En el proceso de trabajo en caliente, la temperatura de acabado influye enormemente en la microestructura del acero. Las temperaturas de acabado más elevadas aumentan la tendencia a la coalescencia y el crecimiento de los granos, lo que da lugar a granos austeníticos más gruesos.
Por lo tanto, es crucial minimizar la temperatura de acabado durante la producción, que no suele descender por debajo del punto Ar3. Esto puede lograrse mediante métodos controlados de laminado y enfriamiento para refinar el tamaño del grano y mejorar la calidad del producto.
En el caso de los aceros con bajo contenido en carbono, la temperatura de acabado debe mantenerse cerca de los 800°C, y no debe descender por debajo de los 750°C.
En el caso de los aceros de alto contenido en carbono, para evitar la formación de una red de cementita, la temperatura de acabado durante la producción debe controlarse en torno a 850°C.
Combinando esto con un enfriamiento rápido tras el laminado se puede suprimir eficazmente la precipitación de cementita proeutectoide, evitando la formación de una red de cementita, o al menos asegurando que sea fina y fácilmente eliminable sin pasos adicionales de procesamiento.
En aceros al carbono hiper-eutectoides y aceros aleadosEl exceso de cementita forma una red a lo largo de los límites del grano después del laminado. Los aceros con una red de cementita presentan una menor conformado en frío y una mayor tendencia al agrietamiento durante el enfriamiento.
Para eliminar esta red, se requieren tratamientos térmicos complejos, que no siempre son eficaces.
De ahí que deban crearse condiciones que impidan la formación de una red de cementita tras el laminado. El acabado a bajas temperaturas y el enfriamiento rápido tras el laminado pueden lograr este objetivo.
Por ejemplo, el acero GCr15 se enfría con agua antes del tren de acabado para bajar la temperatura antes del laminado final. El enfriamiento rápido tras el laminado se consigue mediante chorro de aire comprimido, seguido de un enfriamiento lento en foso.
El enfriamiento lento tras el laminado da lugar a granos ferríticos gruesos, un menor límite elásticoy un aumento de la temperatura de transición frágil. La velocidad de enfriamiento depende del tamaño de la sección transversal del acero; las secciones más grandes son más difíciles de enfriar rápidamente, por lo que suelen tener propiedades mecánicas inferiores.
En el extranjero, los aceros redondos se suelen refrigerar por aire después del laminado, debido al menor contenido de gas en su acero. La refrigeración por agua en línea puede ser más eficaz, pero se limita a los aceros redondos con diámetros inferiores a 75 mm. Aunque el enfriamiento rápido ayuda a reducir el banding, en aceros con alto contenido en manganeso y granos austeníticos gruesos, puede provocar la formación de ferrita Widmanstätten.
Por lo tanto, el enfriamiento rápido tras el laminado debe ir acompañado de una temperatura de acabado baja. Cuando el tamaño del grano austenítico es pequeño, ni siquiera el enfriamiento rápido provocará la formación de ferrita Widmanstätten.
Para los aceros estructurales aleados laminados en laminadores de tamaño medio, los de diámetro inferior a 60 mm se enfrían en pilas al aire, mientras que los de más de 60 mm se enfrían en fosos sin calentar. El acero debe enfriarse en el foso a 100-150°C durante al menos 30 horas.
Acero para rodamientos es propenso a las manchas blancas, por lo que debe enfriarse lentamente después del laminado o tratarse térmicamente según se especifique. Durante la carga, la temperatura no debe ser inferior a 700°C. Los tochos se colocan en el foso hasta que la temperatura no alcanza más de 100-200°C, con una media de 72 horas.
Incluso a temperaturas de acabado más bajas, el enfriamiento lento puede provocar la formación de una red de cementita en el acero.
Para evitarlo, cada barra debe enfriarse individualmente lo más rápido posible por debajo de 650°C.
La velocidad de enfriamiento del acero para rodamientos sin red de cementita depende de la temperatura final de laminación; a 900-950°C, la velocidad debe ser de al menos 45-50°C/min, que puede reducirse a medida que disminuye la temperatura de acabado.
Controlando la temperatura final de acabado adecuada (cerca del punto Ac3) y combinándola con una tasa de reducción apropiada (alrededor de 40%) se pueden conseguir estructuras metalúrgicas ideales y propiedades mecánicas óptimas en aceros de bajo y medio carbono, así como en aceros aleados, aceros para muelles y aceros para rodamientos.
Para ello, se instalan cajas de refrigeración por agua antes de las dos últimas gradas del tren de acabado de barras. Para garantizar temperaturas internas y externas uniformes en las piezas laminadas enfriadas rápidamente, se instala una sección de igualación de temperaturas antes del grupo del tren de acabado.
Entre los métodos de enfriamiento del acero después del laminado se incluyen:
Entre los tipos de acero representativos y sus métodos de laminación y enfriamiento controlados se incluyen:
1. Aceros para rodamientos y muelles
Éstos requieren un acabado a bajas temperaturas, seguido de un enfriamiento lento aislado. Para evitar la precipitación de carburos de red, los aceros para rodamientos se enfrían rápidamente tras el laminado y, a continuación, se enfrían lentamente.
