CN107177731A - 一种充电电瓶用深冲冷轧钢带及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种充电电瓶用深冲冷轧钢带及其制备方法和应用，所述钢带的制备方法为：将牌号为BUFD的冷轧板在650‑685℃下进行退火处理；对退火处理后得到的钢带进行平整和表面毛化处理，得到深冲冷轧钢带。本发明将深冲冷轧钢带的延伸率提高到40％左右，提高了其深冲性能和弯曲次数，使其在冲孔拉毛弯曲成型时无断裂，符合电瓶用基带的制备要求。且通过毛化处理使钢带的表面为2D表面，粗糙度为Ra为0.70‑0.90um，有利于在后续对钢带进行电镀加工时增加镀层与钢带的结合面积，使镀层与钢带结合更牢固。适用于工业化生产，具有广阔的应用前景。

Description

一种充电电瓶用深冲冷轧钢带及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及热处理领域，具体涉及一种充电电瓶用深冲冷轧钢带及其制备方法和应用。
背景技术
电瓶，也叫蓄电池，是电池的一种，它的工作原理就是把化学能转化为电能。经过百余年的发展与完善其已成为世界上广泛使用的一种化学电源，具有良好的可逆性、电压特性平稳、使用寿命长、适用范围广、原材料丰富(且可再生使用)及造价低廉等优点。主要应用在交通运输、通讯、电力、铁路、矿山、港口、国防、计算机、科研等国民经济各个领域，成为社会生产经营活动和人类生活中不可缺少的产品。
电瓶的基带指充电电瓶内部冲孔拉毛弯曲成型，镀镍挂浆后做为充电电瓶的阳极，电瓶的制备过程中对基带材料的性能要求较高。随着科技的进步，电瓶的应用领域在不断的拓宽。诸如高铁、飞机等大型运输工具和吊车、升降平台等重型机械设备需要更大功率、更大电流以及更高强度的电瓶，同时对电瓶基带的制备也提出了更高的要求。
目前充电电池行业用基带大部分选用普通碳素结构钢Q195和SPCC钢种，通常采用在590-610℃下进行退火处理，利用拉矫改善钢带平直度工艺生产电瓶基带用钢带。然而此种钢带韧性不足，延伸率一般在27-30％，将其应用于更大功率、大电流的电瓶基带制备时，经冲孔拉毛后弯曲成型时极易断裂，成品率较低，难以满足要求。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种充电电瓶用深冲冷轧钢带及其制备方法和应用，提高了钢带的韧性，其延伸率达到40％左右，解决了充电电瓶用基带冲孔拉毛后弯曲成型时冲孔处易断裂的难题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种充电电瓶用深冲冷轧钢带的制备方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将牌号为BUFD的冷轧板在650-685℃下进行退火处理；
(2)对步骤(1)退火处理后得到的钢带进行平整和表面毛化处理，得到深冲冷轧钢带。
本发明选用牌号为BUFD的特深冲碳素结构钢材为原料，在650-685℃下进行退火，提高了钢带的韧性，使钢带的延伸率提高到40％左右，增加其深冲性能和弯曲次数。得到的深冲冷轧钢带在用于充电电瓶用基带制备时，经冲孔拉毛弯曲成型处理无断裂现象。
本发明选择对已高温退火处理恢复材料塑性的钢带进行平整处理，以消除钢带的屈服平台，避免钢带在冲孔拉伸弯曲时出现冲压滑移线，提高钢带的韧性防止弯曲断裂。本发明选择在平整处理过程中同时对钢带进行表面毛化处理，使得到的深冲冷轧钢带表面为2D表面，粗糙度为Ra为0.70-0.90um，有利于在后续对钢带进行电镀加工时增加镀层与钢带的结合面积，使镀层与钢带结合更牢固。
根据本发明，按质量百分含量计，所述牌号为BUFD的冷轧板由以下组分组成：C≤0.008％；Mn≤0.30％；P≤0.02％；S≤0.02％；Al≥0.015％；Ti≤0.20％；余量为Fe。
根据本发明，在步骤(1)所述退火处理前将牌号为BUFD的冷轧板压延为成品原料钢卷。
根据本发明，选用四辊可逆冷轧机对牌号为BUFD的冷轧板进行压延。
根据本发明，所述成品原料钢卷的厚度为0.10-0.50mm，例如可以是0.10mm、0.15mm、0.20mm、0.25mm、0.30mm、0.35mm、0.40mm、0.45mm或0.50mm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，所述成品原料钢卷的宽度为390-420mm，例如可以是390mm、395mm、400mm、405mm、410mm、415mm或420mm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
