CN102286688A

CN102286688A - 一种高硬度镀锡原板用钢及其制造方法

Info

Publication number: CN102286688A
Application number: CN2010102049673A
Authority: CN
Inventors: 班必俊
Original assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Baoshan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2010-06-21
Filing date: 2010-06-21
Publication date: 2011-12-21

Abstract

本发明涉及一种二次冷轧生产的高硬度镀锡原板用钢，其重量百分比化学成分为：C：0.02～0.05％，Si≤0.03％，Mn：0.20～0.50％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.01～0.05％，N：0.0080～0.0160％，其余为铁和不可避免的杂质。该高强度镀锡原板用钢的制造方法，包括：将上述成分进行冶炼，并连铸成钢坯；将钢坯加热到1150～1250℃进行热轧，终轧温度为Ar₃以上；进行卷取，卷取温度≤580℃；一次冷轧，变形量控制在80～90％；一次冷轧后进行退火，退火温度为580～650℃，退火时间为40～120秒；二次冷轧，变形量控制在15～28％。本发明的高强度镀锡原板用钢板具有硬度HR30T 70～80，而且具有优良的焊接性和加工性。适合用于制作三片罐等用途。

Description

一种高硬度镀锡原板用钢及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种在二次冷轧生产的高硬度镀锡用原板制造方法，特别涉及一种用于制作有焊接要求的三片罐等用途的镀锡原板用钢及其制造方法。

背景技术

二次冷轧材广泛应用于食品、化工等包装行业的罐身、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，但三片罐等用途普遍要求焊接质量高，要求在罐身焊接翻边、扩径等加工后不开裂。

现有技术有介绍有关二次冷轧材高硬度镀锡原板的。

CN101649381A公开了一种二次冷轧镀锡原板的生产方法。该方法包括以下步骤：铁水脱硫后经转炉复吹冶炼和真空处理，再经热轧后控制钢材化学成分的重量百分比满足：C：0.05～0.13、Si≤0.030、Mn≤0.60、P≤0.020、S≤0.050，其余为Fe及不可避免的杂质；钢材经稀酸清洗再用HC轧机进行第一次冷轧，累计压下率控制在85～90％；然后经全氢炉罩式退火，退火温度控制在510～560℃之间；再用HC轧机进行第二次冷轧，累计压下率控制在30～40％；最后经双机平整即得二次冷轧镀锡原板。

CN101603147A公开了一种适用于冲压加工、用低碳铝镇静钢生产的硬质镀锡板，原板化学成分(wt％)为C：0.08～0.13、Si≤0.025、Mn≤0.65、P≤0.020、S≤0.020、Al_sol：0.02～0.06、TI≤0.03、N≤0.005，其余为铁和不可避免的杂质。生产工艺采用铁水炼钢→连铸→热轧→推拉式酸洗→HC轧机冷轧→电解脱脂→全氢罩式炉退火(BAF)→双机平整→电镀锡，获得该硬质镀锡板。本发明的硬质镀锡板具有成本低、硬度高、冲压加工性能好等优点，可广泛用作食品和饮料等包装材料。

以上现有技术都是通过罩式炉退火后再经二次冷轧生产高硬度镀锡原板，其材料成分中，C：0.05～0.13％，Mn：0.49～0.60％范围内，其余成分含量尽量少，用其成分工艺生产较高的硬度镀锡原板产品，因碳高且二次冷轧变形率大，该产品焊接等加工性、性能均匀性，表面质量较差，以及生产成本较高等。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有优良焊接性和加工性的二次冷轧生产的高硬度镀锡原板用钢板，解决制罐中出现的焊接后翻边开裂的现象，本发明控制碳，氮含量，通过热轧温度、冷轧变形量、退火温度和二次冷轧率的控制实现高硬度的效果。

为实现上述目的，本发明的高硬度镀锡原板用钢的化学成分的重量百分比为：C：0.02～0.05％，Si≤0.03％，Mn：0.20～0.50％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.01～0.05％，N：0.0080～0.0160％，其余为铁和不可避免的杂质。

本发明中的术语“高硬度”是指HR30T硬度为70～80。

本发明的另一个目的是提供上述高硬度镀锡原板用钢的制造方法。该方法包括：

将上述成分经铁水预处理、转炉冶炼、炉后精练、热轧、酸洗、冷轧轧制、连续退火及二次冷轧。其中热轧控制加热温度为1150～1250℃，终轧温度控制在Ar₃以上，卷取温度≤580℃；冷轧变形量控制在80％～92％，连续退火温度为580～650℃；退火时间为40～120秒；二次冷轧率为15～28％，其它按常规工艺进行。得到产品的性能为：硬度：HR30T70～80。

