一种抗拉强度≥1080MPa级高强捆带钢及其制造方法与流程

一种抗拉强度
≥
1080mpa级高强捆带钢及其制造方法
技术领域
1.本发明属于包装材料用钢领域，具体涉及一种抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢及其制造方法。


背景技术：

2.钢制捆带常常指是一种用用于工业制品包装的捆带钢，目前主要用于钢铁、有色金属、棉花、羊毛等成品或半成品的包装，其中钢铁是应用捆带最多的行业。因此捆带必须具有强度高、韧性好、牢固等特点，并且在运输、装卸过程中不易散包，此外在室外运输和储存过程中可能会遇到恶劣环境，因此还必须具备一定的耐腐蚀性能。目前1080mpa级的捆带多用于高强热轧板卷产品，生产难度大。随着我国家钢铁行业的不断发展，高强钢的比例不断提高，因此高强捆带用钢具有广阔的市场前景。
3.国内专利公开号为cn101805870a的一种抗拉强度≥1100mpa的高强度捆带钢及其制造方法，其化学成份的重量百分比为：c：0.25～0.35％、si≤0.45％、mn：1.00～2.00％、p≤0.04％、s：≤0.04％，通过两相区淬火加回火工艺生产出抗拉强度为1100～1250mpa，延伸率为10-13％的高强度捆带，通过两相区的淬火和回火工艺获得抗拉强度1100mpa以上和10％延伸率捆带钢，但是该专利采用的是高mn成分体系，生产工艺复杂，生产效效率低。
4.国内专利公开号为cn102719730a的高强发蓝捆带的生产方法，其化学成份的重量百分比为：c：0.15～0.25％，mn：1.5～2.2％，si：≤0.05％，p：≤0.025％，s：≤0.02％，als：0.01～0.08％。采用了9～10个道次压下获得了高强抗拉捆带的原料，虽然工艺简单，污染小，但是该钢种mn元素含量高，并且采用推拉式酸洗和多道次轧制生产成本较高，经济性差。
5.国内专利公开号为cn109440010a一种1100mpa级高强捆带钢及其生产方法介绍的是一种采用c：0.2～0.25％，si：0.15～0.3％，mn：1.15～1.35％，p≤0.020％，s≤0.010％，als：0.02～0.05％，nb：0.015～0.03％该专利添加了少量的si和nb成份进行制备，虽然抗拉强度可达到1100mpa级，但其延伸率只能≥8％。