本发明所述成品原料钢卷的宽度优选为405mm。
根据本发明，所述成品原料钢卷表面为2B面，表面粗糙度Ra为0.15-0.25μm，例如可以是0.15μm、0.16μm、0.17μm、0.18μm、0.19μm、0.20μm、0.21μm、0.22μm、0.23μm、0.24μm或0.25μm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，所述成品原料钢卷的硬度HV≥200。
根据本发明，所述成品原料钢卷的抗拉强度为490-785MPa，例如可以是490MPa、520MPa、550MPa、580MPa、610MPa、640MPa、670MPa、700MPa、730MPa、760MPa或785MPa，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，在步骤(1)所述退火处理前对所述成品原料钢卷进行脱脂和松卷处理。对所述成品原料钢卷进行松卷处理，目的是为了避免后续退火处理过程中钢卷钢带间出现粘结。
根据本发明，所述脱脂的操作为：对所述成品原料钢卷开卷，然后在60-70℃下，使用碱性脱脂液对成品原料钢卷依次进行浸入式和高压喷淋二级脱脂。所述脱脂的温度可以为60℃、61℃、62℃、63℃、64℃、65℃、66℃、67℃、68℃、69℃或70℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，所述碱性脱脂液中除油粉的浓度为30-50g/L，例如可是30g/L、32g/L、34g/L、36g/L、38g/L、40g/L、42g/L、44g/L、46g/L、48g/L或50g/L，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，所述脱脂过程中机组的速度为60-100m/min，例如可以是60m/min、65m/min、70m/min、75m/min、80m/min、85m/min、90m/min、95m/min或100m/min，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
所述脱脂过程中机组的速度指脱脂过程中成品原料钢卷在机组中的运行速度。
根据本发明，对开卷后的成品原料钢卷进行收卷，收卷过程中采取2-6kg/mm2的单位张力，例如可以是2kg/mm2、2.5kg/mm2、3kg/mm2、3.5kg/mm2、4kg/mm2、4.5kg/mm2、5kg/mm2、5.5kg/mm2或6kg/mm2，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
根据本发明，步骤(1)所述退火处理的温度为650-685℃，例如可以是650℃、653℃、655℃、658℃、660℃、663℃、665℃、668℃、670℃、672℃、675℃、677℃、680℃、682℃或685℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
本发明经过大量的实验证明，只有牌号为BUFD的冷轧板在上述温度范围内进行退火处理才能大幅提高材料的延伸率，当选用其他牌号的钢材时则不能达到此效果。当退火处理温度过低时，钢带性能不达标，延伸率更低；温度过高延伸率提高不明显且材料易出现脆性、断裂。
根据本发明，步骤(1)所述退火处理的保温时间为10-12h，例如可以是10h、10.2h、10.4h、10.6h、10.8h、11h、11.2h、11.4h、11.6h、11.8h或12h，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，步骤(1)所述退火处理在强对流气体保护罩式光亮退火炉中进行。
根据本发明，步骤(1)所述退火处理保温结束后随炉冷却到400-450℃后起吊加热罩后鼓风冷却至75℃下出炉，可以随炉冷却到400℃、405℃、410℃、415℃、420℃、425℃、430℃、435℃、440℃、445℃或450℃，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，为保证退火处理后钢带光亮且不被氧化，步骤(1)所述退火处理过程中将冷轧板置于25％N2和75％H2组成的保护气氛中。
