CN102286699B

CN102286699B - 冲速每分钟≥150个的耐腐蚀电池壳用钢及制备方法

Info

Publication number: CN102286699B
Application number: CN 201110232765
Authority: CN
Inventors: 黄先球; 王岭; 汤小兰; 高智平; 涂元强; 卫扬帆; 余海; 柳长福; 袁伟; 何锐; 刘建容; 石争鸣
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Group Corp
Priority date: 2011-08-15
Filing date: 2011-08-15
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2031-08-15
Also published as: CN102286699A

Abstract

本发明涉及快速冲压成型的电池壳用钢及制备方法。其组分及重量百分比为：C：0.0001～0.0050％，Mn：0.10～0.20％，Al：0.010～0.050％，N：0.0001～0.0040％，Nb：0.010～0.030％，并控制：P≤0.020％，S≤0.015％，Cu≤0.05％，Ni≤0.05％，Cr≤0.08％，Mo≤0.05％，Si≤0.020％；步骤：按纯净钢工艺冶炼并连铸成坯；连铸坯加热；粗轧；在单相奥氏体区精轧；卷取；酸洗；冷轧；脱脂；全氢罩式炉中退火；平整并待用。本发明的成品力学性能稳定，硬度值为90～100，抗拉强度≥300MPa，延伸率≥36％，屈强比≤0.6，冲制电池壳不易破裂，筒身形状固定性好，成品耐蚀性高。

Description

冲速每分钟≥150个的耐腐蚀电池壳用钢及制备方法

技术领域

本发明涉及电池壳用钢及制备方法，具体属于快速冲压成型的电池壳用钢及制备方法。

背景技术

干式电池和充电式电池外壳主要采用冲床冲制冷轧钢带而成，电池壳产品不得有裂纹、沙眼、雪花点等缺陷，且要求平面各向同性优良和抗内压变，电池外壳用钢带材质要求具有高纯净度、高延展性、高表面质量、低Δr值，加工成形时不产生开裂、雪花点状缺陷。

1990年以前，高能电池全部进口，1990年后国内相继引进了高能电池生产线，电池生产厂所用冷轧钢带主要从日本、韩国进口。由于电池外壳用的进口高精度，超深冲冷轧钢带价格贵，而用量又较大，因而使得生产成本增高，实现原材料的国产化是必然趋势。

在本发明以前，有授权公告号为CN1174109C的“电池壳用极薄钢带及其制造方法”，该专利采用超低碳Ti-Nb-IF钢生产电池壳钢材，工艺流程为铁水脱硫、转炉吹炼、RH真空处理、连铸、热轧、卷取、酸洗、冷轧、连续退火、纵剪和涂油包装，为达到无间隙原子(IF)状态，采用Ti、Nb复合添加处理固定C、N间隙原子，使C与Nb结合成NbC，N与Ti结合成TiN；但钢中Al参与N间隙原子的固定，Ti合金加入较多，不好控制，生产成本较高，平面各向异性(Δr值)较大，且过剩Ti、Nb量过高则反而会对成品钢板深冲性能带来不利影响，同时该专利没有平整工序，无法消除或减轻上工序产生的轻微的表面缺陷，无法精确控制用户所要求的粗糙度和板形，很难提高电池外壳镀层的附着力。授权公告号为CNl00560770C的“平面各向同性优良的电池壳用钢及其制造方法”，该专利采用铝镇静钢生产电池壳钢材，工艺流程为铁水预处理、转炉冶炼、炉后精练、热轧、酸洗、冷轧轧制、罩式炉退火、精整成成品卷；但碳含量较高，C在材料中以间隙原子和渗碳体的形态存在，塑性变差，会产生大量的渗碳体在晶界析出，夹杂物较多，冲压加工时容易开裂，使深冲性能下降，影响电池壳的外观质量和使用，生产效率低，同时在材料中存在间隙原子C，耐时效性也差。

发明内容

本发明的目的在于克服目前存在的不足，提供一种不仅能满足高速加工成型性能，耐腐蚀性好，并且成品厚度为0.20～0.35mm，硬度值(HV)为90～100，抗拉强度≥300MPa，延伸率≥36％，屈强比≤0.6，酸浸时滞值(PL)≤1秒，平面各向异性|Δr|≤0.3，且生产成本低的冲速每分钟≥150个的耐腐蚀电池壳用钢及制备方法。

实现上述目的的技术措施：

冲速每分钟≥150个的耐腐蚀电池壳用钢，其组分及重量百分比为：C：0.0001～0.0050％，Mn：0.10～0.20％，Al：0.010～0.050％，N：0.0001～0.0040％，Nb：0.010～0.030％，并控制：P≤0.020％，S≤0.015％，Cu≤0.05％，Ni≤0.05％，Cr≤0.08％，Mo≤0.05％，Si≤0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质。

