CN103849816A

CN103849816A - 适用于花篮桶用抗起楞软质镀锡板及其制造方法

Info

Publication number: CN103849816A
Application number: CN201210512088.6A
Authority: CN
Inventors: 穆海玲; 孙祖春; 何宜柱; 韩乃川; 周丽萍
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2014-06-11
Anticipated expiration: 2032-12-04
Also published as: CN103849816B

Abstract

适用于花篮桶用抗起楞软质镀锡板及其制造方法，主要解决现有镀锡板用于花篮桶时容易起楞的技术问题。该镀锡板各种成分的质量百分比为：C：0.015—0.035%，Si：0.02—0.05%，Mn：0.09—0.21%，P：0.005—0.02%，S：0.005—0.015%，Alt：0.02-0.06%；Cr：0.05—0.1%，V：0.02—0.05%，N：0.002—0.004%，余量为Fe和其他不可避免的杂质构成。本发明在保证钢的力学特性的前提下，显著提高了铝镇静钢的耐时效性能。

Description

适用于花篮桶用抗起楞软质镀锡板及其制造方法

技术领域

本发明涉及花篮桶用软质镀锡板及其制造方法，特别是涉及要求具有一定抗起楞性能的用于生产花篮桶的软质镀锡板及其制造方法，属于金属材料技术领域。

背景技术

花篮桶是一种形状较特殊的容器，广泛应用于化工行业盛装油漆、涂料等流体物质。通常，在将镀锡板加工成花篮桶之前，需要进行涂布、印刷等处理，其中涂布时钢板需经过200℃以上的温度进行多次烘烤，这时，如果钢板中存在较多的固溶原子，钢板会因为固溶原子的作用而产生时效，在后续的对钢板进行扩径变形（变形量一般在10%左右）时，会因为拉伸滑移产生滑移线而导致外观起楞现象，甚至还会因为延伸率降低导致扩口、卷边等工序开裂。

根据文献资料介绍，能够生产满足花篮桶使用要求的材料的方法中。其中最具代表性的是运用超低碳钢技术，通过添加Ti或Nb来固定钢中的碳、氮化合物。虽然超低碳钢板时效性能很好，但是超低碳钢要求炼钢工序控制C含量在50PPM以下，与低碳铝镇静钢相比，其制造成本和各工序的工艺窗口均处于劣势，如浇铸过程的增碳、较高的热轧终轧温度带来的过程控制与表面等问题，且超低碳钢板的焊接性能也不及低碳铝镇静钢，花篮桶生产中时常出现焊接开裂的问题。

另一种方法，如专利号CN97122578.8中，以低碳铝镇静钢为原料，成分中添加Ti、B、Cr等合金元素，连铸坯冷却到1400℃～1100℃之间时，平均冷却温度控制在10～100℃/分钟，热轧加热温度保持在1100℃以下、精轧在850℃以下，连退再结晶退火后的冷却过程中在500～300℃内滞留5～120秒，所生产出的钢板。该方法中的一些特定工艺在大生产中较难实现，如1100℃以下加热和850℃以下精轧等在大多数热轧生产线均较难或无法实现。

其他的解决方法，还有如采用低碳铝镇静钢材质，用具有过时效处理设备的连续退火炉生产的钢板。但在近年建设的连续退火设备中，其中大部分未上过时效处理设备，在这样的连续退火设备上生产低碳铝镇静钢，要制造具有AI值40MPa以下特性的钢板，人们认为是不可能的。

发明内容

本发明的目的在于：在现有技术基础上，提出一种可制造性强的适用于花篮桶用耐时效软质镀锡板及其制造方法。主要解决现有镀锡板用于花篮桶时容易起楞的技术问题。

研究表明，如果镀锡板存在屈服点和屈服延伸现象，就会造成镀锡板的不连续屈服，致使变形不均匀，从而导致滑移线和起棱缺陷的产生。这种现象的产生是由于碳、氮原子和位错的交互作用形成的柯氏气团以及位错增殖这两个因素共同作用的结果，因此，在对镀锡板抗时效性进行控制时，应充分考虑钢种固溶的碳、氮原子含量和晶粒尺寸等方面的影响。因此，在理论上，充分处理了钢中固溶的碳、氮原子后，就能得到具有耐时效性能的镀锡板。

