一種高強高延伸率的鍍錫原板及其二次冷軋方法
【專利摘要】一種高強高延伸率的鍍錫原板及其二次冷軋方法，其鍍錫原板成分質(zhì)量百分比為：C：0.065～0.12％，Mn：0.2～0.8％，Al：0.01～0.08％，N：0.003～0.015％，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；該原板需經(jīng)二次冷軋，二次冷軋壓下率控制在5～13％，軋制張力50～100MPa。本發(fā)明鍍錫原板可保證鋼板烘烤后RD、45°和TD三個方向仍具有較高的屈服強度和延伸率，其烘烤硬化后屈服強度RP0.2≥520MPa，軋制方向RD、45°方向、垂直方向TD的延伸率A均大于等于10％。本發(fā)明鍍錫原板適用于易開蓋和標準蓋等部件的加工成形。
【專利說明】
一種高強高延伸率的鍍錫原板及其二次冷軋方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及鍍錫板制造技術(shù)，特別涉及一種高強高延伸率的鍍錫原板及其二次冷 車L(DCR)方法，該鍍錫原板烘烤硬化后屈服強度RPo. 2彡520MPa，在三個方向（乳制方向RD、 45°方向、垂直方向TD)上延伸率A彡10%。
【背景技術(shù)】
[0002] 二次冷乳(DCR)目前被大量應(yīng)用在鍍錫板的制造中，相較于一次冷乳(SCR)方法獲 得的鍍錫板，DCR獲得的鍍錫板具有更高的強度、更薄的厚度，從而能有效地實現(xiàn)食品、飲 料、化工用罐、蓋材料的減薄、降低成本。不過，DCR方法相較于SCR往往導致鋼板延伸率更 低，特別是45°方向和垂直方向TD的延伸率。在用于一些對各向延伸率有較高要求的部件如 易開蓋、標準蓋生產(chǎn)時，沖制成形前往往還需要表面涂漆并烘烤處理(烘烤溫度約200°C，時 間10~30min)，這導致基板因烘烤硬化而各向延伸率進一步降低，從而使得易開蓋、標準蓋 更容易在基板延伸率最低方向上沖制開裂。如何能控制DCR環(huán)節(jié)，在提高鍍錫板強度的同 時，保證烘烤硬化后基板RD、45°和TD這三個方向的延伸率，是拓展DCR鍍錫板市場應(yīng)用的主 要課題。
[0003] 目前國內(nèi)外公開的相關(guān)DCR方法的專利如下：
[0004] 美國專利US7501031B2公開了一種成分質(zhì)量百分比為C:0.003%~0.005%，Si彡 0.04%，Mn彡0·6%，Ρ:0·005~0.03%，S彡0.02%，A1 彡0.005~0·1%，Ν彡0.005%的鋼種， 該鋼種適用于SCR、DCR兩種方法，能獲得硬度61 ± 3到76 ± 3 (HR30T)的不同鋼板，且保證Δ r 較小。
[0005] 中國專利CN102234736A公開了一種高強度、優(yōu)良各向同性二次冷乳鍍錫原板的制 造方法，通過對一種合金成分為：(： :0.02%~0.06%，5丨彡0.03%，]\111:0.10~0.30%，？彡 0.015%，S彡0.015%，A1:0.03~0.10%低碳鋼進行熱乳控制：加熱溫度彡1180°C，終乳溫 度Ar3以上，卷取溫度620~750 °C、一次冷乳控制:壓下率75~90 %、連續(xù)退火控制：退火溫 度:640~700°C，退火時間50~150s、二次冷乳控制：壓下率15~35%，獲得HR30T60~80、制 耳率< 5 %的DCR鍍錫原板。
[0006] 以上專利二次冷乳率大，往往導致最終鋼板各向異性變大，橫向上延伸率會大大 降低。
[0007] 中國專利CN101649381A公開了一種DCR鍍錫原板的生產(chǎn)方法，對一種低碳鋼進行 一次冷乳控制:乳下率85~90%，罩式退火控制:退火溫度510~560 °C、二次冷乳控制:乳下 率30~40%，獲得了具有厚度薄、硬度高、耐腐蝕性能好、深沖加工性能好等優(yōu)點的鋼板。
