一种深海用超高强度捆带的生产方法

摘要

一种深海用超高强度捆带的生产方法：采用40CrNiMo热轧酸洗卷作为原料，进行冷轧；经开卷、分条、去毛刺后进行高温奥氏体化；采用Na2SiO3+C12H25SO4Na水溶液进行淬火；常规水洗后进行回火；空冷至室温并卷取。本发明其产品的厚度为0.9~1.3 mm，抗拉强度不低于1250 MPa，延伸率不低于11%，且在20℃时的冲击功不低于130 J，在盐度为3.5%，流速为300cm/s，压力为10个atm的海水环境中暴露3600h后，冲击功无明显变化，表面腐蚀面积不超过0.1%，产品的耐冲击及耐蚀性能良好。

权利要求

1.一种深海用超高强度捆带的生产方法，其步骤：

1) 采用40CrNiMo热轧酸洗卷作为原料，进行10或11道次冷轧轧制，冷轧总压下率为

90.4 97%；

~

2) 冷轧原料经开卷、分条、去毛刺后进行高温奥氏体化，奥氏体化温度为990 1030℃，~时间为16 27 s；

~

3) 采用Na2SiO3+ C12H25SO4Na水溶液进行淬火，其中，Na2SiO3与 C12H25SO4Na浓度之比为

1.5/1 2.5/1，其余为水；冷却速度为140 180 ℃ /s，淬火时间为40 60 s；

~ ~ ~

4) 常规水洗后进行回火，回火温度为610 660 ℃，时间为120 160 s；

~ ~

5) 空冷至室温并卷取。

说明书

一种深海用超高强度捆带的生产方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种捆带的生产方法，具体地属于一种用于深海用超高强度捆带的生产方法。

背景技术

[0002] 近年来，海洋问题已成为全球政治、经济、军事、外交的重要课题。自十八以后，中国政府致力于建设海洋强国。随着我国南海油气资源的大力开发以及印度洋反恐护航任务的持续推进，大量高新装备用于深海地区，承担诸如水文探测、资源勘探、物体打捞等高难度任务。与常规陆地环境明显不同，深海中水体盐度高、流速快、压力大。因此，为保证这些装备能安全投递到所在深海区域并能平稳回收，需要相应的捆带除了具有较高的强度外，还必须具有优良的耐冲击及耐蚀性能，防止其在海水巨大的冲击和强烈的腐蚀作用下发生断带，导致装备损毁或遗失。

[0003] 市面上普通的发蓝捆带或涂漆捆带主要用于正常条件下物品的捆扎，耐冲击耐蚀性能较差。通常情况下，工业生产中主要是通过在钢带表面涂镀、电镀、热镀、喷涂一层或多层特殊防护层的方式来提高捆带的耐冲击耐蚀性能。这种做法比较简单，但也存在非常明显的缺点：一是工序流程比较长，往往需要辅助于额外的涂镀、电镀、热镀、喷涂设备，生产成本高。二是由于镀层或涂层与基材之间的物理化学性质不一致，经过长时间高强度的冲击磨损，结合力变差，很容易出现老化、龟裂、脱落等现象，严重影响捆带的使用寿命。三是镀层或涂层厚度往往较大，一般可以达到50 100 µm，捆带进入自动打包机后会经常出现卡~带现象，大幅降低生产效率。因此，只有提高基材本身的耐冲击耐蚀性能才是关键，这就需要寻找合适的原料钢种。

[0004] 就超高强度捆带自身的生产工艺来说，一般采用淬火+回火的调质热处理工艺，目前主要有铅浴等温淬火+回火、两相区淬火+回火、油浴淬火+回火和盐浴淬火+回火等四种方式。铅浴等温淬火+回火工艺以液态熔融的Pb为淬火介质，通过形成贝氏体组织以保证产品性能，生产规模也能实现。但由于Pb是一种剧毒元素，严重污染环境，该工艺早已被国家明令禁止使用。两相区淬火+回火工艺以水作为淬火介质，成本低廉、污染较小。但由于冷却能力较强，引起较大的内应力，产品容易发生开裂，无法保证产品具有良好的板形。油浴淬火+回火工艺以油作为淬火介质，冷却能力较弱，引起的内应力较小，因而产品发生开裂的可能性较低。但是，钢带在淬火后表面容易残留少量的油，不易清洗，会影响到产品的表面质量；同时，残留的油在回火时也容易发生燃烧，引起火灾事故。盐浴淬火+回火工艺以熔融的硝酸盐作为淬火介质，具有良好的导热性和较弱的冷却能力，通过形成马氏体组织以保证产品性能，其毒性也要低于Pb浴。但是，该工艺也存在一个缺点：熔融的硝酸盐冷却能力较弱，需要很长的时间才能冷却到所需温度并发生相应的组织转变，容易使过冷奥氏体稳定性较小的钢在冷却过程中形成珠光体。此外，由于冷却时间过长，生产往往需要慢速进行，这会导致工作效率低下，生产成本上升。

