ES2247383T3

ES2247383T3 - Lamina de acero para el esmaltado vitreo excelente en sus posibilidades de ser trabajada y de resistencia a la formacion de escamas, y metodo para producir la misma.

Info

Publication number: ES2247383T3
Application number: ES02777965T
Authority: ES
Inventors: Hidekuni NIPPON STEEL CO. YAWATA WORKS MURAKAMI; Satoshi NIPPON STEEL CO. YAWATA WORKS NISHIMURA; Shiro NIPPON STEEL CO. YAWATA WORKS SANAGI
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-10-29
Filing date: 2002-10-25
Publication date: 2006-03-01
Anticipated expiration: 2022-10-25
Also published as: US20040244885A1; KR20040049004A; CN1610762A; WO2003038140A8; US20110186191A1; WO2003038140A1; KR100623538B1; EP1442147B1; US8491735B2; CN1292089C; AU2002363283B2; DE60206647T2; DE60206647D1; MXPA04003464A; JP4150342B2; TWI293989B; ATE306569T1; EP1442147A1; TW200300175A; JP2005510624A

Abstract

Una lámina de acero para el esmaltado vítreo, excelente en sus posibilidades de ser trabajada y en su resistencia a la formación de escamas, caracterizada por: un acero que contiene, en masa, C: 0, 010% o menos, Mn: 0, 03 a 1, 3%, Si: 0, 03% o menos, Al: 0, 02% o menos, N: 0, 0055% o menos O: 0, 005 a 0, 055%, P: por debajo de 0, 035%, S: más de 0, 025% a 0, 08%; Nb: más de 0, 004 a 0, 06%, y V: 0, 003 a 0, 06%, opcionalmente Cu: 0, 02 a 0, 045%, y además, opcionalmente, uno o más de As, Ti, B, Ni, Se, Cr, Ta, W, Mo, Sn y Sb en un 0, 02% en masa o menos, en total, con el resto consistente en Fe e impurezas inevitables, y que tienen espacios vacíos de 0, 10 ìm o más, en tamaño entre los granos de óxido, en la que el cambio de densidad de la lámina de acero después de un recocido a 850°C, durante 20 horas, en una atmósfera de hidrógeno, es de 0, 02% o más.

Description

Lámina de acero para el esmaltado vítreo excelente en sus posibilidades de ser trabajada y de resistencia a la formación de escamas, y método para producir la misma.

Campo técnico

La presente invención se refiere a una lámina de acero para el esmaltado vítreo, excelente en las propiedades de esmaltado (resistencia a la formación de ampollas de y manchas negras, adherencia del esmalte y resistencia a la formación de escamas) y en sus posibilidades de ser trabajada, y a un método para producir la lámina de
acero.

Técnica antecedente

Se produjo, de forma convencional, una lámina de acero para el esmaltado vítreo sometiendo un acero de efervescencia interrumpida o un acero efervescente, a colada en lingote, laminación de desbaste, laminación en caliente, laminación en frío y, luego, a un recocido de bandas metálicas en bobina para la descarburación y a un recocido adicional de desnitruración para disminuir los contenidos de carbono y nitrógeno hasta varias decenas de ppm o menos. Sin embargo, una lámina de acero para el esmaltado vítreo, producido mediante estos procedimientos, tenían las siguientes limitaciones: la lámina de acero se fabricaba mediante procedimientos de colada en lingote y laminación de desbaste; se requerían procedimientos de recocido para la descarburación y desnitruración; y, como consecuencia, el coste de fabricación era alto.

Con estos antecedentes, se desarrollaron tecnologías para producir una lámina de acero para el esmaltado vítreo empleando colada continua que estaban dirigidas a superar las limitaciones. Actualmente, es una práctica común producir una lámina de acero para el esmaltado vítreo por el método de colada continua para reducir el coste de fabricación. Como ejemplo de tales tecnologías, la Publicación de la Patente Japonesa, no examinada, Nº H07-166295 describe una tecnología para la producción de una lámina de acero para el esmaltado vítreo, sometiendo a colada un acero con alto contenido de oxígeno. Sin embargo, una lámina de acero para el esmaltado vítreo, producido por esta tecnología es inferior en las propiedades del esmaltado y no es aplicable a productos embutidos que tengan formas complicadas.

El hallazgo de que una adición de Nb y V hace posible producir una lámina de acero para el esmaltado vítreo, que tiene buenas posibilidades de ser trabajada y buenas propiedades de esmaltado, se ha descrito en la Publicación de la Patente Japonesa, no examinada, Nº H1-275736. Esta es una tecnología que hace época, en la que se añaden Nb y V como elementos capaces de mantener un alto contenido de oxígeno en un acero, gracias a su baja capacidad de desoxidación, y que crea buenas posibilidades de ser trabajado fijando el C y el N en el acero en forma de carburo y nitruro. Además de esto, aunque no está relacionado con las propiedades del esmaltado y con las posibilidades de ser trabajada, la Patente Japonesa Nº 2040437 describe una lámina de acero para el esmaltado vítreo que contiene Nb y V, en la que añadiendo Sn se impide el probable hinchamiento que, peculiarmente, tiene lugar durante la colada bajo condiciones especiales.

