CN103468908A

CN103468908A - 一种高屈强比超细晶mr钢超薄板的生产方法

Info

Publication number: CN103468908A
Application number: CN2013103193162A
Authority: CN
Inventors: 孙中华; 张鹏; 陈文�; 刘洁; 孙晓冉; 张倩; 刘宏强
Original assignee: Hebei Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Hebei Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2013-07-26
Filing date: 2013-07-26
Publication date: 2013-12-25

Abstract

本发明涉及一种高屈强比超细晶MR钢超薄板的生产方法，属金属材料加工和金属热处理技术领域。将2.0~3.0mm厚度的MR钢热轧钢板，一轧程轧制成0.13~0.18mm的MR钢超薄板；再利用连续退火炉对MR钢超薄钢板进行退火处理，升温速率为16~30^oC/s，加热温度为560~650^oC，保温时间为10~40s，并用纯氢气氛冷却至250~320^oC，冷却用氢气的压力控制在0.6~1.0MPa范围；再经120~180s时效处理，得到平均晶粒尺寸分布在3.2~4.8μm范围内超细晶显微组织；经0.2~0.5%的恒延伸率平整处理，屈强比指标在0.97~0.99。本发明制备的MR钢超薄板具有本领域最薄的产品厚度尺寸，且拥有最为再结晶晶粒细小的及最高指标的屈强比，力学性能卓越。

Description

一种高屈强比超细晶MR钢超薄板的生产方法

技术领域

本发明涉及一种高屈强比超细晶MR钢超薄板的生产方法，属于金属材料加工和金属热处理技术领域。

背景技术

镀锡板（俗称马口铁），一般是指在薄的低碳钢板上电镀纯锡防腐层的冷轧钢板，它结合了低碳薄钢板和金属锡的优点，成品富有魅力的金属光泽。但该产品生产技术复杂、制造流程长、质量要求高，性能方面要求强度高、成形性好、耐蚀性优良、焊接性强、外观光泽、印刷着色性好、镀锡层无毒等特点，是各类包装领域重要的包装材料之一。其中，在食品包装领域，尤其以MR钢镀锡板的应用最为广泛，质量要求也最高，作为生产马口铁专用基板之一，MR钢是食品级镀锡板的首选材质。MR钢镀锡板在灌装饮料、粉体食品包装罐、高档食品外包装盒领域具有较高的市场占有率，应用较为普遍。背景技术存在以下问题：近年来，高端MR钢新产品逐步向减薄化方向发展，势必对其力学性能提出更高的要求。如何在不改变MR钢原有化学成分和生产成本的条件下，通过改进生产工艺参数，获得高屈强比的MR钢超薄板产品，是该类产品亟需解决的关键技术问题。

发明内容

本发明目的是提供一种高屈强比超细晶MR钢超薄板的生产方法，通过优化生产过程的冷轧及连续退火工艺参数水平，利用冷轧大变形量促进连续退火再结晶晶粒细化的技术原理，借助铁素体钢细晶强化的技术手段，在MR钢超薄板中得到了超细晶显微组织，并使其获得稳定的高屈强比力学性能指标，解决背景技术中存在的上述问题。

发明的技术方案是：一种高屈强比超细晶MR钢超薄板的生产方法，包含如下步骤：

①将厚度为2.0~3.0mm的MR钢热轧卷板，利用可逆式冷轧机一轧程轧制成厚度为0.13~0.18mm的MR钢超薄板，中间无需退火处理，冷轧压下率控制在91~96%，将冷轧纤维状组织的厚度减薄至0.1mm以下；

②利用连续退火炉对MR钢超薄板进行退火处理；MR钢超薄板在退火炉加热段，由室温加热至560~650^oC，升温速率维持在16~30^oC/s，并在均热段保温10~40s；再由纯氢气氛快速冷却至250~320^oC，冷却氢气的压力维持在0.6~1.0MPa范围；并在此温度下，经120~180s时效处理，进一步缓冷至室温，得到平均晶粒尺寸分布在3.2~ 4.8μm范围内超细晶显微组织；

