CN111534757A - 一种包装用钢及其生产方法、包装产品 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种包装用钢及其生产方法、包装产品，属于钢材制备技术领域。该包装用钢的化学成分质量百分数分别为：C0.0035～0.0065％，Si≤0.02％，Mn0.20～0.40％，P≤0.015％，S≤0.012％，Als0.02～0.07％，N≤0.0035％，其余为Fe和杂质。所述生产方法包括：铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、酸洗、一次冷轧、连续退火、二次冷轧、镀锡，所述二次冷轧压下率为36％～42％。本发明通过超低碳+二次冷轧的工艺协同配合以达到控制非等轴铁素体+渗碳体组织的目的，在保证成品强度和硬度达到DR‑8M～DR‑9的同时促使成品制耳率降低到1～2％。
Description
技术领域
本发明涉及钢材制备技术领域，特别涉及一种包装用钢及其生产方法、包装产品。
背景技术
包装用钢主要包括退火板，镀锡板和镀铬板。近年来随着食品罐减薄的发展，二次冷轧镀锡板和二次冷轧镀铬板常用来代替一次冷轧板进行减薄。二次冷轧目前被大量应用于包装用钢中，使得其具有更薄的厚度、更高的强度，从而能有效地实现食品、饮料、化工用罐材料的减薄、降低成本。
但是，目前的包装用钢普遍存在制耳率太高的问题，制耳率如果太高，会在冲压后卷边上出现滚边不齐或切废太多的现象，造成质量不良和浪费。
为了解决制耳率太高的问题，对比文件CN102234736A公开了一种具有高硬度及平面各向同性的二次冷轧板及其制造方法，特别适合用于制作旋开盖、浅冲罐等具有低制耳要求的钢材中。其化学元素组成成分的重量百分比为：C：0.02～0.06％；Si≤0.03％；Mn：0.10～0.30％；P≤0.015％；S≤0.015％；Al：0.03～0.10％；N≤0.0035％；其余为铁和不可避免的夹杂。该配比材料经铁水预处理、转炉冶炼、炉后精练、热轧、酸洗、冷轧轧制、连续退火、二次冷轧、精整成成品卷。在热轧中控制加热温度为≤1180℃，终轧温度为Ar3以上，卷取温度为620～750℃；冷轧变形量控制在75～90％，连续退火温度为640～700℃；退火时间为50～150秒；二次冷轧率15～35％，其它按常规工艺进行。所得到的产品的硬度为HR30T60～80，制耳率≤5％。
但是上述对比文件的实施例A-D中记载制耳率为2.5-4.8％之间，然而该制耳率逐渐不能满足更低制耳率包装用钢的要求，如何生产一种更低制耳率的包装用钢成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明目的是提供一种包装用钢及其生产方法、包装产品，以获得更低制耳率的包装用钢。
为了实现上述目的，本发明提供一种包装用钢，按照质量百分比，所述包装用钢的化学成分分别为：C0.0035～0.0065％，Si≤0.02％，Mn0.20～0.40％，P≤0.015％，S≤0.012％，Als0.02～0.07％，N≤0.0035％，其余为Fe和杂质。
进一步地，所述包装用钢的内部显微组织为非等轴的铁素体+渗碳体组织。
更进一步地，所述非等轴的铁素体的纵向晶粒度为9.5级，横向晶粒度为10.5级。
进一步地，所述包装用钢的厚度≤0.3mm。
本发明还提供了所述包装用钢的生产方法，所述生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、酸洗、一次冷轧、连续退火、二次冷轧、镀锡过程；其中所述二次冷轧压下率为36％～42％。
进一步地，所述连续退火包括加热段退火和均热段退火，其中所述均热段退火采用阶梯式连续退火：当带速为100～249m/min时，连退均热温度为630～640℃；当带速为250～399m/min时，连退均热温度为640～650℃；当带速为400～550m/min时，连退均热温度为650～660℃。更进一步地，所述均热段退火的时间为40～220s。
进一步地，在所述热轧过程中再加热温度为1160～1200℃；在所述热轧过程中终轧温度为890～930℃；在所述热轧过程中卷取温度为600～660℃。
本发明还提供了一种包装产品，采用所述的包装用钢制得。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明提供的一种包装用钢及其生产方法，(1)在组分上，通过在钢中不添加Nb、Ti等固定间隙原子的合金元素的超低碳成分，降低炼钢合金成本，同时由于不添加Nb、Ti等会使得再结晶温度较IF钢低，降低退火时能源介质消耗，降低生产成本；且在钢中降低C的含量；(2)在工艺上采用二次冷轧压下率36％～42％。综上，本发明通过超低碳+二次冷轧的工艺协同配合以达到控制得到非等轴铁素体+渗碳体组织的目的，在保证成品强度和硬度达到DR-8M～DR-9的同时，促使成品制耳率降低到1～2％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是实施例1中制备得到的包装用钢的纵向组织图；