Además, como resultado de los esfuerzos para mejorar una lámina de acero para el esmaltado vítreo que contiene Nb y V, y que es excelente en la resistencia a la formación de escamas y en su capacidad de embutición profunda, los presentes inventores presentaron la Solicitud de Patente Japonesa Nº 2000-390332. Sin embargo, aunque una lámina según esta tecnología propuesta asegura una valor de r alto y estable, no es suficiente para conseguir una resistencia a la formación de escamas tan buena como, o mejor que, la de un acero exento de aluminio, de alto contenido de oxígeno, simultáneamente con un buen valor de r. Se sabe que para suprimir la formación de escamas de una lámina de acero para el esmaltado vítreo, resulta eficaz formar espacios vacío en una lámina de acero y atrapar, en los espacios vacíos, el hidrógeno que ha penetrado en la lámina de acero durante la cocción del esmalte vítreo. Sin embargo, la mera formación de espacios vacíos no incrementa necesariamente la capacidad de atrapar el hidrógeno. En diversas tecnologías, se ha señalado la influencia de una composición química sobre las propiedades del esmaltado vítreo, y se han descrito diversas tecnologías de prescripción de la composición química de un acero, especialmente para mejorar la resistencia a la formación de escamas.

Es de conocimiento público, por ejemplo mediante la Publicación de Patente Japonesa no examinada, Nº H1-275736 y la Patente Japonesa Nº 2040437, que la adición de Nb y de V hace posible producir una lámina de acero para el esmaltado vítreo que tenga buenas posibilidades de ser trabajada y buenas propiedades del esmaltado. Aunque se pueden interpretar estas tecnologías desde el punto de vista de la resistencia a la formación de escamas, como las que proponen la formación de espacios vacíos y la mejora de la capacidad de los espacios vacíos para atrapar hidrógeno, cuesta decir que en las tecnologías se emplea el control óptimo desde el punto de vista del volumen, la forma y naturaleza de los espacios vacíos. Como resultado, las tecnologías son insuficientes para mejorar la resistencia a la formación de escamas, y está dificultada su aplicación a usos prácticos.

Descripción de la invención

El objeto de la presente invención es superar los problemas, anteriormente mencionados, de una lámina de acero convencional para el esmaltado vítreo, proporcionando una lámina de acero sin envejecer para el esmaltado vítreo, producido mediante colada continua, que es excelente en la resistencia a la formación de escamas en un esmaltado de una capa y proporcionando un método para producir la lámina de acero. La presente invención hace posible obtener una lámina de acero que tenga un valor de r más alto, que es un indicador de la capacidad de embutición profunda cuando la lámina de acero contiene Nb y V, que el de una lámina de acero convencional.

La presente invención se ha establecido como resultado de diversos estudios que están dirigidos a superar las limitaciones de las láminas de acero convencionales y sus métodos de producción. Los hallazgos A) a E), descritos más adelante, se han obtenido como resultado de examinar la influencia de las condiciones de producción sobre las posibilidades de ser trabajada y las propiedades de esmaltado de una lámina de acero para el esmaltado vítreo, que usan los aceros que tienen las composiciones químicas especificadas más adelante como ejemplos.

Composición química

C:	0,0005 a 0,010%,
Mn:	0,02 a 1,5%,
O:	0,015 a 0,07%,
Nb:	0,002 a 0,1%,
V:	0,002 a 0,1%
Cu:	0,08% o menos,
Si:	0,05% o menos,
P:	0,005 a 0,045%,
S:	0,12% o menos,
Al:	por debajo de 0,03%, y
N:	0,001 a 0,0065%.

Condiciones de producción

Temperatura de recalentamiento: 1.250 a 1.050ºC,

Temperatura de acabado: 750 a 950ºC,

Temperatura de enrollamiento: 500 a 800ºC,

Relación de la reducción en frío: 50% o más, y

Recocido: 650 a 850ºC, durante 1 a 300 minutos.

Propiedades del esmaltado

Se examinó la resistencia a la formación de escamas, los defectos superficiales que tienen relación con la formación de ampollas y de manchas negras, y la adherencia del esmalte, después de someter una lámina de acero a decapado, tratamiento con Ni, y luego un tratamiento de esmaltado con una capa para formar una película de esmalte de 100 \mum de espesor. Los hallazgos obtenidos como resultado son como sigue:

A) Cuanto más bajas son las cantidades de C y de oxígeno, mejor es la capacidad de embutición profunda.

B) La capacidad de embutición profunda se mejora, y se disminuye el envejecimiento cuando a un acero que tiene un contenido de S comparativamente alto se le añade Mn en una cantidad prescrita o más.

C) Con respecto a la capacidad de embutición profunda, se obtiene un alto valor de r cuando se añade Nb en un 0,004% o más, a un acero que contiene C en un 0,0025% o menos.

D) Se obtiene un índice de envejecimiento de 5 MPa o menos, sin tener en cuenta las condiciones del recocido, cuando se satisfacen las siguientes condiciones de los elementos componentes; C: 0,0025% o menos; V: 0,003% o más y Nb: 0,004% o más.

E) El tiempo de penetración del hidrógeno, que tiene una buena correlación con la resistencia a la formación de escamas, está influenciado por el contenido de oxígeno, Mn, S, V y Nb y, cuanto más grandes son las cantidades de adición de estos elementos, más largo es el tiempo de penetración del hidrógeno.

