CN115151668A - 加工用镀锡原板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种加工用镀锡原板及其制造方法。根据本发明的一个实施例的镀锡原板，以重量％计，所述镀锡原板包含碳(C)：0.0005至0.005％、锰(Mn)：0.15至0.60％、铝(Al)：0.01至0.06％、氮(N)：0.0005至0.004％、硼(B)：0.0005至0.003％、钛(Ti)：0.01至0.035％、余量的铁(Fe)和不可避免的杂质，并且满足下述式1。[式1]4.8≤([Ti]+[Al])/[N]‑[B]≤12.5此时，在式1中，[Ti]、[Al]、[N]和[B]各自表示镀覆原板中的Ti、Al、N和B含量(重量％)除以各原子量的值。

Description

加工用镀锡原板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种加工用镀锡原板及其制造方法。再具体地，本发明涉及一种镀锡原板及其制造方法，用于食品饮料罐(Can)、气体(gas)等储存容器等，具有优异的加工性和焊接性。更具体地，本发明涉及一种镀锡原板及其制造方法，通过优化钢成分和制造工艺，以使焊接后焊接热影响区的组织微细化，从而防止焊接部裂开，并通过控制钢中固溶元素，具有优异的加工性。
背景技术
为了赋予耐蚀性或者获得美观的表面特性，对表面处理镀覆原板进行各种镀覆，以符合其用途。如此镀覆的钢板被称为表面处理镀覆钢板，例如有镀锡钢板、镀锌钢板、镀锌镍钢板等。如上所述，表面处理镀覆原板根据镀覆种类有多种分类，但是需要确保所要求的基本特性如成型性、焊接性等。
一般而言，镀锡原板(BP，Blackplate)上镀锡的镀锡钢板(TP，Tinplate)是用作罐(Can)材料的钢材，因为大多数材料厚度都很薄，所以通过以洛氏表面硬度Hr30T(测量载荷30kg、辅助载荷3kg)测量的调质度(Temper Grade)来评价。因此，可以区分为调质度T1(Hr30T 49±3)、T2(Hr30T 53±3)和T3(Hr30T 57±3)为止的软质镀锡钢板和调质度T4(Hr30T 61±3)、T5(Hr30T 65±3)和T6(Hr30T 70±3)为止的硬质镀锡钢板。
未镀锡状态的镀锡原板也以此分类。在通过一次轧制法制造的镀锡原板中，调质度T3以下的软质镀锡原板的主要用途是要求加工性的部位，而调质度T4以上的硬质镀锡原板广泛用于罐的主体、盖体(End和Bottom)等要求能够承受内装物产生的内部压力的性质而不是加工性的部位。
为了用镀锡原板制作用于存放内装物的罐，在原板表面上电镀锡(Tin，元素符号Sn)等以赋予耐蚀性，再切割成一定大小，然后加工成圆形或角形来使用。作为加工容器的方法分为容器由盖体和主体(Body)两部分组成的两片(Piece)罐等不焊接的情况下加工的方法和罐由主体、上盖(End)和下盖(Bottom)三部分组成的三片(Piece)罐等通过焊接或粘接来固接主体的方法。
对于没有焊接的制管法，将镀锡钢板拉拔(Drawing)或者拉拔后减薄拉深(Ironing)，从而加工成容器。另一方面，对于实施焊接的制管法，一般分别加工上盖和下盖后粘附，主体是从原板切割的材料通过电阻焊法如线缝焊(Wire Seam)焊接成圆形。根据容器的用途，加工成圆形的罐通过被称为扩管(Expanding)的加工工艺进行二次加工。一般而言，对于三片罐如小型饮料罐，加工成圆形后，适合采用电阻焊法，但是用于存放食用油、油漆等的容器也会在焊接后沿圆周方向实施扩管加工，以有利于存放和运输。因此，在用于这些用途的材料的情况下，不仅要具有优异的加工性，还要具有优异的电阻焊性能。当通过焊接法加工容器时，如果焊接部位产生缺陷，则由于内装物的泄漏，不仅难以存放，而且二次加工如扩管时在焊接热影响区等出现裂开，无法用作容器。因此，应用于通过电阻焊法加工容器的用途的镀锡钢板，不仅需要改善焊接部特性，而且由于主要用于严格加工的部位，还需要提高加工性。
用作要求高加工性的容器材料的加工用镀锡原板是主要通过分批退火法来制造，但此时热处理需要很多时间，不仅生产性降低，还存在不同部位的产品材质不均匀的问题。因此，近年来通过生产成本低、材质均匀且具有优异的平坦度和表面特性的连续退火法制造的比例正在增加。然而，通过连续退火法生产调质度T3级的加工用材料时，由于使用低碳铝镇静钢，将会经过镀锡工艺中用于使锡层合金化的熔锡(Tin-melting)步骤、或者制管工艺中用于使亮漆(Lacquer)等有机物干燥的烘烤(Baking)工艺，而在这些工艺中，由于钢中的固溶元素，将会发生时效现象，因此存在导致加工缺陷如加工罐时弯曲成角形的折痕(Fluting)或钢板表面上产生条纹状缺陷的拉伸应变痕(Strectuer strain)的问题。因此，当采用连续退火法制造调质度T3级的加工用镀锡原板时，通过抑制时效特性来防止折痕或拉伸应变痕，以改善成型性，已经开展了相关研究。
发明内容
技术问题
本发明旨在提供一种加工用镀锡原板及其制造方法。再具体地，本发明旨在提供一种镀锡原板及其制造方法，用于食品饮料罐(Can)、气体(gas)等储存容器等，具有优异的加工性和焊接性。更具体地，本发明旨在提供一种镀锡原板及其制造方法，通过优化钢成分和制造工艺，以使焊接后焊接热影响区的组织微细化，从而防止焊接部裂开，并通过控制钢中固溶元素，具有优异的加工性。
技术方案
根据本发明的一个实施例的镀锡原板，以重量％计，所述镀锡原板包含碳(C)：0.0005至0.005％、锰(Mn)：0.15至0.60％、铝(Al)：0.01至0.06％、氮(N)：0.0005至0.004％、硼(B)：0.0005至0.003％、钛(Ti)：0.01至0.035％、余量的铁(Fe)和不可避免的杂质，并且满足下述式1。
[式1]4.8≤([Ti]+[Al])/[N]-[B]≤12.5
此时，在式1中，[Ti]、[Al]、[N]和[B]各自表示镀覆原板中的Ti、Al、N和B含量(重量％)除以各原子量的值。
镀锡原板还可以包含硅(Si)：0.03％以下且0％除外、磷(P)：0.01至0.03％、硫(S)：0.003至0.015％、铬(Cr)：0.02至0.15％、镍(Ni)：0.01至0.1％和铜(Cu)：0.02至0.15％。
镀锡原板还可以满足下述式2。
[式2]0.015≤[Mn]*[Cu]/[S]≤0.050
此时，在式2中，[Mn]、[Cu]和[S]各自表示将镀覆原板中的Mn、Cu和S的含量(重量％)除以各自原子量的值。
镀锡原板还可以满足下述式3。
[式3]0.8≤([Ti]-[N])/[C]≤2.5
此时，在式3中，[Ti]、[N]和[C]各自表示将镀覆原板中的Ti、N和C的含量(重量％)除以各自原子量的值。
镀锡原板的表面硬度(Hr30T)可为54至60。
镀锡原板的电阻焊后母材部与焊接热影响区的平均晶粒粒径差可小于3μm。
对镀锡原板进行熔锡和烘烤处理后的屈服点延伸率可小于0.5％。
根据本发明的一个实施例的镀锡钢板，其包含位于所述镀锡原板的一面或两面的镀锡层。
根据本发明的一个实施例的加工用镀锡原板的制造方法，其包含：制造板坯的步骤，以重量％计，所述板坯包含碳(C)：0.0005至0.005％、锰(Mn)：0.15至0.60％、铝(Al)：0.01至0.06％、氮(N)：0.0005至0.004％、硼(B)：0.0005至0.003％、钛(Ti)：0.01至0.035％、余量的铁(Fe)和不可避免的杂质，并且满足下述式1；将板坯加热的步骤；对加热后的板坯进行热轧以制造热轧钢板的步骤；将热轧钢板卷取的步骤；对卷取后的热轧钢板以80至95％的压下率进行冷轧以制造冷轧钢板的步骤；以及在680至780℃的温度下对冷轧板进行退火的步骤。
[式1]4.8≤([Ti]+[Al])/[N]-[B]≤12.5
此时，在式1中，[Ti]、[Al]、[N]和[B]各自表示镀覆原板中的Ti、Al、N和B含量(重量％)除以各原子量的值。
将板坯加热的步骤可以加热到1150至1280℃。
对加热后的板坯进行热轧以制造热轧钢板的步骤的热终轧温度可为890至950℃。
将热轧钢板卷取的步骤的卷取温度可为600至720℃。
对冷轧钢板进行退火的步骤之后，还可以包含对退火后的冷轧钢板以小于3％的压下率进行调质轧制的步骤。
发明效果
根据本发明的一个实施例的镀锡原板，其具有优异的电阻焊性能和加工性。具体地，利用超低碳钢适量加入硼(B)、铬(Cr)、钛(Ti)等合金元素，并优化这些元素之间的加入比，从而具有优异的强度、电阻焊性能、扩管性和加工性。
根据本发明的一个实施例的镀锡原板，当应用于因电阻焊后采用二次加工的用途和连续使用而要求焊接部的疲劳特性的部位时，表现出优异的物性。不仅如此，在烘烤和回流处理时，可以抑制产生应变时效导致的折痕和拉伸应变痕。
根据本发明的一个实施例的镀锡原板，通过适当地控制成分和优化制造工艺来提高生产性。
根据本发明的一个实施例的镀锡原板，通过控制合金元素，可以用于食品饮料罐、耐压罐、桶罐(Pail can)等容器。此外，由于通过加强焊接特性来提高工作效率，也容易适用于扩管用途。
根据本发明的一个实施例的镀锡原板，要求加入必要的合金元素，以获得调质度T3材料。有关于此，代替减少过量含有时偏析现象导致加工性劣化的锰(Mn)的加入量，加入一定量的铜(Cu)、镍(Ni)、铬(Cr)，从而可以稳定地确保调质度T3材料。
根据本发明的一个实施例的镀锡原板，以粗大的析出物存在不抑制铁素体再结晶的情况下，通过加入用于使固溶氮、固溶碳等固定的钛(Ti)、硼(B)，可以确保耐时效性。
根据本发明的一个实施例的镀锡原板，其中加入硼(B)，硼(B)在电阻焊时使热影响区(HAZ，Heat Affect Zone)的组织转变而铁素体化，从而抑制热影响区组织的异常生长，而且控制过量硼值，使得焊接热影响区的晶粒微细化，从而可以抑制焊接部开裂。
具体实施方式
在本说明书中，第一、第二、第三等词汇用于描述各部分、成分、区域、层和/或段，但这些部分、成分、区域、层和/或段不应该被这些词汇限制。这些词汇仅用于区分某一部分、成分、区域、层和/或段与另一部分、成分、区域、层和/或段。因此，在不脱离本发明的范围内，下面描述的第一部分、成分、区域、层和/或段也可以被描述为第二部分、成分、区域、层和/或段。
在本说明书中，当某一部分被描述为“包含”某一构成要素时，除非有特别相反的记载，否则表示还可以包含其它构成要素，并不排除其它构成要素。
在本说明书中，所使用的术语只是出于描述特定实施例，并不意在限制本发明。除非上下文中另给出明显相反的含义，否则本文所使用的单数形式也意在包含复数形式。在说明书中使用的“包含”可以具体指某一特性、领域、整数、步骤、动作、要素及/或成分，但并不排除其他特性、领域、整数、步骤、动作、要素、成分及/或组的存在或附加。
在本说明书中，马库什形式的表述中所包含的“它们的组合”是指选自由马库什形式的表述所记载的构成要素所组成的群中的一种以上的混合或组合，意味着包含选自由上述构成要素所组成的群中的一种以上。
在本说明书中，如果某一部分被描述为在另一个部分之上，则可以直接在另一个部分上面或者其间存在其他部分。当某一部分被描述为直接在另一个部分上面时，其间不存在其他部分。
虽然没有另作定义，但是本文中使用的所有术语(包含技术术语和科学术语)的含义与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的意思相同。对于辞典中定义的术语，应该被解释为具有与相关技术文献和本文中公开的内容一致的意思，而不应该以理想化或过于正式的含义来解释它们的意思。
另外，在没有特别提及的情况下，％表示重量％，1ppm是0.0001重量％。
在本发明的一个实施例中，进一步包含附加元素是指余量的铁(Fe)中一部分被附加元素替代，替代量相当于附加元素的添加量。
在下文中，将详细描述本发明的实施例，以使本发明所属领域的普通技术人员容易实施本发明。然而，本发明能够以各种不同方式实施，并不限于本文所述的实施例。
根据本发明的一个实施例的镀锡原板，以重量％计，所述镀锡原板包含碳(C)：0.0005至0.005％、锰(Mn)：0.15至0.60％、铝(Al)：0.01至0.06％、氮(N)：0.0005至0.004％、硼(B)：0.0005至0.003％、钛(Ti)：0.01至0.035％、余量的铁(Fe)和不可避免的杂质，并且满足下述式1。
[式1]4.8≤([Ti]+[Al])/[N]-[B]≤12.5
此时，在式1中，[Ti]、[Al]、[N]和[B]各自表示镀覆原板中的Ti、Al、N和B含量(重量％)除以各原子量的值。
镀锡原板还可以包含硅(Si)：0.03％以下且0％除外、磷(P)：0.01至0.03％、硫(S)：0.003至0.015％、铬(Cr)：0.02至0.15％、镍(Ni)：0.01至0.1％和铜(Cu)：0.02至0.15％。
另外，还可以满足下述式2。
[式2]0.015≤[Mn]*[Cu]/[S]≤0.050
此时，在式2中，[Mn]、[Cu]和[S]各自表示将镀覆原板中的Mn、Cu和S的含量(重量％)除以各自原子量的值。
另外，还可以满足下述式3。
[式3]0.8≤([Ti]-[N])/[C]≤2.5
此时，在式3中，[Ti]、[N]和[C]各自表示将镀覆原板中的Ti、N和C的含量(重量％)除以各自原子量的值。
在下文中，将描述限制镀锡原板的成分和式1至式3的理由。
碳(C):0.0005至0.005重量％
碳(C)是为了提高钢的强度而加入的元素，而且是为了使焊接热影响区具有类似于母材的特性而加入的元素。如果C含量过少，则上述的效果不充分。相反地，如果C含量过多，则由于过饱和固溶碳，将会成为引起应变时效的因素，而且由于屈服点延伸率高，将会成为加工罐时产生折痕等加工缺陷的原因。此外，为了改善对时效的加工性如耐折痕性而加入的碳氮化物形成元素的加入量会增加，因此制造成本变高，还成为热处理时提升退火温度的因素。因此，C含量可为0.0005至0.005％。更具体地，可以是0.001至0.004％。
锰(Mn):0.15至0.60重量％
锰(Mn)作为固溶强化元素，其作用是提高钢的强度和热加工性。如果Mn含量过少，则可能成为产生红热脆性的因素，难以对奥氏体的稳定化作出贡献。相反地，如果Mn含量过多，则由于形成大量的硫化锰(MnS)析出物，从而降低钢的延展性和加工性，不仅成为中心偏析的因素，还存在降低轧制性的问题。因此，Mn含量可为0.15至0.60％。更具体地，Mn含量可为0.20至0.57％。
硅(Si):0.03重量％以下
硅(Si)与氧等结合在钢板的表面形成氧化层，不仅成为导致表面特性恶化以及降低耐蚀性的因素，而且电阻焊时促进焊接金属中的硬质相转变，从而成为导致焊接部开裂的因素。因此，将Si含量限制在0.03％以下。更具体地，Si含量可为0.001至0.02％。
磷(P):0.010至0.030重量％
磷(P)是钢中作为固溶元素存在并引起固溶强化提高强度和硬度的元素。如果P的含量过少，则可能难以保持一定水平的刚性。相反地，如果P含量过多，则铸造时引起中心偏析，并且降低延展性，可能会导致加工性变差。因此，P含量可为0.01至0.03％。更具体地，P含量可为0.013至0.028％。
硫(S):0.003至0.015重量％
硫(S)与钢中的锰结合而形成非金属夹杂物，并成为引起红热脆性(redshortness)的因素，还与钛结合形成析出物，因此如果不严格控制硫的含量，则昂贵的锰和钛的加入量会有很大变化，难以控制炼钢工艺中用于获得非时效T3材料的加入元素，所以一般需要将硫含量的范围控制在一定的低水平。如果S含量高，则可能出现钢板的母材韧性降低的问题，因此S含量可为0.003至0.015％。更具体地，S含量可为0.004至0.014％。
铝(Al):0.01至0.06重量％
铝(Al)是铝镇静钢中作为脱氧剂以及防止时效引起的材质劣化的目的加入的元素，对确保延展性也有效果，这样的效果在超低温时更加明显。另一方面，如果Al含量过多，则由于氧化铝(Al2O3)等表面夹杂物激增，将会导致热轧材料的表面特性恶化，不仅降低加工性，而且在焊接热影响区的晶界局部形成铁素体，可能会发生机械特性降低的问题。因此，Al含量可为0.01至0.06％。更具体地，Al含量可为0.015至0.055％。
氮(N):0.0005至0.004重量％
氮(N)在钢中以固溶状态存在并提高硬度等，是对材质强化有效的元素。如果N含量过少，则可能难以确保目标刚性。相反地，如果N含量过多，则时效性迅速恶化，不仅导致加工性劣化，而且与为了改善焊接性而加入的硼发生反应形成析出物，从而可能成为退火温度上升和焊接性降低的因素。因此，N含量可为0.0005至0.004％。更具体地，N含量可为0.001至0.0035％。
铬(Cr):0.02至0.15重量％
铬(Cr)是为了固溶强化而加入的元素，在0.02％以下的含量下，难以获得强化效果，当加入0.15％以上时，虽然有利于提高硬度，但是导致耐蚀性劣化，由于使用昂贵的铬，存在制造成本上升的问题。因此，Cr含量可为0.02至0.15％。更具体地，Cr含量可为0.03至0.12％。
镍(Ni):0.01至0.1重量％
镍(Ni)不仅有效提高延展性，在超低温下也会形成稳定的组织，从而改善低温韧性，为了获得这样的效果，需要加入0.01％以上。另一方面，当超过0.1％时，不仅导致加工性变差，还存在造成表面缺陷的问题，而且从根本上来说，由于大量加入昂贵的Ni，炼钢成本会明显增加。因此，Ni含量可为0.01至0.10％。更具体地，Ni含量可为0.02至0.09％。
铜(Cu):0.02至0.15重量％
铜(Cu)是为了耐蚀性和固溶强化而加入的元素，在0.02％以下的含量下，难以获得目标效果，当加入量过多时，连铸时造成表面缺陷，而且存在高温下成为低温开裂的因素的问题。因此，Cu含量可为0.02至0.15％。更具体地，Cu含量可为0.03至0.12％。
硼(B):0.0005至0.0030重量％
硼(B)的作用是通过提高淬透性，使焊接开裂的主要原因焊接热影响区组织转变而铁素体化，从而抑制热影响区组织的异常生长。如果加入量过少，则无法获得如上所述的效果，从而成为焊接部开裂的因素。相反地，如果B的加入量过多，则导致再结晶温度上升，不仅退火操作性降低，而且发生加工性变差的问题。因此，B含量可为0.0005至0.003％。更具体地，B含量可为0.0008至0.0025％。
钛(Ti):0.010至0.035重量％
对于未加入特殊元素的超低碳钢，由于钢中以固溶状态存在的元素，镀覆工艺的回流和制管工艺的烘烤处理过程中引起应变时效，因此存在加工罐时产生拉伸应变痕或折痕等缺陷的问题。为了避免这些问题，作为碳氮化物形成元素加入钛(Ti)，通过控制加入量，钛(Ti)以较为粗大的析出物形式存在，从而不会过度抑制再结晶，并且使钢中的氮固定，从而发挥提高加工性和促进基于硼的焊接部稳定性的作用。为此，Ti需要加入0.01％以上，如果Ti的加入量过多，则存在造成超薄材料的退火操作性恶化的问题。因此，Ti含量可为0.01至0.035％。更具体地，Ti含量可为0.012至0.033％。
另一方面，根据本发明的一个实施例的镀锡原板，需要将式1的过量硼值，即([Ti]+[Al])/[N]-[B]限制在4.8至12.5。
另外，根据本发明的一个实施例的镀锡原板，其中式2的[Mn]*[Cu]/[S]可为0.015至0.050，式3的([Ti]-[N])/[C]可为0.8至2.5。
[式1]4.8≤([Ti]+[Al])/[N]-[B]≤12.5(过量硼值)
为了使电阻焊时焊接热影响区的晶粒微细化而抑制焊接部开裂，需要钢中存在固溶的硼(未析出的硼，即过量硼)，这样的过量硼存在12.5以上时会造成再结晶温度上升，并导致加工性劣化，而过量硼值为4.8以下时无法抑制焊接热影响区组织的异常生长，存在电阻焊如线缝焊时发生焊接部开裂的现象的问题。因此，式1的过量硼值，即([Ti]+[Al])/[N]-[B]可为4.8至12.5。更具体地，式1的过量硼值，即([Ti]+[Al])/[N]-[B]可为5.0至12.3。
[式2]0.015≤[Mn]*[Cu]/[S]≤0.050
可以调节如上含有的元素的含量，以使这些元素中硫与锰和铜的原子比[Mn]*[Cu]/[S]为0.015至0.050。如果硫与锰和铜的原子比过小，则由于产生红热脆性，从而导致加工性变差。相反地，如果硫与锰和铜的原子比过大，则存在偏析和表面缺陷增加的问题。因此，[Mn]*[Cu]/[S]原子比可为0.015至0.050。更具体地，式2的[Mn]*[Cu]/[S]原子比可为0.016至0.048。
[式3]0.8≤([Ti]-[N])/[C]≤2.5
另一方面，对于作为碳氮化物形成元素的钛，除了硫以外，也形成碳化物、氮化物等，因此需要与碳、氮的量一起控制钛的加入量，才能确保加工性和焊接性等。为了稳定地生产焊接性和加工性优异的镀锡原板，需要控制([Ti]-[N])/[C]原子比。如果([Ti]-[N])/[C]原子比过低，则由于熔锡和烘烤工艺中发生时效现象，从而成为导致加工性明显恶化的因素。相反地，如果([Ti]-[N])/[C]原子比过高，则由于再结晶现象受到明显抑制，超薄材料的热处理操作性变差，还会发展成热瓢曲等致命缺陷。因此，([Ti]-[N])/[C]原子比可为0.8至2.5。更具体地，([Ti]-[N])/[C]原子比可为0.82至2.38。
根据本发明的一个实施例的镀锡原板可以具有优异的表面硬度特性。再具体地，表面硬度(Hr30T)为54至60。对于焊管用材料，在镀覆和印刷后，经过多级辊(Roll)保持一定的形状，再进行用于接合的主体(Body)部焊接操作。此时，如果材料的材质不均匀，则由于加工后的主体部的卷曲程度不同，可能成为焊接不良的因素。因此，要求加工前材料的表面硬度值具有一定的范围。通过满足这样的物性，可以优选地用作所需的加工用镀锡原板。如果表面硬度过低，则由于加工时罐的主体部的加工程度过大，存在焊接部相互重叠的问题。相反地，如果表面硬度过高，则由于辊加工不太顺利，存在无法形成焊接线的问题。更具体地，表面硬度可为55至59。
另外，根据本发明的一个实施例的镀锡原板可以具有优异的焊接部组织均匀性。再具体地，电阻焊后母材部与焊接热影响区的平均晶粒粒径差可小于3μm。焊接部组织均匀性用根据本发明的一个实施例的镀锡原板制成的焊管的焊接热影响区与母材之间的晶粒大小差来表示。电阻焊后母材部与焊接热影响区的平均晶粒差可小于3μm。如果焊接部组织均匀性高于3μm，则焊接后加工扩管等时，由于不同部位的晶粒大小差，存在主要在晶粒大的热影响区开裂的问题。再具体地，可小于2.5μm。
在本文中，粒径是指假设有一个体积与晶粒相同的球体时，该球体的直径。
另外，根据本发明的一个实施例的镀锡原板，可以具有优异的熔锡和烘烤后的加工性。具体地，在镀锡工艺中进行的约240℃下的熔锡处理和制管工艺中，经过用于使有机物干燥的180至220℃范围的烘烤处理后，屈服点延伸率也可小于0.5％。如果屈服点延伸率高，则暴露于表面缺陷如加工时发生弯折或褶皱等，还会成为扩管等加工时发生加工开裂的因素。因此，对于加工用焊管，需要严格控制。再具体地，可小于0.3％。
另一方面，根据本发明的一个实施例的镀锡钢板，其包含位于所述镀锡原板的一面或两面的镀锡层。
根据本发明的一个实施例的镀锡原板的制造方法，其包含：制造板坯的步骤，以重量％计，所述板坯包含碳(C)：0.0005至0.005％、锰(Mn)：0.15至0.60％、铝(Al)：0.01至0.06％、氮(N)：0.0005至0.004％、硼(B)：0.0005至0.003％、钛(Ti)：0.01至0.035％、余量的铁(Fe)和不可避免的杂质，并且满足下述式1；将板坯加热的步骤；对加热后的板坯进行热轧以制造热轧钢板的步骤；将热轧钢板卷取的步骤；对卷取后的热轧钢板以80至95％的压下率进行冷轧以制造冷轧钢板的步骤；以及在680至780℃的温度下对冷轧板进行退火的步骤。
[式1]4.8≤([Ti]+[Al])/[N]-[B]≤12.5
此时，在式1中，[Ti]、[Al]、[N]和[B]各自表示镀覆原板中的Ti、Al、N和B含量(重量％)除以各原子量的值。
在下文中，将具体描述每个步骤。
首先制造板坯。在炼钢步骤中，将C、Mn、Si、P、S、Al、N、Ti、B、Cr、Cu、Ni等控制成适当含量。炼钢步骤中成分被调整的钢水通过连铸制成板坯。
至于板坯的各组分，前述的镀锡原板中已有详细描述，因此省略重复描述。镀锡原板制造工艺中合金成分没有实质变化，因此板坯和最终制造的镀锡原板的合金成分可能相同。
接下来，对板坯进行加热。为了顺利进行后续的热轧工艺以及将板坯均匀化处理，可以将板坯加热到1150至1280℃。如果板坯加热温度过低，则由于后续热轧时载荷激增，存在轧制性降低的问题。相反地，如果板坯加热温度过高，则不仅能源成本增加，而且表面氧化皮增加，因此发生材料损失。再具体地，板坯加热温度可为1180至1250℃。
接下来，对加热后的板坯进行热轧，以制造热轧钢板。此时，热终轧温度可为890至950℃。如果终轧温度过低，则由于在低温区域结束热轧，晶粒的混粒化会迅速发生，有可能导致热轧性和加工性降低。相反地，如果终轧温度过高，则表面氧化皮的剥离性降低，整个厚度上的热轧不会均匀，因此可能成为形状不良的原因。更具体地，终轧温度可为900至940℃。
接下来，将热轧钢板卷取。此时，卷取温度可为600至720℃。在热轧后卷取前，热轧钢板的冷却可以在输出辊道(ROT，Run-out-table)上进行。如果卷取温度过低，则由于冷却和保持期间宽度方向的温度不均匀，低温析出物的生成行为出现差异导致材质偏差，从而对加工性产生不良影响。相反地，如果卷取温度过高，则由于微细组织变得粗大化，存在表面材质软化和制管时导致橘皮纹(orange-peel)等缺陷的问题。再具体地，卷取温度可为610至700℃。
将热轧钢板卷取后，对卷取后的热轧钢板进行冷轧之前，可以进一步包含对卷取后的热轧钢板进行酸洗的步骤。
接下来，对卷取后的热轧钢板进行冷轧，以制造冷轧钢板。此时，压下率为80至95％。如果冷轧压下率过低，则由于再结晶驱动力低，难以确保均匀的材质，例如发生局部组织生长等，而且考虑到最终产品的厚度，需要充分减薄热轧钢板的厚度等，存在整体上热轧操作性明显变差的问题。相反地，如果压下率过高，则由于轧机的负荷增加，存在降低冷轧操作性的问题。因此，压下率可为80至95％。再具体地，可以是85至91％。
接下来，对冷轧钢板进行退火。冷轧中引入的变形使强度变高的状态下实施退火，从而可以确保所需的强度和加工性。此时，退火温度为680至780℃。如果退火温度过低，则由于没有充分消除轧制所形成的变形，存在加工性明显下降的问题。相反地，如果退火温度过高，则由于连续退火时高温退火导致炉内张力很难控制，不仅导致通板性变差，而且存在退火操作时导致热瓢曲(Heat buckle)等缺陷的问题。更具体地，退火温度可为700至770℃。
对冷轧钢板进行退火的步骤之后，还可以包含对退火后的冷轧钢板进行调质轧制的步骤。通过调质轧制控制材料的形状，可以获得所需的表面粗糙度。然而，当调质压下率过高时，虽然材质会硬化，但是存在加工性降低的问题，因此调质轧制可以采用3％以下的压下率。再具体地，调质轧制的压下率可为0.3至2.0％。
另一方面，所制造的镀锡原板的一面或两面上电镀锡，从而可以形成镀锡层。通过形成镀锡层，可以制造镀锡钢板。
在下文中，将通过实施例进一步详细描述本发明。然而，下述实施例只是用于例示本发明，本发明不限于下述实施例。
实施例
将如下表1组成的铝镇静钢的板坯加热到1230℃后，在下表2所示的制造条件下进行热轧、卷取、冷轧、连续退火后得到采用1.2％的调质压下率的镀锡原板。
【表1】
Figure BDA0003806977790000151
此时，式1至式3计算为下述值。
[式1]([Ti]+[Al])/[N]-[B]
[式2][Mn]*[Cu]/[S]
[式3]([Ti]-[N])/[C]
其中，[Ti]是镀覆钢板中的Ti含量(重量％)除以原子量(48)的值。
[Al]是镀覆钢板中的Al含量(重量％)除以原子量(27)的值。
[N]是镀覆钢板中的N含量(重量％)除以原子量(14)的值。
[B]是镀覆钢板中的B含量(重量％)除以原子量(11)的值。
[Mn]是镀覆钢板中的Mn含量(重量％)除以原子量(55)的值。
[Cu]是镀覆钢板中的Cu含量(重量％)除以原子量(64)的值。
[S]是镀覆钢板中的S含量(重量％)除以原子量(32)的值。
[C]是镀覆钢板中的C含量(重量％)除以原子量(12)的值。
【表2】
Figure BDA0003806977790000161
测量这种镀锡原板的各种特性，其结果示于下表3中。
对于通板性，如果冷轧和热轧时没有轧制负荷且连续退火时没有产生热瓢曲(Heat buckle)等缺陷，则表示为“○”，如果产生轧制负荷或连续退火时产生板裂等缺陷，则表示为“X”。
表面硬度值表示了利用洛氏表面硬度计以主载荷30kg、辅助载荷3kg的Hr30T测量的值。
对于电阻焊性能，用这些镀锡板加工后实施电阻焊如线缝焊，然后采用3％的扩管，如果在电阻焊部没有产生破裂，则表示为“良好”，如果产生焊接部破裂，则表示为“不良”。
对于不同焊接部位的晶粒大小差，将采用各自的材料和制造方法来制造的材料的主体部位焊接的焊管中，分别测量没有受到焊接热影响的基体(Matrix)部位(即母材部分)和焊接部相邻部位(即焊接热影响区部分)的平均晶粒粒径，然后测量这两个部分之间的平均晶粒粒径差后示出。
对于屈服点延伸率，在240℃下对镀锡原板进行熔锡热处理3秒，然后在200℃下进行烘烤处理20分钟制造试样，对试样实施拉伸试验，并示出试验值。
【表3】
Figure BDA0003806977790000171
Figure BDA0003806977790000181
通过表1至表3可知，本发明的合金组分和制造条件都得到满足的发明例1至8不仅具有良好的通板性，而且符合所需镀锡原板的材质标准，即表面硬度为54至60，屈服点延伸率小于0.5％。因此，加工时没有产生折痕、拉伸应变痕等缺陷或加工开裂，从而可以确保优异的加工性。不仅如此，不同焊接部位的晶粒粒径差也为5μm以下，还可以获得良好的电阻焊性能。
另一方面，比较例1至4满足本发明中提出的合金组分，但没有满足制造条件，存在轧制通板性(比较例1和3)和退火通板性(比较例4)变差的问题。此外，表面硬度高于目标(比较例1和3)或低于目标(比较例2和4)，不同焊接部位的晶粒粒径差为3μm以上，扩管加工时在焊接热影响区产生开裂等电阻焊性能不良，可以确认加工时产生开裂，因此整体上无法确保所需的镀锡原板的特性。
比较例5至9满足本发明中提出制造条件，但没有满足合金组分，比较例10是合金组分和制造条件都没有得到满足。比较例5至10大多没有满足本发明的目标表面硬度、电阻焊性能、不同焊接部位的晶粒差、屈服点延伸率和加工性等。比较例10是通板性也不良，无法确保目标特性，因此存在加工时产生各种缺陷的问题。比较例11和12也没有满足过量硼控制标准，因此存在不同焊接部位的晶粒粒径变大的问题，从而没有确保电阻焊性能。
本发明能以各种不同方式实施，并不局限于上述的实施例，本发明所属技术领域的普通技术人员可以理解在不改变本发明的技术思想或必要特征的情况下能够通过其他具体方式实施本发明。因此，应该理解上述的实施例在所有方面都是示例性的，并不是限制性的。

Claims (13)

1.一种镀锡原板，其中，
以重量％计，所述镀锡原板包含碳(C)：0.0005至0.005％、锰(Mn)：0.15至0.60％、铝(Al)：0.01至0.06％、氮(N)：0.0005至0.004％、硼(B)：0.0005至0.003％、钛(Ti)：0.01至0.035％、余量的铁(Fe)和不可避免的杂质，并且满足下述式1，
[式1]4.8≤([Ti]+[Al])/[N]-[B]≤12.5
在式1中，[Ti]、[Al]、[N]和[B]各自表示镀覆原板中的Ti、Al、N和B的重量百分比除以各原子量的值。
2.根据权利要求1所述的镀锡原板，其中，
以重量％计，还包含硅(Si)：0.03％以下且0％除外、磷(P)：0.01至0.03％、硫(S)：0.003至0.015％、铬(Cr)：0.02至0.15％、镍(Ni)：0.01至0.1％和铜(Cu)：0.02至0.15％。
3.根据权利要求2所述的镀锡原板，其中，
所述镀锡原板还满足下述式2，
[式2]0.015≤[Mn]*[Cu]/[S]≤0.050
在式2中，[Mn]、[Cu]和[S]各自表示镀覆原板中的Mn、Cu和S的重量百分比除以各原子量的值。
4.根据权利要求1所述的镀锡原板，其中，
所述镀锡原板还满足下述式3，
[式3]0.8≤([Ti]-[N])/[C]≤2.5
在式3中，[Ti]、[N]和[C]各自表示镀覆原板中的Ti、N和C的重量百分比除以各原子量的值。
5.根据权利要求1所述的镀锡原板，其中，
所述镀覆原板的表面硬度(Hr30T)为54至60。
6.根据权利要求1所述的镀锡原板，其中，
所述镀覆原板的电阻焊后母材部与焊接热影响区的平均晶粒粒径差小于3μm。
7.根据权利要求1所述的镀锡原板，其中，
对所述镀覆原板进行熔锡和烘烤处理后的屈服点延伸率小于0.5％。
8.一种镀锡钢板，其包含位于权利要求1至7所述的镀锡原板的一面或两面的镀锡层。
9.一种镀锡原板的制造方法，其包含：
制造板坯的步骤，以重量％计，所述板坯包含碳(C)：0.0005至0.005％、锰(Mn)：0.15至0.60％、铝(Al)：0.01至0.06％、氮(N)：0.0005至0.004％、硼(B)：0.0005至0.003％、钛(Ti)：0.01至0.035％、余量的铁(Fe)和不可避免的杂质，并且满足下述式1；
将所述板坯加热的步骤；
对所述加热后的板坯进行热轧以制造热轧钢板的步骤；
将所述热轧钢板卷取的步骤；
对所述卷取后的热轧钢板以80至95％的压下率进行冷轧以制造冷轧钢板的步骤；以及
在680至780℃的温度下对所述冷轧板进行退火的步骤，
[式1]4.8≤([Ti]+[Al])/[N]-[B]≤12.5
在式1中，[Ti]、[Al]、[N]和[B]各自表示镀覆原板中的Ti、Al、N和B的重量百分比除以各原子量的值。
10.根据权利要求9所述的镀锡原板的制造方法，其中，
将所述板坯加热的步骤是加热到1150至1280℃。
11.根据权利要求9所述的镀锡原板的制造方法，其中，
对所述加热后的板坯进行热轧以制造热轧钢板的步骤的热终轧温度为890至950℃。
12.根据权利要求9所述的镀锡原板的制造方法，其中，
将所述热轧钢板卷取的步骤的卷取温度为600至720℃。
13.根据权利要求9所述的镀锡原板的制造方法，其中，
对所述冷轧钢板进行退火的步骤之后，
还包含对所述退火后的冷轧钢板以小于3％的压下率进行调质轧制的步骤。
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