本發(fā)明屬于鐵基合金
技術(shù)領(lǐng)域：
，涉及一種冷軋鍍錫板，特別涉及一種冷軋硬質(zhì)鍍錫鋼板的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
：鍍錫板俗稱“馬口鐵”，是指兩面鍍有商業(yè)純錫的冷軋低碳薄鋼板或鋼帶，它將鋼的強度和成型性與錫的耐蝕性、易焊性和美觀的外表結(jié)合于一種材料之中，具有耐腐蝕、無毒、高強度和良好的延展性，廣泛應(yīng)用于食品罐、飲料罐、氣霧罐、化工罐等包裝領(lǐng)域。目前提高鍍錫硬度主要有二種方法：一種提高C、Mn成分元素的含量，通過這類元素起到固溶強化的作用，中國專利申請200910063099.9的專利文件公布了一種適用于沖壓加工的硬質(zhì)鍍錫板及生產(chǎn)工藝，原板添加了0.08-0.13%C和0.47-0.65%Mn，硬度HR30T能達到60-70；退火方式為罩式爐，該設(shè)計硬度波動范圍HR30T為65±5,已遠遠不能滿足用戶的交貨要求和制罐行業(yè)向高速化發(fā)展的要求；另外，由0.08-0.13%C和0.47-0.65%Mn可推算冷軋來料的變形抗力為280-340MPa，經(jīng)過五機架連軋80-90%變形后變形抗力為900-1100MPa，軋制速度最高為800-900m/min，超過此速度軋制產(chǎn)生振動，無法保證板形，甚至斷帶，只能低速維持生產(chǎn)，生產(chǎn)效率低。另一種方法是通過退火后進行二次軋制，通過加工硬化達到提高硬度的目的，中國專利申請201010204967.3公布了一種高硬度鍍錫原板用鋼及其制造方法，成分設(shè)計上采用低碳、低錳，在連續(xù)退火后，需要進行15-28%較大變形的二次冷軋，硬度提高明顯，但同時會造成延伸率急劇下降，當(dāng)二次冷軋壓下率為18%時，斷后伸長率為2.5-3.0%，影響材料的沖壓性能。另外這種二次冷軋生產(chǎn)方式，需要配備二次冷軋機組，增加了生產(chǎn)成本。申請人申報中國專利申請201410515355.4，一種冷軋硬質(zhì)鍍錫鋼板及其生產(chǎn)方法，公開了應(yīng)用立式連續(xù)退火爐通過極大的快冷速度（60℃/S），過時效段在較低的溫度進行，使Fe3C來不及析出，進而提高材料的硬度，這種方法對設(shè)備的冷卻能力要求較高，對0.17-0.18mm極薄的冷軋帶鋼在此高冷速下帶鋼容易發(fā)生飄曲變形，對帶鋼板形控制要求高，存在一定的運行風(fēng)險。因此，現(xiàn)有已公開的有關(guān)硬質(zhì)鍍錫板材料及制造方法的技術(shù)方案存在碳、錳等元素含量高，提高了材料本身的強度的同時也增加了塑性變形抗力，增加了軋制難度，使軋制速度受到限制，軋制故障率高；或者硬度提高，塑性指標(biāo)急劇下降，影響沖壓性能；或者對退火爐快冷段冷卻能力有嚴(yán)格的要求，且存在運行風(fēng)險等問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種冷軋硬質(zhì)鍍錫鋼板的生產(chǎn)方法，主要解決現(xiàn)有制造冷軋硬質(zhì)鍍錫鋼板過程中對立式連續(xù)退火爐的冷卻能力要求較高、帶鋼板形難以控制的技術(shù)問題。