CN113930677B

CN113930677B - 一种包装用钢带及其生产方法

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Publication number: CN113930677B
Application number: CN202111125871.2A
Authority: CN
Inventors: 刘再旺; 李敬东; 杨利斌; 梁轩; 王海全; 李明远; 杨冀; 刘武华; 蔡阿云; 尉冬; 刘李斌; 关建东; 王川; 李振; 金磊; 张志敏
Original assignee: Shougang Group Co Ltd
Current assignee: Shougang Group Co Ltd
Priority date: 2021-09-24
Filing date: 2021-09-24
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2041-09-24
Also published as: CN113930677A

Abstract

本申请涉及钢材生产技术领域，特别涉及一种包装用钢带及其生产方法，所述包装用钢带的化学成分以质量分数计包括C：0.08％～0.15％，Si：0.2％～0.5％，Mn：1.0％～2.0％，S：≤0.01％，P≤0.02％，Alt：0.02％～0.05％，N：0.003％～0.006％，Nb：0.02％～0.05％，Ti：0.03％～0.09％，其余为Fe和不可避免的杂质。低碳含量可以保证钢带的高强度同时通过固溶强化直接强化基体，可以适应于冷连轧，避免焊缝质量受到影响；Nb可以与C相合形成NbC析出粒子，提高钢的强度，可以提高纤维状的冷硬组织的再结晶温度，避免在高温卷取时发生再结晶，避免钢的软化和受力能力下降，保证了高温服役性能。

Description

一种包装用钢带及其生产方法

技术领域

本申请涉及钢材生产技术领域，特别涉及一种包装用钢带及其生产方法。

背景技术

包装用钢带(也称捆带)主要是指用于工业包装的钢带，其常用领域包括钢铁、有色金属、造纸、玻璃、建材、烟草和轻纺加工等。目前，我国钢铁行业是应用捆带产品最多、承载安全级数最高的行业，其主要用于钢铁制造的轧钢和成品包装单元。钢卷包装作为“保证安全储运，提升产品档次”的有效手段，国内外的钢铁企业对捆带产品都给予高度重视。

《GBT 25820-2020包装用钢带》对不同牌号的捆带的强度和伸长率有明确规范要求，其中980kd是钢铁行业使用较多的牌号之一，属于高强捆带的范畴，多用于热轧卷的打捆。980kd要求钢的抗拉强度在980MPa以上，目前有关发蓝捆带及其制造方法的相关专利/专利申请中，一般采用中碳钢作为基体，添加一定量的Si、Mn元素来提高热轧钢板强度，然后经过冷轧变形后产生加工硬化达到高的强度后，采用发蓝处理使硬化组织产生回复软化，达到目标强度和伸长率，从而满足使用要求。但此种钢带碳当量偏高，随着冷连轧产线的全面普及，高碳当量钢在无头连续化生产过程中由于焊接质量降低和轧制力过大，容易造成连轧生产不稳定，易发生质量问题。另一方面，由于给热轧卷打捆时，热卷温度较高，最高可达700℃以上，高温服役时捆带容易发生软化断带，而现有技术没有解决该类问题。

发明内容

本申请提供了一种包装用钢带及其生产方法，以解决如何使包装用钢带满足碳含量低且具有优异高温服役性能的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种包装用钢带，所述包装用钢带的化学成分以质量分数计包括：C：0.08％～0.15％，Si：0.2％～0.5％，Mn：1.0％～2.0％，S：≤0.01％，P≤0.02％，Alt：0.02％～0.05％，N：0.003％～0.006％，Nb：0.02％～0.05％，Ti：0.03％～0.09％，其余为Fe和不可避免的杂质。

可选的，所述包装用钢带的化学成分以质量分数计包括：C：0.10％～0.14％，Si：0.2％～0.5％，Mn：1.0％～1.7％，S：≤0.01％，P≤0.02％，Alt：0.02％～0.05％，N：0.004～0.006％，Nb：0.02％～0.04％，Ti：0.05％～0.07％，其余为Fe和不可避免的杂质。

