CN108396243A - 一种瓶盖用硬质镀锡基板及其生产方法 - Google Patents

一种瓶盖用硬质镀锡基板及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种瓶盖用硬质镀锡基板及其生产方法，所述基板的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.06～0.10%，Mn：0.30～0.60%，Al：0.02～0.08%，Si≤0.03%，N≤0.005%，S≤0.02%，P≤0.02%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。所述生产方法包括冶炼和精炼、连铸、热轧、酸洗、一次冷轧、退火、二次冷轧、精整工序。本发明通过合适的成分设计、退火及二次冷轧工艺的设计，制造出具备较高的硬度和较好的延伸率的二次冷轧镀锡基板，生产控制难度小，成本低，性能稳定，适宜制作皇冠盖和旋开盖等。

Description

一种瓶盖用硬质镀锡基板及其生产方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种瓶盖用硬质镀锡基板及其生产方法。
背景技术
镀锡/铬板具有良好的成形性和耐腐蚀性，能进行焊接、咬口、冲压等进一步加工成型，还具有良好的印刷着色性，因而广泛应用于包装行业的罐体和罐盖。近年来，为了节约成本，包装行业要求在不损失甚至提高使用性能的基础上，降低镀锡/铬板的厚度，提高包装材料的利用率。二次冷轧（Double Cold Reduction，DCR）工艺是在提高带钢力学性能的基础上，获得更薄、粗糙度和平直度更好的镀锡/铬基板的首选方法，从而能够有效的实现食品、饮料、化工用罐、盖材料的减薄、降低成本的要求。
DR材的力学性能取决于许多因素，包括钢的化学成分、退火制度和平整（调质轧制）的程度。DR材通常使用低碳铝镇静钢，少量使用IF钢种，采用连续退火或罩式退火方式退火。因罩式退火方式生产的DR材表面质量、板型等质量控制要求高，因此大型冷轧厂逐渐采用质量更容易控制的连续退火方式生产DR材。但是，罩式退火生产的DR材，因其组织中通过控制AlN的析出获得的纤维织构的显著发展，深冲性能优于连续退火生产的DR材。此外，连续退火产线投资大、能耗高，导致连续退火生产的DR材产品竞争力下降。因此，罩式退火DR材仍然存在大量的用户需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种瓶盖用硬质镀锡基板及其生产方法，该硬质高延伸DR材基板具有优良的综合力学性能，适宜制作皇冠盖和旋开盖等。本发明方法生产成本低、工艺简单、产品成形性能好，能够带来可观的经济效益。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种瓶盖用硬质镀锡基板，所述基板的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.06～0.10%，Mn：0.30～0.60%，Al：0.02～0.08%，Si≤0.03%，N≤0.005%，S≤0.02%，P≤0.02%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
本发明所述基板的显微组织为塑性变形铁素体+带状分布的颗粒状渗碳体，所述成品基板的厚度为0.20～0.50mm。
本发明所述基板抗拉强度540～620MPa，屈服强度520～600MPa，断后伸长率A80为5～10%，HR30T硬度为73±5。
本发明还提供上述的一种瓶盖用硬质镀锡基板的生产方法，所述生产方法包括冶炼和精炼、连铸、热轧、酸洗、一次冷轧、退火、二次冷轧、精整工序；所述二次冷轧工序，冷轧压下率为15～30%。
本发明所述冶炼和精炼工序，采用转炉冶炼，通过顶底复吹，充分脱碳，使用LF精炼进行脱氧脱硫合金化，采用RH精炼降低有害气体N、H含量，N≤0.005%，H≤0.0005%，然后进行板坯连铸。
本发明所述热轧工序，粗轧轧制道次5道次，中间坯厚度32～40mm；精轧轧制道次7道次，道次压下率≥10%，总压下率≥80%。
本发明所述热轧工序，在完全再结晶温度范围内连续轧制，轧前连铸坯加热温度1230～1270℃，驻炉时间120～160min，出炉温度1130～1150℃；精轧进口温度1030～1070℃，终轧温度880～910℃，卷取温度580～620℃。
