CN102586675B - 抗拉强度≥1250MPa的超高强包装捆带及制造方法 - Google Patents

抗拉强度≥1250MPa的超高强包装捆带及制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于捆带用钢领域,特别涉及一种抗拉强度≥1250MPa的超高强包装捆带及制造方法。其特征在于:所述的超高强捆带为包括如下组分的超高强合金钢:C:0.15%-0.45%、Si:0.25%-1.80%、Mn:1.0%-2.5%,其余为铁和不可避免的杂质,所述的百分数为重量百分数。本发采用上述化学组份的合金钢原料,并通过在生产过程中控制连续热处理工序,大大提高了包装捆带的抗拉强度和延伸率,其包装捆带的抗拉强度均超过1250MPa,延伸率超过12%,完全符合工业上超高强包装捆带的要求。

Description

抗拉强度≥1250MPa的超高强包装捆带及制造方法
技术领域
本发明属于捆带用钢领域,特别涉及一种抗拉强度≥1250MPa的超高强包装捆带及制造方法。
背景技术
在捆带用钢领域,为了提高钢材的使用效率,保证包装质量,满足各种行业的要求,不断开发出高强度捆带钢及制造技术。
CN95103707.2采用碳含量为0.20%-0.25%、锰含量为0.30%-0.60%、硼与自由氮之比为1.07-1.43的铝镇静钢,卷取温度600℃,冷轧压下率约80%,制造的捆带钢抗拉强度为880-1090MPa,延伸率不大于4%,该捆带需要进行镀锌处理;该钢强度偏低、延伸率不足,且需要镀锌处理,工艺复杂;
CN02109635.X采用碳含量为0.22%-0.29%、锰含量为1.3%-1.5%、铝含量≥0.015%、铌含量≥0.012%的冷硬钢带,经450-550℃处理后,可以制造抗拉强度≥920MPa、延伸率≥11%的捆带钢;该钢强度较低;
US20030034100、CN03104312.7采用碳含量<0.2%、锰含量为0.8%-1.2%、硅含量为0.2%-0.4%、钛含量为0.025%-0.045%、钒含量为0.05%-0.07%的钢,终轧温度为900℃,卷取温度为570℃,经60%冷轧压下率轧制成0.8mm,加热至两相区后快速冷却至室温,制造的捆带钢抗拉强度为970-1070MPa,延伸率A50为10-14%; 该钢强度偏低;
CN200410031162.8采用碳含量为0.15%-0.28%、硅含量为0.005%-0.07%、锰含量为1.2%-1.7%的冷硬钢带,经400-600℃处理后,可以制造抗拉强度≥930MPa、延伸率≥8%的捆带钢;该钢强度较低,延伸率不足;
CN200910300597采用碳含量为0.11%-0.17%、硅含量为0%-0.05%、锰含量为0.25%-0.55%的冷硬钢带,经380-420℃处理后,可以制造抗拉强度≥800MPa、延伸率≥10%的捆带钢;
CN200910045451.6采用碳含量为0.25%-0.42%、硅含量不大于0.45%、锰含量为1.0%-2.0%的冷硬钢带,经430-580℃发蓝退火后,可以制造抗拉强度≥1000MPa的捆带钢;该钢强度较低;
CN200910046229.8采用碳含量为0.25%-0.35%、Mn含量为1.0-2.0、 Si不大于0.4%的钢,经热轧、冷轧后,采用铁素体+奥氏体两相区迅速淬火+回火的热处理工艺,可以制造抗拉强度≥1100MPa、延伸率≥10%的捆带钢; 该钢强度、延伸率偏低;
US20070235112提供了一种冷轧全硬质捆带钢及其制造方法,钢的化学成分为: 碳0.02%-0.25%、锰0.15%-1.5%、铝0.01%-0.12%、氮0.04%-0.03%、铜0.04%-0.50%、 镍0.03%-0.25%、钼 0.02%-0.25%、铬0.03%-0.25%、硅不大于0.25%,捆带钢抗拉强度约为900MPa;该钢强度较低; 
