專利名稱：各向同性優(yōu)良的二次冷軋高硬度沖壓用鋼及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在二次冷軋生產(chǎn)的高硬度各向同性鋼鐵材料及其制造方法，特別涉及一種用于制作旋開蓋、淺沖罐等低制耳要求的用鋼及其制造方法。
背景技術(shù)：
二次冷軋材廣泛應(yīng)用于食品包裝行業(yè)的罐身、罐蓋。近幾年發(fā)展起來的二次冷軋型產(chǎn)品更是以它的高強(qiáng)度、極薄厚度以及一定的加工性能等特性而成為鋼罐生產(chǎn)商降低成本、保證質(zhì)量的首選，但淺沖罐等用途普遍要求二次冷軋材沖壓后低制耳率。若制耳率太高，在沖壓后卷邊上反映出滾邊不齊或切廢太多，造成質(zhì)量不良和浪費(fèi)。有關(guān)二次冷軋材低制耳率或各向同性的技術(shù)在現(xiàn)有技術(shù)有介紹，如一些一次冷軋經(jīng)連續(xù)退火或罩式爐 (分批退火)生產(chǎn)的各向同性鋼專利，比如申請(qǐng)?zhí)枮?00410084700. χ的中國(guó)專利申請(qǐng)公開了一種連續(xù)退火工藝生產(chǎn)的各向同性鋼及其制造方法，該方法將C :0. 005 0. 020%, Si 彡 0. 30 %，Mn :0. 10 0. 80 %，P 彡 0. 08 %，S 彡 0. 02 %，N 彡 0. 005 %，B :0. 0005 0. 002%, Ti 0. 005 0. 03%, Al :0. 03 0. 06%，余量為!^e及不可避免的雜質(zhì)組成的成分進(jìn)行冶煉和鑄造，通過Ar3以上溫度熱軋，550 650°C中高溫卷取，冷軋，720 800°C保溫60 200s和平整后獲得成品。其主要是在連續(xù)退火上采用添加Ti、B元素固定N并阻礙再結(jié)晶減少各向異性，由于添加Ti、B提高了再結(jié)晶溫度(退火溫度720 800°C )，使得生產(chǎn)成本較高、連退通板性差，而且使表面質(zhì)量劣化。由于二次冷軋率對(duì)材料的各向異性影響較大，采用以上工藝生產(chǎn)的二次冷軋材也得不到低制耳的效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有優(yōu)良的平面各向同性二次冷軋板，解決制罐中出現(xiàn)的制耳現(xiàn)象。本發(fā)明通過控制一定的成分、熱軋溫度、冷軋變形量、退火溫度和二次冷軋率，以減少材料的各向異性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的鋼種，其化學(xué)元素組成成分的重量百分比為C: 0. 02 0. 06%, Si 彡 0. 03%, Mn :0. 10 0. 30%, P ^ 0. 015%, S 彡 0. 015%, Al :0. 03 0. 10%,N^ 0. 0035%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明還提供具有優(yōu)良的平面各向同性二次冷軋板的明制造方法，該方法包括 按上述配比材料經(jīng)鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后精練、熱軋、酸洗、冷軋軋制、連續(xù)退火、二次冷軋、精整成成品卷。其中熱軋控制加熱溫度< 1180°C，終軋溫度為Ar3以上，卷取溫度為620 750°C ；冷軋變形量控制在75 90%，連續(xù)退火溫度為640 700°C ；退火時(shí)間為 50 150秒；二次冷軋壓下率為15 35%，其它按常規(guī)工藝進(jìn)行。得到產(chǎn)品的性能為硬度為HR30T 60 80，制耳率< 5%。其中，優(yōu)選熱軋中控制加熱溫度為1020 1180°C。優(yōu)選，終軋溫度為830 930°C。
