CN113930664B - 一种高纯净电池壳钢及其制造方法 - Google Patents

一种高纯净电池壳钢及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113930664B
CN113930664B CN202010606410.6A CN202010606410A CN113930664B CN 113930664 B CN113930664 B CN 113930664B CN 202010606410 A CN202010606410 A CN 202010606410A CN 113930664 B CN113930664 B CN 113930664B
Authority
CN
China
Prior art keywords
steel
battery case
purity
inclusions
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010606410.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113930664A (zh
Inventor
王睿之
陈兆平
蒋晓放
张敏
职建军
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baoshan Iron and Steel Co Ltd filed Critical Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority to CN202010606410.6A priority Critical patent/CN113930664B/zh
Publication of CN113930664A publication Critical patent/CN113930664A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113930664B publication Critical patent/CN113930664B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/004Very low carbon steels, i.e. having a carbon content of less than 0,01%
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/001Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths of specific alloys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22DCASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D11/00Continuous casting of metals, i.e. casting in indefinite lengths
    • B22D11/10Supplying or treating molten metal
    • B22D11/11Treating the molten metal
    • B22D11/116Refining the metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0006Adding metallic additives
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/06Deoxidising, e.g. killing
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/068Decarburising
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21CPROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/10Handling in a vacuum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/005Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing rare earths, i.e. Sc, Y, Lanthanides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/06Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing aluminium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C38/00Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/14Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing titanium or zirconium
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

本发明公开了一种高纯净电池壳钢,其除了Fe以外还含有质量百分比如下的下述化学元素:C:0.0015~0.0025%,Si:0.03~0.04%,Mn:0.1~0.2%,Ti:0.04~0.07%,Al:0.04~0.07%,Ce:0.0010~0.0050%,0<P≤0.013%。此外本发明还公开了一种高纯净电池壳钢的制造方法,其包括步骤:(1)冶炼;(2)精炼;(3)连铸喂丝:喂含有Ce元素的稀土丝对钢中夹杂物进行细化。本发明所述的高纯净电池壳钢中尺寸大于5微米的夹杂物的密度≤0.05个/mm2;尺寸大于1微米的夹杂物的密度≤25个/mm2;夹杂物的平均直径≤2微米,该高纯净电池壳钢纯净度高,能够有效减少其发生“砂眼”缺陷的风险,具有良好的推广前景和应用价值。

Description

一种高纯净电池壳钢及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种金属材料及其制造方法,尤其涉及一种钢种及其制造方法。
背景技术
电池壳钢,特别是超低碳电池壳钢是一种高品质要求的冷轧产品,其要求钢板可以满足高速、深冲与减薄拉伸工艺的要求。电池壳在冲制后针对缺陷的检测比较困难,一般在镀镍或重液后才会发现缺陷,这会给用户造成产品使用安全和环保问题。
通常钢壳一旦出现小范围的质量问题,将涉及的卷号全部退货,因此,用户对电池壳钢的质量要求极其苛刻。
在现有技术中,电池钢壳在冲制后,无法采用自动机械方式对钢壳表面进行缺陷检查。由于1吨基板即可冲制约18万只钢壳,每天冲制钢壳数量太大,无法实现全面检测,只能是在冲制过程中和镀镍过程后进行抽检人工检查。然而,即使采用人工抽检,钢质砂眼缺陷的的针状形貌也不易被肉眼检查发现,易发生漏检。若电池壳钢表面存在氧化物夹杂导致的砂眼缺陷,在电池壳钢充填电池材料后,由于电池材料的强腐蚀性,随着存放或使用时间的延长不断腐蚀最终会发生漏液事故甚至爆炸事故。
在电池行业里,钢壳生产厂对提供钢带的生产厂要求是十万分之一的废次率,若超过这个比例,用户就会对这批材料作全部退货处理并可能同时承担电镀成本。因此,电池壳钢要求的钢质纯净度及其高,甚至达到了苛刻的要求。
需要说明的是,从控制炼钢钢质纯净度的角度来看,低碳钢系列的纯净度比较容易控制,而超低碳钢纯净度控制较难。
