专利名称：一种薄规格硬质镀锡原板及其制造方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶炼材料领域，涉及制作刚性罐身和瓶盖用的薄规格硬质镀锡原板及其制造方法，尤其涉及一种硬度HR30Tm在61 ±3内的镀锡原板及其制造方法。
背景技术：
镀锡板是制作各种食品罐、瓶盖及化工用品等包装容器的重要原材料，要求强度高、成型性好、耐蚀性优良、焊接性强、外观亮泽及印刷着色性良好，是一种生产技术性强、制造流程长、质量要求高且制造难度大的产品。镀锡原板的质量控制关键技术主要体现在以下4个方面成分和性能控制、厚度精度、板形精度及表面质量。高品质镀锡原板要求在满足强度指标及深冲加工性能的基础上越薄越好，减薄厚度可大幅降低生产成本。目前国内镀锡原板厚度一般控制在0. 2 0. 5mm,但轧机设备及控 制系统的优化升级使产品进一步减薄成为可能。由于镀锡板较薄，一般以硬度作为材料强度的评价基准，根据日本工业标准JISG3303, Tl到T3为软质镀锡板，T4到T6为硬质镀锡板。公开号为CN 101603147A，名为“适用于冲压加工的硬质镀锡板及其生产工艺”的中国专利公开了一种适用于冲压加工、用低碳铝镇静钢生产的硬质镀锡板。该专利镀锡板规格较厚(0. 20 0. 39mm)，成分中C低(实施例中在0. 086 0. 094% ) ,Mn高(0. 047 0. 049% )，因而生产成本偏高，另外硬度波动稍大，且冲压性能偏低，不利于后续产品的稳
定生产。公开号为CN 1193293A，名为“超薄钢板及其制造方法”的中国专利公开了一种板宽在950mm以上，平均板厚在0. 20mm以下的镀锡板，其化学成分的重量百分比为C < 0. I % (实施例中小于 0.09% )、Si :彡 0.03%、Mn :0. 05% 0.60%、P 彡 0.02%、
S彡 0. 02%, Als :0. 02% 0. 20%, 0 < 0. 01%, N < 0. 015%，其余由 Fe 和不可避免的杂质组成。该专利采取连续退火方式，退火时加热和冷却都很快，因而冲压性能偏差且易造成因热翘曲和冷翘曲而导致的通板故障，另外该专利采用的HC交叉变位轧制技术在控制厚度及板形能力上与CVC轧制技术比稍显不足，难以满足日益严格的高品质镀锡板精度要求。公开号为JP 58027933A,名为 “Production of T_3 mild blackplatehavingexcellent corrosion resistance by continuous annealing，，( 一种米用连续退火生产的具有优异腐蚀性能的T-3级软质黑钢板)的日本专利，该技术采用连续退火方式，C含量低(0. 02 0. 09)，因而硬度低(属软质镀锡板，T-3级别)，不适宜制作刚性的罐身和瓶盖。公开号为CN101591755A，名为“酸性食品罐用镀锡原板及其制造方法”的中国专利为提高原板耐蚀性，对S、P及Cu、Cr、Ni、Mo等杂质元素都进行了严格控制。生产成本偏高，且其罩式退火温度高，平整伸长率低，不利于提高镀锡板的硬度。另外，该发明仅强调了镀锡板的耐蚀性，没有提及硬度、厚度及冲压性能。公开号为CN 101643828A，名为“一种耐时效镀锡原板的生产方法”的中国专利涉及一种硬度HR30Tm为55±4内的耐时效镀锡原板的生产方法,其C含量低,硬度低,且规格偏厚(0. 20 0. 28mm)。“生产镀锡原板的冶金工艺控制原理”(宝钢技术，1998 (4), P :40-44)论文提及一种连续退火方式，其C含量低，规格0. 18-0. 55mm。“罩式炉退火T4级上限硬度镀锡原板生产工艺优化”(钢铁，2007，37(7)，P 33-36)论文没有提及相关的成分及热轧工艺，仅涉及罩式退火及平整工艺的优化，且平整伸长率仍偏低。总之，现有技术中要么成分中C含量偏低，硬度值低，要么规格偏厚，要么采用连续退火方式，冲压性能偏差且易造成通板故障，要么所采用的轧制技术能力稍显不足，难以满足日益严格的高品质镀锡板精度要求。
发明内容
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本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种硬度HR30Tm范围为61 ±3，厚度为0. 10 0. 20mm的薄规格硬质镀锡板及其生产方法。本发明是这样实现的该硬质镀锡原板的成分为(重量百分比)C :0. 095% 0. 130%,Si :彡 0. 020%,Mn :0. 25% 0. 40%,P ( 0. 015%,S ( 0. 015%,Als :0. 015%
