一种高屈服一次冷轧罩退包装用钢及其制备方法与流程

[0001]
本发明属于钢材制备技术领域，特别涉及一种高屈服一次冷轧罩退包装用钢及其制备方法。


背景技术：

[0002]
一次冷轧罩退包装用钢是通过电镀作业获得的在两面镀覆锡层或铬层的冷轧罩退低碳钢板或钢带，主要用于饮料罐、食品罐、喷雾罐和化工罐等领域。
[0003]
当前，欧标en 10202-2001《cold reduced tinmill products-electrolytic tinplate and electrolytic chromium/chromium oxide coated steel》中一次冷轧罩退包装用钢最高屈服强度级别为290mpa。iso 11949-2016《cold-reduced tinmill products-electrolytic tinplate》和iso 11950-2016《cold-reduced tinmili products-electrolytic chromium/chromium oxide-coated steel》中一次冷轧罩退包装用钢最高屈服强度级别为340mpa。强度级别340mpa以上级别的一次冷轧罩退包装用钢少见报道。
[0004]
国内对罩退镀锡板也开展了相应研究，如专利cn200910063099.9，采用c0.08-0.13％，si≤0.025％，mn0.47-0.65％，p≤0.020％，s≤0.020％，als0.02-0.06％，n≤0.005％，ti0.01-0.03％成分，通过c、mn、ti的添加提高性能，成本高；专利cn201510125544.5，采用c0.01％，si0.02％，mn0.10％，p0.009％，s0.012％，als0.005％，n0.0025％，sn0.011％，as0.006％成分只能生产t-1ts230低强度镀锡板。同时，随着强度提高，包装用钢的屈强比通常都在0.88以上。因此如何低成本生产高强度低屈强比一次冷轧罩退包装用钢是一大难题。


技术实现要素：

[0005]
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的高屈服一次冷轧罩退包装用钢及其制备方法。
[0006]
本发明实施例提供一种高屈服一次冷轧罩退包装用钢，所述钢的化学成分以质量分数计为：c：0.045-0.08％，si≤0.02％，mn：0.15-0.45％，p≤0.015％，s≤0.012％，als：0.005-0.018％，n：0.0150-0.020％，其余为fe和不可避免的杂质。
[0007]
可选的，所述钢的化学成分以质量分数计为：c：0.050-0.075％，si≤0.02％，mn：0.20-0.40％，p≤0.015％，s≤0.012％，als：0.006-0.015％，n：0.0160-0.0190％，其余为fe和不可避免的杂质。
[0008]
可选的，所述钢的金相组织以体积分数计为：97-99％的铁素体，1-3％的渗碳体。
[0009]
可选的，所述铁素体的晶粒尺寸为4.0-6.0μm。
[0010]
基于同一发明构思，本发明实施例还提供一种高屈服一次冷轧罩退包装用钢的制备方法，所述方法包括：
[0011]
获得所述高屈服一次冷轧罩退包装用钢的铸坯；
[0012]
将所述铸坯依次进行热轧、酸洗、冷轧、罩式退火和平整，获得高屈服一次冷轧罩退包装用钢，
[0013]
所述热轧工序包括铸坯加热、粗轧、精轧和卷取，所述铸坯加热的温度为1180-1240℃，所述卷取的温度为550-640℃，
[0014]
所述罩式退火的退火温度为610-640℃，
[0015]
所述平整的延伸率为1.0-2.5％。
[0016]
可选的，所述铸坯加热中，控制铸坯截面温差≤20℃，控制加热时间为2.5-4.0h。
[0017]
