CN106148803A

CN106148803A - 一种深冲电池壳用钢的生产方法

Info

Publication number: CN106148803A
Application number: CN201610759731.3A
Authority: CN
Inventors: 李梦英; 张洪波; 李梦龙; 马德刚; 李波; 李经哲; 冯慧霄; 田秀刚; 冯晓勇; 刘海春; 李毅挺; 李建设; 周泉林; 李朋; 段云祥; 尹宽; 吴艳青; 刘占礼
Original assignee: Tangshan Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Tangshan Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2016-08-30
Filing date: 2016-08-30
Publication date: 2016-11-23
Anticipated expiration: 2036-08-30
Also published as: CN106148803B

Abstract

本发明公开了一种深冲电池壳用钢的生产方法，通过下述步骤生产：铁水脱硫→转炉冶炼→RH真空处理→常规板坯连铸→热轧；本发明通过合理的成分设计，并对转炉终点、RH真空处理模式、全过程温度、连铸耐材、轧制与卷取温度、轧辊质量的控制，显著提高钢水洁净度，无需深脱碳处理，生产的热轧卷板具有成分稳定、高洁净度、高表面质量的优点，保证了后续冷轧产品的性能均匀性和深冲性能。

Description

一种深冲电池壳用钢的生产方法

技术领域

本发明涉及一种深冲电池壳用钢的生产方法，属于冶金技术领域。

背景技术

高端电池壳用钢目前主要用于冲制纯电动车电池的钢壳，为确保安全性能和使用性能，要求电池壳产品不得有裂纹、砂眼、雪花点等缺陷，且要求平面各向同性优良和抗内压变。因此，电池外壳用钢带材质要求具有高纯净度、高延展性、高表面质量、高性能均匀性，加工成形时不产生开裂、雪花点状缺陷。近年来，随着纯电动客车等新能源汽车产业迅速发展，电池壳用钢的需求非常旺盛，但较高的综合性能要求使得生产难度很大。在本发明以前，有授权公告号为CN1174109C的“电池壳用极薄钢带及其制造方法”，该专利采用超低碳Ti-Nb-IF钢成分体系生产电池壳用钢，但此钢种需要进行脱碳处理且加入合金较多，因此成本较高，且平面各向异形（∆r值）较大，过剩的Ti、Nb会对钢的深冲性能带来不利影响；授权公告号为102286699B的“冲速每分钟≥150个的耐腐蚀电池壳用钢及制备方法”，该专利采用超低碳Nb-IF钢成分体系生产电池壳用钢，同样具有和上专利类似的问题。有授权公告号为CN100560770C的“平面各向同性优良的电池壳用钢及其制造方法”，该专利采用低碳铝镇静钢成分体系生产电池壳用钢，C质量百分比：≤0.01%～0.05%，工艺流程为铁水预处理、转炉冶炼、炉后精练、热轧、酸洗、冷轧轧制、罩式炉退火、精整成成品卷。此成分体系在成本上具有一定的优势，但碳含量相对较高，C在材料中以间隙原子和渗碳体的形态存在，如采取不恰当的冶炼与轧制工艺，易导致钢的塑性变差且夹杂物较多，使深冲性能急剧下降，影响电池壳的外观质量和使用，因此冶炼生产难度很大。

发明内容

本发明提供一种深冲电池壳用钢的生产方法，通过合理的成分设计，并对转炉终点、RH真空处理模式、全过程温度、连铸耐材、轧制与卷取温度、轧辊质量的控制，显著提高钢水洁净度，结合铸坯修磨，来生产满足后续加工使用要求的电池壳用钢钢卷，实现高洁净度、高性能均匀性和高表面质量电池壳用钢的生产。