La temperatura de acabado del acero para rodamientos se controla estrictamente entre 800-850°C para ayudar a descomponer los carburos de la red.
Cuando la temperatura de acabado supera los 900°C, se puede rociar el acero con agua para enfriarlo rápidamente hasta 600-650°C (para evitar que sigan precipitándose los carburos de red) y, a continuación, enfriarlo lentamente. Se instalan cajas de agua de refrigeración antes del laminador de acabado para controlar la temperatura de las piezas que entran en el laminador.
2. Templado y revenido Aceros
Estos aceros tienen una estructura de sorbita templada y se utilizan en piezas de alta resistencia, de impacto o de carga alterna, como bielas y ejes. Ofrecen altas prestaciones mecánicas integrales gracias a sus elevados límites de resistencia y límite elástico, y suficiente ductilidad y tenacidad.
El esquema de producción incluye 225.000 toneladas de acero estructural al carbono de calidad y 225.000 toneladas de acero estructural aleado, que representan 90% de la producción total. Controlar la temperatura de un volumen tan grande de acero supone una ventaja competitiva.
3. Aceros estructurales al carbono y aceros estructurales aleados de calidad
Ambos son aceros hipoeutectoides con una temperatura de enfriamiento de unos 30-50°C por encima de AC3. En el caso de los aceros redondos de diámetro inferior a 40 mm, se instalan cajas de agua de refrigeración antes del laminador de acabado para afinar el tamaño de grano y lograr un estructura martensítica después de la extinción.
A continuación, los aceros se templan a altas temperaturas por debajo de A1 para pasar a una estructura templada estable. Para aceros redondos de mayor diámetro, el control de temperatura en línea es practicado por fabricantes como la fábrica ABS LUNA de Udine (Italia), que produce aceros redondos de 20 a 100 mm de diámetro, incluyendo acero al carbono, acero templado en superficie, acero templado y revenidoAcero inoxidable, acero microaleado, acero para rodamientos, acero para muelles y acero inoxidable. Controlan en línea la temperatura de aceros de 20 a 90 mm de diámetro.
Dado el posicionamiento de los productos de Shigang (Shi Steel) y la evolución de las necesidades de los usuarios del acero, ofrecer aceros para automoción y avanzar hacia los mercados de gama alta se ha convertido en algo esencial.
Ofrecer estructuras metalúrgicas ideales y propiedades mecánicas óptimas proporciona una ventaja competitiva. Al considerar los regímenes de refrigeración, deben instalarse cajas de refrigeración por agua antes y después del laminador de acabado, principalmente destinadas a aceros redondos de menos de 40 mm, para controlar la temperatura en línea.
La instalación de cajas de refrigeración por agua tras el laminador de acabado es objeto de debate a escala internacional. En el caso de los aceros redondos de gran diámetro, se considera que solo elimina la cascarilla y mejora la calidad de la superficie, teniendo poco efecto en el refinamiento del grano y pudiendo provocar un tamaño de grano interno desigual.
El control en línea de la temperatura alargaría sin duda la línea de laminación y aumentaría la inversión. La longitud de la caja de refrigeración por agua que debe instalarse después del tren de acabado no se aconseja ampliamente, siendo la fábrica ABS LUNA de Italia una referencia, ya que tiene una caja de 55 metros de longitud.
Teniendo en cuenta el desarrollo a largo plazo y los requisitos de calidad, debe considerarse el control de la temperatura en línea. La instalación inicial de cajas de refrigeración por agua después del laminado final puede, al menos, eliminar la cascarilla y mejorar la calidad de la superficie. En la Tabla 1 se detallan los regímenes de calentamiento, laminación final y enfriamiento para diversos aceros.
Tabla 1: Temperaturas de calentamiento, laminado de acabado y enfriamiento de varias tipos de acero.
| 45# | Temperatura de calentamiento ℃ | 1050------1180 |
| Método de refrigeración | Refrigeración por aire | |
| Temperatura de acabado (°C) | ≥850℃ | |
| 40Cr | Temperatura de calentamiento ℃ | 1050------1180 |
| Método de refrigeración | Refrigeración por aire | |
| Temperatura de acabado (°C) | ≥850℃ | |
| 20MnV, 40MnB、20CrMo | Temperatura de calentamiento ℃ | 1050------1180 |
| Método de refrigeración | Refrigeración de chimeneas | |
| Temperatura de acabado (°C) | ≥850℃ | |
| GCr15 | Temperatura de calentamiento ℃ | 1050------1100 |
| Método de refrigeración | Enfriamiento en foso, temperatura de entrada ≥ 600°C | |
| Temperatura de acabado (°C) | ≥850℃ | |
| 20CrMnTi | Temperatura de calentamiento ℃ | 1050------1120 |
| Método de refrigeración | Para diámetros inferiores a 85 mm, Refrigeración por pila; para diámetros de 85 mm y superiores, Refrigeración por foso, Temperatura de entrada ≥600℃. | |
| Temperatura de acabado (°C) | ≥850℃ | |
| 45Mn2, 27SiMn | Temperatura de calentamiento ℃ | 1050------1180 |
| Método de refrigeración | Enfriamiento en foso, temperatura de entrada ≥ 400°C | |
| Temperatura de acabado (°C) | ≥850℃ | |
| 60Si2Mn | Temperatura de calentamiento ℃ | 1030------1120 |
| Método de refrigeración | Refrigeración del foso, temperatura de entrada ≥400℃ | |
| Temperatura de acabado (°C) | ≥850℃ |
Teoría de la rodadura controlada
En el proceso de laminación en caliente, el control razonable de los regímenes de calentamiento, deformación y temperatura del metal permite la combinación de la transformación de fase en estado sólido y la deformación termoplástica para conseguir estructuras de grano fino, mejorando así la completa propiedades mecánicas del acero.