技术实现要素：

6.针对目前现有产品技术方面的不足，本发明提供了一种抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢及其制造方法，其具有强度高、韧性好、耐腐蚀的特点。
7.为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
8.一种抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢，包括以下重量百分比的化学成分：c：0.20％～0.24％、si：0.01～0.03％、mn：0.90％～1.20％、p：0.01～0.025％、s≤0.025％、b：0.003％～0.005％、ti：0.03％～0.06％、als：0.020％～0.050％，其余为fe及不可避免的杂质。
9.所述抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢的金相组织为铁素体+珠光体混合组织，其中铁素体的体积百分比为35～43％。
10.所述抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢抗拉强度≥1080mpa，延伸率a
30
≥9％。
11.所述抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢的制造方法，包括以下步骤：铁水预处理
→
转炉
→
合金微调站
→
rh
→
连铸
→
热轧
→
控制冷却
→
酸洗
→
冷轧
→
回火
→
发蓝
→
成品。
12.在铁水预处理过程中采取前扒渣和后扒渣措施，调整[s]元素，能够减少钢水中的有害元素。
[0013]
所述连铸步骤中，中包温度控制目标液相线温度以上15～30℃。
[0014]
所述热轧步骤中，热轧加热温度控制为1210℃～1250℃，能够保证钢坯充分奥氏体化，化合物充分溶解；终轧温度控制在850℃～880℃，可以获得细小的晶粒组织，低的终轧温度，可以使组织中存在大量的轧制错位和缺陷，可作为后续的tic析出形核点，促进析出，同时不宜终轧温度过高，会导致轧制产生的位错和缺陷在奥氏体回复和再结晶的作用下重新小时，不利tic的后续析出。
[0015]
所述控制冷却步骤中，以35～50℃/s的冷却速度将钢卷水冷至560～600℃，使组织中的c原子来不及扩散，固溶与基体中，同时获得适当量的珠光体组织，可以有效的提高实验钢的强度，同时还可以减少晶粒在高温下长大趋势，获得细小的组织，同时细小的tic在快速冷却的条件下，可获得更加细小的析出粒子，在后续的冷轧过程中一方面可以有效碎化晶粒，提高加工硬化效果，另一方面可以作为析出强化提高强度。
[0016]
所述冷轧步骤中，采用五机架连轧，冷轧总压下率控制在67～74％，大的压下率可以提高钢中晶粒畸变能，降低再结晶温度，提高捆带抗拉强度；其中，第一道次压下率控制在28～31％，第二道次压下率控制在25～30％，第三道次压下率控制在24～27％，第四道次压下率控制在21～25％，第五道次压下控制在0.5～2％，每一道次的压下分配十分重要，轧制过程是复杂过程，因为塑性变形的存在会产生塑性热，在连续生产过程中闪点温度会非常高，因此变形过程是加工硬化和软化过程共同发生的，但硬化要远远大于软化过程，因此如果压下率过大，实验钢强度虽然会提高，但不利于后道工序的继续变形，如果压下率较低，不能有效的获得抗拉强度1080mpa级以上的捆带用钢，只有按照本发明的冷轧条件进行控制，才能在获得1080mpa级以上抗拉强度的情况下，保证冷轧的每个道次顺利变形。
[0017]
所述冷轧步骤中，五机架的第四道工作辊和第五道工作辊表面粗糙度≤0.3ra，这样可以获得表面粗糙度≤0.2ra的带钢，这样低表面粗糙度的带钢表面残油残铁可控制低于500mg/m2，表面残油残铁少，在回火炉中可以避免出现明火，有利于安全生产。
[0018]
所述回火步骤中，回火温度为530～550℃，保温时间为10～15s。
[0019]
所述发蓝步骤中，保温至530～550℃后，在空气中自然冷却。
[0020]
本发明提供的抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢，各成分的作用及控制如下：
[0021]
碳(c)：作为最经济的强化元素，提高c元素可以有效的提高捆带的抗拉性能，同时实验钢种存在大量的c可以与ti结合，在卷取过程中一方面形成大量的tic析出，可以有效的提高抗拉强度，另一方面形成的大量的tic析出粒子可以有效防止发蓝过程中晶粒的长大，但是随着c元素提高，捆带的延伸率也逐渐下降，且c含量过高，在轧制过程中c元素来不及扩散，会在局部聚集，造成材料均匀度较差，在变形过程中极易断裂。此外对捆带的可焊性影响也极为显著，因此控制c：0.20％～0.24％。
[0022]
硅(si)：si也是一种常见的强化元素，但是si含量过高时，钢板表面氧化铁皮不易去除，会影响到后期发蓝处理，进而导致耐腐蚀性能变差，因此本发明中si：0.10～
0.030％。
[0023]
锰(mn)：mn作为一种强化元素，不仅可以有效的提高捆带的强度，而且可以提高捆带在冷却过程中的淬透性。此外mn还能降低奥氏体
→
铁素体的相变温度，扩大热加工温度范围，有利于细化铁素体晶粒尺寸，且mn固溶在组织中，在相变过程易向周围排c，而导致实验钢种存在带状珠光体以及碳化物，因此本实验钢添加的ti，一方面固定c元素，避免带状组织形成，另一方面b的添加，优先在晶界析出，降低c元素的扩散，可以增加铁素体中固溶c的含量，提高抗拉强度；但mn含量过高，对塑韧性不利，对焊缝性能也有一定影响，综合考虑，本发明中mn控制范围为0.90％～1.20％。
