CN85104306A - 待进行表面处理的且不产生拉伸度形花纹的基底薄钢板的加工方法 - Google Patents

Abstract

一种基体薄钢板的加工方法，该方法由下列步骤组成：对成分(按重量计)为C＜0.0070％、Si＜0.1％、M＜0.5％、A10.010-0.080％、N＜0.050％、S＜0.030(Mn/S比＞10时)、P＜0.030％的钢坯进行热轧，终轧温度不低于800℃，随后以通常方式进行冷轧、在加热到再结晶温度至800℃时进行连续退火并冷却；用双机架或多机架轧机，以不低于7％的压下量对退火薄钢板进行光轧，这样获得的钢板可制成镀锡或无锡钢板，这种钢板即使在烘烤处理之后也不产生拉伸变形花纹。

Description

本发明属于进行表面处理的基底薄钢板的生产工艺，也就是说，这是一种可对其表面进行处理的作为基底用的薄钢板，即对其表面涂覆薄薄一层锡或铬的薄钢板，例如，马口铁和无锡钢板。此种表面处理的薄钢板可有效地避免在加工过程中，特别在拉伸过程中产生变形花纹。

例如，根据JisG3303的规定，按预定的洛氏T硬度值（HR30T）可将回火程度划分为几种范围;从T-1（HR30T;49±3）至T-6（HR30T：＞0±）。这种分类是按装箱退火划分的，特别是从T-4-CA至T-6-CA的分类规定是按连续退火做出的。

本发明特别适用于位于上述分类范围中的回火程度为T2或更高的马口铁以及类似范围的无锡钢板。

到目前为止，属于T-1至T-4级的，用于镀锡制成的马口铁的基底薄钢板主要是用含碳量为0.01至0.10%（按重量计）的铝镇静低碳钢来生产（以下将以“%”表示钢中的其他元素含量）。而T-5和T-6级的基底薄钢板主要是用添加了P或N的低碳铝镇静钢来制造，加P或N的目的是提高硬度。

在进行表面处理的基底薄钢板上进行的退火方法与马口铁的性能间的关系可描述如下;

装箱退火：

由于从再结晶温度（550-700℃）逐步冷却到接近室温的温度需要经过几天时间，钢中的大部分碳将转变为碳化物。另一方面，在加热时，钢中的氮将转变为氮化铝。

就是说，由于钢中的C和N末溶于固溶体中，因而，即便在镀锡之后进行表面光轧和镀锡合金处理（一种称之谓软熔的处理方法，即使钢在230°-250℃停留若干秒）时也不会发生应变时效，从而不会导致屈服点伸长。

连续退火;

以10-30℃/秒的速度快速加热到600至700℃之后，若在此温度停留几十秒，则会出现再结晶。然后再以5-50℃/秒的速度冷却到室温。这样，大部分的C和N即溶于固溶体中。此后，在表面光轧时钢中将产生位错。在镀锡之后进行镀锡合金处理时溶质C和N将集聚于位错线上并引起应变时效硬化。这样，当用这种薄钢板制罐或其他类似产品时，由于屈服点伸长而形成了“织构”花纹（称为“拉伸变形花纹），此花纹严重地影响了外观。还有，最近在日本专利申请公开说明书No27933/1983中提出一项技术，即在连续退火过程中通过淬火和随后的过时效处理法制造一种软的马口铁的技术。然而，此种技术仍然无法避免产生拉伸变形花纹。特别是，在温度下不低于200℃并停留大约10分钟的情况（例如烘烤精整处理）下，将出现明显的拉伸变形花纹。

就是说，回火程度大约为T-2至T-3（在连续退火过程中通常产生的结果）的软马口铁产生了相当多的拉伸变形花纹。这将产生问题。

另外，在日本专利文献No    3413/1981中提出了一种生产硬马口铁的技术，即通过采用连续退火和表面光轧相结合的工艺使钢板达到回火程度为T-4至T-6的技术。

该文献提出了，以含有不超过0.1%的C（下述实例中的含碳量不超过0.04%），不超过0.05%的Si，0.05至0.4%的Mn，0.01至0.1%的酸溶Al和0.002至0.01%的N的铝镇静钢作为基底材料，在连续退火后分别进行热轧和冷轧，热轧终轧温度为700至900℃，冷轧压缩量为75-93%这样可使表面硬度达43至58。然后根据要求的表面硬度范围为HR30：44-75的回火程度进行压下量为1.5-30%的湿式光轧。

