CN101363078B - 一种包装用钢带的热处理方法 - Google Patents

一种包装用钢带的热处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种包装用钢带的热处理方法,包括以下步骤:a)将钢带加热至奥氏体化温度;b)在铅液中进行等温淬火;c)碳塔刮铅;d)水冷;e)自然空冷;其特征在于:所述的步骤a)中,将所述钢带加热至860±20℃奥氏体化温度,保温30~40s;所述步骤b)中等温淬火的温度范围为355~365℃,等温淬火的时间为21~28s;所述的钢带的成分及重量百分比为C:0.29~0.35%,Si:0.15~0.35%,Mn:1.20~1.55%,P≤0.030%,S≤0.030%,余量为Fe。本发明解决了现在的包装用钢带抗拉强度无法突破1250MPa,断后延伸率小于6%,且薄板两相区淬火板型差的的技术问题。

Description

一种包装用钢带的热处理方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种钢带的热处理方法,特别涉及制造包装用钢带过程中的热处理方法。
背景技术
[0002] 包装用钢带,也称捆带或钢带,是一种具有较高抗拉强度和一定延伸率的窄条状 包装材料。它广泛运用于钢铁工业、建筑工业、有色金属行业、玻璃业、机械工业等产品的包 装打捆。
[0003] 按照欧洲标准EN13246 :2001版中的分类,包装用钢带的最高抗拉强度级别为 1250MPa,在中国黑色冶金行业标准YB/T025-2002包装用钢带中的"表7钢带的力学性能" 中最高抗拉强度级别为980MPa。在宝山钢铁股份有限公司企业标准Q/BQB 908-2006中的 技术要求中的最高抗拉强度亦为1250MPa,故此次宝山钢铁股份有限公司研制的抗拉强度 在1350-1400MPa的钢带定义为超高强度钢带。
[0004] 目前国内外对高强度、特别是超高强度包装用钢带的需求在不断的增加,并且早 已涉及到造纸工业、烟草工业及国内外压縮棉花、羊毛打巻业。但是能够稳定生产高强度、 特别是超高强度包装用钢带的生产厂家在国内外却是寥寥无几。
[0005] 为方便运输羊毛巻和节省费用,一般把尽可能多的羊毛捆扎在一个集装箱内。羊 毛经过压縮后,用捆带进行捆绑,扎成1立方米左右的羊毛块,再放入集装箱。由于羊毛在 运输中的向外膨胀力很大,因而对捆带的要求十分高,要求捆带既结实又有韧性。普通的高 强度钢带虽然具有较好的延伸率,但往往因强度不够而不能满足要求。而地处新西兰的羊 毛因饱含水分,膨胀力表现为更大,因而宝山钢铁股份有限公司原有的1250MPa强度的钢 带无法满足其要求。
[0006] 传统的高强度包装用钢带生产工艺一般有两个生产工序。其主要工序一为:焊接 —活套一热处理一巻取;其二为:经过热处理的半成品一焊接一剪切一毛剌精整一发蓝一 涂漆一涂蜡等。生产普通强度和中高强度包装用钢带只需经一道生产工序即可,高强度以 及超高强度钢带则需经热处理线和纵剪涂漆线两道生产工序。
[0007] 包装钢带在热处理过程中,在不同温度下能获得不同的组织。按强度指标排列: 马氏体>贝氏体>珠光体>铁素体>奥氏体,而韧性指标正好相反。因此想在强韧性上 都获得理想值的话必须通过热处理。而薄板热处理工艺最大难度在于难于控制板型,故 通常采用等温淬火工艺。传统的高强度包装用钢带的热处理生产工艺为:预热一加热至 860±20°C奥氏体化温度一450°C等温淬火一60°C水淬一空冷一巻取,钢带运行速度为 20m/s以上。
[0008] 该工艺下产出的产品得到的是铁素体和下贝氏体组织(参见图1)。而少量的先共 析铁素体的存在对改善捆带的塑性起到了较好的作用;另一方面,下贝氏体的存在保证了 钢带的强度指标。这两种显微组织的混合存在,使其达到了高强度钢带的性能要求。 [0009] 公开号为CN1712552A,公开日为2005年12月28日的中国发明专利申请公开了