[0024]
磷(p)：p是一种非常有效的固溶强化元素，在γ-fe和α-fe中的扩散速度小，固溶在组织中引起晶格畸变，可有效的提高实验钢强度，但是p易形成偏析，在晶界处偏析，降低材料的塑性，同时对钢板焊接性能不利，因此本发明添加少量的b元素，可以优先晶界析出，避免p的偏析，因此p含量控制0.01～0.025％。
[0025]
硫(s)：s元素在电池壳钢中是有害元素，使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在轧制时易造成裂纹。此外s对焊接性能也不利，且降低耐腐蚀性。因此本发明尽量将钢中s含量控制在s≤0.025％范围内。
[0026]
铝(al)：al作为主要脱氧剂，同时铝对细化晶粒也有一定作用。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。本发明将al含量控制在0.020％～0.050％范围内。
[0027]
硼(b)：极微量的b元素可以有效的提高捆带钢的淬透性，少量的b元素在冶炼过程中优先在晶界处析出，添补晶界处的缺陷位置，避免p元素的偏析，同时b的添加可以降低c原子的扩散速度，从而在相变过程中，促进大量的c元素固溶与组织中，提高实验钢的强度，因此该钢中的b元素控制为0.003％～0.005％。
[0028]
钛(ti)：ti和c可以生成tic，在高温下稳定性高，可以有效钉扎在奥氏体晶界处，阻碍晶粒长大，起到细化晶粒的作用，同时析出的tic可以起到析出强化作用，提高成品的强度。
[0029]
本发明采用低c和常规mn，并配合少量p元素以及b和微ti成分体系，一方面利用c和mn的常规强化方式，同时采用p的固溶强化方式，以及tic的析出物强化来增加材料的抗拉强度，同时为了避免p元素局部的偏析，降低c元素的扩散，采用微量的b优先在晶界析出，降低c原子的扩散，使组织中充分固溶c原子，同时使材料均匀性所有提高，有利于提高延伸率，并配合合理的冷轧轧制压下分配制度和相关工艺，最终获得抗拉强度≥1080mpa，延伸率≥9％的捆带钢。
[0030]
与现有技术相比，本发明公开的抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢的成产成本低，其c元素含量较低，利于焊接，而且si元素含量较低，发蓝后镀层不易脱落，防腐蚀性能优良。
附图说明
[0031]
图1为实施例3中的捆带钢的金相组织图；
[0032]
图2为对比例1中的捆带钢的金相组织图。
具体实施方式
[0033]
本发明提供了一种抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢，包括以下重量百分比的化学成分：c：0.20％～0.24％、si：0.01～0.03％、mn：0.90％～1.20％、p：0.01～0.025％、s≤0.025％、b：0.003％～0.005％、ti：0.03％～0.06％、als：0.020％～0.050％，其余为fe及不可避免的杂质；
[0034]
所述抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢的制造方法，包括以下步骤：铁水预处理
→
转炉
→
合金微调站
→
rh
→
连铸
→
热轧
→
控制冷却
→
酸洗
→
冷轧
→
回火
→
发蓝
→
成品；
[0035]
在铁水预处理过程中采取前扒渣和后扒渣措施，调整[s]元素，能够减少钢水中的有害元素。
[0036]
所述连铸步骤中，中包温度控制目标液相线温度以上15～30℃。
[0037]
所述热轧步骤中，热轧加热温度控制为1210℃～1250℃，终轧温度控制在850℃～880℃。
[0038]
所述控制冷却步骤中，以大于35℃/s的冷却速度将钢卷水冷至560～600℃。
[0039]
所述冷轧步骤中，采用五机架连轧，冷轧总压下率控制在67～74％，其中第一道次压下率控制在28～31％，第二道次压下率控制在25～30％，第三道次压下率控制在24～27％，第四道次压下率控制在21～25％，第五道次压下控制在0.5～2％；五机架的第四道工作辊和第五道工作辊表面粗糙度≤0.3ra。
[0040]
所述回火步骤中，回火温度为540℃，保温时间为10～15s。
[0041]
所述发蓝步骤中，保温至540℃后，在空气中自然冷却。
[0042]
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
[0043]
各实施例及对比例中的捆带钢的钢水的化学成分及重量百分比见表1，其余为fe和不可避免的杂质元素。
[0044]
表1化学成分，wt％
[0045]
类别csimnpsalsbti实施例10.200.0250.920.0250.00500.04300.00320.042实施例20.220.0101.050.0130.02500.0500.00300.048实施例30.240.0181.130.0100.01400.03500.00420.060实施例40.230.0301.200.0200.0100.0200.00500.030对比例10.220.201.000.0080.0150.030/0.045对比例20.260.431.200.01200.00500.0360.003/对比例30.240.301.200.0200.0100.035/0.035对比例40.230.0301.200.0200.0100.0200.00500.030