还有，日本专利申请公开说明书NO    114，401/1980和No    106    005/1980提出了这样的一个可行工艺，即具有所要求的回火程度的基底钢板可以通过控制光轧的压下量的办法来有选择地制备。然而，这些专利都属于仅仅通过规定工作轧辊直径范围或有选择性地采用湿式轧制或干式轧制的办法以调节硬度的方法。

当考虑到光轧过程的加工硬化现象时便可以容易地推论出，可籍光轧获得预想的回火程度。这种方法可达到作为马口铁所要求的材料特性之一的硬度，但完全不能作为避免在加工过程中产生拉伸变形花纹的一种办法。特别是基底薄钢板在烘烤之后，如果不进行时效的话则不能进行加工。

也就是说，如果基底薄钢板含有上述元素并经过前述的连续退火之后，则在随后的光轧过程中将产生大量应变，因为大量的碳仍在固溶体中，这样应变时效就可能发生。所以，仍然存在这种缺陷，即在下述情况下仍可发生应变时效：在对光轧薄钢板镀上锡之后，在230-300℃下进行几秒钟的合金处理的情况下或在镀Cr之后进行烘干加热以获得无锡钢板的情况下。这样在加工过程（如板金加工）中即可产生明显的拉伸变形花纹。

由于考虑到这种缺陷，本发明者在日本专利申请书No    197、224/1983中提出这样一种技术：专门使用一种含碳量极低的铝镇静钢，其中含碳量不超过0.002%，根据需要可添加一点Nb对这种钢板进行连续退火处理。这种软基底薄钢板即可用于镀锡。

日本专利申请书No    5425/1983提到了这样一种用于镀锡的硬基底薄钢板的加工方法。对含碳量极低的薄钢板（含碳量不超过0.0030%）进行连续退火和按需要添加了Nb或Ti的冷轧钢板进行压下量不少于10%的光轧都不会产生拉伸变形花纹。

按这些方法，需要极大地降低含碳量，添加Nb或Ti。还有，如果不添加Nb或Ti，则光轧压下量不得少于10%以便完全防止产生拉伸变形花纹。

本发明的目标是消除上述先有技术中存在的问题。

更具体地说，本发明的目标是提出一种待进行表面处理的基底薄钢板的加工方法，同时在加工过程中能有效地抑制拉伸变形花纹的产生。

在对经过熔锡处理及烘烤处理（在镀过锡之后进行）之后而仍不产生拉伸变形花纹的马口铁的加工方法进行核查之后，本发明者发现，既使当含碳量的范围不超过0.007%（这很容易实现），本发明所想实现的目标可借助于双机架或多机架轧机，以不低于7%的压下量进行光轧来实现。

也就是说，根据本发明，对基底薄钢板可规定一种加工方法，该方法包括有若干个组合的加工步骤;对按重量计的含碳量不超过0，0070%（为简便起见，下面以“%”简明地表示钢中的元素含量）的钢坯进行热轧，该钢含Si不大于0.1%，Mn不大于0.5%，Al从0.010至0.080%，N不大于0.0050%，S不大于0.030%（只要锰硫比Mn/S不大于10），P不大于0.030%，同时热轧的终轧温度不得低于800℃;对热轧出来的钢按通常方法进行冷轧;对冷轧后的薄钢板进行连续退火，退火温度从再结晶温度至800℃，随后冷却;然后用双机架或多机架轧机，以不低于7%的压下量对退火的薄钢板进行光轧。用这种方法加工出来的待进行表面处理的基底薄钢板可以用作马口铁或一种无锡钢。尽管这些加工步骤是特别简便的，但却可使这种钢板即便在烘烤处理之后也不会产生拉伸变形花纹。

在阅读完有关本发明的说明和附图之后，对本发明的上述这些和其他的目标特点和优点将会有更好的理解。并且可以理解到，在本发明有关的技术领域中的熟练人员可以容易地对同一发明进行一些改型，变更和变化，但这不偏离本发明的实质或本发明的权利要求的范。

为了更好地了解本发明，现对附图作以下说明;

图1表明光轧压下量和含碳量对产生拉伸变形花纹的影响;

图2表明光轧压下量对硬度变化和出现变形花纹的影响;

