CN106119722A - 超高强包装用钢带热轧原板及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超高强包装用钢带热轧原板及其制备方法，所述钢带热轧原板按重量百分比由以下化学成分组成：C:0.10‑0.40％；Si:0.05‑0.5％；Mn:1.0‑2.0％；P≤0.025％；S≤0.015％；Ti:0.01‑0.20％，Nb:0.02‑0.07％，V:0.03‑0.15％，Nb、V和Ti任选一种或多种；Alt:0.015‑0.1％；其余为铁Fe和不可避免杂质。本发明的热轧原板经冷轧和发蓝处理后其抗拉强度可以达到1200MPa以上，延伸率可以达到12％以上，反复弯折次数10次以上，满足超大超重产品打包对高强度、高韧性的需求，降低包装用钢带截面尺寸，减少钢材消耗，具有广阔的应用前景。

Description

超高强包装用钢带热轧原板及其制备方法

技术领域

本发明属于包装用钢带制备领域，具体地，本发明涉及一种超高强包装用钢带热轧原板及其制备方法。

背景技术

包装用钢带是一种保证货物安全装卸和运输的薄带状钢铁制品，其主要用来包装钢材、建材、有色金属、轻纺制品、羊毛和等纸卷等货物。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。随着越来越多超大超重产品的生产，同时为了提高钢材的使用效率，对包装用钢带的要求也越来越高，高强度、高延伸率、高反复弯折次数已成为包装用钢带发展的趋势。以往国内国际生产高强度包装用钢带一般是采用碳锰钢或合金钢作为原料，通过铅浴等温淬火的工艺使包装用钢带的力学性能达到高强度包装用钢带的要求，但该方法的生产设备复杂，需要进行金属铅的排放，会造成环境污染，已被很多国家禁止使用。

公开号为EP1428895A1的发明专利，采用C-Mn-Si的合金设计，通过铅浴等温淬火工艺，生产了强度在1170-1240MPa，延伸率为6.5％的捆带钢。但该种捆带钢需用铅浴生产，会造成严重的环境污染；同时，延伸率也达不到12％以上，易造成脆断。

目前国内外生产厂家大都采用合金钢或碳锰钢，通过退火或两相区淬火等热处理工艺来生产高强度包装用钢带，这种工艺虽然消除了金属铅的排放污染，但生产的包装用钢带要么抗拉强度达不到1200MPa级别，要么抗拉强度达到1250MPa级别而延伸率达不到12％以上的要求，满足不了超高强度、超重产品的包装需求。

专利文献CN1318630C公开了一种高强度包装钢带，其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，其制备获得的卷板经纵剪、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％。虽然其取消了铅浴淬火，但其获得的钢带的抗拉强度为1180MPa，延伸率为8％，并不足以满足需求。

专利文献CN102400037A公开了一种超高强度包装用钢带，其主要化学成分为：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。其公开的钢带制备方法包括钢带以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。该申请虽然取消了金属Pb的排放，无污染。但是该方法获得的钢带的抗拉强度在1200MPa以上，但伸长率仅为8％-11％，反复弯折次数仅为3-5次，并不满足需求。

专利文献CN101781735A公开了一种抗拉强度≥1000MPa的经济性高强度捆带钢，钢带的化学成分为C：0.25-0.42％、Mn：1.0-2.0％、Si：≤0.45％、S：≤0.04％、P：≤0.04％、Al：≤0.08％、其它为Fe和不可避免杂质。其制造方法包括控制夹杂物形态的纯净钢冶炼的炼钢工艺、热轧工艺、冷轧工艺和发蓝退火工艺，得到的抗拉强度在1000MPa以上，伸长率为10％-13％，虽然其伸长率可以满足需求，但是其余性能仍然需要改进。

发明内容

针对现有技术中包装用钢带伸长率、抗拉强度以及反复弯折次数并不足以满足需求的缺陷，本发明提供了一种抗拉强度达到1200MPa，伸长率达到12％，反复弯折次数达到10次的超高强度包装用钢带热轧原板及其制造方法。