为了达到以上目的，本发明的发明人运用成分和工艺的组合效应，经过反复试验摸索，获得了一种可制造性强的适用于花篮桶用耐时效软质镀锡板的制造方法。

本发明的设计思路如下：

1）成分设计中，在选择合理的、可制造性强的C、N元素含量的前提下，添加一定量的Al，用以形成氮化物，添加一定量的Cr和V，用以形成碳化物，以此来减少C、N原子在镀锡板中的固溶量。

2）采用常规工艺完成热轧终轧后，采用680-720℃的高温卷取工艺，以促进碳、氮化合物的析出。

3）使用连续退火设备进行再结晶退火处理，选择700-735℃的高温退火，最好使用倾斜时效的方式，时间在50s以上，促进碳化物和氮化物的充分析出，降低钢板中固溶碳、氮的含量。

4）使用平整技术，对钢板进行延伸率1-2%的平整，以提高镀锡板的耐时效性能。

本发明技术方案：一种适用于花篮桶用耐时效软质镀锡板，其成分的质量百分比为：C：0.015-0.035%，Si：0.02-0.05%，Mn：0.09-0.21%，P：0.005-0.02%，S：0.005-0.015%，Alt：0.02-0.06%；Cr：0.05-0.1%，V：0.02-0.05%，N：0.002-0.004%，余量为Fe和其他不可避免的杂质构成。

以下是对本发明中限定钢成分的理由进行说明。

C：若要将C含量降低到0.015%以下，炼钢工序的成本和制造难度均会限制提高。C含量超过0.035%容易产生连铸坯角裂等质量缺陷，且从调质度角度出发，C含量也不易过高。C含量范围是0.015%～0.035%，优选范围0.020-0.035%。

Si：Si含量超过0.05%时，影响材料的涂镀性能，镀锡板必须经过镀锡工序，因此对Si含量有要求。Si含量范围控制在0.02%～0.05%。

Mn：S元素会引起材料的热脆性，添加一定量的Mn，可以形成MnS，从而解决S的热脆性问题。另Mn也是一种强化元素，结合调制度的要求，限定Mn范围为0.09～0.21%。优选范围是0.15～0.21%。

P：本发明中，P、S元素为杂质元素，其含量越低越好，考虑炼钢控制能力和成本因素，限度控制范围在0.005%～0.020%，优选范围是0.006～0.015%。

Alt：本发明中，Al主要有两个作用，其一是作为低碳铝镇静钢的脱氧剂，为保证脱氧效果，Alt含量不小于0.02%；其二，用于固N，为了提高材料的耐时效性能，必须含有足够量的Al，以便与钢中的N生产AlN，但Alt含量过高，易在浇铸过程中水口堵塞问题，并容易形成Al₂O₃非金属夹杂物。故Alt含量控制在0.02-0.06%，优选范围是0.03～0.06%。

Cr：本发明中，Cr作为重要的碳化物形成元素，用于固定钢中的C元素，以提高材料的抗时效性能，但Cr作为一种合金元素，随着含量的增加会导致成本增加，且含量过高时，钢的强度会明显升高，因此限定Cr含量0.05～0.1%。优选范围0.05～0.08%。

V:本发明中，V作为和Cr类似的效果，用户固定钢中的C、N元素，此外V形成的碳、氮化合物对钢的韧性有利，同时，其含量过高时，钢的强度会明显升高，限定其范围为0.02～0.05%。优选范围0.02～0.04%。

N：N也是引起材料时效的主要因素，在本发明中属于尽量降低的元素，但N含量越低，炼钢控制难度越大，综合考虑，限定N含量0.002%～0.005%。优选范围0.0025%～0.0035%。

