CN102400037B - 一种超高强度包装用钢带及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超高强度包装用钢带及其制备方法，钢带的化学成分为：C 0.30％～0.36％、Si 0.10％～0.25％、Mn 1.40％～1.70％、P≤0.025％、S≤0.015％、Nb 0.01％～0.05％、Als 0.015％～0.045％，其余为Fe以及不可避免的杂质。其制备方法包括放卷、剖剪和修边，其特点是钢带经清洗后，以850～900℃的加热温度在线加热，加热时间为15～25S，然后在线水淬，淬火冷却速度为450～550℃/S，之后风冷，再以570～620℃的回火温度在线回火，保温时间为10～20S，最后涂油、收卷、包装入库。本发明工艺取消了金属Pb的排放，无污染，生产工序简单、效率高、成本低，产品强度大，适用于大捆重产品的包装。
Description
技术领域
本发明属于金属材料及加工技术领域，尤其涉及一种超高强度包装用的钢带及其制备方法。
背景技术
包装用钢带按力学性能分为低强度钢带、中强度钢带、高强度钢带和超高强度钢带。随着越来越多的高强度、大捆重产品的生产，对包装钢带的要求也越来越高，高强度、高延展性已经成为包装钢带发展的趋势。以往国际上生产高强度包装钢带的技术，通常是采用高碳优质钢或合金钢作为原料，通过铅浴淬火的热处理工艺来使钢带的力学性能达到高强度指标要求；但是，这种热处理工艺需要进行金属Pb的排放，污染大、能耗高，并需要复杂的设备，已被国家列为淘汰工艺之列。如名为“高强包装带及其制造方法”(公开号：KR890004857B1)、名为“带钢生产”(公开号：JP57164928A)和名为“钢的热处理方法”(专利号：US5,885,370)三项专利都是采用铅浴淬火工艺来生产高强度包装钢带的。
目前国内各生产厂家大都采用碳锰钢，通过连续式加热直接发蓝处理工艺来生产高强度包装钢带，这种工艺虽然消除了金属Pb的排放污染，但生产的钢带抗拉强度达不到1250Mpa级别，满足不了超高强度、大捆重产品的包装需求。
“高强度包装钢带及其制造工艺”(授权号CN1318630C)发明专利公开的高强度包装钢带选用碳锰钢热轧卷板为原料，所述的碳锰钢包含如下的组分(重量百分比)：C：0.15～0.28％；Si：0.005～0.07％；Mn：1.20～1.70％；P：0.005～0.025％；S：0.0005～0.015％；Als：0.015～0.10％，其余为Fe。该卷板经纵剪、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400～600℃，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％。专利内容取消了铅浴淬火，但实施例中钢带的抗拉强度为1180MPa。
“一种高强度包装钢带及热处理工艺”(授权号CN1189584C)发明专利公开了一种高强度包装钢带，其成分为(重量百分比)C：0.22～0.29，Si：≤0.015，Mn：1.30～1.5，P≤0.015，S≤0.010，Als≥0.015，Nb≥0.012，余量为Fe。它的工艺过程是钢带经过引料辊进入电加热炉，炉温度为550～650℃，其钢带运行的速度为2.5～3.5m/min，钢带出炉温度为450～550℃，钢带出炉后自然风冷。专利内容取消了铅浴淬火，并在钢中添加了Nb元素，但钢带的抗拉强度小于880MPa。
“高强度冷轧包装钢带及其生产方法”(公开号CN101487097A)发明专利涉及的化学成分为(wt％)：C：0.11～0.17、Si：0～0.05、Mn：0.25～0.55、P：0～0.025、S：0～0.020，Al：0.02～0.08，Fe：99.099～99.618。制备方法包括钢坯加热、热轧、冷却、卷取、酸洗、冷轧和发蓝处理步骤。该发明实施例显示的钢带抗拉强度小于885MPa。
由上可知，目前包装用钢带生产存在如下不足：采用铅浴淬火处理方法生产的高强度包装钢带，其生产工序复杂，并带来金属Pb的排放，污染环境，而采用连续式加热直接发蓝处理工艺生产的包装钢带，其抗拉强度达不到1250Mpa级别，满足不了大捆重产品的包装需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种成分设计合理、应用在线调质(淬火+回火)工艺生产的、抗拉强度大于1250MPa、伸长率6％～12％的超高强度包装用钢带。
本发明是这样实现的，该超高强度包装用钢带的化学成分重量百分比为：C 0.30％～0.36％、Si 0.10％～0.25％、Mn 1.40％～1.70％、P≤0.025％、S≤0.015％、Nb 0.01％～0.05％、Als 0.015％～0.045％，其余为Fe以及不可避免的杂质。
