專利名稱：軟質鍍錫板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及軟質鍍錫板及其制造方法，特別涉及HR30T為49±3軟質鍍錫板(以下稱為T-1CA)和HR30T為53±3的軟質鍍錫板(以下稱為T-2CA)及其制造方法，該軟質鍍錫板采用鈦-IF鋼連續(xù)退火的方法生產，主要用于生產擴徑花籃桶，變形較復雜的罐蓋和沖壓變形的罐。
背景技術：
根據(jù)日本工業(yè)標準JIS G 3303，不同調質度級別鍍錫板的硬度(HR30T)范圍如表1所示。其中從T-1到T-3為軟質鍍錫板，T-4到T-6為硬質鍍錫板。
表1 不同調質度級別鍍錫板的硬度范圍

以前，鍍錫板主要使用低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼生產。日本鋼管株式會社于1996年3月19日公開的專利(No.JP8073943)采用低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼生產硬度(HR30T)小于等于T-3硬度(HR30T為54～60)的軟質鍍錫板。其化學成份范圍為0.050≤C(％)≤0.085，最好是0.060≤C(％)≤0.080，0.05≤Mn(％)≤0.60，S(％)≤0.020，P(％)≤0.020，Al(％)≤0.10，且Al和N的原子個數(shù)比大于等于15。熱軋卷取溫度控制在550℃～620℃，退火溫度控制在650℃以上，A1轉變溫度以下，并以≥30℃/s的冷卻速度冷卻到350℃～450℃，在350℃～450℃時效處理30秒以上。
采用低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼生產鍍錫板時，會發(fā)生明顯的時效，時效后其產品硬度將增高，而后續(xù)加工性能則變差，在深沖、大擴徑、劇烈彎曲等大變形量的條件下，很容易出現(xiàn)開裂、產生滑移線網紋或彎曲表面起棱等缺陷。此外低碳鋼不可避免的時效問題導致鍍錫板彎曲時很容易皺折起棱，沖壓或拉伸變形后出現(xiàn)滑移線，難以滿足用戶的需求。而且，采用低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼不適合生產很軟的鍍錫板。
隨著IF鋼生產技術的進步，在國外，發(fā)達國家早就開始大批量采用添加鈮(Nb)的IF鋼生產鍍錫產品。由于IF鋼固有的良好成形性能和抗時效性能，使得IF鋼鍍錫產品已顯示強大的市場競爭力。
日本鋼管株式會社于1995年8月1日公開的專利特開平No.JP7197192中采用以下化學成分范圍生產軟質鍍錫板C≤0.004％，Mn≤0.6％，Al0.03～0.10％，N≤0.004％，Nb0.021～0.050％，且Nb與C的原子數(shù)量比大于1.0。該專利采用的是鈮-IF鋼，對Nb元素的含量都提出了明確的要求。由于鈮-IF鋼對生產工藝參數(shù)敏感，特別是對熱軋工藝參數(shù)敏感，使產品性能不穩(wěn)定，而且其再結晶溫度高，所需的退火溫度高，在組織該產品的生產時，需要使用較多的過渡料和較長的過渡時間，特別是在連續(xù)退火爐內容易產生瓢曲甚至發(fā)生斷帶，因而通板性能差，同時熱能消耗大，加上合金元素鈮價格昂貴，故其生產成本相對較高。另外，鈮-IF鋼塑性差，雖然各向異性不大，但其總體力學性能較鈦-IF鋼差。最后，鈮在開采和冶煉時有一定的放射性，添加鈮的鍍錫板(主要用于食品行業(yè))是否對人體有害也還有爭議。
同時，盡管該專利公開說明采用在600℃～800℃之間進行熱軋卷取，但該卷取溫度偏高，特別是上限溫度明顯過高，無法進行實際操作，該專利所保護的卷取溫度范圍明顯不合理，因為在接近800℃卷取時，鋼板氧化嚴重，即使是在630℃以上氧化鐵皮就明顯增厚了，這不僅影響后工序的酸洗速度，而且會影響最終產品的表面質量。另外，盡管該專利公開說明采用在670℃～800℃之間退火，但由于該專利采用的是鈮IF鋼生產軟質鍍錫板，在該專利給定的退火溫度范圍內接近670℃時退火時(例如670℃～740℃)，鋼板很難在正常的機組速度下完成再結晶，即不可能生產出合格的軟質鍍錫板，因此，該專利所保護的退火溫度范圍也明顯不合理。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供使用鈦-IF鋼連續(xù)退火生產的T-1CA和T-2CA軟質鍍錫板。
