CN1175978A - 用于制造罐的钢板或钢带的生产方法及其获得的钢板或钢带 - Google Patents

用于制造罐的钢板或钢带的生产方法及其获得的钢板或钢带 Download PDF

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Abstract

用于制造经拉拔和拉薄而得的罐的板或带材的生产方法,所用的钢的组成(重量%)为:C< 0.005%,Mn:0.10—0.30%、N< 0.006%、Al:0.01—0.06%、P< 0.015%、S< 0.020%、Si< 0.020%,选自Cu,Ni和Cr的一种或多种元素的最大含量为0.08%,其余为Fe及残余杂质,按此方法,将钢坯热轧成厚度小于3mm的热轧板或带,再将其以83—92%的压缩比冷轧,及经重结晶退火和压缩比为10—40%的冷重轧。

Description

用于制造罐的钢板或钢带的生产方法及其获得的钢板或钢带
本发明涉及用于制罐的钢板或钢带的生产方法，所述的罐是经拉拔和拉薄而获得的，它属于饮料罐类型。
本发明还涉及用于制造经拉拔和拉薄而获得的罐的钢板或钢带。
这种类型的罐通常包括底、薄的周边的壁及用于完成安放或封接盖子的颈，该罐是易拉罐类型的，而且尤其是通过将从金属板或带上切下的杯状物经拉拔和拔薄而制成。
为此，首先使此杯状物在压机上经受大压缩比的拉拔工序，按常规方式，所述的压机一方面包括一个固定的冲头及一个可沿所述冲头滑动的构成周边坯料夹具的支撑体，而且该杯状物处在夹具之上，另一方面该压机还包括一个以垂直方向传来的力对此杯状物产生作用的模子，所述的力是由上滑块产生的。
这种包括底和因拉拔工序而形成的凸缘的杯状物随后或通过轻拉拔操作在不用坯料夹具的条件下进行校正，或用坯料夹具再拉，然后再借助拉模以顺次的压缩使其经受拉薄工序，从而逐渐形成该罐的薄的周边的壁，该拉薄工序包括拉拔该凸缘。
此后，在该拉模上形成底，从而使其具有规定的几何形状，再用下述两种方法形成薄周边壁颈部：即被称为拉模一缩颈法的借助模具进行的颈缩法，或被称为旋转缩颈法的用成形辊进行的缩颈法。
用模具缩颈的方法包括强制使该颈部进入具有锥形的入口断面和圆柱出口断面的模具中。当形成的壁离开此模具时，有一个圆柱形部件引导它。
使该金属变形所需的力是从施于该罐底部的，和由其薄的周边的壁沿轴向传来的推力而获得的。
为达到合乎要求的内径，需要多次的顺次压缩，每次都是一个明确的成形步骤。当直径减小时，通常用折边辊进行折边。
采用成形辊完成的旋转缩颈法包括使此罐旋转，同时将它保持在推动机和中心环之间。
该薄的周边的壁的自由端被卡在轴胎上，而两个轴向移动的辊形了该罐的颈部，它逐渐离开此轴胎，而同时又总是保持在该推动机和中心环之间。
通过该辊，中心环和推动机的同时的位移，得到了该颈的形状。
在这些不同的工序之后，装填此罐，然后将盖，比如易拉型的盖装在或连接在此罐的颈上。
用极软的钢种的板材或带材制造这类罐是已知的，其组成如下(重量％)：
碳：约为0.030-0.040％
锰：约为0.15-0.25％
氮：约为0.004-0.006％
铝：约为0.03-0.05％
磷＜0.015％
硫＜0.020％
硅＜0.020％
选自铜、镍和铬中的一种或多种的元素最多为0.08％，其余为铁及残留杂质。
该板或带材是用这样的方法生产的：将来自连铸工序的钢坯热轧、冷轧而获得薄板或箔，它们在低于Acl的温度下经重结晶退火。
这种方法可得到最终厚度约为0.30mm的板或箔，并且由此板制造罐，其经拉拔和拉薄后的薄的周边的壁厚约为0.01mm。
现在，出于经济和提高生产率的原因，罐的制造商的目标在于生产减少了重量的，即有更薄的壁的罐。
为了使有更薄的壁的罐能承受其中所装的液体的压力，特别是涉及到含气体的饮料时的压力，以及为保证该罐本身有足够的强度，则必须采用改进了机械特性的板材。
为改进此机械特性，制造公司已通过采用上述组成的极软的钢，使钢坯经热轧和冷轧以获得一种板材，它在低于Acl的温度下经重结晶退火，再经冷重轧。
但已知的是：板材或带材厚度的减少或机械性能的改善则在制罐时产生明显的皱折现象。
实验表明：这种方法导致了该板材或带材的可压延性能范围的变窄，而且增加了出耳子的程度。
在拉拔工序的过程中，较窄的压延性能范围使罐底成形困难，而且也是折皱外观的起因。
为避免拉拔时形成折皱，可提高坯料夹具施于板状坯料上的压力，但提高坯料夹具压力又在拉拔时产生了金属流动控制的问题，结果会使该金属断裂或撕开，在连接或角部半径的区域中尤为如此。
进而，出耳子程度的增加，在脱取工序期间，在将该罐从压延凸模中取出时产生了问题。
实际上，此工序是通过使一个环沿压延凸模滑动而进行的，从而它可支住该罐的薄的周边壁的自由端。