[0008] 罩式退火往往獲得較低強度加較高延伸率的配合，且以上專利二次冷乳段壓下率 大。
[0009] 國際專利W02008/018531A1公開了一種DCR鍍錫原板的制造方法，通過對一種成分 為C: 0.02~0.06%，Si彡0.03%，Mn :0.05~0.5%，P彡0.02%，S彡0.02%，A1:0.02~ 0.1 %，N: 0.008~0.015%的低碳鋼進行生產(chǎn)控制：加熱溫度彡1200°C，卷取溫度<600°C， 一次冷乳壓下率彡80%，二次冷乳壓下率6~15%，獲得了RD方向延伸率達到10%、TD方向 延伸率達到5%以上的DCR板。
[0010] 美國US7169243B2公開了連續(xù)退火階段冷卻速度100°C/s以上時，獲得的DCR材的 抗拉強度Rm與乳向延伸率A%的對應(yīng)關(guān)系式：（640~Rm)/10彡A%彡（700~Rm)/ll。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明的目的在于提供一種高強高延伸率的鍍錫原板及其二次冷乳方法，通過該 方法獲得的鍍錫原板可保證鋼板烘烤后RD、45°和TD三個方向仍具有較高的屈服強度和延 伸率，其烘烤硬化后屈服強度RP〇. 2$520MPa，乳制方向RD、45°方向、垂直方向TD的延伸率A 均大于等于10%，該鍍錫原板適用于易開蓋和標準蓋等部件的加工成形。
[0012] 為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：
[0013] -種高強高延伸率的鍍錫原板，其成分質(zhì)量百分比為:C:0.065~0.12%，Μη:0.2 ~0.8%，A1:0.01~0.08%，N:0.003~0.015%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；該原板需經(jīng)二 次冷乳，二次冷乳壓下率控制在5~13%，乳制張力50~IOOMPa。
[0014] 進一步，所述鍍錫原板成分還含有：B: 0 · 001 %~0 · 005 %，Cr: 0 · 01~0 · 05 %，Ti : 0.001 ~0.1%，Nb:0.001~0.2%，Cu:0.01~0.03%，Μ〇:0·002%~0.008% 中一種或一種 以上，以質(zhì)量百分比計。
[0015] 又進一步，所述鍍錫原板烘烤硬化后屈服強度RPQ.2$520MPa，在乳制方向RD、45° 方向、垂直方向TD的延伸率均大于等于10%。
[0016] 所述鍍錫原板的顯微組織為鐵素體+帶狀分布的顆粒狀滲碳體。
[0017] 在本發(fā)明鋼的成分設(shè)計中：
[0018] C元素在材料中以間隙原子形式固溶或以滲碳體形式析出在基體中，對鋼板起到 固溶強化和析出強化從而提高鋼板屈服強度的作用，其他成分不變的情況下，越高的C含量 對鋼板的強化效果越強，因此本發(fā)明鍍錫原板C含量控制在0.065%以上。但C含量過高容易 導致塑性降低，對產(chǎn)品最終加工性能、各向同性，尤其是材料抗時效性能均有不利影響，因 此本發(fā)明鍍錫原板C含量上限控制在0.12%以下。
[0019] Mn元素是鋼中的強化元素、脫硫，但含量過高對材料沖壓加工性能不利。本發(fā)明適 用鋼的Mn含量控制在0.2~0.8%。
[0020] Al元素在鋼中主要起脫氧劑的作用，同時鋼中N元素與Al形成AlN析出，消除N元素 對鋼的時效性能的影響，本發(fā)明適用鋼的Al含量控制在0.01~0.08% ;N元素的固溶能大大 提高鋼的強度，同時N含量太高導致鋼的時效性能差、各向同性也會受到影響，本發(fā)明適用 鋼的N含量控制在0.003%~0.015%。