本发明所采取的技术方案是：

一种深冲电池壳用钢的生产方法，其特征在于通过下述步骤生产：铁水脱硫→转炉冶炼→RH真空处理→常规板坯连铸→热轧；

铁水脱硫，进行深脱硫处理，铁水包复合喷吹石灰和镁粉后，将渣捞净，铁水表面无渣，铁水裸露面≥90%，入炉铁水S≤0.003%，铁水温度≥1250℃；

转炉冶炼，终渣碱度3.5-4.0以控制P含量；钢水控制成分质量百分比C：0.030-0.045%，S≤0.008%，P≤0.018%；终点温度1690-1730℃，终点氧位：450-750ppm；

RH真空处理，进站温度≥1610℃，进站氧位：350-600ppm，脱碳、脱氧和微合金化，避免钢水吹氧升温，提高钢水洁净度；出站化学成分质量百分比：C 0.015-0.035%、Mn 0.15-0.25%、S≤0.010%、P≤0.018%、Si≤0.02%、Alt 0.030-0.060%、Ti 0.008-0.015%、[N]≤0.0030%，出站温度：1595-1620℃；

常规板坯连铸，中间包钢水温度1560-1570℃；中间包采取挡渣墙、挡渣堰，中间包烘烤温度≥1100℃，烘烤时间≥4小时，中间包使用无碳镁质耐材,无碳铝质吹氩上水口、吹氩塞棒和浸入式水口；使用无碳低硅覆盖剂，结晶器使用无碳、低碱度、高粘度保护渣；中间包高液位浇注；中间包高过热度浇注，过热度≥30℃；恒拉速浇注，控制液位波动≤±3mm；

热轧，要求精轧进口温度1030-1080℃，终轧温度860-900℃，卷取温度660-740℃；轧辊轧制公里数控制在10-35km；中间坯厚度32-40mm，中间坯切头和切尾长度均为300-500mm；采用U型冷却，保证头中尾温度均匀性；头尾30-60米升温15-30℃；

转炉冶炼、RH真空处理和常规板坯连铸工序，中包钢水氧、氮含量质量分数控制为T[O]≤20ppm、[N]≤30ppm。

优选方案为，转炉冶炼工序中采用终点温度高控出钢，炉后钢包使用连用周转钢包，并加盖，控制全程温降；拉碳次数为1次；采用滑板与挡渣锥联合挡渣，下渣厚度≤30mm。

优选方案为，RH真空处理工序中使用机械真空泵装置，真空度稳定；浅处理脱碳期真空度200-350mbar，环流氩气流量50-60Nm³/min，碳氧反应时间5-10min；无需铝氧升温；要求采用一次脱氧合金化，严禁二次脱氧操作；脱氧、合金化结束后静循环时间8min；RH复压至连铸开浇间隔时间≥20min。

优选方案为，常规板坯连铸工序中钢包到中间包采用长水口加氩气密封保护钢水，铸坯在进入加热炉前需进行修磨，双面修磨2mm。

进一步优选的方案为，热轧工序中使用新修磨的精轧辊，不得用未修磨的高速钢辊；卷取夹送辊压力系数0.5-0.9，视卷形情况进行调整。

本发明的热轧卷板经冷轧、连退工序最终生产出电池壳用深冲产品。

通过合理的成分设计，并对转炉终点、RH真空处理模式、全过程温度、连铸耐材、轧制与卷取温度、轧辊质量的控制，显著提高钢水洁净度，无需深脱碳处理，生产的热轧卷板具有成分稳定、高洁净度、高表面质量的优点，保证了后续冷轧产品的性能均匀性和深冲性能。

通过冶炼全流程配合大大降低了钢中夹杂物的数量和尺寸，最终解决电池壳用钢表面质量控制难题。

利用RH浅处理合金加入量少，因此成本低、工艺难度小、生产工艺便于实施。

本发明的产品晶粒均匀性情况：在宽度方向的四分之一和中间位置处，均不存在表面粗晶情况，其在宽度方向四分之一处均匀的显微组织图片见图1。在距边部10mm以内由于冷速较快等原因，存在一定的表面粗晶情况，但边部可在后续冷轧、连退生产过程中切除，不会影响成品晶粒均匀性。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明通过合理的成分设计，并对转炉终点、RH真空处理模式、全过程温度、连铸耐材、轧制与卷取温度、轧辊质量的控制，显著提高钢水洁净度，结合铸坯修磨，来生产满足后续加工使用要求的电池壳用钢钢卷，实现高洁净度、高性能均匀性和高表面质量电池壳用钢的生产。

