CN1062915C - 一种用于带卷捆扎机的非热处理钢带及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种用于具有高抗拉强度和高可成形性的非热处理钢带的方法及设备，该钢带可在带卷捆扎机上做为包装物的扎紧带环。制成钢带的钢含碳约0.20～0.25%，锰0.30～0.60%，磷最多0.04%，硫最多0.05%，用以生成全铝镇静钢的铝，硅最多0.10%，硼与自由氮之比约为1.07～1.43。在约593.3℃的温度下卷取钢，以降低卷取后空冷时的自身退火。用冷轧法使卷取的钢的压下量约为80%，以提高制成钢带前的抗拉强度，该钢带可用锌涂层来保护。

Description

一种用于带卷捆扎机的非热处理钢带及其生产方法

本发明一般涉及一种用于金属带的方法及设备，更确切地说，是涉及一种用于具有高抗拉强度和高可成形性的非热处理钢带的新型方法及设备，上述钢带可做为在用带卷捆扎机包装物品时的捆紧带环。

通常以钢带或聚合带作为捆紧带环，在自动或人工操纵的带卷捆扎机上，将物品牢牢地捆成一捆，堆放在架上或放在板条箱内以便运输、贮存及销售。在某些应用中，尤其是在那些用带子扎紧具有相当大的重量的捆，如一垛砖的应用中，要求采用钢带捆扎，这是因为它比聚合物及已有的非热处理金属带具有较大的抗拉强度，并且不易于由磨损而降低其品质。此外，虽然某种已有的钢带可以很容易地用来捆扎具有圆柱形以及其他形状的光滑或有棱角表面的重包装物，但是在拉伸作用下缠绕有锐边及棱角的包装时，钢带的应用范围就要受到限制。更具体地说，对于有锐边或具有小曲率半径的角(如90°角)的包装而言，已有的钢带会有一个问题，即，由于要将带子拉紧至一定程度，以保证扎紧所包装的物品，这样带子便要承受相当大的应力及应变。这种应力及应变经常使靠近包装物品的边缘及拐角处的带子发生断裂。特别地，非热处理的带子因其塑性相对较低，在这种情况下使用，是使其产生失效的原因。在该带在快速捆扎的应用过程中应用于在短时间内产生大的张力的自动带卷捆扎机上并被拉紧时，该问题可能更加严重。通过在使用时降低带子的张力可能防止其断裂，但是降低带子的拉紧程度可能引起物品的不安全包装，因此这经常是一种不被采用的方案。也有建议在包装物的锐边或拐角与带子之间放一块保护板，以降低带子的应力及应变，但是这就需要增加一道消耗时间的工序，而且在自动捆扎的操作中不易做为一个整体使用。此外，在很多使用情况下，在包装物品的拐角与带子之间放置保护板可能不会确实地抵消带子的受力，从而防止其断裂或失效。

组成钢带的钢的物理特性决定了带子的抗拉强度及可成形性。适用于钢带的铁基材料一般含有碳，将碳加入钢内能增加带的抗拉强度。然而，碳的加入也有增加钢脆化的趋势，它降低了钢的可成形性，并相应地降低了钢带在不出现断裂的情况下绕过棱角的能力。自由氮是引起钢脆化的另一因素，也是应变时效的原因，它使钢在塑性变形的过程中扭曲。在低碳钢中，自由氮的有害影响比碳的有害影响大。通常，这些有害影响是在钢承受塑性变形时，自由氮及碳迅速漫延到整个钢结构中并在晶格结构中发生缺陷及错位的地方集结的能力所导致的。自由氮及碳原子在极小范围内的集中会防止晶格结构中的单个原子围绕晶格结构从一个位置移到下一个位置，而且这种集中会导致晶格结构被锁住和断裂，而不发生塑性变形。

众所周知，在钢中添加元素如钛、锆或硼，将能清除自由氮，即，通过使这些元素分别与自由氮发生反应，生成氮化钛、氮化锆或氮化硼而从钢中去除有害的自由氮量。自由氮的去除会改进可成形性及塑性，降低与应变时效有关的冷作硬化及脱氮。但是，众所周知，钛及锆的氮化物的形成会使钢的基体在冷轧过程中发生断裂，并降低全硬冷轧钢材中的残余塑性。此外，为清除氮所添加的其他元素量超过清除自由氮所需的量将会增加钢的淬透性并降低钢的可成形性，其它添加物可能会导致脆化。

大家也清楚，由冷加工进行的钢的轧制将提高钢的抗拉强度，由此在仍保持一固定的抗拉强度时允许降低含碳量。但是由冷加工作进行的钢的轧制也会增加钢的脆化并降低其可成形性。因此，在钢的可成形性是重要的应用中，在一限定的程度上进行冷加工的轧制，以避免其脆化以及在钢的可成形性方面的操作损失。例如，在生产钢管的工艺中，由冷加工进行的钢的轧制限制在大约10％，因为进一步进行的冷加工轧制会增加钢的脆化程度，以致出现钢管在成形前已断裂的情况。

