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      平面各向同性優(yōu)良的電池殼用鋼及其制造方法

      文檔序號:3399077閱讀:406來源:國知局
      專利名稱:平面各向同性優(yōu)良的電池殼用鋼及其制造方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種電池殼用鋼及其制造方法,特別涉及一種用于制作充電式電池和干式電池殼的平面各向同性優(yōu)良的電池殼用鋼及其制造方法。
      背景技術(shù)
      電池殼用冷軋鋼帶主要用于沖制干式電池和充電式電池的鋼殼。電池殼用鋼帶用沖床沖制成電池殼,通過減薄或不減薄沖制成電池殼產(chǎn)品不得有裂紋、沙眼、雪花點等缺陷,且要求平面各向同性優(yōu)良(制耳小)和抗內(nèi)壓變形。為此對鋼帶材質(zhì)要求具有高純凈度、高延展性、高表面質(zhì)量、低Δr值,能夠進行減薄等深拉延而不產(chǎn)生開裂、雪花點狀缺陷。在本發(fā)明之前,有CN1401807A的“電池殼用極薄鋼帶及其制造方法”,該專利申請采用超低碳Nb-Ti-IF鋼生產(chǎn)電池殼鋼材,但此類鋼種與中低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼相比,由于需要脫碳處理、合金加入較多,因此生產(chǎn)成本較高,而且抗二次加工脆化性較差,平面各向異性(Δr值)較大。又有某些電池殼廠家采用一般鋁鎮(zhèn)靜鋼沖制電池殼,由于沒有經(jīng)過成分、組織的特殊控制,材料晶粒及滲碳體容易變粗,表面易產(chǎn)生“雪花點”缺陷和沖壓加工開裂,影響電池殼的外觀質(zhì)量和使用,且平面各向異性較大,不僅沖制的電池殼會出現(xiàn)耳子,而且沖制的電池殼內(nèi)應(yīng)力大,減薄率低。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)良的平面各向同性、深沖性、抗二次加工脆化以及高表面質(zhì)量的電池殼用鋼,其化學(xué)元素組成成分的重量百分比為C≤0.00~0.05%Si≤0.03%Mn0.10~0.50%P≤0.02%S≤0.015%Al0.01~0.10%N0.002~0.007%Ti0.005~0.02%其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
      電池殼用鋼制造方法,按上述配比材料經(jīng)鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后精練、熱軋、酸洗、冷軋軋制、罩式爐退火、精整成成品卷。其中熱軋控制加熱溫度≤1270℃,終軋溫度860~930℃,卷取溫度≤640℃;冷軋變形量控制在75%~90%,罩式爐退火溫度650~800℃;其它按常規(guī)工藝進行。得到產(chǎn)品的性能為屈服強度≥220Mpa,硬度HR30T45~55,平面各向異性|Δr|≤0.3。
      本發(fā)明成分設(shè)計和生產(chǎn)工藝控制原理為由于電池殼用用于充電式電池和一次性干式電池,電池內(nèi)壓力較大,對材料要求深沖性能優(yōu)良、耐壓性(屈服強度較高)、制耳小、表面無‘雪花點’、夾雜、二次加工脆化溫度低等特點,根據(jù)電池殼用鋼的特性和要求,重點設(shè)計一套化學(xué)成分、熱軋、冷軋、退火的工藝以達到一定材料沖壓加工性能以及優(yōu)良的表面質(zhì)量,因此本發(fā)明鋼種成分控制原理如下C由于C在材料中以間隙原子和滲碳體的形態(tài)存在,在鋼中具有很強的強化作用,由于電池內(nèi)裝溶液有一定的壓力,強度低容易導(dǎo)致電池殼變形,因此需要在材料中保留一定量的碳來提高強度,同時碳太低晶界強度弱易產(chǎn)生二次脆化,而且使Ar3溫度提高,易在二相區(qū)軋制產(chǎn)生混晶組織,但碳太高塑性變差,會產(chǎn)生大量的滲碳體在晶界析出,誘發(fā)開裂,使深沖性能下降。因此C控制應(yīng)在0.01%~0.05%的范圍內(nèi)。