可选的，所述包装用钢带的金相组织为纤维状回复组织，其中，第二相析出的平均尺寸为3-10nm。

可选的，所述包装用钢带的力学性能包括：Rm≥980MPa，A80≥8％。

第二方面，本申请提供了第一方面所述的包装用钢带的生产方法，所述生产方法包括以下步骤：

获得含所述化学成分的板坯；

对所述板坯依次进行板坯加热和热轧，获得热轧板，其中，所述热轧的开轧温度为1020-1080℃，终轧温度为860-910℃；

对所述热轧板依次进行冷却和卷取，获得热轧卷；

对所述热轧卷依次进行酸洗和冷轧，获得冷硬卷；

对所述冷硬卷依次进行剪切分条和发蓝处理，获得包装用钢带。

可选的，所述板坯加热的温度为1220～1280℃，时间为180～260min。

可选的，所述卷取温度为500～620℃。

可选的，所述冷轧的总压下率为45％～55％。

可选的，所述发蓝处理包括以下步骤：对所述冷硬卷采用感应加热的方式，加热至温度500～600℃；后用空气进行吹扫，所述吹扫的时间为5～30s。

第三方面，本申请提供了第一方面所述的包装用钢带和第二方面所述的生产方法制得的包装用钢带在工业包装中的应用。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的包装用钢带中C：0.08～0.15％，低碳含量可以保证钢带的高强度同时通过固溶强化直接强化基体，与钢中的微合金元素形成析出粒子提高强度，可以适应于冷连轧，避免焊缝质量受到影响；Nb控制在0.02～0.05％，可以与C相合形成NbC析出粒子，提高钢的强度，同时Nb元素可以产生溶质拖曳的作用阻碍再结晶以及晶粒生长，产生细晶强化来提高强度，Nb元素的加入会显著提高纤维状的冷硬组织的再结晶温度，在同等高温服役条件，避免在高温卷取时发生再结晶，避免钢的软化和受力能力下降，保持较高的强度，保证了其优异的高温服役性能。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的包装用钢带的生产方法方法的流程示意图；

图2为本申请实施例1提供的包装带用钢的透射电镜图；

图3为本申请实施例2的表面氧化铁皮Xrd分析图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请提供了一种包装用钢带，所述包装用钢带的化学成分以质量分数计包括：所述包装用钢带的化学成分以质量分数计包括：C：0.08％～0.15％，Si：0.2％～0.5％，Mn：1.0％～2.0％，S：≤0.01％，P≤0.02％，Alt：0.02％～0.05％，N：0.003％～0.006％，Nb：0.02％～0.05％，Ti：0.03％～0.09％，其余为Fe和不可避免的杂质。

本申请方案中各化学元素配比的设计原理：

本申请的碳(C)选择在C：0.08～0.15％，C元素是提高强度的基础，既可以通过固溶强化直接强化基体，也可以与钢中的微合金元素形成析出粒子提高强度。但是碳含量过高时，容易产生偏析，而且碳当量过高，冷连轧过程中的焊缝质量受到影响，轧制稳定性降低。

本申请的硅(Si)选择在Si：0.2～0.5％，Si是常规的强化元素之一。适当的Si含量可以提高钢的的强度，但过量的Si会影响钢材的表面质量和塑性。

本申请的锰(Mn)选择在Mn：1.0～2.0％，Mn与硫反应生成硫化锰，消除S的脆性。另外，Mn元素的加入可以细化晶粒，提高钢的强度和韧性。

本申请的硫(S)选择在S≤0.01％，一般来说，硫在钢中属于杂质元素，影响钢的塑性。而且S容易与钢中的Mn、Ti等合金元素生成粗大的第二相析出，消耗了有效的合金元素，影响钢的强度提升。

本申请的磷(P)选择在P≤0.02％，P为杂质元素，容易在晶界偏聚，会增加钢板脆性，损害钢板的成形性。

本申请的铝(Alt)选择在Alt：0.02～0.05％，铝是强脱氧剂，能够抑制其它氧化物的生成，铝与氧反应生成氧化铝，氧化铝的塑性差，大量的氧化铝夹杂会损害钢板的加工性。

本申请的氮(N)选择在N：0.003～0.006％，一般情况下N作为钢中残余元素在钢中存在，会影响钢的塑性，常规钢种要求越低越好。在本发明中，保留适量的N元素与Ti元素可以形成少量的TiN粒子，TiN的溶解温度较高，在铸坯再加热过程中不会发生溶解从而阻碍奥氏体晶粒长大，起来细化晶粒的作用，从而提高强度。

本申请的铌(Nb)选择在Nb：0.02～0.05％，Nb是钢中有效的强化元素之一，一方面Nb与钢中的C相合形成NbC析出粒子，产生析出强化来提高钢的强度。另一方面，Nb元素可以产生溶质拖曳的作用阻碍再结晶以及晶粒生长，产生细晶强化来提高强度。发蓝捆带的显微组织为纤维状的冷硬组织，在用于高温卷取(700℃附近)钢卷的包装带时，受钢卷的高温传热，极易发生再结晶，钢极速的软化，受力能力下降，易发生捆带崩断。Nb元素的加入会显著提高再结晶温度，在同等高温服役条件，不易发生再结晶，使钢仍然保持较高的强度，保证了高温服役性能。

