一种高强度耐腐蚀Pb-Sn复合镀层捆带及其生产方法

摘要

一种高强度耐腐蚀Pb-Sn复合镀层捆带，其组分及wt%为：C：0.10~0.20%，Mn：0.50~1.20%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，B：0.010~0.030%，Als：0.030~0.070%；生产步骤：冶炼并连铸成坯及常规对铸坯加热；热轧；常规酸洗；冷轧；制带。本发明产品产品的厚度为0.9mm，抗拉强度不低于1050MPa，延伸率不低于9%，反复弯曲次数不少于8次(R=5mm)，产品表面生成了一层均匀致密、附着力强、厚度为4μm左右、具有美丽光泽的Pb-Sn复合镀层，置于室内大气环境中，480天不发生明显锈蚀，完全满足使用要求；且捆带表面硬度低，相对较软，对精密电子元件的几乎无损伤。

说明书

技术领域

本发明涉及一种捆带及其生产方法，具体地属于一种高强度耐腐蚀Pb-Sn复合镀层捆带及其生产方法。

 

背景技术

高强度耐腐蚀捆带是一种具有高附加值和广阔市场前景的冷轧深加工产品，作为“保证安全储运，提升产品档次”的物质载体，广泛应用于钢铁、有色金属、建材、轻纺加工等领域，具有良好的力学性能和较强的耐蚀性能。

目前，国内外生产高强度捆带的原料主要是低合金钢、合金结构钢和优质碳素结构钢。生产工艺主要有去应力退火、两相区淬火+回火、铅浴等温淬火+回火等三种方式。去应力退火工艺操作简单，污染较小，能耗较低。但对原料性能要求较高，产品质量不容易稳定，难以大批量生产。两相区淬火+回火工艺以水作为淬火介质，污染较小。但由于冷却能力较强，会引起较大的内应力，产品容易发生开裂，导致板形难以得到保证。与上述两种工艺相比，铅浴等温淬火+回火工艺由于淬火介质温度均匀、导热性好，减小了淬火组织的内应力，捆带发生开裂的可能性大大降低，从而保证了产品性能及板形。同时，生产规模也容易实现。国内外知名捆带企业如宝钢就有相关的生产线。到目前为止，在大批量稳定生产高强度、特别是超高强度捆带时，铅浴等温淬火+回火工艺仍然是最有效和最可靠的。

但是，铅浴等温淬火+回火工艺也存在两个明显缺点：一是由于铅浴温度一般在350~450 °C，淬火后，捆带表面容易覆盖一层厚度为0.1~0.3 μm左右的Pb，某种程度上类似于热镀铅。如不进行相应的后续处理，裸露的Pb层将对环境产生一定的污染；二是淬火后进行回火，由于Pb层的存在，捆带表面发暗或发黑，影响产品的耐蚀性能及外观。因此，通常情况下，会在淬火后及回火前，使捆带进入特定的活性碳层，通过简单的物理吸附以除去Pb。然而，这种工作方式效率低下，无法完全去除。捆带表面甚至还会夹杂一些黑色的碳粉末，使产品的耐蚀性能和外观变得更糟。 

经检索：

公开号为CN101363078A的中国专利公开了一种抗拉强度≥1250 MPa的超高强度捆带及其生产方法。原料钢种的成分设计如下：C：0.29~0.35%，Mn：1.20~1.55%，Si：0.15~0.35%，P：≤0.030%，S：≤0.030%。通过铅浴等温淬火+回火工艺生产出抗拉强度不低于1250 MPa，延伸率不低于6%的超高强度发蓝捆带。但是，该工艺中仅仅通过普通的活性碳来去除Pb，效率不高，且还影响后续的发蓝效果，从而削弱产品的耐蚀性能。同时，原料钢种的C和Si含量较高，导致发蓝膜的附着力不强，极大影响产品的耐蚀性能，缩短其使用周期。此外，一旦发蓝膜脱落，表面存在的Pb就有可能污染环境。

公开号为CN103436680A的中国专利公开了一种抗拉强度≥990 MPa的超高强度涂漆捆带及其生产方法。原料钢种成分设计如下：C：0.27~0.37%，Mn：1.5~2.3%，Si：0.5~0.7%，P：≤0.015%，S：≤0.015%，Als：0.04~0.08%。采用铅浴等温淬火+回火工艺生产出抗拉强度不低于990 MPa，延伸率不低于12%的超高强度涂漆捆带。存在的问题同样是原料钢种的C和Si含量较高，导致漆膜的附着力不强，极大影响了产品的耐蚀性能，缩短其使用周期。此外，一旦漆膜脱落，表面存在的Pb就有可能污染环境。

