專利名稱：：高強度冷軋包裝鋼帶及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于冶金
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及冷軋包裝鋼帶及其制備方法。
背景技術(shù)：
：近年來，包裝用鋼帶在市場競爭當中已經(jīng)扮演著相當重要的角色。包裝用鋼帶的質(zhì)量好壞，直接影響著各工序的作業(yè)率、鋼材產(chǎn)品包裝的質(zhì)量、產(chǎn)品的市場競爭力及企業(yè)的聲譽。包裝帶的種類按強度級別可分為普通強度、高強度、超高強度三個級別。高強度、超強度包裝帶用于進罩式退火爐前鋼巻打捆及重量大于5噸的成品包裝，其余采用普通強度包裝帶。高強度包裝用鋼帶性能要求主要包括常溫力學性能及工藝性能，生產(chǎn)難點為成品鋼帶具有較高的抗拉強度及一定的塑性，要求具備一定鋼帶使用時反復彎曲能力，彎曲部位不允許出現(xiàn)裂紋缺陷。主要技術(shù)要求見表l。表l高強度冷軋包裝鋼帶主要性能要求<table>tableseeoriginaldocumentpage3</column></row><table>高強度冷軋包裝鋼帶化學成分設(shè)計通常采用低C一Mn合金化或進行微量Nb合金化處理方案，Mn含量一般為1.00。/。，Nb含量一般為O.020%，熱軋工藝采用控軋控冷，冷軋后鋼帶經(jīng)離線連續(xù)式熱處理進行生產(chǎn)，其技術(shù)特點是較多地考慮了添加合金元素帶來固溶強度增強及析出強化的作用，但因為添加大量合金元素后導致冶煉成本偏高，影響了上述方法的推廣使用。目前還未出現(xiàn)具有較高抗拉強度同時成本較低的高強度冷軋包裝鋼帶。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的第一個技術(shù)問題是提供一種具有較高抗拉強度且成本較低的高強度冷軋包裝鋼帶。本發(fā)明的高強度冷軋包裝鋼帶以高強度冷軋包裝鋼帶的總量為基準，以單質(zhì)計，化學成分為(wt%):C:0.110.17、Si:00.05、Mn:0.250.55、P:00.025、S:00.020，Al:0.020.08，F(xiàn)e:99.09999.618。本發(fā)明的高強度冷軋包裝鋼帶的晶體結(jié)構(gòu)包括鐵素體和珠光體，以晶體結(jié)構(gòu)的總體積為基準，鐵素體的體積百分數(shù)為7585%，珠光體的體積百分數(shù)為1525%。優(yōu)選的，高強度冷軋包裝鋼帶中鐵素體的體積百分數(shù)為7885%，珠光體的體積百分數(shù)為1522%。所述鐵素體的晶粒直徑為5.67.9微米，優(yōu)選為5.67.0微米，珠光體為復相組織，無晶粒直徑。鐵素體指的是C溶于aFe中所形成的間隙固溶體，具有體心立方晶體結(jié)構(gòu)。珠光體是鋼的相形態(tài)之一，鋼過冷奧氏體的等溫轉(zhuǎn)變產(chǎn)物，其組成物按重量比計aFe占88。/。、Fe3C占12%，其外形分為片狀及粒狀(與鋼過冷奧氏體冷卻速度有關(guān))。對于低碳鋼而言，化學成分均勻的奧氏體冷卻后通常形成片狀珠光體，如果奧氏體成分不均勻，尤其有二次滲碳體殘存時，會形成粒狀珠光體，提高鋼的韌性。鐵素體以及珠光體的體積百分數(shù)可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法測得，例如GB/T6394金相法。本發(fā)明提供的高強度冷軋包裝鋼帶具有較高的抗拉強度以及良好的延伸率，完全符合高強度冷軋包裝鋼帶技術(shù)指標的要求。