專利名稱：平面各向同性優(yōu)良的電池殼用鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池殼用鋼及其制造方法，特別涉及一種用于制作充電式電池和干式電池殼的平面各向同性優(yōu)良的電池殼用鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
電池殼用冷軋鋼帶主要用于沖制干式電池和充電式電池的鋼殼。電池殼用鋼帶用沖床沖制成電池殼，通過(guò)減薄或不減薄沖制成電池殼產(chǎn)品不得有裂紋、沙眼、雪花點(diǎn)等缺陷，且要求平面各向同性優(yōu)良(制耳小)和抗內(nèi)壓變形。為此對(duì)鋼帶材質(zhì)要求具有高純凈度、高延展性、高表面質(zhì)量、低Δr值，能夠進(jìn)行減薄等深拉延而不產(chǎn)生開(kāi)裂、雪花點(diǎn)狀缺陷。在本發(fā)明之前，有CN1401807A的“電池殼用極薄鋼帶及其制造方法”，該專利申請(qǐng)采用超低碳Nb-Ti-IF鋼生產(chǎn)電池殼鋼材，但此類(lèi)鋼種與中低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼相比，由于需要脫碳處理、合金加入較多，因此生產(chǎn)成本較高，而且抗二次加工脆化性較差，平面各向異性(Δr值)較大。又有某些電池殼廠家采用一般鋁鎮(zhèn)靜鋼沖制電池殼，由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)成分、組織的特殊控制，材料晶粒及滲碳體容易變粗，表面易產(chǎn)生“雪花點(diǎn)”缺陷和沖壓加工開(kāi)裂，影響電池殼的外觀質(zhì)量和使用，且平面各向異性較大，不僅沖制的電池殼會(huì)出現(xiàn)耳子，而且沖制的電池殼內(nèi)應(yīng)力大，減薄率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)良的平面各向同性、深沖性、抗二次加工脆化以及高表面質(zhì)量的電池殼用鋼，其化學(xué)元素組成成分的重量百分比為C≤0.00~0.05％Si≤0.03％Mn0.10~0.50％P≤0.02％S≤0.015％Al0.01~0.10％N0.002~0.007％Ti0.005~0.02％其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
電池殼用鋼制造方法，按上述配比材料經(jīng)鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后精練、熱軋、酸洗、冷軋軋制、罩式爐退火、精整成成品卷。其中熱軋控制加熱溫度≤1270℃，終軋溫度860～930℃，卷取溫度≤640℃；冷軋變形量控制在75％～90％，罩式爐退火溫度650～800℃；其它按常規(guī)工藝進(jìn)行。得到產(chǎn)品的性能為屈服強(qiáng)度≥220Mpa，硬度HR30T45~55，平面各向異性|Δr|≤0.3。
本發(fā)明成分設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝控制原理為由于電池殼用用于充電式電池和一次性干式電池，電池內(nèi)壓力較大，對(duì)材料要求深沖性能優(yōu)良、耐壓性(屈服強(qiáng)度較高)、制耳小、表面無(wú)‘雪花點(diǎn)’、夾雜、二次加工脆化溫度低等特點(diǎn)，根據(jù)電池殼用鋼的特性和要求，重點(diǎn)設(shè)計(jì)一套化學(xué)成分、熱軋、冷軋、退火的工藝以達(dá)到一定材料沖壓加工性能以及優(yōu)良的表面質(zhì)量，因此本發(fā)明鋼種成分控制原理如下C由于C在材料中以間隙原子和滲碳體的形態(tài)存在，在鋼中具有很強(qiáng)的強(qiáng)化作用，由于電池內(nèi)裝溶液有一定的壓力，強(qiáng)度低容易導(dǎo)致電池殼變形，因此需要在材料中保留一定量的碳來(lái)提高強(qiáng)度，同時(shí)碳太低晶界強(qiáng)度弱易產(chǎn)生二次脆化，而且使Ar3溫度提高，易在二相區(qū)軋制產(chǎn)生混晶組織，但碳太高塑性變差，會(huì)產(chǎn)生大量的滲碳體在晶界析出，誘發(fā)開(kāi)裂，使深沖性能下降。因此C控制應(yīng)在0.01％~0.05％的范圍內(nèi)。