一种适用于花篮桶用耐时效软质镀锡板的制造方法，主要包括炼钢、热轧、酸轧、连退、平整、镀锡步骤，

（A）炼钢控制：获得镀锡板成分的质量百分比为C：0.015-0.035%，Si：0.02-0.05%，Mn：0.09-0.21%，P：0.005-0.02%，S：0.005-0.015%，Alt：0.02-0.06%；Cr：0.05-0.1%，V：0.02-0.05%，N：0.002-0.004%，余量为Fe和其他不可避免的杂质构成。

（B）热轧控制：板坯加热保持在1150℃以上的温度，优选控制在1150-1200℃；在880℃以上完成终轧，终轧温度控制稳定保持在Ar₃相变点以上，优选880-910℃；在680℃以上完成卷取，优选卷取温度为680-720℃。

（C）酸轧控制：将得到的热卷经过酸洗后以70-90%以上的压下率进行冷轧工序生产；优选的压下率为85-89%。

（D）连退平整控制：轧硬卷在无时效处理设备的连续退火炉中，用700℃以上的温度进行再结晶退火，通常为700-735℃，优选控制在700-720℃。

（E）接着进行延伸率1-2%的平整生产，优选的延伸率1.5-2%。

（F）连退板通过镀锡、软熔和钝化后，得到耐时效软质镀锡板。

对各工序生产控制情况，可参照如下：

热轧工序的板坯加热工艺无特定要求，可采用常规的1150℃以上的温度，也可以采用更低的加热温度，温度选择以适用现场生产需要为主要原则。精轧段的终轧温度设在Ar₃相变点以上即可，一般应在850℃以上。卷取段采用高温卷取工艺，一般可控制700℃左右，以利于碳、氮化合物的析出。

冷轧工序无特别限制，为提高材料的加工成型性能，冷轧总变形率最好在70%以上。

连续退火工序采用高温再结晶退火，退火温度一般不小于700℃，在无时效处理设备的连退产线上，最好采用倾斜时效的方法，时间在50s以上。退火的镀锡基板最好能进行延伸率不小于1%的平整，以消除屈服平台。

镀锡工序无特别限制，基板通过镀锡、软熔和钝化后，得到耐时效软质镀锡板。

本发明的有益效果：按照本发明制造的软质镀锡板，其加工成型性能良好，耐时效性能明显好于常规低碳铝镇静钢。同时，该软质镀锡板采用传统的工艺流程，各工序的工艺均在常规设备的能力之内，工艺的实现性和可制造性均较强。此外，由于将低碳铝镇静钢作为材料，其焊接性能要好于超低碳钢，工序生产成本低，特别是连退工序可操作性强，易于高速化生产，对设备的要求低等。总之，本发明制造的软质镀锡板，工序可制造性强，加工成型性能良好，具有一定的耐时效性能，能满足花篮桶的生产和使用要求。

附图说明

图1为本发明实施例1的500倍金相组织图。

图2为本发明实施例2的500倍金相组织图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1：

本实施例的适用于花篮桶用软质镀锡板用钢（代号 MR T-1.5CA）各种成分的质量百分比见表1的NO.1，采用传统的钢铁产品生产制造长流程：高炉炼铁、铁水预脱硫、转炉顶底复合吹炼、Ar站、RH炉精炼、连铸、无缺陷连铸板坯、检验、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取、热轧卷、酸洗、冷轧、连续退火、平整、镀锡、软熔、钝化成品镀锡卷。

铁水预脱硫将S元素控制到0.010%以下；转炉顶底复合吹炼将C、Si、Mn、S、P进行成分调整，经Ar站、RH炉精炼进行成分微调到控制要求，并保证钢水的纯净度；连铸全程吹Ar保护浇铸，浇铸成无缺陷连铸板坯，板坯厚度为210mm左右，中包成分见表1中的NO.1栏。

经加热炉将板坯加热至1180℃，在连续热连轧轧机组上轧制；终轧温度在880℃左右，并使其稳定保持在Ar₃相变点以上；热轧结束后，采用控制冷喷水量的方式冷却热轧钢板，再在700℃左右进行卷取，热卷厚度在2.6mm左右。

