CN109722604B - 一种两片喷雾罐用镀锡板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种两片喷雾罐用镀锡板及其制造方法，该镀锡板化学成分质量百分比为C：0.015～0.035％，Si≤0.034％，Mn：0.15～0.25％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.065～0.095％，N≤0.006％，其余为Fe和不可避免杂质，且0.83C+0.08Mn+2.5P≤Al。该镀锡板带钢组织由铁素体+渗碳体颗粒组成，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内，其中铁素体晶粒尺寸≤6.8μm，铁素体晶粒长宽比为2～3，渗碳体占面积比为5～6％；该镀锡板具有各向同性优良的冲压性能，解决了在深冲或拉拔两片喷雾罐时产生的“制耳率”问题。
Description
技术领域：
本发明涉及镀锡板，具体涉及一种两片喷雾罐用镀锡板及其制造方法。
背景技术：
目前国内仍以生产三片喷雾罐产品为主，三片喷雾罐主要由底盖、罐身与顶盖三部分组成，成品样罐的轴向承载率低，耐压性能较差；同时生产工艺流程较长，生产本较高，而且最终成型前需要焊接，因此会造成一定的电耗和污染。相比较而言，两片喷雾罐的罐身与顶盖只需在一个落料圆片分几道次冲压成型，无需焊接，减少了电耗与污染，而且承载的压力远远高于三片喷雾罐产品，主要加压灌装汽车空调制冷剂氟利昂。该类产品目前在国内处于起步阶段，是未来重要的发展趋势。目前国内外厂家仍不能生产出高质量的两片喷雾罐产品的镀锡带钢。
中国专利201410149752.4公开了一种适用于两片罐用马口铁MRT-3基板的生产方法，使得最终生产出来的镀锡带钢满足两片罐加工的硬度要求，但是没有考虑两片罐用钢生产时对钢板的屈服强度及各向异性的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种两片喷雾罐用镀锡板及其生产方法，该镀锡板的屈服强度Rp0.2及各向异性指标△r值与生产中的平整率满足如下关系：(200+103×平整率)≤Rp0.2≤(200+2.2×103×平整率)，△r值≤0.05+0.9×平整率，该镀锡板具有较好的冲压性能及较低的“制耳率”，可用于生产对冲压性和各向异性要求较高的两片喷雾罐。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种两片喷雾罐用镀锡板，其化学成分质量百分比为C：0.015～0.035％，Si≤0.034％，Mn：0.15～0.25％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.065～0.095％，N≤0.006％，其余为Fe和不可避免杂质，且上述元素需同时满足如下关系：0.83C+0.08Mn+2.5P≤Al。
进一步，所述两片喷雾罐用镀锡板的化学成分中还含有：B：0.001～0.005％，Cr：0.005～0.012％，Ti：0.001～0.1％，Nb：0.001～0.2％，Mo：0.001～0.007％中的一种或一种以上，以质量百分比计。
又，所述两片喷雾罐用镀锡板微观组织为铁素体+渗碳体颗粒，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内，其中铁素体晶粒尺寸≤6.8μm，铁素体晶粒长宽比为2～3，渗碳体所占面积百分比为5～6％。
所述两片喷雾罐用镀锡板的屈服强度Rp0.2和各向异性△r值性能如下：(200+103×平整率)≤Rp0.2≤(200+2.2×103×平整率)，△r值≤0.05+0.9×平整率，102×C≤平整率≤102×(C+P)。
在本发明钢板的成分设计中：
C：C元素在材料中主要是强化元素，C元素在材料中以间隙原子和渗碳体的形态存在，本发明中C对镀锡带钢的强化方式以渗碳体颗粒形式析出强化。当钢中含碳量增加，材料的屈服强度和抗拉强度会随之升高，与此同时，材料的延伸率会随之下降，从而降低钢板的塑性；此外，碳元素增加还会造成钢的各向异性变差。为了保证产品的最终加工性能、各向同性，本发明中C含量控制在0.015～0.035％。