Si硅使材料強(qiáng)度提高的元素，但Si容易在熱軋時(shí)產(chǎn)生低融點(diǎn)的SiO2.FeO共晶系的氧化鐵皮，在熱軋用高壓水難以清除，從而殘留在熱軋鋼板上呈紅色氧化鐵皮，這種氧化鐵皮深深的咬合在熱軋鋼板上難以酸洗洗掉，因而產(chǎn)生冷軋表面質(zhì)量不良，影響電池殼的外觀，甚至導(dǎo)致沖壓開(kāi)裂，所以Si盡量控制在0.03％以下。
MnMn和C一樣是材料的強(qiáng)化元素，適當(dāng)在材料中加入少量Mn有利于強(qiáng)度的提高，同時(shí)加入少量Mn可以和S結(jié)合生成MnS，減少表面熱脆，避免表面質(zhì)量問(wèn)題；但加入過(guò)多對(duì)沖壓加工不利，所以Mn應(yīng)控制在0.10~0.50％。
P、SP、S越低加工性越好，P可以提高材料的強(qiáng)度，但P會(huì)導(dǎo)致材料的脆性，S對(duì)材料是有害元素，會(huì)產(chǎn)生夾雜物，影響材料的韌性，特別是對(duì)電池殼在后道工序的翻邊之類(lèi)二次加工性、耐蝕性不利。所以P、S的含量要盡量的低。一般P控制在0.020％以下；S控制在0.015％以下。
AlAl作為脫氧劑在煉鋼時(shí)添加，小于0.01％時(shí)鋼水中夾雜物增多，特別是SiO2的夾雜物增加，導(dǎo)致加工性能變差，大于0.1％的添加量效果基本飽和。
TiTi在微Ti鋼料中主要以TiN等的形式析出，在奧氏體和鐵素體中沉淀，阻礙晶粒長(zhǎng)大，可以避免粗晶和混晶，使電池殼外觀無(wú)雪花點(diǎn)狀缺陷，同時(shí)使?jié)B碳體析出物細(xì)小化，可以減少由于滲碳體產(chǎn)生裂紋的可能，Ti過(guò)高對(duì)材料的加工性不利。本發(fā)明是采用微Ti處理，由于Ti對(duì)晶粒成長(zhǎng)及再結(jié)晶阻礙作用，能夠得到很低的Δr值，所以本發(fā)明Ti控制在0.005~0.02％范圍內(nèi)。
N氮和鈦化合形成TiN的析出物起到強(qiáng)化材料作用，和N結(jié)合后的有效Ti對(duì)材料強(qiáng)度有明顯影響，在加入微Ti的情況下，Ti一定，N高有效Ti低，材料強(qiáng)度上升。所以N控制在20~70ppm，即0.002~0.007％。
本發(fā)明的鋼種經(jīng)連鑄制成板坯，接著進(jìn)行熱軋.熱軋工藝控制原理如下1)、熱軋終軋溫度熱軋終軋溫度采用高于Ar3的溫度進(jìn)行軋制，終軋溫度過(guò)高容易產(chǎn)生氧化鐵皮，過(guò)低進(jìn)入二相區(qū)軋制軋制，材料組織會(huì)產(chǎn)生混晶，從而在沖制電池殼會(huì)產(chǎn)生雪花點(diǎn)狀缺陷，影響電池殼的外觀質(zhì)量，同時(shí)對(duì)材料的各向同性不利，所以終軋溫度一般控制在860℃~930℃比較好。
2)、卷取溫度卷取溫度如果大于640℃時(shí)，析出物容易粗大，導(dǎo)致屈服強(qiáng)度低下，同時(shí)卷取溫度過(guò)高，容易產(chǎn)生氧化鐵皮和避免粗晶，在沖壓加工過(guò)程造成表面缺陷，所以卷取溫度控制在≤640℃。
冷軋工藝控制原理如下1)、變形量在較大的變形量下隨著變形量的增加可以降低Δr，但變形量的增加會(huì)增加軋制難度，同時(shí)Δr偏向負(fù)值，對(duì)沖壓不利，所以軋制變形量控制在75～90％左右。
2)退火溫度退火溫度對(duì)沖壓加工性能影響較大，退火溫度太低屈服強(qiáng)度過(guò)高、延伸率偏低，沖壓加工性變差。但退火溫度過(guò)高強(qiáng)度偏低，Δr增大，影響電池殼的使用性，所以退火溫度控制范圍在650~800℃。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的鋼種具有優(yōu)良的各向同性、深沖性、高表面質(zhì)量等特點(diǎn)。本發(fā)明無(wú)需脫碳處理、加入合金較少、采用罩式爐生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低、質(zhì)量?jī)?yōu)良、生產(chǎn)穩(wěn)定，適合各類(lèi)廠家工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為本發(fā)明加鈦鐵素體組織金相2為本發(fā)明加鈦滲碳體組織金相3為本發(fā)明加鈦對(duì)Δr的影響4為本發(fā)明冷軋變形量對(duì)Δr的影響圖