[0021] 進一步，所述鍍錫原板成分還含有：B: 0 · 001 %~0 · 005 %，Cr: 0 · 01~0 · 05 %，Ti : 0.001 ~0.1%，Nb:0.001~0.2%，Cu:0.01~0.03%，Μ〇:0·002%~0.008% 中一種或一種 以上，以質(zhì)量百分比計。其中，B元素的添加進一步減少鋼板烘烤時效時延伸率的損失，Cr、 1^、他、〇!、1〇的添加均起到進一步提高鋼板強度的作用。根據(jù)實際應(yīng)用中對烘烤時效后強 度和延伸率的具體要求，可添加以上成分對鋼板性能進行微調(diào)。
[0022] 另外，本發(fā)明鍍錫原板需經(jīng)二次冷乳，二次冷乳壓下率控制在5~13%，乳制張力 50~lOOMPa。
[0023]二次冷乳往往被用于提高鋼板的屈服強度。一般二次冷乳壓下率15%以上，此時 組織乳制成帶狀，晶粒內(nèi)存在更高的位錯密度，位錯在運動時相互交割加劇，使得阻力增 大，引起變形抗力增大，塑性變形困難，最終導致鋼板強度提高，延伸率降低;二次冷乳壓下 率的提高尤其使得鋼板各向異性也增大，垂直乳制方向上的延伸率會急劇惡化。因此為保 證對鋼板強化的同時，各方向上也保證一定延伸率，本發(fā)明的二次冷乳方法中二次冷乳壓 下率控制在5~13 %的范圍內(nèi)。
[0024]二次冷乳中張力的主要作用在于控制乳鋼板形。一般二次冷乳張力110~150MPa。 較大的張力相當于給鋼板一個乳向的拉伸變形，因此往往會進一步提高鋼板的各向異性， 尤其對二次冷乳鋼板烘烤時效后的各向異性有顯著影響：張力越大，烘烤后垂直于乳制方 向上延伸率降低越明顯;而張力太小，無法保證鋼帶板形良好，因此本發(fā)明中二次冷乳的乳 制張力控制范圍為50~lOOMPa。
[0025]本發(fā)明中合金成分與二次冷乳工藝相互匹配，且唯一。為保證鍍錫原板二次冷乳 后屈服強度指標，成分設(shè)計時添加合金成分進行合金強化，如C、Mn兩種典型的鋼中強化元 素;考慮到鍍錫原板在用于制罐或蓋前需要經(jīng)過烘烤，因此鋼中添加了適量的N以此使得時 效后鍍錫原板的屈服強度能進一步提高；同時為消除鋼中添加 N帶來的對時效后延伸率的 不利印象，同時為保證鋼的純凈度，鋼中添加了適量的Al。其他元素 B、Cr、Ti、Nb、Cu、Mo的適 量添加可進一步調(diào)節(jié)鋼的強化能力及烘烤時效特性。
[0026]成分決定了該鋼的"潛力"，本發(fā)明的二次冷乳方法發(fā)揮了其"潛力"。
[0027] 本發(fā)明的二次冷乳方法一方面采用對鋼板的變形進一步提高鋼板的屈服強度，但 同時控制壓下率在較低的范圍，防止了因壓下率過大時鋼板延伸率降低的問題;二次冷乳 方法中對張力的控制是本發(fā)明的一大創(chuàng)新，我們發(fā)現(xiàn)，張力太大烘烤時效后鋼板橫向上延 伸率會大大降低。當張力50~IOOMPa時，結(jié)合5~13%的二次冷乳壓下率，才能保證該二次 冷乳方法能提高鋼板屈服強度，但不消弱鋼板延伸率，尤其是橫向延伸率。
[0028] 基于以上兩關(guān)鍵技術(shù)的結(jié)合最終獲得鍍錫原板組織為鐵素體加未固溶的帶狀分 布滲碳體顆粒。該鍍錫原板最終烘烤硬化后屈服強度RPo.2彡520MPa，在乳制方向RD、45°方 向、垂直方向TD的延伸率均大于等于10%。
