本發(fā)明涉及一種冷軋鋼板，特別涉及一種化工桶用冷軋鍍錫基板及其制造方法，屬于鐵基合金技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鍍錫板是兩面都鍍有純錫的冷軋低碳薄鋼板或鋼帶，是制作各種食品罐、飲料罐、油漆桶、化工桶等包裝容器的重要原材料。
目前，化工桶用冷軋鍍錫基板的牌號一般為SPCC，該鋼的碳含量相對較高，碳含量的范圍也較寬，碳含量控制在0.04-0.15％既符合要求，同時該鋼含有0.3%左右的金屬錳，該鋼種在生產(chǎn)過程中，因碳、錳含量較高，而且碳、錳含量的較大波動，從而導致材料的強度偏高，塑韌性較低，并且屈服強度及斷后伸長率等性能的穩(wěn)定性也較差，增加了生產(chǎn)化工桶產(chǎn)品設(shè)備的控制難度，生產(chǎn)過程中，化工桶的形狀較難控制，另外由于材料的強度和塑韌性匹配不好，化工桶成形過程中往往會產(chǎn)生局部裂紋，降低了成材率，增加了生產(chǎn)成本，所以生產(chǎn)具有強度和塑韌性很好匹配的化工桶用冷軋帶鋼具有重要意義。
專利申請?zhí)枮镃N 201110116490.8、名稱為“一種硬質(zhì)鍍錫基板瓶蓋用鋼及其生產(chǎn)方法”的中國專利申請?zhí)峁┝艘环N瓶蓋用鋼板，該瓶蓋鋼按重量百分比含有：C：0.045～0.088％、Si：≤0.1％、Mn：0.3～0.5％、Alt：0.01～0.06％、N：≤0.006％、P：≤0.020％、S：≤0.020％。該鋼板C含量較高，在制造過程中卷取溫度和退火溫度較低，卷取溫度為550～610℃，退火溫度為595～625℃，致使所生產(chǎn)的鋼板強度較高，屈服強度高于400MPa，抗拉強度高于470MPa，不能滿足化工桶用冷軋帶鋼較低強度的要求。
專利申請?zhí)枮镃N 201210143547.8、名稱為“一種藥芯焊絲用冷軋薄板的制備方法”的中國專利申請?zhí)峁┝艘环N藥芯焊絲用冷軋薄板，該焊絲鋼按重量百分比含有：C：0.005～0.045％、Si：≤0.03％、Mn：0.15～0.26％、Al：≤0.03％、N：≤0.003％、P：≤0.010％、S：≤0.010％，該鋼板在成分設(shè)計時采用相對較高的C含量、低P、S成分體系，并嚴格限制鋼中的N元素，生產(chǎn)工藝復雜，生產(chǎn)成本較高。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種化工桶用冷軋鍍錫基板及其制造方法，主要解決現(xiàn)有化工桶用冷軋鍍錫基板強度偏高、斷后伸長率偏低、化工桶制造成形過程中基板易開裂的技術(shù)問題。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
一種化工桶用冷軋鍍錫基板，其化學成分的重量百分比為：C：0.002%～0.004%，Si≤0.03%，Mn：0.31%～0.40%，P≤0.015%，S≤0.015%，Alt：0.04%～0.06%，Ti：0.065%～0.075%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明所述的化工桶用冷軋鍍錫基板的化學成分限定在上述范圍內(nèi)的理由如下：
碳：碳含量影響產(chǎn)品的強度、塑性、沖壓性能。碳含量高時，延伸率低，并且變形后形成不均勻的變形區(qū)，在再結(jié)晶過程中，這些變形區(qū)促進了隨機取向再結(jié)晶晶粒的形核，有利織構(gòu){111}相應減小，沖壓性能下降。當碳含量大于0.005%時，鋼的強度較高，塑性、韌性及沖壓性能較差，在化工桶的成形過程中，設(shè)備需要克服較大的材料抗力，因強度偏高，常會出現(xiàn)成形不均勻的現(xiàn)象，影響化工桶的外觀，并且由于塑性、韌性及沖壓性能較差，成形過程中常會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，影響了成材率，增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。當碳含量小于0.002%時，材料的焊接性能明顯變差，在化工桶的焊接過程中，常會產(chǎn)生焊接不良，在后續(xù)的使用過程中，也會產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。根據(jù)材料的強度、硬度要求，本發(fā)明設(shè)定的C含量為0.002-0.004%。
硅：低碳冷成型用鋼一般要求低的硅含量，一方面有利于產(chǎn)品后續(xù)的涂鍍性能，另一方面，產(chǎn)品已經(jīng)要求較高的Al含量，不依賴Si元素脫氧。本發(fā)明限定Si≤0.03%。
錳：錳在冷軋用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(fā)明限定Mn含量范圍為0.31-0.40%。
硫和磷：硫、磷均是鋼中的有害元素，在冷軋用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，本發(fā)明限定S≤0.015%，P≤0.015%。
鋁：鋁在冷軋用鋼中的作用非常重要，Al和N結(jié)合生成AlN,AlN是在冷軋板退火過程中獲得對冷拔性能有利的{111}織構(gòu)和餅形晶粒的關(guān)鍵因素，同時由于AlN對N原子的固定作用，使冷軋板具有良好的抗時效性能，本發(fā)明限定Al含量為0.04-0.06%。
鈦：Ti元素是強碳、氮化物形成元素，可完全固定鋼中的碳、氮等間隙原子，以保證具有無時效性和超深沖性。但是Ti含量不能過高，過高的Ti含量會提高冷軋鋼板的再結(jié)晶溫度，從而需要較高的退火溫度，本發(fā)明限定Ti含量為0.065-0.075%。
一種化工桶用冷軋鍍錫基板的制造方法，該方法包括：
鋼水經(jīng)真空脫氣處理后進行連鑄得到連鑄板坯，其化學成分的重量百分比為：C：0.002%～0.004%，Si≤0.03%，Mn：0.31%～0.40%，P≤0.015%，S≤0.015%，Alt：0.04%～0.06%，Ti：0.065%～0.075%，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)；
連鑄板坯于1080℃～1120℃，加熱180～260min后進行熱軋，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(jié)晶溫度以上軋制，粗軋結(jié)束溫度為980℃～1030℃；精軋為7道次連軋，在鐵素體單相區(qū)間軋制，精軋結(jié)束溫度為800℃～830℃，精軋壓下率為80～86%，精軋后鋼板厚度為2.3～3.0mm，層流冷卻采用后段冷卻，卷取溫度為630℃～660℃卷取得到熱軋鋼卷；
熱軋鋼卷重新開卷后經(jīng)酸洗、冷軋、立式連續(xù)退火爐退火、平整、卷取得到厚度為0.25mm～0.30mm成品鋼板，所述冷軋壓下率為87%～92%，經(jīng)過冷軋后的軋硬狀態(tài)帶鋼在立式連續(xù)退火爐退火的均熱段溫度為690℃～710℃，帶鋼在均熱段的退火時間為160s～190s，平整延伸為率2.3％～2.5％。
本發(fā)明采取的生產(chǎn)工藝的理由如下：
1、連鑄板坯加熱溫度和加熱時間的設(shè)定
連鑄板坯加熱溫度和時間的設(shè)定在于保證連鑄坯中粗大的TiC 顆粒的溶解，如果加熱溫度過高，鋼中的AlN和Ti（C、N）等第二相粒子發(fā)生溶解后在熱軋卷取過程重新析出更加細小、彌散的析出物，則抑制了在隨后的冷軋、退火后晶粒的再結(jié)晶長大，使鋼板的再結(jié)晶溫度升高，不能適應低的退火溫度。如果加熱溫度過低，由于熱軋過程中的自然溫降，無法保證本發(fā)明要求的終軋溫度。因此本發(fā)明設(shè)定連鑄板坯加熱溫度為1080℃～1120℃，加熱時間為180～260min。
2、粗軋結(jié)束溫度設(shè)定
粗軋軋制過程控制在奧氏體再結(jié)晶溫度以上軋制，確保奧氏體經(jīng)過反復變形和再結(jié)晶，得到均勻細小的奧氏體晶粒。若粗軋結(jié)束溫度過高，則需要較高的板坯加熱溫度，對板坯的表面質(zhì)量及節(jié)能降耗不利，若粗軋結(jié)束溫度過低，則會進入奧氏體再結(jié)晶溫度區(qū)間，粗軋結(jié)束后不易得到均勻細小的奧氏體晶粒。因此本發(fā)明設(shè)定粗軋結(jié)束溫度為980℃～1030℃。
3、精軋結(jié)束溫度設(shè)定
精軋結(jié)束需高于Ar3相變點，但精軋結(jié)束溫度不能太高，否則必須提高連鑄板坯的加熱溫度，增加能耗。若精軋結(jié)束溫度不能太低，則不能保證本發(fā)明高的卷取溫度的要求。因此本發(fā)明設(shè)定精軋結(jié)束溫度為800℃～830℃。
4、熱軋卷取溫度的設(shè)定
熱軋卷取溫度是影響機械性能的關(guān)鍵因素之一, 因為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(fā)明采用連續(xù)爐退火，退火溫度較低，為了保證退火后的板卷具有一定的強度，因此本發(fā)明設(shè)定熱軋卷取溫度為630～660℃。
5、冷軋壓下率設(shè)定
本發(fā)明采用一次冷軋生產(chǎn)，與二次冷軋相比具有生產(chǎn)組織方便、成本低、產(chǎn)量高、鋼板表面缺陷發(fā)生率小等優(yōu)點。在冷軋工序中決定鋼板材質(zhì)的主要工藝參數(shù)是冷軋變形量，對于本發(fā)明的屈服強度在200MPa以下的鋼板冷軋變形量越大越好，因為大壓下可以產(chǎn)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(zhuǎn)移變形，因而不容易產(chǎn)生滑移線。另外，變形量越大產(chǎn)生的形變能越大、組織的不穩(wěn)定性也越高，所以再結(jié)晶溫度就越低，有利于后續(xù)的退火處理，再結(jié)晶之后的晶粒就越細小均勻，鋼板的強度和塑性均可提高；但當壓下率超過92％時軋機負荷增加明顯，并且冷軋過程穩(wěn)定性較差，容易造成生產(chǎn)事故。本發(fā)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(fā)明設(shè)定冷軋的壓下率為87%～92%。