目前,随着钢壳需求的不断增加,钢壳厂家都引进高冲制速度的旭精机,超低碳钢系列的电池壳钢比例占国内市场的主要份额,并其份额仍在不断上升。相应地,随着电池容量的上升,钢壳减薄量不断提高,由原先0.25mm减薄到0.18mm提高到减薄至0.15-0.16mm,这对基板的纯净度要求也越来越高。
公开号为CN102310178A,公开日为2012年1月11日,名称为“一种解决铸坯中心偏析的方法”的中国专利文献,该方法包括一些措施:1、钢水过热度控制,2、上钢S含量控制;3、连铸结晶器喂丝控制;4、连铸拉速控制;5、连铸二冷制度控制;6、铸坯堆冷控制。根据铸坯中心偏析的形成机理,对连铸拉速、中包浇注钢水过热度、铸机开口度进行优化,同时采用向结晶器内添加成核剂,二冷段采用电磁搅拌和凝固末端轻压下,改善铸坯凝固过程中由于选分结晶的原因,富集溶质元素钢液被封闭而不能与其它液体交换而形成C、S、Mn等元素的中心偏析。
公开号为CN1824430A,公开日为2006年8月30日,名称为“连铸中间包稀土加入工艺”的中国专利文献公开了一种在连铸机生产中加入稀土的工艺。在低氧、低硫和无铝的钢水条件下采用中间包稀土加入工艺可取得较好效果。可解决一机多流连铸机生产稀土钢的难题。有净化钢液和使稀土在钢中分布较均匀的优点,同时,节省了投资,减少了设备占地面积,为工人创造了良好的工作空间。同时也适用一机一流连铸机生产稀土钢。该工艺操作简单方便,便于实施。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种高纯净电池壳钢,本发明所述电池壳钢通过合理优化合金成分设计,可以有效保证钢板的高纯净度。该电池壳钢纯净度高,能够减少其发生“砂眼”缺陷的风险,具有良好的推广前景和应用价值。
为了实现上述目的,本发明提供了一种高纯净电池壳钢,其除了Fe以外还含有质量百分比如下的下述化学元素:
C:0.0015~0.0025%,Si:0.03~0.04%,Mn:0.1~0.2%,Ti:0.04~0.07%,Al:0.04~0.07%,Ce:0.0010~0.0050%,0<P≤0.013%。
进一步地,在本发明所述的高纯净电池壳钢中,其各化学元素质量百分比为:
C:0.0015~0.0025%,Si:0.03~0.04%,Mn:0.1~0.2%,Ti:0.04~0.07%,Al:0.04~0.07%,Ce:0.0010~0.0050%,0<P≤0.013%;余量为Fe和其他不可避免的杂质元素。
在本发明所述的高纯净电池壳钢中,各化学元素的设计原理如下所述:
C:在本发明所述的高纯净电池壳钢中,碳是电池壳钢中重要的元素,降低钢中C元素的含量,能够有效提高电池壳钢的冲制速度。钢中C元素含量不宜过高,若钢中C元素含量过高,在高速冲床上使用时,会在钢壳表面发生拉丝缺陷。当钢中C元素含量小于0.0025%时,适合冲制速度较高的进口旭精机,冲制速度可以高达130-180只/min。基于此,在本发明所述的高纯净电池壳钢中控制C的质量百分比在0.0015~0.0025%之间。
Si:在本发明所述的高纯净电池壳钢中,钢中需要加入适量的Si元素,Si元素是冶炼过程中重要的脱氧剂。但需要注意的是,钢中Si元素含量不宜过高,若钢中Si元素的含量过高,则会导致钢中出现串状的Al-Si系夹杂物,影响钢的纯净度。基于此,在本发明所述的高纯净电池壳钢中采用低Si设计,控制Si的质量百分比在0.03~0.04%之间。
Mn:在本发明所述的高纯净电池壳钢中,需要说明的是,Mn元素不仅是炼钢过程中重要的脱氧剂,Mn元素也可与钢中的S元素发生反应,生成MnS,从而消除S在钢中的有害影响,Mn元素对电池壳钢保持一定的强度和表面质量具有重要作用。基于此,在本发明所述的高纯净电池壳钢中控制Mn的质量百分比在0.1~0.2%之间。
P:在本发明所述的高纯净电池壳钢中,P元素具有很强的固溶强化作用,其可以显著提高钢的强度和硬度,从而保证获得的电池壳钢的性能。因此,在本发明所述的高纯净电池壳钢中控制P的质量百分比为0<P≤0.013%。
