專利名稱：一種高硬度鍍錫原板用鋼及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種在二次冷軋生產的高硬度鍍錫用原板制造方法，特別涉及一種用于制作有焊接要求的三片罐等用途的鍍錫原板用鋼及其制造方法。
背景技術：
二次冷軋材廣泛應用于食品、化工等包裝行業的罐身、罐蓋。近幾年發展起來的二次冷軋型產品更是以它的高強度、極薄厚度以及一定的加工性能等特性而成為鋼罐生產商降低成本、保證質量的首選，但三片罐等用途普遍要求焊接質量高，要求在罐身焊接翻邊、 擴徑等加工后不開裂。現有技術有介紹有關二次冷軋材高硬度鍍錫原板的。CN101649381A公開了一種二次冷軋鍍錫原板的生產方法。該方法包括以下步驟 鐵水脫硫后經轉爐復吹冶煉和真空處理，再經熱軋后控制鋼材化學成分的重量百分比滿足:C :0. 05 0. 13,Si 彡 0. 030,Mn 彡 0. 60,P 彡 0. 020,S 彡 0. 050，其余為 Fe 及不可避免的雜質；鋼材經稀酸清洗再用HC軋機進行第一次冷軋，累計壓下率控制在85 90% ；然后經全氫爐罩式退火，退火溫度控制在510 560°C之間；再用HC軋機進行第二次冷軋，累計壓下率控制在30 40% ；最后經雙機平整即得二次冷軋鍍錫原板。CN101603147A公開了一種適用于沖壓加工、用低碳鋁鎮靜鋼生產的硬質鍍錫板， 原板化學成分(wt% )為 C :0. 08 0. 13,Si 彡 0. 025,Mn 彡 0. 65,P 彡 0. 020,S 彡 0. 020、 Alsol :0. 02 0.06、TI彡0.03、N彡0.005，其余為鐵和不可避免的雜質。生產工藝采用鐵水煉鋼一連鑄一熱軋一推拉式酸洗一HC軋機冷軋一電解脫脂一全氫罩式爐退火(BAF)— 雙機平整一電鍍錫，獲得該硬質鍍錫板。本發明的硬質鍍錫板具有成本低、硬度高、沖壓加工性能好等優點，可廣泛用作食品和飲料等包裝材料。以上現有技術都是通過罩式爐退火后再經二次冷軋生產高硬度鍍錫原板，其材料成分中，C 0. 05 0. 13%,Mn :0. 49 0. 60%范圍內，其余成分含量盡量少，用其成分工藝生產較高的硬度鍍錫原板產品，因碳高且二次冷軋變形率大，該產品焊接等加工性、性能均勻性，表面質量較差，以及生產成本較高等。
發明內容
本發明目的在于提供一種具有優良焊接性和加工性的二次冷軋生產的高硬度鍍錫原板用鋼板，解決制罐中出現的焊接后翻邊開裂的現象，本發明控制碳，氮含量，通過熱軋溫度、冷軋變形量、退火溫度和二次冷軋率的控制實現高硬度的效果。為實現上述目的，本發明的高硬度鍍錫原板用鋼的化學成分的重量百分比為C 0. 02 0. 05%，Si 彡 0. 03%,Mn :0. 20 0. 50%，P 彡 0. 015%，S 彡 0. 015%, Al :0. 01 0. 05%, N 0. 0080 0. 0160%，其余為鐵和不可避免的雜質。本發明中的術語“高硬度”是指HR30T硬度為70 80。本發明的另一個目的是提供上述高硬度鍍錫原板用鋼的制造方法。該方法包括
將上述成分經鐵水預處理、轉爐冶煉、爐后精練、熱軋、酸洗、冷軋軋制、連續退火及二次冷軋。其中熱軋控制加熱溫度為1150 1250°C，終軋溫度控制在Ar3以上，卷取溫度彡580°C ；冷軋變形量控制在80% 92%，連續退火溫度為580 650°C ；退火時間為 40 120秒；二次冷軋率為15 觀％，其它按常規工藝進行。得到產品的性能為硬度 HR30T70 80。優選地，終軋溫度為850 950°C。優選地，卷取溫度為550 580°C。優選地，二次冷軋變形量為18 。