CN115537648A - 一种高表面性能冷轧连续退火钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高表面性能冷轧连续退火钢板及其制造方法，主要解决现有电镀锡/铬用基板表面性能差的技术问题。技术方案为，一种高表面性能冷轧连续退火钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.05％～0.10％，Si≤0.04％，Mn：0.20％～0.40％，P≤0.02％，S≤0.02％，Alt：0.02％～0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；0.12～0.50mm厚冷轧连续退火钢板的下屈服强度ReL为300‑480MPa，冷轧连续退火钢板表面水介质接触角为80±5°，三维表面纹理偏度Ssk为0±0.4。本发明钢板可直接作为电镀锡/铬的基板，亦可以作为二次冷轧的基板继续减薄加工。

Description

一种高表面性能冷轧连续退火钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种冷轧连续退火钢板，特别涉及一种高表面性能冷轧连续退火钢板及其制造方法，具体而言，涉及用于电镀锡/铬的高表面性能基板，属于铁基合金技术领域。
背景技术
全球镀锡板年需求量1300万吨左右，其中用于食品、饮料等包装行业的高端产品300万吨左右，因其基板均采用连续退火工艺，所以在板形、抗拉、屈服和硬度等方面的性能稳定性，能满足高速制罐加工要求。高表面质量的连续退火钢板作为短缺商品，用户不仅对钢板表面润湿性、洁净度、色差和防锈性等关键指标提出高要求，同还对指标的极差波动有具体要求，这直接影响钢板产品合格率和质量等级。
连续退火后钢板通过平整液实现润滑轧制变形，其钢板称为湿平整钢板，表面不仅存有平整液的化学组分，还遗传前道工序的表层物理化学特性，这与干平整表面化学成分和物理结构存在显著差异。因湿平整技术无铁粉尘、噪音低和能耗低，但湿平整工艺下的钢板表面质量的精准控制一直是个技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种高表面性能冷轧连续退火钢板及其制造方法，主要解决现有电镀锡/铬用基板表面性能差的技术问题。
本发明的技术思路是，基于连续退火机组的每一个工序段，从过程指标控制实现钢板高表面质量和连续稳定生产，放弃局部工艺段过负荷或者非稳态运行的方式，实行全流程涉表面指标关键点控制，获得高表面性能冷轧连续退火钢板。
本发明采用的技术方案是：一种高表面性能冷轧连续退火钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.05％～0.10％，Si≤0.04％，Mn：0.20％～0.40％，P≤0.02％，S≤0.02％，Alt：0.02％～0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
0.12～0.50mm厚冷轧连续退火钢板的下屈服强度ReL为300-480MPa，抗拉强度Rm为350-520MPa，断后伸长率A50mm为14％～30％。
冷轧连续退火钢板表面水介质接触角为80±5°，三维表面纹理偏度Ssk为0±0.4，峰度Sku为3.0±0.8，表面膜层电阻低于30-35Ω，表面有机碳0-50mg/m2，表面残铁0-1mg/m2，平整液干膜重量为0.01-0.20g/m2，宽度方向干膜重量极差值小于0.005g/m2。
本发明冷轧连续退火钢板可直接作为电镀锡/铬的基板，亦可以作为二次冷轧的基板继续减薄加工。
一种高表面冷轧连续退火钢板的制造方法，该方法包括：
对厚度为0.12～0.50mm的冷轧轧硬钢板进行碱洗脱脂、漂洗干燥、立式连续退火炉退火、水淬、湿平整、吹扫干燥、卷取得到成品的步骤，其中，
所述冷轧轧硬钢板的化学成分重量百分比为：C：0.05％～0.10％，Si≤0.04％，Mn：0.20％～0.40％，P≤0.02％，S≤0.02％，Alt：0.02％～0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；