優(yōu)選，退火溫度為660 700°C。優(yōu)選，退火時(shí)間為60 120秒。優(yōu)選，二次冷軋壓下率為18 35%。本發(fā)明成分設(shè)計(jì)和生產(chǎn)工藝控制原理為由于二次冷軋材主要用于硬度較高的淺沖罐用途，具有一定的抗內(nèi)外壓力效果，不僅要求硬度高、而且需要沖壓成型后制耳小等特點(diǎn)，根據(jù)此用途特性和要求，重點(diǎn)設(shè)計(jì)一套化學(xué)成分、熱軋、冷軋、退火的工藝、二次冷軋率以達(dá)到?jīng)_壓制罐的低制耳效果，因此本發(fā)明材料成分控制原理如下C:由于C在材料中以間隙原子和滲碳體的形態(tài)存在，在鋼中具有很強(qiáng)的強(qiáng)化作用，為了強(qiáng)化材料，因此需要在材料中保留一定量的碳來提高強(qiáng)度，碳太高塑性變差，對(duì)二次冷軋后成品加工不利，平面各向異性向負(fù)的方向移動(dòng)。碳低有利于材料塑性提高，但碳太低，提高了材料Ar3溫度，易在二相區(qū)軋制產(chǎn)生混晶組織，因此C控制應(yīng)在0. 02 0. 06%的范圍內(nèi)。Si 硅使材料強(qiáng)度提高的元素，但Si容易在熱軋時(shí)產(chǎn)生低融點(diǎn)的SiA · FeO共晶系的氧化鐵皮，在熱軋用高壓水難以清除，從而殘留在熱軋鋼板上呈紅色氧化鐵皮，這種氧化鐵皮深深地咬合在熱軋鋼板上難以酸洗洗掉，因而產(chǎn)生冷軋表面質(zhì)量不良，影響鋼板的外觀，甚至導(dǎo)致沖壓開裂，所以Si盡量控制在0. 03%以下。Mn =Mn和C 一樣是材料的強(qiáng)化元素，適當(dāng)在材料中加入少量Mn有利于強(qiáng)度的提高，同時(shí)加入少量Mn可以和S結(jié)合生成MnS，減少表面熱脆，避免表面質(zhì)量問題；但加入過多對(duì)沖壓加工不利，所以Mn應(yīng)控制在0. 10 0. 30%。P、S :P、S越低加工性越好，P可以提高材料的強(qiáng)度，但P會(huì)導(dǎo)致材料的脆性，S對(duì)材料是有害元素，會(huì)產(chǎn)生夾雜物，影響材料的韌性，特別是對(duì)制罐在后道工序的翻邊之類二次加工性、耐蝕性不利。所以P、S的含量要盡量的低。一般P控制在0.015%以下；S控制在0.015%以下。Al =Al作為脫氧劑在煉鋼時(shí)添加，同時(shí)作為提高材料加工性有利，小于0. 03%時(shí)材料中N元素析出不充分，導(dǎo)致加工性能變差，大于0. 的添加量效果基本飽和。N 氮和鋁化合形成AlN的析出物，有利于塑性的提高，N高材料強(qiáng)度上升，阻礙材料織構(gòu)的發(fā)展，平面各向異性向負(fù)的方向移動(dòng)，所以N控制在< 0. 0035%。本發(fā)明的鋼種經(jīng)連鑄制成板坯，接著進(jìn)行熱軋，熱軋工藝控制原理如下加熱溫度熱軋加熱溫度過高，材料中C、N原子固溶多，材料硬度高，阻礙材料織構(gòu)的發(fā)展，平面各向異性向負(fù)的方向移動(dòng)，所以熱軋加熱溫度< 1180°C熱軋終軋溫度熱軋終軋溫度采用高于Ar3的溫度進(jìn)行軋制，終軋溫度過高容易產(chǎn)生氧化鐵皮，過低進(jìn)入二相區(qū)軋制軋制，材料組織會(huì)產(chǎn)生混晶，從而在沖制淺沖罐等用途時(shí)會(huì)產(chǎn)生制耳現(xiàn)象，影響制罐加工。卷取溫度卷取溫度如果小于620°C時(shí)，析出物不充分，導(dǎo)致成品硬過高，平面各向異性向負(fù)的方向移動(dòng)。但卷取溫度過高，容易產(chǎn)生氧化鐵皮和粗晶，在沖壓加工過程造成表面缺陷，所以卷取溫度控制在620 750°C，優(yōu)選為640 750°C。冷軋工藝控制原理如下一次冷軋變形量在較大的變形量下隨著一次冷軋變形量的增加，退火后的材料的平面各向異性變大，二次冷軋材的制耳率增大；一次冷軋率過小，材料再結(jié)晶溫度提高，勢(shì)必需要提高退火溫度，制造困難等，所以軋制變形量控制在75 90%之間。退火溫度退火溫度對(duì)沖壓加工性能影響較大，退火溫度太低硬度過高，加工性變差。但退火溫度過高硬度偏低，且平面各向異性增大，鋼板各向異性變大，所以退火溫度控制范圍在640 700°C，優(yōu)選660 700°C。退火時(shí)間為50 150秒，優(yōu)選為60 120秒。二次冷軋率二次冷軋變形量對(duì)材料的各向異性影響顯著，隨二次冷軋變形量的增加，其平面各向異性值向負(fù)的方向移動(dòng)，過分大的二次冷軋壓下率使材料制耳率增大，太小得不到所需要的硬度。所以二次冷軋壓下率控制在15 35%，優(yōu)選18 35%。本發(fā)明的鋼種具有優(yōu)良的各向同性、加工性等特點(diǎn)，用于沖壓制罐可以得到制耳率很低的罐體。本發(fā)明加入合金較少、采用連續(xù)退火生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較低、質(zhì)量?jī)?yōu)良、生產(chǎn)穩(wěn)定，適合各類廠家工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1制耳率計(jì)算說明，制耳率表示為ER :(H1-H2)/Ha，Hl 罐體的平均山峰高度， H2 罐體的平均山谷高度，Ha為罐體山峰和山谷的平均高度。
