CN110218936A

CN110218936A - 一种含硼超低碳镀锡板及生产方法

Info

Publication number: CN110218936A
Application number: CN201910474911.0A
Authority: CN
Inventors: 涂元强; 白会平; 杜蓉; 杨宏武; 谢芬
Original assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Wuhan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-06-03
Filing date: 2019-06-03
Publication date: 2019-09-10

Abstract

一种含硼超低碳镀锡板，其化学成分及wt%为：C：0.001～0.008%、Si≤0.02%、Mn：0.10～0.30%、P≤0.013%、S≤0.012%、Als：0.01～0.06%、Ti：0.02～0.06%、Nb：0.01～0.03%、B：0.0045～0.0085%、N≤0.004%；生产方法：经转炉冶炼、浇铸成坯、热轧后进行酸洗；冷轧；规化学脱脂；平整；电镀锡。本发明再结晶晶粒度达到8～10.5级，硬度等级为T‑1.5，硬度值(HR30Tm)为51±4，抗拉强度≥280MPa，断后伸长率A_50mm≥42%，平均杯突值≥9.3mm，酸浸时滞值（PL）≤2秒，|△r|≤0.1，且还具有生产成本低，板形好，易于在大生产中实施的优点，有利于用户降低成本。

Description

一种含硼超低碳镀锡板及生产方法

技术领域

本发明涉及镀锡板及生产方法，确切地属于一种含硼超低碳镀锡板及生产方法。本发明更适合于制作冲压焊接罐。

背景技术

用于食品罐的镀锡板产品要求平面各向同性和耐腐蚀优良，食品罐用镀锡板材质要求具有高纯净度、高延展性、高表面质量、低△r值，加工成形及焊接时不产生开裂。各向同性、焊接性、耐蚀性是食品罐用镀锡板最重要的性能。影响镀锡板各向同性、焊接性、耐蚀性的因素有很多，如原板成分、冷轧压下率、再结晶退火工艺、电镀前原板表面清洁度、电镀工艺及软熔工艺等。冷轧镀锡原板的退火方式有两种，即罩式炉退火(BA)、连续退火(CA)。一般来说，罩式炉退火一般适用于生产软质(即硬度级别较低)的镀锡板(如T2、T2.5、T3)；而连续退火炉一般适用于生产硬度级别较高的连续退火镀锡板(如T4、T5等级别)。但连续退火镀锡原板性能均匀，板形、表面质量、耐腐蚀性、成材率等多项质量指标明显优于罩式退火。用连续退火炉(CA)生产的软质镀锡原板，必须在化学成分、生产工艺设计上有新突破，才能达到用户的技术要求。本发明通过化学成分及冷轧连续退火工艺控制，得到了一种具有优良冲压加工性及焊接性能的镀锡板，适用于用户制作深冲焊接罐。

通过对国内外的文献进行检索：

中国专利申请号为CN200510027291.4的文献，其公开了《一种软质镀锡板》，其成分及重量百分比为：C≤0.006％，Mn：0.10～0.20％，Al：0.025～0.075％，Si≤0.03％，Ti：0.03～0.08％，P≤0.015％，S≤0.015％，N≤0.003％，O≤0.004％，余量为Fe和一些不可避免的杂质元素。其方法包括如下步骤：炼钢→连铸→热轧→酸轧联合→连续退火→平整→镀锡，主要生产工艺参数如下：板坯出炉温度控制在1190℃～1250℃之间，终轧温度控制在880℃～920℃之间；卷取温度控制在550℃～630℃之间，冷轧变形量82％～92％，退火温度720℃～770℃，保温时间25s～50s，T－1CA的平整延伸率0.8～1.8％，T－2CA的平整延伸率1.8～3.0％。该专利用连续退火方式生产的含Ti超低碳镀锡板，由于单独加Ti钢，其晶粒尺寸较大，由于不利的晶粒长大引起镀锡板各向异性，制罐时容易导致焊接开裂。

