CN105886749B - 一种抗拉强度≥1200MPa的耐寒薄捆带的生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种抗拉强度≥1200MPa耐寒捆带的生产方法：采用09MnNiDR热轧酸洗卷作为原料，进行冷轧；经开卷、分条、去毛刺后进行高温奥氏体化；采用NaNO3+Na2SiO3水溶液进行第一次淬火；采用NaOH+C12H25SO4Na水溶液进行第二次淬火；经水洗后进行回火；空冷至室温并卷取。本发明产品的厚度为0.70~1.10 mm，抗拉强度不低于1200 MPa，延伸率A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，−40°C下的冲击功不低于100 J，并经在此温度下保持2400 h后，冲击功变化波动率在1%范围，抗寒性能良好。产品性能完全满足寒带地区大重量物品打捆包装的需要。
Description
技术领域
本发明涉及一种捆带的生产方法，具体地属于一种抗拉强度≥1200 MPa耐寒捆带的生产方法。
背景技术
超高强度耐寒捆带是一种高附加值的冷轧深加工产品，广泛用于寒带地区大重量物品的打捆包装，一般应具有优良的力学性能和耐寒性能。
我国东北和西藏地区属于严寒地区，在这些地区存储或运输大重量物品时，相应的捆带除了要具有较高的强度外，还必须具有优良的耐寒性能，以防止其因长时间在低温环境下服役导致脆性增加，从而产生断带，引发安全事故。
现有的普通发蓝捆带或涂漆捆带主要用于常规环境下物品的打捆包装，耐寒性能较差。应用于严寒环境时，通常是在捆带表面涂镀、电镀、热镀、喷涂一层或多层特殊防护层以提高其耐寒性能。这种方式比较简单，但也存在如下不足：一是工序流程比较长，往往需要辅助于额外的涂镀、电镀、热镀、喷涂设备，生产成本高。二是由于镀层或涂层与基材之间的物理化学性质不一致，经过长时间高强度的冲击磨损，结合力变差，很容易出现老化、龟裂、脱落等现象，严重影响捆带的使用寿命。三是镀层或涂层厚度往往较大，一般可以达到50~100 µm，捆带进入自动打包机后会经常出现卡带现象，大幅降低生产效率。因此，只有提高基材本身的耐寒性能才是关键，这就需要寻找合适的原料钢种。
就超高强度捆带自身的生产工艺来说，一般采用淬火+回火的调质热处理工艺，目前主要有铅浴等温淬火+回火、两相区淬火+回火、油浴淬火+回火和盐浴淬火+回火等四种方式。铅浴等温淬火+回火工艺以液态熔融的Pb为淬火介质，通过形成贝氏体组织以保证产品性能。但由于Pb是一种剧毒元素，严重污染环境，该工艺早已被国家明令禁止使用。两相区淬火+回火工艺以水作为淬火介质，成本低廉、污染较小。但由于冷却能力较强，引起较大的内应力，产品容易发生开裂，无法保证产品具有良好的板形。油浴淬火+回火工艺以油作为淬火介质，冷却能力较弱，引起的内应力较小，因而产品发生开裂的可能性较低。但是，钢带在淬火后表面容易残留少量的油，不易清洗，会影响到产品的表面质量；同时，残留的油在回火时也容易发生燃烧，引起火灾事故。盐浴淬火+回火工艺以熔融的硝酸盐作为淬火介质，具有良好的导热性和较弱的冷却能力，通过形成马氏体组织以保证产品性能，其毒性也要低于Pb浴。但熔融的硝酸盐冷却能力较弱，需要很长的时间才能冷却到所需温度并发生相应的组织转变，容易使过冷奥氏体稳定性较小的钢在冷却过程中形成珠光体。此外，由于冷却时间过长，生产往往需要慢速进行，这会导致工作效率低下，生产成本上升。
也有采用单纯的盐水或碱液作为淬火冷却介质进行热处理，虽然盐水最大的冷却速度正好处在650~550 °C范围内，碱液则可以去除钢带表面的氧化铁皮，但两者在300~200°C范围内冷却速度过快、使钢带的组织应力增加，同样易于开裂。此外，两者对钢带表面还会产生腐蚀。
经检索：
中国专利公开号为CN101363078A的文献，公开了一种抗拉强度≥1250 MPa捆带的生产方法。原料钢种采用如下成分设计：C：0.29~0.35%，Mn：1.20~1.55%，Si：0.15~0.35%，P：≤0.030%，S：≤0.030%。通过铅浴等温淬火+回火工艺生产出厚度为0.9 mm，抗拉强度不低于1250 MPa，延伸率不低于6%的超高强度捆带。这种工艺以液态熔融的Pb为淬火介质，通过形成贝氏体组织以保证产品性能，但由于Pb是一种剧毒元素，严重污染环境。