Ti:在本发明所述的高纯净电池壳钢中,Ti元素不仅能与氮、氧结合生成含Ti氧化物和氮化物,Ti也可以增加电池壳钢的深冲性能,在发明中Ti还可以起到一部分的脱氧作用。为了保证Ti元素能够有效发挥其有益效果,需要控制钢中Ti元素含量不低于0.04%。但是,需要注意的是,钢中Ti元素含量过高,会促进大尺寸TiN的生成,造成冲压缺陷。基于此,在本发明所述的高纯净电池壳钢中控制Ti的质量百分比在0.04~0.07%之间。
Al:在本发明所述的高纯净电池壳钢中,Al是常用的细化晶粒元素,其也是常用的脱氧剂。为了提高钢水的纯净度,减少钢中的全氧,保证Al元素能够有效发挥其有益效果,钢中Al元素含量需要在0.04%以上。但是,需要注意的是,钢中Al元素含量过高,会显著增加生产成本,而且使钢中的酸溶铝含量增加,提高了二次氧化的风险。因此,在本发明所述的高纯净电池壳钢中控制Al的质量百分比在0.04~0.07%之间。
Ce:在本发明所述的高纯净电池壳钢中,Ce元素是稀土元素,其是本发明中用来细化钢中夹杂物的重要元素。Ce元素通过结晶器喂丝喂入钢中,可以起到细化夹杂物的作用。需要注意的是,钢中不宜添加过多的Ce,若钢中Ce元素含量过高,则会生成大尺寸的稀土氧化物夹杂。基于此,在本发明所述的高纯净电池壳钢中控制Ce的质量百分比在0.0010~0.0050%之间。
需要说明的是,在本发明的化学元素成分设计中,同时控制Al,Ti,Ce三种元素的质量百分比,是因为这三种元素是夹杂物形成的关键,不同的成分组合和脱氧顺序,均会对钢中氧化物的种类造成较大的影响。若钢中Al元素的含量过高,会形成大尺寸的Al2O3夹杂物,这种硬质夹杂物在电池壳钢冲制过程中露头,会形成“砂眼”缺陷,从而影响电池壳生成效率。若钢中Ti的含量过高,则会促进TiN的生成,大尺寸的TiN同样会造成冲制过程中的“砂眼”缺陷。同时,Ti的含量不能太低,过低的Ti含量无法将钢中的氧降低到一个合适的水平,钢中的氧过高,加Al后将会增加钢中的氧化铝含量,降低纯净度。相应地,若钢中Ce元素含量过高,则会在钢中生成大尺寸的稀土氧化物夹杂,这种夹杂物在结晶器中上浮的时间较短,会使钢的纯净度降低。
进一步地,在本发明所述的高纯净电池壳钢中,在其他不可避免的杂质中,S≤0.008%,并且/或者O≤0.0025%。
上述技术方案中,在本发明所述的高纯净电池壳钢中,S和O均是钢中不可避免的杂质元素,在钢中控制S和O元素含量越低越好。
在本发明所述的高纯净电池壳钢中,S元素可以与钢中的Mn生成MnS,在添加稀土处理钢的过程中,钢中加入稀土后,由于稀土具有较强的金属性,稀土与硫的亲合力远大于与铁和硫的亲合力。因此,钢液中的硫元素会很快与稀土元素形成硫化稀土,由于硫化稀土的密度小于钢液的密度,在浮力的作用下硫化稀土会上浮到保护渣中,从而会影响保护渣的熔化。同时,硫化稀土的生成同样会影响稀土对氧化铝的改性作用,所以,需要尽可能的降低钢中的S元素含量。因此,在本发明所述的高纯净电池壳钢中,控制S的质量百分比为S≤0.008%。
相应地,因为稀土加入钢中会与钢中的O元素反应,如果钢中的O元素含量过高,会有大尺寸的稀土氧化物生成,所以在钢中需要尽可能的降低钢中的O元素含量,因此,在本发明所述的高纯净电池壳钢中控制O的质量百分比为O≤0.0025%。
进一步地,在本发明所述的高纯净电池壳钢中,其各化学元素质量百分含量满足:Al/Ce=14~40。上述Al和Ce均分别表示对应元素的质量百分比含量。
上述技术方案中,在本发明所述的高纯净电池壳钢中,在控制单一元素含量的同时,通过控制Al/Ce=14~40,可以有效避免钢中生成大量大尺寸的Al-Ce复合氧化物和单独的大尺寸稀土氧化物。这些氧化物在钢液中难以去除,且尺寸较大,极易造成电池壳钢“砂眼”缺陷。
此外,控制Al元素和Ce元素满足Al/Ce=14~40的比例范围,还可以保证稀土对氧化铝的改性反应进行。
进一步地,在本发明所述的高纯净电池壳钢中,其各化学元素质量百分含量满足:S/Ce=1.4~7。上述S和Ce均分别表示对应元素的质量百分比含量。
