Revista Latinoamericana de Metalurgia y Materiales, Vol 11, N° 1y 2, 1992 61

Produccion de Acero para la Fabricación de envases de dos piezas, Temple 4, en la línea de recocidocontínuo convencional de SIDOR.

Dr. Luis Lozano, Ing. MSc Rudy Castillo.

ResumenSe desarrolló un acero apto para embutido profundo procesado por la línea de recocido contínuo

convencional de SIDOR, con las características del temple 4 (norma ASTM A623). Dicho acero se fabricócon contenidos de carbono de 0,04% y manganeso entre 0,15 y 0,18%, Y con muy bajo nivel deinclusiones. Las variables determinantes de las propiedades finales fueron: las temperaturas de laminacióny de enrollado así como el ciclo de recocido luego de laminación en frío.

Introducción

Con el fin de obtener una mayorproductividad, propiedades mecánicas másuniformes y mayor resistencia mecánica, sedesarolló un acero apto para embutido profundo,de menor espesor, que cumple con lascaracterísticas de temple 4 (norma ASTM A623) yque se procesa en la línea de Recocido ContínuoConvencional, evitando' así el lento procesamientorequerido cuando el material es procesado por lavía de Recocido en caja.

Desarrollo

1.- Diseño del acero:El acero se fabricó en un horno electrico de

200 t, Y fue calmado al aluminio. Se hizoparticular énfasis en la limpieza del acero. Losvalores límites del manganeso y azufre en el acerofueron delimitados por el factor: K = % Mn - %S. (55/32) Este valor K está relacionado con elfactor R de anisotropía normal. El patrón de cargapara los hornos, así como el nivel y tipo deferroaleantes fue determinado para maximizar elefecto "Scaveging" o capacidad de producirelementos inocuos. Se utilizó el índice f(x,y) quedescrige la eficiencia del efecto scaveging:f(x,y) = (wt %x) [(m/n) (p/q) (wt %y)] (1).2.- Laminación y Recocido:

El acero fue procesado en una planta decolada contínua y los planchones obtenidos,fueron procesados en la línea de laminación encaliente con los siguientes parámetros:- Temperatura de salida del horno: 1280 OC- Temperatura de entrada al tren de laminación:1100 OC- Espesor del desbaste: 30 mm- Espesor de salida: 2,25 ± 0,1 mm

Con el objeto de evaluar la influencia de latemperatura de enrollado de las bobinas laminadasse utilizaron diferentes temperaturas: 580, 585,675,690, 725, 730, 735 Y736 DC.

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Se pretendía determinar cuál era la mejortemperatura de enrrollado la cual sería aquella quepropiciaría, luego que el material seprocesara, las mejores condiciones en anisotropíanormal e isotropía planar.Las bobinas fueron reducidas en las líneas delaminación en frío de 2,25 hasta 0,27 mm (88% deReducción). . Para la obtención final depropiedades se realizó el proceso de recocido deregeneración, para esta etapa se diseñó un ciclo derecocido contínuo para lograr las característicasdeseadas. Para definir dicho ciclo se hicieronpruebas de dilatometría, lográndose obtener losefectos deseados, los cuales consistían en lograruna regeneración del grano y del las propiedadesmecánicas, así como producir unsobreenvejecimiento con los precipi-tadoshomogeneamente dispersos.

En cada etapa del proceso se evaluó ycaracterizó al material mediante: Análisis químico,ensayos mecánicos, metalográficos, envejeci-miento, Microscopía electrónica, EDX, WDS,anisotropía, conformabilidad, etc. Finalmenteprocesado, se despacharon 16.050 Kg del materialen bobinas hasta el cliente.

Resultados y discusión

3.1.- La composición química diseñada para elacero fue respetada tal como lo indican lascom posiciones reportadas en la tabla 1. Condichas cornposicio- nes se logran valores deseadosen la relación Mn/S y valores deseados descaveging, lo cual permitió (ver tabla II) predecirque esos aceros con adecuados tratamientospodrían alcanzar valores de anisotropía Rmcercanos a 1,6.

3.2.- Metalografía cuantitativa permitió definir lainfluencia de la temperatura de enrrollado en elmaterial (ver tabla III). Puede observarse como un

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38

36

34

32

Xg/mm230

~ 28

26

24

r'+-+-

.+r

- Alargamiento

-+- Tendencia. deAlargamiento

'* Esf_Pluencia.

o Tendencia. delEsf. Pluencia.

22+-----~----~--~~----T---~500 600 650 700 150 800

Temperatura (~C)Figura 1. Relación entre el alargamiento y la resistencia a fluencia, en función de la temperatura de

. enrollado.

enfriamiento lento favorecido por altastemperaturas de enrrollado provoca una mayordifusión de carbono lo cual se traduce en unincremento del procentaje de perlita y unengrosamiento de las láminas de cementita por lamigración y coalescencia de las partículas decarburo.

3.3.- Altas temperaturas de enrrollado favorecen laformación de nitruros de aluminio, así como laasociación de los sulfuros de manganeso condichos precipitados de aluminio y la coalescen- ciade los mismos. (ver figura 2). Estos resultadosconcuerdan con los reportados por varios autores(1) (2) (3) Y(4). Este aspecto resulta fundamentalpor cuanto se requiere para obtener las mejorespropiedades de conformabilidad y embutibilidad lamenor cantidad de solutos en solución, siendoparticularmente importante el nitrógeno el cualprecipita como nitruro de aluminio.

