laminación
Alambrón de acero alto
Carbono para trefilado
Santiago Neaves1), Jorge Nieto2), J. Manuel Barrera3), Hugo González4), Ramón Montoya5)
1)
Director Técnico, 2) Subdirector de Calidad, 3) Gerente de Serv. Técnico, 4) Gerente de Calidad Longs, 5) Subdirector de Laminadores.
ArcelorMittal México
Resumen
Mejoras en el proceso de fabricación de acero líquido, colada
continua y laminado, relacionadas con propiedades mecánicas
(resistencia a la tensión y reducción de área, principalmente)
además de calidad superficial e interna del alambrón, se han obtenido en tiempo reciente.
Los productos de aplicación industrial: 1045 a 1065 y de 1070
hasta 1080, en diámetros desde 5.5 mm hasta 11 mm, han mos-
trado indicadores de calidad con tendencia positiva debido al
mejoramiento de prácticas de fabricación y a la incorporación de
equipos orientados hacia esto.
Debido a estos resultados se ha iniciado el desarrollo de productos de acero alto C para aplicaciones especiales cuyos requisitos
en calidad son superiores.
El proceso de mejora continua es parte del desarrollo de productos de mayor valor el cual forma parte de los objetivos estratégicos.
Introducción
Los productos de acero alto Carbono (entendiéndose como acero alto C el de contenido de 0.40 % o más) son productos especiales, aunque la aplicación sea de “alambrón calidad industrial”
Estos productos en palanquilla son susceptibles a la segregación
central de Carbono, grieta central, pin hole, romboidez y paso
de escoria, además de cierto nivel de limpieza (inclusiones no
metálicas) entre otros. En alambrón, se pueden presentar defectos como: grietas, traslapes, hojeaduras, heterogeneidad en
resistencia a la tensión; esta última causada principalmente por
heterogeneidad térmica intrapalanquilla o diferencias en velocidades de enfriamiento en la etapa stelmor*. Todos estos tienen influencia durante el trefilado del alambrón manifestándose
como rupturas y/o bajas en productividad al disminuirse obligadamente las velocidades en las máquinas de trefilado.
Los requisitos en el alambrón de aplicación industrial, en general son: resistencia a la tensión controlada, determinada de
forma inmediata a la producción, rangos de 5 a 6 kg/mm2 por
colada, % reducción de área mín. Composición química controlada (C, Mn, Si, P y S) y en algunos casos, cierto nivel de
residuales máx. como suma o por elemento individual; respecto a calidad superficial, 2 a 3 % máx. del diámetro nominal en
profundidad de defectos superficiales y cierta profundidad en
descarburación; nivel de inclusiones no metálicas no mayor de
nivel 2g (ASTM E-45) y de 10 a 15 % máx. de perlita gruesa.
A efecto de mejorar gradualmente la calidad del alambrón alto
Carbono en general se han efectuado algunas caracterizaciones
y acciones de mejoramiento que han generado impactos positivos importantes, tangibles desde los indicadores de producto
(alambrón) hasta los del proceso de trefilado.
Caracterizaciones y etapas: proceso de estabilización del producto, mejoramiento en prácticas de laminado (desde el proceso
de recalentamiento) Cambio en el diseño del inhibidor del dis30 HIERRO yACERO/AIST MÉXICO
tribuidor, adición de Ti en algunos grados, protección del acero
en Colada continua.
Aspectos de caracterización y mejoramiento
Proceso de estabilización
Objetivo.- Se pretende determinar el tiempo necesario para obtener un cambio significativo positivo en la ductilidad de este tipo
de acero, evaluado principalmente mediante la medición de la
Reducción de área* en el ensayo de tensión.
Desarrollo.- Se efectuó un muestreo al 100 % de las coladas producidas (17 coladas) y se almacenaron bajo condiciones controladas. De cada colada se fue ensayando una muestra por hilo y
por día hasta el día corriente 28. Día en que se dio por concluida
la prueba.
El efecto más destacable (pues hay varios) es el incremento de
ductilidad debido a la liberación de Hidrógeno1. Existen varios
estudios2 que afirman que la combinación Fe3C (aceros de alto
contenido de C) tiene alta susceptibilidad al “daño por Hidrógeno” debido a mayor proporción de fase perlítica. Puede retenerse
una cantidad importante de Hidrógeno a temperatura ambiente
en la matriz ferrítica y en las interfases ferrita-perlita debido a la
presencia de una gran cantidad de defectos microestructurales
que atrapan el Hidrógeno (vacancias, Fe3C, MxC, dislocaciones,
micro-huecos, interfases, bordes de grano).
Ocurre en todos los grados alto C, siempre y cuando existan ciertas condiciones de fabricación de acero. En mayor o menor medida sucede desde los grados 1040. Los resultados cambian pues
un factor de efecto importante es también el diámetro. Hemos
determinado el comportamiento alambrón con diferentes contenidos de C y diferentes diámetros.