專(zhuān)利名稱(chēng)：用于一種改進(jìn)的鋼帶的方法及設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種用于金屬帶的方法及設(shè)備，更確切地說(shuō)，是涉及一種用于具有高抗拉強(qiáng)度和高可成形性的非熱處理鋼帶的新型方法及設(shè)備，上述鋼帶可做為在用帶卷捆扎機(jī)包裝物品時(shí)的捆緊帶環(huán)。
通常以鋼帶或聚合帶作為捆緊帶環(huán)，在自動(dòng)或人工操縱的帶卷捆扎機(jī)上，將物品牢牢地捆成一捆，堆放在架上或放在板條箱內(nèi)以便運(yùn)輸、貯存及銷(xiāo)售。在某些應(yīng)用中，尤其是在那些用帶子扎緊具有相當(dāng)大的重量的捆，如一垛磚的應(yīng)用中，要求采用鋼帶捆扎，這是因?yàn)樗染酆衔锛耙延械姆菬崽幚斫饘賻Ь哂休^大的抗拉強(qiáng)度，并且不易于由磨損而降低其品質(zhì)。此外，雖然某種已有的鋼帶可以很容易地用來(lái)捆扎具有圓柱形以及其他形狀的光滑或有棱角表面的重包裝物，但是在拉伸作用下纏繞有銳邊及棱角的包裝時(shí)，鋼帶的應(yīng)用范圍就要受到限制。更具體地說(shuō)，對(duì)于有銳邊或具有小曲率半徑的角(如90°角)的包裝而言，已有的鋼帶會(huì)有一個(gè)問(wèn)題，即，由于要將帶子拉緊至一定程度，以保證扎緊所包裝的物品，這樣帶子便要承受相當(dāng)大的應(yīng)力及應(yīng)變。這種應(yīng)力及應(yīng)變經(jīng)常使靠近包裝物品的邊緣及拐角處的帶子發(fā)生斷裂。特別地，非熱處理的帶子因其塑性相對(duì)較低，在這種情況下使用，是使其產(chǎn)生失效的原因。在該帶在快速捆扎的應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)用于在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大的張力的自動(dòng)帶卷捆扎機(jī)上并被拉緊時(shí)，該問(wèn)題可能更加嚴(yán)重。通過(guò)在使用時(shí)降低帶子的張力可能防止其斷裂，但是降低帶子的拉緊程度可能引起物品的不安全包裝，因此這經(jīng)常是一種不被采用的方案。也有建議在包裝物的銳邊或拐角與帶子之間放一塊保護(hù)板，以降低帶子的應(yīng)力及應(yīng)變，但是這就需要增加一道消耗時(shí)間的工序，而且在自動(dòng)捆扎的操作中不易做為一個(gè)整體使用。此外，在很多使用情況下，在包裝物品的拐角與帶子之間放置保護(hù)板可能不會(huì)確實(shí)地抵消帶子的受力，從而防止其斷裂或失效。
組成鋼帶的鋼的物理特性決定了帶子的抗拉強(qiáng)度及可成形性。適用于鋼帶的鐵基材料一般含有碳，將碳加入鋼內(nèi)能增加帶的抗拉強(qiáng)度。然而，碳的加入也有增加鋼脆化的趨勢(shì)，它降低了鋼的可成形性，并相應(yīng)地降低了鋼帶在不出現(xiàn)斷裂的情況下繞過(guò)棱角的能力。自由氮是引起鋼脆化的另一因素，也是應(yīng)變時(shí)效的原因，它使鋼在塑性變形的過(guò)程中扭曲。在低碳鋼中，自由氮的有害影響比碳的有害影響大。通常，這些有害影響是在鋼承受塑性變形時(shí)，自由氮及碳迅速漫延到整個(gè)鋼結(jié)構(gòu)中并在晶格結(jié)構(gòu)中發(fā)生缺陷及錯(cuò)位的地方集結(jié)的能力所導(dǎo)致的。自由氮及碳原子在極小范圍內(nèi)的集中會(huì)防止晶格結(jié)構(gòu)中的單個(gè)原子圍繞晶格結(jié)構(gòu)從一個(gè)位置移到下一個(gè)位置，而且這種集中會(huì)導(dǎo)致晶格結(jié)構(gòu)被鎖住和斷裂，而不發(fā)生塑性變形。