本發(fā)明所要解決的第二個技術(shù)問題是提供上述高強度冷軋包裝鋼帶的制備方法，具體包括鋼坯加熱、熱軋、冷卻、巻取、酸洗、冷軋和發(fā)藍處理步驟。其中，鋼坯的化學成分為(wt%):C:0.110.17、Si:00.05、Mn:0.250.55、P:00.025、S:00.020，Al:0.020.08，F(xiàn)e:99.09999.618。鋼坯加熱步驟溫度為1185122CTC，時間為O.51.5小時;熱軋步驟的初軋溫度為11001200。C，終軋溫度為85089(TC;冷卻步驟采用軋后前段水冷；巻取步驟溫度53057(TC，冷軋步驟壓下率為72.3%，冷軋鋼帶發(fā)藍處理步驟熱處理溫度為38042(TC。進一步的，鋼坯可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法由高爐鐵水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、電加熱、連鑄工序制得；轉(zhuǎn)爐冶煉的冶煉條件為出鋼溫度1670169(TC，出鋼時氧活度條件為100500PPm;LF精煉用二次喂Al線終脫氧控制鋼水的氧活度為2040卯m，鋼水罐底部通入壓力200400Pa的氬氣46分鐘。本發(fā)明的有益效果是1、本發(fā)明方法在生產(chǎn)過程采用控制熱軋加熱溫度、終軋溫度、巻取溫度、冷軋壓下率及發(fā)藍溫度等工藝措施，使獲得的鋼帶成品抗拉強度》800MPa，延伸率》10%，反復彎曲性能優(yōu)良。2、化學成分設(shè)計時采用低C一低Si—低Mn方案，通過控制鋼的化學成分保證鋼的清潔度3、采用控制軋制及控制冷卻的方法軋制成冷硬巻，離線熱處理后，鋼的強度及塑性指標得到回復，并且由于在鋼帶表面形成一層致密的氧化物保護層，提高鋼帶的防腐性能。44、與低C一Mn合金化或微量Nb合金化生產(chǎn)的高強度包裝帶相比，工藝簡單易操作、生產(chǎn)成本較低，具有較高的性價比，推廣使用前景良好。具體實施例方式本發(fā)明高強度冷軋包裝鋼帶的生產(chǎn)方法工藝流程如下轉(zhuǎn)爐冶煉一LF精煉一電加熱一連鑄一熱軋一冷卻一酸洗一冷軋一縱切一磨邊一發(fā)藍一水冷一空冷一涂油一包裝入庫轉(zhuǎn)爐冶煉具體為將高爐鐵水及冶煉爐料在轉(zhuǎn)爐中冶煉得到鋼水，然后將鋼水脫氧并進行合金化；在合金化步驟中將碳質(zhì)材料、鋁錳鐵合金和鋁丸加入到脫氧后的鋼水中，得到高爐鋼水(以鋼水總重量為基準，以單質(zhì)計)為C:0.110.17%、Si:00.05%、Mn:0.250.55%、P:00.025%、S:00.020%，Al:0.020.08%，F(xiàn)e:99.09999.618%(重量百分比)。為了使入爐原料中S的含量小于或等于入爐鐵水總重量的0.02。/。，可以采用低硫純鐵冶煉。為了防止金屬元素尤其是錳元素的燒損，要嚴格控制冶煉過程溫度及出鋼時的氧活度，冶煉條件為出鋼溫度1670169(TC，出鋼時氧活度條件為[ao]100500PPm。冶煉過程添加的碳質(zhì)材料為本領(lǐng)域公知的碳質(zhì)材料，優(yōu)選為瀝青焦、無煙煤和碳粉中的一種或幾種。冶煉的時間為常規(guī)的冶煉的時間，優(yōu)選為3545分鐘。鋼水脫氧的目的是降低鋼水的氧活度以提高合金收得率，脫氧劑的加入量可以為本領(lǐng)域的常規(guī)加入量，優(yōu)選為0.0450.055Kg/爐。所述脫氧劑可以為本領(lǐng)域常規(guī)使用的各種脫氧劑，優(yōu)選為鋁丸。合金化步驟分批加料的方式、爐外精煉采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法。