Si：Si能溶于铁素体和奥氏体中提高钢的硬度和强度，还能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比以及疲劳强度和疲劳比。但硅超过0.034％时，将显著降低钢的塑性和韧性，因此，本发明中Si含量控制在不大于0.034％。
Mn：Mn元素也具有强化铁素体或奥氏体的作用，本发明中Mn的主要作用和C元素相近，通过Mn的固溶来提高钢板的强度。此外Mn元素与钢中S形成MnS，消除S引起的钢的热脆性问题，提高了钢的热加工性能。如果Mn元素含量较高会造成炼钢板坯中Mn偏析以及热轧板带中明显的带状异常组织，这对最终成品薄板带冲压加工性能不利，尤其在钢带局部变形较大时(如两片喷雾罐冲杯拉拔过程)，Mn元素的偏析容易导致开裂。因此，本发明中Mn含量控制在0.15～0.25％。
P：P溶于铁素体，虽然能提高带钢的强度和硬度，最大的害处是偏析严重，增加回火脆性，显著降低带钢的塑性和韧性，致使带钢在冷加工时容易脆裂，造成拉拔过程中开裂现象。所以，本发明对P含量应严加控制，一般含量不大于0.015％。
S：S是一种有害元素，在钢中偏析严重，会产生夹杂物，影响材料的韧性，在高温下，降低钢的塑性，恶化带钢的质量；一般S元素含量不大于0.015％。
Al：Al作为脱氧剂在炼钢时添加，同时可以起到细化晶粒的作用，钢中N元素和Al元素形成AlN析出，消除了元素对薄带钢烘烤加工的热时效性的影响。Al元素有利于提高材料表面质量和加工性能，但Al含量小于0.065％时，钢水中自由氧较高，会影响钢水纯净度，导致材料表面质量和加工性能变差。因此，本发明中Al含量控制在0.065～0.095％。
N：N元素在材料中以间隙原子和AlN形态存在，可以在时效处理后增加材料的屈服强度，但N含量升高会导致薄带钢的抗烘烤时效性能差，各向异性也会受到影响。因此，本发明中控制N≤0.006％。
此外，B元素的添加能提高薄带钢的抗烘烤时效性能，阻碍钢板烘烤后延伸率的下降，Cr、Ti、Nb、Mo的添加均起到进一步提高钢板强度。因此根据实际应用中对烘烤时效后强度与延伸率的具体要求，可以添加一种或几种成分对钢板性能进行微调。
本发明在成分上采用低碳铝镇静钢成分设计，除了规定Al元素范围为0.065～0.095％外，还需满足关系式：0.83C+0.08Mn+2.5P≤Al。炼钢过程中Al元素可以与O元素形成Al2O3，也可以与N元素形成ALN；本发明需要在炼钢出钢、镇静和连铸过程中多生成Al2O3少生成AlN，因为AlN在炼钢连铸冷却时发生的γ-α相变及钢中第二相的沉淀析出，AlN会起到阻止晶粒细化的作用，同时会影响成品镀锡板耐时效性和各项异性；而Al2O3在炼钢过程中能大部分悬浮排除，在钢水凝固过程中剩下的细小分散的Al2O3能促进形成细晶粒钢，为了保证最终成品铁素体的晶粒尺寸铁素体晶粒尺寸≤6.8μm，综合考虑经济性与稳定性，Al元素含量需满足上述关系式。
本发明所述两片喷雾罐用镀锡板的最终组织特征如下：镀锡带钢组织由铁素体+渗碳体颗粒组成，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内，其中镀锡带钢中铁素体晶粒尺寸≤6.8μm；100倍视场内组织均匀，呈拉长状；铁素体晶粒长宽比在2～3之间；渗碳体面积比例在5～6％之间。
铁素体是低碳钢的最典型组织，本发明所述镀锡板组织由铁素体+渗碳体颗粒组成，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内，为了确保材料有良好的冲压性能，即材料的各向异性必须满足两片喷雾罐的冲压要求，所以要求材料成品钢基体中的铁素体控制铁素体晶粒尺寸≤6.8μm，晶粒长宽比在2～3之间；同时为了保证喷雾罐冲压后具有一定要求的耐压性能，成品材料组织中渗碳体所占面积百分比在5～6％之间。
本发明所述两片喷雾罐用镀锡板的制造方法，所述镀锡板化学成分质量百分比为C：0.015～0.035％，Si≤0.034％，Mn：0.15～0.25％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.065～0.095％，N≤0.006％，其余为Fe和不可避免杂质；该镀锡板依次经罩式炉退火、平整、镀锡，罩式炉退火温度为[660-104×(C+0.6Mn+5P)]℃≤T≤680℃，保温时间10～12小时；罩式炉退火后进行离线平整，离线平整率满足：102×C≤平整率≤102×(C+P)。