本发明提供的一种抗拉强度达到1200MPa，伸长率达到12％，反复弯折次数达到10次的超高强度包装用钢带热轧原板，所述超高强包装用钢带热轧原板按重量百分比包括Ti:0.01-0.20％、Nb:0.02-0.07％和V:0.03-0.15％中的一种或多种，所述超高强包装用钢带热轧卷板还包括如下化学成分：C:0.10-0.40％、Si:0.05-0.5％、Mn:1.0-2.0％、P≤0.025％、S≤0.015％和Alt:0.015-0.1％，其余为铁Fe和不可避免杂质。

优选的，所述超高强包装用钢带热轧卷板按重量百分比包括Ti:0.01-0.10％、Nb:0.02-0.05％和V:0.03-0.10％，中的一种或多种，所述超高强包装用钢带热轧卷板还包括如下化学成分：C:0.10-0.30％、Si:0.05-0.5％、Mn:1.0-1.7％、P≤0.025％、S≤0.015％和Alt:0.015-0.5％，其余为铁Fe和不可避免杂质。

本发明还公开了一种制备超高强包装用钢带热轧原板的方法，包括转炉冶炼、LF精炼、连铸和热轧工艺步骤，其特征在于，所述热轧步骤中终轧温度为880-960℃，热轧卷取温度为630-710℃。

在本发明的一个实施例中，通过上述成分和工艺获得的显微组织为铁素体加珠光体，晶粒尺寸为50nm以下，为细晶粒钢，在基体组织上弥散分布着析出的第二相粒子Nb(C,N)、Ti(C,N)和/或V(C,N)起到沉淀强化作用。

所述超高强度包装用钢带热轧原板各元素的作用如下：

C是钢中最经济、最基本的合金元素，是钢中主要间隙固溶元素，能够通过固溶强化和析出强化提高钢的强度。若钢中加入Ti和Nb，可以与Ti和Nb形成细小碳化物(Nb,Ti)C，起到重要的沉淀强化使用。但随着碳含量的增加，钢的塑性、韧性都会降低。因此，本发明采用的C含量在0.10-0.40％范围。

Si在炼钢时一般作为脱氧剂，也可作为合金元素。Si进入铁素体起固溶强化作用，可显著提高钢的抗拉强度，但同时在一定程度上降低钢的韧性、塑性。因此试制时将Si含量控制在0.05～0.50％之间。

Mn是钢中主要的合金元素，在钢中一部分Mn和其他元素形成化合物，但大部分和铁形成固溶体，起到提高钢中铁素体和珠光体的强度和硬度的作用。Mn在钢中使钢的临界转变温度Ar3降低，起到细化珠光体的作用，因此Mn对提高钢的强度起重要作用。Mn含量偏低，强度不够，较高的Mn含量会加剧铸坯的中心偏析，从而造成产品带状组织严重。因此，本发明采用的Mn含量在1.0-2.0％范围。

P提高钢的强度，降低钢的塑性，P易形成偏析，从而提高了带状组织的级别。磷在钢中是一种有害元素，应尽可能降低磷在钢中的含量，P含量控制在0.025％以下。

S易和Mn反应生成硫化物夹杂而存在钢中，沿着钢板的轧制方向延伸，形成严重的带状，降低钢的塑性、在钢中是一种有害元素，因此，本发明采用控制在0.015％以下。

Nb元素在过冷奥氏体中可以以固溶的Nb和析出的Nb两种状态存在。固溶的Nb显著降低形变初期铁素体的形核率。随着变形的深入进行，大量的Nb(C，N)在晶内弥散析出，析出物非常细小。它们为铁素体的相变提供了有利的形核位置，提高了铁素体的形核率，并钉扎铁素体晶界，阻止铁素体长大，有效的细化晶粒。为充分发挥Nb的细晶和沉淀强化作用，试制时将Nb含量控制在0.02～0.07％之间。