其特征在于：C的重量百分比为0.0008～0.0025％。

制备冲速每分钟≥150个的耐腐蚀电池壳用钢的方法，其步骤：

1)按照纯净钢的工艺冶炼并连铸成坯；

2)将连铸坯加热到1170～1230℃；

3)进行粗轧，并控制粗轧出口温度在1060～1100℃；

4)在单相奥氏体区进行精扎，并控制终轧温度在900～940℃，累计压下率在90～95％；

5)进行卷取，卷取温度控制在630～670℃；

6)进行常规酸洗；

7)进行冷轧，控制累计压下率在80～90％；

8)进行常规脱脂；

9)在全氢罩式炉中退火，控制退火温度在620～700℃；

10)平整并待用。

各化学元素组成成分控制原理如下：

C是钢中不可缺少的提高钢材强度的元素之一，随着碳含量的增加，钢中Fe₃C增加，冷加工(冲压、拉拔)和焊接性能变坏。渗碳体相对于碳钢(基体为铁素体)是阴极，当碳量增加时，增加了阴极数量及面积，相应地其腐蚀电流增加了，导致其耐腐蚀性降低。对超深冲用钢而言，碳含量要求低，且随着钢中碳含量的降低，钢板的各项成型性能指标迅速提高。无时效性是高级深冲用钢的重要特征。因此为保证高耐蚀性、深冲性和无时效性，控制碳含量在0.0001～0.0050％。

基材中的Si对耐蚀性影响显著，耐蚀性随Si含量的上升而下降，因此，Si在本发明中作为控制元素。当Si含量高于0.020％时，易生成难酸洗的氧化铁皮，使钢板表面质量变差，因此，为保证基材的高耐蚀性和高表面质量，故对Si含量严格控制在≤0.020％。

Mn在本发明中能强化铁素体，增加基材的硬度，此外，钢中加入锰能防止硫引起钢的脆化。但原板Mn的含量越高，基材的耐腐蚀性下降且对冲压加工不利。因此，Mn含量控制为0.10～0.20％。

对于要求具有良好耐蚀性的电池壳用钢而言，磷的含量最好尽可能低，因为磷容易发生偏析，并导致耐蚀性能降低。因此，在本发明中P含量严格控制在≤0.020％。

一般来说，硫的含量是越小耐蚀性越好。钢中S的偏析倾向大，脱S是必要的。因此，S含量严格控制在≤0.015％。

采用铝脱氧，去除冶炼时溶在钢液中的氧。钢中Al的加入则会形成酸溶铝(Als)，Als包括固溶铝和AlN，弥散的AlN粒子能阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶粒。固溶N是造成成品时效，铝可抑制氮的固溶，消除应变时效。但随着Als的增加，钢中的夹杂物数量增多，夹杂物尺寸也将变大，将导致基材的耐蚀性变差。因此，Al含量确定为0.010～0.050％。

固溶N是造成成品时效的主要原因，特别是对于平整后的应变时效作用，氮的影响尤其大，随着钢中N含量的增加，将导致其冲压加工性能变坏(如n、r值下降)，因此，将N确定在0.0001～0.0040％。

为达到无间隙原子(IF)状态，须固定C、N间隙原子，本发明采用Nb添加处理。因此，Nb含量为0.010～0.030％。

本发明具有如下突出的优点：

1、本发明的成品力学性能稳定，通过合理设计钢的化学成分，优化热轧和冷轧罩式炉退火等工艺参数，硬度值(HV)为90～100，抗拉强度≥300MPa，延伸率≥36％，屈强比≤0.6，冲制电池壳不易破裂，筒身形状固定性好。

2、本发明采用Nb固定间隙C、N原子，平面各向异性|Δr|≤0.3。

3、本发明的成品耐蚀性高。通过合理设计钢的化学成分，钢包渣改质，钢液钙处理，转炉出钢控氧，RH真空处理，高效连铸，防止增氮，控制残余元素的含量，使钢中氮含量≤30ppm，使夹杂物尺寸≤10μtm，使基板的酸洗时滞值(PL)小于1.5秒，耐蚀性优于国内外同类产品。

具体实施方式

下面对本发明作进一步的描述：

实施例1

冲速每分钟≥150个的耐腐蚀电池壳用钢，其组分及重量百分比为：C：0.0001％，Mn：0.10％，Al：0.010％，N：0.0040％，Nb：0.030％，并控制：P：0.020％，S：0.014％，Cu：0.04％，Ni：0.05％，Cr：0.07％，Mo：0.04％，Si：0.018％，其余为Fe及不可避免的杂质。

1)按照纯净钢的工艺冶炼并连铸成坯；

2)将连铸坯加热到1170～1180℃；

3)进行粗轧，并控制粗轧出口温度在1060～1070℃；

4)在单相奥氏体区进行精扎，并控制终轧温度在900～910℃，累计压下率在90％；

5)进行卷取，卷取温度控制在630～640℃；

6)进行常规酸洗；

7)进行冷轧，控制累计压下率在80％；

8)进行常规脱脂；

9)在全氢罩式炉中退火，控制退火温度在620～630℃；

10)平整并待用。

实施例2

冲速每分钟≥150个的耐腐蚀电池壳用钢，其组分及重量百分比为：C：0.0005％，Mn：0.12％，Al：0.022％，N：0.0001％，Nb：0.023％，并控制：P：0.019％，S：0.015％，Cu：0.03％，Ni：0.04％，Cr：0.08％，Mo：0.05％，Si：0.017％，其余为Fe及不可避免的杂质。

