黃 菲，吳遠(yuǎn)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(guó)產(chǎn)超高強(qiáng)度捆帶的推介與應(yīng)用研究

黃 菲1，吳遠(yuǎn)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(gòu)成本的現(xiàn)實(shí)需要，我們向其推介了一種國(guó)產(chǎn)超高強(qiáng)度捆帶。通過(guò)與同類進(jìn)口產(chǎn)品進(jìn)行性能對(duì)比分析，成功說(shuō)服該客戶進(jìn)行小批量試用?，F(xiàn)場(chǎng)結(jié)果表明，國(guó)產(chǎn)捆帶的使用效果良好，完全滿足相關(guān)產(chǎn)線要求，這為其大范圍推廣打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

國(guó)產(chǎn)捆帶；超高強(qiáng)度；推介應(yīng)用

超高強(qiáng)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?zé)彳堜摼淼脑诰€高溫卷取。產(chǎn)品性能指標(biāo)高、工藝難度大，國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)捆帶廠家無(wú)法生產(chǎn)。出于無(wú)奈，大部分鋼鐵企業(yè)只能選擇從國(guó)外進(jìn)口，導(dǎo)致其采購(gòu)價(jià)格常年維持在1萬(wàn)元/噸左右，成本一直高居不下。因此，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化已迫在眉睫［1-2］。某客戶迫于成本壓力，嘗試采購(gòu)一批國(guó)產(chǎn)捆帶?；谠摽蛻舻默F(xiàn)實(shí)需要，我們向其推介了一款產(chǎn)品。通過(guò)與進(jìn)口捆帶進(jìn)行性能對(duì)比分析，成功說(shuō)服該客戶進(jìn)行小批量試用。現(xiàn)場(chǎng)結(jié)果表明，產(chǎn)品的使用效果良好，完全滿足相關(guān)產(chǎn)線要求，這為其大范圍推廣打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)試樣

進(jìn)口捆帶（標(biāo)記為JK-KD）由客戶提供，國(guó)產(chǎn)捆帶（標(biāo)記為GC-KD）由廠家提供。實(shí)驗(yàn)前對(duì)其進(jìn)行裁剪，兩者厚度均為0.8 mm，并清潔表面。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

化學(xué)元素分析在ULTIMA 2C等離子發(fā)射光譜儀（法國(guó)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(yàn)機(jī)（意大利GALDABINI公司）和WJJ-6C機(jī)動(dòng)式彎折試驗(yàn)機(jī)（寧夏青山試驗(yàn)機(jī)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(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡（日本電子株式會(huì)社）上完成。

2 結(jié)果與討論

2.1 問(wèn)題描述

由于客戶長(zhǎng)期采購(gòu)進(jìn)口捆帶，現(xiàn)場(chǎng)人員已經(jīng)非常熟悉，使用起來(lái)比較順手。當(dāng)國(guó)產(chǎn)捆帶送至作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，他們出現(xiàn)了一些正常的抵觸心理。在產(chǎn)品準(zhǔn)備進(jìn)入自動(dòng)打包機(jī)時(shí)，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(duì)現(xiàn)場(chǎng)人員提出的問(wèn)題，我們對(duì)兩種捆帶的性能進(jìn)行了對(duì)比分析，著重研究了產(chǎn)品的表面質(zhì)量和力學(xué)性能。

2.2 產(chǎn)品表面質(zhì)量分析

2.2.1 化學(xué)成分分析

表1　進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)超高強(qiáng)度捆帶的化學(xué)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(duì)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(dāng)，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(qiáng)高溫抗氧化性能以保證捆扎安全。因而產(chǎn)品在進(jìn)行熱處理時(shí)，其表面氧化程度較低，生成的藍(lán)色Fe3O4的數(shù)量較少，致使色澤較淺。

2.2.2 XRD分析

圖1　 進(jìn)口（下）及國(guó)產(chǎn)（上）超高強(qiáng)度捆帶的XRD衍射圖

從圖1可以看到，無(wú)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(lán)色Fe3O4的衍射峰，這說(shuō)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(jìn)口（A）及國(guó)產(chǎn)（B）超高強(qiáng)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(qiáng)了光澤度。再結(jié)合其化學(xué)成分來(lái)看，給人的感覺(jué)就是JK-KD表面藍(lán)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(qiáng)度捆帶主要應(yīng)用于高溫環(huán)境，捆扎的對(duì)象是表面溫度極高的熱軋鋼卷。一旦出現(xiàn)斷帶，是無(wú)法進(jìn)行人工補(bǔ)救的，這會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的安全隱患。此時(shí)，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(guò)犧牲部分表面質(zhì)量來(lái)獲得較好的高溫抗氧化性能，以保證打捆作業(yè)時(shí)的安全。從實(shí)際效果來(lái)說(shuō)，只要捆帶表面不出現(xiàn)明顯的腐蝕，色澤和光澤度無(wú)需過(guò)高要求。當(dāng)然，如果產(chǎn)品能同時(shí)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(jìn)入自動(dòng)打包機(jī)后，和機(jī)器的結(jié)合力較差，高速運(yùn)行過(guò)程中容易出現(xiàn)打滑和跑偏，導(dǎo)致停機(jī)［5］?，F(xiàn)場(chǎng)人員也證實(shí)JK-KD存在這種問(wèn)題。而GC-KD由于表面具有一定的粗糙度，在機(jī)器運(yùn)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(xué)性能分析

2.3.1拉伸性能分析

表2　進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)超高強(qiáng)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(qiáng)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?yàn)镚CKD原料鋼種中Cr和Nb含量略高，進(jìn)一步改善了鋼的強(qiáng)韌性［6］。

2.3.2 彎曲性能分析

圖3　 進(jìn)口（A-B）及國(guó)產(chǎn)（C-D）超高強(qiáng)度捆帶的斷口形貌圖

對(duì)JK-KD和GC-KD而言，反復(fù)彎曲次數(shù)都是5次（R=2.5 mm）。因此，總體來(lái)看，兩者的韌性是相當(dāng)?shù)?。從圖3可以看到，無(wú)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(shuō)明韌性都很好［7］。不過(guò)，兩者的韌窩中都出現(xiàn)了極少量夾雜物顆粒。結(jié)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(duì)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(shuō)明兩者均采用相對(duì)簡(jiǎn)單的去應(yīng)力退火工藝進(jìn)行生產(chǎn)。夾雜物均是B0.5級(jí)，含量不高，說(shuō)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(shuō)明GC-KD的硬度更高，因而也具有更高的強(qiáng)度，脆性自然也略有增加。從微觀組織來(lái)說(shuō)，兩者都是鐵素體+珠光體，這與金相分析的結(jié)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?yàn)镚C-KD中，Nb等合金元素含量較高，因而析出相也會(huì)適當(dāng)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(qiáng)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(dāng)。因此，宏觀來(lái)看，GC-KD的綜合力學(xué)性能更好。盡管相對(duì)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(dǎo)致強(qiáng)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(yīng)用研究

圖5　 產(chǎn)品應(yīng)用試驗(yàn)圖

通過(guò)進(jìn)行詳細(xì)的產(chǎn)品性能對(duì)比分析，客戶打消了疑慮，同意小批量試用GC-KD。為檢驗(yàn)GCKD的真實(shí)使用效果，客戶特意在一個(gè)熱軋鋼卷上進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)（圖5A）。結(jié)果表明，整個(gè)鋼卷在從表面溫度為550 °C自然冷卻到常溫的整個(gè)時(shí)段內(nèi)（約30 h），兩者都沒(méi)有出現(xiàn)斷帶，這說(shuō)明GC-KD的使用性能與JK-KD相當(dāng)。根據(jù)該結(jié)果，客戶又單獨(dú)選用GC-KD進(jìn)行試驗(yàn)，一共連續(xù)捆扎了100多個(gè)表面溫度為550 °C ～750 °C的熱軋鋼卷（圖5B），均沒(méi)有出現(xiàn)導(dǎo)致停機(jī)的卡帶、跑偏、斷帶等現(xiàn)象。經(jīng)不同時(shí)段多次詢問(wèn)現(xiàn)場(chǎng)人員，均得到肯定答復(fù)。從某種程度上說(shuō)，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(jié) 論

通過(guò)對(duì)進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)超高強(qiáng)度捆帶進(jìn)行詳細(xì)的性能對(duì)比分析，成功說(shuō)服客戶進(jìn)行小批量試用?，F(xiàn)場(chǎng)結(jié)果表明，產(chǎn)品的使用效果良好，完全滿足相關(guān)產(chǎn)線要求，這為其大范圍推廣打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。當(dāng)然，產(chǎn)品性能還需進(jìn)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(qiáng)度捆帶的工業(yè)試制［J］.荊楚理工學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，29（2）：1-14.

［2］黃菲，進(jìn)口高強(qiáng)捆帶性能研究及生產(chǎn)工藝淺析［J］.荊楚理工學(xué)院學(xué)報(bào)，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(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，12（6）：14-17.

［4］黃菲，陶軍暉，柳俊，匡偉，張兆麗，張建國(guó).高溫用捆帶冷軋?jiān)鲜褂眯阅茉u(píng)價(jià)［J］.黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015，17（3）：88-90.

［5］黃菲，捆帶使用效果不佳原因分析［J］.襄陽(yáng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2015 （1）：15-18.

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

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

［8］黃菲，陶軍暉，王靚.高強(qiáng)捆帶斷口分層原因分析［J］.襄樊職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2012，11（5）：17-19.

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

［責(zé)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(qiáng)度捆帶鋼的研制。