Ti是强碳化物形成元素，它与C、N都有极强的亲和力。在钢液凝固过程中形成大量弥散分布的TiC颗粒，可以成为钢液凝固时的固体晶核，利于钢的结晶，细化钢的组织达到强韧性目的，减少粗大柱状晶和树枝状组织的生成，可减少偏析降低带状组织级别。

在含Nb钢中，当[N]含量较高时，易沿晶界析出Nb的氮化物或碳、氮化物，致使晶界脆化，会加剧含Nb钢铸坯横向裂纹的形成。但含Nb钢中若加微量Ti，由于钢中氮优先与Ti反应，减少了与铌反应的氮，可以有效抑制NbN的析出，进而降低含铌钢的裂纹敏感性。有资料表明，含Nb钢中Ti/N略高于3.42时，可有效地减少连铸坯的横裂纹。

V是微合金化元素中最易固溶的，连铸不易出现横向裂纹。另外，由于微合金元素V的固溶析出温度较低，因此，需要的加热温度较低，因此，可以在C-Mn钢生产相近的条件下进行生产。含V钢可以通过再结晶控轧来生产，其轧制温度较高，不必通过降低终轧温度来提高铜板强度，因此，不需要大幅度增加轧机负荷，其力学性能相对终轧温度不敏感。后期VC的沉淀强化效果明显。硫、磷：是钢中不可避免的杂质元素，希望越低越好。硫在钢中与锰等化合形成塑性夹杂物硫化锰，尤其对钢的横向塑性和韧性不利，因此希望越低越好。磷也是钢中的有害元素，严重损害钢板的塑性和韧性。

Al：作为脱氧剂添加，可以提高钢的纯净度，同时又细化晶粒的作用

上述超高强包装用钢带热轧原板的制造方法具体如下：

转炉冶炼、LF精炼、连铸、热轧工序，其中，热轧终轧温度为880-960℃，通条温差控制在30℃以内,热轧卷取温度为650-730℃。

本发明提供了一种抗拉强度达到1200MPa，伸长率达到12％，反复弯折次数达到10次的超高强度包装用钢带热轧原板及其制造方法，该钢经酸洗、冷轧、发蓝处理后的力学性能钧满足满足YB/T025-2002标准，可以满足超大超重产品打包对高强度、高韧性的要求，降低包装用钢带的截面尺寸，减少钢材消耗，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1、本发明的超高强包装用钢带热轧原板金相图。

具体实施方式

下面以具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例1

钢的化学成分百分比如下：

C：0.24％，Si：0.31％，Mn：1.41％，P：0.015％，S：0.009％，Nb：0.026％，Ti：0.033％，Al：0.023％，其余为Fe元素和不可避免杂质。按照上述成分设计将原料在50吨转炉上冶炼，并在精炼过程中进行Nb，Ti合金化处理，然后连铸成120mm×285mm的连铸坯，热送热装板坯加热时93分钟，板坯出炉温度为1085℃。轧制采用单道次非可逆粗轧，精轧为6机架不可逆连轧，终轧温度为：880-950℃，通条温差控制在30℃以内，通过蛇形振动，空冷冷却；卷曲温度640-670℃。

产品规格为2.75mm×292mm，经检验后的力学性能为：抗拉强度为819MPa，延伸率为33％，该钢带经过酸洗、冷轧成0.9mm×292mm，纵切呈0.9mm×31.75mm的钢带，进行烤蓝处理，处理后的力学性能为：抗拉强度为1215MPa，延伸率为13％，反复弯折次数为11次，其金相图见图1，钢板的显微组织为铁素体加珠光体，晶粒尺寸为50nm以下，为细晶粒钢，在基体组织上弥散分布着析出的第二相粒子，第二项粒子依据元素的不同而存在差异，即通过引入Nb(C,N)、Ti(C,N)和/或V(C,N)起到沉淀强化作用，在本实施例内，强化粒子为Nb(C,N)和Ti(C,N)粒子。