本申请的钛(Ti)选择在Ti：0.03～0.09％，Ti作用与Nb类似，是钢中强有效的强化元素，Ti与钢中的N、C结合形成TiN、TiC析出粒子，有细晶强化和析出强化双重效果。钢中大量细小弥散的TiC粒子，亦能阻碍再结晶的发生，而且在高温服役过程中，细小的TiC粒子仍然可以保持析出强化的作用，极大地提高捆带的高温服役性能。

作为一种可选的实施方式，所述包装用钢带的化学成分以质量分数计包括：C：0.10％～0.14％，Si：0.2％～0.5％，Mn：1.0％～1.7％，S：≤0.01％，P≤0.02％，Alt：0.02％～0.05％，N：0.004～0.006％，Nb：0.02％～0.04％，Ti：0.05％～0.07％，其余为Fe和不可避免的杂质。

作为一种可选的实施方式，所述包装用钢带的金相组织为纤维状回复组织，其中第二相析出的平均尺寸为3-10nm。

作为一种可选的实施方式，所述包装用钢带的力学性能包括：Rm≥980MPa，A80≥8％。

第二方面，本申请提供了一种所述的包装用钢带的生产方法，如图1所示，所述生产方法包括以下步骤：

S1.获得含所述化学成分的板坯；

S2.对所述板坯依次进行板坯加热和热轧，获得热轧板，其中，所述热轧的开轧温度为1020-1080℃，终轧温度为860-910℃；

S3.对所述热轧板依次进行冷却和卷取，获得热轧卷；

作为一种可选的实施方式，所述卷取温度为500～620℃。

本申请实施例中，卷取时或卷取后，如进行700℃保温20min再随炉冷却后，抗拉强度仍可以达到650MPa以上，由此，可以保证本申请中的包装用钢带在高温服役时捆带不易发生软化和断带，保证其性能的优良。

本申请实施例中，开轧制温度在1020～1080℃之间，终轧温度控制在860-910℃，卷取温度控制在500～620℃，此3个关键温度是细化晶粒的关键参数，其中卷取温度进一步控制细小第二相粒子的充分析出，均为提高钢的强度为目的，获得较高的热轧强度才能在冷轧和发蓝处理后达到强度目标值。

S4.对所述热轧卷依次进行酸洗和冷轧，获得冷硬卷；

S5.对所述冷硬卷依次进行剪切分条和发蓝处理，获得包装用钢带。

本发明提供的包装钢带及其生产方法，通过控制各元素含量、热轧、冷轧和发蓝工艺。使包装钢带不但具备较高的强度和延伸性能，且具备良好的高温服役性能。

作为一种可选的实施方式，所述板坯加热的温度为1220～1280℃，时间为180～260min。

本申请实施例中，所述板坯加热的温度控制在1220～1280℃，在炉时间180～260min，以保证钢坯充分奥氏体化，铸坯里的Ti、Nb的粗大析出物充分溶解，以便在随后的轧制和冷却过程中重新析出，提高钢的强度。同时，加热制度也防止过烧和过热。

作为一种可选的实施方式，所述冷轧的总压下率为45％～55％。

本申请实施例中，冷轧采用冷连轧的生产方式，总的压下率在45％～55％，冷轧后钢中产生足够的畸变能，产生加工硬化，使所生成的冷硬钢带达到较高的强度，该强度一般比发蓝后的捆带强度高100MPa以上。与常规钢种的冷轧压下率一般保持在60％以上不同，本发明采用较低的冷轧压下率，其目的为减小位错密度，从而在发蓝后获得较高的伸长率。

作为一种可选的实施方式，所述发蓝处理包括以下步骤：对所述冷硬卷采用感应加热的方式，加热至温度500～600℃；后用空气进行吹扫，所述吹扫的时间为5～30s。

本申请实施例中，发蓝处理是将钢带加热到一定温度后和氧气反应在钢带表面生产致密的Fe₃O₄氧化膜，使包装带具有一定的防腐性能。发蓝温度过低，不能获得致密的氧化层，温度过高则导致Fe₃O₄氧化层里面混有Fe₂O₃。发蓝处理后，冷硬钢带发生回复，部分位错消失，使产品获得一定的塑性，发蓝温度过低，钢的伸长率不够，发蓝温度过高，则强度不足。本发明采用感应加热的方式，加热速率高，可节约加热时间，同时为了加快发蓝反应速率，采用空气吹扫，加大带钢与空气接触频率。本发明钢带温度控制在500～600℃，在空气吹扫的情况下，时间控制在5～30s，可获得合适的力学性能和优质的表面氧化层。

