深冲食品罐用镀锡基板及其生产方法

专利名称：深冲食品罐用镀锡基板及其生产方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金材料领域，具体涉及一种深冲食品罐用镀锡基板及其生产方 法。
背景技术：
镀锡板属于可自然降解的环保型包装材料，加之保藏性、避光性、坚固性和特有的 金属装饰魅力，镀锡板在食品罐和饮料罐的消耗占总产量的90%左右。但是近年来，由于钢 材涨价、镀锡板成本增加，在很多领域塑料包装有替代金属包装的趋势，开发新型低成本的 深冲用镀锡基板是今后食品包装用钢的发展方向。目前国内企业生产的镀锡基板质量不理想，化学成分和性能不稳定，钢板的厚度 公差、平直度、镀层均勻度、剪切精度、表面光洁度、硬度等波动较大，特别要求较高的食品 深冲罐用镀锡基板，且在使用罩式退火炉生产中，生产的镀锡基板板面易粘结，难以稳定生 产出高品质镀锡板。薄规格镀锡板的用途主要在食品制罐上，故涉及食品安全的方方面面。因此，从单 个食品制罐角度，对钢的厚度、性能的均勻性要求很高；从批量制罐角度，对钢的纯净度、稳 定性要求很高。深冲用钢生产常规的方法是化学成分上要求较低碳、氮，热轧时在Ar3 (奥 氏体向铁素体转变的温度)以上温度终轧，镀锡时采用高温退火以提高r值(塑性应变 比)，光整时采用较小的光整延伸率减小因加工硬化导致的屈服强度提高，η值(加工硬化 指数)降低。目前，国内外对特殊用途的镀锡基板以及冷轧和退火工艺对镀锡板性能的研究较 多，而对镀锡板热轧态组织和性能对镀锡板性能的研究较少。日本专利号为JP58027933专利文献，其提供的低碳铝镇静钢化学成分(％ )为 C 0. 02-0. 09，N < 0. 006，Als 0. 002-0. 15，采用连铸-热轧-冷轧-连续退火(CA)处理 工艺生产，尤其在退火过程中在680°C时保温20S以上的镀锡钢板及生产方法。还有国内宝 山钢铁公司提供的采用冷气动力喷涂技术喷镀锡或锡合金镀层，然后经平整或冷轧处理形 成表面平整光洁的镀锡金属板，再经软熔处理形成光亮镀锡板的制造方法。专利公开号CN 101591755A公开了一种酸性食品罐用镀锡原板及其制造方法。该酸性食品罐用镀锡原板化 学成份重量百分比为:C 0. 01 0. 13 ；Si 彡 0. 20 ；Mn 0. 30 0. 50 ；P 0. 010 ；S 0. 010 ； Cu 0. 080 ；Ni 0. 080 ；Sn 0. 020 ；Mo 0. 020 ；Cr 0. 080 ；Als 0. 010 0. 040 ；N 0. 004 ；余 量为Fe及小可避免的杂质。其制造方法包括如下步骤铁水脱硫后经转炉复吹冶炼和真空 处理，进行连铸，然后对铸坯进行热轧、酸洗、冷轧，再依次经电解清洗、退火、双机平整后进 行电镀锡，此发明的镀锡板耐腐蚀性能较好。

发明内容
本发明针对目前食品罐用镀锡基板的技术现状，通过优化钢种化学成分配比，并 采用ZSP板坯连铸连扎工艺流程，采用可逆轧机五道次可逆轧制，采用罩式退火炉全氢罩式退火，而获得一种C含量相对较高，薄规格，深冲，镀锡优良，冲压食品罐质量较稳定，正 品率高的深冲食品罐用镀锡基板及其生产方法。本发明采用的技术方案是一种深冲食品罐用镀锡基板，其化学元素组成成分的重量百分比为C 0. 04%； Si 彡 0. 02% ；Mn 0. 20 0. 25 ；P 彡 0. 02 ；S 彡 0. 018 ；Als 0. 005 0. 040% ；其余为铁 和不可避免的杂质。上述深冲食品罐用镀锡基板的生产方法，包括炼钢步骤、热轧步骤、冷轧步骤，其 中a.炼钢步骤中冶炼工序为KR脱硫一转炉复吹冶炼一RH真空处理，钢材的化学成分重量百分比 满足C 彡 0. 04%, Si 彡 0. 02%,Mn 0. 20 0. 25,P 彡 0. 02, S 彡 0. 018, Als 0. 005 0. 040%，其余为Fe及不可避免的杂质；连铸工序为采取全程氩气保护浇铸，钢水过热度30-35°C，拉速1. 