上述技术方案中,在本发明所述的高纯净电池壳钢中,控制单一元素含量的同时,控制S和Ce的化学元素质量百分含量满足S/Ce=1.4~7,是因为:稀土具有较强的金属性,稀土与硫的亲合力远大于与铁和硫的亲合力,因此,当钢液中的S元素含量较高时,S元素会很快与稀土元素形成硫化稀土,使得钢中游离态的稀土元素和与细小氧化铝反应的稀土元素的量减少,稀土元素不能起到细化氧化铝夹杂物的效果。
进一步地,在本发明所述的高纯净电池壳钢中,高纯净电池壳钢含有的夹杂物满足下列各项的至少其中一项:
尺寸大于5微米的夹杂物的密度≤0.05个/mm2
尺寸大于1微米的夹杂物的密度≤25个/mm2
夹杂物的平均直径≤2微米。
相应地,本发明的另一目的在于提供一种高纯净电池壳钢的制造方法,采用该制造方法制得的高纯净电池壳钢的钢中尺寸大于5微米的夹杂物的密度≤0.05个/mm2;尺寸大于1微米的夹杂物的密度≤25个/mm2;夹杂物的平均直径≤2微米,钢中夹杂物密度小,具有较高的纯净度。
为了实现上述目的,本发明提出了上述的高纯净电池壳钢的制造方法,包括步骤:
(1)冶炼;
(2)精炼;
(3)连铸喂丝:喂含有Ce元素的稀土丝对钢中夹杂物进行细化。
在本发明所述的高纯净电池壳钢的制造方法中,通过对工艺条件尤其是充分利用连铸喂丝工艺,在连铸结晶器喂入含有Ce元素的稀土丝,从而可以明显细化钢中的夹杂物,稳定制造出高纯净度的电池壳钢。
进一步地,在本发明所述的制造方法中,在步骤(1)中,控制出钢时的氧含量在600ppm以下,出钢温度控制为1670~1680℃;在出钢过程中加入硅铁进行预脱氧。
在本发明所述的高纯净电池壳钢的制造方法中,在控制元素成分的前提下,可以对脱氧工艺进行优化。在本发明的制造方法中,脱氧工艺是Si→Ti→Al(也就是说,先采用Si元素进行脱氧,再通过Ti元素进行脱氧,最后通过Al元素进行脱氧),在转炉出钢时,根据不同的出钢游离氧加入硅铁(SiFe)进行脱氧,保证精炼脱碳前的碳在合适的水平,需要精确控制精炼脱碳前游离氧。这是因为:氧含量太高不仅会造成RH处理初期沸腾喷溅,且还会为后续脱氧过程造成困难,影响钢液洁净度;而若氧含量过低,则会导致RH脱碳负荷加重。
在转炉出钢过程中加入硅铁,利用硅系脱氧合金进行预脱氧,可以有效减少Al脱氧合金的加入生成的Al2O3,同时还能优化精炼处理前氧位,减少大尺寸簇状Al2O3造成砂眼缺陷的风险。需要说明的是,从夹杂物控制角度考虑,采用先Si脱氧,可以有效降低游离氧;而从热力学角度来考虑,Al元素做为比Si元素强的脱氧剂,加Al元素后可以将钢中残留的Si脱氧的产物SiO2还原出来,减少钢中的SiO2夹杂物生成,从而保证钢水的纯净度。
在本发明所述的高纯净电池壳钢的制造方法中,在步骤(1)中,可以采用出钢加硅铁和铝渣脱氧,控制精炼处理前出钢时的氧含量在600ppm以下,例如:控制出钢时的氧含量在500ppm~600ppm之间。在此范围内的游离氧有利于RH脱碳,满足超低碳钢的生成,可以有效降低脱碳终了游离氧,从根本上减少了Al2O3的生成,提高了钢水纯净度。
进一步地,在本发明所述的制造方法中,在步骤(2)中,进行真空脱碳,在脱碳过程中吹入氧气,脱碳后的氧含量在350ppm以下;脱碳后先加入钛合金进行脱氧和合金化,间隔一段时间后再加入铝合金进行脱氧和合金化。
在本发明所述的高纯净电池壳钢的制造方法中,在所述步骤(2)中,在精炼脱碳完成后,可以先加入钛合金进行脱氧,从而进一步降低钢中的氧含量,之后再加入铝合金脱氧和合金化。
采用先Ti脱氧工艺后,钢液可以汇总的将Al脱氧工艺单独的Al2O3夹杂改变为Al-Ti充分的反应的复合夹杂物。该成分的夹杂物呈规则的球形,说明在钢液中为液态,在凝固中成形,熔点低,易上浮去除,同时保证精炼的镇静时间,可以保证大尺寸夹杂物充分的上浮,有效减少钢中大尺寸夹杂物的留存几率,且球形夹杂在冲压过程中露头的机理要小于不规则的硬质Al2O3夹杂。
进一步地,在本发明所述的制造方法中,在步骤(3)中,控制喂丝速度为3~25m/min。
本发明所述的高纯净电池壳钢及其制造方法相较于现有技术具有如下所述的优点以及有益效果:
本发明所述的高纯净电池壳钢合理地优化了高纯净电池壳钢的化学成分设计,向钢中加入了稀土元素,在转炉出钢过程中,加入硅铁预脱氧,在精炼的过程中,通过控制合适的钢中自由氧,并优化脱氧合金和合金加入顺序,并保证镇静时间,使钢液中纯净度提高。此外,本发明所述的高纯净电池壳钢在制造过程中,还通过在结晶器中喂入稀土丝进行夹杂物细化处理,喂丝的过程中未出现保护渣恶化的情况,也未出现板坯夹渣缺陷,冷轧板的夹杂物细化明显,最终制造出高纯净电池壳钢。
本发明所述的高纯净电池壳钢具有非常高的纯净度,钢中尺寸大于5微米的夹杂物的密度≤0.05个/mm2,尺寸大于1微米的夹杂物的密度≤25个/mm2;夹杂物的平均直径≤2微米。该电池壳钢的夹杂物密度小,纯净度高,能够有效减少其发生“砂眼”缺陷的风险,具有良好的推广前景和应用价值。
相应地,本发明所述的制造方法通过对工艺条件优化尤其是利用连铸喂丝工艺,通过喂含有Ce元素的稀土丝,可以明显细化钢中的夹杂物,从而可以稳定的制造出高纯净度的电池壳钢。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例对本发明所述的高纯净电池壳钢及其制造方法做进一步的解释和说明,然而该解释和说明并不对本发明的技术方案构成不当限定。
实施例1-6和对比例1-2
本发明所述实施例1-6的高纯净电池壳钢均采用以下步骤制得:
(1)按照表1所示的化学成分进行冶炼:使用KR脱硫铁水,铁水比≥88%以上,使用低硫废钢,保证转炉的底吹效果,采用顶底复吹工艺,控制出钢时的氧含量在600ppm以下,出钢温度控制为1670~1680℃,快速出钢,在出钢过程中加入硅铁进行预脱氧,加入硅铁的量根据出钢氧来确定,控制硅铁加入量在50~200kg之间;
(2)精炼:进行真空脱碳操作,在脱碳过程中吹入氧气,吹入的量根据钢中碳含量来确定,同时保证不吹入过多的氧气,保证脱碳后的氧含量在350ppm以下;脱碳后先加入钛合金进行脱氧和合金化,间隔一段时间后再加入铝合金进行脱氧和合金化;
(3)连铸喂丝:在连铸结晶器喂入含有Ce元素的稀土丝对钢中夹杂物进行细化,控制喂丝速度为3~25m/min。
在上述步骤(3)中,在连铸结晶器喂入含有Ce元素的稀土丝,喂丝位置可以为水口单侧的几何中心,即水口距窄边的1/2和窄面的1/2的交汇点,可以采用单线喂丝。
需要说明的是,在本发明实施例1-6中,在连铸结晶器喂入的稀土丝可以有两种:第一种为稀土含量99%以上,其中La25-35%,Ce65-85%,无外壳Ce-La元素稀土丝。第二种为稀土含量在15~20%之间,外面包覆铁壳的Ce-La稀土合金丝。其中,实施例1~实施例3采用的是第二种稀土丝,实施例4~实施例6采用的是第一种稀土丝;对比例1和对比例2中均没有经过结晶器喂稀土丝处理,钢中Ce含量不满足本发明的要求。
在步骤(3)中,控制喂丝速度在3~25m/min之间,喂入的Ce元素稀土丝直径可以控制在2.5~6mm之间。当采用第一种稀土丝进行喂丝时,通钢量可以保持在≥3t/min,单线喂丝,90%的收得率,单线喂丝,喂丝速度可以为3m/min,钢中稀土含量为49ppm。当采用第二种稀土丝进行喂丝时,通钢量保持在≥3t/min,单线喂丝,90%的收得率,单线喂丝,喂丝速度可以为25m/min,钢中稀土含量为49ppm。在结晶器喂稀土丝过程中,未发现保护渣结团现象,板坯未发现粘渣和裂纹,取喂稀土和未喂稀土炉次保护渣进行分析,未发现成分有明显差别。需注意稀土的喂入量和通钢量,浇铸过程中要时刻关注保护渣的变化和熔融层厚度。此外,增加通钢量,提高钢液温度,有利于稀土丝在钢液中的熔化速度,对保护渣的熔化也有利,因此,倾向于尽可能的选择较大的通钢量。
表1列出了实施例1-6的高纯净电池壳钢以及对比例1-2的电池壳钢中各化学元素质量百分比。
表1.(余量为Fe和其他除了S、O以外的不可避免的杂质)
Figure BDA0002559289620000091
表2列出了实施例1-6的高纯净电池壳钢和对比例1-2的电池壳钢的具体工艺参数。
表2.
