一种易开盖用冷轧镀锡板及其生产方法

摘要

本发明涉及一种易开盖用冷轧镀锡板及其生产方法，主要解决现有易开盖用冷轧镀锡板在制造易开盖的冲压成形过程中出现开裂、屈服强度低的技术问题。生产方法按成分冶炼依次采用铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、钢包底吹氩或LF炉精炼、全程吹Ar保护浇铸、板坯加热炉加热、除鳞、粗轧、精轧、卷取获得热轧钢卷，然后重新开卷、经酸洗、冷轧、立式连续退火炉退火、电镀锡、卷取得到成品，精轧终轧温度为820℃～850℃，热轧卷取温度为630℃～660℃，冷轧压下率为85%～90%，经过冷轧后的轧硬状态带钢在立式连续退火炉的均热段的温度范围为570℃~590℃，带钢在立式连续退火炉内的均热时间为30s~45s。本发明主要用于制作易开盖。

说明书

技术领域

本发明涉及一种冷轧镀锡板及其生产方法，特别涉及一种易开盖用冷轧镀锡板及其生产方法。 

背景技术

易开盖用镀锡板对材料的强度、硬度及性能的均匀性要求较高，在易开盖的生产过程中，如果强度低于规定要求，整批钢卷的强度不能保持均匀稳定，在后续的冲压等冷变形过程中易产生裂纹缺陷，降低成材率，增加生产成本。目前，多数生产厂家在选用易开盖用钢时，一般使用SPCC系列钢种，但SPCC含碳量范围较宽，碳含量控制在0.01~0.09％既符合要求，碳含量波动较大，从而导致材料的强度和塑韧性不能很好的匹配，材料的强度较低，性能的稳定性也较差，增加了生产易开盖产品设备的控制难度，生产过程中，易开盖变形不均，对产品的质量影响较大，也直接影响了易开盖产品的使用效果，所以生产具有较高强度和良好的性能均匀性的易开盖用钢具有重要意义。 

中国专利申请号为CN200910063723.5的专利申请公开了“一种耐时效镀锡原板的生产方法”，其生产工艺为：采用KR脱硫→转炉冶炼→RH炉真空处理→连铸→热轧→酸洗→冷轧→电解脱脂→全氢罩式炉退火→平整；化学成分(wt％)为C：0.02～0.06、Si：≤0.025、Mn：≤0.50、P：≤0.020、S：≤0.030、Als：0.005～0.040、Ti：0.005～0.020、N：≤0.005。该专利申请公开的技术方案存在以下不足：（1）耐时效镀锡原板化学成分中含有一定量的微合金化元素Ti，并含有较高的Mn元素，其实施例中Mn元素均大于0.29%，从而导致合金成本较高；耐时效镀锡原板化学成分中C含量较低，导致其最终成品的强度偏低。（2）其退火工艺采用全氢罩式炉退火，退火时间很长，该专利申请说明书规定必须大于10小时，能源成本较高，不利于节能降耗，并降低生产效率。（3）该专利采用全氢罩式炉退火，与连续炉相比，退火后钢卷的板型较差，不利于后续工序的生产；并且罩式炉退火后，带头、带中、带尾的强度相差较大，性能的稳定性较差。 

中国专利申请号为CN201310171001.8的专利申请公开了“一种镀锡板的生产方法”，该专利申请公开的镀锡板化学成分中的C含量较低，生产过程中必须进行RH精炼炉脱碳处理，并且该钢中含有较高的Mn元素，另外还需向钢中加入B、Ti等合金元素，生产过程复杂，生产成本较高。 

  

发明内容

本发明的目的是提供一种易开盖用冷轧镀锡板及其生产方法，主要解决现有易开盖用冷轧镀锡板在制造易开盖的冲压成形过程中出现开裂、屈服强度低的技术问题。 

本发明采用的技术方案是： 

一种易开盖用冷轧镀锡板，化学成分重量百分比：C：0.11%～0.15%，Si：0.005%～0.03%，Mn：0.15%～0.25%，P≤0.02%，S≤0.02%，Alt：0.065%～0.085%，N≤0.0045%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。

本发明所述的易开盖用冷轧镀锡板的化学成分限定在上述范围内的理由如下： 

碳：适当增加钢中的C含量，可以减少Mn含量，降低Ar3相变点，防止精轧在两相区轧制，有助于改善板形，有利于低成本获得合适的屈服强度，保证材料的成形性能、强度、刚度和材料的经济性。C、Mn含量不能太高，否则，容易造成材料冲压性能下降，并容易冲压开裂。因此，本发明的C含量范围设定为0.11%～0.15%；

硅：较低的硅含量，一方面有利于产品后续的涂镀性能，另一方面，产品已经要求较高的Al含量，不依赖Si元素脱氧。因此硅元素设计在0.005%～0.03%；

锰：Mn在钢中作用为固溶强化、提高强度，作为冲压用材料，如果Mn含量过高，则成形性能下降，且成本增加、经济性下降。本发明技术方案设定Mn含量范围为0.15%～0.25%；

磷：P一般都固溶在铁素体中，有很强的固溶强化作用，磷还有严重的偏析倾向，且在珠光体和铁素体中扩散很慢，不容易均匀化而产生高磷带和低磷带，随着钢中磷含量增加，磷对钢的固溶强化作用增强，带状组织加重，钢板的强度和硬度升高，而塑性和韧性急剧下降，成形性能变坏。本发明技术方案设定P≤0.02%；

硫：在冲压变形过程中，硫化物夹杂作为应力集中源首先出现开裂，或使夹杂与金属基体分离产生细微孔洞，这些孔洞随变形过程不断长大，进一步扩展导致钢板开裂。为保证一定的成形性能，要求降低钢中的硫含量。本发明技术方案设定S≤0.02%；

铝：铝在钢中的作用非常重要，Al和N结合生成AlN，AlN是在退火过程中获得对冷拔性能有利的{111}织构和饼形晶粒的关键因素，同时由于AlN对N原子的固定作用，使冷轧板具有良好的抗时效性能。本发明的Al含量范围设定为0.065%～0.085%。

氮：在钢中氮既可以形成氮化物又可以溶解残留在凝固后的间隙中。对钢的性能影响显著，使强度、硬度提高，塑性下降。对于易开盖用钢，氮应尽量低。本发明的N含量设定为N≤0.0045%。 

一种易开盖用冷轧镀锡板的生产方法，按下述成分质量百分比冶炼：C：0.11%～0.15%，Si：0.005%～0.03%，Mn：0.15%～0.25%，P≤0.02%，S≤0.02%，Alt：0.065%～0.085%，N≤0.0045%，余量为Fe及不可避免的杂质元素；依次采用铁水脱硫、转炉顶底复合吹炼、钢包底吹氩或LF炉精炼、全程吹Ar保护浇铸、板坯加热炉加热、除鳞、粗轧、精轧、卷取获得热轧钢卷，然后重新开卷、经酸洗、冷轧、立式连续退火炉退火、电镀锡、卷取得到成品，其特征是： 

1、钢中的碳含量设定

增加钢中的C含量，可以减少Mn含量，降低Ar3相变点，防止精轧在两相区轧制，有助于改善板形。C、Mn含量不能太高，否则，容易造成材料冲压性能下降，并容易冲压开裂、扭曲变形。因此，本发明的C含量范围设定为0.11%～0.15%。

2、连铸板坯加热温度设定 

如果加热温度过高，钢中的AlN和Ti（C、N）等第二相粒子发生溶解后在热轧卷取过程重新析出更加细小、弥散的析出物，则抑制了在随后的冷轧、退火后晶粒的再结晶长大，使钢板的再结晶温度升高，不能适应低的退火温度。如果加热温度过低，由于热轧过程中的自然温降，无法保证本发明要求的终轧温度。连铸板坯加热温度设定为1070℃～1090℃。

3、精轧结束温度设定 

为防止精轧在两相区轧制，终轧温度需高于Ar3相变点，但终轧温度不能太高，否则必须提高连铸板坯的加热温度，增加能耗。因此，综合考虑，本发明精轧结束温度设定为820℃～850℃。

4、热轧卷取温度设定 

热轧卷取温度主要影响材料的组织、性能及冷轧后的连退再结晶温度及冲压成形性能。若采用较低的卷取温度，材料再结晶温度提高，不利于后续退火的进行，并且卷尾温度波动较大、温度均匀性较难控制，不利于提高材料性能的均匀性；若卷取温度较高，则不利于后续的酸洗，晶粒长大，析出物粗化，尽管材料屈服强度较低，但仍然容易造成冲压开裂。综合考虑，本发明设定卷取温度为630℃～660℃。

5、冷轧压下率设定 

本发明采用一次冷轧生产，与二次冷轧相比具有生产组织方便、成本低、产量高、钢板表面缺陷发生率小等优点。在冷轧工序中决定钢板材质的主要工艺参数是冷轧变形量，对于一般用途的钢板冷轧变形量越大越好，因为大压下可以产生更多的可移动位错，可移动位错越高，变形抗力越小，应力不向晶界集中，而向相邻的晶粒转移变形，因而不容易产生滑移线。另外，变形量越大产生的形变能越大、组织的不稳定性也越高，所以再结晶温度就越低，再结晶之后的晶粒就越细小均匀，钢板的强度和塑性均可提高。但是当压下率超过91％时轧机负荷增加明显，并且冷轧过程稳定性较差，容易造成生产事故。本发明在5机架冷连轧机上进行冷轧，可以对带钢的张力进行有效地控制，通过较大的冷轧形变，可获得板形较好、屈服强度高的板卷。综合考虑，本发明优选冷轧的压下率为85%～90%。

