CN107541663A - 一种饮料罐用电镀锡钢板及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种饮料罐用电镀锡钢板及其生产方法，主要解决现有用于饮料罐的电镀锡钢板存在强度高、强度稳定性差、断后伸长率低、制罐过程中易开裂的技术问题。本发明提供的一种饮料罐用电镀锡钢板，其基板的化学成分重量百分比：C：0.01％～0.03％，Si≤0.03％，Mn：0.25％～0.35％，P≤0.025％，S≤0.015％，Alt：0.045％～0.065％，Cr：0.11％～0.16％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。钢板的屈服强度为300MPa～330MPa,抗拉强度为400MPa～430MPa，硬度值为55‑58HR30Tm，断后伸长率A₅₀≥28％。本发明主要用于饮料罐包装领域。

Description

一种饮料罐用电镀锡钢板及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种电镀锡钢板，特别涉及一种饮料罐用电镀锡钢板及其生产方法，属于铁基合金技术领域。

背景技术

目前，饮料罐用电镀锡钢板一般为MR T-4CA或MR T-5CA，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0.06-0.15％既符合要求，同时该钢含有0.5％左右的金属锰。该钢在生产过程中，较高的碳、锰含量加上碳、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，增加了生产饮料罐产品设备的控制难度，生产过程中，饮料罐的形状较难控制，另外由于材料的强度和塑韧性匹配不好，饮料罐成型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饮料罐用冷轧电镀锡钢板具有重要意义。

中国专利申请号为CN200510027291.4的“软质镀锡板及其制造方法”的专利申请提供了一种软质镀锡板，该软质镀锡板钢按重量百分比含有：C：≤0.006％、Si：≤0.03％、Mn：0.1～0.2％、Alt：0.025～0.075％、N：≤0.003％、P：≤0.015％、S：≤0.015％、Ti：0.03～0.08％、O:≤0.004％。该钢板C含量较低，属于超低C含量IF钢，在制造过程中板坯加热温度和终轧温度较高，板坯加热温度为1190～1250℃，终轧温度为880～920℃，卷取温度较低，为550～630℃，退火温度较高，为720-770℃，致使所生产的钢板强度太低，屈服强度小于251MPa，抗拉强度小于359MPa，不能满足饮料罐用冷轧镀锡板对强度的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种饮料罐用电镀锡钢板及其生产方法，主要解决现有用于饮料罐的电镀锡钢板存在强度高、强度稳定性差、断后伸长率低、制罐过程中易开裂的技术问题。

本发明采用的技术方案是：

一种饮料罐用电镀锡钢板，其基板的化学成分重量百分比：C：0.01％～0.03％，Si≤0.03％，Mn：0.25％～0.35％，P≤0.025％，S≤0.015％，Alt：0.045％～0.065％，Cr：0.11％～0.16％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

本发明电镀锡钢板的显微组织为铁素体+游离渗碳体，晶粒度级别为Ⅰ8.0～9.0级,屈服强度Rel为300MPa～330MPa,抗拉强度Rm为400MPa～430MPa，硬度值为55-58HR30Tm，断后伸长率A₅₀≥28％。

本发明所述的饮料罐用电镀锡钢板基板的化学成分限定在上述范围内的理由如下：

碳：C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。碳含量低冷轧退火后不能满足强度、硬度要求。当碳含量大于0.03％时，钢的强度较高，塑性、韧性及冲压性能较差，在饮料罐的成型过程中，设备需要克服较大的材料抗力，因强度偏高，常会出现成型不均匀的现象，影响饮料罐的外观，并且由于塑性、韧性及冲压性能较差，成型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0.01％时，材料的焊接性能明显变差，在饮料罐的焊接过程中，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。因此，根据材料的强度、硬度要求，本发明的C含量范围设定为0.01％～0.03％。

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。本发明的设定硅含量在0.03％以下。

锰：Mn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，本发明技术方案设定Mn含量范围为0.25％-0.35％。

磷和硫：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，本发明技术方案设定P≤0.025％，S≤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，因此，本发明设定Alt含量为0.045％～0.065％。

铬：Cr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Cr含量不能过高，过高的Cr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，本发明设定Cr含量为0.11％-0.16％。

一种饮料罐用电镀锡钢板的生产方法，该方法包括：

钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分重量百分比：C：0.01％～0.03％，Si≤0.03％，Mn：0.25％～0.35％，P≤0.025％，S≤0.015％，Alt：0.045％～0.065％，Cr：0.11％～0.16％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；

连铸板坯经加热炉加热至1070℃～1100℃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910℃～930℃；精轧为7道次连轧，精轧在铁素体单相区间轧制，精轧结束温度为831℃～860℃，精轧压下率为80％～86％，精轧后钢板厚度为2.3～2.5mm，层流冷却阶段采用后段冷却，卷取温度为721℃～750℃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、电镀锡，卷取得到厚度为0.22mm～0.32mm成品，所述冷轧压下率为86％～91％，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590℃～610℃，带钢在均热段的退火时间为100s～130s；平整延伸为率1.8％～2.2％。

本发明采取的生产工艺的理由如下：

1、连铸板坯加热温度的设定

如果连铸板坯加热温度过高，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。连铸板坯加热温度设定为1070℃～1100℃。

