CN1230231A - 钢、及其制造方法、应用和其钢产品 - Google Patents

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Abstract

具有以下化学组成且为板材或带材形式的钢:元素 最低* 最高*C 40Mn 140 250P 20S 20Si 30N ppm 30Al** 50B ppm 5 50Cu 40Sn 10Cr 40Ni 40Mo 10*除非特别说明,以0.001%重量计**酸溶性的余量为铁和不可避免的杂质,其中0.4≤B/N≤1.2。

Description

钢、及其制造方法、应用和其钢产品
本发明涉及一种板材或带材形式的钢、及其制造方法和这种钢的应用。该钢种具有优良的拉伸、深拉和薄壁展薄拉延性能，特别适用于包装用途。在本发明内容中，包装钢指那些连续热轧、酸洗、冷轧、退火和通常是经过平整的或进一步冷轧的板材和带材钢，不区分是否成卷。这种板材和带材坯料将通过数道成形工艺加工成一种(半成品)产品，例如饮料罐或其它物品，由于要达到特种形状的目的，平板原材料需经受多种大幅度材料变形。为了制造一个饮料罐，一个杯状物例如可通过一道或数道工序对包装钢的坯料进行深拉而成形，其侧壁可通过薄壁展薄拉延以使由此形成的饮料罐具有较大的高度/容积。尤其是，一道工序的深拉和薄壁展薄拉延需要采用容易成形的且具有理想的各向同性性质的材料。
在这方面，为了改进该钢种的性能，进行了广泛的不断改进工作，研究的方向特别致力于下列性能的结合：
-高的r值(Lankford值)；
-首先是在横跨带材宽度而且也包括沿带长方向，机械性能差异尽可能小。用专业术语来说，性能分别在“边/心”和“沿卷长”方向具有低的分散性。
目前的试验结果表明，如果钢种具有以下组成，可获得在退火状态和进一步任选的冷轧状态下，如平整轧制条件下，该钢种表现出特别好的机械性能均匀性：
   元素    最低*    最高*
    CMnPSSiN ppmAl**B ppmCuSnCrNiMo 1405     402502020303050504010404010
    *除非特别说明，以0.001％重量计**酸溶性的
余量为铁和不可避免的杂质，其中0.4≤B/N≤1.2。
该钢种可以获得改进的拉伸、深拉和薄壁展薄拉延性能和大为降低的机械性能分布不均匀性。
优选具有以下组成：
   元素    最低*    最高*
    CMnPSSiN ppmAl**B ppmCuSnCrNiMo     10140158     402002020，优选10302535254010404010
    *除非特别说明，以0.001％重量计**酸溶性的
已证实为了获得如本发明所述的且在上述范围内的最优结果，可以给出下列目标值：
 元素   目标值*+/-30％
 CMnN ppmAl**B ppm     2016020250.8N
    *除非另有说明，以0.001重量％为单位**酸溶性的
由于根据本发明可以获得更好的机械性能，因而可以选用更薄的材料，其厚度小于0.35甚至可降至0.18mm以下，这特别适用于追求轻的重量的目的，如用于钢制造的饮料罐。
如果钢带材是冷轧状态、退火和可进一步任选的冷轧状态的板材或带材，则具有特别的优越性。这种情况下，带材的Gs-边缘的边缘区的晶粒尺寸与带材的Gs心部的中心区晶粒尺寸的差别小于0.5ASTM单位，带材的r-边缘的边缘区r-值与带材的r-心部的中心区的r-值差别小于0.2个单位，优选小于0.1个单位，带材的Rp-边缘的边缘区的屈服点与带材的Rp-心部的中心区的屈服点差别小于20N/mm2，平均r-值至少为1.3。
采用由本发明的钢所取的坯料用于制造拉伸、深拉及拉拔和薄壁展薄拉延产品，效率更高且废品率更低。
本发明进一步体现在采用根据权利要求1-7中任一项的钢生产退火钢带材的方法中，包括以下步骤：
-热轧，包括在精轧温度下的精轧和在卷取温度下的卷取；
-酸洗；
-冷轧；
-退火，优选连续退火；
-以及进一步任选的冷轧，优选轧制压缩量至少为0.6％；
其中，精轧温度选用在Ar3-10℃以上，卷取温度选用700℃以下。
优选的精轧温度选用在825℃以上，卷取温度选用在690℃以下，更优选精轧温度在900±30℃和卷取温度在670±20℃。
在该方法中，退火前的总冷压缩量优选为85％或更大。
本发明方法的一个方面中，所进行的退火后的进一步冷轧，其轧制压缩量为＞5％，或压缩量甚至为10-20％。
这样可使带材具有非常好的成形性能。在退火后的进一步冷轧情况下，即平整冷轧时，优选采用至少0.6％轧制压缩量进行冷轧。优选使用900℃的精轧温度和670℃的卷取温度的目标值。这可为形成一种非常易于加工和均匀的钢板奠定基础。优选的是，如果进行平整冷轧，应按照本发明进行10-20％轧制压缩量的轧制。这种大的压缩量仍可生产出优异机械性能的钢种。
本发明的钢种特别适用于如拔拉和薄壁展薄拉延(DWI)中包装钢的应用，例如这样的应用，比如在制造两件套的罐的罐体部分的应用方面，此时包装钢采用含Sn镀层，然后进行一系列的深拉和薄壁展薄拉延。
本钢种的优异机械性能可使要制造的罐体更轻，又满足了在包装和其它产品方面不断降低材料消耗和重量的要求。
本发明还体现在所述钢在拉伸、深拉和拉拔以及薄壁展薄拉延方面的应用，体现在对一种钢施加一种或多种涂层情况，这些涂层选自含Sn、Cr、漆、有机涂料、聚合物和它们的组合的涂层，对所述带材或板材进行单面或双面涂敷处理，以及体现在采用本发明的钢制成拉伸、深拉或拉拔和薄壁展薄拉延的产品。
