一種易開蓋拉環用冷軋熱浸鍍鋅鋼板及其生產方法與流程
2023-09-19 04:04:05
本發明屬於鐵基合金
技術領域：
，涉及一種冷軋熱浸鍍鋅鋼板，特別涉及一種易開蓋拉環用冷軋熱浸鍍鋅鋼板及其生產方法。
背景技術：
：金屬包裝材料具有表面裝飾性能好、強度高、方便存儲運輸等突出的特點，日益受到人們的喜愛。金屬罐最初是用來包裝食品，金屬二片、三片飲料罐已經成為碳酸飲料、果汁、啤酒等的主要包裝形式之一。目前，雖然市面上流行的飲料罐規格型號很多，但其罐蓋大多採用拉環式易開蓋。對易開蓋拉環的基本要求是必須具備較高的強度，以便順利地將金屬罐的封口拉開。現有易開蓋拉環多採用鋁合金板材或電鍍錫鋼板作為成形材料，其中因為鋁合金板材的強度較低，製成拉環後，在使用過程中，很容易造成拉環損壞或拉環斷裂等問題，影響了用戶的正常使用；電鍍錫鋼板的強度相比鋁合金板材雖然有較大提升，但抗腐蝕性較差，經衝壓成型後，其切口處容易生鏽變黑，嚴重影響美觀，另一方面，其強度也不能適應現代企業為降低成本對材料進行厚度減薄的要求，在使用上受限較多。中國專利申請號為CN200910142860.8的專利申請公開了「用於易拉罐拉環的鍍鋅彩色塗層鋼板的表面處理方法」，該專利申請公開的鋼板在製造過程中退火溫度較高，達到600～700℃，均熱時間也較長，為120～150S，致使所生產的鋼板強度偏低，抗拉強度低於425MPa，不能滿足現代易開蓋拉環用鋼的強度需求，其核心技術主要是保護塗層鋼板的表面處理方法。中國專利申請號為CN200880011757.3的專利申請公開了「低溫韌性優良的壓制加工用熱浸鍍高強度鋼板及其製造方法」，該專利申請公開的一種熱浸鍍高強度鋼板及其生產方法，該熱浸鍍高強度鋼板按重量百分比含有：碳：0.0005～0.005％，矽：0.30～1.0％，錳：0.7～2.0％，磷≤0.05％，硫≤0.01％，鈮：0.01～0.04％，鈦：0.01～0.05％，鋁：0.01～0.3％，硼：0.0005～0.003％，氮：0.001～0.01％。該鋼含有較高的矽、錳等元素，並需向鋼中加入鈮、鈦等多種微合金元素，成本較高，並且該鋼的抗拉強度小於540MPa，不能滿足易開蓋拉環的製造要求。技術實現要素：本發明的目的是提供一種易開蓋拉環用冷軋熱浸鍍鋅鋼板及其生產方法，主要解決現有易開蓋拉環用冷軋熱浸鍍鋅鋼板抗拉強度低、生產成本高的技術問題。本發明採用的技術方案是：一種易開蓋拉環用冷軋熱浸鍍鋅鋼板，化學成分質量百分比：C：0.025%～0.04%，Si：0.005%～0.03%，Mn：0.26%～0.35%，P≤0.015%，S≤0.013%，Alt：0.03%～0.07%，B：0.004%～0.005%，餘量為Fe及不可避免的雜質元素。本發明所述的易開蓋拉環用冷軋熱浸鍍鋅鋼板的化學成分限定在上述範圍內的理由如下：碳：C含量影響產品的強度、塑性、衝壓性能。C含量高時，延伸率低，並且變形後形成不均勻的變形區，在再結晶過程中，這些變形區促進了隨機取向再結晶晶粒的形核，有利織構{111}相應減小，衝壓性能下降。C含量低冷軋退火後不能滿足強度、硬度要求。因此，本發明設定C含量為0.025%～0.04%；矽：鋼中較低的Si含量，一方面有利於產品後續的塗鍍性能，另一方面，產品已經要求較高的Al含量，不依賴Si元素脫氧。因此，本發明設定Si含量為0.005～0.03%；錳：Mn在鋼中的作用主要是強化和進一步消除S的不利影響的作用，本發明技術方案設定Mn含量為0.26-0.35%；磷、硫：P、S均是鋼中的有害元素，在鋼中均希望這兩種元素控制在較低的水平，考慮到實際工藝控制能力及生產成本，本發明技術方案設定P≤0.015%、S≤0.013%。鋁：Al在鋼中的作用非常重要，Al和N結合生成AlN,AlN是在退火過程中獲得對冷拔性能有利的{111}織構和餅形晶粒的關鍵因素，同時由於AlN對N原子的固定作用，使冷軋板具有良好的抗時效性能，因此，本發明設定Al含量為0.03%～0.07%。硼：B是元素周期表中第二周期第三主族中的元素，它與氮、氧和碳都有很強的親和力，硼的突出作用是微量的硼就可以成倍地增加鋼的淬透性。