中国专利申请号为CN201210408099.X的文献，其公开了《一种软质镀锡原钢板及其制造方法》，其钢板的化学组成：C：0.0001～0.010％，Si≤0.02％，Mn：0.10～0.60％，P≤0.02％，S≤0.02％，Al≤0.02％，N≤0.002％，O≤0.005％，还含有Nb：0.005～0.05％和/或Ti：0.005～0.07％，余为Fe。其工艺流程为：铁水预处理—转炉冶炼—炉外精炼—保护浇铸—热轧—酸洗冷轧—退火—检查—包装；转炉冶炼时控制钢水终点氧活度为0.02～0.06％；炉外精炼过程中对钢水进行真空处理，精确控制C、Mn等合金元素含量，减少钢水中的氧、氮等气体含量，连续退火温度720℃～850℃。该文献是用连续退火方式生产的含Ti和/或Nb超低碳镀锡板，采用Ti+Nb复合固定C、N间隙原子，虽可抑制带钢在生产中过程中的性能波动过大的问题，改善产品的各向异性，但仍然难以解决制罐时焊接开裂问题。

目前，在超低碳钢中加入B的主要作用是强化晶界，防止超低碳钢二次加工脆性。而在Nb、Ti复合处理的超低碳钢中再加入B，以提高焊接罐的焊缝硬度，改善镀锡板焊接时焊接开裂缺陷，这种解决镀锡板焊接罐开裂缺陷方法还未见相关报道。

发明内容

本发明在于克服加Ti或Nb或同时添加这两种元素存在焊接开裂问题，提供一种再结晶晶粒度达到8～10.5级，硬度等级为T-1.5，硬度值(HR30Tm)为51±4，抗拉强度≥280MPa，断后伸长率A_50mm≥42％，平均杯突值≥9.3mm，酸浸时滞值(PL)≤2秒，|△r|≤0.1的含硼超低碳镀锡板及生产方法。

实现上述目的的措施：

一种含硼超低碳镀锡板，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.001～0.008％、Si≤0.02％、Mn：0.10～0.30％、P≤0.013％、S≤0.012％、Als：0.01～0.06％、Ti：0.02～0.06％、Nb：0.01～0.03％、B：0.0045～0.0085％、N≤0.004％，其余为Fe和不可避免的杂质。

优选地：所述Ti的重量百分比含量为0.025～0.045％。

优选地：所述Nb的重量百分比含量为0.015～0.025％。

优选地：所述B的重量百分比含量为0.0055～0.0075％。

生产一种含硼超低碳镀锡板的方法，其步骤：

1)经转炉冶炼、浇铸成坯、热轧后进行酸洗；

2)进行冷轧，采用五机架进行冷轧，控制总压下率在81～93％；

3)经常规化学脱脂、电解脱脂后进行连续退火炉，退火温度控制在760～820℃，退火时间在20～60s；

4)进行平整；

5)进行电镀锡，即得到厚度为0.20～0.45mm冷轧镀锡板产品。

优选地：所述退火温度在770～800℃。

本发明中选用的钢化学成分机理以及生产方法中各项技术参数限定的原理如下：

C：碳是最有效的固溶强化元素，随着C含量的增加，原料钢将会逐渐变硬，同时其冷加工性能(冲压、拉拔)和焊接性能也会变差。由于渗碳体相对于基体为铁素体的碳钢而言是阴极。因此，当产品中C含量增加时，就增加了阴极数量及面积，相应地其腐蚀电流也增加了，导致了产品耐腐蚀性降低，酸浸时滞值(PL)增大。因此，为保证镀锡板的冲压加工性及耐腐蚀性，需要把C的重量百分含量控制在0.001-0.008％以内。

Si：镀锡板中Si的含量越高，则Si被氧化生成的SiO₂含量随之增高。而原料钢表面的SiO₂含量越高，镀层的粘附性就越差。因此，为保证镀锡板的耐腐蚀性，需要把Si的重量百分含量控制在0.02％以下。

Mn：锰能强化铁素体，会固溶增加镀锡板的硬度，并且镀锡板中Mn的含量越高，酸浸时滞值就越大，镀锡板的耐腐蚀性也会下降。此外，钢中加入锰能防止在热加工时因硫引起钢的脆化，但随着镀锡板Mn的含量越高，其加工性能将逐渐下降。因此本发明将Mn的重量百分含量控制为0.10-0.30％。

P：磷容易发生偏析，并导致钢的耐腐蚀性能的降低，因此含量要求尽可能低，需要控制P的重量百分含量控制在0.013％以下。

S：在钢中S是有害杂质元素，S的含量越小钢的耐腐蚀性越好。因此控制S的重量百分含量在0.012％以下。

Als：向钢中加入的Al会形成酸溶铝(Als)和酸不溶铝，而Als包括固溶铝和AlN，弥散的AlN粒子能阻止奥氏体晶粒的长大，细化晶粒，从而有助于改善钢板的加工成型性。但对于铝镇静钢来说，随着Als的增加，钢中的Al₂O₃夹杂物数量增多，夹杂物尺寸也将变大，将导致镀锡板的耐蚀性能及镀层附着力变差，酸浸时滞值(PL)值越大；但为了保证钢水完全脱氧及连铸坯的表面质量，Als的重量百分应保证≥0.01％。因此本发明将Als含量控制在0.01～0.06％以内。