利用RH浅处理显著提高钢水洁净度、无需深脱碳处理、合金加入量少，因此成本低、工艺难度小、生产工艺便于实施。

附图说明

图1为本发明的钢板在宽度方向四分之一处均匀的显微组织图片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步地说明；

以下实施例中，生产电池壳用钢的冶炼及热轧工艺流程为：铁水脱硫→转炉冶炼→RH真空处理→常规板坯连铸→热轧。转炉容量100t；RH真空处理100t；常规板坯连铸：连铸坯宽1000-1400mm，厚200mm；热轧：宽950-1350mm，厚2.0-2.5mm。

实施例1-5具体操作步骤如下：

转炉冶炼、RH真空处理和常规板坯连铸工序，中包钢水氧、氮含量质量分数控制为T[O]≤20ppm、[N]≤30ppm；

（1）进行深脱硫处理，铁水包复合喷吹石灰和镁粉后，将渣捞净，要求铁水表面无渣，铁水裸露面≥90%，入炉铁水S≤0.003%，铁水温度≥1250℃；

（2）转炉冶炼

a.入炉铁水温度平均1313-1357℃、S 0.001%、P：0.124-0.133%；

b.吹炼过程以脱磷为主要目标，要求全程化渣，炉温平稳上升；

c.由于转炉容量较小，全工序流程温降较大，要求转炉终点温度高控，同时要求P含量低控，[O]含量合理。

d.终渣碱度R为3.5-4.0，钢水成分（质量百分比）C：0.030-0.045%，S≤0.008%，P≤0.018%；终点氧位相对较低：505-743ppm，终点温度高控：1690-1730℃。

e. 出钢使用连用的、洁净的专用RH精炼钢包，并全部加盖，控制全程温降；拉碳次数为1次；采用滑板与挡渣锥联合挡渣，通过红外下渣检测控制下渣，下渣厚度≤30mm；

f.出钢过程加入顶渣2.5-3.0kg/t及萤石0.2-0.4kg/t，出钢完毕后加入改质剂1.0-1.5kg/t。

铁水脱硫工序中，实施例1-5的工艺参数见表1：

表1 铁水脱硫工序中工艺参数控制

（3）RH真空处理工序

a.钢包进站，测温定氧，温度≥1610℃，转炉炉后加入改质剂后氧位下降：350-600ppm；取样分析成分；

b.开启机械真空泵装置，浅处理脱碳期真空度200-300mbar，环流氩气流量50-60Nm³/min，碳氧反应时间5-10min，稳定控制钢中[C]含量；测温取样分析成分；

c.根据取样分析结果，计算脱氧铝加入量，加入铝后循环3分钟；

d.根据取样分析结果，计算锰铁、70%钛铁的加入量，全部合金加入后循环8分钟，测温取样出站。

e.出站温度：连浇包次1595-1620℃；出站化学成分见表2；

无需铝氧升温；要求采用一次脱氧合金化，严禁二次脱氧操作；RH复压至连铸开浇间隔时间≥20min。

RH真空处理工序中，实施例1-5的工艺参数见表3；

表2 RH出站化学成分 %

电池壳用钢	C	Mn	S	P	Si	Alt	Ti	N
									实施例1	0.025	0.240	0.003	0.014	0.010	0.044	0.011	0.0020
实施例2	0.015	0.250	0.004	0.012	0.004	0.030	0.015	0.0015
									实施例3	0.028	0.212	0.003	0.011	0.006	0.053	0.013	0.0021
实施例4	0.035	0.150	0.005	0.013	0.020	0.048	0.010	0.0030
									实施例5	0.030	0.201	0.003	0.013	0.005	0.060	0.008	0.0021