热卷经过酸洗之后，以86%左右的压下率进行冷轧，得到板厚0.35mm左右的轧硬卷。在轧硬卷在无时效处理设备的连续退火炉中用均热温度720℃左右、均热时间90s左右的条件进行退火；钢板退火后使用倾斜时效的方法，以35℃/s左右的冷却速度到400℃左右，然后用100s左右的时间缓慢冷却到300℃以下。再对上述钢板按1.8%的压下率进行平整生产，得到厚度0.35mm左右的镀锡基板。最后在电镀锡生产线上，将上述镀锡基板通过电镀、软熔、钝化等工艺，加工成成品厚度为0.35mm的电镀锡卷。

对上述镀锡卷取样进行力学性能和时效性能测试，产品的力学性能见表2中的NO.1栏，屈服强度225MPa，抗拉强度345MPa，延伸率43%。时效性能测试结果见表3中的NO.1栏，AI值为29，其结果是在预变形8%后解除载荷，测试在100%的温度下经过1小时时效后的应力增加量得到的。通常情况下，将时效指数AI在40以下的定为耐时效性能良好的钢板，普通低碳铝镇静钢的时效指数AI在60～90左右，本实施例的时效指数AI为29左右，达到耐时效的标准，与普通低碳铝镇静钢相比，耐时效的能力显著。

表1 组分配比（组分为ｗ％）

序号	C%	Si%	Mn%	P%	S%	Alt%	Cr%	V%	N%
										NO.1	0.021	0.008	0.193	0.008	0.008	0.045	0.064	0.021	0.0015
NO.2	0.031	0.011	0.204	0.007	0.009	0.058	0.077	0.035	0.0021
										NO.3	0.028	0.031	0.175	0.012	0.010	0.037	0.079	0.043	0.0027
NO.4	0.023	0.026	0.151	0.013	0.012	0.025	0.056	0.05	0.038

表2 力学性能

性能指标	HR30T	R_t0.5/MPa	Rm/MPa	A/%	n_10-20	r₁₆
							NO.1	49.5	225	345	43	0.192	1.38
NO.2	47.9	230	360	38.5	0.186	1.24
							NO.3	53	260	365	36.5	0.195	1.39
NO.4	51.5	245	350	39	0.182	1.42

表3 MR T-1.5CA镀锡板取样的时效指数

性能指标	应变8%的强度/MPa	Rp0.2/MPa	抗拉强度/%	A/%	AI
						NO.1	352	381	400	25.3	29
NO.2	355	383	405	24.0	28
						NO.3	370	390	420	23	30
NO.4	365	385	430	23.5	32

实施例:2：

实施例2的工艺流程同实施例1，其成分见表1中的NO.2栏。板坯经加热炉将板坯加热至1150℃，在连续热连轧轧机组上轧制；终轧温度在880℃左右，并使其稳定保持在Ar₃相变点以上；热轧结束后，采用控制冷喷水量的方式冷却热轧钢板，再在720℃左右进行卷取，热卷厚度在2.8mm左右。

热卷经过酸洗之后，以85%左右的压下率进行冷轧，得到板厚0.39mm左右的轧硬卷。在轧硬卷在无时效处理设备的连续退火炉中用均热温度720℃左右、均热时间78s左右的条件进行退火；钢板退火后使用倾斜时效的方法，以35℃/s左右的冷却速度到400℃左右，然后用100s左右的时间缓慢冷却到300℃以下。再对上述钢板按1.8%的压下率进行平整生产，得到厚度0.39mm左右的镀锡基板。最后在电镀锡生产线上，将上述镀锡基板通过电镀、软熔、钝化等工艺，加工成成品厚度为0.39mm的电镀锡卷。

上述镀锡板样品的力学性能见表2中的NO.2栏，时效指标见表3中的NO.栏，其时效指数AI为28，表明上述镀锡板样品为耐时效性能良好的产品。

实施例3：

实施例3的工艺流程同实施例1，其成分见表1中的NO.3栏。板坯经加热炉将板坯加热至1200℃，在连续热连轧轧机组上轧制；终轧温度在890℃左右，采用控制冷喷水量的方式冷却热轧钢板，再在680℃左右进行卷取，热卷厚度在2.7mm左右。