3一种高强度包装钢带,采用下列成份的热轧巻板为原料,经过纵剪、酸洗、冷轧、剖剪;其特 征在于:热轧巻板成分的重量百分数为:C :0. 24%, Si :0. 013%, Mn :1. 3%, P《0. 012%, S《0. 008%, Als > 0. 020%, Nb :0. 015%,余量为Fe ;经过上述处理的钢带,经引料辊进 入浴炉,炉内温度为460〜56(TC,钢带的速度15m/min〜30m/min,钢带在浴炉内加热,钢 带经碳塔:温度升至620〜720°C以上经风冷、水洗后经S辊进入油槽,制得成品。据说明 书称,这种包装钢带的金相组织为铁素体+粒状贝氏体的混合型组织,其抗拉强度不小于 950MPa,伸长率不小于10%。
[0010] 授权公告号为CN1189584C,授权公告日为2005年2月16日的中国发明专利公 开了一种高强度包装钢带及其热处理工艺,这种钢带的成分为(重量百分比):C:0.22〜 0. 29%, Si《0. 015%, Mn :1. 30〜1. 5%, P《0. 012%, S《0. 010%, Als :0. 015%, Nb : 0.012X,余量为Fe ;它的工艺过程是钢带经过引料辊进入电加热炉,炉内温度为550°C〜 65(TC,其钢带运行的速度为2. 5〜3. 5m/min,钢带出炉的温度为450°C〜55(TC,钢带出炉 后自然风冷。据说明书称这种钢带的抗拉性能不小于880MPa,伸长率不小于8%。 [0011] 授权公告号为CN1318630C,授权公告日为2007年5月30日的中国发明专利公 开了一种高强度包装钢带及其制造工艺,选用碳锰钢热轧巻板为原料,所述的碳锰钢包含 如下组分(重量百分比):C :0. 15〜0. 28%, SiO. 005〜0. 07%, Mn :1. 20〜1. 7%, P : 0. 005〜0. 025%,S :0. 0005〜0. 015%,Als :0. 015〜0. 10%,其余为Fe。该巻板经纵剪、 酸洗后进行冷轧,然后将冷轧后的钢带送入连续式加热炉,使钢带加热到400〜60(TC,待 钢带出炉后冷却,得到的高强度包装钢带的抗拉强度不小于930MPa,伸长率不小于8%。 [0012] 但是,按照前面所述的传统热处理工艺和上述发明或发明专利申请制造得到的包 装用钢带的抗拉强度都达不到超高强度的标准。
发明内容
[0013] 本发明目的的第一方面在于提出一种包装用钢带的热处理方法,以解决经现在的 热处理方法制得的包装用钢带抗拉强度无法突破1250MPa,断后延伸率小于6%的技术问 题。
[0014] 为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
[0015] —种包装用钢带的热处理方法,
[0016] 包括以下步骤:
[0017] a)将钢带加热至奥氏体化温度;
[0018] b)在铅液中进行等温淬火;
[0019] C)碳塔刮铅;
[0020] d)水冷;
[0021] e)自然空冷;
[0022] 所述的步骤a)中,将所述钢带加热至860士2(TC奥氏体化温度,保持30〜40s ; 所述的步骤b)中等温淬火的温度范围为355〜365t:,等温淬火的时间为21〜28s ;所述 的钢带的成分及重量百分比为C :0. 29〜0. 35%, Si :0. 15〜0. 35% , Mn : 1. 20〜1. 55% , P《0. 030%, S《0. 030%,余量为Fe。
[0023] 所述的步骤a)中,在对钢带加热时,采用将所述钢带置于保护气体的保护下加热的方式进行加热。保护气体的作用在于:隔绝钢带与空气的接触,防止钢带在高温下与空气发生氧化。
[0024] 所述的步骤a)中,在对钢带加热时,采用电磁感应线圈中频加热的方式进行加热。相对于其他加热方式,电磁感应线圈中频加热具有加热速度快和加热透彻、均匀的特点,在连续大生产中起到了良好的效果。