本发明所述热轧工序，卷取温度层冷过程开启U形卷取模式，带钢头尾30米处高出卷取温度20℃；轧后采用前段快冷，冷速60～100℃/s，上下水比控制在1:1。
本发明所述一次冷轧工序，压下率为88～93%。
本发明所述退火工序，采用全氢罩式退火炉，温度控制560～600℃，保温时间为15～20h。
本发明的基板化学成分设计思路如下：
C是钢中不可缺少的强化元素之一，它能够通过固溶强化使屈服强度升高、延伸率降低，并且过多的C会影响成形和焊接性能。因此本发明的一种瓶盖用硬质镀锡基板选用低碳钢成分，控制C含量0.06～0.10%，可以保证保证强度的同时具有较好的使用性能。
Si对钢的耐蚀性有显著的影响，Si含量越高耐蚀性越低。此外，Si为脱氧元素，也是固溶强化元素，使屈服强度升高、延伸率降低，控制其含量在0.03%以下。
Mn是铁素体强化元素，也是钢中常见的强化元素。此外，钢中加入锰能防止在热加工时因硫引起钢的脆化。但钢中Mn的含量高，镀锡板的耐蚀性和延伸率会降低，控制其含量在0.30～0.60%。
P、S能够提高强度，并使得钢板变脆、影响韧性，作为杂质元素控制其含量在0.020%以下。
Al是脱氧必需的元素，但也会提高钢的强度，控制其含量在0.02-0.08%。
N的固溶能够显著提高钢的强度，控制其含量在0.005%以下。
本发明的显著效果和技术特点是：
冶炼工序采用转炉自动炼钢，可保证转炉终点碳的精准控制，减少后吹，降低钢水含氧量，减少倾炉取样次数和后吹，减少脱氧剂消耗，降低脱氧夹杂物水平。精炼工序采用LF和RH双联，使用LF精炼进行脱氧脱硫合金化，采用RH精炼降低有害气体N、H含量，然后进行板坯连铸。
第一次冷轧工序压下率越高，晶粒的纤维化程度越高，亚晶界、位错等缺陷数量越多。因此，在罩式退火的过程中，再结晶行核数量越多，再结晶之后的晶粒越细小均匀。因此，本发明的第一次冷轧累计压下率控制为88～93%的较大变形量。
低温卷取的热轧带钢中AlN析出物被过冷，以致钢中固溶的Al和罩式炉加热出现的AlN析出对再结晶产生强烈的迟滞作用。在冷变形组织中，主要在被强烈拉长的晶粒晶界上形成的氮化物抑制着铁素体的再结晶，使得AlN粒子晶格中由相对粗大的铁素体晶粒产生了伸长的“饼形”晶粒组织。由于取向选择，铁素体晶粒表现出{111}择优取向的特征。当在罩式炉中较低的退火温度区间停留较长时间时，再结晶晶核随之增加，并且伴随着晶粒长大，在这一过程中，有{111}取向的晶粒优先长大，从而又产生了织构强化，这一织构强化对板带的r值提高极为有利。因此，本发明的热轧卷取温度控制在580～620℃，退火温度控制560～600℃，保温时间控制15～20小时。
本发明镀锡基板产品标准参考JIS G 3303-2008。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明通过合适的成分设计、退火及二次冷轧工艺的设计制造出具备较高的硬度和较好的延伸率的二次冷轧镀锡的基板，生产控制难度小，成本低，性能稳定，适宜制作皇冠盖和旋开盖等。
附图说明
图1为实施例1基板的边部横向显微金相组织图；
图2为实施例1基板的边部纵向显微金相组织图；
图3为实施例2基板的心部横向显微金相组织图；
图4为实施例2基板的心部纵向显微金相组织图；
图5为实施例3基板的边部横向显微金相组织图；
图6为实施例3基板的边部纵向显微金相组织图；
图7为实施例4基板的边部横向显微金相组织图；
图8为实施例4基板的边部纵向显微金相组织图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种瓶盖用硬质镀锡基板，成品厚度为0.50mm，基板的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.06%，Mn：0.53%，Al：0.02%，Si：0.022%，N：0.003%，S：0.015%，P：0.020%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
一种瓶盖用硬质镀锡基板的生产方法，所述生产方法包括冶炼和精炼、连铸、热轧、酸洗、一次冷轧、退火、二次冷轧、精整工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序采用转炉冶炼，通过顶底复吹，充分脱碳，使用LF精炼进行脱氧脱硫合金化，采用RH精炼降低有害气体N、H含量，N：0.003%、H：0.0001%，然后进行板坯连铸；