脫氧后的合金化步驟包括將碳質(zhì)材料、錳鐵合金和鋁丸加入到脫氧后的鋼水中，得到鋼水(以所述鋼水總重量為基準，以單質(zhì)計)C:0.110.17%、Si:00.05%、Mn:0.250.55%、P:00.025%、S:00.020%，Al:0.020.08%，F(xiàn)e:99.09999.618%(重量百分比)。為了保證鋼的化學成分均勻，合金化后對鋼水罐進行底吹氬氣處理。所述底吹氬氣處理的條件為溫度16001650。C，壓力200400帕，時間48分鐘。LF精煉步驟對鋼水的氧活度、純凈度及溫度進行微調(diào)，利用二次喂A1線終脫氧控制鋼水的氧活度為2040卯m，鋼水罐底部通入壓力200400Pa的氬氣46分鐘，氬氣流量以鋼水大翻為條件，可以避免鋼水出現(xiàn)二次氧化及溫度下降過快，使鋼中夾雜物充分上浮，進一步提高鋼材清潔度。電加熱步驟是使鋼坯達到適于熱加工溫度的操作，是金屬塑性加工生產(chǎn)的基本工序。對鋼坯進行加熱可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的各種加熱設(shè)備和加熱方法，加熱設(shè)備可以為直5立加熱、熱錠裝爐，加熱方式可以采用周期性或連續(xù)式。連續(xù)澆鑄步驟可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方法，本發(fā)明方法將精煉后的鋼水澆鑄至預先燒烤過的中間包，經(jīng)全流程保護的連續(xù)鑄機澆鑄成板坯。澆鑄后，可以按照常規(guī)方法進行冷卻，如在室溫下自然冷卻。熱軋步驟是將澆鑄的板坯經(jīng)加熱后進行軋制。軋制的目的是使高強度冷軋包裝帶熱軋料坯達到所需的厚度。本發(fā)明熱軋板鋼帶的軋制道次為粗軋46個，精軋56個，每架機架軋制一道每道次軋制使得高強度冷軋包裝帶熱軋料坯的厚度減少29毫米。熱軋的開軋溫度指鋼坯進入軋機的溫度，在該溫度下進行加熱，能夠充分固溶微合金元素(Mn、Al)，避免其形成液析碳化物后降低微合金元素在鋼中的作用。熱軋的終軋溫度指鋼帶出軋機的溫度，為了使高強度冷軋包裝帶的厚度和力學性能均勻，采用熱軋中間坯熱巻箱工藝技術(shù)，使熱軋中間坯頭、中、尾部保持特定的終軋溫度，本技術(shù)采用奧氏體區(qū)終軋的工藝，若溫度過低，可能進入鐵素體/奧氏體混合區(qū)域，使結(jié)晶組織比例升高，對性能不利;溫度過高，巻取后成品組織過粗，A1N相及珠光體相尺寸過大，對性能不利。本發(fā)明熱軋加熱溫度為11801220。C，時間為O.51.5小時，粗軋溫度為11001200。C，終軋溫度為S5089(TC，優(yōu)選為87089(TC，熱軋過程中的溫度控制能夠使鋼在精軋出口前處于完全奧氏體組織；并且避免奧氏體組織過于粗大，有利于控制熱軋成品鐵素體晶粒尺寸為5.67.9微米。冷卻步驟可以采用各種常規(guī)的方法。通常情況下，對于薄板鋼帶來說，包括經(jīng)過軋制的薄板鋼帶經(jīng)過輸出輥道進行巻曲，然后送去冷軋進行下一步加工。為了滿足熱軋板鋼帶的組織和性能要求，從軋機出來的鋼帶必須在很短的時間內(nèi)，在很高的冷卻速度下冷卻到巻曲溫度進行巻曲。例如，所述冷卻的速度為104(TC/秒，冷卻至53057(TC。酸洗步驟可以采用各種常規(guī)的方法，如淺槽式連續(xù)酸洗，目的是除去熱軋鋼帶表面的氧化鐵皮和其它質(zhì)量缺陷，改善鋼帶板形和表面質(zhì)量，為冷軋及后續(xù)工序創(chuàng)造良好的條件。