Lo esencial de la presente invención, que se ha establecido basándose en los hechos anteriores, es como sigue.

(1) Una lámina de acero para el esmaltado vítreo, excelente en sus posibilidades de ser trabajada y en su resistencia a la formación de escamas, como se determina en la reivindicación 1.

(2) Una lámina de acero para el esmaltado vítreo, excelente en sus posibilidades de ser trabaja y en su resistencia a la formación de escamas, según (1), y que contiene, en masa,

C:	0,0025% o menos,
Mn:	0,05 a 0,8%,
Si:	0,015% o menos,
Al:	por debajo de 0,015%,
N:	0,0045% o menos,
O:	0,005 a 0,055%,
P:	por debajo de 0,025%, y
S:	por encima de 0,025% a 0,08%;
Cu:	0,02 a 0,045%,
Nb:	por encima de 0,004% a 0,06%, y
V:	0,003 a 0,06%.

(3) Una lámina de acero para el esmaltado vítreo, excelente en sus posibilidades de ser trabajada y en su resistencia a la formación de escamas, según (1) o (2), en la que la lámina de acero tiene espacios vacíos que tienen un tamaño de 0,10 \mum o más, y menos de 0,80 \mum.

(4) Un método para producir una lámina de acero para el esmaltado vítreo, excelente en sus posibilidades de ser trabajada y en su resistencia a la formación de escamas, según (1), (2) o (3), caracterizado por: en el laminado en caliente en el intervalo de temperaturas de 600ºC o superior, laminar en caliente el acero, de forma que la deformación real total sea 0,4 o más, bajo las condiciones de que la temperatura sea 1.000ºC o superior y que la velocidad de deformación sea 1/s o más; y después de ello, laminar en caliente el acero, de forma que la deformación real total sea 0,7 o más,
bajo las condiciones de que la temperatura sea 1.000ºC o inferior, y la velocidad de deformación sea 10/s o más.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1 muestra las superficies interiores activadas del acero antes de recocer a 850ºC durante 20 horas.

La Fig. 2 muestra las superficies interiores activadas del acero después de recocer a 850ºC durante 20 horas.

La Fig. 3 muestra un estado en el que el hidrógeno está atrapado en los espacios vacíos de las superficies interiores activadas.

La Fig. 4 muestra una relación entre el tiempo de laminado y el cambio de densidad.

Mejor modo de llevar a cabo la invención

La presente invención está descrita en detalle de aquí en adelante.

En primer lugar, se explica con detalle la composición química de un acero.

Desde hace tiempo se sabe que cuanto más baja es la cantidad de C en el acero, mejores son las posibilidades de ser trabajado. Por consiguiente, en la presente invención, el contenido de C se determina que va a ser 0,010% o menos. Además, con el fin de suprimir el envejecimiento y obtener un valor de r más alto que el de un acero convencional, que no contiene Nb o V, (que tiene un valor de r de 1,7, o más o menos) añadiendo Nb y V, es deseable que el contenido de C esté controlado en 0,0025% o menos. Un contenido más preferible de carbono es 0,0015% o menos. Aunque no es necesario especificar el límite inferior del contenido de C, es deseable que el contenido de C sea 0,0005% o más, ya que una mayor reducción del contenido de C aumenta el coste en la fabricación del acero.

El contenido de Si se determina que va a ser 0,04% o menos, porque el Si tiende a deteriorar las propiedades del esmaltado. Es deseable, por la misma razón, controlar el contenido de Si en 0,015% o menos. Un contenido de silicio todavía preferible es 0,008% o menos, para conseguir buenas propiedades de esmaltado.

El Mn es un componente importante que influye en las propiedades del esmaltado en combinación con la adición de cantidades de oxígeno, V y Nb. El Mn es también un elemento para evitar la fragilidad en caliente, originada por el S durante el laminado en caliente y, según la presente invención, se determina que el contenido de Mn va a ser 0,03% o más, en un acero que contenga oxígeno. Un contenido preferible de Mn es 0,05% o más. Hablando de forma general, cuando el contenido de Mn es alto, la adherencia del esmalte se ve afectada negativamente y es probable que se den ampollas y manchas negras, pero, en un acero según la presente invención, que se desea que tenga un contenido de S más alto que un acero convencional, los efectos negativos originados por la adición de Mn no son significativos. Además, se mejora la resistencia a la formación de escamas mediante un aumento del contenido de Mn y, por esta razón, se añade Mn enérgicamente. Por las anteriores razones, el límite superior del contenido de Mn se establece en 1,5%. Un límite superior preferible del contenido de Mn es 0,8% y, más preferiblemente, 0,6%.

El oxígeno tiene una influencia directa sobre la resistencia a la formación de escamas y sobre las posibilidades de ser trabajado. También afecta a la adherencia del esmalte, la formación de ampollas y la resistencia a la formación de manchas negras y a la resistencia a la formación de escamas en combinación con los contenidos de Mn, Nb y V. Por estas razones, es deseable que el contenido de oxígeno sea 0,005% o más, para demostrar estos efectos. Cuando su contenido es alto, sin embargo, el alto contenido de oxígeno deteriora directamente las posibilidades de ser trabajado y, además, tiende a disminuir la eficacia de la adición del Nb y V y, haciéndolo así, deteriora indirectamente las posibilidades de ser trabajado y la propiedad del envejecimiento. Por estas razones, es deseable establecer el límite superior del contenido de oxígeno en 0,055%.