在本技术领域中众所周知，用其他元素与钢制成合金或通过热处理的方法可以改善钢的抗拉强度。然而，这些方面的成本相对较高，而且一般不是解决与钢捆扎有关的问题的最适宜的方法。同时，热处理需要能量输入，从而更加恶化了目前能源短缺的情况。

由上所述，在将钢带用于捆扎的技术领域内，存在着经证明的对其改进的要求。

因此，本发明的一个目的是提供一种新型的钢带。

本发明的另一目的是提供一种新型的，具有高抗拉强度及高可成形能力的非热处理钢带。

本发明的再一目的是提供一种新型的钢带，它由含有用以形成全铝镇静钢的足够量铝的钢制成，其中，铝能去除有害的氧量及有害的氮量。

本发明还有一个目的是提供一种新型的钢带，它是由包括一定比例量的硼与自由氮的钢制成的，该比例量可以去除自由氮，而不会增加钢的淬透性及钢的脆化。

本发明的第五个目的是提供一种新型的钢带，它是由在某一温度下盘绕的钢制成的，在该温度下的盘绕能使钢在盘绕后的空冷过程中发生的自身退火的可能性降低。

本发明的第六个目的是提供一种新型的钢带，它由按80％的程序通过冷加工轧制的钢制成，该轧制方法能增加抗拉强度，同时能保持可接受程度的成形能力。

因此，本发明的目的在于生产一种具有高抗拉强度和高可变形性的非热处理钢带的新型方法及设备，该钢带可能做为用带卷捆扎机包装物品时的捆扎带环。该钢带由含有以下元素的钢制成，即含碳约0.20-0.25％，含锰约0.30-0.60％，含磷最多约为0.04％，含硫最多约为0.05％，含有生成全铝镇静钢所需的足够的铝量，其中铝可以去除有害的氧量及自由氮量，含硅最多约0.10％，它按另一方法去除其中有害的氧量及自由氮量，并且硼与自由氮的比例近似地在1.07-1.43的范围内，这里的硼也可去除自由氮，但不会增加淬透性及脆化。钢在大约593.3℃的卷取温度下卷取，以减少在卷取之后的空冷过程中产生的自身退火。在第二个实施例中，钢在低于593.3℃的温度下进行卷取，以减少在卷取之后的空冷过程中产生的自身退火。然后，在将其制成可能有镀锌保护层的钢带之前，用冷轧的方法将经卷取的钢压缩约80％。

本发明的这些及其他目的，特性及优点，将在下面的对发明进行的详细描述中显而易见。

本发明包括一种用来生产一种可用于带卷捆扎机的高抗拉强度及高可成形性的非热处理钢带的方法和设备。该钢带可用来安全的捆扎带棱边和拐角的重包装物，例如捆一垛砖，可根据物品捆扎成形且无断裂.在一个实施例，该钢带的断面尺寸约为1.27cm×0.05cm，而在第二个实施例中，钢带的断面约为1.59cm×0.05cm。

但是，本发明可以用于具有任何断面尺寸的钢带。典型实例的钢带具有下列近似的特理特性，它们是通过实验而得到的。

断面尺寸

            1.27cm×0.05cm  1.59cm×0.05cm

拉断强度    5607-8108N      7104-9988N

抗拉强度    915-1126MPa     915-1126MPa

延伸率      0-4％           0-4％

弯曲试验    最小1R          最小1R

弯曲试验基本上是将带子弯曲超过一个90°的尖角，然后将其恢复至原有的方位，1R的结果是指将带子一次弯曲90°并回收到原位而无断裂现象。

本发明涉及铁的一次加热的准备，调整硼的含量，成形钢板，在适当的温度下卷取，及用冷轧的方法对钢进行大压下量的轧制。

加热一般包括具有下列化学性质的元素的化合作用，其百分比是近似的。

碳      0.20-0.25％

锰      0.30-0.60％；

磷      最多0.04％；

硫      最多0.05％；

铝      为全铝镇静钢；

硅      最多0.10％；以及

1.07-1.43硼/氮(硼与氮之比)

