CN106544588A - 一种单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板及其制造方法，主要解决现有镀锡钢板素铁面易发花架烫伤印的技术问题。本发明单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.02%～0.09%，Si≤0.04%，Mn：0.1%～0.4%，P≤0.03%，S≤0.02%，Alt：0.01%～0.05%，N≤0.005%，余量为铁和不可避免夹杂。镀锡板的屈服强度为350～430MPa，抗拉强度为380～450MPa，表面硬度为61±3HR30Tm，镀层镀锡量为2.0～3.0g/m²，表面粗糙度Ra为0.4μm～0.6μm，附着力≤2级。本发明主要用于食品罐、饮料罐等。

Description

一种单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种耐烘烤花架印的镀锡钢板，特别涉及一种单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板及其制造方法，属于铁基合金技术领域。

背景技术

镀锡钢板以其优良的成形性、耐蚀性及表面装饰性被广泛应用于食品、饮料等包装行业，其加工过程一般分为切板、彩印、裁片、制罐等工序，其中，彩印的主要生产工序又分为内涂、外涂、彩印、上光等。由于大部分印涂机组都需要进行多道次的涂覆、烘干，每道次烘干时，彩印板需置于金属烘烤架上依次进入150～210℃之间的烘箱，由于金属锡的熔点仅为231℃，因此，在多次印涂烘烤过程中，板面不可避免地会发生与烘烤架的局部接触而造成黑色点状氧化锡的烫伤印。对于大部分需内部涂黄的彩印板来说，由于有了涂层涂料的保护，且涂黄后板面颜色本身呈暗黄色，因此，花架烫伤印不易发生或目视不十分明显，但对于一些要求内壁素铁（无涂层）、表面质量要求极高的产品，在多道次印涂、烘烤过程中，烫伤印一方面更易发生，且一旦产生目视十分明显，这是该类高端产品所无法容忍的。

鉴于目前大部分镀锡钢板印涂行业所采用的印涂-烘烤工艺都不可避免的存在花架印烫伤，为降低花架印的发生率，一般是通过提高板面粗糙度Ra，Ra为板面微观轮廓上各点至轮廓中线距离的绝对值，即通过提高板面微观凹凸度的方法减小板面与烘烤架的局部接触面积，降低烫伤点的目视大小。经申请人对大量试样的分析研究，该种单面素铁、单面印涂镀锡钢板的表面粗糙度Ra一般在0.5～0.8um之间，表面微观结构呈沿轧制方向的短线状条纹，线条间呈沟槽状凹陷，因此，在与烘烤架的接触点上，是多条线状凸起与烘烤架的线-面接触，提高板面粗糙度，即提高线条之间的沟槽深度虽可以减少接触点总面积进而减轻烫伤印，但随着粗糙度的升高，板面光泽度会明显越低，印涂包装效果下降。

通过提高板面粗糙度的方式虽然可以减少板面与烘烤架的局部接触面积（接触点由光滑表面的面-面接触变为粗糙表面的线-面接触），降低花架印的发生率，但进一步追溯其生产过程可以发现，具有该种板面纹路的镀锡板均是采用干平整方式生产，板面所呈现的沿轧制方向的纵向条状纹路，正是电镀前平整工序的平整辊辊面在一定的轧制力下与带钢表面摩擦，将其辊面形貌复印到带钢表面所留下的特有痕迹，辊面粗糙度越高，轧制力越大，印痕越深，板面粗糙度越大。但同时，由于干平整不具备润滑轧制能力，辊面与带钢直接接触，产品要求的粗糙度越高，平整辊与带钢间的摩擦力也越大，随之而来的就是辊面磨损严重，其复印到带钢表面的粗糙度也呈快速衰减状态，这使得该类高粗糙度要求产品的粗糙度稳定控制较难实现。其次，由于干平整本身不具备清洗能力，带钢表面的铁粉或其他杂志容易粘附在轧辊上而在带钢表面产生各类缺陷，因此，压下率越大，粗糙度越高，轧辊表面的粉尘及藏匿于板面纹路间的铁粉也越多，后续清洗难度也越大。

现有技术中，中国专利申请号为93109710.X ，表面带有特殊形貌与图案的冷轧薄钢板及其生产方法，公开了一种通过冷轧轧制的第二道次和最后一道次使用毛化辊对轧硬板具有一定尺寸和分布的马蹄形表面形貌进行了保护，粗糙度范围在0.3～2.0μm，主要目的是防止罩式退火时板面的粘结。该方法无论是从涉及的冷轧工序、使用的轧辊状态还是板面微观形貌、粗糙度范围都与本发明存在较大区别。

