衝速每分鐘≥150個的耐腐蝕電池殼用鋼及製備方法
2023-05-29 16:36:41 2
專利名稱：衝速每分鐘≥150個的耐腐蝕電池殼用鋼及製備方法
技術領域：
本發明涉及電池殼用鋼及製備方法，具體屬於快速衝壓成型的電池殼用鋼及製備方法。
背景技術：
乾式電池和充電式電池外殼主要採用衝床衝製冷軋鋼帶而成，電池殼產品不得有裂紋、沙眼、雪花點等缺陷，且要求平面各向同性優良和抗內壓變，電池外殼用鋼帶材質要求具有高純淨度、高延展性、高表面質量、低△!·值，加工成形時不產生開裂、雪花點狀缺陷。1990年以前，高能電池全部進口，1990年後國內相繼引進了高能電池生產線，電池生產廠所用冷軋鋼帶主要從日本、韓國進口。由於電池外殼用的進口高精度，超深衝冷軋鋼帶價格貴，而用量又較大，因而使得生產成本增高，實現原材料的國產化是必然趨勢。在本發明以前，有授權公告號為CN1174109C的「電池殼用極薄鋼帶及其製造方法」，該專利採用超低碳Ti-Nb-IF鋼生產電池殼鋼材，工藝流程為鐵水脫硫、轉爐吹煉、 RH真空處理、連鑄、熱軋、卷取、酸洗、冷軋、連續退火、縱剪和塗油包裝，為達到無間隙原子 (IF)狀態，採用Ti、Nb複合添加處理固定C、N間隙原子，使C與Nb結合成NbC，N與Ti結合成TiN ；但鋼中Al參與N間隙原子的固定，Ti合金加入較多，不好控制，生產成本較高， 平面各向異性(△!·值)較大，且過剩Ti、Nb量過高則反而會對成品鋼板深衝性能帶來不利影響，同時該專利沒有平整工序，無法消除或減輕上工序產生的輕微的表面缺陷，無法精確控制用戶所要求的粗糙度和板形，很難提高電池外殼鍍層的附著力。授權公告號為 CN100560770C的「平面各向同性優良的電池殼用鋼及其製造方法」，該專利採用鋁鎮靜鋼生產電池殼鋼材，工藝流程為鐵水預處理、轉爐冶煉、爐後精練、熱軋、酸洗、冷軋軋制、罩式爐退火、精整成成品卷；但碳含量較高，C在材料中以間隙原子和滲碳體的形態存在，塑性變差，會產生大量的滲碳體在晶界析出，夾雜物較多，衝壓加工時容易開裂，使深衝性能下降， 影響電池殼的外觀質量和使用，生產效率低，同時在材料中存在間隙原子C，耐時效性也差。
發明內容
本發明的目的在於克服目前存在的不足，提供一種不僅能滿足高速加工成型性能，耐腐蝕性好，並且成品厚度為0.20 0.35mm，硬度值(HV)為90 100，抗拉強度彡300MPa，延伸率彡36%，屈強比彡0.6，酸浸時滯值(PL)彡1秒，平面各向異性
Δγ| ^O. 3，且生產成本低的衝速每分鐘> 150個的耐腐蝕電池殼用鋼及製備方法。實現上述目的的技術措施衝速每分鐘彡150個的耐腐蝕電池殼用鋼，其組分及重量百分比為C :0. 0001 0. 0050%, Mn 0. 10 0. 20%, Al :0. 010 0. 050%, N :0. 0001 0. 0040%, Nb :0. 010 0. 030%，並控制P 彡 0. 020%, S 彡 0. 015%, Cu 彡 0. 05%, Ni 彡 0. 05%, Cr 彡 0. 08%, Mo彡0. 05%, Si彡0. 020%，其餘為!^e及不可避免的雜質。