El Al es un elemento desoxidante, y para mejorar la resistencia a la formación de escamas, que es un índice de las propiedades del esmaltado, es deseable retener una cantidad adecuada de oxígeno en un acero en la forma de óxido. Para este fin, el contenido de Al se determina que va a estar por debajo del 0,02%. Un contenido deseable de Al está por debajo de 0,015%.

El N es un elemento en solución sólida intersticial como el C. Cuando su contenido excede el 0,0045%, las posibilidades de ser trabajado tienden a deteriorarse incluso con la adición de Nb y V, y llega a ser difícil producir una lámina de acero estabilizada. Por esta razón, el límite superior del contenido de N se establece en 0,0055%. Un contenido preferible de N es 0,0045% o menos. Aunque no es necesario especificar el límite inferior del contenido de N, un límite inferior deseable es 0,001%, ya que la reducción del contenido de N a 0,001% o menos, es costosa con las actuales tecnologías de la fabricación del acero.

Cuando el contenido de P es alto, la velocidad de decapado en un procedimiento de tratamiento previo para el esmaltado, se acelera y, como resultado, aumentan los hollines, lo que origina ampollas y manchas negras. Por esta razón, en la presente invención se limita el contenido de P por debajo de 0,035%. Un contenido preferible de P está por debajo de 0,01%.

Es especialmente deseable, en la presente invención, hacer el contenido de S superior al de una lámina de acero convencional, y su intervalo del contenido se determina que va a ser de 0,025 a 0,08%. El S existe predominantemente en forma de sulfuro de Mn y Cu en un acero. Por lo tanto, cuando se cambia el contenido de S, como consecuencia cambia la forma y la cantidad de los sulfuros de Mn y Cu. Mientras tanto, el Mn existe también en el acero en forma de óxido. En particular, en un acero que contiene Nb y V, que se considera especialmente deseable en la presente invención, el Mn existe en forma de óxido compuesto de Nb-V-Mn-Si-Fe y, como consecuencia, el cambio en el contenido de Mn, que trabaja eficazmente en forma de óxido, ejerce una influencia más complicada que en el caso en el que el Mn existe en forma de óxido de Mn simple. Es decir, cuando el Mn existe en forma de óxido de Mn simple, un cambio en el contenido del Mn da lugar, principalmente, a un cambio en la cantidad del óxido directamente, y el cambio en la forma, tal como el amaño de los granos de óxido, es comparativamente más pequeño. Por otro lado, cuando el Mn existe en forma del óxido compuesto, con Nb y otros elementos, incluso en el caso en el que el contenido de Mn cambie, por ejemplo cuando disminuye, algunas veces se pone en marcha la acción de suprimir el cambio de la cantidad del óxido originada por el cambio de la composición del óxido hacia el óxido de alto contenido de Nb. Al mismo tiempo, también se considera que cuando el óxido con alto contenido de Nb es inestable, la disminución de la cantidad de óxido es mayor que la de la cantidad de Mn, dependiendo de las condiciones. Además, cuando el Mn existe en forma de óxido simple, la composición del óxido es más o menos constante en la forma de óxido de Mn, mientras que cuando el Mn existe en forma de óxido compuesto, por ejemplo tomando en consideración el Mn y el Nb, la relación entre el Mn y el Nb varía ampliamente de Mn-O a Nb-O y la composición varía más ampliamente. Una diferencia en la composición del óxido supone una diferencia en las propiedades del óxido, tal como la dureza y la ductilidad, y tiene influencia significativamente
en los estado de la elongación y en la rotura del óxido en el laminado en caliente y en el laminado en frío.

En el caso en el que están incluidos, en un grano del óxido, muchas clases de elementos tales como Nb, V, Mn, Si y Fe, la situación es más complicada y, por lo tanto, llega a ser muy importante controlar los contenidos de los elementos en el grano de óxido para mejorar las propiedades de una lámina de acero, como cosa normal, dependiendo de sus contenidos en el acero y de las condiciones de producción. Además, cuando el contenido de S aumenta, la cantidad de Mn soluto disminuye. Como consecuencia, en ese caso, incluso cuando la cantidad de Mn aumenta, el deterioro de la resistencia a la formación de ampollas y de manchas negras disminuye, y se hace apreciable el efecto de generar cementita usando granos de MnS como núcleos y, por eso, el envejecimiento originado por el C soluto también disminuye. Como estos efectos no se ven en un acero convencional sino solo en un acero que contenga elementos formadores de óxidos, tales como Nb y V junto con Mn, se supone que los efectos están relacionados con el MnS, cuya precipitación se acelera usando los granos de óxido que contienen Mn, Nb, V, etcétera, como núcleos de precipitación.

El V es un componente deseable para ser añadido en la presente invención. Cuando se añade, el V fija el C y el N y, por eso, impide el deterioro de la capacidad de embutición profunda originado por el N y el deterioro de la aptitud para ser conformado por presión resultante de la disminución de la elongación originada por el envejecimiento. Una parte del V añadido a un acero se combina con el oxígeno en el acero para formar óxido y, por eso, juega un papel eficaz en la prevención de la formación de escamas. También tiene el efecto indirecto de mejorar las posibilidades de ser trabajado, disminuyendo la cantidad del oxígeno requerido para suprimir la existencia de escamas. Por estas razones, es deseable establecer el límite inferior del contenido de V en 0,003%. Por otro lado, cuando aumenta la cantidad de adición de V, se deteriora la adherencia del esmalte y la resistencia a la formación de ampollas y de manchas negras y, por lo tanto, es deseable, si se añade, establecer su límite superior en 0,06%.