冷軋步驟可以采用各種常規(guī)的方法，如四機架HC軋機連續(xù)生產(chǎn)，冷軋壓下率為72.3%，目的是獲得良好的板形和尺寸精度，為后續(xù)工序創(chuàng)造良好的條件。發(fā)藍步驟冷軋鋼帶熱處理溫度為38042(TC。本發(fā)明中各種成分的檢測方法分別為碳素鋼和中低合金鋼火花源原子發(fā)射光譜分析方法，國家標準為GB/T4336。本發(fā)明的高強度冷軋包裝鋼帶，化學成分設(shè)計時采用低碳當量的基礎(chǔ)上添加適量的Mn合金，不含微合金元素，具備較低的生產(chǎn)成本。此外利用細晶強化、組織強化及形變強化提高6冷硬巻的力學性能、通過控制發(fā)藍熱處理工藝后性能回復，獲得優(yōu)良的綜合性能。以下結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步的闡述。實施例僅用于說明本發(fā)明，而不是以任何方式來限制本發(fā)明。實施例l高強度冷軋包裝鋼帶的制備a、冶煉鋼水冶煉設(shè)備為120噸頂吹轉(zhuǎn)爐，高爐鐵水作為原料，高爐鐵水溫度1377'C，加入煉鋼輔料熔煉至169(TC出鋼到鋼水罐，出鋼1/3時加入1.2噸的鋁錳鐵(無錫聚源合金有限公司)預脫氧，0.05Kg的脫氧劑鋁丸(無錫聚源合金有限公司)進行脫氧，然后向脫氧后的鋼水中加入瀝青焦(攀枝花陽城冶金輔料有限公司)及錳鐵(德昌鐵合金有限公司)，使得鋼水中各成分的含量為(以鋼水的總重量為基準，wt%)C:0.16、Si:0.03%、Mn:0.39、P:0.025、S:0.011、Al:0.03，其余為Fe。隨后在爐外小平臺對鋼水罐進行底吹氬氣處理，氬氣壓力200400Pa，時間為48分鐘。通過控制脫氧劑的添加量使氧在鋼水中的含量為1050卯m，盡可能防止錳氧化，從而保證在制備的高強度冷軋包裝帶中錳以單質(zhì)存在，而不是以氧化物形式存在，以充分發(fā)揮單質(zhì)錳的功能。b、LF電加熱二次喂A1線終脫氧，鋼水罐底部通入一定壓力(200400Pa)的氬氣46分鐘，氬氣流量以鋼水大翻為條件，LF處理終止溫度1600。C。c、連鑄鋼水罐運至澆鑄位置，鋼水罐的底部滑動水口A1質(zhì)塞棒(安陽冶輔有限公司)，鋼水自動流入中間包，經(jīng)A1質(zhì)塞棒、引流至結(jié)晶器進行連續(xù)澆鑄。全流程采用保護渣進行保護澆鑄，澆鑄后冷卻成鋼坯，鋼坯的成分為C:0.16、Si:0.03%、Mn:0.39、P:0.025、S:0.011、Al:0.03，其余為Fe。d、熱軋板坯出爐軋制溫度為121(TC(消除枝晶偏析、控制原始奧氏體晶粒尺寸)，粗軋溫度為1089'C，精軋終軋溫度872'C;冷卻方式采用軋后前段水冷，巻取溫度55(TC。精軋的軋制道次為6個，每道次軋制使得高強度冷軋包裝帶坯的厚度分別為3526毫米、2618毫米、1812毫米、128毫米、85毫米和53.25毫米。e、酸洗熱軋鋼巻后經(jīng)過夾送矯直機矯直帶頭后焊接(CLEC頂焊機)，然后進入酸洗入口活套運行到張力拉伸矯直機，對帶鋼進行板型矯正和破磷，經(jīng)過四級酸洗槽酸洗后再通過四級漂洗裝置進行漂洗，以除去帶鋼表面上的殘留酸液。出漂洗槽后的帶鋼經(jīng)烘干裝置烘干進入軋機活套。f、冷軋帶強度按》850Mpa，冷軋壓下率72.3%，冷軋成品厚度為O.9mm。控制冷軋壓下率目的是為了獲得適合的發(fā)藍帶原料條件。7g、縱切、磨邊冷軋鋼巻開巻后，經(jīng)12輥矯平機進行鋼帶矯直，根據(jù)不同的包裝帶寬度進行縱切，縱切后鋼帶邊緣毛刺處理采用砂輪連續(xù)打磨。h、發(fā)藍溫度為395'C，而采用低碳鋼生產(chǎn)的高強度包裝帶熱軋晶粒度為ll級以上、硬巻金相組織為變形組織+，這些因素均降低再結(jié)晶溫度，必須適當降低熱處理溫度。