现在本发明参考一些试验结果加以说明，其详细内容见下表1-5。
试验中，对连续铸造的钢在热轧机上进行热轧，精轧温度为900℃，分别采用625℃、670℃和690℃的目标卷取温度进行卷取。随后在常规酸洗线上进行酸洗并采用88-89％的轧制压缩量进行冷轧。然后进行连续退火。退火后进一步冷轧，或采用0.8％的压缩量进行表面光轧或采用4％和6％的压缩量进行冷轧。再将钢放在常规电镀锌生产线上进行镀锌。
表1试验用钢
     化学成分以0.001％重量为单位，指明之处以重量ppm为单位
  钢     C    Mn     S   Al*    Bppm    Nppm    CT(℃)       备注
   A    24    202     7    26    16    24    625     本发明钢种
   B    23    191     7    34    20    29    690     本发明钢种
   C    16    171     5    28    8    22    690     本发明钢种
   D    25    200   ＜12    35    -    20    670      对比钢种
Al*：酸溶性铝
CT：热轧后的卷取温度
表2热轧状态下的钢C的化学成分
以0.001％重量计，指明处以ppm重量计
部位     C    Mn   Al* B ppm   B*ppm  N ppm  N*ppm
带的心部     16    171    28   8     1    22   ＜2
带的边缘     16    173    28   8     1    17   ＜2
Al*酸溶性铝
B*酸溶性硼
N*自由氮
表3热轧和冷轧及退火状态下的钢C的晶粒尺寸
    位置     晶粒尺寸(ASTM)
   热轧状态     冷轧状态
    带材心部     9.0     11.5
    带材边缘     9.0     11.5
表4冷轧、退火、平整冷轧(压缩量0.8％)条件下的钢C的机械性能
位置 带材心部 带材边缘
方向 纵向 斜角方向 宽度方向 纵向
r-值  试验1试验2试验3平均  1.571.581.581.58 1.681.681.801.72  1.831.801.821.82  1.491.491.421.47
Reh(Rp)试验1试验2试验3平均  237238238238  234235235235  236235235235  247247247247
Rm     试验1试验2试验3平均  360362362361  354354356355  359356358358  358358357358
在上述表4中，r-值是指Lankford-值，Reh(Rp)为以N/mm2单位的屈服点，Rm为以N/mm2的抗拉强度。
每一列中，小的数值差别表明板材宽度上的机械性能变化小。
值得注意的是高的r-值，但特别的是每一特定方向上具有小的性能差异，其中“纵向”指轧制方向，“斜角方向”指与轧制方向成45°以及“宽度方向”指与轧制方向垂直，更尤其是心部和边缘部位性能差异小。
表5退火、表面光轧(压缩量0.8％)状态下钢A、B和D的屈服点和晶粒尺寸
钢种 屈服点N/mm2 ASTM 备注
心部 边缘 心部 边缘
A 258 256 11 11 本发明的钢
B 237 235 11 11 本发明的钢
D 262 265 11 12 对比钢
表6退火、退火后不同压缩量轧制状态下钢B和D的屈服点
    钢     退火后冷轧％     屈服点N/mm2
    心部     边缘
    B     1     231     233
    B     4     283     281
    B     6     330     333
    D     1     258     268
在一项对比试验中，表1的钢C和D通过大变形加工以检测它们的特性和性能。在此试验中，具有同样直径的镀锌板状圆形坯料，取自钢带材的心部、边缘和心部与边缘之间的部位的头、尾和中间部分，拉深成杯状，然后进行薄壁展薄拉延、修整和预制瓶颈。如此制成的预制瓶颈的罐就是那种将要制成的直径为66mm普通用途的人所公知的33cl.饮料罐。测量预制瓶径罐上预制瓶的边缘直径PSED(mm)和预制瓶塞直径PSPD(mm)。参见附图。
图1表示上述讨论的PSED和PSPD相关尺寸；
图2是PSED与PSPD关系的图形。
图1展示了预制瓶颈的罐。该罐具有比其罐身部分直径小的瓶颈，该瓶颈具有一个直径PSPD的圆筒部分和向外开口的端部最大直径为PSED的法兰，如图1所示。这些直径大小取决于材料的性能，但对成功地制成罐的形状至关重要，因为充入液体后瓶径要用来固定瓶盖。
图2中，每一个空心正方形符号，表示取自本发明的钢C的坯料制成的预制瓶径的PSED和PSPD值，每一个涂黑的正方形符号，表示由对比钢D得到的相应数值。PSED值上的垂线，在这里是56.1，表示PSED的极限值，超过此值由于法兰波纹原因将使所制造的罐报废。
结果清楚地表明使用本发明的钢的两个效果。首先对于由本发明的钢制造的罐来说，PSED和PSPD值，进而还有材料的性能，分散性更小；其次由本发明的钢制造的罐具有较小的PSED值，相应的废品率较低。