0.055%, Ti :0. 005% 0. 020%, N :彡 0. 003%, 0 :彡 0. 0035%，余量为 Fe 和不可避免的杂质元素。本发明各主要元素的作用及限定说明如下。C :当碳含量0. 02% 0. 07%的范围内硬度较低，随碳含量的增加钢的硬度逐渐增加，但同时其冷加工(冲压、拉拔)和焊接性能变坏。另外由于渗碳体相对于碳钢(基体为铁素体)是阴极，当碳含量增加时，增加了阴极数量及面积，相应地其腐蚀电流增加了，因而导致酸浸时滞值(PU增大，为此，确定硬质镀锡原板选用低碳铝镇静钢，碳含量控制为 0. 095% 0. 130%。Si :镀锡原板硅的含量越高，则硅被氧化生产的SiO2含量随之增高，钢板表面SiO2含量越高，则镀层的粘附性越差。因此，为保证镀锡原板的耐蚀性及耐时效性，需对硅含量进行严格的控制，故将硅含量控制在< 0. 020%。Mn :锰一方面是能防止硫所产生的热轧钢带的边裂发生，另一方面能强化铁素体，固溶增加镀锡板基材的硬度。但镀锡原板锰含量越高，PL值越大，镀锡板的耐蚀性下降。因此，硬质镀锡板锰含量为0. 25% 0. 40%。P、S :一般来说，磷硫均属有害杂质元素，应严格控制，越低越好。磷可使材质硬化并恶化镀锡钢皮耐蚀性，而硫化物的析出及硫系夹杂易造成热轧边裂和冲压缺陷，因此，磷含量彡0. 015%、硫含量彡0. 015%。Al :铝是镇静元素，也是强氮化物形成元素，用来固定氮原子，对于提高材料的抗时效性能有利，同时铝也是炼钢时不可缺少的脱氧剂，其含量小于0.015%时，无法满足质量要求，而其含量高于0. 055%时，不仅成本增高，而且将抑制退火时再结晶晶粒的成长，因此铝含量控制在0. 015% 0. 055%之间。Ti :钛是典型的微合金元素，钛的作用是细化晶粒，在提高强度的同时，改善钢的韧性。高温下，Ti与N或0生成TiN或Ti2O3微粒子，细化奥氏体晶粒作为先共析a -Fe的形核核心。钛含量过多,将形成大的TiN质点，致使钢材变脆，从而降低冲压加工性能,钛含量过少，难以起到微合金化的作用，因此钛含量控制在0. 005% 0. 020%之间。N :氮是固溶元素，随钢中氮含量的增加，导致冲压加工性能变坏，同时，固溶氮是造成镀锡板成品时效的主要原因，特别是对于平整后的应变时效作用，氮的影响尤其大，因此要求氮含量尽量低，故氮含量控制为< 0. 003%。0:氧几乎不在钢中固溶，主要以非金属夹杂物存在，导致压力加工时产生裂纹及恶化钢板耐蚀性，应该严格控制，因此氧含量控制为< 0. 0035%。本发明硬质镀锡原板采用以下工艺生产冶炼一连铸一热轧一酸洗一冷轧一电解脱脂一全氢罩式退火一平整一硬度HR30Tm为61±3的镀锡原板。冶炼铁水在炼钢之前必须进行脱硅、脱磷、脱硫；转炉冶炼采用顶吹或顶底复合吹炼，出钢时须采用挡渣技术；炉外精炼采用RH真空处理，进行吹氧脱碳、成分调整、去除钢水中〔H〕、〔O〕、〔N〕等有害元素及钢水温度控制，使钢的化学成分纯净、无偏析，且控制钢 中非金属夹杂物尺寸在10 ii m以下且小于0. 04个/m2。无缺陷连铸采用大容量中间包、电磁搅拌或动态轻压下、连铸保护渣、铸坯气雾冷却、多点矫直等技术，提高板坯内部和表面质量，保证获得无缺陷连铸坯。热轧连铸板坯冷装或直接热装送入步进式加热炉加热，板坯加热温度控制在1190 1250°C，板坯加热时间彡200分钟；粗轧温度控制在1030 1090°C，终轧温度控制在860 900°C。终轧温度大于900°C时，带钢表面氧化严重，产品表面质量差，终轧温度小于860°C时，热轧带钢易出现混晶组织。经层流冷却，带钢卷取温度控制在540 600°C。为了使AlN固溶，Fe3C细化，且防止带钢表面氧化铁皮增厚，卷取温度应控制在600°C以下，当温度低于540°C时，产品易出现珠光体及MA岛，深冲性能变差。最终获得热轧成品厚度为L 4 2. 3mm。在粗轧机上进行多道次可逆轧制，在精轧机组进行连续不可逆轧制。为保证热轧带钢质量，粗轧及精轧均带有液压自动宽度控制(AWC)功能，精轧采用液压弯辊、变接触支承辊(VCR)及连续变凸度(CVC)轧机、液压压下系统、高精度自动厚度控制(AGC)系统保证厚度及凸度，另外在粗轧及精轧间设有电磁感应加热型边部加热器及热卷箱以保证带钢温度均匀，并通过粗轧及精轧前高压除磷、间接供油方式的润滑油轧制及在机架间设湿式电除尘以保证表面干净无缺陷。最终热轧带钢质量控制厚度偏差0 25iim、宽度0 10mm、凸度偏差0 0. 