Figure BDA0002559289620000092
将上述得到的实施例1-6的高纯净电池壳钢和对比例1-2的电池壳钢分别进行观察,将所得的观察统计结果列于表3中。
表3列出了实施例1-6的高纯净电池壳钢和对比例1-2的电池壳钢中的夹杂物的观察统计结果。
表3.
Figure BDA0002559289620000101
由表3可看出,相较于对比例1和对比例2,实施例1-6中的夹杂物密度更小,夹杂物的平均直径更小,纯净度更高。在本发明实施例1-6的的高纯净电池壳钢中,尺寸大于5微米的夹杂物的密度均≤0.05个/mm2,尺寸大于1微米的夹杂物的密度均≤25个/mm2,夹杂物的平均直径均≤2微米,钢中夹杂物的密度很小,纯净度较高。
综上所述可以看出,在本发明中通过合理的化学成分设计配合优化的制造工艺,可以有效制得本发明所述的高纯净电池壳钢,得到的高纯净电池壳钢纯净度高,能够有效减少其发生“砂眼”缺陷的风险,具有良好的推广前景和应用价值。
此外,本案中各技术特征的组合方式并不限本案权利要求中所记载的组合方式或是具体实施例所记载的组合方式,本案记载的所有技术特征可以以任何方式进行自由组合或结合,除非相互之间产生矛盾。
还需要注意的是,以上列举的仅为本发明的具体实施例,显然本发明不限于以上实施例,随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形,均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高纯净电池壳钢,其特征在于,其除了Fe以外还含有质量百分比如下的下述化学元素:
C:0.0015~0.0025%,Si:0.03~0.04%,Mn:0.1~0.2%,Ti:0.04~0.07%,
Al:0.04~0.07%,Ce:0.0010~0.0050%,0<P≤0.013%;
其各化学元素质量百分含量满足:Al/Ce=14~40,S/Ce=1.4~7;
所述高纯净电池壳钢在其精炼步骤中:进行真空脱碳,在脱碳过程中吹入氧气,脱碳后的氧含量在350ppm以下;脱碳后先加入钛合金进行脱氧和合金化,间隔一段时间后再加入铝合金进行脱氧和合金化;在其连铸喂丝步骤中:喂含有Ce元素的稀土丝对钢中夹杂物进行细化。
2.如权利要求1所述的高纯净电池壳钢,其特征在于,其各化学元素质量百分比为:
C:0.0015~0.0025%,Si:0.03~0.04%,Mn:0.1~0.2%,Ti:0.04~0.07%,Al:0.04~0.07%,Ce:0.0010~0.0050%,0<P≤0.013%;余量为Fe和其他不可避免的杂质元素。
3.如权利要求2所述的高纯净电池壳钢,其特征在于,在其他不可避免的杂质中,S≤0.008%,并且/或者O≤0.0025%。
4.如权利要求1或2所述的高纯净电池壳钢,其特征在于,高纯净电池壳钢含有的夹杂物满足下列各项的至少其中一项:
尺寸大于5微米的夹杂物的密度≤0.05个/mm2
尺寸大于1微米的夹杂物的密度≤25个/mm2
夹杂物的平均直径≤2微米。
5.一种如权利要求1-4中任意一项所述的高纯净电池壳钢的冶炼工艺,其特征在于,包括步骤:
(1)冶炼;
(2)精炼:进行真空脱碳,在脱碳过程中吹入氧气,脱碳后的氧含量在350ppm以下;脱碳后先加入钛合金进行脱氧和合金化,间隔一段时间后再加入铝合金进行脱氧和合金化;
(3)连铸喂丝:喂含有Ce元素的稀土丝对钢中夹杂物进行细化。
6.如权利要求5所述的制造方法,其特征在于,在步骤(1)中,控制出钢时的氧含量在600ppm以下,出钢温度控制为1670~1680℃;在出钢过程中加入硅铁进行预脱氧。
7.如权利要求5所述的制造方法,其特征在于,在步骤(3)中,控制喂丝速度为3~25m/min。
CN202010606410.6A 2020-06-29 2020-06-29 一种高纯净电池壳钢及其制造方法 Active CN113930664B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010606410.6A CN113930664B (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种高纯净电池壳钢及其制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010606410.6A CN113930664B (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种高纯净电池壳钢及其制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113930664A CN113930664A (zh) 2022-01-14