3m/min，采用 液压振动式平板形结晶器；b.热轧步骤中加热工序为铸坯进炉温度700°C、出炉温度1210°C，铸坯在炉停留时间150min ；热轧工序为经五道次粗轧后进入热卷箱卷取，除磷后七机架热连轧，并采用润滑 轧制，开轧温度1100-1150°C、终轧温度890士 10°C ；冷却、卷取工序为层冷方式采用前段连续冷却，冷却速率> 23. O0C /s，快冷到 560 士 15 °C，进行卷取；c.冷轧步骤中酸洗冷轧工序为热轧卷开卷后进入酸洗槽，酸洗速度100 120m/min，然后进入 单机架冷轧可逆轧机，总压下率为75% ；冷轧后卷取；退火、平整工序为冷轧硬卷进入全氢罩式退火炉，退火温度670 690°C，保温时 间为13 15h，平整延伸率1. 0 1. 2%，即得硬度为51-53HV的镀锡原板。与现有技术相比，本发明的显著效果和技术特点是本发明提供的深冲食品罐用镀锡基板化学成分配方，在严格控制碳、硅、硫、磷含 量的基础上，合理控制Als的含量，使钢中所存的Als既起到细化带钢晶粒的作用，又不会 因为Als含量高而使带钢强度增加、塑性降低及影响钢水的洁净度。检测指标表明，按照本 发明配方生产的超深冲级低碳冷轧钢其力学性能指标完全可以满足相关产品要求。此外， 本发明所提供的超深冲级低碳冷轧钢炼钢方法，经过铁水预处理、顶底复吹转炉吹炼、出钢 后氢站脱氧、吹氢精炼、保护浇铸、真空二次精炼等工序的过程控制，可达到降低C含量、提 高钢水洁净度和铸坯质量，确保带钢力学性能，且使生产过程容易控制的目的。本发明采用生产效率较高的短流程板坯连铸连轧工艺，其在连铸过程、加热制度、 轧制过程等方面与传统热连轧工艺存在明显的差异，其中ZSP工艺特点在于采用直接热装 料、中间坯热卷取、七机架连轧、轧制润滑和层流冷却，通过中间坯热卷箱卷取，能够使中间 坯头尾温度均勻，防止温度下降过快，因此，此生产流程可以灵活调整轧制温度和压下率， 得到所需的组织和性能，生产出低成本高性能的低碳铝镇定钢。本发明中选用的原材料低碳钢化学成分的机理以及生产方法中各项技术参数限定的原理如下C是钢中不可缺少的提高钢材强度的元素之一，随着碳含量的增加，钢中渗碳体 Fe3C^f加，硬度也增加，但同时其冷加工(冲压、拉拔)和焊接性能变坏。因此，本发明的冷 轧镀锡原板选用低碳钢，其碳含量为< 0. 04%，偏上限控制，可以保证冷轧原板具有较好的 冷加工性能和一定的硬度。Si 镀锡原板Si的含量越高，则硅被氧化生成的Si02含量随之增高，钢板表面的 Si02含量越高，则镀层的粘附性越差。镀锡板的耐蚀性随Si含量的上升而下降，且食品罐 用镀锡板镀耐蚀性能有一定的要求。因此，为保证镀锡原板的耐蚀性和耐时效性，对Si含 量进行严格的控制，Si含量0.020%。Mn能强化铁素体，而且还固溶增加镀锡板基材的硬 度，此外，钢中加入锰能防止在热加工时因硫引起钢的脆化。但镀锡原板Mn的含量高，镀锡 板的耐蚀性下降，因此Mn含量应偏下限控制。P容易发生偏析，对性能和组织的均勻性有不利影响，并导致耐蚀性能降低，对于 镀锡板原板而言，磷的含量最好尽可能低，否则冲压时就易开裂，成型性也会出现问题。S，一般来说，硫的含量是越小越好。钢中S的偏析倾向大，且硫化物夹杂对镀锡板 的深冲性能影响较大，因此，S含量的控制应尽可能的低。
具体实施例方式下面结合实施例详述本发明。本实施例中，ZSP生产线长309. lm，酸洗冷轧线长250m，成品镀锡基板卷材规格为 (0. 2 1. 5) X (900 1300) XC，卷重16吨左右，硬度为53HV，化学元素组成成分的重量百 分比为C 0. 03%, Si :0. 01%, Mn :0· 24%, P :0· 013%, S :0· 009%, Als :0· 028%。 其生产方法按如下步骤进行1、冶炼炼钢炉采用容量为120吨的转炉，出钢量为125吨，出钢温度1655°C。炼 钢炉炼出来的钢水在RH精炼炉中进行精炼，采用升温、成分调整、钙处理等常规方法，使精 炼结束后的钢水成分重量百分比控制为=C 0. 