[0025] 所述的步骤a)中,先将所述钢带在所述步骤b)中的铅液中进行预热,预热时间为6. 75〜9秒。为了在中频加热前去除附着在钢带表面的油污等杂物,钢带须在铅液中清洗,同时在中频加热前起到了预热效果,使下步加热效果更加均匀。[0026] 所述的步骤d)中,在60°C ± l(TC的水中进行水冷。
[0027] 与现有技术相比,本发明通过调整奥氏体化时间、等温淬火温度以及时间,采用上述热处理方法使钢带内部组织发生相变得到下贝氏体和马氏体的复相组织(参见图2),在保证钢带塑性的前提下明显提高了其强度指标。可以通过降低钢带的运行速度来延长保温时间使其奥氏体均匀化。由于奥氏体的平均碳含量低于珠光体的平均碳含量,所以珠光体在转变为奥氏体的过程中,珠光体中的铁素体全部消失时,渗碳体还未完全溶解。故通过降低机组速度来降低钢带的运行速度,使未溶渗碳体不断地溶入奥氏体中,并通过碳在奥氏体中的扩散而使奥氏体中的碳的分布均匀化。另一方面,钢带的运行速度的下调延长了钢带等温淬火的时间。根据钢带的等温淬火曲线可知,等温淬火时间越长,奥氏体向下贝氏体转变越充分,得到的下贝氏体量就越多,强度性能也就越好。
[0028] 在等温淬火时即开始实现奥氏体向贝氏体等温淬火转变。下贝氏体的硬度约为HRC45〜55,同时具有较高的强度及较好的塑性和韧性。影响贝氏体强度因素主要是贝氏体条的大小及碳化物颗粒的大小。根据Hall-Petch关系式以及弥散强化机理,贝氏体条的直径愈小及碳化物颗粒直径愈小、愈多,贝氏体的强度就愈高。而贝氏体形成温度愈低,则贝氏体条的直径愈小及碳化物颗粒直径愈小、愈多。由上述可以得知贝氏体的抗拉强度随着形成温度的降低而增加,所以通过调整贝氏体形成温度,即调整等温淬火来控制半成品的强度。
[0029] 该热处理方法下生产出的包装用钢带,属于超高强度包装用钢带,机械性能稳定,有着较好的强韧性,实验测得抗拉强度不小于1350Mpa延伸率不小于6%,板型较好,完全符合工业和羊毛打巻业超高强度包装用钢带的要求,各项指标达超国际一流水平的超高强度包装用钢带,成为当前世界上强度最高的包装用钢带。
附图说明
[0030] 图1是传统的热处理方法制得的包装用钢带的金相结构图。
[0031] 图2是采用本发明所述的热处理方法制得的包装用钢带的金相结构图。
[0032] 图3是进行本发明所述的热处理方法的设备的结构示意图。
[0033] 图4是进行本发明所述的热处理方法的流程图。
具体实施方式
[0034] 下面结合附图和实施例进一步说明本发明的技术方案。
[0035] 参见图3。图3所示为进行本发明所述的热处理方法的设备。该设备主要包括:
5铅槽6中装有铅液5的铅浴炉,保护气体箱1 ,绝缘辊23、 24,导向辊21 、 22、 25、 26,电磁感应线圈4。保护气箱1整体上近似倒U字型,内部形成空腔,空腔内充有保护气体,保护气体含质量百分比为5%的氢气,其余95%为氮气。保护气箱l的两头各有一开口,作为钢带3的进口和出口 ;保护气箱1的下部浸没在铅槽6的铅液5中,这样保护气箱1两头的开口也处在铅液5中。在保护气箱1的内壁的两转角处安装有绝缘辊23、24。在铅槽6内壁钢带运行的转角处也安装有绝缘辊,如图3中所示,在钢带3进入铅液5处的下方的铅槽6内壁上安装有导向辊21,在保护气箱1的进口的下方的铅槽6内壁上安装有导向辊22,在保护气箱1的出口的下方的铅槽6内壁上安装有导向辊25,在钢带3走出铅液5处的下方的铅槽6内壁上安装有导向辊26。钢带3架在绝缘辊23、24和导向辊21、22、25、26上,这样在机组的带动下钢带3就能按设计的路线运行。在保护气箱1周围设置有电磁感应线圈4,实现对钢带3的中频加热。