El Nb es otro elemento deseable para ser añadido en la presente invención. El Nb fija el C y el N, por eso, mejora la capacidad de embutición profunda y da lugar a un no envejecimiento de la lámina de acero. El Nb añadido a un acero también se combina con el oxígeno en el acero para formar óxido y, por eso, juega un papel eficaz en la prevención de la formación de escamas. También tiene el efecto indirecto de mejorar las posibilidades de ser trabajado, disminuyendo la cantidad del oxígeno requerido para suprimir la existencia de escamas. Por estas razones, es deseable que el contenido de Nb, si se añade, esté por encima de 0,004%. Sin embargo, cuando la cantidad de adición de Nb aumenta, se deteriora la adherencia del esmalte y la resistencia a la formación de escamas y de manchas negras, por esta razón, es deseable, si se añade, establecer el límite superior del contenido de Nb en 0,06%.

Es bien conocido que el Cu tiene la función de suprimir la velocidad de decapado en un tratamiento previo del esmaltado. En la presente invención, se requiere Cu para ser añadido en al menos el 0,02%, si se añade, para demostrar el efecto anterior. Sin embargo, ya que un acero según la presente invención contiene cantidades extremadamente pequeñas de C y de N solutos, porque la adición de Nb y V, cuando el efecto de suprimir la velocidad de decapado es demasiado fuerte, deteriora la adherencia del esmalte en el intervalo en el que el tiempo de decapado es corto. Por esta razón, es deseable, si se añade, establecer el límite superior del contenido de Cu a 0,045%.

Es deseable disminuir los contenidos de las otras impurezas inevitables, porque tienen efectos adversos sobre las propiedades del material y sobre las propiedades del esmaltado. En la medida en que el contenido total de uno o más del As, Ti, B, Se, Ta, Ni, Cr, W, Mo, Sn, Sb, La, Ce, Ca y Mg es 0,02% o menos, los efectos de la presente invención no están se ven significativamente obstaculizados. En otras palabras, en la medida en que los contenidos totales no exceden los límites anteriores, respectivamente, se pueden añadir de forma activa en la búsqueda de las ventajas en la producción o en la calidad, además de las ventajas proyectadas en la presente invención.

La presente invención se caracteriza por controlar el cambio de la densidad de un acero cuando permanece a alta temperatura durante largo tiempo. Aquí, se considera que el cambio de la densidad va a ser un indicador que exprese la actividad de las superficies interiores de los espacios vacíos en un acero, que es una de las características requeridas de un acero según la presente invención. Específicamente, para obtener una buena resistencia a la formación de escamas, es necesario que el cambio de densidad de una lámina de acero, desde antes del recocido hasta después del recocido a 850ºC durante 20 h, en atmósfera de hidrógeno, sea del 0,02% o más. La razón de esto no está clara, pero se supone que para que los espacios vacíos funcionen eficazmente como sitios para atrapar hidrógeno, el estado de sus superficies interiores, así como su forma y volumen, es significativo. En otras palabras, se supone que estos espacios vacíos existentes en las superficies interiores desaparecen fácilmente durante su permanencia a alta temperatura, concretamente estos espacios vacíos afectados por el cambio de la densidad de una lámina de acero durante su permanencia a alta temperatura, están en estado activado, que las superficies interiores activadas están muy inclinadas a reaccionar con el Fe o con elementos formadores de óxidos suministrados mediante la difusión a una alta temperatura de 850ºC durante 20 horas y, por eso, se aniquilan ellos mismos y que, al mismo tiempo, las superficies interiores activadas están en el estado de tener una alta capacidad de atrapar hidrógeno reaccionando fácilmente con el hidrógeno que penetra en el acero durante la etapa de enfriamiento después de la etapa de cocción y enfriamiento a temperatura ambiente y su adsorción. Las Figuras 1 a 3 muestran esquemáticamente las situaciones explicadas anteriormente, La Fig. 1 muestra las superficies interiores activadas del acero antes de recocer a 850ºC durante 20 horas. Las líneas en negrita representan las superficies interiores activadas. La Fig. 2 muestra las superficies interiores activadas del acero después de recocer a 850ºC durante 20 horas, y también muestra que las superficies interiores no se encuentran activadas. Además, la Fig. 3 muestra un estado en el que el hidrógeno está atrapado en los espacios vacío de las superficies interiores activadas. En la Fig. 3 los pequeños círculos representan hidrógeno.