其特徵在於C的重量百分比為0. 0008 0. 0025%。製備衝速每分鐘> 150個的耐腐蝕電池殼用鋼的方法，其步驟1)按照純淨鋼的工藝冶煉並連鑄成坯；2)將連鑄坯加熱到1170 12300C ；3)進行粗軋，並控制粗軋出口溫度在1060 1100°C ；4)在單相奧氏體區進行精扎，並控制終軋溫度在900 940°C，累計壓下率在 90 95% ；5)進行卷取，卷取溫度控制在630 670°C ；6)進行常規酸洗；7)進行冷軋，控制累計壓下率在80 90% ；8)進行常規脫脂；9)在全氫罩式爐中退火，控制退火溫度在620 700°C ；10)平整並待用。各化學元素組成成分控制原理如下C是鋼中不可缺少的提高鋼材強度的元素之一，隨著碳含量的增加，鋼中!^e3C增加，冷加工(衝壓、拉拔)和焊接性能變壞。滲碳體相對於碳鋼(基體為鐵素體)是陰極，當碳量增加時，增加了陰極數量及面積，相應地其腐蝕電流增加了，導致其耐腐蝕性降低。對超深衝用鋼而言，碳含量要求低，且隨著鋼中碳含量的降低，鋼板的各項成型性能指標迅速提高。無時效性是高級深衝用鋼的重要特徵。因此為保證高耐蝕性、深衝性和無時效性，控制碳含量在0. 0001 0. 0050% O基材中的Si對耐蝕性影響顯著，耐蝕性隨Si含量的上升而下降，因此，Si在本發明中作為控制元素。當Si含量高於0. 020%時，易生成難酸洗的氧化鐵皮，使鋼板表面質量變差，因此，為保證基材的高耐蝕性和高表面質量，故對Si含量嚴格控制在< 0. 020%。Mn在本發明中能強化鐵素體，增加基材的硬度，此外，鋼中加入錳能防止硫引起鋼的脆化。但原板Mn的含量越高，基材的耐腐蝕性下降且對衝壓加工不利。因此，Mn含量控制為 0. 10 0. 20%。對於要求具有良好耐蝕性的電池殼用鋼而言，磷的含量最好儘可能低，因為磷容易發生偏析，並導致耐蝕性能降低。因此，在本發明中P含量嚴格控制在< 0. 020%。一般來說，硫的含量是越小耐蝕性越好。鋼中S的偏析傾向大，脫S是必要的。因此，S含量嚴格控制在彡0.015%。採用鋁脫氧，去除冶煉時溶在鋼液中的氧。鋼中Al的加入則會形成酸溶鋁(Als)， Als包括固溶鋁和A1N，彌散的AlN粒子能阻止奧氏體晶粒的長大，細化晶粒。固溶N是造成成品時效，鋁可抑制氮的固溶，消除應變時效。但隨著Als的增加，鋼中的夾雜物數量增多， 夾雜物尺寸也將變大，將導致基材的耐蝕性變差。因此，Al含量確定為0. 010 0. 050%。固溶N是造成成品時效的主要原因，特別是對於平整後的應變時效作用，氮的影響尤其大，隨著鋼中N含量的增加，將導致其衝壓加工性能變壞(如n、r值下降)，因此，將 N 確定在 0. 0001 0. 0040% ο為達到無間隙原子(IF)狀態，須固定C、N間隙原子，本發明採用Nb添加處理。因此，Nb含量為0. 010 0. 030%。
本發明具有如下突出的優點1、本發明的成品力學性能穩定，通過合理設計鋼的化學成分，優化熱軋和冷軋罩式爐退火等工藝參數，硬度值(HV)為90 100，抗拉強度彡300MPa，延伸率彡36%，屈強比 (0.6，衝制電池殼不易破裂，筒身形狀固定性好。2、本發明採用Nb固定間隙C、N原子，平面各向異性I ΔΓ I彡0. 3。3、本發明的成品耐蝕性高。通過合理設計鋼的化學成分，鋼包渣改質，鋼液鈣處理，轉爐出鋼控氧，RH真空處理，高效連鑄，防止增氮，控制殘餘元素的含量，使鋼中氮含量 ^ 30ppm,使夾雜物尺寸< 10 μ tm,使基板的酸洗時滯值(PL)小於1. 5秒，耐蝕性優於國內外同類產品。
具體實施例方式下面對本發明作進一步的描述實施例1衝速每分鐘彡150個的耐腐蝕電池殼用鋼，其組分及重量百分比為C :0. 0001%, Mn :0. 10%, Al :0. 010%, N :0. 0040%, Nb :0. 030%，並控制P :0. 020%, S :0. 014%, Cu 0. 04%, Ni 0. 05%, Cr 0. 07%, Mo :0. 04%, Si :0. 018%，其餘為!^e 及不可避免的雜質。