CN102234736A

CN102234736A - 各向同性优良的二次冷轧高硬度冲压用钢及其制造方法

Info

Publication number: CN102234736A
Application number: CN 201010153456
Authority: CN
Inventors: 班必俊
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2010-04-22
Filing date: 2010-04-22
Publication date: 2011-11-09

Abstract

一种具有高硬度及平面各向同性的二次冷轧板及其制造方法，特别适合用于制作旋开盖、浅冲罐等具有低制耳要求的钢材中。其化学元素组成成分的重量百分比为：C：0.02～0.06％；Si≤0.03％；Mn：0.10～0.30％；P≤0.015％；S≤0.015％；Al：0.03～0.10％；N≤0.0035％；其余为铁和不可避免的夹杂。该配比材料经铁水预处理、转炉冶炼、炉后精练、热轧、酸洗、冷轧轧制、连续退火、二次冷轧、精整成成品卷。在热轧中控制加热温度为≤1180℃，终轧温度为Ar₃以上，卷取温度为620～750℃；冷轧变形量控制在75～90％，连续退火温度为640～700℃；退火时间为50～150秒；二次冷轧率15～35％，其它按常规工艺进行。所得到的产品的硬度为HR30T60～80，制耳率≤5％。

Description

各向同性优良的二次冷轧高硬度冲压用钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种在二次冷轧生产的高硬度各向同性钢铁材料及其制造方法，特别涉及一种用于制作旋开盖、浅冲罐等低制耳要求的用钢及其制造方法。

背景技术

二次冷轧材广泛应用于食品包装行业的罐身、罐盖。近几年发展起来的二次冷轧型产品更是以它的高强度、极薄厚度以及一定的加工性能等特性而成为钢罐生产商降低成本、保证质量的首选，但浅冲罐等用途普遍要求二次冷轧材冲压后低制耳率。若制耳率太高，在冲压后卷边上反映出滚边不齐或切废太多，造成质量不良和浪费。有关二次冷轧材低制耳率或各向同性的技术在现有技术有介绍，如一些一次冷轧经连续退火或罩式炉(分批退火)生产的各向同性钢专利，比如申请号为200410084700.x的中国专利申请公开了一种连续退火工艺生产的各向同性钢及其制造方法，该方法将C：0.005～0.020％，Si≤0.30％，Mn：0.10～0.80％，P≤0.08％，S≤0.02％，N≤0.005％，B：0.0005～0.002％，Ti：0.005～0.03％，Al：0.03～0.06％，余量为Fe及不可避免的杂质组成的成分进行冶炼和铸造，通过Ar₃以上温度热轧，550～650℃中高温卷取，冷轧，720～800℃保温60～200s和平整后获得成品。其主要是在连续退火上采用添加Ti、B元素固定N并阻碍再结晶减少各向异性，由于添加Ti、B提高了再结晶温度(退火温度720～800℃)，使得生产成本较高、连退通板性差，而且使表面质量劣化。由于二次冷轧率对材料的各向异性影响较大，采用以上工艺生产的二次冷轧材也得不到低制耳的效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有优良的平面各向同性二次冷轧板，解决制罐中出现的制耳现象。

本发明通过控制一定的成分、热轧温度、冷轧变形量、退火温度和二次冷轧率，以减少材料的各向异性。

为了实现上述目的，本发明的钢种，其化学元素组成成分的重量百分比为：C：0.02～0.06％，Si≤0.03％，Mn：0.10～0.30％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.03～0.10％，N≤0.0035％，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明还提供具有优良的平面各向同性二次冷轧板的明制造方法，该方法包括：按上述配比材料经铁水预处理、转炉冶炼、炉后精练、热轧、酸洗、冷轧轧制、连续退火、二次冷轧、精整成成品卷。其中热轧控制：加热温度≤1180℃，终轧温度为Ar₃以上，卷取温度为620～750℃；冷轧变形量控制在75～90％，连续退火温度为640～700℃；退火时间为50～150秒；二次冷轧压下率为15～35％，其它按常规工艺进行。得到产品的性能为：硬度为HR30T 60～80，制耳率≤5％。

