一种高强度ba材马口铁基板及其制造方法
【专利摘要】本发明提供一种高强度BA材马口铁基板及其制造方法。一种高强度BA材马口铁基板，其特征在于：所述马口铁基板包含的组份及重量百分比如下：C?0.08～0.12%、Si?0.029～0.033%、Mn?0.49～0.52%、P?0.012～0.018%、S?0.008～0.009%、Ti?0.018～0.068%或Cr?0.028-0.068%。本发明的优点在于：通过在基板钢材冶炼中添加微量的合金元素Ti或Cr，生产一种在具有高硬度、良好的屈服强度、抗拉强度、回弹性能的同时能够保持BA材原有特点的马口铁基板。
【专利说明】—种高强度BA材马口铁基板及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及金属材料【技术领域】，尤其涉及一种高强度BA材马口铁基板及其制造方法。
【背景技术】
[0002]马口铁是一种表面镀有一层极薄的纯锡层或纯铬层的薄钢板，有良好的成形性和耐腐蚀性，富有光泽的外观，能进行焊接或咬口、二重卷封生产三片罐；能进行冲压、深冲、充拔等生产二片罐、异型罐等的成型深加工；还具有良好的涂料、印刷着色性，加之镀锡层无毒，镀铬层涂料附着力异常优良，因而马口铁广泛应用于食品业、电器、仪表、玩具、化工、装饰等领域，应用非常广泛。
[0003]近年来，随着包装行业的不断发展，国内外市场对马口铁及其基板的需求量稳定增长，国内也涌现出很多的BA材马口铁基板生产厂家。采用罩式退火方式生产的基板通称BA材基板；BA材凭借其硬度较低和良好的可成形性能，主要应用于二片罐等冲压行业和硬度要求较低的三片罐制罐行业，在马口铁食品罐、饮料罐、皇冠盖、化工罐等包装行业的制罐中占有很重要的地位。随着我国的制罐工业发展迅速，在使用国内的BA材马口铁过程中，遇到的较突出的问题是BA材硬度偏低，强度较低，弹性较差，与CA材基板(连续退火方式生产的基板)有明显的差距，难以适应三片罐高速制罐机组生产和对硬度要求较高的三片罐、瓶盖、罐底罐盖等行业的要求，难以适应行业降低用铁厚度、降低生产成本的发展趋势。由于国内马口铁基板生产起步较晚又多为BA材基板，而国际上很早已很少生产BA材基板，因而国内外对该问题 研究甚少，大大阻碍了国内大量BA材的使用，没有充分发挥BA材的优势。同时目前国内生产的BA材，由于η值较小，加工硬化率较小,在实际的加工过程中，承受冲压变形的性能不十分理想，同时Λ r值也较大，即冲压加工的各向异性较大。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对上述技术上的不足，提供一种高强度BA材马口铁基板及其制造方法。
[0005]为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案:
[0006]一种高强度BA材马口铁基板，其特征在于:所述马口铁基板包含的组份及重量百分比如下:C0.08 ~0.12%、Si0.029 ~0.033%、Mn0.49 ~0.52%、P0.012 ~0.018%、S0.008 ~0.009%、Ti0.018 ~0.068% 或 Cr0.028-0.068%。
[0007]上述所述C0.1%、Si0.03%、Mn0.50%、P0.016%、S0.009%、Ti0.035%。
[0008]上述所述C0.1%、Si0.03%、Mn0.50%、P0.016%、S0.009%、Cr0.030%。
[0009]一种高强度BA材马口铁基板的制造方法，其特征在于包括如下步骤:对与如上所述基板具有相同组成的连铸坯依次进行热轧工序、酸洗工序，冷轧工序，获得冷硬卷板，其中热轧工序又包括加热、粗轧、精轧、冷却、卷取，所述加热工序中，加热炉温度为1200°C，保温I~2hr ;所述粗轧的开轧温度在1150~1200°C ;所述精轧的终轧温度控制在760~8000C ;所述冷却工序中，利用管流喷水冷却，冷却速度控制在30°C /s ;所述卷取工序中，卷取温度控制在500~640°C之间。