中国专利申请号为02295269.1，表面带有粗糙度的极薄精密冷轧带钢，公开了一种表面微坑直径50～150μm，坑间距50～200μm，表面粗糙度2.1～6.3μm，厚度为0.03～0.1mm的冷轧钢带以解决电池钢镀镍挂浆附着力不良的问题。该专利虽然钢带的表面微观形貌与本专利接近，但粗糙度范围与厚度范围差别较大，且没有给出该种带钢的具体生产方式。

中国专利申请号为86108640，具有改进的压力成型性能的冷轧薄钢板，公开了一种表面粗糙度为0.2～3.0μm、可以改进成形性及磷化性能的冷轧板，其中对板面粗糙度的具体尺寸做了详细的规定，但没有涉及微观形貌及如何实现。

发明内容

本发明的目的是提供一种单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板及其制造方法，解决现有技术中镀锡钢板素铁面易发花架烫伤印及采用干平整工艺的高粗糙度镀锡钢板生产过程中存在的粗糙度衰减快、波动大的技术问题。

本发明采用的技术方案是：

一种单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.02%～0.09%，Si≤0.04%，Mn：0.1%～0.4%，P≤0.03%，S≤0.02%，Alt：0.01%～0.05%，N≤0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质元素，0.18～0.30mm厚度镀锡板的屈服强度为350～430MPa，抗拉强度为380～450MPa，表面硬度为61±3HR30Tm，镀层镀锡量为2.0～3.0g/m²，表面微观呈均匀分布的凹坑状结构，表面粗糙度Ra为0.4μm～0.6μm，表面峰值密度Rpc值为100～200个峰/cm，表面微坑直径20～100μm，坑间距50～200μm，表面光泽度Gs为100～150，附着力≤2级。

本发明所述单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板表面性能限定在上述范围内的理由如下：

1、表面纹路及表面粗糙度

相对于干平整镀锡板与烘烤架接触点之间的线-面接触，本发明将板面微观结构设计为凹坑状形貌，并通过控制凹坑的深浅(Ra)、大小（直径）、分布(Rpc、间距)将板面与烘烤架之间的接触方式改为点-面接触，两者接触面积的减小可直接减轻花架印烫伤。这样，不仅可以更低的表面粗糙度满足原干平整工艺要较高的粗糙度才能实现的单面素铁耐烘烤花架印的要求，且在降低高粗糙表面生产难度的同时，可以显著提高板面光泽度及印涂后装饰效果。申请人经多年试验研究的得出，在湿平整工艺下，板面粗糙度Ra为 0.4um～0.6um，Rpc值为100～200个峰/cm，表面微坑直径20～100μm，坑间距50～200μm时即可有效减少镀锡板面与烘烤花架的局部接触点面积，从根本上降低单面素铁花架印烫伤的程度，达到目前干平整沟条状纹路0.5～0.8um粗糙度的耐花架印效果。

2、镀层镀锡量及表面光泽度

对包装用镀锡板，镀层厚度主要由产品的耐蚀性及外观要求决定。镀层越厚，其耐蚀性越强，光亮度越高，同时镀层对基板形貌的覆盖能力越强，粗糙度及附着力会随之下降。对于本发明产品，锡层太厚会引发粗糙度下降、素铁面更加明显的花架印烫伤，同时影响外涂面的漆膜附着力，锡层太薄则会造成素铁面耐蚀性不足，外涂面光泽度下降。本发明镀锡钢板的表面粗糙度Ra为0.4um～0.6um，经综合考虑，本发明设定的镀锡板镀层镀锡量为2.0～3.0g/m²，表面光泽度Gs为100～150。

3、附着力

附着力为包装用镀锡钢板的常规表面特性，主要评价镀锡板与漆膜的结合能力，要求板面在涂覆一定膜厚的涂料、经一定温度与时间的烘烤涂料固化后表面漆膜刻划脱落面积≤10%为附着力≤2级。本发明的附着力≤2级。

一种单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板的制造方法，该方法包括：

对厚度为2.0～2.5mm的热轧钢板进行酸洗、冷连轧、退火、平整后得到厚度为0.18～0.30mm的冷轧带钢；冷轧带钢依次经碱洗、酸洗、电镀锡、钝化、卷取后得到的成品钢板，其中，所述热轧钢板的化学成分重量百分比为：C：0.02%～0.09%，Si≤0.04%，Mn：0.1%～0.4%，P≤0.03%，S≤0.02%，Alt：0.01%～0.05%，N≤0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质元素，所述热轧钢板的屈服强度为200～300MPa，抗拉强度为300～400MPa；

所述的退火步骤具体为，采用立式连续退火炉退火，经过冷轧后的轧硬状态带钢在立式连续退火炉退火的均热段温度为580℃～600℃，带钢在均热段的退火时间为60s～95s，退火后钢板的表面硬度为61±3HR30Tm；