（2）热轧工序，粗轧轧制道次5道次，中间坯厚度40mm；精轧轧制道次7道次，道次压下率13%，总压下率88%；
在完全再结晶温度范围内连续轧制，轧前连铸坯加热温度1250℃，驻炉时间120min，出炉温度1130℃；精轧进口温度1030℃，终轧温度880℃，卷取温度600℃；
卷取温度层冷过程开启U形卷取模式，带钢头尾30米处高出卷取温度20℃；轧后采用前段快冷，冷速60℃/s，上下水比控制在1:1；
（3）一次冷轧工序，压下率为88%；
（4）所述的退火工序，采用全氢罩式退火炉，温度控制560℃，保温时间为16h；
（5）二次冷轧工序冷轧压下率为15%。
基板的边部显微金相组织图见图1、图2，由图可知，本实施例得到的基板的显微组织为塑性变形铁素体+带状分布的颗粒状渗碳体，具体力学性能见表1。
实施例2
一种瓶盖用硬质镀锡基板，成品厚度为0.40mm，基板的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.10%，Mn：0.45%，Al：0.08%，Si：0.030%，N：0.002%，S：0.006%，P：0.010%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
一种瓶盖用硬质镀锡基板的生产方法，所述生产方法包括冶炼和精炼、连铸、热轧、酸洗、一次冷轧、退火、二次冷轧、精整工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序采用转炉冶炼，通过顶底复吹，充分脱碳，使用LF精炼进行脱氧脱硫合金化，采用RH精炼降低有害气体N、H含量，N：0.002%、H：0.0002%，然后进行板坯连铸；
（2）热轧工序，粗轧轧制道次5道次，中间坯厚度38mm；精轧轧制道次7道次，道次压下率10%，总压下率80%；
在完全再结晶温度范围内连续轧制，轧前连铸坯加热温度1245℃，驻炉时间135min，出炉温度1140℃；精轧进口温度1045℃，终轧温度890℃，卷取温度580℃；
卷取温度层冷过程开启U形卷取模式，带钢头尾30米处高出卷取温度20℃；轧后采用前段快冷，冷速90℃/s，上下水比控制在1:1；
（3）一次冷轧工序，压下率为90%；
（4）所述的退火工序，采用全氢罩式退火炉，温度控制575℃，保温时间为15h；
（5）二次冷轧工序冷轧压下率为20%。
基板的边部显微金相组织图见图3、图4，由图可知，本实施例得到的基板的显微组织为塑性变形铁素体+带状分布的颗粒状渗碳体，具体力学性能见表1。
实施例3
一种瓶盖用硬质镀锡基板，成品厚度为0.30mm，基板的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.07%，Mn：0.30%，Al：0.055%，Si：0.015%，N：0.005%，S：0.001%，P：0.008%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
一种瓶盖用硬质镀锡基板的生产方法，所述生产方法包括冶炼和精炼、连铸、热轧、酸洗、一次冷轧、退火、二次冷轧、精整工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序采用转炉冶炼，通过顶底复吹，充分脱碳，使用LF精炼进行脱氧脱硫合金化，采用RH精炼降低有害气体N、H含量，N：0.005%、H：0.0003%，然后进行板坯连铸；
（2）热轧工序，粗轧轧制道次5道次，中间坯厚度35mm；精轧轧制道次7道次，道次压下率13%，总压下率89%；
在完全再结晶温度范围内连续轧制，轧前连铸坯加热温度1270℃，驻炉时间160min，出炉温度1150℃；精轧进口温度1070℃，终轧温度910℃，卷取温度620℃；
卷取温度层冷过程开启U形卷取模式，带钢头尾30米处高出卷取温度20℃；轧后采用前段快冷，冷速80℃/s，上下水比控制在1:1；
（3）一次冷轧工序，压下率为90%；
（4）所述的退火工序，采用全氢罩式退火炉，温度控制580℃，保温时间为20h；
（5）二次冷轧工序冷轧压下率为25%。
基板的边部显微金相组织图见图5、图6，由图可知，本实施例得到的基板的显微组织为塑性变形铁素体+带状分布的颗粒状渗碳体，具体力学性能见表1。
实施例4
一种瓶盖用硬质镀锡基板，成品厚度为0.20mm，基板的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.08%，Mn：0.60%，Al：0.063%，Si：0.011%，N：0.004%，S：0.020%，P：0.015%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
一种瓶盖用硬质镀锡基板的生产方法，所述生产方法包括冶炼和精炼、连铸、热轧、酸洗、一次冷轧、退火、二次冷轧、精整工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）冶炼工序采用转炉冶炼，通过顶底复吹，充分脱碳，使用LF精炼进行脱氧脱硫合金化，采用RH精炼降低有害气体N、H含量，N：0.004%、H：0.0005%，然后进行板坯连铸；
（2）热轧工序，粗轧轧制道次5道次，中间坯厚度32mm；精轧轧制道次7道次，道次压下率13%，总压下率88%；
在完全再结晶温度范围内连续轧制，轧前连铸坯加热温度1230℃，驻炉时间155min，出炉温度1150℃；精轧进口温度1055℃，终轧温度905℃，卷取温度610℃；
卷取温度层冷过程开启U形卷取模式，带钢头尾30米处高出卷取温度20℃；轧后采用前段快冷，冷速100℃/s，上下水比控制在1:1；
（3）一次冷轧工序，压下率为93%；
（4）所述的退火工序，采用全氢罩式退火炉，温度控制600℃，保温时间为18h；
（5）二次冷轧工序冷轧压下率为30%。
基板的边部显微金相组织图见图7、图8，由图可知，本实施例得到的基板的显微组织为塑性变形铁素体+带状分布的颗粒状渗碳体，具体力学性能见表1。
表1 实施例1-4产品的力学性能
从表1中可以看出，实施例1-4中的瓶盖用硬质镀锡基板的硬度(HR30T)均≥68，延伸率均≥5.0%。由此，本发明所述的硬质镀锡基板的硬度和深冲性指标都达到了标准，适宜制作皇冠盖和旋开盖等。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种瓶盖用硬质镀锡基板，其特征在于，所述基板的化学成分组成及其质量百分含量为：C：0.06～0.10%，Mn：0.30～0.60%，Al：0.02～0.08%，Si≤0.03%，N≤0.005%，S≤0.02%，P≤0.02%，余量为Fe和其它不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种瓶盖用硬质镀锡基板，其特征在于，所述基板的显微组织为塑性变形铁素体+带状分布的颗粒状渗碳体，所述成品基板的厚度为0.20～0.50mm。
3.根据权利要求1所述的一种瓶盖用硬质镀锡基板，其特征在于，所述基板抗拉强度540～620MPa，屈服强度520～600MPa，断后伸长率A80为5～10%，HR30T硬度为73±5。
4.基于权利要求1-3任意一项所述的一种瓶盖用硬质镀锡基板的生产方法，其特征在于，所述生产方法包括冶炼和精炼、连铸、热轧、酸洗、一次冷轧、退火、二次冷轧、精整工序；所述二次冷轧工序，冷轧压下率为15～30%。
5.根据权利要求4所述的一种瓶盖用硬质镀锡基板的生产方法，其特征在于，所述冶炼和精炼工序，采用转炉冶炼，通过顶底复吹，充分脱碳，使用LF精炼进行脱氧脱硫合金化，采用RH精炼降低有害气体N、H含量，N≤0.005%，H≤0.0005%，然后进行板坯连铸。
6.根据权利要求4所述的一种瓶盖用硬质镀锡基板的生产方法，其特征在于，所述热轧工序，粗轧轧制道次5道次，中间坯厚度32～40mm；精轧轧制道次7道次，道次压下率≥10%，总压下率≥80%。
7.根据权利要求4-6任意一项所述的一种瓶盖用硬质镀锡基板的生产方法法，其特征在于，所述热轧工序，在完全再结晶温度范围内连续轧制，轧前连铸坯加热温度1230～1270℃，驻炉时间120～160min，出炉温度1130～1150℃；精轧进口温度1030～1070℃，终轧温度880～910℃，卷取温度580～620℃。
8.根据权利要求4-6任意一项所述的一种瓶盖用硬质镀锡基板的生产方法，其特征在于，所述热轧工序，卷取温度层冷过程开启U形卷取模式，带钢头尾30米处高出卷取温度20℃；轧后采用前段快冷，冷速60～100℃/s，上下水比控制在1:1。
9.根据权利要求4-6任意一项所述的一种瓶盖用硬质镀锡基板的生产方法，其特征在于，所述一次冷轧工序，压下率为88～93%。
10.根据权利要求4-6任意一项所述的一种瓶盖用硬质镀锡基板的生产方法，其特征在于，所述退火工序，采用全氢罩式退火炉，温度控制560～600℃，保温时间为15～20h。
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