当该罐的罐体的薄周边壁有大的出耳子时，该脱取环仅支住周边壁的少数的点，因而在脱取时常使此周边的壁折皱，从而该罐必须报废。
为减少出耳子的程度，已知的是：在冷轧和重结晶退火之前，在热态下将该板卷起。
但此辅助工序因该板或带的边沿直接与周围的空气接触，而且比芯部冷得快从而产生一些缺陷。
边沿和芯部的这种天然的冷却差别导致了该板或带材的机械性能不均匀性。此外，在热态下卷取钢板则导致粗大渗碳体的形成。
该粗的渗碳体会因钢中的硬颗粒在形成颈部时使薄的周边壁刺穿，及在拉拔工序期间将此金属撕开。
此外，在钢中存有硬颗粒则导致各种拉拔和拉薄工具的过早磨损。
结果，当制造商在力图减少罐的壁厚时，面对经常彼此矛盾的严重问题。
本发明的目的在于通过提供一种生产制造经拉拔和拉薄而获得的罐的板材或带材的生产方法来避免这些缺点，该法可减少该罐的壁厚，从而达到减少重量的目的。
本发明提供了一种生产用于制造经拉拔和拉薄而得的饮料罐类的罐的板或带材的方法，其所用的钢的组成如下(重量％)：
碳＜0.008％
锰：0.10-0.30％
氮：＜0.006％
铝：＜0.01-0.06％
磷＜0.015％
硫＜0.020％
硅＜0.020％
选自铜、镍和铬的一种或多种元素的最大含量为0.08％，其余为铁及残留杂质，按该法，将钢坯热轧成厚度小于3mm的热板或带，再以83-92％的压缩比将此热轧板或带冷轧，而后在低于Acl的温度下经重结晶退火，最后以10-40％的压缩比再冷轧。
本发明还提供了一种用于制造经拉拔和拉薄而得的饮料罐类的罐的钢板或钢带，其特征在于它是用上述方法而获得的。
从仅用于举例的下述陈述将能更好地理解本发明。
通过拉拔和拉薄制造饮料罐类的罐的过程包括从钢板或带上切下坯料，再以相当大的压缩比拉伸此坯料，结果形成一杯状物。
此后，将该包括底和凸缘的杯状物校正，再经拉薄，从而逐渐形成该罐的周边的壁，所述的拉薄包括以顺次的缩减拉此凸缘。
然后形成底，从而使其有给定的几何形状，然后通过用模具进行的颈缩法，即模具颈缩法，或用采用成型辊的颈缩法，即旋转颈缩法形成此薄周边壁的颈。
为能生产壁很薄的罐，本发明推荐用有下列组成(重量％)的碳非常低的钢，以所述的拉拔和拉薄工序生产这种类型的罐的方法：
碳＜0.008％
锰：0.10-0.30％
氮：＜0.006％
铝：0.01-0.06％
磷＜0.015％
硫＜0.020％
硅＜0.020％
一种或多种选自铜、镍和铬的元素的最大含量为0.08％，其余为铁和残留杂质，按此方法，将钢坯热轧成厚度小于3mm的热轧板或带，以83-92％的压缩比将此热轧板或带冷轧，然后在低于Acl的温度下经重结晶退火，再以10-40％的压缩比再次进行冷轧。
将此钢坯热轧成厚1.8-2.5mm，更好是2-2.4mm的板，然后以使该板的厚度为0.26-0.32mm的压缩比将此板冷轧，再使其于低于Acl的温度下经重结晶退火，最后以28-35％的压缩比再次进行冷轧，结果使该板的厚度为0.18-0.22mm。
此重结晶退火以连续方式完成。
为了生产厚0.18-0.22mm及具有制造罐即壁厚等于或甚至小于0.07mm的经拉拔和拉薄的罐所需的全部特性的钢板或钢带，必须采用含碳量小于0.008％(重量％)的极低碳钢及按双压缩法，即在重结晶退火前使此热轧板或带经冷轧和重冷轧来生产这种钢。
令人惊异地认识到的是：为达到能使获得壁厚等于0.07mm的罐所必须的拉拔和拉薄得以进行的最佳机械特性，由第一次冷轧该板或带所产生的压缩比必须减小。
实际上，比如，若检验组成(重量％)如下的钢：
碳0.003％
锰：0.204％
磷：0.009％
硫：0.009％
氮：0.003％
硅：0.002％
铜：0.008％
镍：0.021％
铬：0.017％
铝：0.027％
余量为铁的钢，
经热轧而得到2.3mm厚的热轧带材，再冷轧而获得厚0.26mm的带材，用于低于Acl的温度下连续退火并且经最终重冷轧而得到0.18mm厚度而产生的板或带材的出耳子系数，则该系数为-0.2。
另一方面，用相同的钢通过将其热轧以使其厚度为1.8mm，而后冷轧而得到厚0.26mm的带，再于相同条件下连续退火和重冷轧以便使其厚度为0.18mm所产生的板或带的出耳子的系数为-0.05，这是一个非常接近于零的系数，因而代表一种形成耳子的倾向很低的钢。
因此，遵循该冷轧压缩比及退火后的重轧压缩比，和采用产生小于3mm，最好是1.8-2.5mm厚度的热轧带的高热轧压缩比是特别重要的。
除去与获得该带材的方法相关的方法之外，用含碳量很低的钢，以便能产生非常薄的，经拉拔和拉薄的罐也是必要的。
在下面的表1中，列出了不同的钢的组成，钢A-F是碳很低的钢，即含碳量低于0.006％的钢，而钢G和H是极低碳钢。