為達到上述目的，本發(fā)明提供T-1CA和T-2CA軟質鍍錫板，其成分為(重量百分比)C≤0.006％，最好為C≤0.004％，Mn0.10～0.20％，Al0.025～0.075％，最好為Al0.030～0.060％，Si≤0.03％，Ti0.03～0.08％，最好為Ti0.05～0.07％，P≤0.015％，S≤0.015％，N≤0.003％，O≤0.004％，余量為Fe和一些不可避免的雜質元素。
以下是本發(fā)明專利主要元素的作用及其限定說明C≤0.006％，隨著C元素含量的增加，一方面軟質鍍錫板的硬度增加，塑性下降，為了把硬度HR30T穩(wěn)定控制在56以下，并保證材料的成型性能，本發(fā)明將C元素含量限定在≤0.006％，以獲得合適的硬度和優(yōu)良的成型性能；另一方面，C含量增加之后，為了確保軟質鍍錫板的抗時效性能，必須相應增加Ti的添加量，使得生產成本也增加，因此C含量不宜太高。優(yōu)選的C元素含量≤0.004％。
Mn0.10～0.20％，Mn是軟質鍍錫板的主要強化元素，其含量越高產品硬度越高。但Mn價格較高，為了節(jié)約成本，在滿足性能的前提下，用量越少越經濟，當其含量控制在0.20％以下時對于要求較高硬度的T-2CA軟質鍍錫板而言，可以通過提高平整延伸率即可很方便也非常經濟進行控制來滿足要求，但當其含量低于0.10％時，一方面材質偏軟，另外一方面鋼中本來就含有一定量的Mn。如果要求Mn低于0.10％則需要降Mn，反而成本極高。因而本發(fā)明將其含量限定在0.10％～0.20％之間。
Ti0.03～0.08％，Ti主要用于固定鋼中的游離C，使其形成TiC，同時Ti有利于提高材料的抗時效性能，尤其是其沖壓成型性，同時TiC也有一定的彌散強化作用，能提高材料的強度和硬度。但Ti價格較貴(雖然比Nb便宜得多)，其含量的多少直接關系到制造成本，故應嚴格控制其含量，在本發(fā)明中，把Ti含量控制在0.08％以下足以滿足要求，但當其含量低于0.03％時，無法將鋼中的游離C及少量的N全部固定，因此，本發(fā)明要求Ti的含量在0.03％～0.08％之間。優(yōu)選的Ti含量在0.05％～0.07％之間。
Al0.025～0.075％，Al是鎮(zhèn)靜元素，也是強氮化物形成元素，主要用來固定N原子，對提高材料的抗時效性能有利，同時Al也是煉鋼時不可缺少的脫氧劑，其含量小于0.025時，無法滿足質量要求，而其含量高于0.075％時，不僅成本較高，而且會抑制退火再結晶晶粒的長大，因此，本發(fā)明將其含量限定在0.025％～0.075％之間。優(yōu)選的Al含量限定在0.030％～0.060％之間。
Si≤0.03％，Si雖有一定的強化作用但惡化耐蝕性，故越低越好，本發(fā)明要求將其含量控制在0.03％以下，當其含量超過0.03％時，明顯惡化耐蝕性能。
其它元素P(P≤0.015％)、S(S≤0.015％)、N(N≤0.003％)、O(O≤0.004％)，是有害雜質元素，應嚴格控制，越低越好，否則影響軟質鍍錫板的力學性能及耐蝕性。這些雜質元素，只要在本發(fā)明的限定范圍內，都可生產出滿足要求的軟質鍍錫板。
本發(fā)明的T-1CA和T-2CA軟質鍍錫板采用以下工序生產煉鋼→連鑄→熱軋→酸軋聯(lián)合→連續(xù)退火→平整→鍍錫，也可以采用煉鋼→連鑄→熱軋→酸洗→冷連軋→連續(xù)退火→平整→鍍錫，或煉鋼→連鑄→熱軋→酸洗→多次可逆冷軋→連續(xù)退火→平整→鍍錫工藝生產。
以下是主要工序的關鍵點
煉鋼鋼水經RH精煉真空脫氣處理，并采用相應的控制夾雜物的措施，最后經常規(guī)連鑄工藝生產連鑄坯，然后進行熱軋。
熱軋本發(fā)明的方法在熱軋工序板坯加熱溫度(即出爐溫度)為1220±30℃，熱軋終軋溫度為900±20℃。理論和生產實踐均已證明終軋溫度大于920℃時，帶鋼表面氧化嚴重，產品表面質量差，但當終軋溫度低于880℃時，熱軋帶鋼進入兩相區(qū)軋制易出現(xiàn)混晶組織，并導致最終產品組織性能的不均。而熱軋終軋溫度控制在900±20℃時，使帶鋼表面氧化較輕，在帶鋼中也不出現(xiàn)混晶組織，最終產品組織性能均勻。優(yōu)選的熱軋終軋溫度控制在885℃～915℃之間，以獲得更均勻的性能和更好的表面質量。