[0046]
各实施例及对比例中的捆带钢的生产工艺参数如表2、3所示。
[0047]
表2生产工艺
[0048]
[0049][0050]
表3
[0051] 回火温度℃回火时间s发蓝处理条件实施例154010空气中冷却实施例254012空气中冷却实施例354013空气中冷却实施例454015空气中冷却对比例155010空气中冷却对比例25607空气中冷却对比例35209空气中冷却对比例45309空气中冷却
[0052]
各实施例及对比例中的捆带钢的最终成品力学性能值见表4所示，
[0053]
表4力学性能
[0054]
类别成品厚度/金相组织rm/mpaa
30
/％实施例10.90mm57％珠光体+43％铁素体10969.8实施例20.90mm59％珠光体+41％铁素体11069.6实施例30.80mm65％珠光体+35％铁素体11269.2实施例40.80mm63％珠光体+37％铁素体112010.1对比例10.90mm40％珠光体+60％铁素体87011.0对比例20.90mm82％珠光体+18％铁素体11966.5对比例30.80mm48％珠光体+52％铁素体95610.8对比例40.80mm78％珠光体+22％铁素体10558.6
[0055]
表5可焊性和发蓝表面情况
[0056][0057][0058]
上述参照实施例对一种抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢及其制造方法进行的详
细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢，其特征在于，包括以下重量百分比的化学成分：c：0.20％～0.24％、si：0.01～0.03％、mn：0.90％～1.20％、p：0.01～0.025％、s≤0.025％、b：0.003％～0.005％、ti：0.03％～0.06％、als：0.020％～0.050％，其余为fe及不可避免的杂质。2.根据权利要求1所述的抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢，其特征在于，所述抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢的金相组织为铁素体+珠光体混合组织，其中铁素体的体积百分比为35～43％。3.根据权利要求1所述的抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢，其特征在于，所述抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢抗拉强度≥1080mpa，延伸率a
30
≥9％。4.根据权利要求1-3任意一项所述的抗拉强度≥1080mpa级高强捆带钢的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步骤：铁水预处理
→
转炉
→
合金微调站
→
rh
→
连铸
→
热轧
→
控制冷却
→
酸洗
→
冷轧
→
回火
→
发蓝
→
成品。5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述连铸步骤中，中包温度控制目标液相线温度以上15～30℃。6.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述热轧步骤中，热轧加热温度控制为1210℃～1250℃，终轧温度控制在850℃～880℃。7.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述控制冷却步骤中，以35～50℃/s的冷却速度将钢卷水冷至560～600℃。8.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述冷轧步骤中，采用五机架连轧，冷轧总压下率控制在67～74％，其中第一道次压下率控制在28～31％，第二道次压下率控制在25～30％，第三道次压下率控制在24～27％，第四道次压下率控制在21～25％，第五道次压下控制在0.5～2％；五机架的第四道工作辊和第五道工作辊表面粗糙度≤0.3ra。9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述回火步骤中，回火温度为530～550℃，保温时间为10～15s。10.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述发蓝步骤中，保温至530～550℃后，在空气中自然冷却。

技术总结
本发明公开了一种抗拉强度≥1080MPa级高强捆带钢及其制造方法，所述抗拉强度≥1080MPa级高强捆带钢，包括以下重量百分比的化学成分：C0.20％～0.24％、Si0.01～0.03％、Mn0.90％～1.20％、P0.01～0.025％、S≤0.025％、B0.003％～0.005％、Ti0.03％～0.06％、Als 0.020％～0.050％，其余为Fe及不可避免的杂质；经铁水预处理


技术研发人员：汤亨强 汪建威 俞波 杨平 王占业 李进 吴浩 裴东扬
受保护的技术使用者：马鞍山钢铁股份有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/8/13