硼鋼的各種機械性能、工藝性能良好，熱處理工藝簡單，價格低廉。硼的資源多，用量少，從節約大量昂貴的合金元素鎳、鉻，鋁等來看，硼鋼就具有更大的意義和吸引力。微量的硼主要以固溶形式存在鋼中，並在晶界偏聚，使在焊接時熱影響區的晶粒細化，從而改善鋼板的焊接性能，而且在連續退火過程中加速退火再結晶，提高連續退火鋼板的性能均勻性；正是因為B元素可以細化晶粒，對鋼的焊接性能有利，並且可以降低易開蓋拉環用冷軋熱浸鍍鋅鋼板生產過程中裂紋的產生，提高成材率。經多年實驗研究，本發明設定Ｂ含量為0.004%～0.005%。上述易開蓋拉環用冷軋熱浸鍍鋅鋼板的生產方法，該方法包括：鋼水經連鑄得到連鑄板坯，其中所述鋼水成分的質量百分比為：C：0.025%～0.04%，Si：0.005%～0.03%，Mn：0.26%～0.35%，P≤0.015%，S≤0.013%，Alt：0.03%～0.07%，B：0.004%～0.005%，餘量為鐵和不可避免夾雜；連鑄板坯經加熱爐加熱至1101℃～1130℃後進行熱軋，所述的熱軋為兩段式軋制工藝，粗軋為5道次連軋，在奧氏體再結晶溫度以上軋制，粗軋結束溫度為1020～1070℃；精軋為7道次連軋，在奧氏體非再結晶溫度區軋制，精軋結束溫度為840℃～850℃，精軋壓下率為75%～79%，精軋後鋼板厚度為1.4～2.0mm，層流冷卻階段採用後段冷卻，卷取溫度為550℃～560℃卷取得到熱軋鋼卷；熱軋鋼卷重新開卷後經酸洗、冷軋、臥式連續退火爐退火、熱浸鍍鋅、卷取得到厚度為0.29mm～0.40mm成品，所述冷軋壓下率為78%～83%，經過冷軋後的軋硬狀態帶鋼在臥式連續退火爐退火的均熱段溫度為570℃～580℃，帶鋼在均熱段的退火時間為70s～90s。本發明採取的生產工藝的理由如下：1、連鑄板坯加熱溫度的設定如果連鑄板坯加熱溫度過高，鋼中的AlN和Ti（C、N）等第二相粒子發生溶解後在熱軋卷取過程重新析出更加細小、彌散的析出物，則抑制了在隨後的冷軋、退火後晶粒的再結晶長大，使鋼板的再結晶溫度升高，不能適應低的退火溫度。如果加熱溫度過低，由於熱軋過程中的自然溫降，無法保證本發明要求的終軋溫度。連鑄板坯加熱溫度設定為1101℃～1130℃。2、精軋結束溫度設定為防止精軋在兩相區軋制，終軋溫度需高於Ar3相變點，但終軋溫度不能太高，否則必須提高連鑄板坯的加熱溫度，增加能耗。因此，綜合考慮，本發明精軋結束溫度設定為840℃～850℃。3、熱軋卷取溫度設定熱軋卷取溫度是影響鋼材機械性能的關鍵因素之一,卷取溫度影響到氮化物及碳化物的析出過程,特別是AlN的析出，本發明經冷軋獲得的軋硬狀態的帶鋼採用臥式連續退火爐退火，退火溫度較低，為了保證退火後的冷軋板具有一定的強度，綜合考慮，本發明設定卷取溫度為550℃～560℃。4、冷軋壓下率設定本發明採用一次冷軋生產，與二次冷軋相比具有生產組織方便、成本低、產量高、鋼板表面缺陷發生率小等優點。在冷軋工序中決定鋼板材質的主要工藝參數是冷軋變形量，對於一般用途的鋼板冷軋變形量越大越好，因為大壓下可以產生更多的可移動位錯，可移動位錯越高，變形抗力越小，應力不向晶界集中，而向相鄰的晶粒轉移變形，因而不容易產生滑移線。另外，變形量越大產生的形變能越大、組織的不穩定性也越高，所以再結晶溫度就越低，再結晶之後的晶粒就越細小均勻，鋼板的強度和塑性均可提高。但是當冷軋壓下率超過85%時，成品的晶粒度基本保持不變；另外，當壓下率超過85％時軋機負荷增加明顯，並且冷軋過程穩定性較差，容易造成生產事故。本發明在5機架冷連軋機上進行冷軋，可以對帶鋼的張力進行有效地控制，通過合適的冷軋形變，可獲得板形較好、屈服強度符合要求的板卷。綜合考慮，本發明優選冷軋的壓下率為78%～83%。5、退火溫度設定為了使退火後的冷軋鋼卷具有較高的屈服強度，本發明通過多次試驗，獲得了合理的退火溫度，鋼帶在臥式連續退火爐內均熱段的退火溫度設定為570～580℃，帶鋼在均熱段的時間設定為70～90s，通過退火既消除了冷軋鋼帶的殘餘應力，又獲得了設計的冷軋鋼卷強度。