CN106756524B - 一种化工桶用冷轧镀锡基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种化工桶用冷轧镀锡基板及其制造方法，解决现有化工桶用冷轧镀锡基板强度偏高、断后伸长率偏低、化工桶制造成形过程中基板易开裂的技术问题。本发明提供的一种化工桶用冷轧镀锡基板，其化学成分的重量百分比为：C：0.002%～0.004%，Si≤0.03%，Mn：0.31%～0.40%，P≤0.015%，S≤0.015%，Alt：0.04%～0.06%，Ti：0.065%～0.075%，余量为Fe及不可避免的杂质。本发明主要用于化工罐、气雾罐等包装领域。

Description

一种化工桶用冷轧镀锡基板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种冷轧钢板，特别涉及一种化工桶用冷轧镀锡基板及其制造方法，属于铁基合金技术领域。

背景技术

镀锡板是两面都镀有纯锡的冷轧低碳薄钢板或钢带，是制作各种食品罐、饮料罐、油漆桶、化工桶等包装容器的重要原材料。

目前，化工桶用冷轧镀锡基板的牌号一般为SPCC，该钢的碳含量相对较高，碳含量的范围也较宽，碳含量控制在0.04-0.15％既符合要求，同时该钢含有0.3%左右的金属锰，该钢种在生产过程中，因碳、锰含量较高，而且碳、锰含量的较大波动，从而导致材料的强度偏高，塑韧性较低，并且屈服强度及断后伸长率等性能的稳定性也较差，增加了生产化工桶产品设备的控制难度，生产过程中，化工桶的形状较难控制，另外由于材料的强度和塑韧性匹配不好，化工桶成形过程中往往会产生局部裂纹，降低了成材率，增加了生产成本，所以生产具有强度和塑韧性很好匹配的化工桶用冷轧带钢具有重要意义。

专利申请号为CN 201110116490.8、名称为“一种硬质镀锡基板瓶盖用钢及其生产方法”的中国专利申请提供了一种瓶盖用钢板，该瓶盖钢按重量百分比含有：C：0.045～0.088％、Si：≤0.1％、Mn：0.3～0.5％、Alt：0.01～0.06％、N：≤0.006％、P：≤0.020％、S：≤0.020％。该钢板C含量较高，在制造过程中卷取温度和退火温度较低，卷取温度为550～610℃，退火温度为595～625℃，致使所生产的钢板强度较高，屈服强度高于400MPa，抗拉强度高于470MPa，不能满足化工桶用冷轧带钢较低强度的要求。

专利申请号为CN 201210143547.8、名称为“一种药芯焊丝用冷轧薄板的制备方法”的中国专利申请提供了一种药芯焊丝用冷轧薄板，该焊丝钢按重量百分比含有：C：0.005～0.045％、Si：≤0.03％、Mn：0.15～0.26％、Al：≤0.03％、N：≤0.003％、P：≤0.010％、S：≤0.010％，该钢板在成分设计时采用相对较高的C含量、低P、S成分体系，并严格限制钢中的N元素，生产工艺复杂，生产成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种化工桶用冷轧镀锡基板及其制造方法，主要解决现有化工桶用冷轧镀锡基板强度偏高、断后伸长率偏低、化工桶制造成形过程中基板易开裂的技术问题。

本发明采用的技术方案是：

一种化工桶用冷轧镀锡基板，其化学成分的重量百分比为：C：0.002%～0.004%，Si≤0.03%，Mn：0.31%～0.40%，P≤0.015%，S≤0.015%，Alt：0.04%～0.06%，Ti：0.065%～0.075%，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明所述的化工桶用冷轧镀锡基板的化学成分限定在上述范围内的理由如下：

