專利名稱：一種包裝用鋼帶的熱處理方法及包裝用鋼帶的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種鋼帶的熱處理方法，特別涉及制造包裝用鋼帶過 程中的熱處理方法，本發(fā)明還涉及利用這種熱處理方法制造的包裝用 鋼帶。
背景技術(shù)：
包裝用鋼帶，也稱捆帶或鋼帶，是一種具有較高抗拉強度和一定 延伸率的窄條狀包裝材料。它廣泛運用于鋼鐵工業(yè)、建筑工業(yè)、有色 金屬行業(yè)、玻璃業(yè)、機械工業(yè)等產(chǎn)品的包裝打捆。
按照歐洲標準EN13246:2001版中的分類，包裝用鋼帶的最高抗 拉強度級別為1250MPa，在中國黑色冶金行業(yè)標準YB/T025-2002包 裝用鋼帶中的"表7鋼帶的力學性能"中最高抗拉強度級別為980MPa。 在寶山鋼鐵股份有限公司企業(yè)標準Q/BQB 908-2006中的技術(shù)要求中 的最高抗拉強度亦為1250MPa，故此次寶山鋼鐵股份有限公司研制的 抗拉強度在1350-1400MPa的鋼帶定義為超高強度鋼帶。
目前國內(nèi)外對高強度、特別是超高強度包裝用鋼帶的需求在不斷 的增加，并且早已涉及到造紙工業(yè)、煙草工業(yè)及國內(nèi)外壓縮棉花、羊 毛打巻業(yè)。但是能夠穩(wěn)定生產(chǎn)高強度、特別是超高強度包裝用鋼帶的 生產(chǎn)廠家在國內(nèi)外卻是寥寥無幾。
為方便運輸羊毛巻和節(jié)省費用， 一般把盡可能多的羊毛捆扎在一 個集裝箱內(nèi)。羊毛經(jīng)過壓縮后，用捆帶進行捆綁,扎成1立方米左右的 羊毛塊，再放入集裝箱。由于羊毛在運輸中的向外膨脹力很大，因而對 捆帶的要求十分高，要求捆帶既結(jié)實又有韌性。普通的高強度鋼帶雖然 具有較好的延伸率，但往往因強度不夠而不能滿足要求。而地處新西 蘭的羊毛因飽含水分，膨脹力表現(xiàn)為更大，因而寶山鋼鐵股份有限公 司原有的1250MPa強度的鋼帶無法滿足其要求。
傳統(tǒng)的高強度包裝用鋼帶生產(chǎn)工藝一般有兩個生產(chǎn)工序。其主要 工序一為焊接一活套一熱處理一巻取；其二為經(jīng)過熱處理的半成
品一焊接一剪切一毛刺精整一發(fā)藍—涂漆—涂蠟等。生產(chǎn)普通強度和 中高強度包裝用鋼帶只需經(jīng)一道生產(chǎn)工序即可，高強度以及超高強度 鋼帶則需經(jīng)熱處理線和縱剪涂漆線兩道生產(chǎn)工序。
包裝鋼帶在熱處理過程中，在不同溫度下能獲得不同的組織。按強 度指標排列馬氏體>貝氏體〉珠光體>鐵素體〉奧氏體，而韌性指標 正好相反。因此想在強韌性上都獲得理想值的話必須通過熱處理。而薄 板熱處理工藝最大難度在于難于控制板型，故通常采用等溫淬火工藝。 傳統(tǒng)的高強度包裝用鋼帶的熱處理生產(chǎn)工藝為預熱一加熱至860±20
。C奧氏體化溫度一45(TC等溫淬火一6(TC水淬一空冷一巻取，鋼帶運行速 度為20m/s以上。
該工藝下產(chǎn)出的產(chǎn)品得到的是鐵素體和下貝氏體組織(參見圖1 )。 而少量的先共析鐵素體的存在對改善捆帶的塑性起到了較好的作用；另 一方面，下貝氏體的存在保證了鋼帶的強度指標。這兩種顯微組織的混 合存在，使其達到了高強度鋼帶的性能要求。
公開號為CN1712552A，
公開日為2005年12月28日的中國發(fā)明專