CN113930664B true CN113930664B (zh) 2023-04-11

Family

ID=79273044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010606410.6A Active CN113930664B (zh) 2020-06-29 2020-06-29 一种高纯净电池壳钢及其制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113930664B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117210758B (zh) * 2023-11-08 2024-02-09 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 一种电池壳用钢及其制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100560770C (zh) * 2005-09-29 2009-11-18 宝山钢铁股份有限公司 平面各向同性优良的电池壳用钢及其制造方法
JP4705601B2 (ja) * 2007-03-29 2011-06-22 新日本製鐵株式会社 靭性に優れたダンパー用低降伏点鋼およびその製造方法
CN102653840A (zh) * 2011-03-04 2012-09-05 上海梅山钢铁股份有限公司 用于家电的彩涂、覆膜冷轧基板及其生产方法
JP6648647B2 (ja) * 2016-07-20 2020-02-14 日本製鉄株式会社 低合金鋼材、低合金鋼管および容器、ならびにその容器の製造方法
CN110484811B (zh) * 2019-09-10 2020-07-28 中国科学院金属研究所 一种超净稀土钢及夹杂物改性控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113930664A (zh) 2022-01-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102816979B (zh) 一种低碳硫系易切削钢连铸坯的生产方法
CN102248142B (zh) 一种中低碳铝镇静钢的生产方法
CN108676952B (zh) 一种转炉工艺生产轴承钢的制备方法
CN112662833B (zh) 一种低成本高碳铬轴承钢的冶炼方法
CN104946972B (zh) 一种二极管引线用钢盘条及其生产工艺
KR20130025383A (ko) 초저 탄소 AlSi-킬드 강에서 Ti를 매우 낮게 제어하는 방법
WO2023056792A1 (zh) 一种含镁45钢及其制备工艺
CN109402327B (zh) 一种超纯净高碳铬轴承钢的炉外精炼生产方法
CN112063916A (zh) 镁系的高硫易切削钢的制备方法
CN109943685A (zh) 一种低氧低钛高碳铬轴承钢的炉外精炼生产方法
CN110747305B (zh) 一种用rh单联工艺生产低硫含磷if钢的转炉炼钢方法
CN108893682B (zh) 模具钢钢坯及其制备方法
CN102925811B (zh) 一种易切削加钒高铝氮化钢及其制造方法
CN102534416A (zh) 一种载货列车连接件用钢及其制备方法
CN113249639A (zh) 一种提高硅锰镇静硅钢浇注性的生产方法
CN112481549A (zh) 一种GCr15轴承钢的制备方法
CN113930664B (zh) 一种高纯净电池壳钢及其制造方法
CN110714161B (zh) 一种汽车用高硫易切削钢及其生产工艺
CN108359910B (zh) 一种低碳低硅铝镇静钢复合净化剂合金制作方法
CN113913698B (zh) 一种高强高导电性扁钢及其制造方法与应用
CN109913739A (zh) 航空工业紧固件用优质q195连铸方坯的生产工艺
CN113462971A (zh) 一种热作模具大圆坯及其制备方法
CN116574965B (zh) 一种提高风电钢夹杂物水平的方法
CN115572886B (zh) 一种高铝高锰钢配加铝含量的生产方法
CN114686634B (zh) 一种4n级高纯铁及其火法工业化生产方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant