CN111893380A - 一种易撕盖用冷轧镀锡板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种易撕盖用冷轧镀锡板，所述易撕盖用冷轧镀锡板的化学成分质量分数为：C＜0.01％，Si≤0.02％，Mn：0.40％～0.50％，P≤0.015％，S≤0.012％，Alt：0.02％～0.05％，Ti：0.07％～0.10％，B：0.0007％～0.0010％，N≤0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质。本发明还公开了制备方法：采用所述的化学成分冶炼、连铸、热轧、冷轧、退火、平整、电镀获得冷轧镀锡板；其中所述热轧出炉温度1080℃～1120℃，精轧入口温度830℃～870℃，终轧温度780℃～820℃，卷取温度710℃～750℃。该易撕盖用冷轧镀锡板带钢硬度57±3，平面各向异性系数Δr≤0.32。

Description

一种易撕盖用冷轧镀锡板及其制备方法
技术领域
本发明涉及钢材制备技术领域，特别涉及一种易撕盖用冷轧镀锡板及其制备方法。
背景技术
易撕盖具有美观、安全、便捷的特点，是奶粉罐通用的封装形式，其主要加工过程包括达盖、冲孔、卷边、封箔、压花等。易撕盖用作奶粉罐顶端封口材料，为防止其运输过程中的瘪罐塌陷，要求材料具备一定的强度，同时其加工过程涉及冲孔和卷边，所以对材料成形性能尤其是平面各向异性有较高的要求。
中国专利申请号为CN201910474911.0的文献，公开了一种含硼超低碳镀锡板，其成分及重量百分比为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％，余量为Fe和一些不可避免的杂质元素。其制造方法包括如下步骤：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：冷轧变形量81％～93％，退火均热温度770℃～800℃，均热时间20s～60s，成品抗拉强度≥280MPa，平面各向异性系数Δr＜0.1，硬度值(HR30Tm)51±4。该专利材料成品硬度控制在T-1.5级别，无法达到易撕盖材料所需强度级别，且采用高温退火工艺，实际生产过程中带钢容易发生瓢曲，对产线连续稳定生产的组织和实施较为不利。由上可知，现有技术中的超低碳软质镀锡板存在强度不足，生产组织实施困难等技术问题。
因此，如何制备一种满足产品运输过程对易撕盖承压强度要求，同时具有良好的成形性能尤其是好的平面各向异性的冷轧镀锡板，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易撕盖用冷轧镀锡板及其制备方法，该易撕盖用冷轧镀锡板的带钢硬度(HR30T)57±3，平面各向异性Δr≤0.32，在满足包装产品运输过程对易撕盖承压强度要求的同时，兼顾了良好的成形性能尤其是好的平面各向异性，并在产线获得了经济、稳定的生产实施。
为了实现上述目的，本发明提供一种易撕盖用冷轧镀锡板，所述易撕盖用冷轧镀锡板的化学成分质量分数为：C＜0.01％，Si≤0.02％，Mn：0.40％～0.50％，P≤0.015％，S≤0.012％，A1t：0.02％～0.05％，Ti：0.07％～0.10％，B：0.0007％～0.0010％，N≤0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质。
进一步地，所述易撕盖用冷轧镀锡板的内部微观组织为等轴状铁素体和纳米析出相。
更进一步地，所述等轴的铁素体的晶粒度为9.5级～10.5级，所述纳米析出相的尺寸为20nm～50nm。
本发明还提供了所述易撕盖用冷轧镀锡板的制备方法，所述制备方法包括：
所述制备方法包括：
采用所述的易撕盖用冷轧镀锡板的化学成分冶炼获得钢水；
将所述钢水经精炼、连铸，获得连铸板坯；
将所述连铸板坯经热轧，获得热轧板；所述热轧时，出炉温度控制在1080℃～1120℃，精轧入口温度控制在830℃～870℃，终轧温度控制在780℃～820℃，卷取温度控制在710℃～750℃；
将所述热轧板经酸洗和冷轧，获得冷硬卷；
将所述冷硬卷经连续退火和平整，获得带钢；
将所述带钢经电镀锡，获得易撕盖用冷轧镀锡板。
进一步地，所述冷轧时总压下率控制在86％～91％。
进一步地，所述将所述冷硬卷经连续退火，获得带钢，包括：
将所述冷硬卷从室温加热至退火均热温度720℃～730℃，退火均热时间为55S～70S，后空冷至室温，获得带钢。
进一步地，所述平整时，将平整总延伸率控制在1.8％～2.2％。
所述电镀锡时将软熔温度控制在250℃～280℃。
所述将所述钢水经精炼、连铸，获得连铸板坯，包括：将所述钢水精炼，控制出站时钢水温度为1550℃～1650℃，后进行连铸，获得连铸板坯。
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：
本发明提供的一种易撕盖用冷轧镀锡板及其制备方法，(1)在化学组分上，为保证易撕盖加工过程中冲孔和卷边对材料延展性能的要求，同时满足奶粉罐对材料耐蚀性的需求将C元素含量限定在0.01％以下，为固定钢中间隙固溶的C、N原子，改善钢的平面各向异性，同时通过形成大量纳米尺度TiC析出相以提高钢的强度，将钢中Ti元素含量限定在0.07％-0.10％，将B含量限定在0.0007％-0.0010％有利于消除钢中夹杂物的晶界偏聚，减小材料变形过程中的局部应力集中，抑制裂纹的萌生和扩展，从而改善其成形性能；并合理添加其他元素；(2)在制备方法上采用铁素体轧制工艺，出炉温度控制在1080℃～1120℃，精轧入口温度控制在830℃～870℃，终轧温度控制在780℃～820℃，卷取温度控制在710℃～750℃；和奥氏体轧制相比，铁素体轧制热轧后已经形成较完整、且强度较高的γ织构组分，基于组织的遗传性，在随后的冷轧和再结晶中，经铁素体轧制的板材中表现出强的γ织构组分，因此其成形性能得以显著改善。最后制备得到的易撕盖用冷轧镀锡板的带钢硬度(HR30T)57±3，平面各向异性Δr≤0.32，在满足包装产品运输过程对易撕盖承压强度要求的同时，兼顾了良好的成形性能尤其是好的平面各向异性，满足了易撕盖加工制造过程中冲孔和卷边对材料的性能要求。
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为本发明实施例制得的易撕盖用冷轧镀锡板的金相组织图；
图2为本发明实施例制得的易撕盖用冷轧镀锡板的铁素体基体上的析出相图，其中(A)为析出相形貌图；(B)为析出相谱图。
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，均可通过市场购买获得或者可通过现有方法获得。
本发明实施例提供的技术方案为了提供一种易撕盖用冷轧镀锡板，总体思路如下：
为了实现上述目的，本发明实施例提供一种易撕盖用冷轧镀锡板，所述易撕盖用冷轧镀锡板的化学成分质量分数为：C＜0.01％，Si≤0.02％，Mn：0.40％～0.50％，P≤0.015％，S≤0.012％，Alt：0.02％～0.05％，Ti：0.07％～0.10％，B：0.0007％～0.0010％，N≤0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质。
本申请通过优化组成元素进而形成以上化学成分的易撕盖用冷轧镀锡板，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：＜0.01％，C是钢中最有效的固溶强化元素，随着C含量增加，材料硬度增加，但同时其冷加工性能也会变差。此外，C含量增加还会导致材料耐蚀性降低。为保证易撕盖加工过程中冲孔和卷边对材料延展性能的要求，同时满足奶粉罐对材料耐蚀性的需求，本发明将C元素含量限定在0.01％以下。
Si：≤0.02％，Si含量越高，氧化生成的SiO2含量随之增高。原料表面的SiO2含量越高，镀层的粘附性就越差。为保证材料的耐蚀性，需要把钢中Si含量控制在0.02％以下。Mn：0.50％～0.70％，Mn在钢中主要通过固溶强化提高材料的强度，为保证易撕盖成形及运输过程对材料强度的基本需求，本发明将Mn元素含量控制在0.50％～0.70％。
Ti：0.07％～0.10％，Ti主要用于固定钢中游离的C、N，使其形成TiC，TiN析出相，促进退火过程中{111}织构的形成，改善材料的平面各向异性，提高其冲压成形性能。此外，钢中弥散析出的细小的TiC颗粒还可以起到很好的析出强化作用，进一步提高材料的强度和硬度。基于此，本发明要求将材料Ti含量控制在0.07％～0.10％。
Alt：0.02％-0.05％，Al是炼钢过程中的脱氧剂，其含量小于0.025％时，无法满足质量要求，其含量高于0.075％时，不仅成本较高，形成的AlN析出相还会抑制退火再结晶晶粒的长大。本发明将Alt含量限定在0.02％-0.05％。
B：0.0007％～0.0010％，B有利于消除钢中夹杂物的晶界偏聚，钢中添加适量B元素可以减小材料变形过程中的局部应力集中，抑制裂纹的萌生和扩展，从而改善其成形性能。因此，本发明将将B含量限定在0.0007％～0.0010％。
其它元素：P(P≤0.015％)、S(S≤0.012％)、N(N≤0.003％)，是有害杂质元素，应严格控制，越低越好，否则影响材料的力学性能及耐蚀性。这些杂质元素，只要在本发明的限定范围内，都可生产出满足要求的易撕盖用金属材料。
优选地，所述易撕盖用冷轧镀锡板的内部微观组织为等轴状铁素体和纳米析出相。
更为优选地，所述等轴的铁素体的晶粒度为9.5级～10.5级，所述纳米析出相的尺寸为20nm～50nm。本发明还提供了所述易撕盖用冷轧镀锡板的制备方法，所述制备方法包括铁水连铸、热轧、酸洗、冷轧、连续退火、平整及镀锡，以下是主要工序的关键点：
炼钢：钢水经RH精炼真空脱气处理，并采用相应的控制夹杂物的措施，最后经常规连铸工艺生产连铸坯，然后进行热轧。
热轧：本发明方法在热轧工序采用铁素体轧制工艺，板坯出炉温度控制在1100±20℃，精轧入口温度控制在850±20℃，终轧温度控制在800±20℃，卷取温度控制在730±20℃。和奥氏体轧制相比，铁素体轧制热轧后已经形成较完整、且强度较高的γ织构组分，基于组织的遗传性，在随后的冷轧和再结晶中，经铁素体轧制的板材中表现出强的γ织构组分，因此其成形性能得以显著改善。
酸洗和冷轧：采用酸轧联合机组，或者先酸洗，后进行冷连轧或者多次可逆冷轧。酸洗时根据机组酸洗能力，调整酸洗速度，保证酸洗效果。冷轧为五机架连轧时，总压下率控制在86％-91％。冷轧变形量会影响材料的力学性能，且适宜的冷轧变形量利于对轧硬材尺寸精度的保证和板形的控制。若总压下率小于86％无法保证成品厚度规格，若总压下率大于91％则冷轧生产轧制负荷增大，辊耗增加且轧硬材板形差，影响后续连退工序。
连续退火(CA)：冷轧后钢卷经电解脱脂后采用立式连续退火炉进行再结晶退火，采用连续退火(CA)工艺较好保证了带钢通卷性能的均匀性，同时改善了带钢表面质量。连退均热温度过高，均热时间过长往往导致晶粒粗化，带钢偏软，均热温度过低，均热时间过短时带钢来不及发生充分的完全再结晶，带钢硬度增高，材料成形性能变差。因此，选用连续退火(CA)的退火方式，将退火均热温度控制在720℃～730℃，均热时间控制在55S～70S。
双机平整：平整对冷轧带钢性能影响较大，随着平整变形量的加大，材料硬度和强度明显增加。本发明将平整总延伸率控制在1.8-2.2％以内来满足材料硬度和强度设计要求。
电镀锡：电镀采用与普通镀锡板相同的电镀工艺即可生产。
通过上述内容可以看出，(1)在化学组分上，为保证易撕盖加工过程中冲孔和卷边对材料延展性能的要求，同时满足奶粉罐对材料耐蚀性的需求将C元素含量限定在0.01％以下，将B含量限定在0.0007％-0.0010％有利于消除钢中夹杂物的晶界偏聚，减小材料变形过程中的局部应力集中，抑制裂纹的萌生和扩展，从而改善其成形性能；为固定钢中间隙固溶的C、N原子，改善钢的平面各向异性，同时通过形成大量纳米尺度TiC析出相以提高钢的强度，将钢中Ti元素含量限定在0.07％-0.10％，同时钢中合理添加其他元素；(2)在制备方法上采用铁素体轧制工艺，出炉温度控制在1080℃～1120℃，精轧入口温度控制在830℃～870℃，终轧温度控制在780℃～820℃，卷取温度控制在710℃～750℃；和奥氏体轧制相比，铁素体轧制热轧后已经形成较完整、且强度较高的γ织构组分，基于组织的遗传性，在随后的冷轧和再结晶中，经铁素体轧制的板材中表现出强的γ织构组分，因此其成形性能得以显著改善。最后制备得到的易撕盖用冷轧镀锡板的带钢硬度(HR30T)57±3，平面各向异性Δr≤0.32，在满足包装产品运输过程对易撕盖承压强度要求的同时，兼顾了良好的成形性能尤其是好的平面各向异性，满足了易撕盖加工制造过程中冲孔和卷边对材料的性能要求。
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的一种易撕盖用冷轧镀锡板及其制备方法进行详细说明。
步骤1、实施例1-实施例5以及对比例1-4分别采用如表1所示的化学成分冶炼获得钢水；
表1各实施例和对比例的化学成分质量分数
C％ Si％ Mn％ P％ S％ Alt％ N％ Ti％ B％
实施例1 0.006 0.01 0.41 0.008 0.006 0.038 0.0024 0.090 0.0007
实施例2 0.008 0.01 0.50 0.007 0.005 0.044 0.0027 0.071 0.0008
实施例3 0.007 0.02 0.43 0.006 0.004 0.035 0.0018 0.082 0.0009
实施例4 0.008 0.02 0.49 0.009 0.008 0.048 0.0027 0.085 0.0007
实施例5 0.005 0.01 0.48 0.004 0.005 0.037 0.0019 0.074 0.0008
对比例1 0.008 0.01 0.51 0.006 0.008 0.045 0.0026 0.71 0.0008
对比例2 <u>0.012</u> 0.02 0.49 0.004 0.007 0.041 0.0024 0.069 0.0009
对比例3 0.007 0.01 0.52 0.008 0.006 0.038 0.0024 0.068 <u>0.0004</u>
对比例4 0.008 0.01 0.49 0.008 0.006 0.034 0.0027 0.058 <u>0.0008</u>
步骤2：将所述钢水经精炼，控制出站时钢水温度为1550℃～1650℃，后进行连铸，获得连铸板坯；
步骤3：将所述连铸板坯经热轧，获得热轧板；所述热轧时，出炉温度，精轧入口温度，终轧温度，卷取温度具体设置如表2所示。
表2实施例及对比例热轧关键工艺参数
出炉温度(℃) 精轧入口温度(℃) 终轧温度(℃) 卷取温度(℃)
实施例1 1103 858 795 720
实施例2 1081 852 800 723
实施例3 1117 856 789 711
实施例4 1094 864 781 720
实施例5 1112 868 790 725
对比例1 1220 1052 910 710
对比例2 1098 854 799 722
对比例3 1103 858 795 720
对比例4 1090 854 791 717
步骤4、将所述热轧板经酸洗和冷轧，获得冷硬卷；所述冷轧时各组别的总压下率如表3所示。
步骤5、将所述冷硬卷经连续退火、平整，获得带钢；各组别的退火均热温度、退火均热时间、平整延伸率如表3所示。
步骤6、将所述带钢经电镀锡，获得易撕盖用冷轧镀锡板。
表3实施例及对比例冷轧关键工艺参数
酸轧压下率(％) 退火均热温度(℃) 均热时间(s) 平整延伸率(％)
实施例1 90 721 60 1.9
实施例2 82 728 58 2.0
实施例3 88 724 62 1.8
实施例4 84 722 65 2.1
实施例5 85 730 67 2.0
对比例1 88 725 60 1.9
对比例2 87 728 61 1.8
对比例3 90 721 60 1.9
对比例4 84 724 59 2.0
实施例1-5以及对比例1-4获得的冷轧镀锡板的性能参数如表4所示。
表4-各组别冷轧镀锡板的性能参数
Figure BDA0002582353680000071
由表4可知，对比例1采用奥氏体轧制工艺其余条件大体上同实施例2，但对比例1制备得到的镀锡板的平面各向异性指数Δr为0.47，对改善材料的平面各向异性较为不利。
对比例2中C元素达到0.012％，其他成分含量和工艺参数均大体上同实施例2，但对比例2制备得到的镀锡板断裂延伸率只有30％，材料成形性能较差。
对比例3中B元素仅为0.004％，其他成分含量和工艺参数均大体上同实施例2，但对比例2制备得到的镀锡板断裂伸长率只有32％，平面各向异性指数Δr为0.38，材料综合成形性能较差。
对比例4中Ti元素仅为0.058％，其他成分含量和工艺参数均大体上同实施例2，对比例2制备得到的镀锡板平面各向异性指数Δr为0.36，且硬度仅有53，达不到T-3调质度强度级别。
图1为本发明实施例1制得的易撕盖用冷轧镀锡板的金相组织图；由图1可知，本发明的易撕盖用冷轧镀锡板的微观组织为等轴状铁素体；所述等轴的铁素体的晶粒度为9.5级～10.5级。
图2为本发明实施例制得的易撕盖用冷轧镀锡板析出相TEM图，其中(A)为析出相形貌图；(B)为析出相谱图。由图2可知析出相主要为近球形TiC粒子，粒子尺寸20～50nm。
本发明实施例1-5最后制备得到的易撕盖用冷轧镀锡板，的带钢硬度(HR30T)57±3，平面各向异性Δr≤0.32，在满足包装产品运输过程对易撕盖承压强度要求的同时，兼顾了良好的成形性能尤其是好的平面各向异性，满足了易撕盖加工制造过程中冲孔和卷边对材料的性能要求。
综上所知，本发明提供的一种易撕盖用冷轧镀锡板及其制备方法，(1)在化学组分上，为保证易撕盖加工过程中冲孔和卷边对材料延展性能的要求，同时满足奶粉罐对材料耐蚀性的需求将C元素含量限定在0.01％以下，将B含量限定在0.0007％～0.0010％有利于消除钢中夹杂物的晶界偏聚，减小材料变形过程中的局部应力集中，抑制裂纹的萌生和扩展，从而改善其成形性能；为固定钢中间隙固溶的C、N原子，改善钢的平面各向异性，同时通过形成大量纳米尺度TiC析出相以提高钢的强度，将钢中Ti元素含量限定在0.07％～0.10％，同时钢中合理添加其他元素；(2)在制备方法上采用铁素体轧制工艺，出炉温度控制在1080℃～1120℃，精轧入口温度控制在830℃～870℃，终轧温度控制在780℃～820℃，卷取温度控制在710℃～750℃；所述成分和制备工艺共同使得最后制备得到的易撕盖用冷轧镀锡板的带钢硬度(HR30T)57±3，平面各向异性Δr≤0.32，断后伸长率A50≥35％，在满足包装产品运输过程对易撕盖承压强度要求的同时，兼顾了良好的成形性能尤其是好的平面各向异性，满足了易撕盖加工制造过程中冲孔和卷边对材料的性能要求。
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 (9)

1.一种易撕盖用冷轧镀锡板，其特征在于，所述易撕盖用冷轧镀锡板的化学成分质量分数为：C＜0.01％，Si≤0.02％，Mn：0.40％～0.50％，P≤0.015％，S≤0.012％，Alt：0.02％～0.05％，Ti：0.07％～0.10％，B：0.0007％～0.0010％，N≤0.003％，其余为Fe及不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种易撕盖用冷轧镀锡板，其特征在于，所述易撕盖用冷轧镀锡板的内部微观组织为等轴状铁素体+纳米析出相。
3.根据权利要求1所述的一种易撕盖用冷轧镀锡板，其特征在于，所述等轴状铁素体的晶粒度为9.5级～10.5级，所述纳米析出相的尺寸为20nm～50nm。
4.一种权利要求1-3任一所述易撕盖用冷轧镀锡板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
采用权利要求1-3任一所述的易撕盖用冷轧镀锡板的化学成分冶炼获得钢水；
将所述钢水经精炼、连铸，获得连铸板坯；
将所述连铸板坯经热轧，获得热轧板；所述热轧时，出炉温度控制在1080℃～1120℃，精轧入口温度控制在830℃～870℃，终轧温度控制在780℃～820℃，卷取温度控制在710℃～750℃；
将所述热轧板经酸洗和冷轧，获得冷硬卷；
将所述冷硬卷经连续退火和平整，获得带钢；
将所述带钢经电镀锡，获得易撕盖用冷轧镀锡板。
5.根据权利要求4所述的一种易撕盖用冷轧镀锡板的制备方法，其特征在于，所述冷轧总压下率控制在86％～91％。
6.根据权利要求4所述的一种易撕盖用冷轧镀锡板的制备方法，其特征在于，所述将所述冷硬卷经连续退火，获得带钢，包括：
将所述冷硬卷从室温加热至退火均热温度720℃～730℃，退火均热时间为55S～70S，后空冷至室温，获得带钢。
7.根据权利要求4所述的一种易撕盖用冷轧镀锡板的制备方法，其特征在于，所述平整时，将平整总延伸率控制在1.8％～2.2％。
8.根据权利要求4所述的一种易撕盖用冷轧镀锡板的制备方法，其特征在于，所述电镀锡时将软熔温度控制在250℃～280℃。
9.根据权利要求4所述的一种易撕盖用冷轧镀锡板的制备方法，其特征在于，所述将所述钢水经精炼、连铸，获得连铸板坯，包括：将所述钢水精炼，控制出站时钢水温度为1550℃～1650℃，后进行连铸，获得连铸板坯。
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