国产超高强度捆带的推介与应用研究

黄 菲，吴远东

（1. 武钢研究院，湖北 武汉 430080；2. 武钢江北公司，湖北 武汉 430415 ）

国产超高强度捆带的推介与应用研究

黄 菲1，吴远东2

（1. 武钢研究院，湖北 武汉 430080；2. 武钢江北公司，湖北 武汉 430415 ）

基于某客户降低采购成本的现实需要，我们向其推介了一种国产超高强度捆带。通过与同类进口产品进行性能对比分析，成功说服该客户进行小批量试用。现场结果表明，国产捆带的使用效果良好，完全满足相关产线要求，这为其大范围推广打下了坚实的基础。

国产捆带；超高强度；推介应用

超高强度捆带是一种高附加值的冷轧深加工产品，广泛用于大卷重热轧钢卷的在线高温卷取。产品性能指标高、工艺难度大，国内绝大多数捆带厂家无法生产。出于无奈，大部分钢铁企业只能选择从国外进口，导致其采购价格常年维持在1万元/吨左右，成本一直高居不下。因此，实现产品的国产化已迫在眉睫［1-2］。某客户迫于成本压力，尝试采购一批国产捆带。基于该客户的现实需要，我们向其推介了一款产品。通过与进口捆带进行性能对比分析，成功说服该客户进行小批量试用。现场结果表明，产品的使用效果良好，完全满足相关产线要求，这为其大范围推广打下了坚实的基础。

1 实验部分

1.1 实验试样

进口捆带（标记为JK-KD）由客户提供，国产捆带（标记为GC-KD）由厂家提供。实验前对其进行裁剪，两者厚度均为0.8 mm，并清洁表面。

1.2 实验设备

化学元素分析在ULTIMA 2C等离子发射光谱仪（法国JOBIN-YVON公司）和EMIA-820V碳硫分析仪（日本HORIBA公司）上完成，拉伸性能及弯曲性能分析分别在GALDABINI SUN10电子拉伸试验机（意大利GALDABINI公司）和WJJ-6C机动式弯折试验机（宁夏青山试验机有限公司）上完成，层相分析在D/MAX-2500 PC X射线衍射仪（日本RIGAKU公司）上完成，表面及断口形貌分析在QUANTA 400扫描电镜（荷兰FET公司）上完成，金相组织分析在PME3-323UN金相显微镜（日本OLYMPUS公司）上完成，微观组织分析在JEM-2100F场发射透射电子显微镜（日本电子株式会社）上完成。

2 结果与讨论

2.1 问题描述

由于客户长期采购进口捆带，现场人员已经非常熟悉，使用起来比较顺手。当国产捆带送至作业现场时，他们出现了一些正常的抵触心理。在产品准备进入自动打包机时，他们立即反映钢带表面光泽度不高，色泽较浅，手感似乎较脆，不愿继续装载。为打消客户的疑虑，针对现场人员提出的问题，我们对两种捆带的性能进行了对比分析，着重研究了产品的表面质量和力学性能。

2.2 产品表面质量分析

2.2.1 化学成分分析

表1　进口及国产超高强度捆带的化学成分（wt%）

原料钢种是影响产品表面质量的重要因素。相对于其它元素，C、Si及合金元素的影响更为显著［3-4］。从表1可以看到，两者的C含量相当，但GC-KD的Si、Cr和Nb含量明显高于JK-KD。由于产品主要用于550 °C以上高温环境，增加Si、Cr和Nb的含量有助于增强高温抗氧化性能以保证捆扎安全。因而产品在进行热处理时，其表面氧化程度较低，生成的蓝色Fe3O4的数量较少，致使色泽较浅。

2.2.2 XRD分析

图1　 进口（下）及国产（上）超高强度捆带的XRD衍射图

从图1可以看到，无论是JK-KD，还是GCKD，两者表面除了Fe的固有衍射峰外，均只出现了蓝色Fe3O4的衍射峰，这说明两者膜层的成分都比较单一，均未生成其它氧化物。

2.2.3 表面形貌分析

图2　 进口（A）及国产（B）超高强度捆带的表面形貌图

从图2可以看到，JK-KD表面较为均匀，缺陷较少；而GC-KD表面则略微粗糙，缺陷较多。由于JK-KD的表面粗糙度较低，光洁度高，因而反射率较高，这自然就增强了光泽度。再结合其化学成分来看，给人的感觉就是JK-KD表面蓝色较深，光泽度好。

2.2.4 释疑工作

尽管JK-KD的表面质量要略好于GC-KD，但由于超高强度捆带主要应用于高温环境，捆扎的对象是表面温度极高的热轧钢卷。一旦出现断带，是无法进行人工补救的，这会导致严重的安全隐患。此时，捆带的安全性就显得尤为重要，而装饰性则在其次。因此，GC-KD是通过牺牲部分表面质量来获得较好的高温抗氧化性能，以保证打捆作业时的安全。从实际效果来说，只要捆带表面不出现明显的腐蚀，色泽和光泽度无需过高要求。当然，如果产品能同时具有较好的装饰性，那自然就更好了。

另一方面，由于JK-KD的表面光洁度较高，比较光滑，进入自动打包机后，和机器的结合力较差，高速运行过程中容易出现打滑和跑偏，导致停机［5］。现场人员也证实JK-KD存在这种问题。而GC-KD由于表面具有一定的粗糙度，在机器运行的稳定性方面，反而优于JK-KD。因此，综合考虑，GC-KD的表面质量是完全可以接受的。

