抗拉強度≥1000MPa的經濟性高強度捆帶鋼及其製造方法

2023-06-28 08:53:51

專利名稱：：抗拉強度≥1000MPa的經濟性高強度捆帶鋼及其製造方法
技術領域：
：本發明涉及一種捆帶鋼及其製造方法，尤其涉及一種抗拉強度^1000MPa的經濟性高強度捆帶鋼設計及製造方法。
背景技術：
：捆帶鋼是一種保證貨物安全裝卸和運輸的薄帶狀鋼鐵製品，主要用來包裝鋼材、有色金屬、輕紡製品、建材、紙巻(板)和羊毛等貨物。捆帶鋼要求具有較高的抗拉強度和一定的延伸率，因而具有強度高、延性好、綑紮牢固及運輸、裝卸過程中不易散包等優勢。此外，由於長期工作於室外環境下，同時要求捆帶鋼具有一定的抗腐蝕性。在捆帶鋼中，對於主要用於鋼鐵產品(熱軋巻，冷軋巻、鋼管、線材等)包裝綑紮的高強捆帶鋼的需求量很大，僅鋼鐵行業每年就需要約11-13萬噸。目前，高強度捆帶鋼的生產工藝一般有三種一是採用冷軋強化後進行退火的工藝，目前主要用於生產抗拉強度800-900Mpa，延伸率^4%的捆帶鋼，生產成本較低；二是採用鉛浴等溫淬火的貝氏體強化處理工藝，主要生產抗拉強度^980Mpa，延伸率^10%的捆帶鋼，但其設備結構複雜，價格昂貴，特別是由於採用鉛浴處理，會造成嚴重的環境汙染，一些國家已開始限制使用，並且其生產成本較高；三是採用兩相區淬火的馬氏體強化處理工藝，主要生產抗拉強度>940Mpa，延伸率^8%的捆帶鋼，其設備結構和生產過程較複雜且生產成本較高。因此，採用工藝一生產出性能接近或超過工藝二和工藝三的捆帶鋼就可以大大減少環境汙染並降低生產成本。題目為"STEELSTRAPANDMETHODOFMAKING"的專利US5656103,文中所述的捆帶鋼的生產流程為鑄坯經熱軋和冷軋後直接鍍Zn而不經熱處理過程，但抗拉強度不穩定，在900-1lOOMPa間變化，且延伸率只有0-4%;同時該專利在成分上要求控制N含量和添加微合金元素B，增加了生產製造成本。題目為"STEELSTRAPCOMPOSITIONANDMANUFACTURINGPROCESS"的專利EP1428895，採用C-Mn-Si的合金設計，通過鉛浴等溫淬火工藝，生產強度在1170_1240MPa，延伸率為6.5%的超高強度捆帶鋼。且該種捆帶鋼需用鉛浴生產，會造成嚴重的環境汙染；同時，捆帶的延伸率也偏低，易造成脆斷。題目為"HEATTREATEDCOLDROLLEDSTEELSTRAPPING"的專利US4816090,採用Nb和Ti微合金化，通過兩相區迅速淬火的工藝，生產抗拉強度大於955MPa，延伸率大於14%的捆帶鋼。由於需要兩相區加熱及控制性水冷設備，增加了生產流程，影響生產效率，提升了生產成本。題目為"STEELSTRAPPINGANDMETHODOFMAKING"的專利US6635127,採用Nb，Ti，V和Al等的微合金化，通過兩相區迅速淬火的工藝，生產抗拉強度在970-1070MPa，延伸率在10-14%的捆帶鋼。該專利也需兩相區加熱及控制性水冷設備，增加了生產流程，影響生產效率，提升了生產成本。題巨為"HIGHPERFORMANCESTEELSTRAPPINGFORELEVATED3TEMPERATURESERVICE"的專利CA2169915,採用添加V和Mo等強化元素的方法，通過鉛浴等溫淬火工藝，生產在高溫條件下具有更高強度的捆帶鋼。該專利是高溫用捆帶鋼方面的，且含有Mo等貴重元素，提高了生產成本。並因使用鉛浴工藝，將會造成嚴重的環境汙染。題目為"高強度包裝鋼帶的生產設備及其生產方法"的專利CN1927482，重點在高強捆帶鋼生產的設備及生產工藝。該生產過程為原料圓鋼_熱軋_控制冷卻_冷軋_塗漆，此外並未再涉及其他工藝。上述現有專利技術的主要特點如以下表1所示tableseeoriginaldocumentpage5