本发明中，原料钢种的C和Si含量远远低于上述文献，保证了产品具有优良的耐蚀性能。本发明为克服铅浴等温淬火+回火工艺的不足，通过大量试验研究，提出一种新思路，即淬火后用热镀锡来取代后续的除Pb和回火工序。其一是Sn和Pb由于相互间化学作用力强，可以形成稳定性高、耐蚀性好、具有表面光泽的Pb-Sn复合镀层。Sn层可以完全覆盖表面的Pb层，从而大大减轻了对环境的污染，并且提升了外观美感；二是热镀锡温度一般在320~400 °C，可以起到中温回火的效果，从而改善淬火后产品的力学性能。

发明内容

本发明针对现有技术耐腐蚀性能地下，即不超过半年的不足，提供一种在保证抗拉强度在≥1050 MPa下，使至少一年表面不会产生明显锈蚀，对所包装物体表面不会产生损伤的高强度耐腐蚀Pb-Sn复合镀层捆带及其生产方法。

本申请为了实现上述目的，进行了大量的试验及分析，经过优化选择，采用添加适量合金元素B的原料钢种及铅浴等温淬火、热镀锡工艺进行生产。这里，钢种中添加少量的B，提高钢的淬透性，保证产品具有均匀一致的力学性能；另一方面，淬火后热镀锡，可以形成稳定性高、耐蚀性好、具有表面光泽的Pb-Sn复合镀层。Sn层可以完全覆盖表面的Pb层，大大减轻了对环境的污染，并且提升了外观美感；同时，可以起到中温回火的效果，从而改善淬火后产品的力学性能。 

实现上述目的的措施：

一种高强度耐腐蚀Pb-Sn复合镀层捆带，其组分及重量百分比为：C：0.10~0.20%，Mn：0.50~1.20%，Si：≤0.010%，P：≤0.010%，S：≤0.010%，B：0.010~0.030%， Als：0.030~0.070%，其余为Fe及不可避免的杂质。

生产一种高强度耐腐蚀Pb-Sn复合镀层捆带的方法，其步骤：

1) 冶炼并连铸成坯，及进行常规铸坯加热；

2) 进行热轧：

A、进行粗轧，控制粗轧轧制温度为1120~1180 °C；

B、进行精轧，控制精轧轧制温度为960~1040 °C；

C、 进行卷取，控制卷取温度为630~660 °C；卷取后，热轧钢板厚度控制为3.6±0.1 mm；

3) 进行常规酸洗，使钢板表面无氧化铁皮；

4) 进行冷轧，采用8道次反复轧制，控制总压下率为74~76%；轧制结束后，冷轧钢板厚度控制为0.90±0.01 mm；

5) 进行制带：

A、冷轧钢板开卷后进行分条并去除毛刺；

B、进行高温奥氏体化，控制奥氏体化温度为890~940 °C，时间为20~30 s；

C、进行铅浴等温淬火，控制淬火温度为370~420 °C；

D、进行水洗，并烘干至钢带表面无水珠出现；

E、进行热镀锡，控制其温度为330~370 °C，并控制Pb-Sn复合镀层厚度为4±0.3μm；

F、进行风冷，冷却至室温；

G、再次进行水洗，并烘干至钢带表面无水珠出现；

H、进行卷取。

本发明中各元素及主要工序的作用：

本发明中，成分方面主要通过控制C和Mn的含量以保证产品的耐蚀性能，降低脆性；控制Si的含量以保证产品的表面质量；严格控制P和S的含量以提高钢的纯净度，降低发生脆断的可能性；加入一定量的B，增强钢的淬透性，保证产品具有均匀一致的力学性能；加入适量的Als作为脱氧剂来细化晶粒。

具体如下：

碳：碳(C)是影响捆带力学性能的重要元素，一般来说，C含量高于0.20%，捆带的强度和硬度也越高，但脆性也随之增加，同时耐蚀性能也会下降。C含量低于0.10%，又很难保证产品的强度和硬度。因此，在本发明中，C含量要求控制在0.10~0.20%。

锰：锰(Mn)是钢中的有益元素，作为脱氧剂，可以有效去除钢液中的氧。同时，通过与钢液中的硫结合形成硫化锰，很大程度上消除了硫在钢中的有害影响。但Mn含量高于1.20%，将降低捆带的塑性和韧性，且导致生产成本上升。Mn含量低于0.50%，脱氧和除硫的效果变得不佳。因此，在本发明中，Mn含量要求控制在0.50~1.20%。