本發明得到的易開蓋拉環用冷軋熱浸鍍鋅鋼板的顯微組織為纖維狀鐵素體+珠光體+游離滲碳體，晶粒度級別為Ⅰ8～10級,下屈服強度Rel為580MPa～600MPa，抗拉強度Rm為600MPa～730MPa，斷後伸長率A50≥18%。本發明相比現有技術具有如下積極效果：1、本發明通過優化材料組分設計、連鑄板坯加熱溫度控制、熱軋終軋溫度及卷取溫度控制、冷軋壓下率控制、臥式連續退火爐退火溫度及退火時間工藝措施，獲得了屈服強度為580MPa～600MPa，具有良好的冷加工成型性能的冷軋熱浸鍍鋅鋼板。2、本發明成分中不含貴重合金元素，採用熱軋控軋控冷工藝、臥式連續退火爐退火控制技術進行生產，生產工藝簡單，生產成本低。附圖說明圖1為本發明易開蓋拉環用冷軋熱浸鍍鋅鋼板實施例1的金相顯微組織照片。具體實施方式下面結合實施例1-4對本發明作進一步說明，如表1~表4所示。表1本發明化學成分（重量百分比%），餘量為Fe及不可避免雜質。元素CSiMnPSAltB本發明0.025～0.040.005～0.030.26～0.35≤0.015≤0.0130.03～0.070.004～0.005實施例10.0330.0150.260.0150.0060.0560.005實施例20.0390.0280.320.0090.0130.0350.0041實施例30.0250.0090.350.0130.0110.0440.0044實施例40.0280.0160.300.0100.0090.0630.0049通過轉爐熔煉得到符合要求化學成分鋼水，鋼水經全程吹Ar保護連續澆鑄得到連鑄板坯，厚度為210～230mm，寬度為800～1300mm，長度為5000～10000mm。煉鋼生產的定尺板坯送至加熱爐再加熱，出爐除磷後送至連續熱連軋軋機上軋制。通過粗軋軋機和精軋連軋機組控制軋制後，層流冷卻採取後段冷卻，然後進行卷取，產出熱軋鋼卷。熱軋工藝控制見表2。表2本發明熱軋工藝控制參數熱軋參數板坯加熱溫度/℃粗軋結束溫度/℃精軋結束溫度/℃精軋壓下率/%卷取溫度/℃熱軋板厚度/mm本發明1101-11301020～1070840-85075～79550～5601.4-2.0實施例111011022850765552.0實施例211291069848795511.9實施例311181053840785591.6實施例411101030843775571.4將上述熱軋鋼卷重新開卷經過酸洗後，在5機架冷連軋機上進行冷軋，冷軋的壓下率為78%～83%，經過冷軋後的軋硬狀態的鋼帶經過臥式連續退火爐退火、熱浸鍍鋅、卷取得到厚度0.29mm～0.40mm的成品冷軋熱浸鍍鋅鋼帶。退火工藝為：鋼帶在臥式連續退火爐的均熱段的退火溫度範圍為570℃～580℃，在均熱段的時間為70s～90s。工藝控制參數見表3。表3本發明冷軋、退火控制參數冷軋、退火參數冷軋壓下率/%退火溫度/℃均熱段時間/s冷軋板厚度/mm本發明78～83570～58070～900.29-0.40實施例180577730.40實施例283580790.32實施例378570800.35實施例479573850.29將本發明得到的冷軋鋼板按照《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。利用上述方法得到的易開蓋拉環用冷軋熱浸鍍鋅鋼板。參照附圖1易開蓋拉環用冷軋熱浸鍍鋅鋼板的顯微組織為纖維狀鐵素體+珠光體+游離滲碳體，晶粒度級別為Ⅰ8～10級,下屈服強度Rel為580MPa～600MPa，抗拉強度Rm為600MPa～730MPa，斷後伸長率A50≥18%，同時具有良好的加工性能。利用上述方法得到易開蓋拉環用冷軋熱浸鍍鋅鋼板的力學性能見表4。表4本發明冷軋熱浸鍍鋅鋼板的力學性能性能指標下屈服強度/MPa抗拉強度/MPa斷後伸長率A50/%本發明580～600600～730≥18%實施例159861526實施例258172818實施例359066323實施例459268820除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。當前第1頁1 2 3