i、水冷、空冷、涂油帶鋼經(jīng)發(fā)藍后，出口進行水冷降至室溫附近，然后經(jīng)擠干輥除去表面的水漬，空冷后的帶鋼進入涂油輥，表面均勻涂油，然后包裝入庫。將制備的板巻進行機械性能測試，分別檢測室溫的抗拉強度Rm及伸長率A，拉伸性能按照GB/T228金屬材料室溫拉伸試驗方法進行。冷軋包裝鋼帶成品抗拉強度(Rm)為870MPa，延伸率(A)為13%，反復彎曲工藝試驗性能合格，符合高強度冷軋包裝帶的技術(shù)條件要求。實施例2高強度冷軋包裝鋼帶的制備高強度冷軋包裝鋼帶的制備方法與實施例l基本相同，不同的是轉(zhuǎn)爐冶煉得到的鋼水成分為(wt%)C:0.15%，Si:0.04%，Mn:0.41%，P:0.021%，S:0.016%，Al:0.04%，其余為Fe，并用前述鋼7K生產(chǎn)鋼坯，鋼坯成分為(wt%)C:0.15%，Si:0.04%，Mn:0.41%，P:0.021%，S:0.016%，Al:0.04%，其余為Fe。采用鋼坯生產(chǎn)高強度冷軋包裝帶，板坯出爐溫度1215。C，終軋溫度為888'C，巻取溫度為555'C，熱軋成品厚度3.25mm，冷軋成品厚度為O.9mm，冷軋壓下率為72.3%，發(fā)藍溫度為39(TC。將制備的板巻進行機械性能測試，分別檢測室溫的抗拉強度Rm及伸長率A，拉伸性能按照GB/T228金屬材料室溫拉伸試驗方法進行。成品包裝帶Rm為885MPa，A為12。/。，反復彎曲工藝試驗性能合格，符合高強度冷軋包裝帶的技術(shù)條件要求。對比例轉(zhuǎn)爐冶煉得到的鋼7K成分為(wt%)C:0.14%，Si:0.23%，Mn:0.35%，P:0.021%，S:0.015%，其余為Fe，用該鋼水生產(chǎn)高強度冷軋包裝帶，制備方法與實施例l基本相同，不同的是熱軋工藝參數(shù)為板坯出爐溫度1208'C，終軋溫度為86(TC，巻取溫度為60(TC，熱軋成品厚度3.25mm，冷軋成品厚度為O.9mm，冷軋壓下率為72.3%，發(fā)藍溫度為395。C。將制備的板巻進行機械性能測試，分別檢測室溫的抗拉強度Rm及伸長率A，拉伸性能按照GB/T228金屬材料室溫拉伸試驗方法進行。成品包裝帶Rm為780MPa，A為14。/。，反復彎曲工藝試驗性能合格，符合普通強度冷軋包裝帶的技術(shù)條件要求，但是不符合高強度冷軋包裝帶的技術(shù)要求。對比例采用了Si含量較大的化學成分設(shè)計，即增強固溶強化，成品應當符合高強度冷軋包裝帶的技術(shù)條件要求。但是與實施例l、2相比，鋼水原料即使提高了鋼的強化相組分(Si)，成品仍然不能達到高強度冷軋包裝帶的要求，主要是由于其熱軋工藝與本發(fā)明方法不同，對比例所采取的奧氏體終軋+中溫巻取工藝(本發(fā)明實施例l、2為低溫巻取)導致了鋼帶成品晶粒尺寸過大，而本發(fā)明實施例l、2的熱軋工藝則避免了這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。綜上，本發(fā)明的高強度冷軋鋼帶鋼坯原料所含的合金元素較少，通過在生產(chǎn)過程中控制各步驟的工藝參數(shù)，提高了鋼帶的防腐性能、反復彎曲性能和抗拉強度，使鋼帶成品滿足高強度冷軋包裝鋼帶的性能要求，大大降低了生產(chǎn)成本。9權(quán)利要求權(quán)利要求1鋼坯，其特征在于化學成分按重量百分比計為C0.11～0.17、Si0～0.05、Mn0.25～0.55、P0～0.025、S0～0.020，Al0.02～0.08，F(xiàn)e99.099～99.618。2.