Ti：钛是典型的微合金元素。Ti的作用是细化晶粒，在提高钢强度的同时，改善钢的韧性。在高温下，Ti与N或O生成TiN或Ti₂O₃微粒子，细化奥氏体晶粒并作为先共析α—Fe的形核核心。此外，Ti与N或C结合生成稳定化合物TiC或Ti(CN)，而使溶质组元从固溶体中退出来，有效地抑制了“柯氏气团”的产生，从而有效地防止电镀锡板加工时折皱的产生。如含Ti量过多时，将形成大的氮化钛质点，致使钢材变脆，从而使电镀锌板冲压加工性能变坏，并且增加生产成本；如含Ti量过少，其在钢中难以完全固定C、N元素，起不到防止加工折皱的作用。在冷轧超低碳钢中，一般认为Ti的加入量应不小于0.02％，综合上述因素，确定钢中Ti含量为0.02～0.06％，优选地Ti的重量百分比含量为0.025～0.045％。

Nb：因为钛与碳、氮及硫原子的反应形成碳硫化钛，使其析出行为非常复杂，因此以钛固定碳的IF钢存在一表面缺陷、镀层附着力差等缺点。另外，仅用钛固定碳，对钢的深冲性能和点焊性能也有不利影响。钛铌复合加入的合金设计越来越受到欢迎。如含Nb量过多时，将容易形成较细的晶粒，致使钢材强度变高，从而使电镀锡板冲压加工性能变坏，并且增加生产成本；如含Nb量过少，其在钢中难以完全固定C、N元素，起不到防止加工折皱的作用。综合上述因素，确定钢中Nb含量为0.01～0.03％，优选地所述Nb的重量百分比含量为0.015～0.025％。

B：硼能提高钢的热延性，改善冷加工变形性能，在Nb、Ti复合超低碳钢中加入B，可提高焊接罐的焊缝硬度，改善镀锡板焊接时焊接开裂缺陷。此外，B可强化晶界，防止超低碳钢二次加工脆性。如含B量过多时，将形成大的氮化硼质点，致使钢材变脆，从而使电镀锡板冲压加工性能、焊接性能变坏，并且增加生产成本；如含B量过少，起不到改善冷加工变形性能、焊接性能的作用。综合上述因素，确定钢中B含量为0.0045～0.0085％，优选地B的重量百分比含量为0.0055～0.0075％。

N：氮与碳一样，也是固溶元素。随着钢中N含量的增加，将导致其冲压加工性能变坏，同时，固溶N是造成镀锡板成品时效的主要原因，特别是对于平整后的应变时效作用，氮的影响尤其大，因此要求N尽量低。对本发明镀锡板来说，钢中的N含量应控制在0.004％以下。

为保证本发明镀锡板具有优良的各向同性及深冲性能且厚度极薄(厚度为0.20-0.40mm)，需对原材料钢进行大压下率轧制。因为变形量越大，晶粒的碎细程度越大，亚晶界的量便愈多，位错等晶体缺陷便愈多，组织的不稳定性便愈高，再结晶退火时晶粒长大的驱动力也越大。也就是说，冷轧压下率愈大，再结晶退火时的晶粒越易长大。一方面，再结晶晶粒大小越均匀，众所周知，再结晶晶粒越整齐均匀，则产品的各向同性越好，|△r|趋近于0；而另一方面，再结晶晶粒越大，其晶粒度越小，钢的深冲性能就越好。综上所述，本发明镀锡板冷轧压下率控制在81～93％范围。

Ti-IF钢的特点是性能稳定，力学性能对成分和工艺参数的变化不敏感；平面各向异性大；镀层抗粉化能力较差。Nb-IF钢的特点是平面各向异性小；力学性能对成分和工艺参数的变化较敏感；采取高温卷取导致卷头卷尾性能较差；镀层抗粉化能力好。加Ti钢的晶粒尺寸比加Nb钢的要大一些，因晶粒尺寸较大，与添加Nb的钢相比，加Ti的钢存在由于不利的晶粒长大而引起的表面不良问题。在Nb、Ti复合超低碳钢中加入B，可提高焊接罐的焊缝硬度，改善镀锡板焊接时焊接开裂的缺陷。试验证明，在超低碳钢中加入B后，铁素体晶粒细化，这是由于B的拖拽效果的影响所致，众所周知，钢的晶粒越细，强度、硬度越高，随着焊缝硬度的提高，抑制了焊缝区热塑性降低，从而解决了镀锡板焊接时焊接开裂的缺陷问题。

