CN103805852A - 一种高强度镀铝捆带及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种高强度镀铝捆带，其组分及重量百分比为：C：0.10~0.20%，Mn：0.50~1.20%，Si：不超过0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Ti：0.020~0.050%，Nb：0.020~0.050%，Als：0.040~0.070%；生产步骤：经冶炼并连铸成坯、对铸坯加热；粗轧；精轧；卷取；常规酸洗；冷轧；常规电解脱脂；制带。本发明厚度为0.70mm，抗拉强度不低于900MPa，延伸率不低于10%，反复弯曲次数不少于10次(R=5mm)，无分层脆断现象。产品表面生成了一层均匀致密、附着力强、厚度为3~5μm的光亮铝层。在酸性和高盐环境下，360天不发生明显锈蚀，完全达到使用要求。

Description

一种高强度镀铝捆带及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种捆带及其生产方法，具体地属于一种高强度镀铝捆带及其生产方法，尤其适用于较高酸度或盐度环境下钢卷的打捆包装。

背景技术

高强度镀铝捆带是一种具有广阔市场前景的冷轧深加工产品，因其突出的耐蚀性能，特别适用于较高酸度或盐度环境下钢卷的打捆包装。

我国东南沿海地区人口稠密、经济发达，大量工业废气和汽车尾气排入空气中，形成酸雨。同时，这些地区又属于海洋气候，空气中盐分较高。这些因素导致上述地区的钢铁企业在捆扎钢卷时，必须要提高捆带的耐蚀能力，防止因锈蚀出现断带，从而保证钢卷运输和存放的安全性。

按照表面状态的不同，普通捆带一般分为发蓝、涂漆和镀锌三种类型。常规环境下发蓝捆带的耐蚀性较差，通常不超过一个月。涂漆捆带的耐蚀性稍强，但也难以超过两个月。镀锌捆带的耐蚀性则较强，可达到六个月，但却不耐酸性或高盐介质。与之相比，镀铝捆带不仅有光亮的表面，且耐蚀性更强，至少达到十二个月不锈蚀，特别适用于酸性或高盐环境。这是因为，与这些废气接触后，镀铝层表面发生化学反应，形成一层十分致密的钝化层，阻止了进一步的腐蚀，腐蚀速度随着时间的推移而减慢。而镀锌层表面发生电化学反应，腐蚀速度随着时间的推移而加快。此外，国内铝藏量丰富，成本较低。

镀铝工艺主要采用热镀，这是因为容易形成生产规模，形成的铝层较厚，附着力强、均匀性好、耐蚀性能优良，可以精确控制厚度。此外，热镀铝过程兼有热处理功能，可以同时调节捆带的力学性能，减少不必要的后续工序。目前还没有查找到关于镀铝捆带的相关报道。只检索到镀锌的有关文献。

经检索，有关于镀锌捆带方面的专利：

公开号为CN101734422A的中国专利，公开了一种抗拉强度≥800 MPa的镀锌捆带的生产方法。其原料采用常规钢种Q235B，通过涂锌工艺生产出抗拉强度为800 MPa，延伸率为6%的中等强度镀锌捆带。由于其产品强度太低，产品性能达不到捆扎钢卷的要求。同时，该工艺难以精确控制锌层的厚度和均匀性，因而产品的耐蚀能力有限。本发明中，采用热镀铝工艺，可以精确控制铝层的厚度和均匀性，并且产品的力学性能和耐蚀性能要大大优于对比文件。

公开号为US005656103A的美国专利，公开了一种镀锌捆带原料的生产方法。其原料钢种采用如下设计：C：0.20~0.25%，Mn：0.30~0.60%，Si≤0.10%，P≤0.04%，S≤0.05%，B和N比例范围1.07~1.43。冷轧后无需热处理。镀锌捆带的抗拉强度可以达到900~1100 MPa，延伸率为0~4%。由于其产品的延伸率太低，打捆包装时发生断裂的可能性非常大。此外，其原料钢种中Si含量较高，产品的表面质量不佳，影响锌层的附着力。在本发明中， Si含量较低，不仅使产品的表面质量更好，铝层的附着力和耐蚀性更强，并且延伸率要大大优于对比文件，发生断带的情况也大大减少。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种满足酸性和高盐环境下对钢卷进行打捆包装需要的高强度镀铝捆带及其生产方法。其产品的厚度为0.70 mm，抗拉强度不低于900 MPa，延伸率不低于10%，反复弯曲次数不少于10次(R=5 mm)，无分层脆断现象。产品表面生成了一层均匀致密、附着力强、厚度为3~5 μm的光亮铝层，耐蚀性能良好。