製備衝速每分鐘> 150個的耐腐蝕電池殼用鋼的方法，其步驟1)按照純淨鋼的工藝冶煉並連鑄成坯；2)將連鑄坯加熱到1170 11800C ；3)進行粗軋，並控制粗軋出口溫度在1060 1070°C ；4)在單相奧氏體區進行精扎，並控制終軋溫度在900 910°C，累計壓下率在 90% ； 5)進行卷取，卷取溫度控制在630 640 V ；6)進行常規酸洗；7)進行冷軋，控制累計壓下率在80% ；8)進行常規脫脂；9)在全氫罩式爐中退火，控制退火溫度在620 630°C ；10)平整並待用。實施例2衝速每分鐘彡150個的耐腐蝕電池殼用鋼，其組分及重量百分比為C :0. 0005%, Mn :0. 12%, Al :0. 022%, N :0. 0001%, Nb :0. 023%，並控制P :0. 019%, S :0. 015%, Cu 0. 03%, Ni 0. 04%, Cr 0. 08%, Mo :0. 05%, Si :0. 017%，其餘為!^e 及不可避免的雜質。製備衝速每分鐘> 150個的耐腐蝕電池殼用鋼的方法，其步驟1)按照純淨鋼的工藝冶煉並連鑄成坯；2)將連鑄坯加熱到1190 12000C ；3)進行粗軋，並控制粗軋出口溫度在1075 1085°C ；4)在單相奧氏體區進行精扎，並控制終軋溫度在905 915°C，累計壓下率在 90% ；5)進行卷取，卷取溫度控制在640 650°C ；
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6)進行常規酸洗；7)進行冷軋，控制累計壓下率在82% ；8)進行常規脫脂；9)在全氫罩式爐中退火，控制退火溫度在630 640°C ；10)平整並待用。實施例3衝速每分鐘彡150個的耐腐蝕電池殼用鋼，其組分及重量百分比為C :0. 0009%, Mn :0. 20%, Al :0. 050%, N :0. 0010%, Nb :0. 010%，並控制:P :0. 018%, S :0. 014%, Cu 0. 05%, Ni 0. 03%, Cr 0. 06%, Mo :0. 03%, Si :0. 020%，其餘為!^e 及不可避免的雜質。製備衝速每分鐘> 150個的耐腐蝕電池殼用鋼的方法，其步驟1)按照純淨鋼的工藝冶煉並連鑄成坯；2)將連鑄坯加熱到1195 1205°C ；3)進行粗軋，並控制粗軋出口溫度在1080 1090°C ；4)在單相奧氏體區進行精扎，並控制終軋溫度在915 925°C，累計壓下率在 95% ；5)進行卷取，卷取溫度控制在650 660°C ；6)進行常規酸洗；7)進行冷軋，控制累計壓下率在85% ；8)進行常規脫脂；9)在全氫罩式爐中退火，控制退火溫度在640 650°C ；10)平整並待用。實施例4衝速每分鐘彡150個的耐腐蝕電池殼用鋼，其組分及重量百分比為C :0. 0025%, Mn :0. 18%, Al :0. 038%, N :0. 0025%, Nb :0. 015%，並控制:P :0. 018%, S :0. 014%, Cu 0. 02%, Ni 0. 03%, Cr 0. 06%, Mo :0. 02%, Si :0. 015%，其餘為!^e 及不可避免的雜質。製備衝速每分鐘> 150個的耐腐蝕電池殼用鋼的方法，其步驟1)按照純淨鋼的工藝冶煉並連鑄成坯；2)將連鑄坯加熱到1205 1215°C ；3)進行粗軋，並控制粗軋出口溫度在1090 1100°C ；4)在單相奧氏體區進行精扎，並控制終軋溫度在930 940°C，累計壓下率在 95% ；5)進行卷取，卷取溫度控制在660 670°C ；6)進行常規酸洗；7)進行冷軋，控制累計壓下率在90% ；8)進行常規脫脂；9)在全氫罩式爐中退火，控制退火溫度在670 680°C ；10)平整並待用。