2、精轧结束温度设定

铁素体区轧制终轧温度需低于Ar₃相变点，该钢的Ar₃相变点为880℃，但终轧温度不能太低，否则轧机抗力较大，增加能耗。精轧结束温度设定为831℃～860℃。

3、层流冷却方式和热轧卷取温度设定

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合适的强度，综合考虑，层流冷却采取后段冷却的方式，本发明设定卷取温度为721℃～750℃

4、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300MPa左右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91％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，本发明优选冷轧的压下率为86％～91％。

5、退火温度设定

本发明采用立式连续退火炉退火。连续炉退火具有带钢运动速度快、生产能力高、成材率高、加热效率高、能耗低、生产成本低等优点。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590℃～610℃，在均热段的时间设定为100s～130s。

6、平整延伸率设定

平整主要的目的是消除材料屈服平台，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。本发明采用湿平整工艺，平整延伸率1.8％～2.2％。

本发明得到的饮料罐用电镀锡钢板的显微组织为铁素体+游离渗碳体，晶粒度级别为Ⅰ8.0～9.0级,屈服强度Rel为300MPa～330MPa,抗拉强度Rm为400MPa～430MPa，硬度值为55-58HR30Tm，断后伸长率A₅₀≥28％。

本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明通过优化材料组分设计，采用低碳、低硅并采用铝、铬脱氧及作为晶粒细化元素，并利用夹杂物形态控制，热轧连铸板坯加热温度控制、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，保证了电镀锡钢板具有优良的综合力学性能，其屈服强度Rel为300MPa～330MPa,抗拉强度Rm为400MPa～430MPa，硬度值为55-58HR30Tm，断后伸长率A₅₀≥28％，板形较好，强度和塑性得到较好匹配，适合饮料罐机组的生产；高断后伸长率，良好的加工成型性能，保证了生产的饮料罐产品质量稳定，提高了产品的使用性能，使焊接质量得以大幅改善。2、本发明电镀锡钢板的成分中不含贵重合金元素，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，制造成本较低。

附图说明

图1为本发明饮料罐用电镀锡钢板实施例1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，如表1～表4所示。

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。

通过转炉熔炼和RH炉精炼得到符合要求化学成分钢水，钢水经全程吹Ar保护连续浇铸得到连铸板坯，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，经层流冷却后进行卷取，层流冷却采取后段冷却，产出合格热轧钢卷。热轧钢板的厚度为2.3～2.5mm，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86％～91％，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、电镀锡，卷取得到厚度0.22mm～0.32mm的成品电镀锡钢卷。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590℃～610℃，在均热段的时间为100s～130s；平整延伸率为1.8～2.2％。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

冷轧、退火参数	冷轧压下率/％	退火温度/℃	退火时间/s	平整延伸率/％	冷轧钢板厚度/mm
						本发明	86～91	590-610	100-130	1.8-2.2	0.22-0.32
实施例1	89	590	130	1.9	0.32
						实施例2	91	600	100	2.2	0.26
实施例3	90	610	113	1.8	0.22
						实施例4	86	606	122	2.0	0.30

利用上述方法得到的饮料罐用电镀锡钢板，参见图1，电镀锡钢板的金相显微组织为铁素体+游离渗碳体，组织晶粒度级别为I 8.0～9.0级，屈服强度Rel为300MPa～330MPa,抗拉强度Rm为400MPa～430MPa，硬度值为55-58HR30Tm，断后伸长率A₅₀≥28％。

将本发明得到的饮料罐用电镀锡钢板按照金属材料拉伸试验方法(GB/T 228.1)、钢的显微组织评定方法(GB/T 13299)、金属材料洛氏硬度试验方法(GB/T 230.1)进行拉伸、显微组织、硬度检测，电镀锡钢板的力学性能见表4。

表4本发明实施例电镀锡钢板的力学性能

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)

1.一种厚度为0.22mm～0.32mm饮料罐用电镀锡钢板，其基板的化学成分重量百分比：C：0.01％～0.03％，Si≤0.03％，Mn：0.25％～0.35％，P≤0.025％，S≤0.015％，Alt：0.045％～0.065％，Cr：0.11％～0.16％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；所述电镀锡钢板的显微组织为铁素体+游离渗碳体，所述组织晶粒度级别为Ⅰ8.0～9.0级；所述电镀锡钢板的屈服强度Rel为300MPa～330MPa,抗拉强度Rm为400MPa～430MPa，硬度值为55-58HR30Tm，断后伸长率A₅₀≥28％。

2.一种饮料罐用电镀锡钢板的生产方法，包括：

钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水化学成分重量百分比：C：0.01％～0.03％，Si≤0.03％，Mn：0.25％～0.35％，P≤0.025％，S≤0.015％，Alt：0.045％～0.065％，Cr：0.11％～0.16％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；

连铸板坯经加热炉加热至1070℃～1100℃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910℃～930℃；精轧为7道次连轧，精轧在铁素体单相区间轧制，精轧结束温度为831℃～860℃，精轧压下率为80％～86％，精轧后层流冷却阶段采用后段冷却，卷取温度为721℃～750℃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、电镀锡，卷取得到厚度为0.22mm～0.32mm成品，所述冷轧压下率为86％～91％，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590℃～610℃，带钢在均热段的退火时间为100s～130s；平整延伸为率1.8％～2.2％。

3.如权利要求2所述的饮料罐用电镀锡钢板的生产方法，其特征是，热轧精轧后，控制热轧钢板厚度为2.3～2.5mm。