6、退火溫度和退火時間設(shè)定
本發(fā)明采用立式連續(xù)爐退火，將冷軋后的鋼卷開卷后，在帶鋼有張力的情況下連續(xù)不斷的通過保溫區(qū)，為了使形變晶粒重新結(jié)晶成均勻的等軸晶粒并消除殘余應力的效果，本發(fā)明設(shè)定鋼帶在立式連續(xù)退火爐均熱段的退火溫度為690～710℃，在均熱段的時間設(shè)定為160～190s。
7、平整延伸率設(shè)定
平整主要的目的是消除材料屈服平臺，改善鋼板的平直度，改善鋼板表面結(jié)構(gòu)等。消除材料屈服平臺以延伸率的指標來衡量，延伸率過低，不能消除屈服平臺，沖壓時局部容易產(chǎn)生褶皺缺陷。延伸率過高，晶粒被顯著拉長，材料的橫、縱向性能差異性大，加工性能變差，沖壓容易開裂。另外，如果平整延伸率過高，則需要較大的平整壓力，大大增加了機架的負荷，對機架的安全性及機架壽命造成不良影響；如果平整延伸率過低，則達不到消除冷軋鋼板的屈服平臺以及改善鋼板板形的目的。本發(fā)明采用濕平整工藝，平整延伸率為2.3％～2.5％。
本發(fā)明得到的化工桶用冷軋鍍錫基板的顯微組織為鐵素體, 晶粒度級別為I7.5～I8.5，下屈服強度Rel為150MPa～170MPa，抗拉強度Rm為280MPa～330MPa，斷后伸長率A50≥48%。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下積極效果：
1、本發(fā)明通過采用低碳、低硅，并采用鋁、鈦脫氧及作為晶粒細化元素的材料組分設(shè)計，熱軋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、立式連續(xù)退火爐退火溫度及退火時間的優(yōu)化組合，冷軋鍍錫基板的下屈服強度Rel在150-170MPa范圍內(nèi)，板形較好，斷后伸長率A50≥48%，強度和塑性得到較好匹配，具有良好的加工成型性能，滿足了化工桶機組的生產(chǎn)，制造的化工桶產(chǎn)品質(zhì)量得以大幅改善。
2、本發(fā)明成分設(shè)計合理，不含貴重合金元素，采用控軋控冷工藝及連續(xù)退火溫度控制技術(shù)進行生產(chǎn)，生產(chǎn)工藝簡單，生產(chǎn)成本較低。
附圖說明
附圖為本發(fā)明實施例1冷軋鍍錫基板的金相顯微組織照片。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例1～4對本發(fā)明做進一步說明。
表1為本發(fā)明實施例鋼的化學成分（按重量百分比計），余量為Fe及不可避免雜質(zhì)。
表1 本發(fā)明實施例鋼的化學成分，單位：重量百分比
按照本發(fā)明材料成分設(shè)計的要求，通過采用轉(zhuǎn)爐熔煉得到符合要求化學成分的鋼水，鋼水經(jīng)RH爐真空脫氣處理后進行連鑄得到連鑄板坯，厚度為210～230mm，寬度為800～1300mm，長度為5000～10000mm。
煉鋼生產(chǎn)的定尺板坯送至加熱爐再加熱，出爐除磷后送至連續(xù)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后，層流冷卻采用后段冷卻，然后進行卷取，產(chǎn)出熱軋鋼卷。熱軋工藝控制見表2。
表2 本發(fā)明實施例熱軋工藝控制參數(shù)
將上述熱軋鋼卷重新開卷經(jīng)過酸洗后，在6輥UCM（萬能凸度帶中間輥竄動）5機架冷連軋機進行一次冷軋，冷軋的壓下率為87%～92%，經(jīng)過冷軋后軋硬狀態(tài)的鋼帶經(jīng)過立式連續(xù)退火爐退火、平整、卷取得到厚度0.25mm～0.30mm的成品鍍錫基板鋼卷。退火工藝為：鋼帶在立式連續(xù)退火爐的均熱段的退火溫度范圍為690℃～710℃，在均熱段的時間為160s～190s。冷軋、退火工藝控制參數(shù)見表3。
表3 本發(fā)明實施例冷軋、退火工藝控制參數(shù)
利用上述方法得到的化工桶用冷軋鍍錫基板。參照附圖，化工桶用冷軋鍍錫基板的顯微組織為鐵素體，晶粒度級別為I7.5～I8.5，下屈服強度Rel為150MPa～170MPa，抗拉強度Rm為280MPa～330MPa，斷后伸長率A50≥48%。
將本發(fā)明得到的化工桶用冷軋鍍錫基板《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。鋼板的力學性能見表4。
表4 本發(fā)明實施例冷軋鍍錫基板的力學性能
除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。