其中，优选热轧中控制加热温度为1020～1180℃。

优选，终轧温度为830～930℃。

优选，退火温度为660～700℃。

优选，退火时间为60～120秒。

优选，二次冷轧压下率为18～35％。

本发明成分设计和生产工艺控制原理为：由于二次冷轧材主要用于硬度较高的浅冲罐用途，具有一定的抗内外压力效果，不仅要求硬度高、而且需要冲压成型后制耳小等特点，根据此用途特性和要求，重点设计一套化学成分、热轧、冷轧、退火的工艺、二次冷轧率以达到冲压制罐的低制耳效果，因此本发明材料成分控制原理如下：

C：由于C在材料中以间隙原子和渗碳体的形态存在，在钢中具有很强的强化作用，为了强化材料，因此需要在材料中保留一定量的碳来提高强度，碳太高塑性变差，对二次冷轧后成品加工不利，平面各向异性向负的方向移动。碳低有利于材料塑性提高，但碳太低，提高了材料Ar₃温度，易在二相区轧制产生混晶组织，因此C控制应在0.02～0.06％的范围内。

Si：硅使材料强度提高的元素，但Si容易在热轧时产生低融点的SiO₂·FeO共晶系的氧化铁皮，在热轧用高压水难以清除，从而残留在热轧钢板上呈红色氧化铁皮，这种氧化铁皮深深地咬合在热轧钢板上难以酸洗洗掉，因而产生冷轧表面质量不良，影响钢板的外观，甚至导致冲压开裂，所以Si尽量控制在0.03％以下。

Mn：Mn和C一样是材料的强化元素，适当在材料中加入少量Mn有利于强度的提高，同时加入少量Mn可以和S结合生成MnS，减少表面热脆，避免表面质量问题；但加入过多对冲压加工不利，所以Mn应控制在0.10～0.30％。

P、S：P、S越低加工性越好，P可以提高材料的强度，但P会导致材料的脆性，S对材料是有害元素，会产生夹杂物，影响材料的韧性，特别是对制罐在后道工序的翻边之类二次加工性、耐蚀性不利。所以P、S的含量要尽量的低。一般P控制在0.015％以下；S控制在0.015％以下。

Al：Al作为脱氧剂在炼钢时添加，同时作为提高材料加工性有利，小于0.03％时材料中N元素析出不充分，导致加工性能变差，大于0.1％的添加量效果基本饱和。

N：氮和铝化合形成AlN的析出物，有利于塑性的提高，N高材料强度上升，阻碍材料织构的发展，平面各向异性向负的方向移动，所以N控制在≤0.0035％。

本发明的钢种经连铸制成板坯，接着进行热轧，热轧工艺控制原理如下：

加热温度：热轧加热温度过高，材料中C、N原子固溶多，材料硬度高，阻碍材料织构的发展，平面各向异性向负的方向移动，所以热轧加热温度≤1180℃

热轧终轧温度：热轧终轧温度采用高于Ar₃的温度进行轧制，终轧温度过高容易产生氧化铁皮，过低进入二相区轧制轧制，材料组织会产生混晶，从而在冲制浅冲罐等用途时会产生制耳现象，影响制罐加工。

卷取温度：卷取温度如果小于620℃时，析出物不充分，导致成品硬过高，平面各向异性向负的方向移动。但卷取温度过高，容易产生氧化铁皮和粗晶，在冲压加工过程造成表面缺陷，所以卷取温度控制在620～750℃，优选为640～750℃。

冷轧工艺控制原理如下：

一次冷轧变形量：在较大的变形量下随着一次冷轧变形量的增加，退火后的材料的平面各向异性变大，二次冷轧材的制耳率增大；一次冷轧率过小，材料再结晶温度提高，势必需要提高退火温度，制造困难等，所以轧制变形量控制在75～90％之间。

退火温度：退火温度对冲压加工性能影响较大，退火温度太低硬度过高，加工性变差。但退火温度过高硬度偏低，且平面各向异性增大，钢板各向异性变大，所以退火温度控制范围在640～700℃，优选660～700℃。退火时间为50～150秒，优选为60～120秒。

二次冷轧率：二次冷轧变形量对材料的各向异性影响显著，随二次冷轧变形量的增加，其平面各向异性值向负的方向移动，过分大的二次冷轧压下率使材料制耳率增大，太小得不到所需要的硬度。所以二次冷轧压下率控制在15～35％，优选18～35％。

本发明的钢种具有优良的各向同性、加工性等特点，用于冲压制罐可以得到制耳率很低的罐体。本发明加入合金较少、采用连续退火生产，生产成本较低、质量优良、生产稳定，适合各类厂家工业化生产。