6、退火温度设定 

金属在冷轧过程中，晶粒被拉长，晶粒取向改变，形成一定类型的织构，晶体内的缺陷也会增加，反映到机械性能上的改变，如：出现加工硬化、力学和物理性能的各向异性现象等。这些缺陷和变化都需要通过轧后的再结晶退火过程予以消除。因此，再结晶退火是冷轧后控制和改变金属材料组织、织构和性能的必要手段。冷轧后的轧硬钢在退火过程中经历的回复、再结晶和晶粒长大三个过程都影响到成品的性能。为了使退火后的钢卷具有较高的屈服强度，本发明通过多次试验，获得了合理的退火温度，本发明设定钢带在立式连续退火炉均热段的退火温度为570℃～590℃，在均热段的时间设定为30s～45s。

本发明相比现有技术具有如下积极效果： 

1、本发明通过碳含量设计、热轧连铸板坯加热温度控制、终轧温度及卷取温度控制、冷轧压下率控制、连续退火炉退火温度及退火时间的优化组合，保证了易开盖用冷轧镀锡板的屈服强度满足要求，下屈服强度Rel为435MPa～460MPa，抗拉强度Rm为485MPa～505MPa，显微组织为铁素体+游离渗碳体，板形良好，具有优良冲压成形性能，满足了易开盖冲压成形制造需求。

2、材料组分中不含贵重合金元素，通过采用控轧控冷工艺及合理退火温度控制技术进行生产，工艺简单，制造成本较低。 

  

附图说明

附图为本发明易开盖用冷轧镀锡板实施例1的金相组织照片。 

具体实施方式

本实施选用产品规格为0.2mm*860mm，下面结合实施例1~4和比较例——中国专利申请号为CN201310171001.8的专利申请中所公开，对本发明作进一步说明，如表1~表4所示。 

表1 本发明化学成分（重量百分比%），余量为Fe及不可避免杂质。 

  

通过转炉熔炼得到符合要求化学成分的连铸坯，厚度为210～230mm，宽度为800～1300mm，长度为5000～10000mm。与本发明相比，比较例的C含量较低，生产过程中必须进行RH精炼炉脱碳处理，并且该钢中含有较高的Mn元素，另外还需向钢中加入B、Ti等合金元素，生产过程复杂，生产成本较高。

炼钢生产的定尺板坯送至加热炉再加热，出炉除磷后送至连续热连轧轧机上轧制。通过粗轧轧机和精轧连轧机组控制轧制后，然后进行卷取，合格热轧钢卷产出。热轧温度工艺控制见表2。 

  

表2本发明热轧工艺控制参数

由表2可以看出：与本发明相比，比较例的板坯加热温度和精轧结束温度均较高，能源成本较高，不利于节能降耗，温度高表面容易产生氧化铁皮，影响最终产品的表面质量；比较例对精轧压缩比和卷取温度没有限制，不容易生产出性能受控且性能稳定的产品。

将上述热轧钢卷重新开卷经过酸洗后，在可逆轧制或5机架冷连轧机上进行冷轧，冷轧的压下率为85%～90%，经过冷轧后的轧硬状态的钢带经过立式连续退火炉退火、电镀锡、卷取得到厚度0.2mm的成品冷轧钢带。退火工艺为：钢带在立式退火炉的均热段的退火温度范围为570℃～590℃，在均热段的时间为30s～45s。工艺控制参数见表3。 

  

表3 本发明冷轧、退火工艺控制参数

由表3可以看出：与本发明相比，比较例的退火温度远高于本发明，不利于板型控制，不能生产强度高的产品。

利用上述方法得到易开盖用冷轧镀锡板产品的强度性能见表4~表5。 

  

表4 本发明钢板的下屈服强度ReL(MPa)在板宽方向的分布

表5 本发明钢板的抗拉强度Rm(MPa)在板宽方向的分布

从上述实施例可以看出，实施例1～4的力学性能重要指标屈服强度在板宽方向的分布波动小于25MPa，抗拉强度在板宽方向的分布波动小于20MPa，保证了带钢产品性能均匀、板形良好，具有优良冲压成形性能，满足了易开盖冲压成形制造需求。尽管比较例说明书中未披露用专利申请方法生产的镀锡板性能指标，但从其披露的镀锡板化学成分范围及生产工艺推测，依该专利申请方法生产的镀锡板的屈服强度应小于300MPa、抗拉强度应小于350MPa，并且性能不会太稳定。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。