图3所示为实例中所采用的连续退火炉的工艺流程图。

根据本发明，待进行表面处理的基底薄钢板中的元素的状态，尤其是碳的状态具有重要的作用。

如前所述，因为含碳量通常高达0.01至0.10%，所以在连续退火过程中，大部分碳仍在固溶体中（通过急冷形成的状态）。这样，在涂镀之后进行的光轧过程中和涂镀合金处理过程中，溶质碳原子就聚集在位错线上从而产生拉伸变形花纹。因此，最好是，在连续退火后钢中固溶体中的碳原子数量要尽可能地少。减少固溶体中含碳量的最有效的办法是减少钢中的含碳量。

为了找出含碳量，光轧压下量和烘烤处理后产生的拉伸变形花纹之间的关系，根据实验准备了一些含碳量不同的真空熔炼钢并进行了下述一些实验。

钢样中的含碳量变化范围是从0.0020至0.12%其他元素的含量是正常的，即Si＝0.01-0.02%，Mn＝0.23%，P＝0.011～0.012%，S＝0.007-0.009%，Al＝0.028-0.030，N＝0.0028-0.0025%。

将各种钢样锻成厚为30mm的扁钢坯。然后，将钢坯加热至1.250℃进行热轧并轧成厚2.6mm的热轧钢板，终轧温度为860℃。之后立即将热轧钢板放置于560℃的炉中，然后逐渐冷却达30分钟，这相当于在560℃带卷温度进行的处理。

在酸洗之后，用一小型轧机对上述所得钢板进行冷轧，轧成厚度为0.32mm。然后按连续退火工艺流程进行再结晶退火。

就是说，借助于一些处理模拟装置，将冷轧薄钢板以15℃/秒的速度快速加热至710℃，在此温度保温30分钟，然后以10℃/秒的冷速快速冷至室温。

随后，用一小型轧机以不同的压下量进行单道次或二道次的光轧。之后，将如此冷轧过的薄钢板置于250℃的油浴槽中3秒，然后放入水中冷却，这样即可进行涂镀之后的合金处理和镀锌。

然后，在210℃烘烤20分钟。

之后，对一冲切成直径为95mm的薄钢板进行拉伸，拉伸深度为5mm。加工条件是，冲模直径50mm，压边力为1吨，冲头直径是33mm。用眼睛观察在拉伸过程中出现的变形花纹。含碳量，光轧压下量和拉伸变形花纹的关系示于图1中。

可以观察到，即便光轧压下量是相同的，用单道次和二道次加工方法加工出的薄钢板的光轧效果也是不同的。从该图可以清楚地看出，如果含碳量不大于0.007%，光轧压下量不小于7%，进行的是二道次轧制（即经过两个机架）则在拉伸时出现的变形花纹可减少到实际上不存在什么问题的程度。为了进行比较，对进行了相同处理的材料进行了抗拉试验。其结果是，即便当以大压下量光轧过的钢材的应力-应变曲线中出现了明显的屈服点伸长现象时，在上述的浅拉伸试验过程中，在许多情况下并末观察到有变形花纹产生。原因尚不清楚，然而可以认为，这是由于以大压下量光轧过的材料的上屈服点不明显，因而当屈服时应力将稍微增大。这种变形方式是被称作超低碳钢的一种特殊现象。

如果钢中的Si、Mn，S、P等元素添加得过量，则在连续退火过程中晶粒长大将受到限制，从而产生硬化现象，这将导致，在随后的光轧过程中硬度的提高以及马口铁的抗腐蚀能力的下降。所以，根据本发明，钢中的这些元素的含量应尽可能少些。需要将Si、Mn、S、P等含量分别限制在不超过0.1%，不超过0.5%，不超过0.030%和不超过0.030%的范围内。

因为S在热轧时可产生脆性，因而要求将这种元素固定在MnS中，Mn的需要量应使Mn/S＝10。

因为需要以Al将N固定在氮化铝中，因而铝的最低需要量为0.010%。但添加量过多将增加成本，因此上限规定为0.080%。

如果И溶于固溶体中则象C溶于固溶体中一样，将会在产品加工过程中产生拉伸变形花纹，所以N的含量应尽可能得少。当上限规定在0.0050%时，上述的将N固定在铝中的要求就能达到。

如上所述，将那些根据上面提到过的规定而调节好成分的钢，做成钢坯，然后对在钢锭加工过程中已经适当轧制的或最好是连续铸造的钢坯按照本发明的要求在加工过程中进行热轧。在钢中含碳量极低的情况下，特别是当钢中不添加诸如Иb等元素时，如果热轧终轧温度低于800℃，则晶粒就变得很大，这样不仅在拉伸过程中会出现粗糙的表面，而且时效性能也迅速变坏。因此，终轧温度不得低于800℃。