[0010]一种高强度BA材马口铁基板的制造方法，其特征在于包括如下步骤:对与如上所述基板具有相同组成的连铸坯依次进行热轧工序、酸洗工序，冷轧工序，退火工序，平整工序，获得冷轧板，其中热轧工序又包括加热、粗轧、精轧、冷却、卷取，所述加热工序中，加热炉温度为1200°C，保温I~2hr ;所述粗轧的开轧温度在1150~1200°C ;所述精轧的终轧温度控制在760~800°C ;所述冷却工序中，利用管流喷水冷却，冷却速度控制在30°C /s ；所述卷取工序中，卷取温度控制在500~640°C之间。
[0011]上述所述热轧工序中，粗轧分为4个道次，轧制温度控制在1000~1150°C，变形量控制在20~40% ;精轧工序分为3个道次，轧制温度控制在870~950°C，变形量控制在20~40%，各道次间的温降均在5~10°C /s左右。
[0012]上述所述退火工序中，退火温度为570~610°C。
[0013]上述所述平整工序中，平整压下率4~8%。
[0014]本发明的成份设计说明:从实验钢的成份设计出发，添加微量的合金元素Ti或Cr，该微量合金元素能够与基板材料中的氮和碳发生反应，且所发生的反应具有以下特征，当Ti或Cr含量为足够多时，其以氮化物形式析出，高温时能够阻碍奥氏体晶粒的长大，起细晶强化作用；而随着该微量合金元素含量的继续增加，该微量的合金元素的氮化物颗粒将会粗化，细晶作用减弱；低温时该微量合金元素析出弥散细小的微量合金元素的氧化物颗粒，起析出强化作用，从而起到提高原来材料的强度、硬度。
[0015]与现有技术相比，本发明的优点在于:
[0016]1、通过在基板钢材冶炼中添加微量的合金元素Ti或Cr，生产一种在具有高硬度、良好的屈服强度、抗拉强度、回弹性能的同时能够保持BA材原有特点的马口铁基板。
[0017]2、本发明的BA材马口铁基板，厚度等于0.23mm时，其屈服强度、抗拉强度均值分别可以达到σ s (MPa) 450Mpa和σ b (MPa) 415Mpa、回弹角达到85度、HR30T硬度达到65以上；厚度等于0.23mm时制成的皇诞瓶盖的抗弯力可以接近120N,远闻于同等厚度的T4BA材马口铁基板，接近于同等厚度的T4CA材马口铁基板。
[0018]3、本发明的BA材马口铁基板能够满足高强度三片罐、高速制罐、高强度瓶盖、高强度罐底罐盖的性能和生产要求，能够有利于降低用铁厚度、降低生产成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是本发明的工艺流程图。
[0020]图2a是不添加合金元素Ti冷轧产品退火后基板的金相组织图。
[0021]图2b是添加合金元素Ti冷轧产品退火后基板的金相组织图。
[0022]图3a、3b添加合金元素Ti冷轧产品退火后基板中碳化物的形貌图。
[0023]图3c、3d不添加合金元素Ti冷轧产品退火后基板中碳化物的形貌图。
[0024]图4a是添加合金元素Ti冷轧产品退火后基板中椭圆形析出物的TEM形貌图。
[0025]图4b是添加合金元素Ti冷轧产品退火后基板中方形析出物的TEM形貌图。
【具体实施方式】[0026]以下结合附图及若干较佳实施例对本发明的技术方案作详细说明。
[0027]以下实施例中，酸洗采用通常的推拉式酸洗机组，冷轧采用六辊单机架可逆式冷轧机组；平整采用四辊单机架平整机组；采用4~8%平整压下率可以提高冷轧板退火后的硬度。
[0028]采用六辊单机架可逆式冷轧机，其冷轧延伸率较大，采用接近90%冷轧延伸率可降低热轧原料的成本、轧制更薄的基板，同时可以细化晶粒、提高冷轧板退火前的硬度。