所述的平整步骤具体为，采用双机架湿式平整，平整延伸率1.0～1.5%，1#机架为毛化辊，辊面粗糙度为1.5～2.0μm，Rpc值100～200个峰/cm，1#机架轧制力为4000～8000 KN，2#机架为光辊，辊面粗糙度为0.6～1.0μm，2#机架轧制力为2000～5000 KN。

进一步，本发明所述平整步骤中，喷洒的平整液中平整液原液与去离子水的质量比为1：4～1：19，效果为佳。

本发明方法关键工艺参数选择的理由如下：

1、退火参数的设定和退火后钢板表面硬度的控制

本发明中镀锡板板面形貌主要通过平整工序后的基板形貌决定，但作为平整入口来料，退火后的基板性能对平整工序也有重要影响，这主要体现在：退火后带钢的表面硬度将直接影响平整轧制力设置及辊面粗糙度的复印率，硬度过高，复印率会降低，为达到目标粗糙度所需的轧制力也越大，硬度过低，在同样的轧制力下复印率会提高，目标粗糙度也会随之加大。因此，为保证该产品在平整工序实现工艺的稳定性和粗糙度的稳定控制，退火工艺及退火后基板性能的稳定性十分重要。一般而言，退火工序主要是通过对轧硬态带钢的金相组织进行回复再结晶来实现带钢的目标力学性能，其中，退火温度与退火时间是决定性能的最重要因素，退火温度越高，均热时间越长，回复再结晶就越充分，带钢表面硬度就越低。为实现本发明中适宜平整的基板表面硬度，申请人通过对退火工艺反复研究，认为当经过冷轧后的轧硬状态带钢在立式连续退火炉退火的均热段温度为580℃～600℃，带钢在均热段的退火时间为60s～95s，退火后钢板的表面硬度可稳定在61±3HR30Tm，这时可保证后续平整工艺的稳定进行。

2、平整工序参数的控制

相比单机架平整，双机架最主要的优势是两个机架功能区分明确：1#机架控制平整延伸率保证产品力学性能，2#机架通过工作辊表面形貌及制力的控制，在1#机架板面形貌的基础上满足最终表面特性要求。对本发明来讲，1#机架在满足延伸率要求的同时在带钢表面形成初始的凹坑状纹路，轧制力越大，辊面粗糙度峰的磨损也越快，复印到带钢表面的粗糙度衰减程度也越快，轧制力太小，复印率低，达不到平整后带钢纹路要求；2#机架需要的轧制力相对较小，光辊辊面可提高带钢沿轧向的拉丝感，即提高镀锡板特有的金属光泽感，轧制力过大会过度磨平1#机架产生的凹坑状纹路降低耐烘烤花架印的能力，轧制力过小，则会造成板面光泽感不强，影响印涂效果。综上，经申请人的反复试验研究，在设定的辊面状态下，本发明的平整工艺设定为：双机架平整，平整延伸率1.0～1.5%，1#机架轧制力4000～8000 KN，2#机架轧制力2000～5000 KN。

平整辊辊面主要分为毛化辊和光辊两种，毛化辊一般采用电火花或激光毛化，通过控制电子脉冲或激光强弱等对辊面进行轰击使其局部融化或气化形成所需要的辊面形貌，光辊则采用砂轮磨削，辊面基本为条纹状纹路。本发明为实现最终的板面形貌，采取1#机架毛化辊，辊面粗糙度1.5～2.0μm，Rpc值100～200个峰/cm，在上述平整工艺下，除实现延伸率要求保证钢带性能外，还形成板面基础凹坑状纹路；2#机架光辊，辊面粗糙度0.6～1.0μm，在2#机架轧制力下进一步在板面形成部分沿轧制方向的轧制痕，提高板面镀锡后的金属光泽感。经平整工序后，得到表面呈凹坑状纹路、粗糙度Ra为0.5～0.8μm的电镀锡基板。

本发明采用湿式平整，由于喷洒平整液，湿平整方式下带钢与辊面间为润滑轧制，通过跟踪不同平整液浓度及轧制周期的辊面微观形貌发现，喷洒平整液后，辊面随轧制周期的磨损情况显著降低，但平整液浓度过高会影响摩擦系数降低粗糙度复印率，也给后续的平整液吹扫带来难度，因此，本发明经大量实验实验，采用尤希路平整液原液，平整液原液与去离子水质量比为1：4～1：19（即平整液喷洒浓度为5～20%）。

依据本发明方法制造的0.18～0.30mm厚度的单面印涂耐烘烤花架印的镀锡板的屈服强度为350～420MPa，抗拉强度为380～450MPa，表面硬度为61±3HR30Tm，镀层镀锡量为2.0～3.0g/m²，表面微观呈均匀分布的凹坑状结构，表面粗糙度Ra为0.4μm～0.6μm，表面峰值密度Rpc值为100～200个峰/cm，表面微坑直径20～100μm，坑间距50～200μm，表面光泽度Gs为100～150，附着力≤2级。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：