附图说明

图1制耳率计算说明，制耳率表示为ER：(H1-H2)/Ha，H1：罐体的平均山峰高度，H2：罐体的平均山谷高度，Ha为罐体山峰和山谷的平均高度。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明进行说明。

本发明的四个实施例(A～D)和二个比较例(E、F)的化学成分见下表1。

表1 wt％

项目	C	Si	Mn	P	S	Al	N
								本发明	0.02～0.06	≤0.030	0.1～0.3	≤0.015	≤0.015	0.03～0.10	≤0.0035
实施例A	0.05	0.015	0.2	0.010	0.006	0.058	0.0028
								实施例B	0.04	0.010	0.3	0.007	0.006	0.070	0.0025
实施例C	0.06	0.025	0.3	0.009	0.012	0.063	0.0021
								实施例D	0.02	0.030	0.15	0.012	0.008	0.035	0.0034
比较钢E	0.11	0.015	0..5	0.015	0.016	0.055	0.0032
								比较钢F	0.09	0.020	0.4	0.010	0.012	0.060	0.0046

本发明的四个实施例(A～D)和二个比较例(E、F)热轧、冷轧具体工艺见表2。

表2

项目	加热温度，℃	终轧温度℃	卷取温度℃	一次冷轧率％	退火温度℃	退火时间(秒)	二次冷轧率％	硬度HR30T	ER，％
										本发明	≤1180	≥Ar₃温度	620～750	75～90	640～700	50～150	15～35	60～80	≤5
实施例A	1150	883	650	88	640	125	15	66	3.2
										实施例B	1180	870	750	83	680	95	30	72	2.5
实施例C	1120	880	730	89	660	102	20	68	3.6
										实施例D	1150	875	640	75	700	67	35	76	3.8
比较钢E	1200	861	580	90	620	41	23	73	5.9
										比较钢F	1220	855	570	89	620	55	30	75	7.6

表2中的硬度采用通用国标标准测试。ER：制耳率。

从以上结果可以看出，实施例ER均小于5％，认为各向同性优良，而表2比较例ER大于5％。本发明通过控制一定的成分、热轧温度、冷轧变形量、退火温度和二次冷轧率，以减少材料的各向异性，这样得到的二次冷轧板具有优良的平面各向同性，其硬度为HR30T 60～80，制耳率小于5％，可以解决制罐中出现的制耳现象，适合用于制作旋开盖、浅冲罐等低制耳要求的钢材。

虽然以上通过具体实施例对本发明进行了说明，但不仅仅限于这些实施例，在不脱离本发明构思的前提下，还可以有更多变化或改进的其他实施例，而这些变化和改进都应属于权利要求要求的范围。

Claims

1.一种平面各向同性二次冷轧板的制造方法，包括：

将按重量百分比计的化学成分为：C：0.02～0.06％，Si≤0.03％，Mn：0.10～0.30％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.03～0.10％，N≤0.0035％，其余为铁和不可避免的杂质的材料经铁水预处理、转炉冶炼、炉后精练、热轧、酸洗、冷轧轧制、连续退火、二次冷轧、精整成成品卷；其中，热轧中控制加热温度≤1180℃，终轧温度在Ar₃以上，卷取温度为620～750℃；一次冷轧变形量控制在75～90％，连续退火温度为640～700℃；退火时间为50～150秒；二次冷轧率为15～35％。

2.如权利要求1所述的平面各向同性二次冷轧板的制造方法，其特征在于，Si：0.01～0.03％，Mn：0.20～0.30％，Al：0.03～0.07％，N：0.0010～0.0030％。

3.如权利要求1或2所述的平面各向同性二次冷轧板的制造方法，其特征在于，热轧中控制加热温度为1020～1180℃。

4.如权利要求1～3所述的平面各向同性二次冷轧板的制造方法，其特征在于，终轧温度为830～930℃。

5.如权利要求1～4任一所述的平面各向同性二次冷轧板的制造方法，其特征在于，卷取温度为640～750℃。

6.如权利要求1～5任一所述的平面各向同性二次冷轧板的制造方法，其特征在于，二次冷轧率为18～35％。

7.如权利要求1～6任一所述的平面各向同性二次冷轧板的制造方法，其特征在于，退火时间为60～120秒。

8.由权利要求1～7任一所述的方法制造的平面各向同性二次冷轧板。

9.如权利要求8所述的平面各向同性二次冷轧板，其特征在于，其硬度为HR30T 60～80，制耳率为≤5％。