Además, llega a ser posible obtener mejores propiedades especificando el tamaño de los espacios vacíos en un acero. Específicamente, es necesario que existan espacios vacíos de 0,10 \mum o más entre las partículas de óxido aplastadas y dispersas. La razón de esto no está clara, pero se supone que es significativo tener los espacios vacíos funcionando eficazmente como sitios que atrapan el hidrógeno, el estado de tensión en las proximidades de los espacios vacíos, así como su forma y volumen. En otras palabras, se supone que cuando los espacios vacíos son de tamaño pequeño, los campos de fuerzas alrededor de los espacios vacíos son pequeños y, en consecuencia, los espacios vacíos no pueden atrapar eficazmente el hidrógeno que pasa cerca de ellos por difusión, pero que cuando los espacios vacíos son lo suficientemente grandes para formar grandes campos de fuerzas, los espacios vacíos atrapan el hidrógeno eficazmente desde un área más amplia gracias a los grandes gradientes de fuerza. Aquí, cuando el volumen total de los espacios vacíos es constante, resulta más ventajoso dispersar un gran número de espacios vacíos finos desde el punto de vista de aumentar el área de las superficies interiores de los espacios vacíos implicados en la captura del hidrógeno. Además, cuando el volumen total de los espacios vacíos es constante, si el tamaño de cada espacio vacío es demasiado grande y la densidad del número de espacios vacíos es demasiado bajo, la eficacia en la captura del hidrógeno disminuye. Desde este punto de vista, es deseable que el tamaño de un espacio vacío sea 0,80 \mum o menos, aunque depende del volumen total de los espacios vacíos.

Ahora se describe, de aquí en adelante, el método de producción. Aunque se produce una plancha de acero según la presente invención por colada continua, las ventajas de la presente invención no se ven afectadas negativamente incluso cuando se produce una plancha de acero mediante un método de colada en lingote y un laminado de una chapa parcialmente laminada. A continuación se lamina en caliente una chapa colada, y es aplicable un intervalo de temperatura de recalentamiento normalmente llevado a la práctica de 1.050 a 1.250ºC, ya que la temperatura de recalentamiento no afecta a las ventajas de la presente de invención. Cualquier temperatura de acabado en la laminación en caliente es aceptable mientras sea de 800ºC o más elevada, pero, en consideración a la operabilidad del laminado en caliente, es deseable que la temperatura de acabado sea una temperatura igual, o superior, a la temperatura A_{3} de transformación de un acero.

Hay que indicar que para obtener una buena resistencia a la formación de escamas, es eficaz, en el laminado en caliente de un acero en el intervalo de temperatura de 600ºC a más alto: laminar en caliente el acero de forma que la deformación real total sea 0,4 o más, bajo las condiciones de que la temperatura sea de 1.000ºC o superior y la velocidad de deformación de 1/s, o más; y después de eso, laminar en caliente el acero de forma que la deformación real total del acero sea 0,7 o más, bajo las condiciones de que la temperatura sea de 1.000ºC o inferior, y la velocidad de deformación sea de 10/s, o más. La Fig. 4 muestra una relación entre el tiempo de laminado y el cambio de densidad. Se entiende que los espacios vacíos se desarrollan entre los óxidos desmoronados y dispersados durante el laminado. Esto es, presumiblemente, porque se obtiene una forma deseable y unas propiedades adecuadas de los espacios vacíos, especialmente en la actividad de sus superficies interiores, controlando el proceso de formación de espacios vacíos existente en dicho acero. Aunque no está claro cómo se realiza lo anterior, el mecanismo por el cual aparece el efecto de la presente invención se explica de aquí en adelante incluyendo algunas suposiciones. Aunque los espacios vacíos se forman principalmente por la fragmentación de los granos de óxido durante el laminado en frío subsiguiente al laminado en caliente, es importante controlar la forma de los granos de óxidos con antelación, durante el laminado en caliente. Es decir, los granos de óxido se ablandan debido a que la temperatura en el procedimiento de laminado en caliente es alta, y su dureza no es muy diferente a la del metal base, que constituye una fase matriz y, por esta razón, en un intervalo de temperatura alrededor de 1.000ºC o por encima, la fragmentación de los granos de óxido apenas se generan y los granos de óxido se alargan. Cuando una temperatura cae por debajo de 1.000ºC, concretamente alrededor de 900ºC o inferior, aunque los granos de óxido apenas llegan a alargarse, no se genera una fragmentación distinta a la vista en el caso del laminado en frío, pero la rotura únicamente tiene lugar sólo parcialmente hasta el punto de generar finas grietas. Con el fin de obtener granos de óxido alargados en una medida adecuada y tener simultáneamente grietas finas antes del laminado en caliente, son importantes el control de las temperaturas en el laminado en caliente, el control de la cantidad de la deformación en diferentes intervalos de temperatura, y el control de la velocidad de deformación en vista del hecho de que la recuperación del metal base deformado y los granos de óxido, se dan de forma llamativa porque están sometidos a trabajo mientras están calientes.

Cuando el intervalo de temperaturas del trabajo en caliente es demasiado alto, la recuperación es violenta y es imposible imponer una cantidad de deformación suficiente para formar grietas en los granos de óxido. Cuando el intervalo de temperaturas es demasiado bajo, por otro lado, la forma de los granos de óxido no llegan a ser alargados sino que se hacen casi esféricos, y se hace difícil formar grietas en ellos. Por eso, es necesario que los granos de óxido tengan un alargamiento adecuado y una forma delgada con el fin de formar grietas. Para hacer eso, es necesario, durante el laminado en caliente, alargar los granos de óxido dando una deformación adecuada en un intervalo de temperaturas comparativamente alto y luego formar grietas en ellos de una forma controlada en un intervalo de temperaturas comparativamente bajo.