根据本发明，所述保护气氛的露点温度小于-60℃，例如可以是-61℃、-63℃、-65℃、-68℃、-70℃、-72℃、-75℃、-78℃、-80℃、-85℃或-90℃，以及其它小于-60℃的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，步骤(2)中使用张力辊单机架二辊平整机对退火处理后得到的冷轧板进行平整和表面毛化处理。
根据本发明，步骤(2)所述平整处理的压下率为1.5-3％，例如可以是1.5％、1.7％、2％、2.3％、2.5％、2.8％或3％，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，步骤(2)所述平整处理时机组的速度为150-200m/min，例如可以是150m/min、160m/min、170m/min、180m/min、190m/min或200m/min，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
所述平整处理时机组的速度指平整处理时钢带在平整机组中的运行速度。
根据本发明，步骤(2)中经过表面毛化处理后得到的深冲冷轧钢带的表面为2D面，表面粗糙度Ra为0.70-0.90μm，例如可以是0.70μm、0.73μm、0.75μm、0.78μm、0.80μm、0.83μm、0.85μm、0.87μm或0.90μm，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
得到深冲冷轧钢带后，可以任选地根据客户对产品要求的规格，对钢带进行分卷处理。所述分卷处理指对深冲冷轧钢带进行切割分卷。
由于碳素结构钢带易生锈，本发明可以任选地在分卷处理时利用静电喷雾技术对钢带进行两面涂油处理，通过将防锈油均匀的涂在钢带的表面，防止钢带锈蚀。
根据本发明，所述涂油处理的喷油量为0.3-3g/m2，例如可以是0.3g/m2、0.5g/m2、1g/m2、1.5g/m2、2g/m2、2.5g/m2或3g/m2，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
根据本发明，所述涂油处理时机组的速度为80-150m/min，例如可以是80m/min、90m/min、100m/min、110m/min、120m/min、130m/min、140m/min或150m/min，以及上述数值之间的具体点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举。
所述涂油处理时机组的速度指涂油处理时深冲冷轧钢带在机组中的运行速度。
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的制备方法得到的深冲冷轧钢带。
本发明制备得到的深冲冷轧钢带具有优异的性能，其伸长率为35-40％，抗拉强度为360-380N/mm2，维氏硬度HV为85-105，表面粗糙度Ra为0.70-0.90μm，且冲孔拉毛弯曲成型无断裂现象。
第三方面，本发明提供一种如第二方面所述的深冲冷轧钢带的应用，所述深冲冷轧钢带应用于充电电瓶基带的制备。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
(1)本发明通过对原料钢材、退火温度以及平整处理工序的选择，大幅提高了深冲冷轧钢带的延伸率，最终将其延伸率提高到40％左右，增加材料的深冲性能和弯曲次数，使其在冲孔拉毛弯曲成型时无断裂，符合电瓶用基带的制备要求，适用于工业化生产，具有广阔的应用前景。
(2)本发明通过选择对退火处理后的钢带进行表面毛化处理，得到了表面为2D表面，粗糙度为Ra为0.70-0.90um的深冲冷轧钢带，有利于在后续对钢带进行电镀加工时增加镀层与钢带的结合面积，使镀层与钢带结合更牢固。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
本发明具体实施例部分所用除油粉为佛山市超科精细化工有限公司生产的型号为F-8300碱性工业除油粉。其他一些诸如压延、开卷、分卷、涂油等工序的具体操作均采用本领域公知的技术进行。
实施例1
(1)将牌号为BUFD的冷轧板压延为厚度0.10mm，宽度405mm，表面2B表面，粗糙度Ra＝0.15-0.25um，硬度HV210，抗拉强度为630MPa的成品原料钢卷；