所述的碱洗脱脂步骤，包括将冷轧轧硬钢板浸入到强碱液中，用喷淋和电解的组合清洗方式，碱浓度为10-50g/L，碱洗温度为40-80℃，碱洗时间为5-100s，电解的电流密度为5-40A/dm2，碱溶液中油含量为0-25g/L，总铁含量为0-10g/L；
所述漂洗干燥步骤，采用纯水对钢板进行喷淋冲洗，冲洗后钢板用热风进行吹干，漂洗干燥后的钢板的表面反射率为80-100％；
所述退火步骤，用立式连续退火炉对钢板进行退火处理，钢板在立式连续退火炉均热段的退火温度为400℃～750℃，退火时间为15～60s；
所述水淬步骤，采用纯水对钢板进行冷却，水温为45-85℃，pH值为6.5-8.0，水淬槽中固溶物含量低于0.2g/L；冷却后，用热风对钢板进行吹干；
所述湿平整步骤，用双机架平整机对钢板进行湿平整，第一机架为毛化辊，第二机架为磨削辊，平整液的质量浓度为0.4-8.0％，喷射流量为8-20L/min，毛化辊和磨削辊的辊面粗糙度Ra为0.2-1.4，经第一机架平整后钢板的延伸率占其总平整延伸率的比例为40-70％，控制钢板总平整延伸率为0.5％-3.5％；
所述吹扫干燥步骤，先用温度为15-40℃压缩空气对钢板表面平整液进行吹扫，后用温度为80-120℃的压缩空气吹干钢板，压缩空气的压力为2.5-4.0kg/cm2，吹扫干燥时间为2-10s。
进一步，所述漂洗干燥包括用温度为30-80℃纯水对钢板进行喷淋冲洗，用温度为80-120℃热风对冲洗后的钢板进行吹干。
本发明脱脂方法采用的工艺参数的理由如下：
1、碱洗脱脂步骤的设定
本发明中，碱洗脱脂是通过皂化、乳化等反应，将钢板表面轧制油脂、铁粉等污染物洗净。实践发现，当碱浓度为10-50g/L、碱洗温度为40-80℃、处理时间5-100s时，能够在最低成本下实现最大的清洗效果。此外，碱液中油含量为0-25g/L，总铁含量为0-10g/L时，能有效防止碱液对钢板的二次污染。
2、漂洗干燥步骤的设定
本发明中，漂洗干燥主要作用是通过喷淋冲洗，去除表面碱液和污染物，采用纯水主要是防止氯离子引入，导致锈蚀；采用80-120℃的热风能有效保障钢板表面的干燥，此处要求钢板表面反射率在80-100％以内，是钢板清洁度控制的重要指标，如反射率低于80％，则需要降速或提高碱洗能力，该指标直接影响钢板表面外观和残铁。
3、退火步骤的设定
本发明中，立式连续退火炉气氛为N2、H2的混合气，能有效防止钢板氧化，钢板在立式连续退火炉均热段的退火温度为400℃～750℃，退火时间为15～60s，充分保障钢板表面残留有机物碳化。
4、水淬步骤的设定
本发明中，采用纯水对钢板进行冷却，水温为45-85℃时，清洗效率高，同时有利于后续吹干，钢板表面残碱和高温产物易改变水质酸碱度，影响产品批次间的稳定性，所以控制pH值为6.5-8.0，其中固溶物含量低于0.2g/L，可以避免异物压入诱发锈蚀。
5、湿平整步骤的设定
本发明中，湿平整采用平整液为润滑液，其平整液内含碳链长度为5-12的有机酸和碳链长度为2-8的有机胺，是钢板表面有效的防锈剂，采用质量浓度为0.4-0.8％，喷射流量8-20L/min的工艺能有效保障干膜重量和极差值，浓度过高会引发钢板外观发黄色差，膜层厚不易清洗，反之浓度低防锈能力不足，膜厚极差值大。用双机架平整机对钢板进行湿平整，第一机架为毛化辊，第二机架为磨削辊，平整液的质量浓度为0.4-8％，喷射流量为8-20L/min，毛化辊和磨削辊的辊面粗糙度Ra为0.2-1.4，经第一机架平整后的钢板延伸率占钢板总平整延伸率的40-70％，控制钢板总平整延伸率为0.5％-3.5％。通过辊面粗糙度、延伸率分配控制，实现钢板表面三维轮廓特征控制，能够实现产品表面纹理偏度Ssk为0±0.4，峰度Sku为3.0±0.8的控制，钢卷头尾、边中外观一致。
6、吹扫干燥步骤的设定
本发明中，吹扫干燥先采用常温压缩空气对钢板表面平整液进行吹扫，在钢板表面形成稳定厚度的液膜，其吹扫压力与钢板表面膜层电阻有直接相关。随后采用80-120℃高温压缩空气对液膜中的水份进一步烘干，该过程对钢板表面接触角的稳定控制有显著影响。
本发明方法生产的冷轧连续退火钢板，0.12～0.50mm厚冷轧连续退火钢板的下屈服强度ReL为300-480MPa，抗拉强度Rm为350-520MPa，断后伸长率A50mm为14％～30％。