3.4.- Las propiedades mecánicas varíanconsecutivamente con las, característicasmicroestructurales. Altas temperaturas deenrrollado favorecen la ductibilidad. ver fig. 1.Durante el seguimiento realizado al material luegode la laminación en caliente se pudo comprobarque el efecto proporcionado en esa etapa influíahereditariamente en las etapas posteriores (vert-abla V) comprobandose que para los finesperseguidos las condiciones que favorecían laembutibilidad y a la vez incrementaban laresistencia mecánica eran las altas temperaturas deenrrollado.

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3.5.- El ciclo utilizado dio resultados satisfactoriostanto experimentalmente (pruebas dilato métricas)como industrialmente. Las tablas V y VI muestranalgunos resultados de las propiedades medidasluego del recocido. Los valores de anisotropía Rmobtenidos en las láminas enrrolla- das a altastemperaturas son muy cercanos a los predichosoriginalmente (Rm aprox + 1.6).Conclusiones

1.- Se demostró la factibilidad de fabricar envasesde dos piezas con un acero procesado en la líneade recocido contínuo convencional, característicasde temple 4 (norma ASTM A623).

2.- Se determinó que las variables a controlar sonlas temperaturas de laminación en caliente, yparticularmente la temperatura de enrrollado.Dichas variables definen las velocidades deenfriamiento de las bobinas y la homogeneidad deferríticas de grano grueso, en las cuales el carbonodifunde hacia los bordes de grano, formándosenódulos semiesfe- roidales de perlita y cementitagruesa (tipo asteroide), y el nitrógeno que no fuereducido precipita como nitruro de aluminio en losbordes de grano y/o tendiendo a asociarse consulfuros de manganeso. Los enfriamientosrápidos restringen el crecimiento del grano yfavorecen la nucleación de finas partículas ycarburos tipo "hojuelas" (flakes) a partir de lamatriz, la cual quedará sobresaturada en carbono ynitrógeno.

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Tabla Ill.Caracteristicas metalurgicas presentes en función de la temperatura de enrollado

Temp. eC) N" Granos Diámetro Precipitado Grosorre pormm2 (d) del d-12 s detectados % Perlita Promedio

enrollado grano [urn] (promedio) de Fe3Cr111Il3]

580 7250 6,63 12,29 6,67585 7382 6,56 12,35 6,12 2,11 0,32675 7663 6,45 12,45 4,2690 4392 8,5 10,84 8,05 2,43 0,396725 5607 7,53 11,52 4,33730 3776 9,18 10,43 4,73 3,44 0,45735 4483 8,43 10,89 3,02 3,87 0,513765 3492 9,55 10,23 3,1 . 5,35 0,53

Tabla IV. Variación en las propiedades mecánicas en función de la temperatura de enrollado

Temp. de Esfuerzo Esfuerzo Alargamiento En:lm:imicrllo fulJWmicrlloenrollado de fluencia Máx (%) ¡x:r bIDjo jrreC) (Kg/mm2) (Kg/mm2) (Kg/mm2) ffi\tjtIirnID.O

CKg/mm2)580 29,33 41.10 23,9 6,73 5,48585 28,97 36,51 28,0 5,76 5,97675 28,20 34,85 24,48 6,37 5,84690 27,83 39,44 22,10 7,31 3,08725 27,53 29,54 33,5 4,77 3,32730 24,75 34,56 36,9 9,12 0,00735 26,12 33,09 34,63 8,76 0,00765 . 26,15 33,95 33,6 8,60 0,00

Tabla V: Dureza y tamaño de grano medidos después del recocido continuo, para dos coladasBobina 1 2 3 A B CTemperatura 580 680 725 750 750 750Enrollado(OC)Dureza 54 54 53 52 53 54HR-30TN° ASTM 9 8,5 8,5 10 10 10

Tabla VI: Propiedades físico-mecánicas medidas después del estañado Colada N" 2

Bobina Temp. de Rm R DurazaEnrollado HR-30T

A 750 1,417 -0,180 58B 750 1,463 -0,120 58C 750 1,410 -0,075 57

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Figura 2. Detalle de precipitados de AIN3 y de MnS. SEM (5000X).

3.- Las características obtenidas en función de lastemperaturas de enrrollado influyenhereditariamente en las propiedades de las láminasde acero luego de la laminación en frío y recocido.

BIBLIOGRAFIA

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5. De Mello Brito y otros, Controle de granulacaoe textura de chapas submetidas a recozimientocontínuo, Sem ..Calam M. G. 1982.

Tabla I:composiciones químicas en las coladasrealizadas

%P %S %Si %Cr0.011 0,016 0,015 0,020,008 0,00660,009 0,03

%Al0,0590,020

Coladas o/oC %Mn1 0.04 0,152 0,036 0,17

Tabla II Valores deseados y obtenidos en el factorK( 1 ió MnlS) 11 di S ing,re acr n v en e n Ice cavezi

Relación Indice deMnls ScavegingFactor K F(Mn,S)

Colada 1 0,1225 5,45Colada 2 0,1387 13,22Valores k-e 0,15 f (Mn,S»1deseados

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