可选的，所述粗轧中，采用5-8道次进行轧制，控制粗轧总变形量为83-86％。
[0018]
可选的，所述精扎中，采用7道次进行轧制，控制轧制速度为10-16m/s，控制精轧总变形量为92-95％，精扎的出口温度为850-900℃。
[0019]
可选的，所述冷轧中，控制冷轧压下率为80-92％，控制冷轧所得冷轧板的厚度为0.17-0.50mm。
[0020]
可选的，所述罩式退火中，控制保温时间为10-14h。
[0021]
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
[0022]
本发明实施例提供的高屈服一次冷轧罩退包装用钢，其化学成分以质量分数计为：c：0.050-0.075％，si≤0.02％，mn：0.20-0.40％，p≤0.015％，s≤0.012％，als：0.006-0.015％，n：0.0160-0.0190％，其余为fe和不可避免的杂质；通过提n降als，使得aln析出受到抑制，钢中添加的n元素主要以固溶的方式存是钢中，配合c、mn的强化作用，提高包装用钢的强度和屈服性能，并降低合金成本。
[0023]
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
具体实施方式
[0024]
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明，本发明的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明，而非限制本发明。
[0025]
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
[0026]
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
[0027]
本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
[0028]
根据本发明一种典型的实施方式，本发明实施例提供一种高屈服一次冷轧罩退包装用钢，所述钢的化学成分以质量分数计为：c：0.045-0.08％，si≤0.02％，mn：0.15-0.45％，p≤0.015％，s≤0.012％，als：0.005-0.018％，n：0.0150-0.020％，其余为fe和不可避免的杂质。
[0029]
c的作用是固溶强化元素，控制c的质量分数为0.050-0.075％是为了保证良好的强塑性和生产稳定性，该质量分数取值过大可能会造成化学成分进入包晶区，易导致板坯
裂纹，并使塑性下降，过小可能会造成导致钢强度下降，同时由于相变温度升高易导致热轧板边部出现混晶，影响性能均匀性；
[0030]
si的作用是固溶强化元素，控制si的质量分数为≤0.02％是为了改善表面质量，该质量分数取值过大可能会造成易出现氧化铁皮缺陷，恶化表面质量，过小可能会造成提高生产成本；
[0031]
mn的作用是固溶强化元素，控制mn的质量分数为0.20-0.40％是为了保证成品性能，控制冶炼成本，该质量分数取值过大可能会造成提高冶炼成本，过小可能会造成降低成品性能；
[0032]
p的作用是恶化塑性，控制p的质量分数为p≤0.015％是为了改善塑性，防止冷脆，该质量分数取值过大可能会造成塑性下降，过小可能会造成生产成本增加；
[0033]
s的作用是杂质元素，控制s的质量分数为≤0.012％是为了提高塑性，降低mns夹杂的生成，该质量分数取值过大可能会造成降低塑性，过小可能会造成生产成本增加；
[0034]
alt的作用是脱氧固氮元素，控制alt的质量分数为0.006-0.015％是为了脱去钢中的氧，减少夹杂物，该质量分数取值过大可能会造成过多的固溶n元素，弱化n固溶强化作用，降低成品性能，过小可能会造成脱氧不充分，夹杂物多；
[0035]