进一步，所述两片喷雾罐用镀锡板的化学成分中还含有：B：0.001～0.005％，Cr：0.005～0.012％，Ti：0.001～0.1％，Nb：0.001～0.2％，Mo：0.001～0.007％中的一种或一种以上，以质量百分比计。
又，所述镀锡板在罩式炉退火前的生产步骤为：转炉炼钢、RH精炼、连铸、热连轧、酸洗、冷轧、脱脂。
再，本发明所述两片喷雾罐用镀锡板微观组织为铁素体+渗碳体颗粒，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内，其中铁素体晶粒尺寸≤6.8μm，铁素体晶粒长宽比为2～3，渗碳体所占面积百分比为5～6％。
本发明所述两片喷雾罐用镀锡板的屈服强度Rp0.2和各向异性△r值性能如下：(200+103×平整率)≤屈服强度Rp0.2≤(200+2.2×103×平整率)；△r值≤0.05+0.9×平整率，102×C≤平整率≤102×(C+P)。
为了保证钢种最终铁素体晶粒尺寸的大小，本发明控制罩式炉退火温度为T≥660℃-104×(C+0.6Mn+5P)℃。但过高的退火温度会导致带钢晶粒急剧长大，使得材料在冲压喷雾罐过程中产生表面粗晶现象，影响喷雾罐外观的光泽度；同时随着退火温度的升高，材料的屈服强度降低，镀锡板冲压后喷雾罐的耐压性能变差，无法满足耐压测试的要求，所以，本发明控制退火温度T≤680℃。
本发明为了使镀锡带钢的晶粒组织尺寸大小更均匀，对退火时保温时间进行规定，规定保温时间为10～12小时。当保温时间＜10小时，材料晶粒组织退火未充分，会造成有长条状或者片状的未再结晶带组织，造成镀锡板冲压时发生开裂现象；当保温时间＞12小时，材料的晶粒组织会进一步长大，造成晶粒尺寸大小不均匀，影响材料的各向异性，造成冲压时“制耳率”问题。
本发明在罩式炉退火后还要进行一次平整，平整的主要作用是进一步提高材料的强度、保证钢板具有良好的板型以及使钢板具有一定的粗糙度；若平整率过小，钢板的板型及粗糙度难以满足要求，如平整率过大，屈服强度会增加，各向异性会增加，造成冲压或拉拔过程中出现“制耳率”现象，因此，本发明控制离线平整率范围为：102×C≤平整率≤102×(C+P)。
基于以上所述化学成分、组织及生产方法，本发明所提供的两片喷雾罐用镀锡板的屈服强度Rp0.2及各向异性指标△r值与生产中的平整率满足如下关系：(200+103×平整率)≤Rp0.2≤(200+2.2×103×平整率)；△r值≤0.05+0.9×平整率，102×C≤平整率≤102×(C+P)。
本发明的有益效果：
本发明所述两片喷雾罐镀锡板合金成分中降低了C含量、提高了Al含量，为典型的铝镇静钢成分，与超低碳钢相比，该成分体系使炼钢工艺不需要真空脱碳，降低了炼钢成本。
本发明设计两片喷雾罐用镀锡板的罩式退火温度为660℃-104×(C+0.6Mn+5P)℃≤T≤680℃，保温时间10～12小时，与超低碳钢及IF钢相比，本发明退火温度较低，对设备、操作控制精度要求低；同时由于退火温度较低，进一步降低罩式炉氢气的能耗，且实际生产中，温度低有利于降低罩式炉生产过程中镀锡带钢的粘结现象，对平整工序来说，有利于板型控制及拓展此类产品的宽规格镀锡板的生产，更易于实现大规模稳定工业生产。
本发明所述两片喷雾罐用镀锡板具有各向同性优良的冲压性能，解决了用户在深冲或拉拔两片喷雾罐时产生的“制耳率”问题，并能保证良好的各向异性：△r值≤0.05+0.9×平整率，102×C≤平整率≤102×(C+P)。
附图说明
图1为本发明实施例1沿轧向的金相组织照片。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步说明。
表1为本发明实施例钢的成分，表2为本发明实施例关键性能指标、相组成特征及主要工艺段参数。
本实施例镀锡原板的生产工艺流程如下：转炉炼钢-RH精炼-连铸-热连轧-酸洗-冷轧-脱脂-罩式炉退火-平整-镀锡。
实施例1的化学成分如表1所示：C：0.025％；Si：0.004％；Mn：0.202％；P：0.011％；S：0.011％；Al：0.080％；N：0.003％；B：0.002％；Cr：0.006％。该镀锡带钢的相组成特征和生产工艺如表2所示：铁素体+渗碳体，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内；铁素体的晶粒尺寸为6.49μm，铁素体晶粒长宽比为2.42，渗碳体比例为5.36％。该罩式炉退火温度为660℃，罩式炉保温时间为10h，平整率为2.6％。最终镀锡带钢的力学性能如表2所示：屈服强度Rp0.2为248MPa，各向异性△r值为0.065。