优选地，终轧温度为850～950℃。

优选地，卷取温度为550～580℃。

优选地，二次冷轧变形量为18～28％。

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要求硬度较高的三片罐等用途，不仅要求硬度高、而且需要卷筒焊接后翻边等变形不开裂，根据此用途要求，重点设计一套化学成分、热轧温度、冷轧变形量、退火温度、二次冷轧率以达到三片罐加工要求，因此本发明钢种成分控制原理如下：

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，需要在材料中保留一定量的碳来提高强度，但碳太高不有利二次冷轧后成品加工，且焊接性能变差，主要是碳太高焊缝及焊缝热影响区硬度高塑性差，在对焊接罐扩径、翻边时容易开裂，所以碳越低有利于桶身及焊缝材料塑性的提高。同时碳过高，特别是处在包晶区的碳容易产生板坯裂纹，比如CN101603147A的碳在0.08～0.13％正处在包晶区，连铸生产困难。但碳太低，提高了材料Ar₃温度，如果材料薄更容易在二相区轧制产生混晶组织，而且碳太低增加冶炼成本，因此，本发明将C控制在0.02～0.05％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，这种氧化铁皮深深的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，因此，本发明中Si的含量越低越好，尽量将Si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且成本提高较多，所以，本发明将Mn控制在0.20～0.50％。

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0.01％时材料脱氧效果不好，材料中会产生大量的夹杂，铝添加过多会促进N的析出，对材料强化不利。因此，本发明将Al含量控制在0.01～0.05％。

N：氮和碳一样是间隙强化元素，N高材料强度上升，在二次冷轧一定变形量的轧制条件下N对材料时效性影响较小，而且N对焊接性基本没有影响，用N置换C对焊缝及焊缝热影响区的塑性有改善作用，为了能得到目标的材料硬度，本发明将N控制在0.0080～0.0160％。

本发明的材料经连铸制成板坯，接着进行热轧，热轧工艺控制原理如下：

加热温度：热轧加热温度对AlN的溶解、析出影响较大，加热温度小于1150℃以下基本不溶解，因此加热温度最好大于1150℃，材料中C、N原子溶解较充分，C、N间隙强化作用得以发挥，但加热温度太高材料表面容易出现缺陷，所以本发明控制热轧加热温度为1150～1250℃。

热轧终轧温度：热轧终轧温度采用高于Ar₃的温度进行轧制，过低进入二相区轧制，影响生产和材料的性能均匀性，优选地，热轧终轧温度为850～950℃。

卷取温度：卷取温度如果大于580℃时，AlN析出物较多，N的强化效果变差，导致成品硬度下降，所以卷取温度应≤580℃。优选地，卷取温度为550～580℃。

冷轧工艺控制原理如下：

一次冷轧变形量：一次冷轧率应尽量大，如80～90％，可以降低退火温度，但过大轧制困难。

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，所以本发明的退火温度控制范围在580～650℃，退火时间为40～120秒。

二次冷轧率：二次冷轧变形量对材料的硬度和耐时效性影响显著，随着二次冷轧变形量的增加，可移动和不可移动位错密度增加、硬度提高，如果材料受到外力的作用，变形不会集中在晶界，而向晶粒扩散，从而不会产生柯氏气团引起的起愣或滑移线材料缺陷。二次冷轧率太小则得不到所需要的硬度和耐时效性，二次冷轧率太大则硬度过高塑性变差，会导致制罐加工性变差，同时材料在二次冷轧轧制时也困难。所以二次冷轧率最好控制在15～28％，优选为18～28％。

按照本发明的方法经过二次冷轧生产的材料具有优良焊接性、加工性等特点，用于三片罐罐身等。本发明加入合金较少、采用连续退火生产性能均匀性好，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。

具体实施方式：

以下通过具体实施例对本发明的特点进行详细说明。

本发明的三个实施例(A～C)和一个比较例D的化学成分见下表1：

表1实施例和比较例的化学成分，wt％

项目	C	Si	Mn	P	S	Al	N
								本发明	0.02～0.05	≤0.03	0.2～0.5	≤0.015	≤0.015	0.01～0.05	0.0080～0.0160
实施例A	0.030	0.015	0.25	0.008	0.005	0.039	0.0090
								实施例B	0.050	0.020	0.36	0.006	0.008	0.026	0.0150
实施例C	0.042	0.023	0.47	0.009	0.010	0.035	0.0110
								比较例D	0.110	0.015	0.55	0.009	0.007	0.062	0.0038