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種冷軋硬質(zhì)鍍錫鋼板的生產(chǎn)方法，該方法包括：鋼水經(jīng)真空脫氣處理后進行連鑄得到連鑄鋼坯，其中所述鋼水成分的質(zhì)量百分比為：C：0.051%～0.079%，Si≤0.1%，Mn：0.20%～0.40%，P≤0.020%，S≤0.020%，Alt：0.010%～0.060%，N≤0.0060%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)元素；連鑄鋼坯經(jīng)加熱爐加熱至1150℃～1270℃后進行熱軋，所述的熱軋為兩段式軋制工藝，粗軋為5道次連軋，精軋為7道次連軋，精軋結(jié)束溫度為840℃～870℃；精軋后鋼板厚度為2.0～3.5mm，層流冷卻采用前段冷卻，卷取溫度為500℃～540℃時卷取獲得熱軋鋼卷；熱軋鋼卷重新開卷后經(jīng)酸洗、冷軋、立式連續(xù)退火爐退火、平整、電鍍錫、卷取得到厚度為0.18mm～0.30mm冷軋硬質(zhì)鍍錫鋼板，所述冷軋壓下率為85%～92%，經(jīng)過冷軋后的軋硬狀態(tài)帶鋼在立式連續(xù)退火爐退火的均熱段溫度為575℃～590℃，帶鋼在均熱段的退火時間為60s～95s，平整延伸率為4.0％～7.0％。本發(fā)明所述的冷軋硬質(zhì)鍍錫鋼板的化學(xué)成分限定在上述范圍內(nèi)的理由如下：碳：C在鋼材中以間隙原子和滲碳體的形態(tài)存在，在鋼中具有較強的強化作用，為了強化材料，需要在材料中保留一定量的碳來提高強度，但該元素過高，材料的塑性變形抗力增加，軋制力升高。另外，碳處于包晶區(qū)內(nèi)容易產(chǎn)生板坯裂紋，比如CN200910063099.9的碳0.08~0.13%正處于包晶區(qū)內(nèi)，連鑄生產(chǎn)困難。但碳太低，提高了材料Ar3溫度，如果材料薄更容易在二相區(qū)軋制產(chǎn)生混晶組織。因此，本發(fā)明的C含量范圍設(shè)定為0.051%～0.079%。硅：Si是使鋼材強度提高的元素，但Si容易在熱軋時產(chǎn)生氧化鐵皮，在熱軋用高壓水難以消除，從而殘留在熱軋鋼板上呈紅色氧化鐵皮，這種氧化鐵皮深深的咬合在熱軋鋼板上難以酸洗洗掉，因而產(chǎn)生冷軋后鋼板表面不良，影響外觀，甚至導(dǎo)致沖壓開裂。因此，本發(fā)明中Si的含量越低越好，本發(fā)明的設(shè)定硅含量在0.1%以下。錳：Mn和C一樣是鋼材的強化元素，適當(dāng)在鋼中添加Mn有利于強度的提高，同時加入少量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，但加入過多會提高材料的塑性變形抗力，增加軋制力。本發(fā)明技術(shù)方案設(shè)定Mn含量范圍為0.20%～0.40%。磷和硫：硫在鋼中形成硫化物夾雜，使其延展性和韌性降低。鋼軋制時，由于MnS夾雜隨著軋制方向延伸，使鋼的各向異性加重，嚴(yán)重時導(dǎo)致鋼板分層。磷可以提高材料的強度，但會增加鋼的冷脆性。兩種元素越低越好，但考慮到實際工藝控制能力，本發(fā)明技術(shù)方案設(shè)定P≤0.020%，S≤0.020%。鋁：鋁在煉鋼時作為脫氧劑添加，鋼中鋁含量小于0.01%時材料的脫氧效果不好，鋼中會產(chǎn)生大量的Al2O3夾雜；鋼添加過量的鋁多會促進氮的析出，材料強化不利。因此，本發(fā)明的Al含量范圍設(shè)定為0.010%～0.060%。氮：氮是間隙強化元素，氮升高強度會上升，但同時材料的塑性變形抗力隨之增加；本發(fā)明在強度和塑性變形抗力間取得平衡，本發(fā)明的N含量設(shè)定為N≤0.0060%。本發(fā)明采取的生產(chǎn)工藝的理由如下：1、連鑄板坯加熱溫度的設(shè)定板坯加熱溫度對AlN的溶解、析出影響較大，加熱溫度小于1150℃時AlN基本不溶解，因此加熱溫度最好大于1150℃，材料中C、N原子溶解較充分，C、N間隙強化作用得以發(fā)揮，但加熱溫度過高材料表面容易出現(xiàn)缺陷。因此本發(fā)明設(shè)定連鑄板坯加熱溫度為1150℃～1250℃。