[0029] 另外，本發(fā)明的一種高強高延伸率的鍍錫原板的二次冷乳方法，該鍍錫原板的成 分質(zhì)量百分比為：(：：0.065~0.12%，]\111 :0.2~0.8%，厶1:0.01~0.08%小：0.003~ 0.015%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì);該原板經(jīng)二次冷乳，二次冷乳壓下率控制在5~13%， 乳制張力50~lOOMPa。
[0030] 進一步，所述鍍錫原板成分還含有：B: 0 · 001 %~0 · 005 %，Cr: 0 · 01~0 · 05 %，Ti : 0.001 ~0.1%，Nb:0.001~0.2%，Cu:0.01~0.03%，Μ〇:0·002%~0.008% 中一種或一種 以上元素，以質(zhì)量百分比計。
[0031]優(yōu)選的，所述鍍錫原板二次冷乳前的生產(chǎn)步驟為:轉(zhuǎn)爐煉鋼、連續(xù)鑄坯、熱乳、酸 洗、一次冷乳及連續(xù)退火。
[0032]優(yōu)選的，所述鋼板二次冷乳前的熱乳步驟為：板坯加熱至多1120°C，終乳溫度多 840°(：，卷取溫度<650°(：。
[0033]優(yōu)選的，所述鍍錫原板二次冷乳前的一次冷乳的壓下率為85%~90%。
[0034]優(yōu)選的，所述鍍錫原板二次冷乳前的連續(xù)退火步驟中，退火溫度為620~680°C。
[0035] 本發(fā)明所述鍍錫原板烘烤硬化后烘烤硬化后屈服強度RPq.2彡520MPa，在乳制方向 RD、45°方向、垂直方向TD的延伸率均大于等于10%。
[0036] 本發(fā)明所述鍍錫原板的顯微組織為鐵素體+帶狀分布的顆粒狀滲碳體。
[0037]本發(fā)明鋼在二次冷乳前：
[0038] 熱乳工序中，加熱溫度太低會導致鋼中奧氏體無法完全再結(jié)晶，從而影響熱乳后 晶粒的細化;C、N元素無法有效固溶，可能影響最終二次冷乳后鋼的屈服強度，本發(fā)明適用 鋼熱乳加熱溫度彡1120 °C。
[0039] 熱乳終乳溫度過低導致進入鐵素體+奧氏體兩相區(qū)乳制，容易導致終乳晶粒不均 勻，最終影響二次冷乳后鋼板的性能均勻性，本發(fā)明適用鋼熱乳終乳溫度多840°C;熱乳卷 取溫度太高，導致碳化物聚集長大或者形成粗大珠光體組織，這樣導致最終二次冷乳鋼的 強度降低，本發(fā)明適用鋼熱乳卷取溫度<650°C。
[0040] 熱乳后進行第一次冷乳，選取冷乳壓下率較低會導致最終二次冷乳鋼的屈服強度 偏低，壓下率過高對各向同性不利，且設(shè)備要求會更高，本發(fā)明適用鋼一次冷乳壓下率范圍 為85%~90%;冷乳后的退火是有效消除鋼中內(nèi)應(yīng)力，調(diào)整鋼的各向同性，促進鋼中晶粒再 結(jié)晶的一個階段。過高導致鋼的強度會降低，過低導致再結(jié)晶不充分，影響鋼的各向同性。 本發(fā)明適用鋼的連續(xù)退火溫度為620~680°C。
[0041 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果明顯：
[0042]相較美國專利US7501031B2公開的超低碳成分鋼種，本發(fā)明中公開鋼種合金成分 與之差別很大，尤其C含量高一個數(shù)量級，作為一種鋼中強化元素，C的差異必然導致兩種鋼 相同工藝下屈服強度會有很大差異，且以上專利發(fā)明的這種超低碳鋼對煉鋼、夾雜控制要 求較為嚴格，本發(fā)明成分煉鋼成本低，夾雜易于控制。
[0043]相較于中國專利CN102234736A對大的二次冷乳率要求，本發(fā)明與之合金成分也存 在很大不同，且本發(fā)明公開的二次冷乳方法壓下率明顯小于以上專利，低乳制張力能耗更 低。這種大二次冷乳率往往導致最終鋼板各向異性變大，橫向上延伸率會大大降低。