实施例1

按照表1中成分进行冶炼、连铸制成板坯，接着进行热轧，加热到1200℃进行热轧，热轧终轧温度为860℃；在570℃温度卷取。

进行一次冷轧，变形率为88％；

一次冷轧后，640℃进行退火，退火时间为110秒；

再进行二次冷轧，变形率控制在25％，得到二次冷轧板。经检测，其硬度HR30T为73。

将得到的二次冷轧钢板，经过镀锡后，镀锡板弯曲成52mm圆筒状罐体后焊接，然后在桶体端部翻边，其结果，翻边后焊接部位不开裂，可以认为本实施例的材料焊接性好。

实施例2

按照表1中成分进行冶炼、连铸制成板坯，接着进行热轧，加热到1220℃进行热轧，热轧终轧温度为900℃；在550℃温度卷取。

进行一次冷轧，变形率为89％；

一次冷轧后，620℃进行退火，退火时间为96秒；

再进行二次冷轧，变形率控制在28％，得到的二次冷轧板。经检测，其硬度HR30T为80。

实施例3

按照表1中成分进行冶炼、连铸制成板坯，接着进行热轧，加热到1200℃进行热轧，热轧终轧温度为880℃；在560℃温度卷取。

进行一次冷轧，变形率为83％；

一次冷轧后，600℃进行退火，退火时间为62秒；

再进行二次冷轧，变形率控制在22％，得到的二次冷轧板。经检测，其硬度HR30T为76。

比较例1

按照表1中成分进行冶炼、连铸制成板坯，接着进行热轧，加热到1190℃进行热轧，热轧终轧温度为870℃；在560℃温度卷取。

进行一次冷轧，变形率为90％；

一次冷轧后，620℃进行退火，退火时间为75秒；

再进行二次冷轧，变形率控制在30％，得到的二次冷轧板。经检测，其硬度HR30T为75。

将得到的二次冷轧钢板，经过镀锡后，镀锡板弯曲成52mm圆筒状罐体后焊接，然后在桶体端部翻边，其结果，翻边后焊接部位开裂，可以认为本比较例的材料焊接性不好。

本发明的三个实施例1～3和比较例1的具体工艺参数及性能见表2。

表2实施例和比较例的工艺参数及性能数据

项目	加热温度℃	卷取温度℃	一次冷轧率％	退火温度℃	二次冷轧率％	硬度，HR30T	焊接性
								本发明	1150～1250	≤580	80～92	580～650	18～28	70～80
实施例1	1200	570	88	640	25	73	好
								实施例2	1220	550	89	620	28	80	好
实施例3	1200	560	83	600	22	76	好
								比较例1	1190	560	90	620	30	75	较差

焊接性：镀锡板弯曲成52mm圆筒状罐体后焊接，然后在桶体端部翻边，翻边后焊接部位不开裂认为焊接性好，翻边焊接部位开裂认为焊接性较差。

表2中的硬度采用通用国家标准GB/T230.1-2004测试。

综上所述，本发明的二次冷轧钢板，解决了制罐中出现的焊接后翻边开裂的现象，具有优良焊接性、加工性等特点，适合用于三片罐罐身等。

虽然以上通过具体实施例对本发明进行了较为详细的说明，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本申请的权利要求要求保护的范围。

Claims

1.一种二次冷轧生产的高硬度镀锡原板用钢，其重量百分比化学成分为：C：0.02～0.05％，Si≤0.03％，Mn：0.20～0.50％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.01～0.05％，N：0.0080～0.0160％，其余为铁和不可避免的杂质。

2.一种二次冷轧生产的高硬度镀锡原板用钢板的制造方法，包括：

将C：0.02～0.05％，Si≤0.03％，Mn：0.20～0.50％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.01～0.05％，N：0.0080～0.0160％，其余为铁和不可避免的杂质的成分进行冶炼，并连铸成钢坯；

将钢坯加热到1150～1250℃进行热轧，终轧温度为Ar3以上；

进行卷取，卷取温度≤580℃；

一次冷轧，变形量控制在80～90％；

一次冷轧后进行退火，退火温度为580～650℃，退火时间为40～120秒；

二次冷轧，变形量控制在15～28％。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的终轧温度优选为850～950℃。

4.如权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述的卷取温度为550～580℃。

5.如权利要求2～4任一所述的方法，其特征在于，所述的二次冷轧变形量为18～28％。

6.如权利要求2～5任一所述的方法制造的高强度镀锡原板用钢板。

7.如权利要求6所述的高强度镀锡原板用钢板，其硬度HR30T70～80。