國產(chǎn)超高強度捆帶的推介與應用研究

黃 菲，吳遠東

（1. 武鋼研究院，湖北 武漢 430080；2. 武鋼江北公司，湖北 武漢 430415 ）

國產(chǎn)超高強度捆帶的推介與應用研究

黃 菲1，吳遠東2

（1. 武鋼研究院，湖北 武漢 430080；2. 武鋼江北公司，湖北 武漢 430415 ）

基于某客戶降低采購成本的現(xiàn)實需要，我們向其推介了一種國產(chǎn)超高強度捆帶。通過與同類進口產(chǎn)品進行性能對比分析，成功說服該客戶進行小批量試用?，F(xiàn)場結果表明，國產(chǎn)捆帶的使用效果良好，完全滿足相關產(chǎn)線要求，這為其大范圍推廣打下了堅實的基礎。

國產(chǎn)捆帶；超高強度；推介應用

超高強度捆帶是一種高附加值的冷軋深加工產(chǎn)品，廣泛用于大卷重熱軋鋼卷的在線高溫卷取。產(chǎn)品性能指標高、工藝難度大，國內(nèi)絕大多數(shù)捆帶廠家無法生產(chǎn)。出于無奈，大部分鋼鐵企業(yè)只能選擇從國外進口，導致其采購價格常年維持在1萬元/噸左右，成本一直高居不下。因此，實現(xiàn)產(chǎn)品的國產(chǎn)化已迫在眉睫［1-2］。某客戶迫于成本壓力，嘗試采購一批國產(chǎn)捆帶?；谠摽蛻舻默F(xiàn)實需要，我們向其推介了一款產(chǎn)品。通過與進口捆帶進行性能對比分析，成功說服該客戶進行小批量試用?，F(xiàn)場結果表明，產(chǎn)品的使用效果良好，完全滿足相關產(chǎn)線要求，這為其大范圍推廣打下了堅實的基礎。

1 實驗部分

1.1 實驗試樣

進口捆帶（標記為JK-KD）由客戶提供，國產(chǎn)捆帶（標記為GC-KD）由廠家提供。實驗前對其進行裁剪，兩者厚度均為0.8 mm，并清潔表面。

1.2 實驗設備

化學元素分析在ULTIMA 2C等離子發(fā)射光譜儀（法國JOBIN-YVON公司）和EMIA-820V碳硫分析儀（日本HORIBA公司）上完成，拉伸性能及彎曲性能分析分別在GALDABINI SUN10電子拉伸試驗機（意大利GALDABINI公司）和WJJ-6C機動式彎折試驗機（寧夏青山試驗機有限公司）上完成，層相分析在D/MAX-2500 PC X射線衍射儀（日本RIGAKU公司）上完成，表面及斷口形貌分析在QUANTA 400掃描電鏡（荷蘭FET公司）上完成，金相組織分析在PME3-323UN金相顯微鏡（日本OLYMPUS公司）上完成，微觀組織分析在JEM-2100F場發(fā)射透射電子顯微鏡（日本電子株式會社）上完成。

2 結果與討論

2.1 問題描述

由于客戶長期采購進口捆帶，現(xiàn)場人員已經(jīng)非常熟悉，使用起來比較順手。當國產(chǎn)捆帶送至作業(yè)現(xiàn)場時，他們出現(xiàn)了一些正常的抵觸心理。在產(chǎn)品準備進入自動打包機時，他們立即反映鋼帶表面光澤度不高，色澤較淺，手感似乎較脆，不愿繼續(xù)裝載。為打消客戶的疑慮，針對現(xiàn)場人員提出的問題，我們對兩種捆帶的性能進行了對比分析，著重研究了產(chǎn)品的表面質(zhì)量和力學性能。

2.2 產(chǎn)品表面質(zhì)量分析

2.2.1 化學成分分析

表1　進口及國產(chǎn)超高強度捆帶的化學成分（wt%）

原料鋼種是影響產(chǎn)品表面質(zhì)量的重要因素。相對于其它元素，C、Si及合金元素的影響更為顯著［3-4］。從表1可以看到，兩者的C含量相當，但GC-KD的Si、Cr和Nb含量明顯高于JK-KD。由于產(chǎn)品主要用于550 °C以上高溫環(huán)境，增加Si、Cr和Nb的含量有助于增強高溫抗氧化性能以保證捆扎安全。因而產(chǎn)品在進行熱處理時，其表面氧化程度較低，生成的藍色Fe3O4的數(shù)量較少，致使色澤較淺。