本申请为了实现上述目的，进行了大量的试验及分析，通过优化选择，除了降低Si含量，而且提出原料中添加少量合金元素Ti和Nb及采用热镀铝的生产工艺。其一方面，添加少量的Ti和Nb，可以细化晶粒，提高产品的强度，平衡塑性和韧性，同时有助于提高产品的表面质量和焊接性能。另一方面，采用热镀铝工艺，可以精确控制铝层的质量，提高产品的耐蚀能力，并在热镀过程中同时调节了力学性能，减少了不必要的后续工序。

实现上述目的的措施：

一种高强度镀铝捆带，其组分及重量百分比为：C：0.10~0.20%，Mn：0.50~1.20%，Si：

不超过0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Ti：0.020~0.050%，Nb：0.020~0.050%，Als

0.040~0.070%，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产一种高强度镀铝捆带的方法，其步骤：

1）经冶炼并连铸成坯、及常规对铸坯加热；

2）进行粗轧，控制粗轧温度为1100~1200 °C；

3）进行精轧，控制精轧温度为1000~1100 °C，热轧钢板厚度为2.0±0.1 mm；

4）进行卷取，控制卷取温度为600~660 °C，卷取后，抗拉强度不低于600 MPa，延伸率不低于28%；

5）进行常规酸洗，使钢板表面无氧化铁皮；                                                                            

6）进行冷轧：进行5道次反复轧制，控制总压下率为63~67%，轧制结束后，冷轧钢板厚度为0.7±0.01 mm，抗拉强度不低于1100 MPa，延伸率不低于4%，无分层开裂现象；

7）进行常规电解脱脂；

8）进行制带：

A、开卷后进行分条并去除毛刺；

B、在温度为660~720 °C内进行热镀铝，热镀铝时间为20~40 s，并通过气刀精确控制铝层厚度；

C、进行风冷，冷却至室温；

D、常规卷取。

本发明中各元素及主要工序的作用：

碳：碳(C)是影响捆带力学性能的重要元素。C含量高于0.20%，捆带的强度和硬度会迅速增高，但脆性也随之增加，同时也极大影响热镀铝效果。C含量低于0.10%，又很难保证产品的强度和硬度。因此，在本发明中，C含量要求控制在0.10~0.20%。

锰：锰(Mn)是钢中的有益元素，作为脱氧剂，可以有效去除钢液中的氧。同时，通过与钢液中的硫结合形成硫化锰，很大程度上消除了硫在钢中的有害影响。Mn含量高于1.20%，将降低捆带的塑性和韧性。Mn含量低于0.50%，脱氧和除硫的效果变得不佳。因此，在本发明中，Mn含量要求控制在0.50~1.20%。

硅：硅(Si)也是钢中的有益元素，具有很强的固溶强化作用，能提高捆带的强度和硬度。Si含量超过0.010%时，将使捆带的塑性和韧性显著下降，同时严重影响产品表面质量和铝层的附着力。Si含量低于0.001%时，将削弱强化作用，影响产品的强度和硬度。因此，在本发明中，Si含量要求控制在不超过0.010%。

磷：磷(P)是钢中的有害元素，容易引起严重的偏析，降低捆带的韧性，导致发生脆断。此外，过高的P含量将显著降低捆带的焊接性能，应尽可能去除。因此，在本发明中，P含量要求控制在≤0.010%。

硫：硫(S)是钢中的有害元素，容易引起热脆，并严重削弱捆带的焊接性能，应尽可能去除。因此，在本发明中，S含量要求控制在≤0.010%。

钛和铌：钛(Ti)和铌(Nb)作为合金元素，可以细化晶粒，提高产品的强度，平衡塑性和韧性。同时，有助于改善产品的表面质量和焊接性能。含量低于限定的0.020%，效果不明显。含量高于0.050%，会显著降低捆带的塑性、韧性和表面质量，使钢板性能恶化，并造成生产成本极大增加。因此，在本发明中，Ti和Nb的含量均要求控制在0.020~0.050%。