[0029]退火采用间歇式强循环全氢罩式退火炉炉台。采用氢气作为保护气体，利用高速循环风机，使氢气在内罩内快速对流传热，达到快速、均匀地加热和冷却退火材料，产品性能均匀、生产效率高。
[0030]拉伸试样根据GB/T228-2002 “金属材料室温拉伸试验方法”加工，拉伸试验在SANSCMT5000电子机械实验机上进行，横梁移动速度为2.5mm/min,。
[0031]金相试样是沿轧制方向切取试样，将切下的试样用砂纸进行打磨；然后在机械抛光机上抛光，抛光剂用Cr203，直到在金相显微镜上见不到划痕为止；最后用无水酒精棉球拭檫干净并吹干。采用4%硝酸酒精溶液进行金相腐蚀。腐蚀完成后迅速用酒精清洗，然后吹干。在OLYMPUS GX51倒置式多功能金相显微镜上观察金相组织。
[0032]硬度计采用的是452SVD维氏硬度计。
[0033]实施例1
[0034]本实施例冶炼工艺如下，化学成份如表1。
[0035]具体为:连铸坯采用热装炉的方式，在750~800°C入炉，再加热至1200°C的奥氏体化温度保温I~2hr，出炉后采用粗轧和精轧的两阶段轧制，开轧温度较奥氏体化温度低约100°C，控制在1150~1200°C范围内。轧制设计为7个道次，其中粗轧为4个道次，轧制温度控制在1000~1150°C，变形量控制在20~40% ;精轧为3个道次，轧制温度控制在870~950°C，变形量控制在20~40%，终轧温度控制在760~800°C。各道次间的温降都在5~10°C /s左右。轧后利用管流喷水冷却轧件，通过调节冷却水的流量和水冷设备的组数来控制水冷速度，冷却速度控制在30°C /S。水冷到不同的卷取温度之后空冷，卷取温度控制在500~640°C之间。轧件表面温度的测量采用日本产ICON手提式红外线测温仪，高温仪测量温度的范围为600~3000°C，低温仪的测量范围为-50~1000°C。
[0036]热轧板经酸洗、冷轧后获得冷硬卷基板，基板的厚度为0.38mm ;然后进行力学性能测试。
[0037]本实施例所获冷硬卷基板的力学性能如表2所示。
[0038]实施例2
[0039]本实施例化学成份如表1，制造方法及性能测试方法同实施例1。
[0040]实施例3
[0041]本实施例化学成份如表1，制造方法及性能测试方法同实施例1。
[0042]实施例4
[0043]本实施例化学成份如表1，制造方法及性能测试方法同实施例1。
[0044]实施例5
[0045]本实施例化 学成份如表1，制造方法及性能测试方法同实施例1。
[0046]实施例6-8的化学成份同实施例2，制造方法是在酸洗后，经5道次冷轧，再经脱月旨、退火、平整、拉矫后获得冷轧板，产品最终厚度为0.23_，酸洗前的工艺流程及冷轧产品性能测试方法同实施例1-5。
[0047]实施例6
[0048]本实施例化学成份如实施例2，制造方法是在热轧板酸洗后，经5道次冷轧，再经脱脂、退火、平整、拉矫后获冷轧板，冷轧板最终厚度为0.23_。退火温度为570°C，平整压下率为6%。然后进行力学性能测试。酸洗前的工艺流程及冷轧板性能测试方法同实施例1-5。
[0049]实施例7
[0050]本实施例化学成份如实施例2，制造方法是在热轧板酸洗后，经5道次冷轧，再经脱脂、退火、平整、拉矫后获冷轧板，冷轧板最终厚度为0.23mm。退火温度为588°C，平整压下率为6%。然后进行力学性能测试。酸洗前的工艺流程及冷轧板性能测试方法同实施例1-5。
[0051]实施例8
[0052]本实施例化学成份如实施例2，制造方法是在热轧板酸洗后，经5道次冷轧，再经脱月旨、退火、平整、拉矫后获冷轧板，冷轧板最终厚度为0.23mm。退火温度为592°C，平整压下率为6%。然后进行力学性能测试。酸洗前的工艺流程及冷轧板性能测试方法同实施例1-5。
[0053]对比例I
[0054]化学成份如表1，制造方法及性能测试方法同实施例1-5。
[0055]对比例2
