专利名称：一种二次冷轧钢及其制造方法
技术领域：
本发明涉及冶金领域，尤其涉及一种钢种及其制造方法。
背景技术：
为了节约成本，越来越多的行业要求减少实际应用中钢材料的厚度，例如食品、化工等行业中用于包装的钢材料，需要减少厚度。但是钢材料厚度的减少不能以影响用户的使用性能，因此，目前行业对钢材料的要求是在材料减薄的同时，材料的强度也应提高，也就说为了保证产品的承载能力，在减少材料厚度的同时必须要提高材料强度值。
二次冷轧产品具有强度高、厚度较薄的特点，对于最终用户在保证最终产品质量前提下，减薄使用材料的厚度，降低罐用材料的消耗起着决定性作用，因而，二次冷轧在相关领域得到了广泛的应用。
目前大多二次冷轧材生产工艺是用二次冷轧的轧制效果增加和实现目标强度，从而来满足减薄增强度的目的，这样的生产工艺会使得二次冷轧变形率很大，且轧制规格还会受到限制。随着厚度减薄材料对二次冷轧轧制要求的逐渐提高，希望能获得一种减薄增强度的材料，其在二次冷轧轧制时可以降低轧制负荷，并使钢材料在二次冷轧镀锡镀铬涂装后的烘烤硬化效果下能满足制罐产品强度的生产要求。发明内容
本发明的目的之一在于提供一种二次冷轧钢，其可以获得优良的烘烤硬化性能及加工性能，且能够满足高强度减薄材的要求。
本发明的另一目的在于提供一种二次冷轧钢的制造方法，该制造方法通过合理的工艺设计可以提高钢材料在涂装后的烘烤硬化性能，其解决了高强减薄钢材的可生产制造性问题,生产成本较低且生产质量稳定。
为实现上述发明目的之一，本发明提供了一种二次冷轧钢，其化学元素质量百分含量为
C 0. 005 O. 015%,
Mn :0. 50 1. 00%,
Al :0. 01 O. 04%，
N :0. 004 O. 01%,
余量为Fe和其他不可避免的杂质。
为了使本发明所述的二次冷轧钢能够产生涂装后较好的烘烤硬化效果，相应的化学元素成分设计原理如下
C : 由于C在钢材料中以间隙原子和渗碳体的形态存在，在钢中具有强化作用。为了能强化钢材料，需要保留一定含量的碳来提高钢材料的强度，同时，考虑碳以间隙原子存在的钉扎作用使得钢材料在涂装时具备烘烤硬化效果，特别是碳含量在0.010%左右时更加明显。如果碳含量太低，则起不到强化和烘烤硬化作用，但是碳含量太高，虽然能得到较高的烘烤硬化值，但是钢材料的焊接性能会变差。因此，本发明的C含量应控制在O. 005 O. 015%之间的范围内。
Mn :与C元素相同，Mn也是钢材料的强化元素，在钢材料中适当加入少量Mn有利于钢材料强度的提高，同时所添加的Mn可以和杂质元素S结合生成MnS，以减少表面热脆， 避免表面质量问题的产生，所以本发明中Mn元素的含量应控制为O. 50 1. 00%ο
Al A1作为脱氧剂在炼钢步骤时添加，其可以有利于材料表面质量和加工性能。 当Al小于O. 01%时，钢水中的自由氧含量较高，会影响钢水的纯净度，导致钢材料的表面质量且导致其加工性能变差，而当Al大于O. 04%时，过多的Al添加量使钢材料的N析出过度， 间隙原子N的减少对钢材料的烘烤硬化性能不利。所以，将本发明中Al元素的质量百分含量设计为O. 01 O. 04%O
N:由于N在钢材料中以间隙原子和AlN的形态存在，在钢中具有很强的强化作用， 同时还应当考虑到N以间隙原子存在的钉扎作用使得钢材料具备烘烤硬化的效果。当N过少时，钢材料的烘烤硬化效果不足，当N过多时，钢材料的烘烤硬化效果过高，会劣化钢板涂装后的加工性能。故本发明中的N需要控制在O. 004至O. 01%范围之间。
本技术方案中的杂质元素主要是P元素和S元素，其含量越低，钢材料的加工性越好。虽然P可以提高钢材料的强度，但是P也会导致钢材料的脆性且劣化其耐蚀性；s对钢材料来说是有害元素，会产生大量的夹杂物，影响钢材料的韧性；特别是对制罐领域在后道工 序的翻边之类二次加工性、耐蚀性不利，所以P与S的含量需要尽可能的低。
为了实现上述发明的另一目的，本发明还相应地提供了一种二次冷轧钢的制造方法，其依次包括步骤冶炼、精炼、热轧卷取、酸洗、冷轧、连续退火和二次冷轧步骤。
本发明所述的二次冷轧钢的制造方法，配合上述的成分设计，制造出的二次冷轧钢具有所需要的烘烤硬化性能和加工性能。
进一步地，在上述二次冷轧钢的制造方法中，所述二次冷轧步骤之后还具有精整步骤。
进一步地，在上述二次冷轧钢的制造方法中，在热轧卷取步骤，将板坯加热至彡 1180。。。
在热轧卷取步骤中，控制加热温度> 1180°C是因为热轧加热温度越高，材料中C、 N原子固溶越多，钢材料的硬度也就越高，而AlN开始溶解温度在1150°C左右，，所以将加热温度> 11800C，确保AlN能够得到比较充分的固溶。
进一步地，在上述二次冷轧钢的制造方法中，在热轧卷取步骤，控制终轧温度彡Ar3温度。
终轧温度采用了高于Ar3的温度进行轧制的原因在于当终轧温度过高时，会容易产生氧化铁皮，当终轧温度过低时，不易使碳溶解到奥氏体中，因而将终轧温度控制在彡Ar3温度。