眾所周知，在鋼中添加元素如鈦、鋯或硼，將能清除自由氮，即，通過(guò)使這些元素分別與自由氮發(fā)生反應(yīng)，生成氮化鈦、氮化鋯或氮化硼而從鋼中去除有害的自由氮量。自由氮的去除會(huì)改進(jìn)可成形性及塑性，降低與應(yīng)變時(shí)效有關(guān)的冷作硬化及脫氮。但是，眾所周知，鈦及鋯的氮化物的形成會(huì)使鋼的基體在冷軋過(guò)程中發(fā)生斷裂，并降低全硬冷軋鋼材中的殘余塑性。此外，為清除氮所添加的其他元素量超過(guò)清除自由氮所需的量將會(huì)增加鋼的淬透性并降低鋼的可成形性，其它添加物可能會(huì)導(dǎo)致脆化。
大家也清楚，由冷加工進(jìn)行的鋼的軋制將提高鋼的抗拉強(qiáng)度，由此在仍保持一固定的抗拉強(qiáng)度時(shí)允許降低含碳量。但是由冷加工作進(jìn)行的鋼的軋制也會(huì)增加鋼的脆化并降低其可成形性。因此，在鋼的可成形性是重要的應(yīng)用中，在一限定的程度上進(jìn)行冷加工的軋制，以避免其脆化以及在鋼的可成形性方面的操作損失。例如，在生產(chǎn)鋼管的工藝中，由冷加工進(jìn)行的鋼的軋制限制在大約10％，因?yàn)檫M(jìn)一步進(jìn)行的冷加工軋制會(huì)增加鋼的脆化程度，以致出現(xiàn)鋼管在成形前已斷裂的情況。
在本技術(shù)領(lǐng)域中眾所周知，用其他元素與鋼制成合金或通過(guò)熱處理的方法可以改善鋼的抗拉強(qiáng)度。然而，這些方面的成本相對(duì)較高，而且一般不是解決與鋼捆扎有關(guān)的問(wèn)題的最適宜的方法。同時(shí)，熱處理需要能量輸入，從而更加惡化了目前能源短缺的情況。
由上所述，在將鋼帶用于捆扎的技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，存在著經(jīng)證明的對(duì)其改進(jìn)的要求。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種新型的鋼帶。
本發(fā)明的另一目的是提供一種新型的，具有高抗拉強(qiáng)度及高可成形能力的非熱處理鋼帶。
本發(fā)明的再一目的是提供一種新型的鋼帶，它由含有用以形成全鋁鎮(zhèn)靜鋼的足夠量鋁的鋼制成，其中，鋁能去除有害的氧量及有害的氮量。
本發(fā)明還有一個(gè)目的是提供一種新型的鋼帶，它是由包括一定比例量的硼與自由氮的鋼制成的，該比例量可以去除自由氮，而不會(huì)增加鋼的淬透性及鋼的脆化。
本發(fā)明的第五個(gè)目的是提供一種新型的鋼帶，它是由在某一溫度下盤(pán)繞的鋼制成的，在該溫度下的盤(pán)繞能使鋼在盤(pán)繞后的空冷過(guò)程中發(fā)生的自身退火的可能性降低。
本發(fā)明的第六個(gè)目的是提供一種新型的鋼帶，它由按80％的程序通過(guò)冷加工軋制的鋼制成，該軋制方法能增加抗拉強(qiáng)度，同時(shí)能保持可接受程度的成形能力。