加入一定量的碳是为了保证抗拉强度，而不是增加其脆化，以致对其可成形性产生有害的影响。加入足够量的铝是用以生成全铝镇静钢(AK)的。更具体地说，加入一定量的铝，可通过铝与氧反应生成氧化铝并与自由氮反应生成氮化铝而去除另外的有害的氧及自由氮。硅也可通过与氧反应生成氧化硅而去除氧。硼的加入也是通过与自由氮反应生成氮化硼来去除钢中的自由氮。然而，硼与自由氮反应，而自由氮就不与铝反应生成氮化铝。加入的硼量取决于铁中的自由氮含量，因此以硼与氮之比的方式来表示，其在本发明中的范围近似为1.07-1.43。硼的加入量仅为用以清除氮所必需的程度，不可过量，因为这会增加淬透性及脆化。铝和硅与氧反应生成氧化铝及氧化硅，可防止硼与氧反应生成氧化硼。铝和硅与氧的反应可保护在氧化硼形式中消耗的硼。加热不包括如钛和锆的元素，它们在清除氮方面比硼更有效。这些有效的氮清除剂与氮的反应比与硼的反应更容易进行，它们在与氮反应后不会留下与硼反应所需的氮，而最后所得到的自由硼会增加淬透性及脆化。

在一个实施例中，加热包括一种工业品级的低碳钢，如AISI1023，与铝、硅及硼的组合。AISI1023含有在上述确定的范围内的碳、锰、磷和硫，以及含有约在0.0035-0.0065％的范围内的氮。因此，硼的加入量约在0.005-0.007％的范围内，以达到硼与氮的比在约为1.07-1.43的范围内。在自由氮的含量增加或减少时，应调整硼的含量，以保证遵循上述确定的硼与自由氮的比例，这将有益于氮的清除，而不会降低可成形性。然后，将最终得到的钢铸成钢锭，可将其轧成板坯，或者在另一实施例中，钢可以连铸成板坯，再进一步地加工。

板坯在热轧机上轧制，通过热轧轧成热钢带。在板坯的加工过程中，板坯可先通过一台再加热炉，然后再通过一组粗轧机座和精轧机座，将其轧成热钢带。当钢带离开精轧机座之后，通过卷曲机架，使其卷成盘卷，然后空冷。在空冷过程中，钢有自身退火现象，这使钢有抗拉强度降低的趋势，并导致对钢产生有害的影响。在一个实施例中，钢在精轧后均匀冷却，并在约593.3℃的卷取温度下进行盘卷，以降低在卷取之后的空冷过程中产生的自身退火作用。在卷取及空冷后，在制成钢带之前，用冷轧法使盘卷的钢的压下量为70％以上。在另一实施例中，在钢带制成之前，用冷轧法将钢带压下近80％。该钢带也可由电镀或热浸法镀以锌粉涂料，以形成防止钢带腐蚀的保护层。

上述说明能使本技术领域中的每一个普通技术人员了解和使用本发明的这些最佳实施例。值得本技术领域中的技术人员称道的是可对在此公开的实例进行变型、改进及等效处理。因此，本发明仅在附加的权利要求书中受到限制。

Claims (8)

1．一种用于带卷捆扎机的非热处理钢带，该钢带的抗拉强度基本上在915MPa-1126MPa的范围内，延伸率基本上在0.0-4.0％的范围内，且其最小弯曲基本上为1R，该钢带由用冷轧法轧制的经卷取的钢带制成，该钢带包括：含量如下的钢，即含0.02-0.25％的碳，0.30-0.60％的锰，最多为0.04％的磷，最多为0.05％的硫，最多为0.10的硅，含有足够量的用以生成全铝镇静钢的铝，以及硼与自由氮之比基本上在1.07-1.43的范围内，钢在基本上为593.3℃的卷取温度下卷取，经卷取的钢由冷轧方法基本上压下80％。

2．根据权利要求1所述的钢带，其特征在于，所述钢带的断面尺寸为1.27cm ×0.05cm，其抗断强度基本上在5607-8108N的范围内。

3．根据权利要求1所述的钢带，其特征在于，所述钢带的断面尺寸为1.59cm ×0.05cm，其抗断强度基本上在7104-9988N的范围内。

4．根据权利要求1所述的钢带，其特征在于，在低于593.3℃的卷取温度下卷取所述钢带。

5．一种生产用于带卷捆扎机的钢带的方法，所述钢带由抗拉强度基本上在915MPa-1126MPa的范围内，延伸率基本上在0.0-4.0％的范围内并且最大弯曲基本上为1R的钢制成，所述方法包括以下步骤：制成含有下述成份的钢，即含有0.20-0.25％的碳，0.30-0.60％的锰，最多含有0.04％的磷，最多含有0.05％的硫，最多为0.10％的硅，足够量的为生成全铝镇静钢的反应铝，加入硼以达到硼与自由氮之比基本上在1.07-1.43之间；

基本上在为593.3℃的卷取温度下卷取所述钢；并且

用冷轧法将卷取的钢基本上压下80％。

6．根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述钢是在低于593.3℃的温度下卷取的。

7．根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述钢是用冷轧的方法将其基本上压下80％的。

8．根据权利要求7所述的方法，其特征在于，将所述钢加工成钢带。