冷轧连续退火钢板表面水介质接触角为80±5°，三维表面纹理偏度Ssk为0±0.4，峰度Sku为3.0±0.8，表面膜层电阻低于30-35Ω，表面有机碳0-50mg/m2，表面残铁0-1mg/m2，平整液干膜重量为0.01-0.20g/m2，宽度方向干膜重量极差值小于0.005g/m2。
本发明的钢板直接适用于镀锡、镀铬等用途的包装用钢板制造，满足用户电镀、钝化和涂布等工艺；也可直接适用于电池壳、焊管、家电、汽车等用途的普通冷轧用途的钢板，满足用户镀铜、镀镍和涂层等工艺；也可作为二次冷轧的原料，实现进一步轧制减薄。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：1、本发明方法能够精准控制钢板表面润湿性、洁净度、色泽和防锈性的关键表面性能指标，操作性强。2、本发明方法依据钢板在连续加工过程中表面物质的物理和化学变化行为，从轧硬钢板进入连续退火机组到最后钢板成品，实行全流程涉表面关键点控制，突破现有技术部分工艺段过负荷运行的惯性思维束缚，实现高表面性能冷轧连续退火钢板的稳定生产。
具体实施方式
下面结合实施例1～5对本发明做进一步说明，如表1～表8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本发明实施例冷轧轧硬钢板化学成分，单位：重量百分比。
Figure BDA0003141417200000041
对冷轧轧硬钢板进行碱洗，碱洗工艺参数见表2。
表2本发明实施例碱洗脱脂控制参数
Figure BDA0003141417200000042
对碱洗后冷轧轧硬钢板进行漂洗，去除钢板表面碱液，漂洗干燥工艺控制参数见表3。
表3本发明实施例漂洗干燥控制参数
类别 漂洗水温度，℃ 热风温度，℃ 钢板表面反射率，％
本发明 80-120 30-80 80-100
实施例1 55 95 86
实施例2 50 95 92
实施例3 50 96 88
实施例4 55 96 93
实施例5 45 93 90
用立式连续退火炉对漂洗干燥后的冷轧轧硬钢板进行退火，立式连续退火炉炉内气氛为95％N2、5％H2的混合气氛，退火温度为400-750℃；实施例1-5的退火时间分别为26s、27s、38s、38s，46s；对退火后钢板进行水淬，水淬控制参数见表4。
表4本发明实施例水淬控制参数
类别 水温，℃ pH值 固溶物，g/L
本发明 45-85 6.5-8.0 ≤0.2
实施例1 53 1.2 0.013
实施例2 52 1.3 0.012
实施例3 59 1.2 0.015
实施例4 58 1.3 0.010
实施例5 58 1.1 0.011
用双机架平整机对水淬后冷轧连续退火钢板进行湿平整，其钢板力学性能、表面形貌结构、物理化学性能在该步骤进行最后调整，实施例采用的平整液型号为尤希路PTA-NS，湿平整控制参数表5。
表5本发明实施例湿平整控制参数
Figure BDA0003141417200000051
对湿平整后的冷轧连续退火钢板进行吹扫干燥，先用温度为15-40℃压缩空气对钢板表面平整液进行吹扫，消除平整液局部聚集，随后以高温压缩空气对钢板表面进行吹扫干燥，得到最后的成品冷轧连续退火钢板，吹扫干燥控制参数见表6。
表6本发明实施例吹扫干燥控制参数
类别 热风温度，℃ 热风压力，kg/cm<sup>2</sup> 吹扫干燥时间，s
本发明 80-120 2.5-4.0 2-10
实施例1 106 3.6 2.4
实施例2 100 3.5 2.5
实施例3 103 3.5 3.1
实施例4 103 3.8 2.8
实施例5 101 3.6 3.1
对成品冷轧连续退火钢板取样分析，成品冷轧连续退火钢板的表面性能见表7。
表7本发明实施例冷轧连续退火钢板的表面性能
Figure BDA0003141417200000052
Figure BDA0003141417200000061
将本发明得到的冷轧连续退火钢板按照《GB/T228.1-2010金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验。钢板的力学性能见表4。
表8本发明实施例冷轧连续退火钢板的力学性能
Figure BDA0003141417200000062