利申請公開了一種高強度包裝鋼帶，采用下列成份的熱軋巻板為原料， 經(jīng)過縱剪、酸洗、冷軋、剖剪；其特征在于熱軋巻板成分的重量百分 數(shù)為C:0.24%， Si:0.013%， Mn:1.3%， P《0.012%, S《0.008%， Als^ 0.020%， Nb: 0.015%，余量為Fe;經(jīng)過上述處理的鋼帶，經(jīng)引料輥進入 浴爐，爐內(nèi)溫度為460 560°C，鋼帶的速度15m/min 30m/min，鋼帶 在浴爐內(nèi)加熱，鋼帶經(jīng)碳塔溫度升至620 72(TC以上經(jīng)風冷、水洗后 經(jīng)S輥進入油槽，制得成品。據(jù)說明書稱，這種包裝鋼帶的金相組織為 鐵素體+粒狀貝氏體的混合型組織，其抗拉強度不小于950MPa，伸長率 不小于10%。
授權(quán)公告號為CN1189584C，授權(quán)公告日為2005年2月16日的中 國發(fā)明專利公開了一種高強度包裝鋼帶及其熱處理工藝，這種鋼帶的成 分為(重量百分比):C:0.22 0.29%， Si《0.015%， Mn:1.30 1.5%， P 《0.012%， S《0.010%，Als:0.015%， Nb: 0.012%，余量為Fe;它的工藝 過程是鋼帶經(jīng)過引料輥進入電加熱爐，爐內(nèi)溫度為550°C 650°C，其鋼 帶運行的速度為2.5 3.5m/min，鋼帶出爐的溫度為450°C 550°C ，鋼 帶出爐后自然風冷。據(jù)說明書稱這種鋼帶的抗拉性能不小于880MPa，伸 長率不小于8%。
授權(quán)公告號為CN1318630C，授權(quán)公告日為2007年5月30日的中
國發(fā)明專利公開了一種高強度包裝鋼帶及其制造工藝，選用碳錳鋼熱軋
巻板為原料，所述的碳錳鋼包含如下組分(重量百分比)..C:0.15 0.28%， Si0.005 0.07%， Mn:1.20 1.7%， P:0.005 0.025%， S: 0.0005 0.015%， Als:0.015 0.10%，其余為Fe。該巻板經(jīng)縱剪、酸洗后進行冷軋， 然后將冷軋后的鋼帶送入連續(xù)式加熱爐，使鋼帶加熱到400 60(TC，待 鋼帶出爐后冷卻，得到的高強度包裝鋼帶的抗拉強度不小于930MPa， 伸長率不小于8%。
但是，按照前面所述的傳統(tǒng)熱處理工藝和上述發(fā)明或發(fā)明專利申請 制造得到的包裝用鋼帶的抗拉強度都達不到超高強度的標準。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的的第一方面在于提出一種包裝用鋼帶的熱處理方法，以 解決經(jīng)現(xiàn)在的熱處理方法制得的包裝用鋼帶抗拉強度無法突破1250MPa， 斷后延伸率小于6%的技術(shù)問題。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案
一種包裝用鋼帶的熱處理方法，
包括以下步驟
a) 將鋼帶加熱至奧氏體化溫度；
b) 在鉛液中進行等溫淬火；
c) 碳塔刮鉛；
d) 水冷；
e) 自然空冷；
所述的步驟b)中等溫淬火的溫度范圍為355 365°C，等溫淬火的時 間為21 28s。
所述的步驟a)中，在對鋼帶加熱時，采用將所述鋼帶置于保護氣體 的保護下加熱的方式進行加熱。保護氣體的作用在于隔絕鋼帶與空氣 的接觸，防止鋼帶在高溫下與空氣發(fā)生氧化。
所述的步驟a)中，在對鋼帶加熱時,采用電磁感應線圈中頻加熱的方 式進行加熱。相對于其他加熱方式，電磁感應線圈中頻加熱具有加熱速 度快和加熱透徹、均勻的特點，在連續(xù)大生產(chǎn)中起到了良好的效果。
所述的步驟a)中，先將所述鋼帶在所述步驟b)中的鉛液中進行預熱， 預熱吋間為6.75 9秒。為了在中頻加熱前去除附著在鋼帶表面的油污等 雜物，鋼帶須在鉛液中清洗，同時在中頻加熱前起到了預熱效果，使下
步加熱效果更加均勻。