本發(fā)明熱軋卷取溫度控制在590±40℃之間。提高卷取溫度可以降低熱軋基板的硬度，進而降低最終產品的硬度，提高最終產品的成形性能，但是當卷取溫度大于630℃時，帶鋼表面氧化鐵皮容易增厚，酸洗困難，且影響產品表面質量。當卷取溫度低于550℃時，熱軋中間產品晶粒過小，并影響到成品組織和性能，使最終成品的晶粒細小，強度和硬度增加，塑性變差。所以對于本發(fā)明使用連續(xù)退火生產的T-1CA軟質鍍錫板和T-2CA軟質鍍錫板，熱軋卷取溫度控制在590±40℃時，卷取后帶鋼表面氧化鐵皮量較少，酸洗較為容易，而且最終產品的表面質量好。優(yōu)選的熱軋卷取溫度控制在570℃～610℃之間，以獲得良好的塑性和更佳的表面質量。
酸洗和冷軋可以采用酸軋聯(lián)合機組生產，或者先酸洗，后進行冷連軋或多次可逆冷軋，但最好采用酸軋聯(lián)合機組生產，以提高生產效率。酸洗時應根據(jù)機組的酸洗能力，調整機組速度，保證酸洗效果。冷軋為五機架連軋時，冷軋總壓下率為82％～92％。冷軋變形量將影響材料的力學性能，而且適宜的冷軋變形量便于軋硬材尺寸精度的保證和板形的控制。變形量太小則材料成型性差，變形量太大則冷軋生產消耗增加且軋硬材板形差，影響后續(xù)連退工序的高速穩(wěn)定通板。
連續(xù)退火本發(fā)明使用連續(xù)退火生產T-1CA軟質鍍錫板和T-2CA軟質鍍錫板，退火溫度為720℃～770℃，保溫時間為25s～50s。優(yōu)選的退火溫度為735℃～765℃。雖然采用罩式退火也能生產出軟質鍍錫板，但罩式退火工藝生產的鍍錫產品大卷頭、中、尾的力學性能不均勻，其產品板形和表面質量遠不如連續(xù)退火生產的軟質鍍錫板。本發(fā)明采用鈦-IF鋼連續(xù)退火生產T-1CA軟質鍍錫板和T-2CA軟質鍍錫板，其產品力學性能均勻，產品表面質量好，可以較好地滿足用戶要求，因而具有較強的市場競爭力。當退火溫度高于770℃時，由于帶鋼材質軟，當帶鋼較寬且厚度又較薄時，帶鋼在退火爐內很容易發(fā)生瓢曲甚至斷帶，同時能量消耗也將增加；退火溫度低于720℃時，在正常的連續(xù)退火機組速度下難以確保鋼板完成再結晶，產品硬度增高，同時產品成型性能變差。本發(fā)明使用鈦-IF鋼連續(xù)退火生產軟質鍍錫板，比使用鈮-IF鋼連續(xù)退火生產軟質鍍錫板的退火溫度要低(根據(jù)模擬退火試驗結果，鈮-IF鋼的退火溫度應達到750℃～800℃才能確保充分再結晶)，因此在生產計劃編排時可以減少過渡卷的用量和升、降溫的時間，提高生產效率，降低生產成本，而且由于溫度的降低，大幅度降低了帶鋼在退火爐內發(fā)生瓢曲和斷帶的幾率。保溫時間和退火溫度是相互影響的，提高退火溫度便于縮短保溫時間，但是保溫時間不能小于25s，否則再結晶晶粒長大不充分，材質偏硬，同時機組生產速度太高時帶鋼容易跑偏。保溫時間又不能太長，保溫時間超過50s時，由于連退機組速度太低，一方面生產效率降低，另一方面晶粒長得太大，材質偏軟而且在退火爐內帶鋼很容易瓢曲甚至斷帶。
平整Ti-IF鋼再結晶完成之后的平整變形量對材質性能影響很大，隨著變形量的增加，強度和硬度明顯增加。本發(fā)明使用連續(xù)退火生產的T-1CA軟質鍍錫板，退火后采用雙機架平整，平整延伸率控制在0.8％～1.8％之間，而對于T-2CA軟質鍍錫板，其平整延伸率控制在1.8％～3.0％之間，上述T-1CA和T-2CA平整延伸率范圍可以根據(jù)產品的厚薄再作適當?shù)恼{整，帶鋼較薄時采用較小的平整延伸率，帶鋼較厚時采用較大的平整延伸率。
鍍錫本發(fā)明使用連續(xù)退火生產的T-1CA軟質鍍錫板和T-2CA軟質鍍錫板，采用與普通鍍錫板相同的鍍錫工藝即可生產。
本發(fā)明采用鈦-IF鋼生產軟質鍍錫板，在本發(fā)明的化學成份范圍內不僅不會發(fā)生時效問題，而且對熱軋工藝參數(shù)不敏感。本發(fā)明采用鈦-IF鋼生產的軟質鍍錫板比用鈮-IF鋼生產的軟質鍍錫板再結晶溫度低，不僅爐子熱能消耗低，正常生產時溫度過渡時間短，過渡卷或返回卷的用量也將減少，因此可以降低生產成本，而且?guī)т撛谶B續(xù)退火爐內退火時不易發(fā)生瓢曲，通板性能好，斷帶風險小。本發(fā)明采用鈦-IF鋼生產的軟質鍍錫板比用鈮-IF鋼生產的軟質鍍錫板具有更穩(wěn)定的力學性能。另外，本發(fā)明的軟質鍍錫板，在保證材質性能均勻的前提條件下熱軋采用較低的終軋溫度和卷取溫度，熱軋后帶鋼表面氧化鐵皮少，隨后的酸洗很容易進行，最終產品的表面質量好。
具體實施例方式
以下是本發(fā)明生產軟質鍍錫板的實例說明。
實例1-6T-1CA軟質鍍錫板，采用鈦-IF鋼生產，鋼水經RH精煉真空脫氣處理，并采用了多種控制夾雜物的措施，最后經常規(guī)連鑄工藝生產連鑄坯，鋼水的化學成分如表2所示，鋼中還含有其它不可避免的雜質元素，余量為Fe。
表2 實例1-6的基板化學成分實績，Wt％