n的作用是固溶强化元素，控制n的质
[0036]
量分数为0.0160-0.0190％是为了产生固溶强化作用，提高成品性能，降低mn元素含量，该质量分数取值过大可能会造成易导致板坯缺陷，过小可能会造成不能提供足够的强化效果。
[0037]
可选的，所述钢的化学成分以质量分数计为：c：0.050-0.075％，si≤0.02％，mn：0.20-0.40％，p≤0.015％，s≤0.012％，als：0.006-0.015％，n：0.0160-0.0190％，其余为fe和不可避免的杂质。
[0038]
可选的，所述钢的金相组织以体积分数计为：97-99％的铁素体，1-3％的渗碳体。
[0039]
97-99％体积分数的铁素体的作用是保证塑性，该体积分数取值过大可能会造成强度下降，过小可能会造成塑性下降。
[0040]
1-3％体积分数的渗碳体的作用是产生强化作用，该体积分数取值过大的可能会造成降低塑性，过小可能会造成强度下降。
[0041]
由铁素体提供塑性，由渗碳体提供强度和硬度，实现塑性和强度、硬度的匹配。
[0042]
可选的，所述铁素体的晶粒尺寸为4.0-6.0mm。
[0043]
铁素体的晶粒尺寸为4.0-6.0mm的作用是提供合理的细晶强化效果，该晶粒尺寸取值过大的可能会造成弱化细晶强化作用，降低成品性能，过小可能会造成细晶强化作用过强，提高屈强比，降低成形性。
[0044]
根据本发明另一种典型的实施方式，本发明实施例还提供一种高屈服一次冷轧罩退包装用钢的制备方法，所述方法包括：
[0045]
s1、获得所述高屈服一次冷轧罩退包装用钢的铸坯；
[0046]
s2、将所述铸坯依次进行热轧、酸洗、冷轧、罩式退火和平整，获得高屈服一次冷轧罩退包装用钢，该高屈服一次冷轧罩退包装用钢的厚度可以为0.17-0.50mm，
[0047]
所述热轧工序包括铸坯加热、粗轧、精轧和卷取，所述铸坯加热的温度为1180-1240℃，所述卷取的温度为550-640℃，
[0048]
所述罩式退火的退火温度为610-640℃，
[0049]
所述平整的延伸率为1.0-2.5％。
[0050]
控制加热的温度为1180-1240℃的作用是保证n完全固溶，该温度取值过大的可能会造成增加氧化烧损，过小可能会造成减少n固溶量；控制卷取的温度为550-640℃的作用是保证n固溶，减少n析出，该温度取值过大的可能会造成增加n析出，降低固溶强化效果，过小可能会造成易产生板形缺陷；通过合理的加热温度保证板坯中n元素全部固溶，并防止过分氧化，后采用低温卷取工艺使得在卷取后n元素固溶在钢中，提供固溶强化作用，避免析出；
[0051]
罩式退火后铁素体晶粒充分再结晶，降低屈强比，控制退火温度为610-640℃是为了获得合理的晶粒尺寸，该温度取值过大的可能会造成粗化晶粒，降低成品性能，过小可能会造成晶粒过度细化，甚至出现不完全再结晶，降低塑性；
[0052]
控制平整的延伸率为1.0-2.5％是为了控制强度和硬度，该平整延伸率取值过大的可能会造成轧制力过大，板形控制难度大，过小可能会造成强度和硬度偏低。
[0053]
可选的，所述铸坯加热中，控制铸坯截面温差≤20℃，控制加热时间为2.5-4.0h。
[0054]
控制铸坯截面温差≤20℃是为了保证性能均匀性，该温差过大可能会造成降低n固溶的均匀性，降低性能均匀性；
[0055]
控制加热时间为2.5-4.0h是为了保证板坯温度均匀，降低氧化烧损。
[0056]
可选的，所述粗轧中，采用5-8道次进行轧制，控制轧制速度为-mm/s，控制粗轧总变形量为83-86。
[0057]
采用5-8道次进行粗轧是为了在合理的轧制道次下轧制到需要的中间坯厚度，为精轧做准备；
[0058]
控制粗轧总变形量为83-86％是为了使粗轧产生奥氏体静态再结晶，细化晶粒，该取值过大或过小分别可能会造成增加生产难度，粗化奥氏体晶粒。
[0059]