[0056]化学成份如对比例1，制造方法同实施例6。热轧板经酸洗，5道次冷轧，脱脂、退火、平整、拉矫后最终厚度为0.23mm。退火温度为570°C，平整压下率为6%。然后进行力学性能测试。其余工艺流程及性能测试方法同实施例1-5。
[0057]对比例3
[0058]化学成份如对比例1，制造方法同实施例7。热轧板经酸洗，5道次冷轧，脱脂、退火、平整、拉矫后最终厚度为0.23mm。退火温度为588°C，平整压下率为6%。然后进行力学性能测试。其余工艺流程及性能测试方法同实施例1-5。
[0059]对比例4
[0060]化学成份如对比例1，制造方法同实施例8。热轧板经酸洗，5道次冷轧，脱脂、退火、平整、拉矫后最终厚度为0.23mm。退火温度为592°C，平整压下率为6%。然后进行力学性能测试。其余制造方法及性能测试方法同实施例1-5。
[0061]实施例6-8以及同样方法处理的对比例2-4的力学性能测试结果见表3.[0062]表1为实施例1-5所获冷硬卷产品的化学成份和对比例I的化学成份
[0063]
【权利要求】
1.一种高强度BA材马口铁基板，其特征在于:所述马口铁基板包含的组份及重量百分比如下:C0.08 ~0.12%,Si0.029 ~0.033%、Μη0.49 ~0.52%,P0.012 ~0.018%,S0.008 ~0.009%、Ti0.018 ~0.068% 或 Cr0.028-0.068%。
2.如权利要求1所述的一种高强度BA材马口铁基板，其特征在于:所述C0.1%、Si0.03%、Mn0.50%、P0.016%、S0.009%、Ti0.035%。
3.如权利要求1所述的一种高强度BA材马口铁基板，其特征在于:所述C0.1%、Si0.03%、Mn0.50%、P0.016%、S0.009%、Cr0.030%。
4.一种高强度BA材马口铁基板的制造方法，其特征在于包括如下步骤:对如权利要求1至3任一所述的基板具有相同组成的连铸坯依次进行热轧工序、酸洗工序，冷轧工序，获得冷硬卷板，其中热轧工序又包括加热、粗轧、精轧、冷却、卷取，所述加热工序中，加热炉温度为1200°C，保温I~2hr ;所述粗轧的开轧温度在1150~1200°C ;所述精轧的终轧温度控制在760~800°C ;所述冷却工序中，利用管流喷水冷却，冷却速度控制在30°C /s ;所述卷取工序中，卷取温度控制在500~640°C之间。
5.一种高强度BA材马口铁基板的制造方法，其特征在于包括如下步骤:对如权利要求1至3任一所述的基板具有相同组成的连铸坯依次进行热轧工序、酸洗工序，冷轧工序，退火工序，平整工序，获得冷轧板，其中热轧工序又包括加热、粗轧、精轧、冷却、卷取，所述加热工序中，加热炉温度为1200°C，保温I~air ;所述粗轧的开轧温度在1150~1200°C;所述精轧的终轧温度控制在760~800°C ;所述冷却工序中，利用管流喷水冷却，冷却速度控制在30°C /s ;所述卷取工序中，卷取温度控制在500~640°C之间。
6.如权利要求5所述的一种高强度BA材马口铁基板的制造方法，其特征在于:所述热轧工序中，粗轧分为4个道次，轧制温度控制在1000~1150°C，变形量控制在20~40% ;精轧工序分为3个道次，轧制温度控制在870~950°C，变形量控制在20~40%，各道次间的温降均在5~10°C /s左右。
7.如权利要求5所述的一种高强度BA材马口铁基板的制造方法，其特征在于:所述退火工序中，退火温度为570~610°C。
8.如权利要求5所述的一种高强度BA材马口铁基板的制造方法，其特征在于:所述平整工序中，平整压下率4~8%。
【文档编号】C21D8/02GK103834867SQ201310703671
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】张宏, 丁桦, 唐正友, 王海东, 肖津, 郑楚钳 申请人:中山中粤马口铁工业有限公司