2、精軋結(jié)束溫度設(shè)定進行熱軋時，材料是完全奧氏體再結(jié)晶軋制，為了避免材料進入兩相區(qū)軋制導(dǎo)致混晶，冷軋軋制過程中又無法消除，終軋溫度要高于Ar3相變點，軋制溫度不能過高，如果過高，粗大的奧氏體經(jīng)過快冷會產(chǎn)生塑性較差的魏氏組織，經(jīng)過測定靜態(tài)相變點溫度在840℃，動態(tài)溫度下降10℃～15℃。因此，綜合考慮，本發(fā)明精軋結(jié)束溫度設(shè)定為840℃～870℃。3、層流冷卻方式和熱軋卷取溫度設(shè)定熱軋終軋后奧氏體迅速向鐵素體發(fā)生轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變后鐵素體晶粒會長大，所以采用軋后立即冷卻的方式，本發(fā)明層流冷卻采用前段冷卻方式，抑制鐵素體晶粒長大，提高強度。熱軋卷取溫度如果大于580℃，AlN析出物較多，N的強化效果變差，導(dǎo)致冷軋板成品硬度降低。同時，較快的冷速和較低的卷取溫度可以抑制晶粒的長大，細化晶粒，起到細晶強化的作用。如果卷取溫度小于500℃，熱軋鋼帶的強度提高，對卷取機的設(shè)備能力以及軋后的層流冷卻的能力要求都比較高。綜合考慮，本發(fā)明設(shè)定卷取溫度為500～540℃。4、冷軋壓下率設(shè)定本發(fā)明采用6輥UCM（萬能凸度帶中間輥竄動）5機架冷連軋機進行一次冷軋生產(chǎn)，與二次冷軋相比具有生產(chǎn)組織方便、成本低、產(chǎn)量高、鋼板表面缺陷發(fā)生率小等優(yōu)點。冷軋變形量的增加，能夠促進連續(xù)退火的再結(jié)晶，縮短退火時間，再結(jié)晶退火后的晶粒細化，強度提高，但變形量提高到一定程度，軋機的負荷聚集上升。綜合考慮，本發(fā)明優(yōu)選冷軋的壓下率為85%～92%。5、退火溫度設(shè)定金屬在冷軋過程中，晶粒被拉長，晶粒取向改變，形成一定類型的織構(gòu)，晶體內(nèi)的缺陷也會增加，反映到機械性能上的改變。因此，再結(jié)晶退火是冷軋后控制和改變金屬材料組織、織構(gòu)和性能的必要手段。冷軋后的軋硬鋼在退火過程中經(jīng)歷的回復(fù)、再結(jié)晶和晶粒長大三個過程都影響到成品的性能。退火溫度對材料的沖壓性能影響較大，退火溫度過低雖然能顯著提高硬度，但會由于未完全再結(jié)晶而產(chǎn)出纖維狀組織，加工性變差。退火溫度過高會使晶粒長大，硬度偏低。本發(fā)明設(shè)定鋼帶在立式連續(xù)退火爐均熱段的退火溫度為575℃～590℃，在均熱段的時間設(shè)定為60s～95s。6、平整延伸率設(shè)定本發(fā)明平整主要的目的主要是通過變形使晶粒產(chǎn)生滑移，增加位錯密度，適當(dāng)提高材料的強度。平整量以延伸率的指標(biāo)來衡量，延伸率過低，材料強度不足，甚至不能消除屈服平臺，沖壓時局部容易產(chǎn)生褶皺缺陷。延伸率過高，晶粒被顯著拉長，材料的橫、縱向性能差異性大，加工性能變差，沖壓容易開裂。另外，延伸率過大，材料的加工成型性能變差，同時也受設(shè)備能力所限。綜合考慮，本發(fā)明設(shè)定平整延伸率為4.0%～7.0%。本發(fā)明得到的冷軋硬質(zhì)鍍錫鋼板的顯微組織為鐵素體+游離滲碳體，晶粒度級別為I10～11.5級，屈服強度為370MPa～410MPa，抗拉強度為420MPa～460MPa，屈強比≤0.91，硬度值為HR30T65±3，斷后伸長率A50≥23%。