EP14288295采用C-Mn-Si钢铅浴等温淬火工艺,生产抗拉强度为1170-1240 MPa,延伸率为 6.5%的捆带钢;该钢强度偏低,延伸率不足;
US5542995采用C为0.56%、Mn0.70%的AISI1055棒材,热轧成扁平捆带,抗拉强度可以达到1170MPa,延伸率为5%,该技术制造工艺复杂,尺寸精度难以保证。
归纳起来,目前高强度捆带钢的主要生产工艺有四种:一是采用冷轧强化后进行退火的工艺,充分利用冷轧的加工硬化;二是采用铅浴等温淬火的贝氏体强化工艺,但其设备复杂,特别是采用铅浴处理,会造成严重的环境污染,一些国家已经限制使用;三是采用两相区淬火的马氏体强化工艺,可以采用水做为淬火介质,无环境污染;四是采用棒材热轧成扁平材工艺。但是,上述技术无法制造抗拉强度达到1250 MPa、延伸率达到12%的超高强捆带钢,无法满足纺织行业对原料包装质量提出的更高要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗拉强度达到1250 MPa以上、延伸率达到12%以上的超高强包装捆带及制造方法。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的:
本发明的抗拉强度≥1250MPa的超高强包装捆带,其特征在于:所述的超高强捆带为包括如下组分的超高强合金钢:C:0.15%-0.45%、Si: 0.25%-1.80%、Mn:1.0%-2.5%,其余为铁和不可避免的杂质,所述的百分数为重量百分数。
所述的超高强合金钢还包括如下组分:Cr:0.05%-1.00%,Mo:0.01%-0.50%中的一种或两种。
所述的超高强合金钢包括如下组分C: 0.45%、Si: 1%、Mn:1%,Cr:0.2%。
所述的合金钢包括如下组分C:0.26%、Si: 1.4%、Mn: 2%,Mo:0.5%。
所述的超高强捆带的厚度为0.5-2.5mm。
本发明的抗拉强度≥1250MPa的级超高强包装捆带的制造方法,主要包括选用超高强合金钢的热轧板卷为原料、经纵剪、酸洗、冷轧成钢带后送入加热炉进行连续热处理,其特征在于:所述的连续热处理,将钢带加热到750℃-950℃温度之间,保温时间0-200s,采用冷却介质以≥15℃/s的冷却速度冷却至200℃-500℃,保温时间0-300 s,空冷或强制冷却至160℃以下,空冷或水淬冷却至室温,连续热处理后钢的室温组织为马氏体、铁素体、奥氏体、贝氏体中的两种或两种以上。
优选地本发明在连续热处理时,所述的连续处理热采用再加热工艺,将钢带加热到750℃-950℃温度之间,保温时间0-200s,采用冷却介质以≥15℃/s的冷却速度冷却至200℃-500℃,保温时间0-300 s后,再将钢带加热到250-500℃温度之间,保温时间0-600 s,空冷或强制冷却至160℃以下,空冷或水淬冷却至室温。
所述的室温组织中马氏体的体积百分数不小于70%,奥氏体的体积百分数不小于5%。
所述的室温组织中马氏体的体积百分数不小于50%,铁素体的体积百分数不小于30%。
本发明所述的连续热处理时的冷却介质采用氮气、氢气、氮氢混合气、气雾、水淬、油淬、铅及铅合金浴、锡及锡合金浴中的一种或两种进行冷却。
碳是钢中最经济、最主要的合金元素,对钢的最终组织和强度影响都很大,可以明显提高钢的淬透性和淬硬性。如果碳含量过低,在奥氏体转变成马氏体时不能产生足够的畸变以强化马氏体,钢板的强度不足;但过高的碳含量对塑性、韧性、焊接性产生不利影响。因此其含量范围为0.15%-0.45%。
锰是置换型固溶强化元素,可以改变奥氏体转变温度,有利于获得细小的相变产物,提高钢的淬透性,锰的含量范围分别为1.0%-2.5%
硅是固溶强化元素,可以改变奥氏体转变温度,还可以抑制渗碳体析出,稳定奥氏体;但过高的硅会使钢板表面的氧化膜难以去除,硅的含量范围分别为0.25%-1.80%。
为了提高淬透性,还可以加入铬,铬还可以起到固溶强化作用和提高钢的耐蚀性。铬的范围分别为0.05%-1.00%。
钼的加入可以提高淬透性,同时提高钢的性能稳定性,其含量范围为0.01%-0.50%。