本发明所述超高强度包装用钢带的成品厚度为0.5～1.0mm，宽度为9.5～31.75mm。
本发明基于如下理由选择合金元素种类及其含量：C是提高钢材强度最便宜最直接的元素，是影响包装钢带力学性能的关键元素，本发明确定的碳含量范围为0.30～0.36％。Si是炼钢脱氧的必要元素，具有一定固溶强化的作用，并也能抑制第一类回火脆性，改善马氏体回火稳定性，提高回火温度，本发明Si含量范围为0.10～0.25％。Mn是提高钢淬透性的廉价元素，但Mn含量过高会降低钢的延展性，本发明Mn的含量为1.40～1.70％。Nb元素是强碳氮化合物形成元素之一，具有很好的细化晶粒作用；添加Nb，可以细化淬火前奥氏体晶粒，通过晶界强化来改善延迟断裂强度，提高碳氮化物的细化程度和分布的均匀性，预防延迟断裂，本发明Nb含量范围为0.01～0.05％。Al：铝是脱氧元素，可以作为AlN形成元素，有效地细化晶粒；为了达到良好的脱氧效果，本发明的Als含量范围为0.015～0.045％。本发明钢中要求杂质元素P≤0.025％，S≤0.015％，以减少杂质元素的有害作用。
本发明超高强度包装用钢带的制备方法，包括放卷、剖剪和修边，其特征在于钢带经清洗后，以850～900℃的加热温度在线加热，加热时间为15～25S，然后在线水淬，淬火冷却速度为450～550℃/S，之后风冷，再以570～620℃的回火温度在线回火，保温时间为10～20S，最后涂油、收卷、包装入库。
本发明所述钢带的运行速度为10～30m/min；所述的风冷是用风机在钢带运行方向的两侧对钢带进行风冷，将钢带表面的残水吹干。
本发明超高强度包装用钢带的制备方法以在线调质(淬火+回火)工艺为基本特征，生产原料为冷轧卷板；采用修边机对钢带边部进行去毛刺处理；所述的加热可采用公知的电感应加热炉；为防止钢带表面氧化，回火炉中应注入氮气；涂油处理是为了隔绝潮湿空气，涂油材料选用凡士林和机油或防锈油。
本发明具有以下有益效果：
1、采用在线调质工艺(淬火+回火)，消除了金属Pb的排放，杜绝了环境污染；
2、生产工序简单，钢带运行速度快，生产效率高，成本低；
3、钢带抗拉强度大于1250MPa，伸长率6％～12％，且最小拉断力和反复弯曲次数满足YB/T025-2002标准，适用于大捆重产品的包装。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的描述。
本发明实施例的化学成分如表1所示，本发明实施例的工艺参数见表2，本发明实施例的钢带力学性能检验结果见表3。
表1本发明实施例的化学成分 wt％
| 实施例 | C | Si | Mn | P | S | Nb | Als |
| 1 | 0.30 | 0.12 | 1.62 | 0.013 | 0.01 | 0.018 | 0.015 |
| 2 | 0.34 | 0.14 | 1.53 | 0.015 | 0.0097 | 0.021 | 0.040 |
| 3 | 0.31 | 0.10 | 1.50 | 0.014 | 0.0089 | 0.030 | 0.018 |
| 4 | 0.32 | 0.16 | 1.58 | 0.012 | 0.0091 | 0.016 | 0.025 |
| 5 | 0.35 | 0.15 | 1.59 | 0.014 | 0.012 | 0.029 | 0.035 |
表2本发明实施例的工艺参数
表3本发明实施例的钢带实物力学性能
Claims (2)
1.一种超高强度包装用钢带的制备方法，其特征在于，所述钢带的化学成分重量百分比为：C0.30%～0.36%、Si0.10%～0.25%、Mn1.40%～1.70%、P≤0.025%、S≤0.015%、Nb0.01%～0.05%、Als0.015%～0.045%，其余为Fe以及不可避免的杂质，其制备方法为：放卷、剖剪和修边，钢带经清洗后，以850～900℃的加热温度在线加热，加热时间为15～25s，然后在线水淬，淬火冷却速度为450～550℃/s，钢带运行速度为10～30m/min；之后风冷，风冷是用风机在钢带运行方向的两侧对钢带进行风冷，再以570～620℃的回火温度在线回火，保温时间为10～20s，最后涂油、收卷、包装入库，按上述方法制备所得钢带的抗拉强度大于1250MPa、伸长率6%～12%。
2.根据权利要求1所述的超高强度包装用钢带的制备方法，其特征在于所述钢带的成品厚度为0.5～1.0mm，宽度为9.5～31.75mm。
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