图1为实施例1的金相组织照片，沿轧向的金相组织中存在铁素体+渗碳体，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内，图1中点状黑色颗粒为渗碳体组织，根据定量金相结果，渗碳体所占面积比例为5.36％；经计算铁素体晶粒长宽比为2.42，评级为9.5～10级；采用EBSD方法对500倍下668个晶粒进行统计测量，铁素体晶粒平均晶粒尺寸为6.4965μm。
实施例2的化学成分如表1所示：C：0.025％；Si：0.004％；Mn：0.205％；P：0.015％；S：0.010％；Al：0.085％；N：0.006％；B：0.003％；Cr：0.006％；Nb：0.001％。该镀锡带钢的相组成特征和生产工艺如表2所示：铁素体+渗碳体，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内；铁素体的晶粒尺寸为6.55μm，铁素体晶粒长宽比为2.35，渗碳体比例为5.32％。该罩式炉退火温度为655℃，罩式炉保温时间为11h，平整率为2.8％。最终带钢的力学性能如表2所示：屈服强度Rp0.2为258MPa，各向异性△r值为0.070。
实施例3的化学成分如表1所示：C：0.018％；Si：0.008％；Mn：0.225％；P：0.009％；S：0.009％；Al：0.075％；N：0.005％；B：0.002％；Cr：0.005％；Nb：0.002％；Mo：0.001％。该镀锡带钢的相组成特征和生产工艺如表2所示：铁素体+渗碳体，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内；铁素体的晶粒尺寸为6.35μm，铁素体晶粒长宽比为2.23，渗碳体比例为5.22％。该罩式炉退火温度为650℃，罩式炉保温时间为11.5h，平整率为1.8％。最终镀锡带钢的力学性能如表2所示：屈服强度Rp0.2为230MPa，各向异性△r值为0.063。
实施例4的化学成分如表1所示：C：0.018％；Si：0.009％；Mn：0.215％；P：0.010％；S：0.010％；Al：0.080％；N：0.004％；B：0.004％；Cr：0.006％。该镀锡带钢的相组成特征和生产工艺如表2所示：铁素体+渗碳体，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内；铁素体的晶粒尺寸为6.42μm，铁素体晶粒长宽比为2.33，渗碳体比例为5.21％。该罩式炉退火温度为645℃，罩式炉保温时间为12h，平整率为2.0％。最终镀锡带钢的力学性能如表2所示：屈服强度Rp0.2为238MPa，各向异性△r值为0.048。
实施例5的化学成分如表1所示：C：0.030％；Si：0.010％；Mn：0.180％；P：0.012％；S：0.010％；Al：0.075％；N：0.006％；B：0.002％；Cr：0.005％；Ti：0.001％；Mo：0.001％。该镀锡带钢的相组成特征和生产工艺如表2所示：铁素体+渗碳体，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内；铁素体的晶粒尺寸为6.60μm，铁素体晶粒长宽比为2.36，渗碳体比例为5.50％。该罩式炉退火温度为665℃，罩式炉保温时间为10.5h，平整率为3.0％。最终镀锡带钢的力学性能如表2所示：屈服强度Rp0.2为255MPa，各向异性△r值为0.072。
实施例6的化学成分如表1所示：C：0.030％；Si：0.011％；Mn：0.180％；P：0.011％；S：0.010％；Al：0.090％；N：0.006％；B：0.002％；Cr：0.005％；Nb：0.001％；Mo：0.002％。该镀锡带钢的相组成特征和生产工艺如表2所示：铁素体+渗碳体，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内；铁素体的晶粒尺寸为6.67μm，铁素体晶粒长宽比为2.56，渗碳体比例为5.48％。该罩式炉退火温度为660℃，罩式炉保温时间为11h，带钢平整率为3.0％。最终镀锡带钢的力学性能如表2所示：屈服强度Rp0.2为262MPa，各向异性△r值为0.075。