一种上述的包装用钢带在工业包装中的应用。

下面结合具体实施例对本发明的效果进行说明，实施例1-4以及对比例1，2的化学成分和生产工艺分别如表1和表2所示：

表1实施例组的化学成分，wt.％。

表2实施例组的工艺参数。

表3实施例组和对比例组的检测结果。

发蓝钢带沿着钢带长度方向，截取鱼骨头拉伸样进行常规拉伸实验，测量抗拉强度及伸长率，伸长率测量标距80em。同时在700℃保温20min后，随炉冷却至室温，根据表3，实施例组的常温伸长率比对比例组高，在8％以上，而实施例组700℃保温后伸长率比对比例组低；模拟包装热轧卷的高温服役情况，测量该工艺条件后的力学性能，由表3可知，实施例组的抗拉强度和700℃保温后抗拉强度比对比例组高，抗拉性能综合更高。可以看出，本发明所获得的包装钢带常温下具备较高强度和较好伸长率，综合性能更优。在模拟高温服役条件，本实施例组的钢带强度的保留程度更高，高温下服役更安全。

实施例1的包装用钢带的透射电镜析出图如图1所示，可以观察到图中有细小弥散的第二相析出，实施例2中包装用钢带的表面发蓝层的各组分含量如图2所示，其中，横坐标是角度，纵坐标是一个计数强度值，可以直观看出Fe₃O₄的含量和Fe₂O₃的含量，Fe₃O₄的含量极高，而Fe₂O₃的含量极少。

本申请与现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明采用在钢中添加Ti、Nb微合金元素提高强度从而降低了碳当量，改善了焊接质量，极大的提高了冷连轧的生产稳定性，同时提高了再结晶温度，确保了包装钢带的高温服役性能。

(2)本发明生产方法中的工艺技术，可以获得细小弥散的第二相析出，在高温服役过程中可以起到稳定性能的作用。

(3)本发明生产方法中的工艺技术，采用较低的冷轧压下率产生，使包装钢带具备较高的伸长率。采用空气吹扫的发蓝处理工艺，提高了发蓝钢带的氧化层质量，提高了生产效率。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种包装用钢带，其特征在于，所述包装用钢带的化学成分以质量分数计包括：C：0.08％～0.15％，Si：0.2％～0.5％，Mn：1.0％～2.0％，S：≤0.01％，P≤0.02％，Alt：0.02％～0.05％，N：0.003％～0.006％，Nb：0.02％～0.05％，Ti：0.03％～0.09％，其余为Fe和不可避免的杂质，所述包装用钢带的金相组织为纤维状回复组织，其中，第二相析出的平均尺寸为3-10nm，所述包装用钢带的Rm≥980MPa，所述包装用钢带的生产方法包括以下步骤：

获得含所述化学成分的板坯；

对所述热轧板依次进行冷却和卷取，获得热轧卷；

对所述热轧卷依次进行酸洗和冷轧，获得冷硬卷；

对所述冷硬卷依次进行剪切分条和发蓝处理，获得包装用钢带，

所述冷轧的总压下率为45％～55％；

所述发蓝处理包括以下步骤：

对所述冷硬卷采用感应加热的方式，加热至温度500～600℃；

后用空气进行吹扫，所述吹扫的时间为5-30s。

2.根据权利要求1所述的包装用钢带，其特征在于，所述包装用钢带的化学成分以质量分数计包括：C：0.10％～0.14％，Si：0.2％～0.5％，Mn：1.0％～1.7％，S：≤0.01％，P≤0.02％，Alt：0.02％～0.05％，N：0.004～0.006％，Nb：0.02％～0.04％，Ti：0.05％～0.07％，其余为Fe和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1所述的包装用钢带，其特征在于，所述包装用钢带的A80≥8％。

4.一种如权利要求1-3任意一项所述的包装用钢带的生产方法，其特征在于，所述板坯加热的温度为1220～1280℃，时间为180～260min。

5.根据权利要求4所述的生产方法，其特征在于，所述卷取温度为500～620℃。

6.一种如权利要求1-3任意一项所述的包装用钢带在工业包装中的应用。