030mm、平坦度±251。酸洗和冷轧可以采用酸轧联合机组生产，也可以先酸洗，后进行冷连轧。但最好采用酸轧联合机组生产，以提高生产效率。酸洗时，应根据机组的酸洗能力，调整机组速度，保证酸洗效果。冷轧采用CVC轧机连轧，在最前及最末架轧机前后装备测厚仪和激光测速仪，最末机架出口装有板形测量辊，可以同时测量带钢张力和板形，最末机架前完成变形，最末机架仅作为平整机使用，采用恒轧制力轧制以保证板形，CVC控制系统与液压压下、工作辊和中间辊正负弯辊、工作辊和中间辊横移以及轧辊分段冷却组成平直度控制的闭环系统，最终保证带钢厚度偏差0 5 i! m、凸度偏差0 0. 020mm、平坦度土 101。冷轧总压下率为86% 93%。冷轧变形量将影响材料的力学性能、尺寸精度及板形控制。变形量太小材料成型性差，变形量太大冷轧生产消耗增加且板形变差。电解脱脂和全氢罩式退火为了去除轧制油残留物，采用电解脱脂。经过脱脂后的带钢进入全氢罩式退火炉退火。退火温度< 560°C，退火时间彡12小时。如果退火温度过高，退火后硬度不足，退火时间过短，AlN的析出不充分，铁素体晶粒不能充分长大，难以获得有利于深冲的组织。平整退火后采用双机架平整，平整延伸率控制在I. 5 2. 0%之内。平整延伸率小于I. 5%时，产品表面质量粗糙度和板形难以控制，且材质偏软；而平整率大于2.0%时，硬度显著提高，材料的成型性能和焊接性能将恶化，而且平整辊辊耗也会有所提高。因此，平整延伸率控制在I. 5% 2. 0%之内。
权利要求
1.一种薄规格硬质镀锡原板，其特征在于该原板的成分重量百分比为C :0. 095% 0. 130%,Si :彡 0. 020%,Mn :0. 25% 0. 40%、P 彡 0. 015%,S ( 0. 015%,Als :0. 015% 0. 055%, Ti :0. 005% 0. 020%, N .( 0. 003%, O .( 0. 0035%，余量为 Fe 和不可避免的杂质元素。
2.—种权利要求I所述薄规格硬质镀锡原板的生产方法，其特征在于包括以下工艺冶炼-连铸-热轧-酸洗-冷轧-电解脱脂-全氢罩式退火-平整，冶炼后钢的化学成分纯净、无偏析，钢中非金属夹杂物尺寸在IOym以下且小于0. 04个/m2 ;连铸采用无缺陷连铸；热轧时板坯加热温度为1190 1250°C，板坯加热时间彡200分钟，粗轧温度为1030 1090°C，终轧温度为860 900°C，卷取温度为540 600°C，热轧板厚度为I. 4 2. 3mm ;冷轧采用CVC轧机，冷轧总压下率为86% 93% ;退火温度彡560°C，退火时间彡12小时；平整延伸率控制在I. 5% 2. 0%。
3.根据权利要求2所述的薄规格硬质镀锡原板的生产方法，其特征在于在所述冶炼工艺中对铁水进行脱硅、脱磷、脱硫；转炉出钢采用挡渣技术；炉外精炼采用RH真空处理。
4.根据权利要求2所述的薄规格硬质镀锡原板的生产方法，其特征在于所述热轧粗轧采用多道次可逆轧制，精轧采用连续轧制；粗轧及精轧均带有液压自动宽度控制功能，精轧采用液压弯辊、变接触支承辊及连续变凸度轧机，在粗轧和精轧之间设有边部加热器及热卷箱，机架间设有湿式电除尘。
5.根据权利要求2所述的薄规格硬质镀锡原板的生产方法，其特征在于所述冷轧机上装有测厚仪和激光测速仪，出口装有板形测量辊，采用恒轧制力轧制。
全文摘要
本发明提供一种薄规格硬质镀锡原板及其制造方法，其成分C0.095％～0.130％、Si≤0.020％、Mn0.25％～0.40％、P≤0.015％、S≤0.015％、Als0.015％～0.055％、Ti0.005％～0.020％、N≤0.003％、O≤0.0035％，余量为Fe。其方法包括冶炼-连铸-热轧-酸洗-冷轧-电解脱脂-全氢罩式退火-平整，冶炼后钢中非金属夹杂物尺寸在10μm以下且小于0.04个/m2；连铸采用无缺陷连铸；热轧板坯加热温度1190～1250℃，加热时间≥200分钟，粗轧温度1030～1090℃，终轧温度860～900℃，卷取温度540～600℃；冷轧采用CVC轧机，总压下率86％～93％；退火温度≤560℃，时间≥12小时；平整延伸率1.5％～2.0％。本发明合金成本低，非金属夹杂小且少，冲压性能好，产品硬度值高、厚度小。
文档编号C21D8/02GK102719738SQ20111007779
公开日2012年10月10日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者于斌, 孔祥磊, 张英慧, 徐烽, 杨旭, 黄国建, 黄明浩 申请人:鞍钢股份有限公司