[0005] 综上所述，淬火冷却介质已成为制约超高强度捆带性能和生产的一个重要因素。当然，还可以采用单纯的盐水或碱水作为淬火冷却介质进行热处理。盐水最大的冷却速度者正好处在650 550℃范围内，而碱水则可以去除钢带表面的氧化铁皮。但两者在300 200~ ~
℃范围内冷却速度过快、使钢带的组织应力增加，同样易于开裂。此外，两者对钢带均有一定程度的腐蚀。

[0006] 经检索：

[0007] 中国专利公开号为CN101363078A的文献，公开了一种抗拉强度≥1250 MPa捆带的生产方法。其原料钢种采用如下成分设计：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+回火工艺生产出厚度为0.9 mm，抗拉强度不低于1250 MPa，延伸率不低于6%的超高强度捆带。这种工艺以液态熔融的Pb为淬火介质，通过形成贝氏体组织以保证产品性能，但由于Pb是一种剧毒元素，严重污染环境，国家早已明令禁止，不宜推广。

[0008] 中国专利公开号为CN101805870A的文献，公开了一种抗拉强度≥1100 MPa捆带的生产方法。原料钢种采用如下成分设计：C：0.25 0.35%，Mn：1.0 2.0%，Si：≤0.45%，P：≤~ ~0.04%，S：≤0.04%。通过两相区淬火+回火工艺生产出厚度为0.5 1.2 mm，抗拉强度不低于~
1100 MPa，延伸率不低于10%的超高强度捆带。这种工艺以水作为淬火介质，虽成本低廉、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，无法保证产品具有良好的板形。

[0009] 中国专利公开号为CN103820709A的文献，公开了一种抗拉强度≥1020 MPa捆带的生产方法。原料钢种采用如下成分设计：C：0.12 0.22%，Mn：0.50 1.20%，Si：≤0.010%，P：≤~ ~0.015%，S：≤0.015%，V：0.030 0.060%，Ti：0.020 0.040%，Als：0.030 0.060%。通过油浴淬~ ~ ~
火+回火工艺生产出厚度为1.0 mm，抗拉强度不低于1020 MPa，延伸率不低于9%的超高强度捆带。这种工艺以油作为淬火介质，虽冷却能力较弱，引起的内应力较小，但钢带在淬火后表面容易残留少量的油，不易清洗，会影响到产品的表面质量；同时，残留的油在回火时也容易发生燃烧，引起火灾事故。

[0010] 中国专利公开号为CN104294148A的文献，公开了一种抗拉强度≥1000 MPa涂锌捆带的生产方法。原料钢种采用如下成分设计：C：0.05 0.15%，Mn：0.50 1.00%，Si：≤0.010%，~ ~P：≤0.010%，S：≤0.010%，Nb：0.020 0.040%，Als：0.045 0.085%。通过盐浴等温淬火+回火~ ~
工艺生产出厚度为0.8 mm，抗拉强度不低于1000 MPa，延伸率不低于9%的涂锌捆带。产品表面生成了一层附着力强、厚度为0.40 0.60 µm、具有光泽的银灰色锌层，置于室内大气环境~
中，100天不发生明显锈蚀，完全满足中低端冷轧汽车板进行捆扎包装的需要。这种工艺以熔融的硝酸盐作为淬火介质，虽具有良好的导热性和较弱的冷却能力，通过形成马氏体组织以保证产品性能，其毒性也要低于Pb浴。但该工艺存在的不足：熔融的硝酸盐冷却能力较弱，需要很长的时间才能冷却到所需温度并发生相应的组织转变，容易使过冷奥氏体稳定性较小的钢在冷却过程中形成珠光体。此外，由于冷却时间过长，生产往往需要慢速进行，这会导致工作效率低下，生产成本上升。

发明内容

[0011] 本发明针对深海地区进行捆扎作业的需要，提供一种在保证抗拉强度≥1250 MPa下，并且20 ℃时的冲击功不低于130 J，在盐度为3.5%，流速为300 cm/s，压力为10个atm的海水环境中暴露3600 h后，冲击功变化波动率不超过1%，表面腐蚀面积不超过0.1%，具有良好耐冲击及耐蚀性能的捆带生产方法。