铝：铝(Al)是钢中的有益元素，作为脱氧剂可以细化晶粒，改善捆带的韧性。因此，在本发明中，Al含量要求控制在0.040~0.070%。

冷轧工序

热轧酸洗卷分切后采用5道次反复轧制，控制总压下率为63~67%，冷轧至厚度为0.70±0.01 mm，力学性能：抗拉强度不低于1100 MPa，延伸率不低于4%，无分层开裂现象，满足后续制带工序的要求。之所以选择5道次轧制，是因为在保证产品性能的前提下，这样既可以达到冷轧原料所需的强度和厚度，又能节约大量的生产时间。轧制道次数过少，各道次压下率就会变得较高，对轧辊和轧机的损伤也较大；轧制道次过多，则会无谓地增加生产时间。

制带工序

冷轧原料在完成开卷、分条并去除毛刺后，进行热镀铝，控制镀铝温度为660~720 °C，时间为20~40 s，通过气刀精确控制铝层厚度。之所以采用这种工艺，可以精确控制铝层的质量，提高产品的耐蚀能力，并在热镀过程中同时调节了力学性能，减少了不必要的后续工序。

与现有的普通捆带相比，本发明中，产品的厚度为0.70 mm，抗拉强度不低于900 MPa，延伸率不低于10%，反复弯曲次数不少于10次(R=5 mm)，无分层脆断现象。产品表面生成了一层均匀致密、附着力强、厚度为3~5 μm的光亮铝层。在酸性和高盐环境下，360天不发生明显锈蚀，完全达到使用要求。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的化学成分取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的轧制工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例的原料力学性能检测情况列表；

表4为本发明各实施例及对比例的制带工艺参数及产品性能检测情况列表；

表5为本发明各实施例及对比例的使用性能情况列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

1）经冶炼并连铸成坯、及常规对铸坯加热；

2）进行粗轧，控制粗轧温度为1100~1200 °C；

3）进行精轧，控制精轧温度为1000~1100 °C，热轧钢板厚度为2.0±0.1 mm；

4）进行卷取，控制卷取温度为600~660 °C，卷取后，抗拉强度不低于600 MPa，延伸率不低于28%；

5）进行常规酸洗，使钢板表面无氧化铁皮；                                                                            

6）进行冷轧：进行5道次反复轧制，控制总压下率为63~67%，轧制结束后，冷轧钢板厚度为0.7±0.01 mm，抗拉强度不低于1100 MPa，延伸率不低于4%，无分层开裂现象；

7）进行常规电解脱脂；

8）进行制带：

A、开卷后进行分条并去除毛刺；

B、在温度为660~720 °C内进行热镀铝，热镀铝时间为20~40 s，并通过气刀精确控制铝层厚度；

C、进行风冷，冷却至室温；

D、常规卷取。

表1              本发明各实施例及对比例的化学成分(wt%)

表2             本发明各实施例及对比例的轧钢工艺参数

表3           本发明各实施例及对比例的原料力学性能

表4         本发明各实施例及对比例的制带工艺参数及产品性能

表5               本发明各实施例及对比例的试用性能

从表4及表5中可以看出，本发明申请的捆带，其抗拉强度为900~930 MPa；延伸率为10~12%；反复弯曲次数(R=5 mm)为10~13次；铝层厚度为3~5 μm；在温度25 °C、相对湿度85%、盐度0.8~1.2%、酸度pH4.7~5.3，暴露时间360天的情况下，未发生明显锈蚀。产品性能完全满足使用要求。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。

Claims (2)

1.一种高强度镀铝捆带，其组分及重量百分比为：C：0.10~0.20%，Mn：0.50~1.20%，Si：不超过0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Ti：0.020~0.050%，Nb：0.020~0.050%，Als:0.040~0.070%，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.生产权利要求1所述的一种高强度镀铝捆带的方法，其步骤：

1）经冶炼并连铸成坯、及常规对铸坯加热；

2）进行粗轧，控制粗轧温度为1100~1200 °C；

3）进行精轧，控制精轧温度为1000~1100 °C，热轧钢板厚度为2.0±0.1 mm；

4）进行卷取，控制卷取温度为600~660 °C，卷取后，抗拉强度不低于600 MPa，延伸率不低于28%；

5）进行常规酸洗，使钢板表面无氧化铁皮；   

6）进行冷轧：进行5道次反复轧制，控制总压下率为63~67%，轧制结束后，冷轧钢板厚度为0.7±0.01 mm，抗拉强度不低于1100 MPa，延伸率不低于4%，无分层开裂现象；

7）进行常规电解脱脂；

8）进行制带：

A、开卷后进行分条并去除毛刺；

B、在温度为660~720 °C内进行热镀铝，热镀铝时间为20~40 s，并通过气刀精确控制铝层厚度；

C、进行风冷，冷却至室温；

D、常规卷取。