除上述提到以外，对热轧和冷轧的其他方面的条件无特殊要求，可按一般的情况处理。

关于冷轧之后进行的连续退火的条件，需要规定退火温度不得低于再结晶温度。然而，如果退火温度超过800℃，则不仅使钢板通过连续退火炉时极为困难，而且使晶粒变大，从而产生粗糙表面。

根据本发明，涂镀过金属的薄钢板，如马口铁或无锡钢板在镀锡和熔锡处理（对无锡钢板则进行相应的处理）之后，它们之所以不产生拉伸变形花纹的特性（拉伸变形花纹是由于屈服点伸长引起的）仅仅是由于采用了含碳量不大于0.0070%的超低碳量铝镇静钢作为原材料并在连续退火之后对冷轧薄钢板进行了7%压下量的光轧。

刚进行完连续退火的薄钢板是极软的，因为原材料用的是含碳量极低的铝镇静钢，所以用光轧机进行7%压下量的轧制是很容易的。

进行了下述的试验以确定光轧压下量的影响。

用真空冶炼方法制造了含有下列成分的钢以作为试验用的原材料;C，0.0035%、Si，0.01%;Mn，0.23%;Al，0.031%И，0.0031%;P，0.011%;S，0.007%。在连续退火之前进行的加工步骤与前述的主要试验所进行的步骤是相同的。

对已进行过连续退火的薄钢板按二道次方式以7-20%的压下量进行光轧并在250℃油槽中停留了3秒钟，然后在210℃温度下进行20分钟的烘烤处理。

然后按前述的主要试验方法对材料进行硬度测定和同样的浅拉伸试验以检验是否出现拉伸变形花纹。

以任何压下量光轧的材料都没有产生变形花纹也没有产生什么问题。由此可知，对回火程度大约为T-21/2、T-3、T-4的马口铁进行压下量分别为7%，10%和15%的光轧加工是适合的。

如上所述，本发明是确定一种回火程度不小于2的马口铁和无锡钢的有利加工方法。这种基于一种全新概念的加工方法就可以完全避免拉伸变形花纹的产生;使用极低含碳量（不大于0.0070%）的铝镇静钢作为原材料并结合进行光轧。使用任何一种通常使用的双机架或多机架的轧机都是可以的。

实例

生产了一种在转炉中冶炼出来的并经过连续铸造而造成的钢坯，其成分如表1所示。该钢坯按表1所示的热轧条件轧成2.3毫米厚的钢板。

酸洗之后，用一连轧机将钢板冷轧成0.8毫米厚。

然后，按图3所示的工艺流程在一连续退火炉中进行连续退火。将如此处理过的薄钢板用一台三机架轧机以1.5%，8%和15%的压下量进行光轧并在一电镀流水线上进行Иe25镀锡，进行了熔锡处理。

对经过上述处理的薄钢板再进行210℃、20分钟的烘烤处理。然后进行硬度测量。再后进行类似于主要试验中所进行的浅拉伸试验。

试样（A）-（C），（F）和（G）全部达到了本发明的目标，压下量为8%和15%的光轧加工分别使镀锡板达到了回火程度T3和T4。这些薄钢板既便在浅拉伸试验过程中也完全不产生拉伸变形花纹，并表现出突出的可加工性。

虽然试样（D）并末产生拉伸变形花纹，然而在加工之后表面是粗糙的。所以这种钢不适合于深拉伸。因为试样钢板（E）中含有大量溶于固熔体中的碳，所以用压下量为8-15%的轧制方法不能完全避免变形花纹的出现。

表2

^＊1：0 不产生变形花纹

×    产生变形花纹

^＊2：粗糙表面

Claims (1)

1、一种用于涂镀的基底钢板的加工方法，该方法包括有下列组合的加工步骤。

对下述成分的钢坯进行热轧：按重量计含碳量不大于0.0070%、含硅量不大于0.1%(按重量计)，含锰量不大于0.5%(按重量计)含铝量不大于0.010-0.080%(按重量计)，含氮量不大于0.0050%(按重量计)，如果Mn/S不小于10，则含硫量不大于0.030%(按重量计)，含磷量不大于0.030%(按重量计)，热轧时的终轧温度不低于800℃；

对如此热轧过的薄钢板可按通常的方式进行冷轧；

对如此冷轧过的薄钢板进行连续退火，退火的加热温度可从再结晶温度至800C，随后冷却；

然后对如此退火的薄钢板以不低于7%的压下量进行光轧，可以使用双机架或多机架轧机。

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