權(quán)利要求l所述鋼坯的制備方法，其特征在于所述鋼坯是由高爐鋼水經(jīng)轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、電加熱、連鑄工序制得，轉(zhuǎn)爐冶煉的冶煉條件為出鋼溫度1670169CTC，出鋼時氧活度條件為100500PPm;LF精煉用二次喂A1線終脫氧控制鋼水的氧活度為2040卯m，鋼水罐底部通入壓力200400Pa的氬氣46分鐘。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鋼坯的制備方法，其特征在于所述高爐鋼7K化學成分按重量百分比計為C:0.110.17、Si:00.05、Mn:0.250.55、P:00.025、S:00.020，Al:0.020.08，F(xiàn)e:99.09999.618。4.高強度冷軋包裝鋼帶，其特征在于它是由權(quán)利要求l所述的鋼坯制得，化學成分按重量百分比計為C:0.110.17、Si:00.05、Mn:0.250.55、P:00.025、S:00.020，Al:0.020.08，F(xiàn)e:99.09999.618。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高強度冷軋包裝鋼帶，其特征在于晶體結(jié)構(gòu)中鐵素體的體積百分數(shù)為7585%，珠光體的體積百分數(shù)為1525%。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的高強度冷軋包裝鋼帶，其特征在于晶體結(jié)構(gòu)中鐵素體的體積百分數(shù)為7885%，珠光體的體積百分數(shù)為1522%。7.權(quán)利要求4所述的高強度冷軋包裝鋼帶的制備方法，其特征在于包括鋼坯加熱、熱軋、冷卻、巻取、酸洗、冷軋和發(fā)藍處理步驟，鋼坯加熱步驟溫度為11851220。C，時間為O.51.5小時；熱軋步驟的初軋溫度為1100120(TC，終軋溫度為850890°C;巻取步驟溫度53057(TC，冷軋步驟壓下率為72.3%，冷軋鋼帶發(fā)藍處理步驟熱處理溫度為38042(TC。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高強度冷軋包裝鋼帶的制備方法，其特征在于冷卻步驟采用軋后前段水冷。全文摘要本發(fā)明屬于冶金
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及冷軋包裝鋼帶及其制備方法。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供具有較高抗拉強度且成本低的高強度冷軋包裝鋼帶及其制備方法，該包裝鋼帶化學成分為(wt％)C0.11～0.17、Si0～0.05、Mn0.25～0.55、P0～0.025、S0～0.020，Al0.02～0.08，F(xiàn)e99.099～99.618。制備方法包括鋼坯加熱、熱軋、冷卻、卷取、酸洗、冷軋和發(fā)藍處理步驟。獲得的鋼帶成品抗拉強度≥800MPa，延伸率≥10％，反復彎曲性能優(yōu)良，工藝簡單，生產(chǎn)成本低，可廣泛應用于鋼材產(chǎn)品包裝。文檔編號C22C38/06GK101487097SQ20091030059公開日2009年7月22日申請日期2009年2月27日優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日發(fā)明者丹于,劉慶春,劉建華,軍李,程興德申請人:攀鋼集團研究院有限公司;攀枝花鋼鐵(集團)公司;攀枝花新鋼釩股份有限公司