本發明成分設計和生產工藝控制原理為由于二次冷軋材主要用于要求硬度較高的三片罐等用途，不僅要求硬度高、而且需要卷筒焊接后翻邊等變形不開裂，根據此用途要求，重點設計一套化學成分、熱軋溫度、冷軋變形量、退火溫度、二次冷軋率以達到三片罐加工要求，因此本發明鋼種成分控制原理如下C:由于C在材料中以間隙原子和滲碳體的形態存在，在鋼中具有很強的強化作用，為了強化材料，需要在材料中保留一定量的碳來提高強度，但碳太高不有利二次冷軋后成品加工，且焊接性能變差，主要是碳太高焊縫及焊縫熱影響區硬度高塑性差，在對焊接罐擴徑、翻邊時容易開裂，所以碳越低有利于桶身及焊縫材料塑性的提高。同時碳過高，特別是處在包晶區的碳容易產生板坯裂紋，比如CN101603147A的碳在0. 08 0. 13%正處在包晶區，連鑄生產困難。但碳太低，提高了材料Ar3溫度，如果材料薄更容易在二相區軋制產生混晶組織，而且碳太低增加冶煉成本，因此，本發明將C控制在0. 02 0. 05%的范圍內。Si 硅使材料強度提高的元素，但Si容易在熱軋時產生低融點的SiA "FeO共晶系的氧化鐵皮，在熱軋用高壓水難以清除，從而殘留在熱軋鋼板上呈紅色氧化鐵皮，這種氧化鐵皮深深的咬合在熱軋鋼板上難以酸洗洗掉，因而產生冷軋表面質量不良，影響鋼板的外觀，甚至導致沖壓開裂，因此，本發明中Si的含量越低越好，盡量將Si控制在0. 03%以下。Mn =Mn和C 一樣是材料的強化元素，適當在材料中加入少量Mn有利于強度的提高，同時加入少量Mn可以和S結合生成MnS，減少表面熱脆，避免表面質量問題；但加入過多對沖壓加工不利且成本提高較多，所以，本發明將Mn控制在0. 20 0. 50%。P、S :P、S越低加工性越好，P可以提高材料的強度，但P會導致材料的脆性，S對材料是有害元素，會產生夾雜物，影響材料的韌性，特別是對制罐在后道工序的翻邊之類二次加工性、耐蝕性不利。所以P、S的含量要盡量的低。一般P控制在0.015%以下；S控制在0. 015%以下。Al =Al作為脫氧劑在煉鋼時添加，同時作為提高材料加工性有利，小于0. 01%時材料脫氧效果不好，材料中會產生大量的夾雜，鋁添加過多會促進N的析出，對材料強化不利。因此，本發明將Al含量控制在0. 01 0. 05%。N:氮和碳一樣是間隙強化元素，N高材料強度上升，在二次冷軋一定變形量的軋制條件下N對材料時效性影響較小，而且N對焊接性基本沒有影響，用N置換C對焊縫及焊縫熱影響區的塑性有改善作用，為了能得到目標的材料硬度，本發明將N控制在0. 0080 0. 0160%。本發明的材料經連鑄制成板坯，接著進行熱軋，熱軋工藝控制原理如下加熱溫度熱軋加熱溫度對AlN的溶解、析出影響較大，加熱溫度小于1150°C以下基本不溶解，因此加熱溫度最好大于1150°C，材料中C、N原子溶解較充分，C、N間隙強化作用得以發揮，但加熱溫度太高材料表面容易出現缺陷，所以本發明控制熱軋加熱溫度為 1150 1250 。熱軋終軋溫度熱軋終軋溫度采用高于Ar3的溫度進行軋制，過低進入二相區軋制，影響生產和材料的性能均勻性，優選地，熱軋終軋溫度為850 950°C。卷取溫度卷取溫度如果大于580°C時，AlN析出物較多，N的強化效果變差，導致成品硬度下降，所以卷取溫度應< 580°C。優選地，卷取溫度為550 580°C。冷軋工藝控制原理如下一次冷軋變形量一次冷軋率應盡量大，如80 90%，可以降低退火溫度，但過大軋制困難。退火溫度退火溫度對沖壓加工性能影響較大，退火溫度太低硬度過高，加工性變差。但退火溫度過高硬度偏低，所以本發明的退火溫度控制范圍在580 650°C，退火時間為40 120秒。