[0036] 具体生产超高强度的包装用钢带时,先按传统的高强度的包装用钢带生产工艺,采用热轧巻板为原料,经过纵剪、酸洗、冷轧,再采用本发明所述的热处理方法进行热处理。又参见图4,热处理时,在绝缘辊23、24和导向辊21、22、25、26的带动下,钢带3运行速度为15m/min〜20m/min,钢带3先进入铅浴炉的铅槽6中的铅液5进行预热,铅液温度为355〜365t:,预热时间为6. 75〜9秒;然后进入气体保护箱1,在保护气体的保护下由电磁感应线圈4进行中频加热,加热到奥氏体温度860士2(TC后,保温30〜40s ;接着钢带3再次进入铅浴炉铅槽6的铅液5中进行等温淬火开始发生下贝氏体转变,等温淬火的温度范围为355〜365°C,时间为21〜28s ;然后经碳塔刮铅、60士 l(TC水冷、自然空冷后巻取制得超高强度的包装用钢带的半成品。再按传统的高强度的包装用钢带的纵剪涂漆生产工艺,将超高强度的包装用钢带的半成品经剪切、毛剌精整、发蓝、涂漆、涂蜡等工艺制得成品。[0037] 作为原材料的热轧巻板,采用成分及重量百分比如下的碳锰钢:[0038] C :0. 29〜0. 35 %, Si :0. 15〜0. 35 %, Mn : 1. 20〜1. 55 %, P《0. 030 %,S《0. 030%,余量为Fe。[0039] 实施例1
[0040] 选取一种包含如下化学成分的碳锰钢:C :0. 29%, Si :0. 24%, Mn :1. 33%, P :
0. 015%, S :0. 007%,余量为Fe,所述百分数为重量百分比。
[0041] 选用2. Omm厚的上述碳锰钢热轧板为原料,经过酸洗冷轧成0. 9X 199mm的钢带,其冷轧后的力学性能:抗拉强度为975MPa,延伸率为6X。然后进入进行本发明所述的热处理方法的设备,按本发明所述的热处理方法进行调质处理,整个热处理过程钢带运行速度为17m/min,加热到86(TC进行奥氏体化,保温时间约为35. 3s,铅浴等温淬火温度为362°C ,等温淬火时间约为24.7s,经6(TC水冷后进行空冷,再按传统的纵剪涂漆生产工艺得到成品入库。
[0042] 其成品力学性能为:抗拉强度1350Mpa,延伸率为10%。[0043] 实施例2
[0044] 选取一种包含如下化学成分的碳锰钢:C :0. 29%, Si :0. 24%, Mn :1. 33%, P :
0. 015%, S :0. 007%,余量为Fe,所述百分数为重量百分比。
[0045] 选用2. Omm厚的上述碳锰钢热轧板为原料,经过酸洗冷轧成0. 9X 199mm的钢带,其冷轧后的力学性能:抗拉强度为975MPa,延伸率为6X。然后进入进行本发明所述的热处理方法的设备,进行调质处理,整个热处理过程钢带运行速度15m/min,加热到86(TC进行
奥氏体化,保温时间40s,铅浴等温淬火温度为357t:,等温淬火时间28s,经6(TC水冷后进
行空冷,再按传统的纵剪涂漆生产工序得到成品入库。
[0046] 其成品力学性能为:抗拉强度1400Mpa,延伸率为8% 。
[0047] 实施例3
[0048] 选取一种包含如下化学成分的碳锰钢:C :0. 30%, Si :0. 27%, Mn :1. 50 % , P :
0. 012%, S :0. 009%,余量为Fe,所述百分数为重量百分比。
[0049] 选用2. 5mm厚的上述碳锰钢热轧板为原料,经过酸洗冷轧成0. 9X 199mm的钢带,其冷轧后的力学性能:抗拉强度为970MPa,延伸率为7%。然后进入进行本发明所述的热处理方法的设备,进行调质处理,整个热处理过程钢带运行速度17m/min,加热到86(TC进行奥氏体化,保温时间约35. 3s,铅浴等温淬火温度为362t:,等温淬火时间约为24. 7s,经6(TC水冷后进行空冷,再按传统的纵剪涂漆生产工序得到成品入库。[0050] 其成品力学性能为:抗拉强度1360Mpa,延伸率为9% 。[0051] 实施例4
[0052] 选取一种包含如下化学成分的碳锰钢:C :0. 35%, Si :0. 35%, Mn :1. 55 % , P :