表3 RH真空处理工序工艺参数

工艺参数	进站温度，℃	进站氧位，ppm	出站温度，℃	脱碳真空度，mbar	环流氩气流量，Nm³/min	碳氧反应时间，min
							实施例1	1619	350	1595	220	55	6
实施例2	1620	575	1601	250	55	5
							实施例3	1632	400	1607	300	50	7
实施例4	1610	600	1620	200	53	10
							实施例5	1605	500	1615	280	60	8

（4）常规板坯连铸工序

a.中间包钢水温度1560-1570℃，钢包到中间包采用长水口加氩气密封保护钢水，长水口处钢水不能裸露；钢包向中间包浇注钢水时，不能下渣；

b.中包使用无碳镁质耐材，无碳铝质吹氩上水口和吹氩塞棒，使用无碳低硅覆盖剂；

c.钢包到中间包采用长水口加氩气密封保护钢水，结晶器使用无碳、低碱度、高粘度保护渣，结构和材质优化的浸入式水口；

d.连铸恒拉速控制；过程液面波动≤±3mm；中间包高液位浇注；中间包高过热度浇注，过热度≥30℃；

e.中间包采取挡渣墙、挡渣堰，中间包烘烤温度≥1100℃，烘烤时间≥4小时；

f.为最大限度减少钢中夹杂物特别是大尺寸夹杂的数量，铸坯在进入加热炉前需进行双面修磨2mm，然后转入热轧工序；

此工序中，实施例1-5工艺参数控制见表4；

表4 常规板坯连铸工序实施例1-5工艺参数

	中间包钢水温度，℃	中间包烘烤温度，℃	烘烤时间，h	过热度，℃	拉速，m/min
						实施例1	1564	1100	4	34	1.2
实施例2	1568	1150	5	38	1.1
						实施例3	1565	1120	5.5	35	1.3
实施例4	1570	1121	6	40	1.2
						实施例5	1560	1111	4.5	30	1.2

按上述工艺生产的电池壳用钢最终产品化学成份如表5：

表5 电池壳用钢化学成分 %

电池壳用钢	C	Mn	S	P	Si	Alt	Ti	N
									实施例1	0.028	0.24	0.003	0.015	0.005	0.042	0.011	0.0022
实施例2	0.021	0.25	0.004	0.014	0.004	0.030	0.015	0.0018
									实施例3	0.030	0.21	0.003	0.013	0.004	0.050	0.013	0.0021
实施例4	0.033	0.15	0.005	0.014	0.004	0.045	0.010	0.0023
									实施例5	0.032	0.19	0.003	0.015	0.004	0.057	0.008	0.0015

（5）热轧工序

a.轧制：铸坯经过步进式加热炉→粗轧前除鳞→7道次往复式粗轧制成中间坯厚度32-40mm→热卷箱卷取→精轧前除鳞→7机架连轧→层流冷却→卷取；

b.加热温度≤1280℃，使用新修磨的精轧辊，不得用未修磨的高速钢辊；精轧开轧温度为1030-1080℃，精轧终轧温度860-900℃，卷取温度660-740℃；卷取夹送辊压力系数0.5-0.9，视卷形情况进行调整；

c.中间坯切头和切尾长度在300-500mm之间；采用U型冷却保证头中尾温度均匀，头尾30-60米升温15-30℃。

热轧工序中，实施例1-5的工艺参数如表6所示：

表6 实施例1-5热轧工序参数

工艺参数	进口温度，℃	终轧温度，℃	卷取温度，℃	中间坯厚度，mm	轧辊轧制公里数，Km	夹送辊压力系数
							实施例1	1030	888	680	32	25	0.5
实施例2	1042	900	700	40	30	0.6
							实施例3	1067	860	660	35	35	0.7
实施例4	1080	870	715	34	10	0.9
							实施例5	1073	881	740	36	20	0.8