03%, Si 0. 01%,Mn 0. 24%,P 0. 013%,S 0. 009%, Als 0. 028% ；精炼后钢水温度 1610°C。2、连铸全程氩气保护浇铸，钢水过热度35°C，采用平板形结晶器，该结晶器为液 压振动，铸坯拉速1. 3m/min，铸坯厚度为180mm。3、加热铸坯经过二冷段冷却后进入加热炉，铸坯进炉温度700°C、出炉温度 1210°C，铸坯停留时间150min。4、粗轧铸坯出加热炉后，经过高压水除鳞机去除表面氧化铁皮进入带立辊的可 逆粗轧机粗轧，粗轧5道次后进入热卷箱卷取。5、精轧中间坯出热卷箱除磷后，进入七机架热连轧机组，开轧温度1100°C、终轧 温度900°C，F7轧制速度为9m/s，热轧厚度为4_，相对压下率为Fl 12. 7% ；F2-F3 41. 8% ； F4-F5 39. 4% ；F6-F7 17. 8%。6、冷却、卷取层冷方式采用前段连续冷却，冷却速率》23. O0C /s ；卷取温度为 560°C，卷取后自然冷却。7、酸洗、冷轧热轧卷开卷后进入酸洗槽，酸洗速度120m/min，然后进入单机架冷 轧可逆轧机，总压下率为75%左右；冷轧后卷取。
8、退火、平整冷轧硬卷进入罩式退火炉，退火温度680°C，保温时间为15h，平整 延伸率1. 2%。
权利要求
一种深冲食品罐用镀锡基板，其特征在于，化学元素组成成分的重量百分比为C≤0.04％；Si≤0.02％；Mn0.20～0.25；P≤0.02；S≤0.018；Als0.005～0.040％；其余为铁和不可避免的杂质。
2.一种如权利要求1所述的深冲食品罐用镀锡基板的生产方法，包括炼钢步骤、热轧 步骤、冷轧步骤，其特征在于a.炼钢步骤中冶炼工序为KR脱硫一转炉复吹冶炼一RH真空处理，钢材的化学成分重量百分比满 足C ≤ 0. 04%, Si ≤ 0. 02%, Mn 0. 20 0. 25，P ≤ 0. 02，S ≤ 0. 018，Als 0. 005 0. 040 %，其余为Fe及不可避免的杂质；连铸工序为采取全程氩气保护浇铸，钢水过热度30-35°C，拉速1. 3m/min，采用液压 振动式平板形结晶器；b.热轧步骤中加热工序为铸坯进炉温度700°C、出炉温度1210°C，铸坯在炉停留时间150min ； 热轧工序为经五道次粗轧后进入热卷箱卷取，除磷后七机架热连轧，并采用润滑轧 制，开轧温度1100-1150°C、终轧温度890士 10°C ；冷却、卷取工序为层冷方式采用前段连续冷却，冷却速率> 23. O0C /s，快冷到 560 士 15 °C，进行卷取；c.冷轧步骤中酸洗冷轧工序为热轧卷开卷后进入酸洗槽，酸洗速度100 120m/min，然后进入单机 架冷轧可逆轧机，总压下率为75% ；冷轧后卷取；退火、平整工序为冷轧硬卷进入全氢罩式退火炉，退火温度670 690°C，保温时间为 13 15h，平整延伸率1. 0 1. 2%，即得硬度为51-53HV的镀锡原板。
全文摘要
本发明涉及钢铁冶金材料，具体涉及一种深冲食品罐用镀锡基板及其生产方法。该镀锡基板化学元素组成重量百分比为C≤0.04％，Si≤0.02％，Mn0.20～0.25，P≤0.02；S≤0.018，Als0.005～0.040％，其余为铁和不可避免的夹杂；其生产方法包括冶炼工序、连铸工序、加热工序、热轧工序、冷却卷取工序、酸洗冷轧工序和退火平整工序，其中加热温度1210℃，初轧温度1100-1150℃，终轧温度890±10℃，卷取温度560±15℃，退火温度670-690℃；其它按常规工艺进行。本发明生产控制难度小，成本低，性能稳定，适宜制作深冲罐和变形较复杂的罐盖，制罐合格率高。
文档编号C22C38/04GK101906570SQ20101026957
公开日2010年12月8日 申请日期2010年9月2日 优先权日2010年9月2日
发明者孟威, 焦景民 申请人:唐山国丰钢铁有限公司