碳：碳含量影响产品的强度、塑性、冲压性能。碳含量高时，延伸率低，并且变形后形成不均匀的变形区，在再结晶过程中，这些变形区促进了随机取向再结晶晶粒的形核，有利织构{111}相应减小，冲压性能下降。当碳含量大于0.005%时，钢的强度较高，塑性、韧性及冲压性能较差，在化工桶的成形过程中，设备需要克服较大的材料抗力，因强度偏高，常会出现成形不均匀的现象，影响化工桶的外观，并且由于塑性、韧性及冲压性能较差，成形过程中常会出现开裂现象，影响了成材率，增加了企业的生产成本。当碳含量小于0.002%时，材料的焊接性能明显变差，在化工桶的焊接过程中，常会产生焊接不良，在后续的使用过程中，也会产生开裂现象。根据材料的强度、硬度要求，本发明设定的C含量为0.002-0.004%。

硅：低碳冷成型用钢一般要求低的硅含量，一方面有利于产品后续的涂镀性能，另一方面，产品已经要求较高的Al含量，不依赖Si元素脱氧。本发明限定Si≤0.03%。

锰：锰在冷轧用钢中的作用主要是强化和进一步消除S的不利影响的作用，本发明限定Mn含量范围为0.31-0.40%。

硫和磷：硫、磷均是钢中的有害元素，在冷轧用钢中均希望这两种元素控制在较低的水平，考虑到实际工艺控制能力，本发明限定S≤0.015%，P≤0.015%。

铝：铝在冷轧用钢中的作用非常重要，Al和N结合生成AlN,AlN是在冷轧板退火过程中获得对冷拔性能有利的{111}织构和饼形晶粒的关键因素，同时由于AlN对N原子的固定作用，使冷轧板具有良好的抗时效性能，本发明限定Al含量为0.04-0.06%。

钛：Ti元素是强碳、氮化物形成元素，可完全固定钢中的碳、氮等间隙原子，以保证具有无时效性和超深冲性。但是Ti含量不能过高，过高的Ti含量会提高冷轧钢板的再结晶温度，从而需要较高的退火温度，本发明限定Ti含量为0.065-0.075%。

一种化工桶用冷轧镀锡基板的制造方法，该方法包括：

钢水经真空脱气处理后进行连铸得到连铸板坯，其化学成分的重量百分比为：C：0.002%～0.004%，Si≤0.03%，Mn：0.31%～0.40%，P≤0.015%，S≤0.015%，Alt：0.04%～0.06%，Ti：0.065%～0.075%，余量为Fe及不可避免的杂质；

连铸板坯于1080℃～1120℃，加热180～260min后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为980℃～1030℃；精轧为7道次连轧，在铁素体单相区间轧制，精轧结束温度为800℃～830℃，精轧压下率为80～86%，精轧后钢板厚度为2.3～3.0mm，层流冷却采用后段冷却，卷取温度为630℃～660℃卷取得到热轧钢卷；

热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、立式连续退火炉退火、平整、卷取得到厚度为0.25mm～0.30mm成品钢板，所述冷轧压下率为87%～92%，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690℃～710℃，带钢在均热段的退火时间为160s～190s，平整延伸为率2.3％～2.5％。

本发明采取的生产工艺的理由如下：

1、连铸板坯加热温度和加热时间的设定

连铸板坯加热温度和时间的设定在于保证连铸坯中粗大的TiC 颗粒的溶解，如果加热温度过高，钢中的AlN和Ti（C、N）等第二相粒子发生溶解后在热轧卷取过程重新析出更加细小、弥散的析出物，则抑制了在随后的冷轧、退火后晶粒的再结晶长大，使钢板的再结晶温度升高，不能适应低的退火温度。如果加热温度过低，由于热轧过程中的自然温降，无法保证本发明要求的终轧温度。因此本发明设定连铸板坯加热温度为1080℃～1120℃，加热时间为180～260min。