發明內容本發明的目的是通過合理的成分設計和工藝設計，提供一種抗拉強度^1000MPa的經濟性高強度捆帶鋼及其製造方法，以解決現有技術存在的汙染環境嚴重、生產效率較低和成本高的問題，並通過生成回復的鐵素體+粒狀珠光體組織，實現成品強度與塑性性能的良好匹配。本發明的技術構思如下本發明高強度捆帶鋼成分的設計思想是採用C和Mn，而不添加貴重合金元素和微合金元素，結合發藍退火工藝，通過控制發藍溫度和帶鋼走速可以獲得回復的鐵素體+粒狀珠光體組織，以保證捆帶鋼具有強度和塑性的良好匹配。其主要的基本元素作用有以下幾個方面碳是鋼中最經濟、最基本的強化元素，通過固溶強化和析出強化對提高鋼的強度有明顯作用。碳含量的高低很大程度地決定了鐵素體+珠光體鋼的強度級別，這是因為碳是奧氏體轉變成硬相滲碳體所必不可少的元素，碳含量越高形成的硬相滲碳體在組織中的比例就越高。但是高的C含量對鋼的塑性和韌性也有負面影B向，故C含量也不能過高。因此，本專利採用的C含量在0.25-0.42%範圍。錳是置換型合金元素，通過固溶強化提高鋼的強度，是補償因C含量降低而引起強度損失的最主要且經濟的強化元素。Mn還是擴大Y相區的元素，可降低鋼的Y—a相變溫度，有助於獲得細小的相變產物，但含錳過高時，會有較明顯的脆性現象。因此，本發明採用的Mn含量在1.0_2.0%範圍。矽在鋼中起固溶強化作用，且鋼中加矽能提高鋼質純淨度和脫氧。但過高的矽會給熱軋加熱和後續產品塗鍍帶來麻煩，影響鋼板的表面質量。因此，本發明採用的Si含量小於0.45%。鋁是鋼中的主要脫氧元素，有利於細化晶粒，一般的鋼中均含有一定量。本發明中加入的鋁主要用來脫氧和細化晶粒。因此，本發明加入小於0.08%的鋁。硫、磷是鋼中不可避免的雜質元素，希望越低越好。硫在鋼中與錳等化合形成塑性夾雜物硫化錳，尤其對鋼的橫向塑性和韌性不利，因此希望越低越好。磷也是鋼中的有害元素，嚴重損害鋼板的塑性和韌性。因此，發明人以冷軋強化和回復軟化等材料理論為基礎，開發設計了經濟性高強捆帶鋼成分。並且制定了控制夾雜物形態的純淨鋼冶煉的煉鋼工藝、熱軋工藝、冷軋工藝和發藍退火工藝，通過合理的成分和工藝進行最終產品的組織控制，獲得了強度和塑性良好匹配的回覆鐵素體+粒狀珠光體組織。本發明的目的是這樣實現的—種抗拉強度^1000MPa的經濟性高強度捆帶鋼，其重量百分比組分為C:0.25-0.42%，Mn:1.0-2.0%，Si:《0.45%，S:《0.04%，P:《0.04%，Al:《0.08%，其它為Fe和不可避免雜質。優選地，所述抗拉強度^1000MPa的經濟性高強度捆帶鋼的重量百分比組分為C:0.3-0.4%，Mn:1.3-1.9%，Si:《0.42%，S:《0.03%，P:《0.02%，Al:《0.03%，其它為Fe和不可避免雜質。—種抗拉強度^1000MPa的經濟性高強度捆帶鋼的製造方法，包括下列步驟第一步，鐵水預脫硫；6第二步，按如下化學成分的重量百分比進行轉爐冶煉C:0.25_0.42%，Mn:1.0-2.0%，Si:《0.45%，S:《0.04%，P:《0.04%，Al:《0.08%，其它為Fe和不可避免雜質；第三步，連鑄；第四步，板坯再加熱至1100-130(TC，保溫；第五步，熱軋終軋溫度800-950°C;第六步，控制冷卻冷卻速度5-50°C/s;第七步，巻曲巻曲溫度500-750°C;第八步，冷軋50-90%的壓下率；第九步，發藍退火發藍退火溫度430-580°C。優選地，所述抗拉強度^lOOOMPa的經濟性高強度捆帶鋼的製造方法還包括第十步，塗漆。優選地，所述第四步中的保溫時間小於30min。優選地，所述第六步中所用冷卻介質是水。本發明由於採用了以上技術方案，使之與現有技術相比，具有以下優點和積極效果本發明採用0.25-0.42%C和1.0-2.0%Mn的設計，通過熱軋、冷軋、發藍退火工藝生產抗拉強度^lOOOMPa的經濟性高強捆帶鋼。它具有成本低、環境汙染小、性能較好等優點。具體為(1)不添加貴重合金元素和微合金元素。本發明的成分簡單，通過C和Mn的成分設計和冷軋工藝的優化來提高冷軋板強度，並利用發藍退火過程的回覆作用，提高冷軋強化後板材的塑性。(2)無需採用鉛浴淬火或兩相區淬火的工藝生產。可以實現高強捆帶鋼的清潔生產，減少生產流程，提高生產效率，能夠顯著降低生產成本。