硅：硅(Si)也是钢中的有益元素，具有很强的固溶强化作用，能提高捆带的强度和硬度。但Si含量太高，将使捆带的塑性和韧性显著下降，同时严重影响产品表面质量。Si含量太低，将削弱强化作用，影响产品的强度和硬度。因此，在本发明中，Si含量要求控制在≤0.010%。

磷：磷(P)是钢中的有害元素，容易引起严重的偏析，降低捆带的韧性，导致发生脆断。此外，过高的P含量将显著降低捆带的焊接性能，一般应予以去除。因此，在本发明中，P含量要求控制在≤0.010%。

硫：硫(S)是钢中的有害元素，容易引起热脆，降低捆带的韧性，并严重削弱捆带的焊接性能，一般应予以去除。因此，在本发明中，S含量要求控制在≤0.010%。

硼：硼(B)作为合金元素，可以提高钢的淬透性，保证产品具有均匀一致的力学性能。B含量低于0.010%，起不到应有的作用。B含量高于0.030%，则会造成生产成本大大增加，并且恶化钢板性能。因此，在本发明中， B含量要求控制在0.010~0.030%。

铝：铝(Al)是钢中的有益元素，作为脱氧剂可以细化晶粒，改善捆带的韧性。因此，在本发明中，Al含量要求控制在0.030~0.070%。

冷轧工序

热轧酸洗卷分切后采用8道次反复轧制，控制总压下率为74~76%，冷轧至厚度为0.90±0.01 mm。之所以采用8道次，是因为在原料中含有合金元素B的情况下，适当增加轧制道次，减少道次压下率，既可以保证原料的力学性能，也有利于降低轧制难度，保护轧制设备。

热镀锡工序

铅浴等温淬火后，在330~370 °C热镀锡，用来替代后续的回火工序，可以一举两得。一是Sn和Pb由于相互间化学作用力强，可以形成稳定性高、耐蚀性好、具有表面光泽的Pb-Sn复合镀层。Sn层可以完全覆盖表面的Pb层，从而大大减轻了对环境的污染，并且提升了外观美感；二是热镀锡可以起到中温回火的效果，从而改善淬火后产品的力学性能。

与现有普通捆带相比，本发明中，产品的厚度为0.9 mm，抗拉强度不低于1050 MPa，延伸率不低于9%，反复弯曲次数不少于8次(R=5 mm)，产品表面生成了一层均匀致密、附着力强、厚度为4 μm左右、具有美丽光泽的Pb-Sn复合镀层，置于室内大气环境中，480天不发生明显锈蚀，完全满足使用要求。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的化学成分列表；

表2为本发明各实施例及对比例的轧制工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例的制带工艺参数及产品性能列表；

表4为本发明各实施例及对比例的耐蚀性能列表。

本发明各实施例按照以下步骤生产：

1) 冶炼并连铸成坯，及进行常规铸坯加热；

2) 进行热轧：

A、进行粗轧，控制粗轧轧制温度为1120~1180 °C；

B、进行精轧，控制精轧轧制温度为960~1040 °C；

C、 进行卷取，控制卷取温度为630~660 °C；卷取后，热轧钢板厚度控制为3.6±0.1 mm；

3) 进行常规酸洗，使钢板表面无氧化铁皮；

4) 进行冷轧，采用8道次反复轧制，控制总压下率为74~76%，轧制结束后，冷轧钢板厚度控制为0.90±0.01 mm；

5) 进行制带：

A、冷轧钢板开卷后进行分条并去除毛刺；

B、进行高温奥氏体化，控制奥氏体化温度为890~940 °C，时间为20~30 s；

C、进行铅浴等温淬火，控制淬火温度为370~420 °C；

D、进行水洗，并烘干至钢带表面无水珠出现；

E、进行热镀锡，控制温度为330~370 °C，并控制Pb-Sn复合镀层厚度为4±0.3μm；

F、进行风冷，冷却至室温；

G、再次进行水洗，并烘干至钢带表面无水珠出现；

H、进行卷取。

表1  本发明各实施例及对比例的化学成分(wt%)

表2  本发明各实施例及对比例的轧制工艺参数

表3  本发明各实施例及对比例的制带工艺参数及产品性能

表4  本发明各实施例及对比例的耐蚀性能

从表3及表4可以看出，本发明申请的捆带，抗拉强度为1050~1080 MPa；延伸率为9~11%；反复弯曲次数(R=5 mm)为8~10次；复合镀层厚度为4 μm左右。在温度为30~35 °C、相对湿度50~70%、暴露时间480天的情况下，表面未发生明显锈蚀。产品性能完全满足使用要求。

上述实施例仅为最佳例举，而并非是对本发明的实施方式的限定。