进一步地，在上述二次冷轧钢的制造方法中，在热轧卷取步骤，控制卷取温度 (600。。。
如果卷取温度大于600°C时，AlN则会过度析出，导致成品硬度低、烘烤硬化值低， 所以将卷取温度控制在< 600°C。
进一步地，在上述二次冷轧钢的制造方法中，在连续退火步骤，控制退火温度600 700。。。
在连续退火步骤中，由于退火温度对钢材料成品硬度影响颇大，对其烘烤硬化值也产生一定的影响，当退火温度太低时，钢材料硬度过高，加工性能变差，但当退火温度过高时，钢材料硬度又偏低，相应地其烘烤硬化值也偏低；所以将退火温度控制在60(Γ700 的范围之间。
进一步地，在上述二次冷轧钢的制造方法中，在二次冷轧步骤，控制二次冷轧率为 5 25%。
二次冷轧变形率对钢材料的硬度和烘烤硬化值均有显著的影响，随着二次冷轧变形量的增加，钢材料的硬度增加而其烘烤硬化值下降，过大的二次冷轧率会使钢材料的烘烤硬化值下降，太小的二次冷轧率会使钢材料得不到所需要的硬度，而且容易产生时效产生滑移线，故将本发明所述的制造方法中的二次冷轧率控制在5 25%。
由于二次冷轧材主要用于硬度较高的二片罐、三片罐罐身和罐顶底盖用途，其具有一定的抗内外压力要求，因此，不仅要求钢材料的硬度高、而且需要钢材料具备有一定的冲压加工性和焊接性。但是，现有技术中提高原材料硬度采用的方法要么是在成分设计时添加过多碳等元素，要么是在工艺流程中加大二次冷轧率，而这两种方法对于钢材料的制造及使用的加工性能和焊接性能均会产生不利影响。而本发明所述的二次冷轧钢在合理的成分设计及采用较小的二次冷轧变形量的情况下，经过镀锡镀铬涂装后的硬度较之于现有技术中的二次冷轧的硬度有所提高。
与现有技术相比，本发明所述的二次冷轧钢，合金成分含量少，具有较高的强度和硬度及良好的加工性能，该二次冷轧钢在经过涂装后具备优质的烘烤硬化性能，可以满足相关领域对应用于制罐包装的钢材料所提出的高强减薄的要求，能够广泛地应用于食品、 化工、日用化学品及电子产品等领域。
本发明所述的二次冷轧钢的制造方法，较之于现有技术，将合理的成分设计与改良的制造步骤相配合，通过间隙原子强化作用，在采用较小的二次冷轧变形量的情况下，就可以获得强度高，厚度薄，烘烤硬化性能与加工性能均上佳的钢材料，并且生产成本较低， 钢板质量稳定，适合于各领域的工厂及企业进行工业化、大规模化的生产操作。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明所述的技术方案做进一步的详细说明。
实施例A-D及比较例E-F
按照下述步骤制造本发明所述的二次冷轧钢
(I)转炉冶炼，控制各化学元素的配比如表I所示；
(2)炉后精炼；
(3)热轧将板坯加热至彡1180°C，终轧温度彡Ar3温度，卷取温度彡600°C
(4)酸洗；
(5)冷轧冷轧压下率为50 90% ；
(6)连续退火退火温度600 700°C ；
(7) 二次冷轧二次冷轧率为5 25%。
(8)精整成成品卷。
表I实施例A-D及比较例E-F中的二次冷轧钢的各组分的质量百分配比(wt. %)
权利要求
1.一种二次冷乳钢，其特征在于，其化学元素质量百分含量为C :0. 005 O. 015%，Mn:O. 50 1. 00%,Al:O. 01 O. 04%,N:O. 004 O. 0100%, 余量为Fe和其他不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的二次冷轧钢的制造方法，其特征在于，依次包括步骤冶炼、精炼、热轧卷取、酸洗、冷轧、连续退火和二次冷轧步骤。
3.如权利要求2所述的二次冷轧钢的制造方法，其特征在于，所述二次冷轧步骤之后还具有精整步骤。
4.如权利要求2或3所述的二次冷轧钢的制造方法，其特征在于，在热轧卷取步骤，将板坯加热至≥1180°C。
5.如权利要求2或3所述的二次冷轧钢的制造方法，其特征在于，在热轧卷取步骤，控制终轧温度≥Ar3温度。
6.如权利要求2或3所述的二次冷轧钢的制造方法，其特征在于，在热轧卷取步骤，控制卷取温度≤600°C。
7.如权利要求2或3所述的二次冷轧钢的制造方法，其特征在于，在连续退火步骤，控制退火温度600 700°C。
8.如权利要求2或3所述的二次冷轧钢的制造方法，其特征在于，在二次冷轧步骤，控制二次冷轧率为5 25%。
全文摘要
本发明公开了一种二次冷轧钢，其化学元素质量百分含量为C0.005～0.015%，Mn:0.50～1.00%，Al:0.01～0.04%，N:0.004～0.0100%，余量为Fe和其他不可避免的杂质。相应地，本发明还公开了该二次冷轧钢的制造方法。本发明所述的二次冷轧钢具有较高的强度，较大的硬度及较薄的厚度，具有良好的烘烤硬化性能和加工性能。
文档编号C21D8/00GK103045937SQ20121054462
公开日2013年4月17日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者班必俊, 潘亮 申请人:宝山钢铁股份有限公司