(3)實現高強度和塑性的良好匹配。通過適當增加C含量，提高材料強度，同時控制發藍退火的溫度及帶鋼走速，使得冷軋組織發生回復作用，促進強度下降、塑性上升，實現強度和塑性的良好匹配。以下結合附圖和具體實施例來對本發明作進一步說明。圖1為採用本發明方法製造出的高強度捆帶鋼的金相組織圖。具體實施例方式以下表格為本發明的具體實施方式，其中表2為本發明製造出的高強度捆帶鋼的化學成分，表3為所採用的工藝參數，表4為在室溫條件下進行拉伸試驗的性能測試結果。又如圖1所示，從該金相組織圖中可明顯看出回復鐵素體+粒狀珠光體的組織結構更為細小。表2實施例的化學成分(wt%)tableseeoriginaldocumentpage8表3實施例所採用工藝參數tableseeoriginaldocumentpage9表3室溫拉伸性能檢驗結果tableseeoriginaldocumentpage9tableseeoriginaldocumentpage10綜上所述，按照本發明製造出的抗拉強度^1000MPa，延伸率大於10%的經濟性高強捆帶鋼具有強度和塑性匹配良好的特點，本發明方法具有生產流程短、生產效率高、生產成本低等優點，同時能顯著降低對環境的汙染，因此本發明具有良好的應用前景。本
技術領域：
中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明，而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發明的權利要求書範圍內。權利要求一種抗拉強度≥1000MPa的經濟性高強度捆帶鋼，其特徵在於重量百分比組分為C0.25-0.42％Mn1.0-2.0％Si≤0.45％S≤0.04％P≤0.04％Al≤0.08％其它為Fe和不可避免雜質。2.如權利要求1所述的抗拉強度^lOOOMPa的經濟性高強度捆帶鋼，其特徵在於重量百分比組分為C:0.3-0.4%Mn:1.3-1.9%Si:《0.42%S:《0.03%P:《0.02%Al:《0.03%其它為Fe和不可避免雜質。3.—種抗拉強度^lOOOMPa的經濟性高強度捆帶鋼的製造方法，其特徵在於包括下列步驟第一步，鐵水預脫硫；第二步，按如下化學成分的重量百分比進行轉爐冶煉C:0.25-0.42%，Mn:1.0-2.0%，Si:《0.45%，S:《0.04%，P:《0.04%，Al:《0.08%，其它為Fe和不可避免雜質；第三步，連鑄；第四步，板坯再加熱至1100-130(TC，保溫；第五步，熱軋終軋溫度800-950°C;第六步，控制冷卻冷卻速度5-50°C/s;第七步，巻曲巻曲溫度500-750°C;第八步，冷軋50-90%的壓下率；第九步，發藍退火發藍退火溫度430-580°C。4.如權利要求3所述的抗拉強度^lOOOMPa的經濟性高強度捆帶鋼的製造方法，其特徵在於還包括第十步，塗漆。5.如權利要求3或4所述的抗拉強度^1000MPa的經濟性高強度捆帶鋼的製造方法，其特徵在於所述第四步中的保溫時間小於30min。6.如權利要求3或4所述的抗拉強度^1000MPa的經濟性高強度捆帶鋼的製造方法，其特徵在於所述第六步中所用冷卻介質是水。全文摘要本發明公開了一種抗拉強度≥1000MPa的經濟性高強度捆帶鋼及其製造方法，該鋼的重量百分比組分包括C0.25-0.42，Mn1.0-2.0，Si≤0.45，S≤0.04，P≤0.04，Al≤0.08，其它為Fe和不可避免雜質。其製造方法包括控制夾雜物形態的純淨鋼冶煉的煉鋼工藝、熱軋工藝、冷軋工藝和發藍退火工藝，可以實現高強捆帶鋼的清潔生產，減少生產流程，提高生產效率，在顯著降低生產成本的同時可以獲得強度和塑性良好匹配的抗拉強度≥1000MPa的經濟性高強度捆帶鋼。文檔編號C22C38/04GK101781735SQ20091004545公開日2010年7月21日申請日期2009年1月16日優先權日2009年1月16日發明者崔天成,鄭磊申請人:寶山鋼鐵股份有限公司