2、粗轧结束温度设定

粗轧轧制过程控制在奥氏体再结晶温度以上轧制，确保奥氏体经过反复变形和再结晶，得到均匀细小的奥氏体晶粒。若粗轧结束温度过高，则需要较高的板坯加热温度，对板坯的表面质量及节能降耗不利，若粗轧结束温度过低，则会进入奥氏体再结晶温度区间，粗轧结束后不易得到均匀细小的奥氏体晶粒。因此本发明设定粗轧结束温度为980℃～1030℃。

3、精轧结束温度设定

精轧结束需高于Ar₃相变点，但精轧结束温度不能太高，否则必须提高连铸板坯的加热温度，增加能耗。若精轧结束温度不能太低，则不能保证本发明高的卷取温度的要求。因此本发明设定精轧结束温度为800℃～830℃。

4、热轧卷取温度的设定

热轧卷取温度是影响机械性能的关键因素之一, 因为卷取温度影响到氮化物及碳化物的析出过程,特别是AlN 的析出，本发明采用连续炉退火，退火温度较低，为了保证退火后的板卷具有一定的强度，因此本发明设定热轧卷取温度为630～660℃。

5、冷轧压下率设定

本发明采用一次冷轧生产，与二次冷轧相比具有生产组织方便、成本低、产量高、钢板表面缺陷发生率小等优点。在冷轧工序中决定钢板材质的主要工艺参数是冷轧变形量，对于本发明的屈服强度在200MPa以下的钢板冷轧变形量越大越好，因为大压下可以产生更多的可移动位错，可移动位错越高，变形抗力越小，应力不向晶界集中，而向相邻的晶粒转移变形，因而不容易产生滑移线。另外，变形量越大产生的形变能越大、组织的不稳定性也越高，所以再结晶温度就越低，有利于后续的退火处理，再结晶之后的晶粒就越细小均匀，钢板的强度和塑性均可提高；但当压下率超过92％时轧机负荷增加明显，并且冷轧过程稳定性较差，容易造成生产事故。本发明在5机架冷连轧机上进行冷轧，可以对带钢的张力进行有效地控制，通过合适的冷轧形变，可获得板形较好、屈服强度符合要求的板卷。综合考虑，本发明设定冷轧的压下率为87%～92%。

6、退火温度和退火时间设定

本发明采用立式连续炉退火，将冷轧后的钢卷开卷后，在带钢有张力的情况下连续不断的通过保温区，为了使形变晶粒重新结晶成均匀的等轴晶粒并消除残余应力的效果，本发明设定钢带在立式连续退火炉均热段的退火温度为690～710℃，在均热段的时间设定为160～190s。

7、平整延伸率设定

平整主要的目的是消除材料屈服平台，改善钢板的平直度，改善钢板表面结构等。消除材料屈服平台以延伸率的指标来衡量，延伸率过低，不能消除屈服平台，冲压时局部容易产生褶皱缺陷。延伸率过高，晶粒被显著拉长，材料的横、纵向性能差异性大，加工性能变差，冲压容易开裂。另外，如果平整延伸率过高，则需要较大的平整压力，大大增加了机架的负荷，对机架的安全性及机架寿命造成不良影响；如果平整延伸率过低，则达不到消除冷轧钢板的屈服平台以及改善钢板板形的目的。本发明采用湿平整工艺，平整延伸率为2.3％～2.5％。

本发明得到的化工桶用冷轧镀锡基板的显微组织为铁素体, 晶粒度级别为I7.5～I8.5，下屈服强度Rel为150MPa～170MPa，抗拉强度Rm为280MPa～330MPa，断后伸长率A₅₀≥48%。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：

1、本发明通过采用低碳、低硅，并采用铝、钛脱氧及作为晶粒细化元素的材料组分设计，热轧连铸板坯加热温度控制、热轧终轧温度及卷取温度控制、冷轧压下率控制、立式连续退火炉退火温度及退火时间的优化组合，冷轧镀锡基板的下屈服强度Rel在150-170MPa范围内，板形较好，断后伸长率A₅₀≥48%，强度和塑性得到较好匹配，具有良好的加工成型性能，满足了化工桶机组的生产，制造的化工桶产品质量得以大幅改善。