中国专利公开号为CN101805870A的文献，公开了一种抗拉强度≥1100 MPa捆带的生产方法。原料钢种采用如下成分设计：C：0.25~0.35%，Mn：1.0~2.0%，Si：≤0.45%，P：≤0.04%，S：≤0.04%。通过两相区淬火+回火工艺生产出厚度为0.5~1.2 mm，抗拉强度不低于1100 MPa，延伸率不低于10%的超高强度捆带。这种工艺以水作为淬火介质，虽成本低廉、污染较小。但由于冷却能力较强，会引起较大的内应力，产品容易发生开裂，无法保证产品具有良好的板形。
中国专利公开号为CN103820709A的文献，公开了一种抗拉强度≥1020 MPa捆带的生产方法。原料钢种采用如下成分设计：C：0.12~0.22%，Mn：0.50~1.20%，Si：≤0.010%，P：≤0.015%，S：≤0.015%，V：0.030~0.060%，Ti：0.020~0.040%，Als：0.030~0.060%。通过油浴淬火+回火工艺生产出厚度为1.0 mm，抗拉强度不低于1020 MPa，延伸率不低于9%的超高强度捆带。这种工艺以油作为淬火介质，虽冷却能力较弱，引起的内应力较小，但钢带在淬火后表面容易残留少量的油，不易清洗，会影响到产品的表面质量；同时，残留的油在回火时也容易发生燃烧，引起火灾事故。
中国专利公开号为CN104294148A的文献，公开了一种抗拉强度≥1000 MPa涂锌捆带的生产方法。原料钢种采用如下成分设计：C：0.05~0.15%，Mn：0.50~1.00%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，Nb：0.020~0.040%，Als：0.045~0.085%。通过盐浴等温淬火+回火工艺生产出厚度为0.8 mm，抗拉强度不低于1000 MPa，延伸率不低于9%的涂锌捆带。产品表面生成了一层附着力强、厚度为0.40~0.60 µm、具有光泽的银灰色锌层，置于室内大气环境中，100天不发生明显锈蚀，完全满足中低端冷轧汽车板进行捆扎包装的需要。这种工艺以熔融的硝酸盐作为淬火介质，虽具有良好的导热性和较弱的冷却能力，通过形成马氏体组织以保证产品性能，其毒性也要低于Pb浴。但该工艺存在的不足：熔融的硝酸盐冷却能力较弱，需要很长的时间才能冷却到所需温度并发生相应的组织转变，容易使过冷奥氏体稳定性较小的钢在冷却过程中形成珠光体。此外，由于冷却时间过长，生产往往需要慢速进行，这会导致工作效率低下，生产成本上升。
发明内容
本发明针对寒带地区大重量物品打捆包装的需要，提供一种在保证抗拉强度≥1200 MPa下，−40°C的冲击功不低于100 J，并经在−40°C下保持2400 h后，冲击功变化波动率在1%范围的具有良好耐寒性能的捆带的生产方法。
实现上述目的的措施：
一种抗拉强度≥1200MPa耐寒捆带的生产方法，其步骤：
1) 采用09MnNiDR热轧酸洗卷作为原料，进行12或13道次冷轧轧制，冷轧总压下率为88~95%；
2) 冷轧原料经开卷、分条、去毛刺后进行高温奥氏体化，奥氏体化温度为970~1020 °C，时间为10~20 s；
3) 采用NaNO3+Na2SiO3水溶液进行第一次淬火，其中，NaNO3与Na2SiO3浓度之比为4/1~5/11，其余为水；冷却速度为270~320 °C/s，淬火时间为15~25 s；
4) 采用NaOH+C12H25SO4Na水溶液进行第二次淬火，其中，NaOH与C12H25SO4Na浓度之比为3/1~4/1，其余为水；冷却速度为110~160 °C/s，淬火时间为25~35 s；
5) 经水洗后进行回火，回火温度为530~580 °C，时间为90~120 s；
6) 空冷至室温并卷取。