实施例2

钢的化学成分百分比如下：

C：0.23％，Si：0.34％，Mn：1.42％，P：0.02％，S：0.006％，V：0.038％，Al：0.019％，其余为Fe元素和不可避免杂质。按照上述成分设计将原料在50吨转炉上冶炼，并在精炼过程中进行V合金化处理，然后连铸成120mm×285mm的连铸坯，热送热装板坯加热时95分钟，板坯出炉温度为1090℃。轧制采用单道次非可逆粗轧，精轧为6机架不可逆连轧，终轧温度为：880-960℃，通条温差控制在30℃以内，通过蛇形振动，空冷冷却；卷曲温度630-680℃。

产品规格为2.5mm×308mm，经检验后的力学性能为：抗拉强度为825MPa，延伸率为32％，该钢带经过酸洗、冷轧成0.7mm×292mm，纵切呈0.7mm×31.75mm的钢带，进行烤蓝处理，处理后的力学性能为：抗拉强度为1280MPa，延伸率为12％，反复弯折次数为10次。

实施例3

钢的化学成分百分比如下：

C：0.24％，Si：0.36％，Mn：1.42％，P：0.021％，S：0.005％，Nb：0.027％，Ti：0.029％，Al：0.022％，其余为Fe元素和不可避免杂质。按照上述成分设计将原料在50吨转炉上冶炼，并在精炼过程中进行Nb，Ti合金化处理，然后连铸成120mm×360mm的连铸坯，热送热装板坯加热时93分钟，板坯出炉温度为1105℃。轧制采用单道次非可逆粗轧，精轧为6机架不可逆连轧，终轧温度为：880-950℃，通条温差控制在30℃以内，通过蛇形振动，空冷冷却；卷曲温度640-670℃。

产品规格为2.75mm×355mm，经检验后的力学性能为：抗拉强度为808MPa，延伸率为35％，该钢带经过酸洗、冷轧成0.5mm×355mm，纵切呈0.5mm×31.75mm的钢带，进行烤蓝处理，处理后的力学性能为：抗拉强度为1305MPa，延伸率为13％，反复弯折次数为10次。

从实施例1-3中可以看出，按照YB/T025-2002《包装用钢带》标准测得的包装用钢带，其力学性能均超过了YB/T025-2002《包装用钢带》标准的表7中第Ⅶ组钢带的性能要求：抗拉强度不小于980MPa，伸长率不小于12％，反复弯折次数不小于10次，符合工业上超高强度包装用钢带的要求。

本发明中还提供了其他钢材，如保持实施例1中的钢材基本组成不变得前提下，钢材中Ti、Nb和V组分做相应的调整，其也可以起到类似的效果，具体效果(按照YB/T025-2002《包装用钢带》标准测试，产品纵切呈为0.5mm×31.75mm)参见下表。

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，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 (3)

1.一种超高强包装用钢带热轧原板，其特征在于，所述超高强包装用钢带热轧原板按重量百分比包括Ti:0.01-0.20％、Nb:0.02-0.07％和V:0.03-0.15％中的一种或多种，所述超高强包装用钢带热轧卷板还包括如下化学成分：C:0.10-0.40％、Si:0.05-0.5％、Mn:1.0-2.0％、P≤0.025％、S≤0.015％和Alt:0.015-0.1％，其余为铁Fe和不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的超高强包装用钢带热轧原板，其特征在于，所述超高强包装用钢带热轧原板按重量百分比包括Ti:0.01-0.10％、Nb:0.02-0.05％和V:0.03-0.10％，中的一种或多种，所述超高强包装用钢带热轧卷板还包括如下化学成分：C:0.10-0.30％、Si:0.05-0.5％、Mn:1.0-1.7％、P≤0.025％、S≤0.015％和Alt:0.015-0.5％，其余为铁Fe和不可避免杂质。

3.权利要求1所述的超高强包装用钢带热轧原板的制备方法，包括转炉冶炼、LF精炼、连铸和热轧工艺步骤，其特征在于，所述热轧步骤中终轧温度为880-960℃，热轧卷取温度为630-710℃。