Claims (16)

1、板材或带材形式的钢，具有以下组成：    元素    最低*    最高*     CMnPSSiN ppmAl**B ppmCuSnCrNiMo 1405     402502020303050504010404010     *除非特别说明，以0.001％重量计**酸溶性的
余量为铁和不可避免的杂质，其中0.4≤B/N≤1.2。
2、根据权利要求1的钢，具有以下组成：    元素    最低*    最高*     CMnPSSiN ppmAl**B ppmCuSnCrNiMo     10140158     402002020，优选10302535254010404010     *除非特别说明，以0.001％重量计**酸溶性的
3. 根据权利要求1或2的钢，其中要求下列元素遵守以下标准值：    元素    标准值*+/-30％     CMnN ppmAl**B ppm     2016020250.8N     *除非另有说明，以0.001重量％为单位**酸溶性的
4、根据前述权利要求中任一项的钢，是冷轧、退火和进一步任选的冷轧的板材或带材形式，其中，带材的Gs-边缘的边缘区晶粒尺寸与带材的Gs-心部的中心区的晶粒尺寸差别小于0.5个ASTM单位。
5、根据前述权利要求中任一项的钢，是冷轧、退火和进一步任选的冷轧的板材或带材形式，其中，带材的r-边缘的边缘区r-值与带材的r-心部的中心区的r-值差别小于0.2个单位，优选小于0.1个单位。
6、根据前述权利要求中任一项的钢，是冷轧、退火和进一步任选的冷轧的板材或带材形式，其中，带材的Rp-边缘的边缘区的屈服点与带材的Rp-心部的中心区的屈服点差别小于20N/mm2。
7、根据前述权利要求中任一项的钢，是冷轧、退火和进一步任选的冷轧的板材或带材形式，其平均r-值至少为1.3。
8、用根据权利要求1-7中任一项的钢制造退火状态的钢带材的方法，包括以下步骤：
-热轧，包括在精轧温度下的精轧和在卷取温度下的卷取；
-酸洗；
-冷轧；
-退火，优选连续退火，进一步任选进行冷轧，优选轧制压缩量至少为0.6％；
其中，精轧温度选用Ar3-10℃以上，卷取温度选用700℃以下。
9、根据权利要求8的方法，其中精轧温度选用在825℃以上，卷取温度选用在690℃以下。
10、根据权利要求8或9的方法，其中精轧温度选用在900±30℃和卷取温度选用在670±20℃。
11、根据权利要求8、9或10的方法，其中退火前的总冷压缩量是85％或更大。
12、根据权利要求8-11中任一项的方法，其中退火后的进一步冷轧的轧制压缩量为＞5％。
13、根据权利要求12的方法，其中退火后的进一步冷轧的轧制压缩量为10-20％。
14、权利要求1-7中任一项的钢或采用权利要求8-13中任一项的方法得到的钢带材在拉伸、深拉和拉拔以及薄壁展薄拉延方面的应用。
15、权利要求1-7中任一项的钢、或用权利要求8-14中任一项的方法得到的钢，对其施加一种或多种选自含Sn、Cr、漆、有机涂料、聚合物和它们的组合的涂层，对所述带材或板材进行单面或双面涂敷处理。
16、由根据权利要求1-7中任一项的钢或权利要求15的钢或根据权利要求8-14中任一项的方法或应用得到的钢制成的拉伸、深拉或拉拔及薄壁展薄拉延产品。
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