Luego, fragmentando tales granos de óxido alargados que tienen grietas finas en el laminado en frío, se hace posible generar espacios vacíos que tienen nuevas superficies deseadas, concretamente superficies interiores activadas y, por eso, atrapan el hidrógeno de forma eficaz. Aunque la razón de por qué las superficies de rotura que se originan a partir de las grietas son más activas al atrapar el hidrógeno que las superficies de rotura que no se originan a partir de las grietas no está clara, se supone que es a cusa de que algunas clases de elementos difunden y precipitan en las grietas después de la formación de las grietas, principalmente durante la retención de la alta temperatura en el procese de enrollamiento del laminado en caliente.

En el laminado en frío, se requiere una relación de reducción en frío del 60% o más, para obtener una lámina de acero que tenga una buena capacidad de embutición profunda. Cuando se requiere, en particular, una buena capacidad de embutición profunda, es preferible aplicar una relación de reducción en frío del 75% o más.

Como para el recocido, las ventajas de la presente invención no se ven afectadas por el hecho de que se emplee un recocido en cajas o un recocido en continuo, y se puede disfrutar de las ventajas hasta que se consigue una temperatura igual a, o superior a, la temperatura de recristalización de un acero que va a ser tratado térmicamente. Es preferible el recocido en continuo especialmente para hacer realidad una excelente capacidad de embutición profunda y unas buenas propiedades de esmaltado, que son las ventajas de la presente invención. Como un acero según la presente invención se caracteriza porque la recristalización se completa a 650ºC, incluso cuando el tiempo de recocido es corto, no se requiere una temperatura particularmente alta. Un Intervalo de temperatura generalmente adecuado es de 650 a 750ºC para el recocido en cajas y de 700 a 800ºC para el recocido continuo.

Como se explicó anteriormente, una lámina de acero que tenga una composición química según la presente invención o que esté producida bajo las condiciones de producción según la presente invención es una lámina de acero para el esmaltado vítreo; que tiene una capacidad de conformado por presión tan buena o superior a la de un acero convencional descarburizado, de efervescencia interrumpida; que no es propensa a originar los defectos de las ampollas y manchas negras incluso en un esmaltado directo de una sola capa; y que es excelente en la adherencia del esmalte, incluso cuando se produce a partir de una plancha colada. Además, también en una aplicación a una bañera o una caldera, que es distinto al caso del esmaltado directo en una sola capa, un lámina de acero según la presente invención exhibe las ventajas de la presente invención, similares al caso del esmaltado directo en una sola capa.

Ejemplos

Se sometieron planchas coladas de forma continua, que tienen diversas composiciones químicas, a un laminado en caliente, laminado en frío y recocido bajo diversas condiciones de producción. En pasos sucesivos, las láminas de acero laminadas en frío y recocidas, así producidas, sufrieron una laminación de endurecimiento en una relación de reducción del 1%, y luego se examinaron las propiedades mecánicas y las propiedades de esmaltado de las láminas de acero así producidas. Las composiciones químicas, las condiciones de producción y los resultados del examen se muestran en la Tabla 1.

Las propiedades mecánicas se examinaron en términos de resistencia a la tracción, valor de r y el índice de envejecimiento (IE), usando las piezas de ensayo JIS Nº 5 conformadas a partir de las láminas de acero. Un índice de envejecimiento se expresó por la diferencia de tensiones antes y después de que se envejeciera una pieza de ensayo a 200ºC durante 20 minutos, después de ser sometida a una predeformación del 10%.

Se evaluaron las propiedades del esmaltado, después de las etapas del procedimiento, mostradas en la Tabla 2. Entre las propiedades del esmaltado, se evaluaron las propiedades superficiales de formación de ampollas y de manchas negras bajo condiciones de un largo tiempo de decapado de 25 minutos, y los resultados de la evaluación se dan como sigue: \circledcirc sin formación de ampollas ni manchas negras, \medcirc formación limitada, y \times gran formación.

La adherencia del esmalte se evaluó bajo la condición de un corto tiempo de decapado de 2 minutos. Debido a que el método de ensayo de adherencia P.E.I. (ASTM C313-59) comúnmente empleado fue incapaz de detectar una pequeña diferencia en la adherencia del esmalte, se evaluó la adherencia del esmalte haciendo caer un peso de 2,0 kg, con una cabeza esférica, sobre una pieza de ensayo desde una altura de 1 m, midiendo el estado de exfoliación de la película de esmalte en el área deformada usando 169 agujas de sondeo, y calculando el porcentaje del área no exfoliada.

La resistencia a la formación de escamas se evaluó mediante el ensayo de formación de escamas acelerado, en el que tres láminas de acero previamente tratadas mediante decapado de 2 minutos sin inmersión en Ni, vidriadas con un esmalte para el esmaltado directo de una sola capa, secadas, cocidas durante 3 minutos en un horno de cocción mantenido a 850ºC y con un punto de rocío de 50ºC, y luego mantenidas durante 10 horas en un depósito a temperatura constante mantenida a 160ºC. La formación de escamas se juzgó visualmente y los resultados se indicaron como sigue: \circledcirc sin formación de escamas, \medcirc formación limitada, y \times gran formación.