0. 030%, S :0. 030%,余量为Fe,所述百分数为重量百分比。
[0053] 选用2. Omm厚的上述碳锰钢热轧板为原料,经过酸洗冷轧成0. 9X 199mm的钢带,
其冷轧后的力学性能:抗拉强度为970MPa,延伸率为7X。然后进入进行本发明所述的热处
理方法的设备,进行调质处理,整个热处理过程钢带运行速度15m/min,加热到84(TC进行
奥氏体化,保温时间40s,铅浴等温淬火温度为355°C ,等温淬火时间28s,经5(TC水冷后进
行空冷,再按传统的纵剪涂漆生产工序得到成品入库。
[0054] 其成品力学性能为:抗拉强度1390Mpa,延伸率为8% 。
[0055] 实施例5
[0056] 选取一种包含如下化学成分的碳锰钢:C :0. 29%, Si :0. 15%, Mn :1. 2%, P :
0. 010%, S :0. 010%,余量为Fe,所述百分数为重量百分比。
[0057] 选用2. Omm厚的上述碳锰钢热轧板为原料,经过酸洗冷轧成0. 9X 199mm的钢带,其冷轧后的力学性能:抗拉强度为975MPa,延伸率为6X。然后进入进行本发明所述的热处理方法的设备,进行调质处理,整个热处理过程钢带运行速度20m/min,加热到88(TC进行奥氏体化,保温时间30s,铅浴等温淬火温度为365°C ,等温淬火时间21s,经7(TC水冷后进行空冷,再按传统的纵剪涂漆生产工序得到成品入库。[0058] 其成品力学性能为:抗拉强度1380Mpa,延伸率为8% 。
[0059] 上述实施例中的钢带的力学性能试验在上海宝钢包装钢带有限公司实验室的XYA105C(CMT5105)微机万能拉力试验机上进行的,试样采用不经机加工的全矩形截面形状。按照宝山钢铁股份有限公司企业标准QWQB908-2006《捆扎用钢带》标准检测上述实施例中的包装用钢带,上述包装用钢带力学性能超过QXBQB908-2006《捆扎用钢带》标准的表5中SUP1250钢带的性能要求,成为抗拉强度不小于1350Mpa,延伸率不小于6%的包装用钢带,完全符合工业上以及羊毛打巻业超高强度包装钢带的要求,并成为世界上强度最高的包装钢带。
[0060] 本技术领域中的普通技术人员应当认识到,以上的实施例仅是用来说明本发明,
7而并非用作为对本发明的限定,只要在本发明的实质精神范围内,对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (5)

  1. 一种包装用钢带的热处理方法,包括以下步骤:a)将钢带加热至奥氏体化温度;b)在铅液中进行等温淬火;c)碳塔刮铅;d)水冷;e)自然空冷;其特征在于:所述的步骤a)中,将所述钢带加热至860±20℃奥氏体化温度,保温30~40s;所述的步骤b)中等温淬火的温度范围为355~365℃,等温淬火的时间为21~28s;所述的钢带的成分及重量百分比为C:0.29~0.35%,Si:0.15~0.35%,Mn:1.20~1.55%,P≤0.030%,S≤0.030%,余量为Fe。
  2. 2. 根据权利要求1所述的一种包装用钢带的热处理方法,其特征在于:所述的步骤a) 中,在对所述钢带加热时,采用将所述钢带置于保护气体的保护下加热的方式进行加热。
  3. 3. 根据权利要求1所述的一种包装用钢带的热处理方法,其特征在于:所述的步骤a) 中,在对所述钢带加热时,采用电磁感应线圈中频加热的方式进行加热。
  4. 4. 根据权利要求1所述的一种包装用钢带的热处理方法,其特征在于:所述的步骤a) 中,先将所述钢带在所述步骤b)中的铅液中进行预热,预热时间为6. 75〜9秒。
  5. 5. 根据权利要求1所述的一种包装用钢带的热处理方法,其特征在于:所述的步骤d) 中,在60± 10°C的水中进行水冷。
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