      Si硅使材料強度提高的元素,但Si容易在熱軋時產(chǎn)生低融點的SiO2.FeO共晶系的氧化鐵皮,在熱軋用高壓水難以清除,從而殘留在熱軋鋼板上呈紅色氧化鐵皮,這種氧化鐵皮深深的咬合在熱軋鋼板上難以酸洗洗掉,因而產(chǎn)生冷軋表面質(zhì)量不良,影響電池殼的外觀,甚至導(dǎo)致沖壓開裂,所以Si盡量控制在0.03%以下。
      MnMn和C一樣是材料的強化元素,適當(dāng)在材料中加入少量Mn有利于強度的提高,同時加入少量Mn可以和S結(jié)合生成MnS,減少表面熱脆,避免表面質(zhì)量問題;但加入過多對沖壓加工不利,所以Mn應(yīng)控制在0.10~0.50%。
      P、SP、S越低加工性越好,P可以提高材料的強度,但P會導(dǎo)致材料的脆性,S對材料是有害元素,會產(chǎn)生夾雜物,影響材料的韌性,特別是對電池殼在后道工序的翻邊之類二次加工性、耐蝕性不利。所以P、S的含量要盡量的低。一般P控制在0.020%以下;S控制在0.015%以下。
      AlAl作為脫氧劑在煉鋼時添加,小于0.01%時鋼水中夾雜物增多,特別是SiO2的夾雜物增加,導(dǎo)致加工性能變差,大于0.1%的添加量效果基本飽和。
      TiTi在微Ti鋼料中主要以TiN等的形式析出,在奧氏體和鐵素體中沉淀,阻礙晶粒長大,可以避免粗晶和混晶,使電池殼外觀無雪花點狀缺陷,同時使?jié)B碳體析出物細(xì)小化,可以減少由于滲碳體產(chǎn)生裂紋的可能,Ti過高對材料的加工性不利。本發(fā)明是采用微Ti處理,由于Ti對晶粒成長及再結(jié)晶阻礙作用,能夠得到很低的Δr值,所以本發(fā)明Ti控制在0.005~0.02%范圍內(nèi)。
      N氮和鈦化合形成TiN的析出物起到強化材料作用,和N結(jié)合后的有效Ti對材料強度有明顯影響,在加入微Ti的情況下,Ti一定,N高有效Ti低,材料強度上升。所以N控制在20~70ppm,即0.002~0.007%。
      本發(fā)明的鋼種經(jīng)連鑄制成板坯,接著進行熱軋.熱軋工藝控制原理如下1)、熱軋終軋溫度熱軋終軋溫度采用高于Ar3的溫度進行軋制,終軋溫度過高容易產(chǎn)生氧化鐵皮,過低進入二相區(qū)軋制軋制,材料組織會產(chǎn)生混晶,從而在沖制電池殼會產(chǎn)生雪花點狀缺陷,影響電池殼的外觀質(zhì)量,同時對材料的各向同性不利,所以終軋溫度一般控制在860℃~930℃比較好。
      2)、卷取溫度卷取溫度如果大于640℃時,析出物容易粗大,導(dǎo)致屈服強度低下,同時卷取溫度過高,容易產(chǎn)生氧化鐵皮和避免粗晶,在沖壓加工過程造成表面缺陷,所以卷取溫度控制在≤640℃。
      冷軋工藝控制原理如下1)、變形量在較大的變形量下隨著變形量的增加可以降低Δr,但變形量的增加會增加軋制難度,同時Δr偏向負(fù)值,對沖壓不利,所以軋制變形量控制在75~90%左右。
      2)退火溫度退火溫度對沖壓加工性能影響較大,退火溫度太低屈服強度過高、延伸率偏低,沖壓加工性變差。但退火溫度過高強度偏低,Δr增大,影響電池殼的使用性,所以退火溫度控制范圍在650~800℃。
      本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的鋼種具有優(yōu)良的各向同性、深沖性、高表面質(zhì)量等特點。本發(fā)明無需脫碳處理、加入合金較少、采用罩式爐生產(chǎn),生產(chǎn)成本較低、質(zhì)量優(yōu)良、生產(chǎn)穩(wěn)定,適合各類廠家工業(yè)化生產(chǎn)。


      圖1為本發(fā)明加鈦鐵素體組織金相2為本發(fā)明加鈦滲碳體組織金相3為本發(fā)明加鈦對Δr的影響4為本發(fā)明冷軋變形量對Δr的影響圖
      具體實施例方式本發(fā)明的三個實施例和一個比較例見下表1