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下積極效果：1、本發(fā)明對立式連續(xù)退火爐的冷卻能力要求不高，不增加連退的運行風(fēng)險，平整變形量不大，無需配備專用的二次冷軋機組，成本較低；本發(fā)明通過優(yōu)化材料組分設(shè)計、熱軋連鑄板坯加熱溫度控制、終軋溫度及卷取溫度控制、冷軋壓下率控制、立式連續(xù)退火爐退火溫度及退火時間、平整工藝的優(yōu)化組合，降低了冷軋機的軋制力，提高了冷軋機的軋制速度，冷軋速度可達1180m/min～1400m/min，同時降低了生產(chǎn)故障率，提高生產(chǎn)效率，降低了制造成本。2、本發(fā)明通過采用控軋控冷工藝、合理退火溫度控制技術(shù)和平整工藝進行生產(chǎn)，通過細晶強化、適度增加位錯密度的綜合作用，使材料在保證硬度的同時，具有良好的塑性。附圖說明附圖為本發(fā)明冷軋硬質(zhì)鍍錫鋼板實施例1的金相組織照片。具體實施方式下面結(jié)合實施例1~4和比較例1—中國專利200910063099.9、比較例2—中國專利201010204967.3、比較例4—中國專利申請201410515355.4中所公開，比較例3—申請人采用現(xiàn)有常規(guī)工藝生產(chǎn)的連續(xù)退火板，通過提高平整壓下率獲得材料性能的試驗例；對本發(fā)明作進一步說明，如表1~表4所示。表1本發(fā)明化學(xué)成分（重量百分比%），余量為Fe及不可避免雜質(zhì)元素CSiMnPSAltNTi本發(fā)明0.051-0.079≤0.100.20-0.40≤0.020≤0.0200.010-0.060≤0.0060實施例10.0620.0100.330.0180.0100.0350.0053實施例20.0780.0700.220.0140.0090.0300.0029實施例30.0510.0250.380.0120.0150.0290.0034實施例40.0690.0460.290.0150.0110.0560.0044比較例10.08-0.13≤0.025≤0.65≤0.02≤0.020SolAl0.02-0.06≤0.005Ti≤0.03比較例20.02-0.05≤0.030.20-0.50≤0.015≤0.0150.010-0.0500.0080-0.0160比較例30.051-0.070≤0.100.20-0.30≤0.015≤0.0150.010-0.060≤0.0060比較例40.051-0.079≤0.100.20-0.40≤0.020≤0.0200.010-0.060≤0.0060通過轉(zhuǎn)爐熔煉得到符合要求化學(xué)成分鋼水，鋼水經(jīng)RH爐真空脫氣處理后進行連鑄得到連鑄鋼坯，厚度為210～230mm，寬度為800～1300mm，長度為5000～10000mm。連鑄鋼坯送至加熱爐進行再加熱，出爐除磷后送至連續(xù)熱連軋軋機上軋制；通過粗軋軋機和精軋連軋機組控制軋制后，層流冷卻采取前段冷卻，然后進行卷取，產(chǎn)出熱軋鋼卷。熱軋工藝控制見表2。表2本發(fā)明熱軋工藝控制參數(shù)熱軋參數(shù)板坯加熱溫度/℃粗軋結(jié)束溫度/℃精軋結(jié)束溫度/℃精軋壓下率/%卷取溫度/℃熱軋板厚度/mm本發(fā)明1150-1250-840-870-500-5402.0-3.5實施例112121020850905062實施例21184980868905222.1實施例31155960851885382.4實施例412451040843885262.5比較例1------比較例21150-1250-850-950-550-580-比較例31150-1250-850-890-570-6102.0-3.5比較例41150-1250-840-870-500-5402.0-3.5比較例1對熱軋參數(shù)完全沒有具體要求，比較例2、3的精軋結(jié)束溫度和卷取溫度均較本發(fā)明高，故比較例的熱軋工藝控制參數(shù)均不同于本發(fā)明。