所述的步驟a)中，將所述鋼帶加熱至860土2(TC奧氏體化溫度，保持 30 40s。所述的步驟d)中，在6(TC士1(TC的水中進行水冷。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過調(diào)整奧氏體化時間、等溫淬火溫度以 及時間，采用上述熱處理方法使鋼帶內(nèi)部組織發(fā)生相變得到下貝氏體和 馬氏體的復相組織(參見圖2)，在保證鋼帶塑性的前提下明顯提高了其 強度指標?？梢酝ㄟ^降低鋼帶的運行速度來延長保溫時間使其奧氏體均 勻化。由于奧氏體的平均碳含量低于珠光體的平均碳含量，所以珠光體 在轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的過程中，珠光體中的鐵素體全部消失時，滲碳體還未 完全溶解。故通過降低機組速度來降低鋼帶的運行速度，使未溶滲碳體 不斷地溶入奧氏體中，并通過碳在奧氏體中的擴散而使奧氏體中的碳的 分布均勻化。另一方面，鋼帶的運行速度的下調(diào)延長了鋼帶等溫淬火的 時間。根據(jù)鋼帶的等溫淬火曲線可知，等溫淬火時間越長，奧氏體向下 貝氏體轉(zhuǎn)變越充分，得到的下貝氏體量就越多，強度性能也就越好。
在等溫淬火時即開始實現(xiàn)奧氏體向貝氏體等溫淬火轉(zhuǎn)變。下貝氏體的 硬度約為HRC45 55，同時具有較高的強度及較好的塑性和韌性。影響貝 氏體強度因素主要是貝氏體條的大小及碳化物顆粒的大小。根據(jù)Hall-Petch 關(guān)系式以及彌散強化機理，貝氏體條的直徑愈小及碳化物顆粒直徑愈小、 愈多，貝氏體的強度就愈高。而貝氏體形成溫度愈低，則貝氏體條的直徑 愈小及碳化物顆粒直徑愈小、愈多。由上述可以得知貝氏體的抗拉強度隨 著形成溫度的降低而增加，所以通過調(diào)整貝氏體形成溫度，即調(diào)整等溫淬 火來控制半成品的強度。
該熱處理方法下生產(chǎn)出的包裝用鋼帶，屬于超高強度包裝用鋼帶， 機械性能穩(wěn)定，有著較好的強韌性，實驗測得抗拉強度不小于1350Mpa 延伸率不小于6%，板型較好，完全符合工業(yè)和羊毛打巻業(yè)超高強度包裝 用鋼帶的要求，各項指標達超國際一流水平的超高強度包裝用鋼帶，成 為當前世界上強度最高的包裝用鋼帶。
本發(fā)明的目的的另一方面在于提出一種包裝用鋼帶，該包裝用鋼帶 的抗拉強度超過1350MPa，斷后延伸率高于6%，板型較好。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種采用前述熱處理方法制得的包裝用鋼帶，其特征在于所述的
鋼帶的成分及重量百分比如下
C: 0.29 0.35%， Si: 0.15 0.35%， Mn: 1.20 1.55%， P《0.030
% ， S《0.030% ，余量為Fe。
實驗證明，這種包裝用鋼帶的抗拉強度超過1350MPa，斷后延伸 率高于6%，板型較好。


圖1是傳統(tǒng)的熱處理方法制得的包裝用鋼帶的金相結(jié)構(gòu)圖。 圖2是采用本發(fā)明所述的熱處理方法制得的包裝用鋼帶的金相結(jié) 構(gòu)圖。
圖3是進行本發(fā)明所述的熱處理方法的設備的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是進行本發(fā)明所述的熱處理方法的流程圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。 參見圖3。圖3所示為進行本發(fā)明所述的熱處理方法的設備。該設備 主要包括鉛槽6中裝有鉛液5的鉛浴爐，保護氣體箱l，絕緣輥23、 24，導向輥21、 22、 25、 26,電磁感應線圈4。