表1
钢 C Mn P S N Si Cu Ni Cr Al
A 0.0032 0.192 0.008 0.010 0.003 0.007 0.007 0.019 0.015 0.048
B 0.0029 0.192 0.008 0.011 0.005 0.007 0.007 0.019 0.015 0.047
C 0.0028 0.192 0.009 0.011 0.004 0.007 0.007 0.019 0.015 0.048
D 0.0027 0.192 0.009 0.012 0.003 0.007 0.007 0.019 0.015 0.047
E 0.0033 0.198 0.012 0.009 0.002 0.003 0.006 0.018 0.018 0.030
F 0.0030 0.204 0.009 0.009 0.003 0.002 0.008 0.021 0.017 0.027
G 0.0274 0.192 0.009 0.011 0.004 0.007 0.007 0.019 0.015 0.048
H 0.0282 0.192 0.009 0.012 0.003 0.007 0.007 0.019 0.015 0.047
具有表1中所示一种组成的钢坯经受的处理包括：将每块钢坯热轧成板，再冷轧此板，然后在低于Acl的温度下使之经重结晶退火，最后经冷重轧。
此方法而得的钢板或钢带经受检测，以便确定长度方向和横向上的屈服强度Y.S和极限抗拉强度U.T.S及出耳子系数ΔC。
结果示于表2。
    表2
钢 汽轧压缩比 冷重轧压缩比 拉伸(长度方向) 拉伸(宽度方向) ΔC出耳子系数
Y.S(MPA)U.T.S(MPA) Y.S(MPA)U.T.S(MPA)
A 88.7％ 31％ 595 625 -0.20
B 85％ 21％ 509 512 462 554 -0.06
C 88％ 16％ 457 475 467 503 -0.04
D 90.7％ 21％ 513 517 555 -0.24
E 90.4％ 16％ 463 475 487 506 -0.13
F 91.1％ 10％ 384 400 458 418 -0.11
G 86％ 11％ 455 477 360 501 -0.28
H 84.3％ 20％ 532 551 350 584 -0.41
此表表明，虽然钢G和H满足了本发明的轧制条件，但其系数ΔC离0比钢B、C、E远。
确实，钢B和H经受了相似的热、冷轧、退火和重冷轧条件。但，钢H有较高的屈服强度和极限抗拉强度，及离0更远的明显较低的ΔC。
同样，虽然经受了压缩比为86％的冷轧和压缩比为11％的重轧(该压缩比比钢C所经受的要低)，但钢G的ΔC离0比钢C的ΔC远。
还有，由于钢B的冷轧压缩比为85％和钢D的冷轧压缩比为90.7％，而当这两种钢在退火后经受了同样的重轧时，钢D的ΔC为0.24而钢B的ΔC为-0.06.
因此，该含量低于0.008％、用本发明的方法即以热轧、压缩比为83-92％的冷轧，低于Acl的温度下的重结晶退火及压缩比为10-40％的冷重轧所生产的碳非常低的钢板或钢带的长度方向的屈服强度为350-340MPa(最终厚度约0.22mm)、440-540MPa(最终厚度为约0.20mm)，和500-600MPa(最终厚度约为0.18mm)。
本发明的板材或带材的特征也可以是这样的：每mm2中的铁素体晶粒数为10000-30000，更好是15000-25000，这相当于非常小的晶粒尺寸。
对在该带卷的整个长度上金属特性的一致性及避免在拉拔，拉薄和形成颈方面出现相互矛盾的缺点而言，这是很重要的。
生产本发明的板材的方法还可在该板中保有给定量的固溶态的碳。
因此这样的板材具有如下的特性：其成形后当该罐进入炉中烘烤时漆料会以明显方式变硬。
在制备通过拉拔和拉薄而得到罐的场合下，该特征非常重要，这是因为本发明板材具有有利于罐的形成的足够的机械特性，而这些机械特性几乎不因时间而改变。
一旦该罐已形成，上漆和在炉内烘烤漆料，该机械特性明显改善，其优点是罐的强度提高。
罐的这种强度特别是以使罐底的凸拱反过来的压力为特征。
这种使凸拱反过来的压力是一种限制性的压力，超过此压力，产生于罐底的凸拱就反了过来，该压力在炉内加热后提高了约10％，对于给定类型的罐而言，比如从6.3巴变到6.9巴。
在该板退火后的冷重轧压缩比为10-30％的场合下尤为如此。
以这种方式，本发明的用于制造经拉拔和拉薄而得的饮料罐类型的罐的具有非常低的碳含量的钢板或钢带的生产方法，可以减低罐的壁厚及节约该板或带重约30％，同时扩大了延压性能的范围及减小了在拉此罐时的出耳子系数及形成折皱的可能性。