(2)将步骤(1)得到的成品原料钢卷进行开卷，然后在60℃下，控制机组的速度为80m/min，使用除油粉浓度为40g/L的碱性脱脂液对开卷后的成品原料钢卷依次进行浸入式和高压喷淋二级脱脂，脱脂完成后清洗、烘干，采取2kg/mm2的单位张力对烘干后的成品原料钢卷进行收卷，得到经过松卷处理的成品原料钢卷；
(3)将步骤(2)松卷处理后的成品原料钢卷在强对流气体保护罩式光亮退火炉中进行退火处理，控制退火温度为650℃，保温10h，退火过程在露点温度为-62℃的25％N2和75％H2组成的保护气氛中进行，保温结束后随炉冷却至450℃，起吊加热罩后鼓风冷却至75℃下出炉，得到退火后的钢带；
(4)使用张力辊单机架二辊平整机对退火处理后得到的钢带进行平整和表面毛化处理，控制压下率为2％，张力为10kg/mm2，机组运行速度为200m/min，经过平整毛化处理后得到所述深冲冷轧钢带，其表面为2D表面，表面粗糙度Ra为0.70-0.90μm。
实施例2
(1)将牌号为BUFD的冷轧板压延为厚度0.20mm，宽度400mm，表面2B表面，粗糙度Ra＝0.15-0.25um，硬度HV205，抗拉强度为580MPa的成品原料钢卷；
(2)将步骤(1)得到的成品原料钢卷进行开卷，在70℃下，控制机组的速度为80m/min，使用除油粉浓度为50g/L的碱性脱脂液对开卷后的成品原料钢卷依次进行浸入式和高压喷淋二级脱脂，脱脂完成后清洗、烘干，采取5kg/mm2的单位张力对烘干后的成品原料钢卷进行收卷，得到经过松卷处理的成品原料钢卷；
(3)将步骤(2)松卷处理后的成品原料钢卷在强对流气体保护罩式光亮退火炉中进行退火处理，控制退火温度为670℃，保温11h，退火过程在露点温度为-72℃的25％N2和75％H2组成的保护气氛中进行，保温结束后随炉冷却至420℃，起吊加热罩后鼓风冷却至75℃下出炉，得到退火后的钢带；
(4)使用张力辊单机架二辊平整机对退火处理后得到的冷轧板进行平整和表面毛化处理，控制压下率为3％，张力为8kg/mm2，机组运行速度为180m/min，经过平整毛化处理后得到所述深冲冷轧钢带，其表面为2D表面，表面粗糙度Ra为0.70-0.90μm；
(5)任选地，根据客户对产品要求的规格对步骤(4)得到的深冲冷轧钢带进行分卷处理，采用纵剪机组将钢带分切为184+0/-0.20mm宽、200-220kg/卷，采用辊高压静电涂油机对分切后的钢带两面进行均匀涂油，喷油量控制为0.3-1.5g/m2。
实施例3
(1)将牌号为BUFD的冷轧板压延为厚度0.30mm，宽度410mm，表面2B表面，粗糙度Ra＝0.15-0.25um，硬度HV220，抗拉强度为693MPa的成品原料钢卷；
(2)将步骤(1)得到的成品原料钢卷进行开卷，在70℃下，控制机组的速度为80m/min，使用除油粉浓度为50g/L的碱性脱脂液对开卷后的成品原料钢卷依次进行浸入式和高压喷淋二级脱脂，脱脂完成后清洗、烘干，采取6kg/mm2的单位张力对烘干后的成品原料钢卷进行收卷，得到经过松卷处理的成品原料钢卷；
(3)将步骤(2)松卷处理后的成品原料钢卷在强对流气体保护罩式光亮退火炉中进行退火处理，控制退火温度为685℃，保温12h，退火过程在露点温度为-65℃的25％N2和75％H2组成的保护气氛中进行，保温结束后随炉冷却至420℃，起吊加热罩后鼓风冷却至75℃下出炉，得到退火后的钢带；
(4)使用张力辊单机架二辊平整机对退火处理后得到的钢带进行平整和表面毛化处理，控制压下率为2.5％，张力为20kg/mm2，机组运行速度为200m/min，经过平整毛化处理后得到所述深冲冷轧钢带，其表面为2D表面，表面粗糙度Ra为0.70-0.90μm；
(5)任选地，根据客户对产品要求的规格对步骤(4)得到的深冲冷轧钢带进行分卷处理，采用纵剪机组将钢带分切为184+0/-0.20mm宽、200-220kg/卷，采用辊高压静电涂油机对分切后的钢带两面进行均匀涂油，喷油量控制为0.3-1.5g/m2。
对比例1
与实施例1相比，除了将牌号为BUFD的冷轧板替换为Q195结构钢外，其他步骤和条件与实施例完全相同。
对比例2
与实施例1相比，除了将牌号为BUFD的冷轧板替换为SPCC冷轧板外，其他步骤和条件与实施例1完全相同。
对比例3
与实施例1相比，除了将步骤(3)中退火的温度替换为610℃外，其他步骤和条件与实施例1完全相同，即退火温度过低。
对比例4
与实施例1相比，除了将步骤(3)中退火的温度替换为695℃外，其他步骤和条件与实施例1完全相同，即退火温度过高。
对比例5
与实施例1相比，除了去掉步骤(4)对钢带的平整和毛化处理外，其他步骤和条件与实施例1完全相同，即退火处理后直接得到成品钢带。