加热温度低于750℃时,钢奥氏化不充分,钢中奥氏体含量过低,冷却后钢的强度较低,加热温度高于950℃时,成本增加。当加热温度较高时,可以适当减少保温时间,但保温时间过长时,设备投资较高。冷却速度小于15℃/s时,钢中马氏体含量过低,钢的强度较低。冷却温度低于200℃时,钢中奥氏体、铁素体含量过低,钢的延伸率较低,冷却温度高于500℃时,钢中马氏体含量较低,钢的强度不足,适当的保温时间有利于提高钢的延伸率,但保温时间过长时,钢的强度下降较多。
本发明的有益效果是:
由于本发明在生产过程中采用了新的合金钢种,大幅度提高了钢的强韧性,通过连续加热发蓝处理工艺所生产的超高强包装捆带,其机械性能:抗拉强度为1250 MPa以上,延伸率为12%以上,完全符合工业上超高强包装捆带的要求,且工艺简单,完全满足羊毛、棉花打包对高强度、高韧性的需求,具有广阔的推广应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的作具体说明。
实施例
选取下列表1中组分(wt%)的合金钢和所达到的力学性能,对应的热处理工艺如表2所示。
表1  化学成分及力学性能
序号 C Si Mn Cr Mo 抗拉强度/N/mm2 延伸率/%
1 0.15 1 2.5     1300 13
2 0.25 1.8 2     1350 14
3 0.35 1.5 2     1380 13
4 0.45 0.5 2     1400 14
5 0.45 1 1 0.2   1400 12
6 0.15 1 2.5 0.5   1300 14
7 0.25 1 1.8 0.05 0.01 1500 14
8 0.15 0.25 2.5 0.5 0.2 1350 12
9 0.15 1 2.5 0.5   1360 13
10 0.28 1.2 2 1   1350 16
11 0.26 1.4 2   0.5 1500 12
12 0.24 1.6 2 1 0.5 1250 14
13 0.22 1.8 2 0.1 0.1 1300 13
14 0.2 0.5 2 0.5   1250 14
表2 发蓝热处理工艺参数
序号 加热温度,℃ 保温时间,s 冷却速度,℃/s 冷却介质 冷却温度,℃ 保温时间,s 再加热温度,℃ 保温时间,s 冷却速度,℃/s
1 950 0 15 N2 200 300      
2 900 100 25 N2+5%H2 300 0     15
3 850 50 50 气雾 350 200      
4 800 200 500 水淬 200 100 350 300 15
5 850 120 100 锡浴 300 60     15
6 900 60 50 油淬 200 10 250 600 15
7 900 120 100 锡浴 250 60      
8 750 200 25 N2+10%H2 450 3     25
9 900 60 35 N2+30%H2 250 60 300 5 25
10 850 30 25 N2+10%H2 200 60 400 60 25
11 900 60 35 N2+30%H2 300 60     15
12 900 60 35 N2+30%H2 300 60 400 60 15
13 900 60 25 N2+10%H2 200 60 300 180 25
14 750 100 35 N2+30%H2 200 5 500 10 35
经过上述处理的钢,随后空冷或强制冷却至160℃以下,空冷或水淬冷却至室温。
所述的室温组织中马氏体的体积百分数不小于70%,奥氏体的体积百分数不小于5%,此外还可能含量少量的铁素体和/或贝氏体。
所述的室温组织中马氏体的体积百分数不小于50%,铁素体的体积百分数不小于30%,此外还可能含量少量的奥氏体和/或贝氏体。
本发明所述的连续热处理时的冷却介质采用氮气、氢气、氮氢混合气、气雾、水淬、油淬、铅及铅合金浴、锡及锡合金浴中的一种或两种进行冷却。