En los aceros de bajo carbono y baja aleación, la laminación controlada refina principalmente los granos austeníticos deformados, dando lugar a granos ferríticos finos y colonias de perlita más pequeñas tras la transformación de austenita en ferrita y perlita. Esto mejora la resistencia, la tenacidad y la dureza del acero. soldabilidad.
Para aceros con alto contenido en carbono e hiper-eutectoides, el laminado a temperatura controlada refina los granos austeníticos deformados y termina el laminado cerca de la austenita punto de transformación.
1. Laminación termomecánica
Actualmente, el laminado termomecánico de aceros redondos se limita a diámetros inferiores a 40 mm, principalmente en aceros de bajo contenido en carbono y de baja aleación, con el objetivo de refinar los granos ferríticos. La temperatura de laminado de acabado oscila entre 750°C y 790°C.
Antes y después del laminado de acabado, es necesario el enfriamiento con agua. En los aceros redondos de mayor diámetro, las temperaturas desiguales entre la superficie y el núcleo tras el enfriamiento con agua pueden provocar microfisuras superficiales y tamaños de grano desiguales entre el núcleo y la superficie durante la recristalización, lo que da lugar a una integridad estructural desigual en toda la sección transversal.
2. Balanceo normalizado
Para los aceros redondos de entre 40 mm y 80 mm, se utiliza el laminado normalizado, con las cuatro últimas pasadas con una deformación total de 50-60%. El acero se equilibra antes de entrar en el tren de acabado, con una temperatura de acabado de 800°C a 850°C, seguida de un enfriamiento rápido.
3. Laminado a temperatura controlada
La temperatura de acabado oscila entre 850 °C y 900 °C, seguida de un enfriamiento controlado para mejorar la calidad de la superficie.
Para los aceros con alto contenido en carbono, este proceso produce colonias de perlita más finas; para los aceros hipereutectoides, reduce la precipitación de carburos de red.
Para calidades de acero como 20#, 45#, 20CrMo, 20CrMnTi, 40Cr, 40MnB, produciendo aceros redondos de 50mm a 80mm de diámetro, se utiliza el laminado normalizado.
Sin embargo, es necesario un equilibrado antes del molino de acabado, lo que aumenta la distancia del proceso y reduce el rendimiento. La deformación en las cuatro últimas pasadas se incrementa para garantizar una mayor precisión del producto y una deformación uniforme en toda la sección transversal, lo que sugiere la adición de un molino de calibrado, que aumenta la inversión. Para diámetros superiores a 80 mm, es necesario laminar a temperatura controlada.
Para producir acero plano para muelles se emplea el laminado termomecánico. El acabado en la zona de doble fase ferrita-austenita refina los granos austeníticos deformados, dando lugar a granos ferríticos finos y colonias de perlita más pequeñas, lo que mejora la resistencia y la tenacidad del acero.
Sin embargo, esto requiere refrigeración por agua antes y después del laminado de acabado, lo que aumenta la inversión y alarga la zona de laminado.
En el caso del acero para rodamientos, la laminación a temperatura controlada es necesaria para evitar la precipitación de carburos de red y mejorar la calidad de la superficie.
Teniendo en cuenta la inversión y la ubicación del proceso, Shi Steel emplea la laminación a temperatura controlada, reduciendo la temperatura de inicio de la laminación, controlando la temperatura de acabado y aplicando el enfriamiento controlado después de la laminación para conseguir una buena calidad superficial y una buena estructura interna.
Tabla 2: Proceso de laminación para distintos tipos de acero y especificaciones
| Acero | Grado | Proceso de laminación |
| 20#、45#、20CrMo、20CrMnTi、40Cr、40MnB | ∮50--∮80 | Laminación normalizada; Laminación a temperatura controlada |
| ∮80--∮150 | Laminación a temperatura controlada | |
| GCr15 | ∮50--∮95 | Laminación a temperatura controlada |
| 60Si2Mn | 14mm—20mm×165mm—160mm | Laminado termomecánico (con refrigeración por agua antes y después del laminado de acabado); Laminado a temperatura controlada |
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
ES 
EN 
DE 
RU 