（1）本发明通过采用双机架湿平整工艺，通过对1#、2#机架辊面参数控制、轧制力的控制、平整液浓度的控制，实现了单面印涂耐烘烤花架印的镀锡板的量产，镀锡板的表面粗糙度控制稳定，波动小，全新的板面纹路设计显著降低无涂层镀锡板（素铁）在多道次印涂中素铁面易出现的花架印烫伤，满足了单面印耐烘烤工艺的需求。

（2）本发明制造方法湿平整生产工艺清洁、环保、平整辊耗小、生产成本低。

附图说明

图1为本发明实施例2镀锡基板表面的微观形貌照片；

图2为本发明实施例2镀锡钢板表面的微观形貌照片。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

本发明公开的一种单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板的制造方法，该方法包括：

对厚度为2.0～2.5mm的热轧钢板进行酸洗、冷连轧、退火、平整后得到厚度为0.18～0.30mm的冷轧带钢；冷轧带钢依次经碱洗、酸洗、电镀锡、钝化、卷取后得到的成品镀锡钢卷，其中，

所述热轧钢板的化学成分重量百分比为：C：0.02%～0.09%，Si≤0.04%，Mn：0.1%～0.4%，P≤0.03%，S≤0.02%，Alt：0.01%～0.05%，N≤0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质元素，所述热轧钢板的屈服强度为200～300MPa，抗拉强度为300～400MPa；热轧钢板具体参数见表1、表2。

表1 本发明热轧钢板化学成分（重量百分比%），余量为Fe及不可避免杂质

表2 本发明热轧钢板力学性能

将满足上述要求的热轧钢板进行进行酸洗、冷连轧、立式连续退火炉退火、双机架湿平整后得到厚度为0.18～0.30mm的冷轧带钢，冷轧、退火工艺和平整工艺控制参数见表3、表4。

表3 本发明冷轧、退火工艺控制参数

表4 本发明平整工艺控制参数

退火、平整后得到的镀锡基板表面的微观形貌参见图1，将经退火、平整后的钢带（镀锡基板），依次经碱洗、酸洗、电镀锡、钝化、卷取后得到的镀锡钢板成品，电镀锡采用现有常规工艺，控制镀层镀锡量为2.0～3.0g/m²，镀锡钢板成品表面的微观形貌参见图2，镀锡钢板成品的表面性能见表5。

表5 本发明镀锡钢板表面性能检测结果

表5中数据说明，由于带钢表面每个凹坑的形貌、大小、间距、分布存在细微差异，因此，微观形貌尺寸只能给出范围数据，而可通过设备测量的粗糙度Ra、峰值密度Rpc和表面光泽度可以给出具体数据。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板，其特征在于，所述冷轧镀锡钢板的化学成分质量百分比为：C：0.02%～0.09%，Si≤0.04%，Mn：0.1%～0.4%，P≤0.03%，S≤0.02%，Alt：0.01%～0.05%，N≤0.005%，余量为Fe及不可避免的杂质元素，0.18～0.30mm厚度镀锡板的屈服强度为350～430MPa，抗拉强为度380～450MPa，表面硬度为61±3HR30Tm，镀层镀锡量为2.0～3.0g/m²，表面粗糙度Ra为0.4μm～0.6μm，附着力≤2级。

2.如权利要求1所述的单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板，其特征在于，镀锡钢板表面微观呈均匀分布的凹坑状结构，表面峰值密度Rpc值为100～200个峰/cm，表面微坑直径20～100μm，坑间距50～200μm，表面光泽度Gs为100～150。

3.如权利要求1—2任一所述的单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板的制造方法，该方法包括：

对厚度为2.0～2.5mm的热轧钢板进行酸洗、冷连轧、退火、平整后得到厚度为0.18～0.30mm的冷轧带钢；冷轧带钢依次经碱洗、酸洗、电镀锡、钝化、卷取后得到的成品钢板，其中，所述热轧钢板的屈服强度为200～300MPa，抗拉强度为300～400MPa；

所述的退火步骤具体为，采用立式连续退火炉退火，经过冷轧后的轧硬状态带钢在立式连续退火炉退火的均热段温度为580℃～600℃，带钢在均热段的退火时间为60s～95s；

所述的平整步骤具体为，采用双机架湿式平整，平整延伸率1.0～1.5%，1#机架为毛化辊，辊面粗糙度为1.5～2.0μm，Rpc值100～200个峰/cm，1#机架轧制力为4000～800 0KN，2#机架为光辊，辊面粗糙度为0.6～1.0μm，2#机架轧制力为2000～5000KN。

4.如权利要求2所述的一种单面印涂耐烘烤花架印的镀锡钢板的制造方法，其特征是，所述平整步骤中，喷洒的平整液中平整液原液与去离子水的质量比为1：4～1：19。