[0012] 实现上述目的的措施：

[0013] 一种深海用超高强度捆带的生产方法，其步骤：

[0014] 1) 采用40CrNiMo热轧酸洗卷作为原料，进行10或11道次冷轧轧制，冷轧总压下率为90 97%；~

[0015] 2) 冷轧原料经开卷、分条、去毛刺后进行高温奥氏体化，奥氏体化温度为990~1030℃，时间为13 27 s；
~

[0016] 3) 采用Na2SiO3+ C12H25SO4Na水溶液进行淬火，其中，Na2SiO3与 C12H25SO4Na浓度之比为1.5/1 2.5/1，其余为水；冷却速度为140 180 ℃ /s，淬火时间为40 60 s；~ ~ ~

[0017] 4) 常规水洗后进行回火，回火温度为610 660 ℃，时间为120 160 s；~ ~

[0018] 5) 空冷至室温并卷取。

[0019] 本发明针对现有技术的不足，进行了大量的试验及分析，经过优化选择，采用40CrNiMo热轧酸洗卷作为原料，以保证基材的耐冲击耐蚀性能。同时，以“Na2SiO3(俗称水玻璃)+ C12H25SO4Na(十二烷基硫酸钠，简称SDS，以下同)”水溶液作为淬火介质进行调质热处理，有机结合了盐水、碱水和纯水淬火的优点。这样做有如下好处：一是与纯水相比，加入的Na2SiO3+C12H25SO4Na溶于水后，都能电离出阳离子和阴离子，在650~550 ℃范围内，整个水溶液类似于盐水，其冷却能力较强，因而克服了纯水在高温区冷却速度过慢的缺点。节省大量的生产时间，提高生产效率。二是与纯水相比，在300~200 ℃范围内，由于Na2SiO3和C12H25SO4Na都具有一定的冷却能力，且都能增加水溶液的粘稠度，水溶液整体的冷却能力得到减缓，因而克服了纯水在低温区冷却速度过快的缺点，保证钢带不发生开裂。三是C12H25SO4Na具有一定的起泡能力，生成的气泡能够去除高温奥氏体化后钢带表面存在的氧化铁皮，整个水溶液类似于碱水。并且这两种物质对钢带表面的腐蚀能力都不强，又保证了产品的表面质量。四是Na2SiO3和C12H25SO4Na都是普通廉价的化学物质，生产成本较低。且都易溶于水，有利于后续清洗。另外，这些物质本身毒性较小，对环境的污染程度较轻，这又类似于纯水。

[0020] 本发明与现有普通捆带相比，其产品的厚度为0.9 1.3 mm，抗拉强度不低于1250 ~MPa，延伸率不低于11%，且在20 ℃时的冲击功不低于130 J，在盐度为3.5%，流速为300 cm/s，压力为10个atm的海水环境中暴露3600 h后，冲击功无明显变化，表面腐蚀面积不超过
0.1%，产品的耐冲击及耐蚀性能良好。

具体实施方式

[0021] 下面对本发明予以详细描述：

[0022] 表1为本发明各实施例和对比例的冷轧及制带工艺参数；

[0023] 表2为本发明各实施例和对比例的产品性能列表。

[0024] 本发明各实施例按照以下工艺生产：

[0025] 1) 采用40CrNiMo热轧酸洗卷作为原料，进行10或11道次冷轧轧制，冷轧总压下率为90 97%；~

[0026] 2) 冷轧原料经开卷、分条、去毛刺后进行高温奥氏体化，奥氏体化温度为990~1030 ℃，时间为13 27 s；
~

[0027] 3) 采用Na2SiO3+ C12H25SO4Na水溶液进行淬火，其中，Na2SiO3与 C12H25SO4Na浓度之比为1.5/1 2.5/1，其余为水；冷却速度为140 180 ℃ /s，淬火时间为40 60 s；~ ~ ~

[0028] 4) 常规水洗后进行回火，回火温度为610 660 ℃，时间为120 160 s；~ ~

[0029] 5) 空冷至室温并卷取。

[0030] 表1 本发明各实施例和对比例的冷轧及制带工艺参数

[0031]

[0032] 续表1

[0033]

[0034] 表2 本发明各实施例和对比例的产品性能

[0035]

[0036] 续表2

[0037]

[0038] 从表2可以看到，本发明申请的捆带，不仅其厚度为0.9 1.3 mm，抗拉强度为1250~ ~1300 MPa，延伸率为11.0 13.0%，且在20 ℃时的冲击功不低于130 J，经在盐度为3.5%，流~
速为300 cm/s，压力为10个atm的海水环境中暴露3600 h后，冲击功变化波动值不超过
0.2J，表面腐蚀面积不超过0.1%，产品的耐冲击及耐蚀性能良好。

[0039] 本具体实施方式仅为最佳例举，而并非是对本发明技术方案的限制性实施。