因此，本發(fā)明的目的在于生產(chǎn)一種具有高抗拉強(qiáng)度和高可變形性的非熱處理鋼帶的新型方法及設(shè)備，該鋼帶可能做為用帶卷捆扎機(jī)包裝物品時(shí)的捆扎帶環(huán)。該鋼帶由含有以下元素的鋼制成，即含碳約0.20—0.25％，含錳約0.30—0.60％，含磷最多約為0.04％，含硫最多約為0.05％，含有生成全鋁鎮(zhèn)靜鋼所需的足夠的鋁量，其中鋁可以去除有害的氧量及自由氮量，含硅最多約0.10％，它按另一方法去除其中有害的氧量及自由氮量，并且硼與自由氮的比例近似地在1.07—1.43的范圍內(nèi)，這里的硼也可去除自由氮，但不會(huì)增加淬透性及脆化。鋼在大約1100°F的卷取溫度下卷取，以減少在卷取之后的空冷過(guò)程中產(chǎn)生的自身退火。在第二個(gè)實(shí)施例中，鋼在低于1100°F的溫度下進(jìn)行卷取，以減少在卷取之后的空冷過(guò)程中產(chǎn)生的自身退火。然后，在將其制成可能有鍍鋅保護(hù)層的鋼帶之前，用冷軋的方法將經(jīng)卷取的鋼壓縮約80％。
本發(fā)明的這些及其他目的，特性及優(yōu)點(diǎn)，將在下面的對(duì)發(fā)明進(jìn)行的詳細(xì)描述中顯而易見(jiàn)。
本發(fā)明包括一種用來(lái)生產(chǎn)一種可用于帶卷捆扎機(jī)的高抗拉強(qiáng)度及高可成形性的非熱處理鋼帶的方法和設(shè)備。該鋼帶可用來(lái)安全的捆扎帶棱邊和拐角的重包裝物，例如捆一垛磚，可根據(jù)物品捆扎成形且無(wú)斷裂。在一個(gè)實(shí)施例中，該鋼帶的斷面尺寸約為0.500英寸乘0.020英寸，而在第二個(gè)實(shí)施例中，鋼帶的斷面約為0.625英寸乘0.020英寸。但是，本發(fā)明可以用于具有任何斷面尺寸的鋼帶。典型實(shí)例的鋼帶具有下列近似的特理特性，它們是通過(guò)實(shí)驗(yàn)而得到的。
斷面尺寸拉斷強(qiáng)度0.500英寸×0.020英寸 0.625英寸×0.020英寸拉斷強(qiáng)度1235—1766磅 1545—2200磅抗拉強(qiáng)度130—160KSI 130—160KSI延伸率 0—4％0—4％彎曲試驗(yàn)最小1R最小1R彎曲試驗(yàn)基本上是將帶子彎曲超過(guò)一個(gè)90°的尖角，然后將其恢復(fù)至原有的方位，1R的結(jié)果是指將帶子一次彎曲90°并回收到原位而無(wú)斷裂現(xiàn)象。
本發(fā)明涉及鐵的一次加熱的準(zhǔn)備，調(diào)整硼的含量，成形鋼板，在適當(dāng)?shù)臏囟认戮砣?，及用冷軋的方法?duì)鋼進(jìn)行大壓下量的軋制。
加熱一般包括具有下列化學(xué)性質(zhì)的元素的化合作用，其百分比是近似的。
碳0.20—0.25％錳0.30—0.60％；磷最多0.04％；硫最多0.05％；鋁為全鋁鎮(zhèn)靜鋼；硅最多0.10％；以及1.07—1.43硼/氮(硼與氮之比)加入一定量的碳是為了保證抗拉強(qiáng)度，而不是增加其脆化，以致對(duì)其可成形性產(chǎn)生有害的影響。加入足夠量的鋁是用以生成全鋁鎮(zhèn)靜鋼(AK)的。更具體地說(shuō)，加入一定量的鋁，可通過(guò)鋁與氧反應(yīng)生成氧化鋁并與自由氮反應(yīng)生成氮化鋁而去除另外的有害的氧及自由氮。硅也可通過(guò)與氧反應(yīng)生成氧化硅而去除氧。硼的加入也是通過(guò)與自由氮反應(yīng)生成氮化硼來(lái)去除鋼中的自由氮。然而，硼與自由氮反應(yīng)，而自由氮就不與鋁反應(yīng)生成氮化鋁。加入的硼量取決于鐵中的自由氮含量，因此以硼與氮之比的方式來(lái)表示，其在本發(fā)明中的范圍近似為1.07—1.43。硼的加入量?jī)H為用以清除氮所必需的程度，不可過(guò)量，因?yàn)檫@會(huì)增加淬透性及脆化。鋁和硅與氧反應(yīng)生成氧化鋁及氧化硅，可防止硼與氧反應(yīng)生成氧化硼。鋁和硅與氧的反應(yīng)可保護(hù)在氧化硼形式中消耗的硼。加熱不包括如鈦和鋯的元素，它們?cè)谇宄矫姹扰鸶行А＿@些有效的氮清除劑與氮的反應(yīng)比與硼的反應(yīng)更容易進(jìn)行，它們?cè)谂c氮反應(yīng)后不會(huì)留下與硼反應(yīng)所需的氮，而最后所得到的自由硼會(huì)增加淬透性及脆化。