Como se ve claro a partir de los resultados de la Tabla 1, las láminas de acero según la presente invención son las láminas de acero para un esmaltado vítreo, excelentes en el valor de r, E1, resistencia al envejecimiento y propiedades del esmaltado. El acero según la presente invención tiene una propiedad de envejecimiento (IE = 0) gracias a la adición de Ng y V. Por otro lado, las láminas de acero mostradas como ejemplos comparativos son inferiores en las propiedades del material y/o en las propiedades del esmaltado. Los aceros según la presente invención tienen, además de lo anterior, una característica de anisotropía en el plano, de valor r que es muy bajo, lo que se considera ventajoso desde el punto de vista de la capacidad de conformado y la deformación de las láminas de acero en el conformado. Esto significa que una lámina de acero excelente en las propiedades del material y en las propiedades del esmaltado, no se puede producir a menos que la composición química y la relación íntima entre los elementos componentes esté controlada dentro de los intervalos especificados en la presente invención.

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(Tabla pasa a página siguiente)

1

2

TABLA 2

Etapa del procedimiento	Condición
1	Desengrasado	Desengrasado alcalino
2	Enjuagado con agua caliente
3	Enjuagado con agua fría
4	Decapado	Inmersión, H_{2}SO_{4} al 15%, 75ºC x 3 ó 20 min
5	Enjuagado con agua
6	Tratamiento con Ni	Inmersión, NiSO_{4} al 2%, 75ºC x 3 min
7	Enjuagado con agua
8	Neutralización	Inmersión, Na_{2}SO_{4} al 2,0%, 75ºC x 5 min
9	Secado
10	Vidriado	Vidriado directo de una sola capa, de 100 \mu de espesor
11	Secado	160ºC x 10 min
12	Cocción	840ºC x 3 min

Una lámina de acero para el esmaltado vítreo según la presente invención tiene una capacidad de embutición profunda, tan buena o superior a la de un acero que contiene Ti, usado convencionalmente, que tiene una buena capacidad de conformado por presión, y satisface todos lo requisitos de una lámina de acero para el esmaltado vítreo, a saber, propiedades de resistencia a la formación de escamas, resistencia a la formación de ampollas y de manchas negras, de adherencia del esmalte y de superficie. Además, la presente invención disminuye mucho los costes del recocido porque hace viable producir una lámina de acero, excelente en su capacidad de conformado a presión y en su resistencia al envejecimiento mediante tanto un recocido continuo o un recocido en cajas, en lugar del recocido de descarburación o del recocido de descarburación y desnitruración que se aplica a un acero convencional de alto contenido de oxígeno producido mediante colada continua. Por eso, la presente invención tiene una gran importancia industrial.

Claims

1. Una lámina de acero para el esmaltado vítreo, excelente en sus posibilidades de ser trabajada y en su resistencia a la formación de escamas, caracterizada por: un acero que contiene, en masa,

C: 0,010% o menos, Mn: 0,03 a 1,3%, Si: 0,03% o menos, Al: 0,02% o menos, N: 0,0055% o menos O: 0,005 a 0,055%, P: por debajo de 0,035%, S: más de 0,025% a 0,08%; Nb: más de 0,004 a 0,06%, y V: 0,003 a 0,06%, opcionalmente Cu: 0,02 a 0,045%,

y además, opcionalmente, uno o más de As, Ti, B, Ni, Se, Cr, Ta, W, Mo, Sn y Sb en un 0,02% en masa o menos, en total, con el resto consistente en Fe e impurezas inevitables, y que tienen espacios vacíos de 0,10 \mum o más, en tamaño entre los granos de óxido, en la que el cambio de densidad de la lámina de acero después de un recocido a 850ºC, durante 20 horas, en una atmósfera de hidrógeno, es de 0,02% o más.

2. Una lámina de acero para el esmaltado vítreo, excelente en sus posibilidades de ser trabajada y en su resistencia a la formación de escamas, según la reivindicación 1, en la que la lámina de acero contiene, en masa,

C: 0,0025% o menos, Mn: 0,05 a 0,8%, Si: 0,015% o menos, Al: por debajo de 0,015%, N: 0,0045% o menos O: 0,005 a 0,055%, P: por debajo de 0,025%, y S: más de 0,025% a 0,08%; Cu: 0,02 a 0,045%; Nb: más de 0,004 a 0,06%, y V: 0,003 a 0,06%

3. Una lámina de acero para el esmaltado vítreo, excelente en sus posibilidades de ser trabajada y en su resistencia a la formación de escamas, según la reivindicación 1 ó 2, en la que la lámina de acero tiene espacios vacíos que tienen un tamaño de 0,10 \mum o más, y menos de 0,80 \mum.

4. Un método para producir una lámina de acero para el esmaltado vítreo, excelente en sus posibilidades de ser trabajada y en su resistencia a la formación de escamas, según las reivindicaciones 1, 2 ó 3, caracterizado por: en el laminado en caliente en el intervalo de temperaturas de 600ºC o superior, laminar en caliente el acero de forma que la deformación real total sea 0,4 o más, bajo las condiciones de que la temperatura sea 1.000ºC o superior y que la velocidad de deformación sea 1/s o más; y después de ello, laminar el acero en caliente, de forma que la deformación real total sea 0,7 o más, bajo las condiciones de que la temperatura sea 1.000ºC o inferior, y la velocidad de deformación sea 10/s o más.