本发明之所以控制退火温度在760～820℃，退火时间在20～60s，是由于钢板经冷轧后，随着位错密度急剧升高，其强度及硬度也相应迅速增大。为使被冷轧拉长的晶粒通过再结晶，恢复塑性、降低硬度，获得稳定的组织和性能，冷轧后的钢卷需经连续退火炉进行再结晶退火，获得用户所需的力学性能及加工性能。对于连续退火来说，退火温度一般控制在760～820℃，退火时间控制在20～60s，在此温度范围内，退火温度越高，退火时间越长，晶粒越大，晶粒度越小。但是，对于连续退火来说，随着退火温度的提高，钢带易发生折皱、瓢曲、断带，因此，退火温度也不能太高。综上所述，为使本发明原料钢的再结晶晶粒度达到8～10.5级，根据本发明的软质镀锡板化学成分及成品硬度值51±4的要求，本发明软质镀锡板的退火温度控制在720～820℃，退火时间控制在20s～60s。

本发明与现有技术相比，再结晶晶粒度达到8～10.5级，硬度等级为T-1.5，硬度值(HR30Tm)为51±4，抗拉强度≥280MPa，断后伸长率A_50mm≥42％，平均杯突值≥9.3mm，酸浸时滞值(PL)≤2秒，|△r|≤0.1，且还具有生产成本低，板形好，易于在大生产中实施的优点，有利于用户降低成本。

具体实施方式

下面对本发明予以详细描述：

表1为本发明各实施例及对比例的取值列表；

表2为本发明各实施例及对比例的主要工艺参数列表；

表3为本发明各实施例及对比例性能检测情况列表。

本发明各实施例按照以下生产工艺生产：

1)经转炉冶炼、浇铸成坯、热轧后进行酸洗；

4)进行平整；

5)进行电镀锡，即得到厚度为0.20～0.45mm冷轧镀锡板产品。

表1本发明各实施例和对比例的成分取值列表(wt％)

表2本发明各实施例和对比例的控轧控冷工艺

表3本发明各实施例和对比例性能检测列表

通过表3可以看出，本发明与现有技术相比(详见表3)，本发明的含硼超低碳镀锡板用于制作的焊接罐，其焊接处开裂率均<0.1％，与对比技术镀锡板用于制作的焊接罐焊接处开裂率为0.3～0.5％，说明本发明的含硼镀锡板对比技术镀锡板相比，焊接处开裂率得到了显著降低，有效地降低了用户的成本，提高了软质镀锡板产品的焊接质量，满足了用户不断增长的需要。

本具体实施方式仅为最佳例举，并非对本发明技术方案的限制性实施。

Claims

1.一种含硼超低碳镀锡板，其化学成分及重量百分比含量为：C：0.001～0.008%、Si≤0.02%、Mn：0.10～0.30%、P≤0.013%、S≤0.012%、Als：0.01～0.06%、Ti：0.02～0.06%、Nb：0.01～0.03%、B：0.0045～0.0085%、N≤0.004%，其余为Fe 和不可避免的杂质。

2.如权利要求1所述的一种含硼超低碳镀锡板，其特征在于：所述Ti的重量百分比含量为0.025～0.045%。

3.如权利要求1所述的一种含硼超低碳镀锡板，其特征在于：所述Nb的重量百分比含量为0.015～0.025%。

4.如权利要求1所述的一种含硼超低碳镀锡板，其特征在于：所述B的重量百分比含量为0.0055～0.0075%。

5.生产如权利要求1所述的一种含硼超低碳镀锡板的方法，其步骤：

1）经转炉冶炼、浇铸成坯、热轧后进行酸洗；

2）进行冷轧，采用五机架进行冷轧，控制总压下率在81~93%；

3）经常规化学脱脂、电解脱脂后进行连续退火炉，退火温度控制在760~820℃，退火时间在20～60s；

4）进行平整；

5）进行电镀锡，即得到厚度为0.20～0.45mm冷轧镀锡板产品。

6.如权利要求5所述的生产一种含硼超低碳镀锡板的方法，其特征在于：所述退火温度在770~800℃。