实施例7的化学成分如表1所示：C：0.032％；Si：0.009％；Mn：0.235％；P：0.013％；S：0.009％；Al：0.075％；N：0.004％；B：0.002％；Cr：0.005％；Mo：0.001％。该镀锡带钢的相组成特征和生产工艺如表2所示：铁素体+渗碳体，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内；铁素体的晶粒尺寸为6.70μm，铁素体晶粒长宽比为2.64，渗碳体比例为5.58％。该罩式炉退火温度为670℃，罩式炉保温时间为10h，平整率为3.2％。最终镀锡带钢的力学性能如表2所示：屈服强度Rp0.2为270MPa，各向异性△r值为0.080。
实施例8的化学成分如表1所示：C：0.032％；Si：0.008％；Mn：0.235％；P：0.009％；S：0.009％；Al：0.075％；N：0.004％；B：0.003％；Cr：0.005％；Mo：0.001％；Mo：0.003％。该镀锡带钢的相组成特征和生产工艺如表2所示：铁素体+渗碳体，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内；铁素体的晶粒尺寸为6.68μm，铁素体晶粒长宽比为2.60，渗碳体比例为5.56％。该镀锡带钢罩式炉退火温度为655℃，罩式炉保温时间为11.5h，镀锡带钢平整率为3.2％。最终镀锡带钢的力学性能如表2所示：屈服强度Rp0.2为268MPa，各向异性△r值为0.076。
由表2可知，本发明制造的镀锡板230MPa≤屈服强度≤270MPa，各向异性△r值≤0.080，具有各向同性优良的冲压性能，解决了用户在深冲两片喷雾罐时产生的“制耳率”问题，适用于生产对冲压性和各向异性要求较高的两片喷雾罐。
Claims (3)
1.一种两片喷雾罐用镀锡板，其化学成分质量百分比为C：0.015～0.035％，Si≤0.034％，Mn：0.15～0.25％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.065～0.095％，N≤0.006％，其余为Fe和不可避免杂质，且上述元素需同时满足如下关系：0.83C+0.08Mn+2.5P≤Al；
所述两片喷雾罐用镀锡板的微观组织为铁素体+渗碳体颗粒，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内，其中，铁素体晶粒尺寸≤6.8μm，铁素体晶粒长宽比为2～3，渗碳体所占面积百分比为5～6％；
所述两片喷雾罐用镀锡板的屈服强度Rp0.2和各向异性△r值性能如下：(200+103×平整率)≤Rp0.2≤(200+2.2×103×平整率)，△r值≤0.05+0.9×平整率，102×C≤平整率≤102×(C+P)。
2.根据权利要求1所述的两片喷雾罐用镀锡板，其特征在于，所述两片喷雾罐用镀锡板的化学成分中还含有：B：0.001～0.005％，Cr：0.005～0.012％，Ti：0.001～0.1％，Nb：0.001～0.2％，Mo：0.001～0.007％中的一种或一种以上，以质量百分比计。
3.如权利要求1或2所述的两片喷雾罐用镀锡板的制造方法，所述镀锡板化学成分质量百分比为C：0.015～0.035％，Si≤0.034％，Mn：0.15～0.25％，P≤0.015％，S≤0.015％，Al：0.065～0.095％，N≤0.006％，其余为Fe和不可避免杂质；该镀锡板依次进行转炉炼钢、RH精炼、连铸、热连轧、酸洗、冷轧、脱脂、罩式炉退火、平整、镀锡；其中：
罩式炉退火温度T为[660-104×(C+0.6Mn+5P)]℃≤T≤680℃，保温时间10～12小时；罩式炉退火后进行离线平整，离线平整率满足：102×C≤平整率≤102×(C+P)；
获得的两片喷雾罐用镀锡板的微观组织为铁素体+渗碳体颗粒，渗碳体弥散分布于铁素体晶界及晶内，其中，铁素体晶粒尺寸≤6.8μm，铁素体晶粒长宽比为2～3，渗碳体所占面积百分比为5～6％；
所述两片喷雾罐用镀锡板的屈服强度Rp0.2和各向异性△r值性能如下：(200+103×平整率)≤Rp0.2≤(200+2.2×103×平整率)，△r值≤0.05+0.9×平整率，102×C≤平整率≤102×(C+P)。
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