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的三個(gè)實(shí)施例和一個(gè)比較例見(jiàn)下表1

實(shí)施例A的工藝控制為熱軋控制加熱溫度≤1270℃，終軋溫度為870℃，卷取溫度為640℃；冷軋變形量為76％，罩式退火溫度650℃。從圖1、圖2可見(jiàn)加Ti后的材料組織晶粒細(xì)小，滲碳體也細(xì)小。細(xì)小的晶粒不僅可以美觀電池殼的外觀，而且可以提高象翻邊之類(lèi)的二次加工性。圖1為鐵素體組織(ASTM標(biāo)準(zhǔn)11級(jí))，圖2為滲碳體組織。如圖3所示，在低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼情況下隨著Ti的增加Δr值下降，但加入過(guò)多的Ti，Δr值下降過(guò)多而變負(fù)值也不利于沖壓加工。見(jiàn)圖4，在較大的變形量下隨著變形量的增加可以降低Δr。
實(shí)施例B的工藝控制為熱軋控制加熱溫度≤1270℃，終軋溫度920℃，卷取溫度540℃；冷軋變形量為82％，罩式退火溫度670℃。
實(shí)施例C的工藝控制為熱軋控制加熱溫度≤1270℃，終軋溫度890℃，卷取溫度600℃；冷軋變形量為87％，罩式退火溫度730℃。
表1中的硬度和拉伸性能采用通用國(guó)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。
權(quán)利要求
1.一種平面各向同性優(yōu)良的電池殼用鋼，其化學(xué)元素組成成分的重量百分比為C≤0.01~0.05％Si≤0.03％Mn0.10~0.50％P≤0.02％S≤0.015％Al0.01~0.10％N0.002~0.007％Ti0.005~0.02％其余為鐵和不可避免的夾雜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面各向同性優(yōu)良的電池殼用鋼，其特征是所述的電池殼用鋼屈服強(qiáng)度≥220Mpa，硬度HR30T45~55，平面各向異性|Δr|≤0.3。
3.權(quán)利要求1所述的電池殼用鋼的制造方法，包括以下步驟鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后精煉、熱軋、酸洗、冷軋軋制、罩式爐退火、平整、精整成成品卷，其特征是熱軋加熱溫度≤1270℃，終軋溫度控制在860～930℃，卷取溫度≤640℃；冷軋變形量控制在75％～90％，罩式爐退火溫度控制在650～800℃。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電池鋼殼用鋼及其制造方法。主要解決現(xiàn)有電池殼用鋼存在的平面各項(xiàng)異性較大、抗二次加工脆化性較差、生產(chǎn)成本較高等缺陷。本發(fā)明平面各向同性優(yōu)良的電池殼用鋼，其化學(xué)元素組成成分的重量百分比為C≤0.01～0.05％、Si≤0.03％、Mn0.10～0.50％、P≤0.02％、S≤0.015％、Al0.01～0.10％、N0.002～0.007％、Ti0.005～0.02％，其余為鐵和不可避免的夾雜。制造方法包括以下步驟鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后精煉、熱軋、酸洗、冷軋軋制、罩式退火、平整、精整成成品卷，其特征是加熱溫度≤1270℃，終軋溫度860～930℃，卷取溫度≤640℃；冷軋變形量控制在75％～90％，罩式爐退火溫度650～800℃；其它按常規(guī)工藝進(jìn)行。產(chǎn)品用于電鍍鎳后沖壓或直接沖壓成電池殼。
文檔編號(hào)C21D8/04GK1940109SQ20051003015
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月29日
發(fā)明者班必俊 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司