e, preferencialmente, inferior a 10 mm, ainda mais preferencialmente, inferior a 5 mm.

19. Método de acordo com a reivindicação 16 a 18, em que o produto em aço que é produzido é um produto de aço inoxidável. 5

20. Método para produzir um produto em aço de acordo com a reivindicação 16 - 19, caracterizado por a laminagem ser levada a cabo num produto em aço tendo uma estrutura substancialmente austenitica, por o aço ser submetido a uma arrefecimento acelerado posteriormente, por o produto em aço compreender essencialmente ferrite, bainite e/ou martensite e por o teor de ferrite depois do arrefecimento ser, preferencialmente, de pelo menos 60%, mais preferencialmente superior a 70% e ainda mais preferencialmente, superior a 80%.

21. Método para produzir um produto em aço de acordo com a reivindicação 16 - 20, em que o tamanho médio de grão do produto em aço é inferior a 5 ym, preferencialmente, inferior a 2 ym e, mais preferencialmente, inferior a 1 ym.

22. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 -21, em que o produto em aço é submetido a um tratamento térmico antes ou depois do passo de laminagem, por exemplo, um tratamento de normalização, um recozimento completo, um recozimento de alivio de tensão ou um tratamento de recozimento para esferoidização.

23. Método de acordo com qualquer das reivindicações 1 -21, em que a superfície do produto em aço a ser laminada é coberta por uma ou mais camadas antes da laminagem.

24. Método de acordo com a reivindicação 23, em que a camada de cobertura é um metal, preferencialmente outro aço, por exemplo, um aço com uma composição diferente ou um aço inoxidável, titânio, níquel, alumínio ou ligas destes. 6

25. Produto em aço produzido de acordo com o método de qualquer das reivindicações 1 - 10, em que o ponto de partida é um linqote de aço, os poros da parte central deste produto em aço, preferencialmente, têm uma dimensão máxima inferior a 200 ym, mais preferencialmente, inferior a 100 ym, ainda mais preferencialmente, inferior a 20 ym e, ainda mais preferencialmente, inferior a 10 ym.

26. Produto em aço de acordo com a reivindicação 25 também caracterizado por o produto em aço ser uma chapa, uma lâmina ou bilete de aço produzido por fundição continua. Lisboa, 29 de Agosto de 2007