保護氣箱1整體上近似 倒U字型，內(nèi)部形成空腔，空腔內(nèi)充有保護氣體，保護氣體含質(zhì)量百分 比為5%的氫氣，其余95%為氮氣。保護氣箱1的兩頭各有一開口，作 為鋼帶3的進口和出口；保護氣箱l的下部浸沒在鉛槽6的鉛液5中， 這樣保護氣箱1兩頭的開口也處在鉛液5中。在保護氣箱1的內(nèi)壁的兩 轉(zhuǎn)角處安裝有絕緣輥23、 24。在鉛槽6內(nèi)壁鋼帶運行的轉(zhuǎn)角處也安裝有 絕緣輥，如圖3中所示，在鋼帶3進入鉛液5處的下方的鉛槽6內(nèi)壁上 安裝有導向輥21，在保護氣箱1的進口的下方的鉛槽6內(nèi)壁上安裝有導 向輥22，在保護氣箱1的出口的下方的鉛槽6內(nèi)壁上安裝有導向輥25， 在鋼帶3走出鉛液5處的下方的鉛槽6內(nèi)壁上安裝有導向輥26。鋼帶3 架在絕緣輥23、 24和導向輥2K 22、 25、 26上，這樣在機組的帶動下 鋼帶3就能按設計的路線運行。在保護氣箱1周圍設置有電磁感應線圈4， 實現(xiàn)對鋼帶3的中頻加熱。
具體生產(chǎn)超高強度的包裝用鋼帶時，先按傳統(tǒng)的高強度的包裝用鋼 帶生產(chǎn)工藝，采用熱軋巻板為原料，經(jīng)過縱剪、酸洗、冷軋，再采用 本發(fā)明所述的熱處理方法進行熱處理。又參見圖4，熱處理時，在絕緣輥 23、 24和導向輥21、 22、 25、 26的帶動下，鋼帶3運行速度為15m/min
20m/min，鋼帶3先進入鉛浴爐的鉛槽6中的鉛液5進行預熱，鉛液溫度 為355 365。C，預熱時間為6.75 9秒；然后進入氣體保護箱l，在保護 氣體的保護下由電磁感應線圈4進行中頻加熱，加熱到奧氏體溫度860± 2(TC后，保溫30 40s;接著鋼帶3再次進入鉛浴爐鉛槽6的鉛液5中進 行等溫淬火開始發(fā)生下貝氏體轉(zhuǎn)變，等溫淬火的溫度范圍為355 365°C， 時間為21 28s;然后經(jīng)碳塔刮鉛、60士1(TC水冷、自然空冷后巻取制得 超高強度的包裝用鋼帶的半成品。再按傳統(tǒng)的高強度的包裝用鋼帶的縱剪 涂漆生產(chǎn)工藝，將超高強度的包裝用鋼帶的半成品經(jīng)剪切、毛刺精整、發(fā) 藍、涂漆、涂蠟等工藝制得成品。
作為原材料的熱軋巻板，采用成分及重量百分比如下的碳錳鋼 C: 0.29 0.35%， Si: 0.15 0.35%, Mn: 1.20 1.55%， P《0.030 %， S《0.030%，余量為Fe。
實施例1
選取一種包含如下化學成分的碳錳鋼C: 0.29%， Si: 0.24%， Mm 1.33%， P:0.015%， S:0.007%，余量為Fe，所述百分數(shù)為重量百分比。
選用2.0mm厚的上述碳錳鋼熱軋板為原料，經(jīng)過酸洗冷軋成0.9X 199mm的鋼帶，其冷軋后的力學性能抗拉強度為975MPa，延伸率為6%。 然后進入進行本發(fā)明所述的熱處理方法的設備，按本發(fā)明所述的熱處理方 法進行調(diào)質(zhì)處理，整個熱處理過程鋼帶運行速度為17m/min，加熱到860°C 進行奧氏體化，保溫時間約為35.3s，鉛浴等溫淬火溫度為362°C，等溫淬 火時間約為24.7s，經(jīng)6(TC水冷后進行空冷，再按傳統(tǒng)的縱剪涂漆生產(chǎn)工藝 得到成品入庫。
其成品力學性能為抗拉強度1350Mpa，延伸率為10%。
實施例2
選取一種包含如下化學成分的碳錳鋼C: 0.29%， Si: 0.24%， Mn: 1.33%, P:0.015%， S:0.007%，余量為Fe，所述百分數(shù)為重量百分比。