2、本发明成分设计合理，不含贵重合金元素，采用控轧控冷工艺及连续退火温度控制技术进行生产，生产工艺简单，生产成本较低。

附图说明

附图为本发明实施例1冷轧镀锡基板的金相显微组织照片。

具体实施方式

下面结合实施例1～4对本发明做进一步说明。

表1为本发明实施例钢的化学成分（按重量百分比计），余量为Fe及不可避免杂质。

表1 本发明实施例钢的化学成分，单位：重量百分比

按照本发明材料成分设计的要求，通过采用转炉熔炼得到符合要求化学成分的钢水，钢水经RH炉真空脱气处理后进行连铸得到连铸板坯，厚度为210～230mm，宽度为800～1300mm，长度为5000～10000mm。

炼钢生产的定尺板坯送至加热炉再加热，出炉除磷后送至连续热连轧轧机上轧制。通过粗轧轧机和精轧连轧机组控制轧制后，层流冷却采用后段冷却，然后进行卷取，产出热轧钢卷。热轧工艺控制见表2。

表2 本发明实施例热轧工艺控制参数

将上述热轧钢卷重新开卷经过酸洗后，在6辊UCM（万能凸度带中间辊窜动）5机架冷连轧机进行一次冷轧，冷轧的压下率为87%～92%，经过冷轧后轧硬状态的钢带经过立式连续退火炉退火、平整、卷取得到厚度0.25mm～0.30mm的成品镀锡基板钢卷。退火工艺为：钢带在立式连续退火炉的均热段的退火温度范围为690℃～710℃，在均热段的时间为160s～190s。冷轧、退火工艺控制参数见表3。

表3 本发明实施例冷轧、退火工艺控制参数

利用上述方法得到的化工桶用冷轧镀锡基板。参照附图，化工桶用冷轧镀锡基板的显微组织为铁素体，晶粒度级别为I7.5～I8.5，下屈服强度Rel为150MPa～170MPa，抗拉强度Rm为280MPa～330MPa，断后伸长率A₅₀≥48%。

将本发明得到的化工桶用冷轧镀锡基板《GB/T228.1-2010 金属材料 拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验。钢板的力学性能见表4。

表4 本发明实施例冷轧镀锡基板的力学性能

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 (3)

1.一种化工桶用冷轧镀锡基板的制造方法，包括：

钢水经真空脱气处理后进行连铸得到连铸板坯；

连铸板坯于1080℃～1120℃，加热180～260min后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为980℃～1030℃；精轧为7道次连轧，在铁素体单相区间轧制，精轧结束温度为800℃～830℃，精轧压下率为80～86％，精轧后层流冷却采用后段冷却，卷取温度为630℃～660℃，卷取得到热轧钢卷；

热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、立式连续退火炉退火、平整、卷取得到厚度为0.25mm～0.30mm成品钢板，所述冷轧压下率为87％～92％，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690℃～710℃，带钢在均热段的退火时间为160s～190s，平整延伸为率2.3％～2.5％；所述的化工桶用冷轧镀锡基板，其化学成分的重量百分比为：C：0.002％～0.004％，Si≤0.03％，Mn：0.31％～0.40％，P≤0.015％，S≤0.015％，Alt：0.04％～0.06％，Ti：0.065％～0.075％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，其0.25mm～0.30mm厚冷轧镀锡基板的下屈服强度Rel为150MPa～170MPa，抗拉强度Rm为280MPa～330MPa，断后伸长率A₅₀≥48％。

2.如权利要求1所述的化工桶用冷轧镀锡基板的制造方法，所述的化工桶用冷轧镀锡基板的显微组织为铁素体，所述组织晶粒度级别为I7.5～I8.5。

3.如权利要求1所述的化工桶用冷轧镀锡基板的制造方法，其特征是，热轧精轧后，控制热轧钢板厚度为2.3～3.0mm。