二次冷軋率二次冷軋變形量對材料的硬度和耐時效性影響顯著，隨著二次冷軋變形量的增加，可移動和不可移動位錯密度增加、硬度提高，如果材料受到外力的作用，變形不會集中在晶界，而向晶粒擴散，從而不會產生柯氏氣團引起的起愣或滑移線材料缺陷。 二次冷軋率太小則得不到所需要的硬度和耐時效性，二次冷軋率太大則硬度過高塑性變差，會導致制罐加工性變差，同時材料在二次冷軋軋制時也困難。所以二次冷軋率最好控制在15 沘％，優選為18 沘％。按照本發明的方法經過二次冷軋生產的材料具有優良焊接性、加工性等特點，用于三片罐罐身等。本發明加入合金較少、采用連續退火生產性能均勻性好，生產成本較低、 質量優良、生產穩定，適合各類廠家工業化生產。
具體實施例方式以下通過具體實施例對本發明的特點進行詳細說明。本發明的三個實施例(A C)和一個比較例D的化學成分見下表1 表1實施例和比較例的化學成分，Wt %
權利要求
1.一種二次冷軋生產的高硬度鍍錫原板用鋼，其重量百分比化學成分為C :0. 02 0. 05%,Si 彡 0. 03%,Mn :0. 20 0. 50%,P 彡 0. 015%,S 彡 0. 015%,Al :0. 01 0. 05%, N 0. 0080 0. 0160%,其余為鐵和不可避免的雜質。
2.一種二次冷軋生產的高硬度鍍錫原板用鋼板的制造方法，包括將 C 0. 02 0. 05%, Si 彡 0. 03%, Mn 0. 20 0. 50%, P 彡 0. 015%, S 彡 0. 015%, Al 0. 01 0. 05%，N 0. 0080 0. 0160%，其余為鐵和不可避免的雜質的成分進行冶煉， 并連鑄成鋼坯；將鋼坯加熱到1150 1250°C進行熱軋，終軋溫度為Ar3以上； 進行卷取，卷取溫度< 580°C ； 一次冷軋，變形量控制在80 90% ；一次冷軋后進行退火，退火溫度為580 650°C，退火時間為40 120秒； 二次冷軋，變形量控制在15 觀％。
3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述的終軋溫度優選為850 950°C。
4.如權利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述的卷取溫度為550 580°C。
5.如權利要求2 4任一所述的方法，其特征在于，所述的二次冷軋變形量為18 28%。
6.如權利要求2 5任一所述的方法制造的高強度鍍錫原板用鋼板。
7.如權利要求6所述的高強度鍍錫原板用鋼板，其硬度HR30T70 80。
全文摘要
本發明涉及一種二次冷軋生產的高硬度鍍錫原板用鋼，其重量百分比化學成分為C0.02～0.05％，Si≤0.03％，Mn0.20～0.50％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al0.01～0.05％，N0.0080～0.0160％，其余為鐵和不可避免的雜質。該高強度鍍錫原板用鋼的制造方法，包括將上述成分進行冶煉，并連鑄成鋼坯；將鋼坯加熱到1150～1250℃進行熱軋，終軋溫度為Ar3以上；進行卷取，卷取溫度≤580℃；一次冷軋，變形量控制在80～90％；一次冷軋后進行退火，退火溫度為580～650℃，退火時間為40～120秒；二次冷軋，變形量控制在15～28％。本發明的高強度鍍錫原板用鋼板具有硬度HR30T 70～80，而且具有優良的焊接性和加工性。適合用于制作三片罐等用途。
文檔編號B21B37/56GK102286688SQ20101020496
公開日2011年12月21日 申請日期2010年6月21日 優先權日2010年6月21日
發明者班必俊 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司