      實施例A的工藝控制為熱軋控制加熱溫度≤1270℃,終軋溫度為870℃,卷取溫度為640℃;冷軋變形量為76%,罩式退火溫度650℃。從圖1、圖2可見加Ti后的材料組織晶粒細(xì)小,滲碳體也細(xì)小。細(xì)小的晶粒不僅可以美觀電池殼的外觀,而且可以提高象翻邊之類的二次加工性。圖1為鐵素體組織(ASTM標(biāo)準(zhǔn)11級),圖2為滲碳體組織。如圖3所示,在低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼情況下隨著Ti的增加Δr值下降,但加入過多的Ti,Δr值下降過多而變負(fù)值也不利于沖壓加工。見圖4,在較大的變形量下隨著變形量的增加可以降低Δr。
      實施例B的工藝控制為熱軋控制加熱溫度≤1270℃,終軋溫度920℃,卷取溫度540℃;冷軋變形量為82%,罩式退火溫度670℃。
      實施例C的工藝控制為熱軋控制加熱溫度≤1270℃,終軋溫度890℃,卷取溫度600℃;冷軋變形量為87%,罩式退火溫度730℃。
      表1中的硬度和拉伸性能采用通用國標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)測試。
      權(quán)利要求
      1.一種平面各向同性優(yōu)良的電池殼用鋼,其化學(xué)元素組成成分的重量百分比為C≤0.01~0.05%Si≤0.03%Mn0.10~0.50%P≤0.02%S≤0.015%Al0.01~0.10%N0.002~0.007%Ti0.005~0.02%其余為鐵和不可避免的夾雜。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面各向同性優(yōu)良的電池殼用鋼,其特征是所述的電池殼用鋼屈服強度≥220Mpa,硬度HR30T45~55,平面各向異性|Δr|≤0.3。
      3.權(quán)利要求1所述的電池殼用鋼的制造方法,包括以下步驟鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后精煉、熱軋、酸洗、冷軋軋制、罩式爐退火、平整、精整成成品卷,其特征是熱軋加熱溫度≤1270℃,終軋溫度控制在860~930℃,卷取溫度≤640℃;冷軋變形量控制在75%~90%,罩式爐退火溫度控制在650~800℃。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及一種電池鋼殼用鋼及其制造方法。主要解決現(xiàn)有電池殼用鋼存在的平面各項異性較大、抗二次加工脆化性較差、生產(chǎn)成本較高等缺陷。本發(fā)明平面各向同性優(yōu)良的電池殼用鋼,其化學(xué)元素組成成分的重量百分比為C≤0.01~0.05%、Si≤0.03%、Mn0.10~0.50%、P≤0.02%、S≤0.015%、Al0.01~0.10%、N0.002~0.007%、Ti0.005~0.02%,其余為鐵和不可避免的夾雜。制造方法包括以下步驟鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后精煉、熱軋、酸洗、冷軋軋制、罩式退火、平整、精整成成品卷,其特征是加熱溫度≤1270℃,終軋溫度860~930℃,卷取溫度≤640℃;冷軋變形量控制在75%~90%,罩式爐退火溫度650~800℃;其它按常規(guī)工藝進行。產(chǎn)品用于電鍍鎳后沖壓或直接沖壓成電池殼。
      文檔編號C21D8/04GK1940109SQ20051003015
      公開日2007年4月4日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
      發(fā)明者班必俊 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司
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