可选的，所述精扎中，采用7道次进行轧制，控制轧制速度为10-16mm/s，控制精轧总变形量为92-95％，精扎的出口温度为850-900℃。
[0060]
采用7道次进行精轧是为了通过累积足够变形量充分细化晶粒；
[0061]
控精轧轧制速度为10-16mm/s是为了降低边部温降，改善边部组织均匀性，提高生产效率，该取值过大或过小分别可能会造成增加生产难度，降低成品性能均匀性；
[0062]
控制精轧总变形量为92-95％是为了累积足够变形量充分细化晶粒，该取值过大或过小分别可能会造成增加轧制负荷，粗化热轧晶粒；
[0063]
控制精轧出口温度为850-900℃是为了保证精轧在奥氏体区完成，避免混晶，该取值过大或过小分别可能会造成增加氧化铁皮缺陷，降低组织均匀性。
[0064]
可选的，所述冷轧中，80-92％，控制冷轧所得冷轧板的厚度为0.17-0.50mm。
[0065]
控制冷轧压下率为80-92％是为了破碎热轧组织，增加再结晶驱动力，降低退火温度，降低退火成本，该取值过大或过小分别可能会造成增加冷轧轧制力，易出现断带风险，或降低再结晶驱动力，导致退火温度升高，增加成本。
[0066]
可选的，所述罩式退火中，控制保温时间为10-14h。
[0067]
控制保温时间为10-14h是为了使整卷退火温度均匀，通卷性能稳定，该取值过大或过小分别可能会造成增加生产成本，降低通卷性能稳定性。
[0068]
下面将结合实施例、对比例及实验数据对本申请的高屈服一次冷轧罩退包装用钢及其制备方法进行详细说明。
[0069]
实施例1
[0070]
本实施例提供的高屈服一次冷轧罩退包装用钢的化学成分以质量分数计为：
[0071]
c：0.073％、si：0.01％、mn：0.38％、p：0.010％、s：0.006％、als：0.014％.n：0.0178％，其余为fe和不可避免的杂质。
[0072]
本实施例还提供配合上述高屈服一次冷轧罩退包装用钢的制备方法，包括：
[0073]
s1、获得所述高屈服一次冷轧罩退包装用钢的铸坯；
[0074]
s2、将所述铸坯依次进行热轧、酸洗、冷轧、罩式退火和平整，获得高屈服一次冷轧罩退包装用钢，
[0075]
热轧工序包括铸坯加热、粗轧、精轧和卷取：
[0076]
铸坯加热中，控制铸坯截面温差≤19℃，控制铸坯加热的温度为1198℃，控制加热时间为3.0h.
[0077]
粗轧中，采用1+5道次进行轧制，控制粗轧总变形量为85％；
[0078]
精扎中，采用7道次进行轧制，控制轧制速度为15m/s，控制精轧总变形量为94％，精扎的出口温度为881℃，
[0079]
卷取的温度为591℃；
[0080]
冷轧中，控制冷轧压下率为89％，控制冷轧所得冷轧板的厚度为0.24mm；
[0081]
罩式退火中，控制退火温度为619℃，控制保温时间为11.5h；
[0082]
平整的延伸率为2.5％。
[0083]
该例中，高屈服一次冷轧罩退包装用钢的厚度为0.24mm，钢的金相组织以体积分数计为：98％的铁素体，2％的渗碳体，其中，铁素体的晶粒尺寸为5.2mm。
[0084]
实施例2
[0085]
本实施例提供的高屈服一次冷轧罩退包装用钢的化学成分以质量分数计为：
[0086]
c：0.06％、si：0.015％、mn：0.31％、p：0.009％、s：0.007％、als：0.008％，n：0.0165％，其余为fe和不可避免的杂质。
[0087]
本实施例还提供配合上述高屈服一次冷轧罩退包装用钢的制备方法，包括：
[0088]
s1、获得所述高屈服一次冷轧罩退包装用钢的铸坯；
[0089]
s2、将所述铸坯依次进行热轧、酸洗、冷轧、罩式退火和平整，获得高屈服一次冷轧罩退包装用钢，
[0090]
热轧工序包括铸坯加热、粗轧、精轧和卷取：
[0091]
铸坯加热中，控制铸坯截面温差≤18℃，控制铸坯加热的温度为1230℃，控制加热时间为4h.