選用2.0mm厚的上述碳錳鋼熱軋板為原料，經(jīng)過酸洗冷軋成0.9X 199mm的鋼帶，其冷軋后的力學性能抗拉強度為975MPa，延伸率為6%。 然后進入進行本發(fā)明所述的熱處理方法的設備，進行調(diào)質(zhì)處理，整個熱處 理過程鋼帶運行速度15m/min，加熱到86(TC進行奧氏體化，保溫時間40s， 鉛浴等溫淬火溫度為357°C，等溫淬火時間2Ss，經(jīng)6(TC水冷后進行空冷，
再按傳統(tǒng)的縱剪涂漆生產(chǎn)工序得到成品入庫。
其成品力學性能為抗拉強度1400Mpa，延伸率為8%。 實施例3
選取一種包含如下化學成分的碳錳鋼C: 0.30%， Si: 0.27%， Mn: 1.50%， P:0.012%， S:0.009%，余量為Fe，所述百分數(shù)為重量百分比。
選用2.5mm厚的上述碳錳鋼熱軋板為原料，經(jīng)過酸洗冷軋成0.9X 199mm的鋼帶，其冷軋后的力學性能抗拉強度為970MPa，延伸率為7%。 然后進入進行本發(fā)明所述的熱處理方法的設備，進行調(diào)質(zhì)處理，整個熱處 理過程鋼帶運行速度17m/min，加熱到86(TC進行奧氏體化，保溫時間約 35.3s，鉛浴等溫淬火溫度為362'C，等溫淬火時間約為24.7s，經(jīng)6(TC水冷 后進行空冷，再按傳統(tǒng)的縱剪涂漆生產(chǎn)工序得到成品入庫。
其成品力學性能為抗拉強度1360Mpa，延伸率為9%。
實施例4
選取一種包含如下化學成分的碳錳鋼C: 0.35%， Si: 0.35%, Mn: 1.55%， P:0.030%， S:0.030%，余量為Fe，所述百分數(shù)為重量百分比。
選用2.0mm厚的上述碳錳鋼熱軋板為原料，經(jīng)過酸洗冷軋成0.9X 199mm的鋼帶，其冷軋后的力學性能抗拉強度為970MPa，延伸率為7%。 然后進入進行本發(fā)明所述的熱處理方法的設備，進行調(diào)質(zhì)處理，整個熱處 理過程鋼帶運行速度15m/min，加熱到84(TC進行奧氏體化，保溫時間40s， 鉛浴等溫淬火溫度為355°C，等溫淬火時間28s，經(jīng)50'C水冷后進行空冷， 再按傳統(tǒng)的縱剪涂漆生產(chǎn)工序得到成品入庫。
其成品力學性能為抗拉強度1390Mpa，延伸率為8%。
實施例5
選取一種包含如下化學成分的碳錳鋼C: 0.29%， Si: 0.15%， Mn: 1.2%， P:0.010%， S:0.010%，余量為Fe，所述百分數(shù)為重量百分比。
選用2.0mm厚的上述碳錳鋼熱軋板為原料，經(jīng)過酸洗冷軋成0.9X 199mm的鋼帶，其冷軋后的力學性能抗拉強度為975MPa，延伸率為6%。 然后進入進行本發(fā)明所述的熱處理方法的設備，進行調(diào)質(zhì)處理，整個熱處 理過程鋼帶運行速度20m/min，加熱到88(TC進行奧氏體化，保溫時間30s， 鉛浴等溫淬火溫度為365°C，等溫淬火時間21s，經(jīng)7(TC水冷后進行空冷，
再按傳統(tǒng)的縱剪涂漆生產(chǎn)工序得到成品入庫。
其成品力學性能為抗拉強度1380Mpa，延伸率為8%。
上述實施例中的鋼帶的力學性能試驗在上海寶鋼包裝鋼帶有限公司實
驗室的XYA105C (CMT5105)微機萬能拉力試驗機上進行的，試樣采用不 經(jīng)機加工的全矩形截面形狀。按照寶山鋼鐵股份有限公司企業(yè)標準 Q\BQB908-2006《捆扎用鋼帶》標準檢測上述實施例中的包裝用鋼帶，上述 包裝用鋼帶力學性能超過QXBQB908-2006《捆扎用鋼帶》標準的表5中 SUP1250鋼帶的性能要求，成為抗拉強度不小于1350Mpa，延伸率不小于 6%的包裝用鋼帶，完全符合工業(yè)上以及羊毛打巻業(yè)超高強度包裝鋼帶的要 求，并成為世界上強度最高的包裝鋼帶。