實施例5衝速每分鐘彡150個的耐腐蝕電池殼用鋼，其組分及重量百分比為C :0. 0050%,Mn 0. 20%, Al :0. 049%, N :0. 0040%, Nb :0. 010%，並控制P :0. 018%, S :0. 014%, Cu 0. 02%, Ni 0. 03%, Cr 0. 05%, Mo :0. 02%, Si :0. 012%，其餘為!^e 及不可避免的雜質。製備衝速每分鐘> 150個的耐腐蝕電池殼用鋼的方法，其步驟1)按照純淨鋼的工藝冶煉並連鑄成坯；2)將連鑄坯加熱到1220 1230°C ；3)進行粗軋，並控制粗軋出口溫度在1075 1085°C ；4)在單相奧氏體區進行精扎，並控制終軋溫度在935 940°C，累計壓下率在 95% ；5)進行卷取，卷取溫度控制在660 670°C ；6)進行常規酸洗；7)進行冷軋，控制累計壓下率在90% ；8)進行常規脫脂；9)在全氫罩式爐中退火，控制退火溫度在690 700°C ；10)平整並待用。表1為各實施例的性能檢測表。表1各實施例的性能
權利要求
1.衝速每分鐘彡150個的耐腐蝕電池殼用鋼，其組分及重量百分比為C:0. 0001 0. 0050%, Mn 0. 10 0. 20%, Al :0. 010 0. 050%, N :0. 0001 0. 0040%, Nb :0. 010 0. 030%，並控制P 彡 0. 020%, S 彡 0. 015%, Cu 彡 0. 05%, Ni 彡 0. 05%, Cr 彡 0. 08%, Mo彡0. 05%, Si彡0. 020%，其餘為!^e及不可避免的雜質。
2.如權利要求1所述的衝速每分鐘>150個的耐腐蝕電池殼用鋼，其特徵在於C的重量百分比為0. 0008 0. 0025 %。
3.製備權利要求1所述的衝速每分鐘>150個的耐腐蝕電池殼用鋼的方法，其步驟1)按照純淨鋼的工藝冶煉並連鑄成坯；2)將連鑄坯加熱到1170 12300C；3)進行粗軋，並控制粗軋出口溫度在1060 1100°C；4)在單相奧氏體區進行精軋，並控制終軋溫度在900 940°C，累計壓下率在90 95% ；5)進行卷取，卷取溫度控制在630 670°C；6)進行常規酸洗；7)進行冷軋，控制累計壓下率在80 90%；8)進行常規脫脂；9)在全氫罩式爐中退火，控制退火溫度在620 700°C；10)平整並待用。
全文摘要
本發明涉及快速衝壓成型的電池殼用鋼及製備方法。其組分及重量百分比為C0.0001～0.0050％，Mn0.10～0.20％，Al0.010～0.050％，N0.0001～0.0040％，Nb0.010～0.030％，並控制P≤0.020％，S≤0.015％，Cu≤0.05％，Ni≤0.05％，Cr≤0.08％，Mo≤0.05％，Si≤0.020％；步驟按純淨鋼工藝冶煉並連鑄成坯；連鑄坯加熱；粗軋；在單相奧氏體區精軋；卷取；酸洗；冷軋；脫脂；全氫罩式爐中退火；平整並待用。本發明的成品力學性能穩定，硬度值為90～100，抗拉強度≥300MPa，延伸率≥36％，屈強比≤0.6，衝制電池殼不易破裂，筒身形狀固定性好，成品耐蝕性高。
文檔編號C22C38/26GK102286699SQ20111023276
公開日2011年12月21日 申請日期2011年8月15日 優先權日2011年8月15日
發明者何銳, 餘海, 劉建容, 衛揚帆, 柳長福, 湯小蘭, 塗元強, 王嶺, 石爭鳴, 袁偉, 高智平, 黃先球 申請人:武漢鋼鐵(集團)公司