在一個(gè)實(shí)施例中，加熱包括一種工業(yè)品級(jí)的低碳鋼，如AISI1023，與鋁、硅及硼的組合。AISI1023含有在上述確定的范圍內(nèi)的碳、錳、磷和硫，以及含有約在0.0035—0.0065％的范圍內(nèi)的氮。因此，硼的加入量約在0.005—0.007％的范圍內(nèi)，以達(dá)到硼與氮的比在約為1.07—1.43的范圍內(nèi)。在自由氮的含量增加或減少時(shí)，應(yīng)調(diào)整硼的含量，以保證遵循上述確定的硼與自由氮的比例，這將有益于氮的清除，而不會(huì)降低可成形性。然后，將最終得到的鋼鑄成鋼錠，可將其軋成板坯，或者在另一實(shí)施例中，鋼可以連鑄成板坯，再進(jìn)一步地加工。
板坯在熱軋機(jī)上軋制，通過(guò)熱軋軋成熱鋼帶。在板坯的加工過(guò)程中，板坯可先通過(guò)一臺(tái)再加熱爐，然后再通過(guò)一組粗軋機(jī)座和精軋機(jī)座，將其軋成熱鋼帶。當(dāng)鋼帶離開(kāi)精軋機(jī)座之后，通過(guò)卷曲機(jī)架，使其卷成盤(pán)卷，然后空冷。在空冷過(guò)程中，鋼有自身退火現(xiàn)象，這使鋼有抗拉強(qiáng)度降低的趨勢(shì)，并導(dǎo)致對(duì)鋼產(chǎn)生有害的影響。在一個(gè)實(shí)施例中，鋼在精軋后均勻冷卻，并在約1100°F的卷取溫度下進(jìn)行盤(pán)卷，以降低在卷取之后的空冷過(guò)程中產(chǎn)生的自身退火作用。在卷取及空冷后，在制成鋼帶之前，用冷軋法將盤(pán)卷的鋼軋去70％以上。在另一實(shí)施例中，在鋼帶制成之前，用冷軋法將鋼帶軋去近80％。該鋼帶也可由電鍍或熱浸法鍍以鋅粉涂料，以形成防止鋼帶腐蝕的保護(hù)層。
上述說(shuō)明能使本技術(shù)領(lǐng)域中的每一個(gè)普通技術(shù)人員了解和使用本發(fā)明的這些最佳實(shí)施例。值得本技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)人員稱(chēng)道的是可對(duì)在此公開(kāi)的實(shí)例進(jìn)行變型、改進(jìn)及等效處理。因此，本發(fā)明僅在附加的權(quán)利要求書(shū)中受到限制。
權(quán)利要求
1.一種用于帶卷捆扎機(jī)的非熱處理鋼帶，該鋼帶的抗拉強(qiáng)度約在130千磅/吋2—160千磅/吋2的范圍內(nèi)，延伸率約在0.0—4.0％的范圍內(nèi)，且其最小彎曲約為1R，該鋼帶由用冷軋法軋制的經(jīng)卷取的鋼帶制成，該鋼帶包括含量如下的鋼，即含0.02—0.25％的碳，0.30—0.60％的錳，最多為0.04％的磷，最多為0.05％的硫，最多為0.10的硅，其中，通過(guò)硅與氧反應(yīng)生成氧化硅而去除氧，含有足夠量的用以生成全鋁鎮(zhèn)靜鋼的鋁，其中，通過(guò)鋁與氧反應(yīng)生成氧化鋁來(lái)去除氧，并通過(guò)鋁與自由氮反應(yīng)生成氮化鋁來(lái)去除自由氮，以及硼與自由氮之比約在1.07—1.43的范圍內(nèi)，其中，通過(guò)硼與自由氮反應(yīng)生成氮化硼來(lái)去除自由氮，鋼在約1100°F的卷取溫度下卷取，經(jīng)卷取的鋼由冷軋方法軋去80％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼帶，其特征在于，所述鋼帶的斷面尺寸約為0.500英寸乘0.020英寸，其抗斷強(qiáng)度約在1235磅—1766磅的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼帶，其特征在于，所述帶子的斷面尺寸約為0.625英寸乘0.020英寸，其抗斷強(qiáng)度約在1545磅—2200磅的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼帶，其特征在于，所述鋼在1100°F的卷取溫度下卷取，以降低在卷取后的空冷過(guò)程中產(chǎn)生的自身退火。
5.一種生產(chǎn)用于帶卷捆扎機(jī)的鋼帶的方法，所述鋼帶由具有抗拉強(qiáng)度在約130—160KSI的范圍內(nèi)，延伸率在約為0.0—4.0％的范圍內(nèi)并且最大彎曲約為1R的鋼制成，所述方法包括以下步驟制成含有下述成份的鋼，即含有約0.20—0.25％的碳，0.30—0.60％的錳，最多含有0.04％的磷，最多含有0.05％的硫，最多為0.10％的硅，它用于通過(guò)與氧反應(yīng)生成氧化硅來(lái)去除氧，足夠量的為生成全鋁鎮(zhèn)靜鋼的反應(yīng)鋁，其中，通過(guò)鋁與氧反應(yīng)生成氧化鋁來(lái)除去氧，并通過(guò)鋁與自由氮反應(yīng)生成氮化鋁來(lái)去除自由氮，加入硼以達(dá)到硼與自由氮之比約為1.07—1.43之間，其中，通過(guò)硼與自由氮反應(yīng)生成氮化硼來(lái)去除自由氮；在約為1100°F的卷取溫度下卷取所述鋼，以減少在卷取之后的空冷過(guò)程中產(chǎn)生的自身退火；并且用冷軋法將卷取的鋼軋去約80％，以增加抗拉強(qiáng)度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述鋼是在低于1100°F的溫度下卷取的，以降低在卷取之后的空冷過(guò)程中產(chǎn)生的自身退火。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述鋼是用冷軋的方法將其軋去近80％的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，將所述鋼加工成鋼帶。
全文摘要
一種用于具有高抗拉強(qiáng)度和高可成型性的非熱處理鋼帶的方法及設(shè)備，該鋼帶可在帶卷捆扎機(jī)上做為包裝物的扎緊帶環(huán)。制成鋼帶的鋼含碳約0.20-0.25％，錳0.30-0.60％，磷最多0.04％，硫最多0.05％，用以生成全鋁鎮(zhèn)靜鋼的鋁，硅最多0.10％，硼與自由氮之比約為1.07-1.43。在約1100°Ｆ的溫度下卷取鋼，以降低卷取后空冷時(shí)的自身退火。用冷軋法將卷取的鋼軋去約80％，以提高制成鋼帶前的抗拉強(qiáng)度，該鋼帶可用鋅涂層來(lái)保護(hù)。
文檔編號(hào)C21D8/04GK1122375SQ9510370
公開(kāi)日1996年5月15日 申請(qǐng)日期1995年4月4日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月28日
發(fā)明者菲利普·M·羅伯茨 申請(qǐng)人:伊利諾斯工具制造公司