將上述熱軋鋼卷重新開卷經(jīng)過酸洗后，在6輥UCM（萬能凸度帶中間輥竄動）5機架冷連軋機進行一次冷軋，冷軋的壓下率為85%～92%，經(jīng)過冷軋后軋硬狀態(tài)的鋼帶經(jīng)過立式連續(xù)退火爐退火、平整、電鍍錫、卷取得到厚度0.18mm～0.30mm的成品鍍錫鋼卷；退火工藝為：鋼帶在立式連續(xù)退火爐的均熱段的退火溫度范圍為575℃～590℃，在均熱段的時間為60s～95s。本發(fā)明的冷軋工藝控制參數(shù)見表3，退火工藝和平整工藝控制參數(shù)見表4。表3本發(fā)明冷軋工藝控制參數(shù)冷軋參數(shù)冷軋壓下率/%四機架軋制力/KN五機架軋制力/KN軋制速度/（m/min）冷軋板厚度/mm本發(fā)明85-92--1180-14000.18-0.30實施例191751.2726.612300.18實施例289707.1647.812900.23實施例389672.8594.513100.26實施例488650.5530.613800.30比較例180-90---0.20-0.39比較例280-90----比較例385-92741.3721.51200-14000.18-0.30比較例485-92700.4637.71200-14000.18-0.30表4本發(fā)明退火工藝和平整工藝控制參數(shù)參數(shù)均熱段溫度/℃快冷速度（℃/S）退火時間/s平整延伸率/％本發(fā)明575-59030-4060-954.0-7.0實施例158032764.2實施例258837935.1實施例357635626.9實施例458536856.3比較例3575-59030-4060-956-10比較例4575-590大于6060-951.0-2.0比較例1采用罩式退火爐退火，比較例2采用15-28%大變形的二次冷軋的方式，比較例3的平整延伸率要求6-10%，比較例4的連續(xù)退火的快冷速度要求60℃/S以上，均不同于本發(fā)明。利用上述方法得到的冷軋硬質(zhì)鍍錫鋼板。參照附圖，冷軋硬質(zhì)鍍錫鋼板的顯微組織為鐵素體+游離滲碳體，細小的游離滲碳體在碳素體基體上呈彌散狀分布，晶粒度級別為I10～11.5級，屈服強度為370MPa-410MPa,抗拉強度為420MPa-460MPa，屈強比≤0.91，硬度值為HR30T65±3，斷后伸長率A50≥23%。將本發(fā)明得到的冷軋硬質(zhì)鍍錫鋼板按照《GB/T228.1-2010金屬材料拉伸試驗第1部分：室溫試驗方法》進行拉伸試驗，按照金屬材料洛氏硬度試驗第1部分：試驗方法（GB/T230.1-2009）進行硬度試驗。鋼板的力學(xué)性能見表5。表5本發(fā)明冷軋硬質(zhì)鍍錫鋼板的力學(xué)性能性能指標(biāo)屈服強度/MPa抗拉強度/MPa硬度/HRT30屈強比斷后伸長率A50/%本發(fā)明370-410420-46062-68≤0.91≥23實施例138543764.20.8826.8實施例240945467.30.9023.6實施例337342963.50.8727.7實施例439744665.40.8924.4比較例1--60-70--比較例2--70-80--比較例3370-410420-46062-68≤0.91≥15表5中比較例1、2的硬度范圍值較大，且未提及與沖壓性高度相關(guān)的塑性指標(biāo)，比較例3的斷后伸長率下限為15%，低于本發(fā)明，故均不同于本發(fā)明。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3