Claims (11)

1.用于制造经拉拔和拉薄而得的饮料罐类型的罐的板材或带材的生产方法，该板或带是用组成(重量％)如下的钢生产的：
碳＜0.008％
锰：0.10-0.30％
氮：＜0.006％
铝：0.01-0.06％
磷＜0.015％
硫＜0.020％
硅＜0.020％
选自铜、镍和铬中一种或多种的元素最大含量为0.08％，其余为铁和残留杂质，按该方法，将钢坯热轧成厚度小于3mm的热轧板或带，然后以83-92％压缩比冷轧此热轧板或带，再于低于Ac1的温度下经重结晶退火及压缩比为10-40％的最终冷重轧。
2.权利要求1的方法，其中将此钢坯热轧成厚度为1.8-2.5mm的带钢。
3.权利要求2的方法，其中将此钢坯热成厚2-2.4mm的带钢。
4.权利要求1的方法，其中以使该带钢厚度为0.26-0.32mm的压缩比冷轧此带钢。
5.权利要求1的方法，其中以28-35％的压缩比冷重轧此带钢。
6.权利要求1和5的方法，其中以使该带钢厚度为0.18-0.22mm的压缩比冷重轧此带钢。
7.权利要求1的方法，其中该重结晶退火以连续方式完成。
8.用于制造经拉拔和拉薄而得的饮料罐类型的罐的钢板或带，其特征为它是用上述权利要求中任一项的方法获得的。
9.权利要求8的钢板或带，它在长度方向上的屈服强度在板或带最终厚度为约0.22mm时为350-450Mpa，在该板或带的最终厚度为约0.20mm时则为440-540MPa，在该板或带的最终厚度为约0.18mm时为500-600Mpa。
10.权利要求8的钢板或带，其中每mm2的铁素体晶粒数为10000-30000，更好是15000-25000。
11.由权利要求1-7中任一项的方法获得的钢板或带在制造经拉拔和拉薄而产生的饮料罐方面的用途。
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