本技術(shù)領域中的普通技術(shù)人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說 明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質(zhì)精神范圍 內(nèi)，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權(quán)利要求書范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種包裝用鋼帶的熱處理方法，包括以下步驟a)將鋼帶加熱至奧氏體化溫度；b)在鉛液中進行等溫淬火；c)碳塔刮鉛；d)水冷；e)自然空冷；其特征在于所述的步驟b)中等溫淬火的溫度范圍為355～365℃，等溫淬火的時間為21～28s。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種包裝用鋼帶的熱處理方法，其特征在 于所述的步驟a)中，在對所述鋼帶加熱時，采用將所述鋼帶置于保護 氣體的保護下加熱的方式進行加熱。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種包裝用鋼帶的熱處理方法，其特征在 于所述的步驟a)中，在對所述鋼帶加熱時，采用電磁感應線圈中頻加 熱的方式進行加熱。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種包裝用鋼帶的熱處理方法，其特征在 于所述的步驟a)中，先將所述鋼帶在所述步驟b)中的鉛液中進行預熱， 預熱時間為6.75 9秒。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種包裝用鋼帶的熱處理方法，其特征在 于所述的步驟a)中，將所述鋼帶加熱至860士2(TC奧氏體化溫度，保溫 30 40s。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種包裝用鋼帶的熱處理方法，其特征在 于所述的步驟d)中，在60土1(TC的水中進行水冷。
7、 一種采用如權(quán)利要求1所述的熱處理方法制得的包裝用鋼帶，其 特征在于所述的鋼帶的成分及重量百分比為C:0.29 0.35%，Si:0J5 0..35%, Mm 1.20 1.55%， P《0.030%， S《0.030%，余量為Fe。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包裝用鋼帶的熱處理方法，包括以下步驟a)將鋼帶加熱至奧氏體化溫度；b)在鉛液中進行等溫淬火；c)碳塔刮鉛；d)水冷；e)自然空冷；其特征在于所述步驟b)中等溫淬火的溫度范圍為355～365℃，等溫淬火的時間為21～28s。本發(fā)明還公開了一種采用前述熱處理方法得到的包裝用鋼帶，該包裝用鋼帶的成分(重量百分比)如下C0.29～0.35％，Si0.15～0.35％，Mn1.20～1.55％，P≤0.030％，S≤0.030％，余量為Fe。本發(fā)明解決了現(xiàn)在的包裝用鋼帶抗拉強度無法突破1250MPa，斷后延伸率小于6％，且薄板兩相區(qū)淬火板型差的的技術(shù)問題。
文檔編號C21D1/18GK101363078SQ200810200449
公開日2009年2月11日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月25日
發(fā)明者俞曉峰, 曹棟杰, 強 王, 袁潔敏, 韓建春, 科 馬 申請人:上海寶鋼包裝鋼帶有限公司