对比例6
与实施例1相比，除了去掉步骤(4)中对钢带的毛化处理外，其他步骤和条件与实施例1完全相同，即退火处理后只进行平整处理。
性能测试
对实施例1-3，对比例1-6中得到的产品进行性能测试，采用本领域公知的方法分别测试其维氏硬度、抗拉强度、伸长率和表面粗糙度。冲孔拉毛弯曲成型的工艺流程为：采用冲床利用模具对钢带冲孔，钢带背后有冲出的毛刺，然后对冲孔后背面有毛刺的钢带进一步90°角弯曲成型。测试结果如表1所示。
表1
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种充电电瓶用深冲冷轧钢带的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将牌号为BUFD的冷轧板在650-685℃下进行退火处理；
(2)对步骤(1)退火处理后得到的钢带进行平整和表面毛化处理，得到深冲冷轧钢带。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，按质量百分含量计，所述牌号为BUFD的冷轧板由以下组分组成：C≤0.008％；Mn≤0.30％；P≤0.02％；S≤0.02％；Al≥0.015％；Ti≤0.20％；余量为Fe。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤(1)所述退火处理前将牌号为BUFD的冷轧板压延为成品原料钢卷；
优选地，选用四辊可逆冷轧机对牌号为BUFD的冷轧板进行压延；
优选地，所述成品原料钢卷的厚度为0.10-0.50mm，宽度为390-420mm；
优选地，所述成品原料钢卷表面为2B面，表面粗糙度Ra为0.15-0.25μm；
优选地，所述成品原料钢卷的硬度HV≥200；
优选地，所述成品原料钢卷的抗拉强度为490-785MPa。
4.如权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，在步骤(1)所述退火处理前对所述成品原料钢卷进行脱脂和松卷处理；
优选地，所述脱脂的操作为：对所述成品原料钢卷开卷，然后在60-70℃下，使用碱性脱脂液对成品原料钢卷依次进行浸入式和高压喷淋二级脱脂，脱脂完成后清洗、烘干；
优选地，所述碱性脱脂液中除油粉的浓度为30-50g/L；
优选地，所述脱脂过程中机组的速度为60-100m/min；
优选地，所述松卷的操作为：对所述成品原料钢卷开卷后，采取2-6kg/mm2的单位张力对其进行收卷。
5.如权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述退火处理的保温时间为10-12h；
优选地，步骤(1)所述退火处理在强对流气体保护罩式光亮退火炉中进行；
优选地，步骤(1)所述退火处理保温结束后随炉冷却到400-450℃，起吊加热罩后鼓风冷却至75℃下出炉；
优选地，步骤(1)所述退火处理时将钢带置于25％N2和75％H2组成的保护气氛中；
优选地，所述保护气氛的露点温度小于-60℃。
6.如权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中使用张力辊单机架二辊平整机对退火处理后得到的钢带进行平整和表面毛化处理；
优选地，步骤(2)所述平整处理的压下率为1.5-3％；
优选地，步骤(2)所述平整处理时机组的速度为150-200m/min。
7.如权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中经过表面毛化处理后得到的深冲冷轧钢带的表面为2D面，表面粗糙度Ra为0.70-0.90μm。
8.如权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，任选地，对步骤(2)得到的深冲冷轧钢带进行分卷处理；
优选地，在分卷处理时利用静电喷雾技术对钢带进行两面涂油处理；
优选地，所述涂油处理的喷油量为0.3-3g/m2；
优选地，所述涂油处理时机组的速度为80-150m/min。
9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法得到的深冲冷轧钢带。
10.如权利要求9所述的深冲冷轧钢带的应用，其特征在于，所述深冲冷轧钢带应用于充电电瓶基带的制备。
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