图2是实施例中中制备得到的包装用钢的横向组织图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
为实现上述目的，本实施例提供一种包装用钢，按照质量百分比，所述包装用钢的化学成分分别为：C0.0035～0.0065％，Si≤0.02％，Mn0.20～0.40％，P≤0.015％，S≤0.012％，Als0.02～0.07％，N≤0.0035％，其余为Fe和杂质。
本实施例中，所述包装用钢的内部显微组织为铁素体+渗碳体。具体地，获得的铁素体组织为非等轴，渗碳体为弥散分布。
本申请通过优化组成元素进而形成以上化学成分的包装用钢，是基于以下原理：
在本发明化学成分设计中控制原理如下：
C：由于C材料中以间隙原子和渗碳体的形态存在，在钢中具有强化作用，但过高将导致塑性下降，过低使得强度不足，精炼脱碳处理时间长，增加生产成本。通常情况下将C控制在0.02～0.06的范围内，但本发明人经过创新性实验发现进一步降低碳元素的含量，将碳元素限定在0.0035～0.0065％，配合本发明的二次冷轧工艺可以大大降低制耳率。
Mn：少量的Mn有利于强度的提高，同时加入少量Mn可以和S结合生成MnS，减少表面热脆，避免表面质量问题，但加入过多不仅对冲压不利，且Mn元素合金成本较高，因此为控制成本，因此本发明将Mn元素限定在0.20～0.40％。
Si：硅使材料强度提高，但硅元素容易在热轧时产生SiO2.FeO共晶系的氧化铁皮，难以酸洗洗掉，从而会影响表面质量，其含量不宜过高，如果含量大于0.02％，将增大表面氧化铁皮的去除难度，本申请中控制Si元素含量≤0.02％。
Als：Als元素作为脱氧固氮元素，添加太少会使得N元素析出不充分，导致加工性能变差，添加太多效果基本饱和，本发明将限定Als元素在0.02～0.07％。
N：N元素具有降低成形性和抗时效性能，氮和铝化合形成AlN的析出物，有利于塑性的提高，但是N高材料强度上升，阻碍材料织构的发展，因此限定在35ppm以下。
P、S：一般来说P、S越低，加工性越好，P可以提高材料的强度，但过高影响材料的脆性，S太高会影响材料的韧性，本发明将P控制在0.015％以下，S控制在0.012％以下。
在本发明工艺设计中：生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、酸洗、一次冷轧、连续退火、二次冷轧、镀锡过程；其中，
铁水经过转炉冶炼后进行精炼处理，采用常规的连铸的方法形成板坯，按照质量百分比，该板坯的化学成分分别为：C0.0035～0.0065％，Si≤0.02％，Mn0.20～0.40％，P≤0.015％，S≤0.012％，Als0.02～0.07％，N≤0.0035％，其余为Fe和杂质。
然后，将所述板坯经过热连轧机组即一次经过加热、粗轧除鳞、粗轧、切头尾、精轧除鳞，精轧、层流冷却、卷曲进行热连轧，获得热轧卷；其中，
所述加热在加热炉中进行，控制所述加热炉的温度为1160～1200℃，主要目的是使板坯完全奥氏体化，减少氮化物回溶，并控制加热成本。若加热温度小于1160℃难以保证终轧温度；若加热温度大于1200℃不利于控制时效和表面质量。
所述精轧的最终温度采用890～930℃，主要目的是使精轧处于奥氏体区，避免混晶。若终轧温度低于890℃易产生混晶，导致性能不均；若终轧高于930℃，晶粒过于粗化，不利于制耳控制，且会产生过多氧化铁皮。
所述卷曲的温度采用600～660℃，主要目的是获得合适的热轧晶粒尺寸，降低制耳。若卷取高于660℃，会粗化了热轧晶粒，从而增加了制耳；若卷取低于600℃会使晶粒过于细化也不利于制耳。
接着，对所述热轧卷进行酸洗、冷轧、连续退火；其中退火时采用阶梯式退火工艺，可以使得不同连退带速下的组织晶粒尺寸稳定，保证不同工艺下成品性能稳定。通过获得稳定的晶粒尺寸，降低成品性能波动，最终实现生产成本、硬度、强度、组织性能稳定性和制耳率的协调控制。所述阶梯式连续退火工艺在设计过程中，考虑到连退炉内带钢长度固定，为保证不同退火速度下的铁素体晶粒尺寸稳定，使得成品性能稳定，按带速从低到高分成3段，退火温度依次提高，通过提高退火温度弥补退火时间减少产生的不利影响。当带速为100～249m/min时，连退均热温度为630～640℃；当带速为250～399m/min时，连退均热温度为640～650℃；当带速为400～550m/min时，连退均热温度为650～660℃。退火均热时间为40～220s。