[0044]相較于中國專利CN101649381A采用罩式退火的連退工藝，本發(fā)明公開鍍錫原板退 火段采用的是連續(xù)退火，與以上專利的罩式退火方式獲得鋼板存在根本不同：罩式退火往 往獲得較低強度加較高延伸率的配合，連退相比而言強度更高，延伸率更低。且二次冷乳段 壓下率也差異很大。且本發(fā)明采用連退工藝獲得鋼板性能穩(wěn)定性更強，且能耗及成本較低。
[0045]且以上三專利與本發(fā)明獲得鋼板最終性能指標不同，以上專利未做對烘烤時效后 各向高延伸率的保證要求。
[0046]相較國際專利W02008/018531A1，本發(fā)明公開鍍錫原板合金成分與以上專利存在 很大差異。本發(fā)明鍍錫原板烘烤硬化后TD方向延伸率仍能保持大于10%，性能更優(yōu)。本發(fā)明 通過除了控制二次冷乳乳下率:5~13 %，還控制了乳制張力范圍：50~IOOMPa，獲得的鍍錫 原板烘烤硬化后屈服強度RPq.2彡520MPa，在乳制方向RD、45°方向、垂直方向TD的延伸率均 大于等于10%，比以上專利性能更加優(yōu)異。
[0047]相較美國US7169243B2,本發(fā)明采用方法完全不同，且美國專利中發(fā)明這種高冷速 退火方法對設(shè)備要求較高，且在薄板的生產(chǎn)中很容易帶來板型不好的問題，不利于生產(chǎn)較 寬規(guī)格鍍錫原板。本發(fā)明鍍錫原板連續(xù)退火段溫度620~680°C，冷卻段按照常規(guī)冷卻，無快 速冷卻的要求，上述專利與本發(fā)明生產(chǎn)方法完全不同。
【附圖說明】
[0048]圖1為二次冷乳率變化對鋼板烘烤硬化后三方向上的屈服強度Rpo.2和延伸率A% 的影響規(guī)律的示意圖。
[0049]圖2為乳制張力對鋼板烘烤硬化后三方向上的屈服強度Rpo.2和延伸率A%的影響 規(guī)律的示意圖。
【具體實施方式】
[0050]下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0051 ]表1列出了本發(fā)明實施例1~7和對比例1~2的合金成分。表2說明了本發(fā)明實施例 1~7和對比例1~2二次冷乳前鋼板的工藝。
[0052]表3~5說明了本發(fā)明實施例和比較例烘烤硬化后的性能:表3為對實施例1的鋼板 不同壓下率二次冷乳獲得的鋼板(實施例1~I、1~2、1~3，對比例1~I、1~2)烘烤硬化后 性能;表4為對實施例2的鋼板不同張力下二次冷乳獲得的鋼板(實施例2~1，對比例2~1) 烘烤硬化后性能;表5為對實施例3~7,對比例1~4的鋼板進行不同壓下率、張力下二次冷 乳獲得鋼板的烘烤硬化后性能。
[0053] 表1單位:質(zhì)量百分比
[0056]表2

[0060] 注：二次冷乳獲得的鋼板經(jīng)200°C保溫30min進行烘烤硬化后測定力學性能，力學 性能按照JIS5標準加工拉伸樣測定，RpO. 2為以產(chǎn)生0.2%殘余變形的應(yīng)力值為其屈服強度 值，A%為斷裂延伸率，測量標距為50mm。
[0061] 表 4
[0063]注：二次冷乳獲得的鋼板經(jīng)200°C保溫30min進行烘烤硬化后測定力學性能，力學 性能按照JIS5標準加工拉伸樣測定，RpO. 2為以產(chǎn)生0.2%殘余變形的應(yīng)力值為其屈服強度 值，A%為斷裂延伸率，測量標距為50mm。
[0064]表 5
[0066]圖1說明了二次冷乳率變化對鋼板烘烤硬化后三方向上的屈服強度RpO. 2和延伸 率A%的影響規(guī)律。其依據(jù)實施例1~1、1~2、1~3,比較例1~1、1~2。圖中實線為RpO. 2變 化曲線，虛線為A%變化曲線。二次冷乳率升高，強度升高，三方向上延伸率降低。