2.2.2 XRD分析

圖1　 進口（下）及國產(chǎn)（上）超高強度捆帶的XRD衍射圖

從圖1可以看到，無論是JK-KD，還是GCKD，兩者表面除了Fe的固有衍射峰外，均只出現(xiàn)了藍色Fe3O4的衍射峰，這說明兩者膜層的成分都比較單一，均未生成其它氧化物。

2.2.3 表面形貌分析

圖2　 進口（A）及國產(chǎn)（B）超高強度捆帶的表面形貌圖

從圖2可以看到，JK-KD表面較為均勻，缺陷較少；而GC-KD表面則略微粗糙，缺陷較多。由于JK-KD的表面粗糙度較低，光潔度高，因而反射率較高，這自然就增強了光澤度。再結合其化學成分來看，給人的感覺就是JK-KD表面藍色較深，光澤度好。

2.2.4 釋疑工作

盡管JK-KD的表面質(zhì)量要略好于GC-KD，但由于超高強度捆帶主要應用于高溫環(huán)境，捆扎的對象是表面溫度極高的熱軋鋼卷。一旦出現(xiàn)斷帶，是無法進行人工補救的，這會導致嚴重的安全隱患。此時，捆帶的安全性就顯得尤為重要，而裝飾性則在其次。因此，GC-KD是通過犧牲部分表面質(zhì)量來獲得較好的高溫抗氧化性能，以保證打捆作業(yè)時的安全。從實際效果來說，只要捆帶表面不出現(xiàn)明顯的腐蝕，色澤和光澤度無需過高要求。當然，如果產(chǎn)品能同時具有較好的裝飾性，那自然就更好了。

另一方面，由于JK-KD的表面光潔度較高，比較光滑，進入自動打包機后，和機器的結合力較差，高速運行過程中容易出現(xiàn)打滑和跑偏，導致停機［5］?，F(xiàn)場人員也證實JK-KD存在這種問題。而GC-KD由于表面具有一定的粗糙度，在機器運行的穩(wěn)定性方面，反而優(yōu)于JK-KD。因此，綜合考慮，GC-KD的表面質(zhì)量是完全可以接受的。

2.3 產(chǎn)品力學性能分析

2.3.1拉伸性能分析

表2　進口及國產(chǎn)超高強度捆帶的拉伸性能

從表2可以看到，GC-KD的拉伸性能明顯好于JK-KD，強度更高、塑性更好，高溫環(huán)境下更有利于捆扎安全。出現(xiàn)這種情況，主要是因為GCKD原料鋼種中Cr和Nb含量略高，進一步改善了鋼的強韌性［6］。

2.3.2 彎曲性能分析

圖3　 進口（A-B）及國產(chǎn)（C-D）超高強度捆帶的斷口形貌圖

對JK-KD和GC-KD而言，反復彎曲次數(shù)都是5次（R=2.5 mm）。因此，總體來看，兩者的韌性是相當?shù)?。從圖3可以看到，無論是JK-KD還是GCKD，兩者斷口均未出現(xiàn)明顯的脆斷分層現(xiàn)象，呈現(xiàn)韌窩特征，說明韌性都很好［7］。不過，兩者的韌窩中都出現(xiàn)了極少量夾雜物顆粒。結合能譜分析，JK-KD主要是MnS、FeS、MgO、CaO、 FeO和Al2O3，而GC-KD主要是TiN和NbN。由于GC-KD中的夾雜物是一些脆硬相，相對于JKKD而言，某些部位手感似乎較脆［8-9］。

2.3.3 微觀組織分析

從圖4可以看到，JK-KD和GC-KD的金相組織都是鐵素體+珠光體的纖維狀冷形變組織，說明兩者均采用相對簡單的去應力退火工藝進行生產(chǎn)。夾雜物均是B0.5級，含量不高，說明鋼質(zhì)較為純凈。但GC-KD的顯微硬度為368，高于JKKD的333，這說明GC-KD的硬度更高，因而也具有更高的強度，脆性自然也略有增加。從微觀組織來說，兩者都是鐵素體+珠光體，這與金相分析的結果相一致。JK-KD中，珠光體內(nèi)基本都是顆粒狀碳化物，鐵素體基體內(nèi)存在少量尺寸為30～60 nm的（Nb，Ti）（C，N）的析出相。GC-KD中，珠光體內(nèi)同樣都是顆粒狀碳化物，其數(shù)量比JK-KD多。鐵素體基體內(nèi)存在少量尺寸為40～140 nm的（Nb，Ti）（C，N）的析出相，其數(shù)量同樣比JK-KD多。這是因為GC-KD中，Nb等合金元素含量較高，因而析出相也會適當增多。