連鑄坯在熱軋前加熱到熱軋開坯溫度，經粗軋、精軋及層流冷卻后卷取，經2～3天室溫冷卻后經CDCM機組(酸洗和冷連軋聯(lián)合機組)生產冷軋板。具體工藝參數(shù)見表3表3 實例1-6的主要工藝參數(shù)實績


將冷軋帶鋼在CAPL機組(連續(xù)退火和平整機組)進行退火、平整，然后進行常規(guī)鍍錫生產鍍錫板，退火工藝參數(shù)、平整延伸率和最終產品的硬度如表4所示。
表4 實例1-6的退火工藝參數(shù)、平整延伸率和產品硬度實績

最終產品的力學性能如表5所示。
表5 實例1-6的力學性能實績

實例7-12T-2CA軟質鍍錫板，采用鈦-IF鋼生產，鋼水經RH精煉真空脫氣處理，并采用了多種控制夾雜物的措施，最后經常規(guī)連鑄工藝生產連鑄坯，鋼水的化學成分如表6所示，鋼中還含有其它不可避免的雜質元素，余量為Fe。
表6 實例7-12的基板化學成分實績，Wt％

連鑄坯在熱軋前加熱到熱軋開坯溫度，經粗軋、精軋及層流冷卻后卷取，經2～3天室溫冷卻后經CDCM機組(酸洗和冷連軋聯(lián)合機組)生產冷軋板。具體工藝參數(shù)見表7表7 實例7-12的主要工藝參數(shù)實績