从实施例中可以看出,本发明采用上述化学组份的合金钢原料,并通过在生产过程中控制连续热处理工序,大大提高了包装捆带的抗拉强度和延伸率,其包装捆带的抗拉强度均超过1250 MPa,延伸率超过12%,完全符合工业上超高强包装捆带的要求。

Claims (8)

1.一种抗拉强度≥1250MPa、延伸率≥12%的超高强包装捆带的制造方法,主要包括选用超高强合金钢的热轧板卷为原料、经纵剪、酸洗、冷轧成钢带后送入加热炉进行连续热处理,其特征在于:所述的超高强捆带为包括如下组分的超高强合金钢:C:0.15%-0.45%、Si: 0.50%-1.80%、Mn:1.0%-2.5%,其余为铁和不可避免的杂质,所述的百分数为重量百分数;所述的超高强包装捆带的厚度为0.5-2.5mm;所述的连续热处理,将钢带加热到750℃-950℃温度之间,保温时间0-200s,采用冷却介质以≥15℃/s的冷却速度冷却至200℃-500℃,保温时间0-300 s,空冷或强制冷却至160℃以下,空冷或水淬冷却至室温,连续热处理后钢的室温组织为马氏体、铁素体、奥氏体、贝氏体中的两种或两种以上;所述的连续热处理时的冷却介质采用氮气、氢气、氮氢混合气、气雾、水淬、油淬、铅及铅合金浴、锡及锡合金浴中的一种或两种进行冷却。
2.根据权利要求1所述的抗拉强度≥1250MPa、延伸率≥12%的超高强包装捆带的制造方法,其特征在于所述的超高强合金钢还包括如下组分:Cr:0.05%-1.00%,Mo:0.01%-0.50%中的一种或两种,所述的百分数为重量百分数。
3.根据权利要求1或2所述的抗拉强度≥1250MPa、延伸率≥12%的超高强包装捆带的制造方法,其特征在于:所述捆带的室温组织中马氏体的体积百分数不小于70%,奥氏体的体积百分数不小于5%。
4.根据权利要求1或2所述的抗拉强度≥1250MPa、延伸率≥12%的超高强包装捆带的制造方法,其特征在于:所述捆带的室温组织中马氏体的体积百分数不小于50%,铁素体的体积百分数不小于30%。
5.一种抗拉强度≥1250MPa、延伸率≥12%的超高强包装捆带的制造方法,主要包括选用超高强合金钢的热轧板卷为原料、经纵剪、酸洗、冷轧成钢带后送入加热炉进行连续热处理,其特征在于:所述的超高强捆带为包括如下组分的超高强合金钢:C:0.15%-0.45%、Si: 0.50%-1.80%、Mn:1.0%-2.5%,其余为铁和不可避免的杂质,所述的百分数为重量百分数;所述的超高强包装捆带的厚度为0.5-2.5mm;所述的连续热处理,将钢带加热到750℃-950℃温度之间,保温时间0-200s,采用冷却介质以≥15℃/s的冷却速度冷却至200℃-500℃,保温时间0-300 s,再将钢带加热到250-500℃温度之间,保温时间0-600 s,空冷或强制冷却至160℃以下,空冷或水淬冷却至室温,连续热处理后钢的室温组织为马氏体、铁素体、奥氏体、贝氏体中的两种或两种以上;所述的连续热处理时的冷却介质采用氮气、氢气、氮氢混合气、气雾、水淬、油淬、铅及铅合金浴、锡及锡合金浴中的一种或两种进行冷却。
6.根据权利要求5所述的抗拉强度≥1250MPa、延伸率≥12%的超高强包装捆带的制造方法,其特征在于所述的超高强合金钢还包括如下组分:Cr:0.05%-1.00%,Mo:0.01%-0.50%中的一种或两种,所述的百分数为重量百分数。
7.根据权利要求5或6所述的抗拉强度≥1250MPa、延伸率≥12%的超高强包装捆带的制造方法,其特征在于:所述捆带的室温组织中马氏体的体积百分数不小于70%,奥氏体的体积百分数不小于5%。
8.根据权利要求5或6所述的抗拉强度≥1250MPa、延伸率≥12%的超高强包装捆带的制造方法,其特征在于:所述捆带的室温组织中马氏体的体积百分数不小于50%,铁素体的体积百分数不小于30%。
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