[0092]
粗轧中，采用3+3道次进行轧制，控制粗轧总变形量为86％；
[0093]
精扎中，采用7道次进行轧制，控制轧制速度为15mm/s，控制精轧总变形量为95％，精扎的出口温度为877℃，
[0094]
卷取的温度为585℃；
[0095]
冷轧中，控制冷轧压下率为91％，控制冷轧所得冷轧板的厚度为0.18mm；
[0096]
罩式退火中，控制退火温度为632℃，控制保温时间为12.5h；
[0097]
平整的延伸率为2.2％；
[0098]
该例中，高屈服一次冷轧罩退包装用钢的厚度为0.18mm，钢的金相组织以体积分数计为：99％的铁素体，1％的渗碳体，其中，铁素体的晶粒尺寸为5.8mm。
[0099]
实施例3
[0100]
本实施例提供的高屈服一次冷轧罩退包装用钢的化学成分以质量分数计为：
[0101]
c：0.071％、si：0.008％、mn：0.36％、p：0.013％、s：0.009％、als：0.011％，n：0.0181％，其余为fe和不可避免的杂质。
[0102]
本实施例还提供配合上述高屈服一次冷轧罩退包装用钢的制备方法，包括：
[0103]
s1、获得所述高屈服一次冷轧罩退包装用钢的铸坯；
[0104]
s2、将所述铸坯依次进行热轧、酸洗、冷轧、罩式退火和平整，获得高屈服一次冷轧罩退包装用钢，
[0105]
热轧工序包括铸坯加热、粗轧、精轧和卷取：
[0106]
铸坯加热中，控制铸坯截面温差为15℃，控制铸坯加热的温度为1217℃，控制加热时间为3.0h，
[0107]
粗轧中，采用3+5道次进行轧制，控制粗轧总变形量为85％；
[0108]
精扎中，采用7道次进行轧制，控制轧制速度为14mm/s，控制精轧总变形量为93％，精扎的出口温度为887℃，
[0109]
卷取的温度为561℃；
[0110]
冷轧中，控制冷轧压下率为89％，控制冷轧所得冷轧板的厚度为0.22mm；
[0111]
罩式退火中，控制退火温度为625℃，控制保温时间为11h；
[0112]
平整的延伸率为2.0％。
[0113]
该例中，高屈服一次冷轧罩退包装用钢的厚度为0.22mm，钢的金相组织以体积分数计为：97％的铁素体，3％的渗碳体，其中，铁素体的晶粒尺寸为5.0mm。
[0114]
实施例4
[0115]
本实施例提供的高屈服一次冷轧罩退包装用钢的化学成分以质量分数计为：
[0116]
c：0.050％，si：01％，mn：0.20％，p：0.01％，s：0.008％，als：0.006％，n：0.016％，其余为fe和不可避免的杂质。
[0117]
本实施例还提供配合上述高屈服一次冷轧罩退包装用钢的制备方法，包括：
[0118]
s1、获得所述高屈服一次冷轧罩退包装用钢的铸坯；
[0119]
s2、将所述铸坯依次进行热轧、酸洗、冷轧、罩式退火和平整，获得高屈服一次冷轧罩退包装用钢，
[0120]
热轧工序包括铸坯加热、粗轧、精轧和卷取：
[0121]
铸坯加热中，控制铸坯截面温差为15℃，控制铸坯加热的温度为1180℃，控制加热时间为2.6h，
[0122]
粗轧中，采用0+5道次进行轧制，控制粗轧总变形量为84％；
[0123]
精扎中，采用7道次进行轧制，控制轧制速度为10.5mm/s，控制精轧总变形量为92％，精扎的出口温度为896℃，
[0124]
卷取的温度为550℃：
[0125]
冷轧中，控制冷轧压下率为81％，控制冷轧所得冷轧板的厚度为0.49mm；
[0126]
罩式退火中，控制退火温度为610℃，控制保温时间为10.5h；
[0127]
平整的延伸率为2.0％。
[0128]
该例中，高屈服一次冷轧罩退包装用钢的厚度为0.49mm，钢的金相组织以体积分数计为：99％的铁素体，1％的渗碳体，其中，铁素体的晶粒尺寸为5.9mm。
[0129]
实施例5
[0130]
本实施例提供的高屈服一次冷轧罩退包装用钢的化学成分以质量分数计为：
[0131]
c：0.075％，si：0.02％，mn：0.40％，p：0.015％，s：0.012％，als：0.015％，n：0.019％，其余为fe和不可避免的杂质。
[0132]