[0067]圖2說明了乳制張力對鋼板烘烤硬化后三方向上的屈服強度RpO.2和延伸率A%的 影響規(guī)律。其依據(jù)實施例1~3、2~1，比較例2~1。圖中實線為RP0.2變化曲線，虛線為A%變 化曲線。當乳制張力增大，影響最明顯的是TD方向上延伸率會急劇降低。
【主權(quán)項】
1. 一種高強高延伸率的鍍錫原板，其成分質(zhì)量百分比為:c:0.065~0.12%，Μη:0.2~ 0.8%，A1:0.01~0.08%，N:0.003~0.015%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；該原板需經(jīng)二次 冷乳，二次冷乳壓下率控制在5~13 %，乳制張力50~1 OOMPa。2. 如權(quán)利要求1所述的高強高延伸率的鍍錫原板，其特征在于：其成分還含有：B: 0.001%~0.005%，Cr:0.01~0.05%，Ti:0.001~0.1%，Nb:0.001~0.2%，Cu:0.01~ 0.03%，Mo:0.002%~0.008%中一種或一種以上，以質(zhì)量百分比計。3. 如權(quán)利要求1或2所述的高強高延伸率的鍍錫原板，其特征在于:所述鍍錫原板烘烤 硬化后屈服強度RPq.2彡520MPa，在乳制方向RD、45°方向、垂直方向TD的延伸率均大于等于 10%〇4. 如權(quán)利要求1或2或3所述的高強高延伸率的鍍錫原板，其特征在于:所述鍍錫原板的 顯微組織為鐵素體+帶狀分布的顆粒狀滲碳體。5. -種高強高延伸率的鍍錫原板的二次冷乳方法，其特征是，該鍍錫原板的成分質(zhì)量 百分比為：C:0.065~0.12%，Mn:0.2~0.8%，A1:0.01 ~0.08%，Ν:0·003~0.015%，其余 為Fe和不可避免雜質(zhì)；該原板經(jīng)二次冷乳，二次冷乳壓下率控制在5~13%，乳制張力50~ 100MPa〇6. 如權(quán)利要求5所述的高強高延伸率的鍍錫原板的二次冷乳方法，其特征是，所述鍍錫 原板成分還含有：Β:0·001%~0.005%，Cr:0.01~0.05%，Ti:0.001~0.1%，Nb:0.001~ 0.2%，Cu:0.01~0.03%，Mo:0.002%~0.008%中一種或一種以上元素，以質(zhì)量百分比計。7. 如權(quán)利要求5所述的高強高延伸率的鍍錫原板的二次冷乳方法，其特征是，所述鍍錫 原板二次冷乳前的生產(chǎn)步驟為:轉(zhuǎn)爐煉鋼、連續(xù)鑄坯、熱乳、酸洗、一次冷乳及連續(xù)退火。8. 如權(quán)利要求7所述的高強高延伸率的鍍錫原板的二次冷乳方法，其特征是，所述鋼板 二次冷乳前的熱乳步驟為:板坯加熱至多1120°C，終乳溫度多840°C，卷取溫度<650°C。9. 如權(quán)利要求7所述的高強高延伸率的鍍錫原板的二次冷乳方法，其特征是，所述鍍錫 原板二次冷乳前一次冷乳的壓下率為85 %~90 %。10. 如權(quán)利要求7所述的高強高延伸率的鍍錫原板的二次冷乳方法，其特征是，所述鍍 錫原板二次冷乳前的連續(xù)退火步驟中，退火溫度為620~680°C。11. 如權(quán)利要求5所述的高強高延伸率的鍍錫原板的二次冷乳方法，其特征是:所述鍍 錫原板烘烤硬化后屈服強度RPq.2彡520MPa，在乳制方向RD、45°方向、垂直方向TD的延伸率 均大于等于10%。12. 如權(quán)利要求5所述的高強高延伸率的鍍錫原板的二次冷乳方法，其特征是:所述鍍 錫原板的顯微組織為鐵素體+帶狀分布的顆粒狀滲碳體。
【文檔編號】C21D8/02GK106086643SQ201610466945
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】連福亮, 班必俊, 梁高飛
【申請人】寶山鋼鐵股份有限公司