圖4　 JK-KD（A，C）和GC-KD（B，D）的金相組織和微觀組織圖

2.3.4 釋疑工作

從上述分析可以看到，GC-KD的強度和塑性均優(yōu)于JK-KD，而韌性則不亞于后者。并且，兩者的金相組織和微觀組織大致相當。因此，宏觀來看，GC-KD的綜合力學性能更好。盡管相對于JK-KD，GC-KD某些部位手感似乎較脆，這是由于其原料鋼種中合金元素含量較高，導致強度和硬度增加所致，加之某些夾雜物是脆硬相，屬于正?，F(xiàn)象，不影響產(chǎn)品的使用。

2.4 產(chǎn)品應用研究

圖5　 產(chǎn)品應用試驗圖

通過進行詳細的產(chǎn)品性能對比分析，客戶打消了疑慮，同意小批量試用GC-KD。為檢驗GCKD的真實使用效果，客戶特意在一個熱軋鋼卷上進行對比試驗（圖5A）。結果表明，整個鋼卷在從表面溫度為550 °C自然冷卻到常溫的整個時段內(nèi)（約30 h），兩者都沒有出現(xiàn)斷帶，這說明GC-KD的使用性能與JK-KD相當。根據(jù)該結果，客戶又單獨選用GC-KD進行試驗，一共連續(xù)捆扎了100多個表面溫度為550 °C ～750 °C的熱軋鋼卷（圖5B），均沒有出現(xiàn)導致停機的卡帶、跑偏、斷帶等現(xiàn)象。經(jīng)不同時段多次詢問現(xiàn)場人員，均得到肯定答復。從某種程度上說，GC-KD的此次試用取得成功，已初步具備替代JK-KD的可能性。

3 結 論

通過對進口和國產(chǎn)超高強度捆帶進行詳細的性能對比分析，成功說服客戶進行小批量試用?，F(xiàn)場結果表明，產(chǎn)品的使用效果良好，完全滿足相關產(chǎn)線要求，這為其大范圍推廣打下了堅實的基礎。當然，產(chǎn)品性能還需進一步優(yōu)化，以盡可能減少客戶不必要的疑慮。

［1］黃菲，超高強度捆帶的工業(yè)試制［J］.荊楚理工學院學報，2014，29（2）：1-14.

［2］黃菲，進口高強捆帶性能研究及生產(chǎn)工藝淺析［J］.荊楚理工學院學報，2012，27（7）：16-19.

［3］黃菲，陶軍暉.影響捆帶表面質(zhì)量的因素分析［J］.襄陽職業(yè)技術學院學報，2013，12（6）：14-17.

［4］黃菲，陶軍暉，柳俊，匡偉，張兆麗，張建國.高溫用捆帶冷軋原料使用性能評價［J］.黃岡職業(yè)技術學院學報，2015，17（3）：88-90.

［5］黃菲，捆帶使用效果不佳原因分析［J］.襄陽職業(yè)技術學院學報，2015 （1）：15-18.

［6］艾星輝，宋海武，王燕，甄維靜，王偉.金屬學［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2009（1）.

［7］黃菲，陶軍暉，王靚.高強捆帶延伸率不合原因分析［J］.湖北文理學院學報，2012，33（8）：35-37.

［8］黃菲，陶軍暉，王靚.高強捆帶斷口分層原因分析［J］.襄樊職業(yè)技術學院學報，2012，11（5）：17-19.

［9］馮捷，張紅文.煉鋼基礎知識［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2007（1）.

［責任編輯：劉良瑞］

Presentation and Application Research about Homemade Super-High Strength Strapping Steel

HUANG Fei1， WU Yuandong2
（1. Research and Development Center of WISCO Wuhan 430080 Hubei ；）
（2. Wuhan Iron & Steel （Group） JiangBei Corporation Wuhan 430415 Hubei ）

According to some client's actual request of reducing purchase cost， we promoted some category of homemade super-high strength strapping steel. By comparing performance with imported product， the client was persuaded into using homemade strapping steel in small batch. The application results showed that homemade product completely lived up to the requirement of production line， which provided stable base for its extension in large scale.

Homemade； Super intensity； Presentation and application

TG142.1+5

A

1672-1047（2015）06-0139-04

10.3969/j.issn.1672-1047.2015.06.39

2015-10-18

黃 菲，男，湖北武漢人，博士，工程師。研究方向：主要從事高強度捆帶鋼的研制。