本实施例还提供配合上述高屈服一次冷轧罩退包装用钢的制备方法，包括：
[0133]
s1、获得所述高屈服一次冷轧罩退包装用钢的铸坯；
[0134]
s2、将所述铸坯依次进行热轧、酸洗、冷轧、罩式退火和平整，获得高屈服一次冷轧罩退包装用钢，
[0135]
热轧工序包括铸坯加热、粗轧、精轧和卷取：
[0136]
铸坯加热中，控制铸坯截面温差为20℃，控制铸坯加热的温度为1240℃，控制加热时间为4.0h，
[0137]
粗轧中，采用1+5道次进行轧制，控制粗轧总变形量为85％；
[0138]
精扎中，采用7道次进行轧制，控制轧制速度为15.5mm/s，控制精轧总变形量为95％，精扎的出口温度为860℃，
[0139]
卷取的温度为640℃：
[0140]
冷轧中，控制冷轧压下率为91％，控制冷轧所得冷轧板的厚度为0.17mm：
[0141]
罩式退火中，控制退火温度为640℃，控制保温时间为13.8h；
[0142]
平整的延伸率为2.5％。
[0143]
该例中，高屈服一次冷轧罩退包装用钢的厚度为0.17mm，钢的金相组织以体积分数计为：97％的铁素体，3％的渗碳体，其中，铁素体的晶粒尺寸为4.2mm。
[0144]
对比例1
[0145]
该对比例与实施例1相比，不同之处在于：钢的化学成分不含n。
[0146]
对比例2
[0147]
该对比例与实施例1相比，不同之处在于：als：0.02％，n：0.01％。
[0148]
对比例3
[0149]
该对比例与实施例1相比，不同之处在于：
[0150]
c：0.03％，si：0.02％，mn：0.1％，p：0.015％，s：0.012％，als：0.004％，n：0.01％。
[0151]
对比例4
[0152]
该对比例与实施例1相比，不同之处在于：
[0153]
c：0.1％，si：0.02％，mn：0.6％，p：0.015％，s：0.012％，als：0.02％，n：0.025％。
[0154]
对比例5
[0155]
该对比例中，钢的金相组织以体积分数计为：99.5％的铁素体，0.5％的渗碳体。
[0156]
对比例6
[0157]
该对比例中，铁素体的晶粒尺寸为3.8mm。
[0158]
相关实验：
[0159]
将实施例1-5和对比例1-6制得的钢进行性能检测，测试结果如表1所示。
[0160]
表1
[0161][0162][0163]
衰1中，
[0164]
屈服强度是指金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力，当大于此极限的外力作用之下，零件将会产生永久变形；
[0165]
屈强比是指材料的屈服点(屈服强度)与抗拉强度的比值，屈强比太高则结构为脆性破坏，脆性破坏在土木里是严禁的，因为破坏时结构没有明显的变形产生即破坏，难以预防：
[0166]
三向强度差是指轧制方向，45
°
方向和横向屈服强度极差。
[0167]
从实施例1-5中数据可以看出，本发明实施例提供的高屈服一次冷轧罩退包装用钢具有高屈服，低屈强比和各向异性较小的优点。
[0168]
对比例1中，钢的化学成分不含n，导致屈服强度显著降低；
[0169]
对比例2中，als高于最大值0.018％，n低于最小值0.0150％，导致屈服强度显著降低；
[0170]
对比例3中，c、mn、als和n均低于最小值，导致屈服强度显著降低；
[0171]
对比例4中，c、mn、als和n均高于最大值，导致屈服强度显著降低；
[0172]
对比例5中，钢的金相组织铁素体含量过多，导致屈强比高，各向异性大；
[0173]
对比例6中，晶粒尺寸过低，导致屈强比高，各向异性大。
[0174]
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0175]
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造
性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0176]
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。