退火后进行二次冷轧，二次冷轧中压下率的大小采用36～42％二次冷轧压下率，这是本发明人通过大量的实验发现的：36～42％二次冷轧压下率能控制最终性能，若二次冷轧压下率大于42％生产难度大，会导致制耳大，若二次冷轧压下率小于36％，会导致强度硬度偏低。
最后进行常规的镀锡工序。电镀锡过程中由于采用纯感应软熔，其软熔温度达到250～280℃，可促进钢中间隙原子的析出，进一步减轻间隙原子的有害作用。
通过上述内容可以看出，本发明提供的一种包装用钢及其生产方法是基于本发明中化学成分和生产工艺相互配合：在成分设计时采用超低碳的化学成分，使得退火后的Δr值为正值，经二次冷轧后，Δr值逐渐下降，而趋零，并在二次冷轧压下率为36～42％之间时使得调质度达到DR-8M～DR-9，同时制耳率降低到2％以下。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的一种包装用钢及其生产方法进行详细说明。
铁水经过转炉冶炼后进入LF炉火RH炉精炼处理，采用常规连铸方法形成化学成分如1所示的板坯。
表1-各组别中二次冷轧镀锡板的主要成分(质量分数％，余量为Fe及不可避免的杂质)
将表1中所示的不同成分的板坯进行热轧、酸洗、冷轧、连续退火、二次冷轧及镀锡处理，获得二次冷轧镀锡板，主要工艺参数如表2所示。
表2-各组别的工艺参数
将实施例1-5以及对比例1-6获得的镀锡板的性能进行测试并统计如表3所示。
表3
由表3可以看出，对比例1-3除碳含量与实施例1不同外，其余组分与工艺均同实施例1，结果可知，与实施例1相比，对比例1-3制备得到的二次冷轧镀锡板的制耳率明显较高；
对比例4-5除二次冷轧压下率与实施例1不同外，其余组分与工艺均同实施例1，结果可知，与实施例1相比，对比例4-5制备得到的二次冷轧镀锡板的制耳率明显较高；
对比例6除退火步骤1实施例1不同外，其余组分与工艺均同实施例1，即对比例6采用连续退火；而实施例1采用根据带速而梯度退火，结果表明实施例1的调制度级别更好。
实施例1-5制备得到的二次冷轧镀锡板的制耳率为1～2％，抗拉强度≥500MPa，硬度HR30Tm≥70。图1-2为本申请实施例获得二次冷轧镀锡板的纵向和横向组织图，由图1-2可看出：该镀锡板的组织一次冷轧退火后得到等轴铁素体，再经二次冷轧后等轴铁素体晶粒发生了变形，即经过二次冷轧为非等轴的铁素体+弥散分布的渗碳体，所述非等轴的铁素体的纵向晶粒度为9.5级，横向晶粒度为10.5级。
综上可知，本发明提供的一种包装用钢及其生产方法，(1)在组分上，在钢中降低C的含量，将碳元素限定在0.0035～0.0065％；(2)在工艺上采用二次冷轧压下率36％～42％。即通过超低碳+二次冷轧的工艺协同配合以达到控制铁素体+渗碳体组织的目的，在保证成品强度和硬度达到DR-8M～DR-9的同时，促使成品制耳率降低到1～2％。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种包装用钢，其特征在于，按照质量百分比，所述包装用钢的化学成分分别为：C0.0035～0.0065％，Si≤0.02％，Mn0.20～0.40％，P≤0.015％，S≤0.012％，Als0.02～0.07％，N≤0.0035％，其余为Fe和杂质。
2.如权利要求1所述的包装用钢，其特征在于，所述包装用钢的内部显微组织为非等轴的铁素体+渗碳体组织。
3.如权利要求2所述的包装用钢，其特征在于，所述非等轴的铁素体的纵向晶粒度为9.5级，横向晶粒度为10.5级。
4.如权利要求1所述的包装用钢，其特征在于，所述包装用钢的厚度≤0.3mm。
5.一种权利要求1-4任一所述包装用钢的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括铁水预处理、转炉冶炼、精炼、连铸、热轧、酸洗、一次冷轧、连续退火、二次冷轧、镀锡过程；其中所述二次冷轧压下率为36％～42％。
6.如权利要求5所述的生产方法，其特征在于，所述连续退火包括加热段退火和均热段退火，其中所述均热段退火采用阶梯式连续退火：当带速为100～249m/min时，连退均热温度为630～640℃；当带速为250～399m/min时，连退均热温度为640～650℃；当带速为400～550m/min时，连退均热温度为650～660℃。
7.如权利要求6所述的生产方法，其特征在于，所述均热段退火的时间为40～220s。
8.如权利要求5所述的生产方法，其特征在于，在所述热轧过程中再加热温度为1160～1200℃，在所述热轧过程中终轧温度为890～930℃。
9.如权利要求5所述的生产方法，其特征在于，在所述热轧过程中卷取温度为600～660℃。
10.一种包装产品，其特征在于，采用权利要求1-4任一所述的包装用钢制得。
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