將冷軋帶鋼在CAPL機組(連續(xù)退火和平整機組)進行退火、平整，然后進行常規(guī)鍍錫生產鍍錫板，退火工藝參數(shù)、平整延伸率和產品硬度如表8所示。
表8 實例7-12的退火工藝參數(shù)、平整延伸率和產品硬度實績

最終產品的力學性能如表9所示。
表9 實例7-12的力學性能實績

權利要求
1.軟質鍍錫板，其成分為(重量百分比)C≤0.006％，Mn0.10～0.20％，Al0.025～0.075％，Si≤0.03％，Ti0.03～0.08％，P≤0.015％，S≤0.015％，N≤0.003％，O≤0.004％，余量為Fe和不可避免的雜質元素。
2.根據(jù)權利要求1所述的鍍錫板，其特征在于，C含量為≤0.004％。
3.根據(jù)權利要求1所述的鍍錫板，其特征在于，所述Al含量為0.030％～0.060％。
4.根據(jù)權利要求1所述的鍍錫板，其特征在于，所述Ti含量為0.05％～0.07％。
5.根據(jù)權利要求1所述的鍍錫板，其特征在于，用連續(xù)退火的方法來生產所述鍍錫板。
6.根據(jù)權利要求1所述的軟質鍍錫板的制造方法，包括如下步驟煉鋼→連鑄→熱軋→酸軋聯(lián)合→連續(xù)退火→平整→鍍錫。
7.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述酸軋聯(lián)合的步驟通過采用酸洗和冷連軋聯(lián)合機組完成。
8.根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于，所述酸軋聯(lián)合的步驟可由先酸洗后進行冷連扎或多次可逆冷軋的步驟代替。
9.根據(jù)權利要求6-8任意一項所述的方法，其特征在于，在所述熱軋步驟中，板坯出爐溫度控制在1190℃～1250℃之間，終軋溫度控制在880℃～920℃之間；卷取溫度控制在550℃～630℃之間。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，其特征在于，在所述熱軋步驟中，終軋溫度控制在885℃～915℃之間；卷取溫度控制在570℃～610℃之間。
11.根據(jù)權利要求6-8任意一項所述的方法，其特征在于，在所述冷軋的步驟中，冷軋變形量控制在82％～92％之間。
12.根據(jù)權利要求6-8任意一項所述的方法，其特征在于，在所述連續(xù)退火的步驟中，退火溫度控制在720℃～770℃之間，保溫時間控制在25s～50s之間。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于，所述退火溫度控制在735℃～765℃之間。
14.根據(jù)權利要求6-8任意一項所述的方法，其特征在于，所述平整步驟采用單機架或雙機架完成。
15.根據(jù)權利要求6-8任意一項所述的方法，其特征在于，在所述平整步驟中，平整延伸率為0.8％～3.0％。
16.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，生產硬度HR30T為49±3的軟質鍍錫板時，所述平整延伸率控制在0.8％～1.8％之間。
17.根據(jù)權利要求15所述的方法，其特征在于，生產硬度HR30T為53±3的軟質鍍錫板時，所述平整延伸率控制在1.8％～3.0％之間。
全文摘要
軟質鍍錫板，其成分為(重量百分比)C≤0.006％，Mn0.10～0.20％，Al0.025～0.075％，Si≤0.03％，Ti0.03～0.08％，P≤0.015％，S≤0.015％，N≤0.003％，O≤0.004％，余量為Fe和一些不可避免的雜質元素。其方法包括如下步驟煉鋼→連鑄→熱軋→酸軋聯(lián)合→連續(xù)退火→平整→鍍錫，主要生產工藝參數(shù)如下板坯出爐溫度控制在1190℃～1250℃之間，終軋溫度控制在880℃～920℃之間；卷取溫度控制在550℃～630℃之間，冷軋變形量82％～92％，退火溫度720℃～770℃，保溫時間25s～50s，T－1CA的平整延伸率0.8％～1.8％，T－2CA的平整延伸率1.8％～3.0％。
文檔編號B21B37/00GK1888114SQ20051002729
公開日2007年1月3日 申請日期2005年6月29日 優(yōu)先權日2005年6月29日
發(fā)明者李俊, 張理揚, 林秀貞, 貢雪南 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司