如表7所示，实施例冷轧轧硬钢板，经过连续过程步骤处理和工艺控制，得到的湿平整钢板表面水接触角，膜层电阻、表面有机碳和残铁等指标结果稳定，说明钢板表面物理化学活性高度一致。钢板表面纹理Ssk和Sku值显示，基板表面轮廓呈理想钟形分布，表面Ssk值大于0，呈微峰结构特征，Sku值接近3，说明表面无峰或谷轮廓缺陷。
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 (4)

1.一种高表面性能冷轧连续退火钢板，其化学成分重量百分比为：C：0.05％～0.10％，Si≤0.04％，Mn：0.20％～0.40％，P≤0.02％，S≤0.02％，Alt：0.02％～0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；0.12～0.50mm厚冷轧连续退火钢板的下屈服强度ReL为300-480MPa，抗拉强度Rm为350-520MPa，断后伸长率A50mm为14％～30％；其特征是，冷轧连续退火钢板表面水介质接触角为80±5°，三维表面纹理偏度Ssk为0±0.4，峰度Sku为3.0±0.8，表面膜层电阻为30-35Ω，表面有机碳0-50mg/m2，表面残铁0-1mg/m2，平整液干膜重量为0.01-0.20g/m2，宽度方向干膜重量极差值小于0.005g/m2。
2.一种高表面冷轧连续退火钢板的制造方法，其特征是，该方法包括对厚度为0.12～0.50mm的冷轧轧硬钢板进行碱洗脱脂、漂洗干燥、立式连续退火炉退火、水淬、湿平整、吹扫干燥、卷取得到成品的步骤，其中，
对厚度为0.12～0.50mm的冷轧轧硬钢板进行碱洗脱脂、漂洗干燥、立式连续退火炉退火、水淬、湿平整、吹扫干燥、卷取得到成品的步骤，其中，
所述冷轧轧硬钢板的化学成分重量百分比为：C：0.05％～0.10％，Si≤0.04％，Mn：0.20％～0.40％，P≤0.02％，S≤0.02％，Alt：0.02％～0.05％，余量为Fe及不可避免的杂质元素；
所述的碱洗脱脂步骤，包括将冷轧轧硬钢板浸入到强碱液中，用喷淋和电解的组合清洗方式，碱浓度为10-50g/L，碱洗温度为40-80℃，碱洗时间为5-100s，电解的电流密度为5-40A/dm2，碱溶液中油含量为0-25g/L，总铁含量为0-10g/L；
所述漂洗干燥步骤，采用纯水对钢板进行喷淋冲洗，冲洗后钢板用热风进行吹干，漂洗干燥后的钢板的表面反射率为80-100％；
所述退火步骤，用立式连续退火炉对钢板进行退火处理，钢板在立式连续退火炉均热段的退火温度为400℃～750℃，退火时间为15～60s；
所述水淬步骤，采用纯水对钢板进行冷却，水温为45-85℃，pH值为6.5-8.0，水淬槽中固溶物含量低于0.2g/L；冷却后，用热风对钢板进行吹干；
所述湿平整步骤，用双机架平整机对钢板进行湿平整，第一机架为毛化辊，第二机架为磨削辊，平整液的质量浓度为0.4-8.0％，喷射流量为8-20L/min，毛化辊和磨削辊的辊面粗糙度Ra为0.2-1.4，经第一机架平整后钢板的延伸率占其总平整延伸率的比例为40-70％，控制钢板总平整延伸率为0.5％-3.5％；
所述吹扫干燥步骤，先用温度为15-40℃压缩空气对钢板表面平整液进行吹扫，后用温度为80-120℃的压缩空气吹干钢板，压缩空气的压力为2.5-4.0kg/cm2，吹扫干燥时间为2-10s。
3.如权利要求2所述的高表面冷轧连续退火钢板的制造方法，其特征是，所述漂洗干燥包括用温度为30-80℃纯水对钢板进行喷淋冲洗，用温度为80-120℃热风对冲洗后的钢板进行吹干。
4.如权利要求2所述的高表面冷轧连续退火钢板的制造方法，其特征是，0.12～0.50mm厚冷轧连续退火钢板的下屈服强度ReL为300-480MPa，抗拉强度Rm为350-520MPa，断后伸长率A50mm为14％～30％；冷轧连续退火钢板表面水介质接触角为80±5°，三维表面纹理偏度Ssk为0±0.4，峰度Sku为3.0±0.8，表面膜层电阻低于30-35Ω，表面有机碳0-50mg/m2，表面残铁0-1mg/m2，平整液干膜重量为0.01-0.20g/m2，宽度方向干膜重量极差值小于0.005g/m2。
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