本实施例热轧钢卷性能均匀性较好，五个实施例之间横纵向不同位置处性能差值：抗拉强度0-6MPa，屈服强度0-5MPa，延伸率0-5%。

晶粒均匀性情况：合理的轧制、卷取温度及夹送辊压力系数设定保证了除边部外均不存在表面粗晶情况，晶粒尺寸均匀。在距边部10mm以内存在一定的表面粗晶情况，但可在后续冷轧、连退生产过程中切除，不会影响冷轧成品晶粒均匀性。

实施例1-5生产连铸坯经过低倍检验没有出现中心裂纹、中心疏松和中心偏析等缺陷，铸坯表面及皮下没有夹渣缺陷；热轧钢卷表面质量、组织均匀性及板形优良，可以很好地满足后续冷轧工艺的需求。

Claims

1.一种深冲电池壳用钢的生产方法，其特征在于通过下述步骤生产：铁水脱硫→转炉冶炼→RH真空处理→常规板坯连铸→热轧；

所述铁水脱硫，进行深脱硫处理，铁水包复合喷吹石灰和镁粉后，将渣捞净，铁水表面无渣，铁水裸露面≥90%，入炉铁水S≤0.003%，铁水温度≥1250℃；

所述转炉冶炼，终渣碱度3.5-4.0；钢水控制成分质量百分比C：0.030-0.045%，S≤0.008%，P≤0.018%；终点温度1690-1730℃，终点氧位：450-750ppm；

所述RH真空处理，进站温度≥1610℃，进站氧位：350-600ppm，脱碳、脱氧和微合金化，避免钢水吹氧升温，提高钢水洁净度；出站化学成分质量百分比为：C 0.015-0.035%、Mn0.15-0.25%、S≤0.010%、P≤0.018%、Si≤0.02%、Alt 0.030-0.060%、Ti 0.008-0.015%、[N]≤0.0030%，出站温度：1595-1620℃；

所述常规板坯连铸，中间包钢水温度1560-1570℃；中间包采取挡渣墙、挡渣堰，中间包烘烤温度≥1100℃，烘烤时间≥4小时，中间包使用无碳镁质耐材,无碳铝质吹氩上水口、吹氩塞棒和浸入式水口；使用无碳低硅覆盖剂，结晶器使用无碳、低碱度、高粘度保护渣；中间包高液位浇注；中间包高过热度浇注，过热度≥30℃；恒拉速浇注，控制液位波动≤±3mm；

所述热轧，要求精轧进口温度1030-1080℃，终轧温度860-900℃，卷取温度660-740℃；轧辊轧制公里数控制在10-35km；中间坯厚度32-40mm，中间坯切头和切尾长度均为300-500mm；采用U型冷却，头尾30-60米升温15-30℃。

2.根据权利要求１所述的一种深冲电池壳用钢的生产方法，其特征在于所述转炉冶炼、RH真空处理和常规板坯连铸工序，中包钢水氧、氮含量质量分数控制为T[O]≤20ppm、[N]≤30ppm。

3.根据权利要求１所述的一种深冲电池壳用钢的生产方法，其特征在于所述转炉冶炼工序中炉后钢包使用连用周转钢包，并加盖，控制全程温降；拉碳次数为1次；采用滑板与挡渣锥联合挡渣，下渣厚度≤30mm。

4.根据权利要求2所述的一种深冲电池壳用钢的生产方法，其特征在于：所述RH真空处理工序中使用机械真空泵装置，浅处理脱碳期真空度200-350mbar，环流氩气流量50-60Nm³/min，碳氧反应时间5-10min；要求采用一次脱氧合金化，脱氧、合金化结束后静循环时间8min；RH复压至连铸开浇间隔时间≥20min。

5.根据权利要求1所述的一种深冲电池壳用钢的生产方法，其特征在于所述常规板坯连铸工序中钢包到中间包采用长水口加氩气密封保护钢水；铸坯在进入加热炉前进行修磨，双面修磨2mm。

6.根据权利要求1所述的一种深冲电池壳用钢的生产方法，其特征在于所述热轧工序中使用新修磨的精轧辊；卷取夹送辊压力系数0.5-0.9。