具體實(shí)施例方式以下通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說明。本發(fā)明的四個(gè)實(shí)施例(A D)和二個(gè)比較例(E、F)的化學(xué)成分見下表1。表 1
Wt %
權(quán)利要求
1.一種平面各向同性二次冷軋板的制造方法，包括將按重量百分比計(jì)的化學(xué)成分為c :0. 02 0. 06%,Si^O. 03%,Mn :0. 10 0. 30%， P^O. 015%,S^O. 015%,Al :0. 03 0. 10%，N彡0. 0035%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)的材料經(jīng)鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后精練、熱軋、酸洗、冷軋軋制、連續(xù)退火、二次冷軋、精整成成品卷；其中，熱軋中控制加熱溫度彡1180°C，終軋溫度在Ar3以上，卷取溫度為620 750°C;—次冷軋變形量控制在75 90%，連續(xù)退火溫度為640 700°C;退火時(shí)間為50 150秒；二次冷軋率為15 35%。
2.如權(quán)利要求1所述的平面各向同性二次冷軋板的制造方法，其特征在于，Si:0.01 0. 03%, Mn 0. 20 0. 30%, Al :0. 03 0. 07%, N :0. 0010 0. 0030%。
3.如權(quán)利要求1或2所述的平面各向同性二次冷軋板的制造方法，其特征在于，熱軋中控制加熱溫度為1020 1180°C。
4.如權(quán)利要求1 3所述的平面各向同性二次冷軋板的制造方法，其特征在于，終軋溫度為830 930°C。
5.如權(quán)利要求1 4任一所述的平面各向同性二次冷軋板的制造方法，其特征在于，卷取溫度為640 750°C。
6.如權(quán)利要求1 5任一所述的平面各向同性二次冷軋板的制造方法，其特征在于，二次冷軋率為18 35%。
7.如權(quán)利要求1 6任一所述的平面各向同性二次冷軋板的制造方法，其特征在于，退火時(shí)間為60 120秒。
8.由權(quán)利要求1 7任一所述的方法制造的平面各向同性二次冷軋板。
9.如權(quán)利要求8所述的平面各向同性二次冷軋板，其特征在于，其硬度為HR30T60 80，制耳率為彡5%。
全文摘要
一種具有高硬度及平面各向同性的二次冷軋板及其制造方法，特別適合用于制作旋開蓋、淺沖罐等具有低制耳要求的鋼材中。其化學(xué)元素組成成分的重量百分比為C0.02～0.06％；Si≤0.03％；Mn0.10～0.30％；P≤0.015％；S≤0.015％；Al0.03～0.10％；N≤0.0035％；其余為鐵和不可避免的夾雜。該配比材料經(jīng)鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐后精練、熱軋、酸洗、冷軋軋制、連續(xù)退火、二次冷軋、精整成成品卷。在熱軋中控制加熱溫度為≤1180℃，終軋溫度為Ar3以上，卷取溫度為620～750℃；冷軋變形量控制在75～90％，連續(xù)退火溫度為640～700℃；退火時(shí)間為50～150秒；二次冷軋率15～35％，其它按常規(guī)工藝進(jìn)行。所得到的產(chǎn)品的硬度為HR30T60～80，制耳率≤5％。
文檔編號(hào)C22C38/06GK102234736SQ20101015345
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月22日
發(fā)明者班必俊 申請(qǐng)人:寶山鋼鐵股份有限公司