1)按照纯净钢的工艺冶炼并连铸成坯；

2)将连铸坯加热到1190～1200℃；

3)进行粗轧，并控制粗轧出口温度在1075～1085℃；

4)在单相奥氏体区进行精扎，并控制终轧温度在905～915℃，累计压下率在90％；

5)进行卷取，卷取温度控制在640～650℃；

6)进行常规酸洗；

7)进行冷轧，控制累计压下率在82％；

8)进行常规脱脂；

9)在全氢罩式炉中退火，控制退火温度在630～640℃；

10)平整并待用。

实施例3

冲速每分钟≥150个的耐腐蚀电池壳用钢，其组分及重量百分比为：C：0.0009％，Mn：0.20％，Al：0.050％，N：0.0010％，Nb：0.010％，并控制：P：0.018％，S：0.014％，Cu：0.05％，Ni：0.03％，Cr：0.06％，Mo：0.03％，Si：0.020％，其余为Fe及不可避免的杂质。

1)按照纯净钢的工艺冶炼并连铸成坯；

2)将连铸坯加热到1195～1205℃；

3)进行粗轧，并控制粗轧出口温度在1080～1090℃；

4)在单相奥氏体区进行精扎，并控制终轧温度在915～925℃，累计压下率在95％；

5)进行卷取，卷取温度控制在650～660℃；

6)进行常规酸洗；

7)进行冷轧，控制累计压下率在85％；

8)进行常规脱脂；

9)在全氢罩式炉中退火，控制退火温度在640～650℃；

10)平整并待用。

实施例4

冲速每分钟≥150个的耐腐蚀电池壳用钢，其组分及重量百分比为：C：0.0025％，Mn：0.18％，Al：0.038％，N：0.0025％，Nb：0.015％，并控制：P：0.018％，S：0.014％，Cu：0.02％，Ni：0.03％，Cr：0.06％，Mo：0.02％，Si：0.015％，其余为Fe及不可避免的杂质。

1)按照纯净钢的工艺冶炼并连铸成坯；

2)将连铸坯加热到1205～1215℃；

3)进行粗轧，并控制粗轧出口温度在1090～1100℃；

4)在单相奥氏体区进行精扎，并控制终轧温度在930～940℃，累计压下率在95％；

5)进行卷取，卷取温度控制在660～670℃；

6)进行常规酸洗；

7)进行冷轧，控制累计压下率在90％；

8)进行常规脱脂；

9)在全氢罩式炉中退火，控制退火温度在670～680℃；

10)平整并待用。

实施例5

冲速每分钟≥150个的耐腐蚀电池壳用钢，其组分及重量百分比为：C：0.0050％，Mn：0.20％，Al：0.049％，N：0.0040％，Nb：0.010％，并控制：P：0.018％，S：0.014％，Cu：0.02％，Ni：0.03％，Cr：0.05％，Mo：0.02％，Si：0.012％，其余为Fe及不可避免的杂质。

1)按照纯净钢的工艺冶炼并连铸成坯；

2)将连铸坯加热到1220～1230℃；

3)进行粗轧，并控制粗轧出口温度在1075～1085℃；

4)在单相奥氏体区进行精扎，并控制终轧温度在935～940℃，累计压下率在95％；

5)进行卷取，卷取温度控制在660～670℃；

6)进行常规酸洗；

7)进行冷轧，控制累计压下率在90％；

8)进行常规脱脂；

9)在全氢罩式炉中退火，控制退火温度在690～700℃；

10)平整并待用。

表1为各实施例的性能检测表。

表1各实施例的性能

从表1可以看出，本发明硬度值(HV)为90～100，抗拉强度≥300MPa，延伸率≥36％，屈强比≤0.6，酸浸时滞值(PL)小于1.5秒，平面各向异性|Δr|≤0.3，冲制电池壳不易破裂，筒身形状固定性好，与现有技术相比，具有突出的实质性特点。

Claims

1.冲速每分钟≥150个的耐腐蚀电池壳用钢，其组分及重量百分比为：C：0.0001%， Mn：0.10~0.12%，Al：0.022~0.038%，N：0.0001~0.001%，Nb：0.030%，并控制：P≤0.020%，S≤0.015%， Cu≤0.05%，Ni≤0.05%，Cr≤0.08%，Mo≤0.05% ，Si≤0.020%，其余为Fe及不可避免的杂质。

2.制备权利要求1所述的冲速每分钟≥150个的耐腐蚀电池壳用钢的方法，其步骤：

1）按照纯净钢的工艺冶炼并连铸成坯；

2）将连铸坯加热到1170~1230℃；

3）进行粗轧，并控制粗轧出口温度在1060~1100℃；

4）在单相奥氏体区进行精轧，并控制终轧温度在900~940℃，累计压下率在90~95%；

5）进行卷取，卷取温度控制在630~670℃；

6）进行常规酸洗；

7）进行冷轧，控制累计压下率在80~90%；

8）进行常规脱脂；

9）在全氢罩式炉中退火，控制退火温度在620~690℃；

10）平整并待用。