本发明针对现有技术的不足，进行了大量的试验及分析，经过优化选择，采用09MnNiDR热轧酸洗卷作为原料，以保证基材的耐寒性能。同时，有机结合盐水淬火和碱液淬火各自的优点，采用双复合介质二次淬火+回火的方式进行热处理。热处理过程如下：将高温奥氏体化后的钢带先在NaNO3+Na2SiO3(俗称水玻璃)水溶液中进行一次淬火冷却，保持一定时间后，再转入到NaOH+C12H25SO4Na(十二烷基硫酸钠，简称SDS以下同)水溶液中进行二次淬火冷却。这样做有如下好处：一是在NaNO3水溶液中加入一定量且具有冷却能力的Na2SiO3后，由于溶液的粘稠度增加，水溶液整体的冷却能力得到适当减缓，既可以保证钢带在650~550 °C范围内迅速冷却，节省大量的生产时间，提高生产效率，又能大幅降低钢带发生开裂的可能性。二是在NaOH碱液中加入一定量且具有冷却能力的阴离子表面活性剂C12H25SO4Na，可以利用碱液对已经氧化的钢带表面发生还原反应，析出氢在阴离子表面活性剂的协同作用下产生气泡，通过气泡除去钢带表面的氧化铁皮。此外，加入阴离子表面活性剂后同样使溶液的粘稠度增加，从而适当减缓溶液整体的冷却能力，进一步确保钢带在300~200 °C不发生开裂。三是NaNO3、Na2SiO3、NaOH和C12H25SO4Na都是普通廉价的化学物质，生产成本较低。同时，都含有相同的Na离子，相互影响较小。此外，都易溶于水，有利于后续清洗，不会影响产品的表面质量。另外，这些物质本身毒性较小，对环境的污染程度较轻。
本发明与现有普通捆带相比，产品的厚度为0.70~1.10 mm，抗拉强度不低于1200MPa，延伸率A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，−40°C下的冲击功不低于100 J，并经在此温度下保持2400 h后，冲击功变化波动率在1%范围，抗寒性能良好。产品性能完全满足寒带地区大重量物品打捆包装的需要。
具体实施方式
下面对本发明予以详细描述：
表1为本发明各实施例和对比例的冷轧及制带工艺参数；
表2为本发明各实施例和对比例的产品性能列表。
本发明各实施例按照以下工艺生产：
1) 采用09MnNiDR热轧酸洗卷作为原料，进行12或13道次冷轧轧制，冷轧总压下率为88~95%；
2) 冷轧原料经开卷、分条、去毛刺后进行高温奥氏体化，奥氏体化温度为970~1020 °C，时间为10~20 s；
3) 采用NaNO3+Na2SiO3水溶液进行第一次淬火，其中，NaNO3与Na2SiO3浓度之比为4/1~5/11，其余为水；冷却速度为270~320 °C/s，淬火时间为15~25 s；
4) 采用NaOH+C12H25SO4Na水溶液进行第二次淬火，其中，NaOH与C12H25SO4Na浓度之比为3/1~4/1，其余为水；冷却速度为110~160 °C/s，淬火时间为25~35 s；
5) 经水洗后进行回火，回火温度为530~580 °C，时间为90~120 s；
6) 空冷至室温并卷取。
表1 本发明各实施例和对比例的冷轧及制带工艺参数
续表1
表2 本发明各实施例和对比例的产品性能
从表2可以看出，本发明抗拉强度在1200~1250 MPa，延伸率A为10.0~12.0%，反复弯曲次数为10~12次(R=5 mm)，力学性能良好；−40 °C的冲击功至少为101 J，经在−40 °C下保持2400 h后，冲击功变化波动值最高在0.2 J，说明耐寒性能良好。
本具体实施方式仅为最佳例举，而并非是对本发明技术方案的实施性限定。
Claims (1)
1.一种抗拉强度≥1200MPa耐寒捆带的生产方法，其步骤：
1) 采用09MnNiDR热轧酸洗卷作为原料，进行12或13道次冷轧轧制，冷轧总压下率为92.6~95%；
2) 冷轧原料经开卷、分条、去毛刺后进行高温奥氏体化，奥氏体化温度为1005~1020℃，时间为13~20 s；
3) 采用 NaNO3+Na2SiO3 水溶液进行第一次淬火，其中， NaNO3 与 Na2SiO3 浓度之比为4/1~5/11，其余为水；冷却速度为270~320℃/s，淬火时间为15~25 s；
4) 采用NaOH+C12H25SO4Na 水溶液进行第二次淬火，其中，NaOH与C12H25SO4Na 浓度之比为3/1~4/1，其余为水；冷却速度为110~160 ℃/s，淬火时间为25~35 s；
5) 经水洗后进行回火，回火温度为565~580℃，时间为90~120 s；
6) 空冷至室温并卷取。
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