③将退火处理的MR钢超薄板在平整机上进行平整处理；平整延伸率控制在0.2~ 0.5%，得到MR钢超薄板屈强比指标在0.97~0.99范围内。

本发明所制备的高屈强比超细晶MR钢超薄板，其平均晶粒尺寸范围为3.2~4.8μm，屈强比指标为0.97~0.99。

本发明的技术特点：

步骤①中将MR钢热轧卷一轧程轧制减薄至0.13~0.18mm，其主要目的在于，一是保证冷轧MR钢超薄板在退火前经受较高的变形量，在基体中储存较高的机械能，为退火再结晶提供足够的动力来源；二是大幅度减小轧制组织的晶粒尺寸，促使纤维状组织进一步发展，从而保证退火后获得超细晶显微组织；三是采用一轧程轧制工艺技术，既可以避免常规二轧程之间不得不进行的退火处理，又能大幅度缩短薄板的生产时间；由此可见，优化后的冷轧工艺技术，将显著降低MR钢超薄板的生产成本，起到“节能降耗”的目的。

步骤②中设定的连续退火温度、升温速率、均热段保温时间、冷却段温度及冷却过程氢气压力数值范围，均是经过大量实验证实的最佳工艺参数，使一轧程生产的MR钢超薄板获得晶粒尺寸均匀的超细晶显微组织。其中，(1)设计加热温度范围可以保证不同厚度的超薄板在此温度范围内完成组织的完全再结晶过程； (2)较快的升温速率将减少冷轧纤维状组织在回复阶段停留的时间，再结晶过程保留足够的驱动能，而且，优化后的升温速率，还能避免发生再结晶晶粒的突发长大，确保再结晶晶粒尺寸的均匀性；(3)均热段保温一段时间，是为了确保冷轧组织拥有足够的时间实现完全再结晶；(4)采用纯氢气介质对超薄板进行冷却处理，既是利用氢气高导热系数的优势，对超薄板进行快速冷却，又能防止因冷速不足，引起冷却阶段出现晶粒长大。因此，经上述几个方面技术参数的全面优化，最终在MR钢超薄板中获得晶粒尺寸均匀细小的超细晶显微组织。

步骤③中确定的小变形量平整延伸率，一方面消除退火处理产生的屈服平台，另一方面避免超薄板在平整过程发生过量塑性变形，使得MR钢超薄板拥有较好的加工性能，提高后续冲压产品的成材率。

近年来，随着食品包装行业逐步推行“绿色包装”概念及提高“节能降耗”指标的发展方向，这要求食品包装用MR钢既要向减薄化方向发展，又不以丧失其力学性能为代价。本发明在镀锡板用MR钢生产过程中，大胆创新生产工艺技术，引入先进的材料强化技术手段，实现高屈强比MR钢超薄板产品的技术突破。

本发明有益效果为：本发明所制备的高屈强比超细晶MR钢超薄板，其平均晶粒尺寸范围为3.2~4.8μm，屈强比指标为0.97~0.99。本发明制备的MR钢超薄板具有本领域最薄的产品厚度尺寸，且在相同厚度的同类产品中，拥有最为细小的再结晶晶粒，及最高指标的屈强比，展示出卓越的力学性能。满足最终镀锡板高加工成形性要求。

附图说明

图1为本发明实施例1制备的MR钢超薄板金相组织；

图2为本发明实施例2制备的MR钢超薄板金相组织；

图3为本发明实施例3制备的MR钢超薄板金相组织；

图4为本发明实施例1制备的MR钢超薄板晶粒尺寸分布情况；

图5为本发明实施例2制备的MR钢超薄板晶粒尺寸分布情况；

图6为本发明实施例3制备的MR钢超薄板晶粒尺寸分布情况；

图7为本发明制备的MR钢超薄板力学拉伸曲线；图中：(a) 实施例1曲线；(b) 实施例2曲线；(c) 实施例3曲线。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明做进一步说明。

本发明的实施例，以2.0~3.0mm厚度的热轧MR钢板为原料，在可逆式冷轧机上，采用一轧程冷轧工艺，轧制成厚度为0.13~0.18mm的MR钢超薄板，冷轧压下率控制在91~96%范围内，冷轧纤维状组织的厚度控制在0.1mm以下；再利用连续退火炉对MR钢超薄板进行退火处理，获得晶粒尺寸均匀细小的超细晶显微组织；经平整处理后，得到无屈服平台且屈强比较高的MR钢超薄板产品。利用本发明方法制备的MR钢超薄板，在同类产品中，展示出卓越的高屈强比力学性能指标。

下述实施例中所使用的2.0~3.0mm厚热轧MR钢板均购自某钢铁公司不锈钢分公司；薄板的冷轧加工过程及全氢连续退火处理工艺均采用公知公用的相关生产设备完成；金相组织分析采用Zeizz M12显微镜完成；力学性能测试在Zwick公司生产的 Z330型拉伸机上进行。

实施例1：将2.0mm厚度热轧MR钢板，利用可逆式冷轧机，采用优化设计的一轧程工艺制度，轧制成厚度为0.18mm的MR钢超薄板，冷轧压下率为91%。之后，利用连续退火炉对MR钢超薄板进行再结晶退火处理，升温速率为16^oC/s，加热温度为560^oC，保温时间为40s；应用0.6MPa压力的纯氢气氛，将MR钢超薄板快速冷却至250^oC；并经120s时效处理后，使MR钢超薄板缓慢冷却至室温；退火后的MR钢超薄板经0.5%延伸率的平整技术处理，制成镀锡用原料基板。

实施例1制备得到的MR钢超薄板金相组织照片见附图1，晶粒尺寸分布情况见附图4，力学拉伸曲线见附图7中的(a)。本发明制备的MR钢超薄板平均晶粒尺寸为3.2μm，屈强比达到0.99。

实施例2：将2.5mm厚度热轧MR钢板，利用可逆式冷轧机，采用优化设计的一轧程工艺制度，轧制成厚度为0.16mm的MR钢超薄板，冷轧压下率为93%。之后，利用连续退火炉对MR钢超薄板进行再结晶退火处理，升温速率为23^oC/s，加热温度为600^oC，保温时间为25s；应用0.8MPa压力的纯氢气氛，将MR钢超薄板快速冷却至285^oC；并经150s时效处理后，使MR钢超薄板缓慢冷却至室温；退火后的MR钢超薄板经0.35%延伸率的平整技术处理，制成镀锡用原料基板。

实施例2制备得到的MR钢超薄板金相组织照片见附图2，晶粒尺寸分布情况见附图5，力学拉伸曲线见附图7中的(b)。本发明制备的MR钢超薄板平均晶粒尺寸为4.0μm，屈强比达到0.98。

实施例3：将3.0mm厚度热轧MR钢板，利用可逆式冷轧机，采用优化设计的一轧程工艺制度，轧制成厚度为0.13mm的MR钢超薄板，冷轧压下率为96%。之后，利用连续退火炉对MR钢超薄板进行再结晶退火处理，升温速率为30^oC/s，加热温度为650^oC，保温时间为10s；应用1.0MPa压力的纯氢气氛，将MR钢超薄板快速冷却至320^oC；并经180s时效处理后，使MR钢超薄板缓慢冷却至室温；退火后的MR钢超薄板经0.2%延伸率的平整技术处理，制成镀锡用原料基板。

实施例3制备得到的MR钢超薄板金相组织照片见附图3，晶粒尺寸分布情况见附图6，力学拉伸曲线见附图7中的(c)。本发明制备的MR钢超薄板平均晶粒尺寸为4.8μm，屈强比达到0.97。

Claims

1.一种高屈强比超细晶MR钢超薄板的生产方法，其特征在于包含如下步骤：

②利用连续退火炉对MR钢超薄板进行退火处理；MR钢超薄板在退火炉加热段，由室温加热至560~650^oC，升温速率维持在16~30^oC/s，并在均热段保温10~40s；再由纯氢气氛快速冷却至250~320^oC，冷却氢气的压力维持在0.6~1.0MPa范围；并在此温度下，经120~180s时效处理，进一步缓冷至室温；

③将退火处理的MR钢超薄板在平整机上进行平整处理；平整延伸率控制在0.2~ 0.5%。

2.根据权利要求1所述的一种高屈强比超细晶MR钢超薄板的生产方法,其特征在于：所制备的高屈强比超细晶MR钢超薄板，其平均晶粒尺寸范围为3.2~4.8μm，屈强比指标为0.97~0.99。