热卷经过酸洗之后，以87%左右的压下率进行冷轧，得到板厚0.35mm左右的轧硬卷。在轧硬卷在无时效处理设备的连续退火炉中用均热温度715℃左右、均热时间79s左右的条件进行退火；钢板退火后使用倾斜时效的方法，以35℃/s左右的冷却速度到400℃左右，然后用100s左右的时间缓慢冷却到300℃以下。再对上述钢板按1.5%的压下率进行平整生产，得到厚度0.35mm左右的镀锡基板。最后在电镀锡生产线上，将上述镀锡基板通过电镀、软熔、钝化等工艺，加工成成品厚度为0.35mm的电镀锡卷。

上述镀锡板样品的力学性能见表2中的NO.3栏，时效指标见表3中的NO.栏，其时效指数AI为30，表明上述镀锡板样品为耐时效性能良好的产品。

实施例:4：

实施例4的工艺流程同实施例1，其成分见表1中的NO.3栏。板坯经加热炉将板坯加热至1195℃，在连续热连轧轧机组上轧制；终轧温度在902℃左右，采用控制冷喷水量的方式冷却热轧钢板，再在680℃左右进行卷取，热卷厚度在2.75mm左右。

热卷经过酸洗之后，以88.4%左右的压下率进行冷轧，得到板厚0.32mm左右的轧硬卷。在轧硬卷在无时效处理设备的连续退火炉中用均热温度712℃左右、均热时间92s左右的条件进行退火；钢板退火后使用倾斜时效的方法，以37℃/s左右的冷却速度到400℃左右，然后用100s左右的时间缓慢冷却到300℃以下。再对上述钢板按1.5%的压下率进行平整生产，得到厚度0.32mm左右的镀锡基板。最后在电镀锡生产线上，将上述镀锡基板通过电镀、软熔、钝化等工艺，加工成成品厚度为0.32mm的电镀锡卷。

上述镀锡板样品的力学性能见表2中的NO.3栏，时效指标见表3中的NO.栏，其时效指数AI为32，表明上述镀锡板样品为耐时效性能良好的产品。

Claims

1.适用于花篮桶用抗起楞软质镀锡板，其特征在于组成成分的质量百分比为：

C：0.015-0.035%，Si：0.02-0.05%，Mn：0.09-0.21%，P：0.005-0.02%，S：0.005-0.015%，Alt：0.02-0.06%；Cr：0.05-0.1%，V：0.02-0.05%，N：0.002-0.004%，余量为Fe和其他不可避免的杂质构成。

2.根据权利要求1所述的适用于花篮桶用抗起楞软质镀锡板，其特征在于, 组成成分的质量百分比中：C：0.020-0.035%，Mn：0.15-0.21%，Alt：0.02-0.06%，Cr：0.05-0.08%，V：0.02～0.04%，N：0.0025-0.0035%。

3.一种制造权利要求1所述适用于花篮桶用耐时效软质镀锡板的方法，其特征在于主要包括炼钢、热轧、酸轧、连退、平整、镀锡步骤，

炼钢控制：获得镀锡板成分的质量百分比为C：0.015-0.035%，Si：0.02-0.05%，Mn：0.09-0.21%，P：0.005-0.02%，S：0.005-0.015%，Alt：0.02-0.06%；Cr：0.05-0.1%，V：0.02-0.05%，N：0.002-0.004%，余量为Fe和其他不可避免的杂质构成；

热轧控制：板坯加热温度控制在1150-1200℃；终轧温度控制在880-910℃；卷取温度为680-720℃；

酸轧控制：将得到的热卷经过酸洗后以70-90%以上的压下率进行冷轧工序生产；

连退控制：轧硬卷在无时效处理设备的连续退火炉中，用700-735℃进行再结晶退火；

平整控制：接着进行延伸率1-2%的平整生产。

4.根据权利要求3所述的适用于花篮桶用抗起楞软质镀锡板的制造方法，其特征在于，压下率为85-89%，再结晶退火温度为700-720℃，延伸率1.5-2%。