2.3 产品力学性能分析

2.3.1拉伸性能分析

表2　进口及国产超高强度捆带的拉伸性能

从表2可以看到，GC-KD的拉伸性能明显好于JK-KD，强度更高、塑性更好，高温环境下更有利于捆扎安全。出现这种情况，主要是因为GCKD原料钢种中Cr和Nb含量略高，进一步改善了钢的强韧性［6］。

2.3.2 弯曲性能分析

图3　 进口（A-B）及国产（C-D）超高强度捆带的断口形貌图

对JK-KD和GC-KD而言，反复弯曲次数都是5次（R=2.5 mm）。因此，总体来看，两者的韧性是相当的。从图3可以看到，无论是JK-KD还是GCKD，两者断口均未出现明显的脆断分层现象，呈现韧窝特征，说明韧性都很好［7］。不过，两者的韧窝中都出现了极少量夹杂物颗粒。结合能谱分析，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中的夹杂物是一些脆硬相，相对于JKKD而言，某些部位手感似乎较脆［8-9］。

2.3.3 微观组织分析

从图4可以看到，JK-KD和GC-KD的金相组织都是铁素体+珠光体的纤维状冷形变组织，说明两者均采用相对简单的去应力退火工艺进行生产。夹杂物均是B0.5级，含量不高，说明钢质较为纯净。但GC-KD的显微硬度为368，高于JKKD的333，这说明GC-KD的硬度更高，因而也具有更高的强度，脆性自然也略有增加。从微观组织来说，两者都是铁素体+珠光体，这与金相分析的结果相一致。JK-KD中，珠光体内基本都是颗粒状碳化物，铁素体基体内存在少量尺寸为30～60 nm的（Nb，Ti）（C，N）的析出相。GC-KD中，珠光体内同样都是颗粒状碳化物，其数量比JK-KD多。铁素体基体内存在少量尺寸为40～140 nm的（Nb，Ti）（C，N）的析出相，其数量同样比JK-KD多。这是因为GC-KD中，Nb等合金元素含量较高，因而析出相也会适当增多。

图4　 JK-KD（A，C）和GC-KD（B，D）的金相组织和微观组织图

2.3.4 释疑工作

从上述分析可以看到，GC-KD的强度和塑性均优于JK-KD，而韧性则不亚于后者。并且，两者的金相组织和微观组织大致相当。因此，宏观来看，GC-KD的综合力学性能更好。尽管相对于JK-KD，GC-KD某些部位手感似乎较脆，这是由于其原料钢种中合金元素含量较高，导致强度和硬度增加所致，加之某些夹杂物是脆硬相，属于正常现象，不影响产品的使用。

2.4 产品应用研究

图5　 产品应用试验图

通过进行详细的产品性能对比分析，客户打消了疑虑，同意小批量试用GC-KD。为检验GCKD的真实使用效果，客户特意在一个热轧钢卷上进行对比试验（图5A）。结果表明，整个钢卷在从表面温度为550 °C自然冷却到常温的整个时段内（约30 h），两者都没有出现断带，这说明GC-KD的使用性能与JK-KD相当。根据该结果，客户又单独选用GC-KD进行试验，一共连续捆扎了100多个表面温度为550 °C ～750 °C的热轧钢卷（图5B），均没有出现导致停机的卡带、跑偏、断带等现象。经不同时段多次询问现场人员，均得到肯定答复。从某种程度上说，GC-KD的此次试用取得成功，已初步具备替代JK-KD的可能性。

3 结 论

通过对进口和国产超高强度捆带进行详细的性能对比分析，成功说服客户进行小批量试用。现场结果表明，产品的使用效果良好，完全满足相关产线要求，这为其大范围推广打下了坚实的基础。当然，产品性能还需进一步优化，以尽可能减少客户不必要的疑虑。

［1］黄菲，超高强度捆带的工业试制［J］.荆楚理工学院学报，2014，29（2）：1-14.

［2］黄菲，进口高强捆带性能研究及生产工艺浅析［J］.荆楚理工学院学报，2012，27（7）：16-19.

［3］黄菲，陶军晖.影响捆带表面质量的因素分析［J］.襄阳职业技术学院学报，2013，12（6）：14-17.

［4］黄菲，陶军晖，柳俊，匡伟，张兆丽，张建国.高温用捆带冷轧原料使用性能评价［J］.黄冈职业技术学院学报，2015，17（3）：88-90.

［5］黄菲，捆带使用效果不佳原因分析［J］.襄阳职业技术学院学报，2015 （1）：15-18.

［6］艾星辉，宋海武，王燕，甄维静，王伟.金属学［M］.北京：冶金工业出版社，2009（1）.

［7］黄菲，陶军晖，王靓.高强捆带延伸率不合原因分析［J］.湖北文理学院学报，2012，33（8）：35-37.

［8］黄菲，陶军晖，王靓.高强捆带断口分层原因分析［J］.襄樊职业技术学院学报，2012，11（5）：17-19.

［9］冯捷，张红文.炼钢基础知识［M］.北京：冶金工业出版社，2007（1）.

［责任编辑：刘良瑞］

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

黄 菲，男，湖北武汉人，博士，工程师。研究方向：主要从事高强度捆带钢的研制。