一种镀锡板及其制造方法与流程

1.本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种镀锡板及其制造方法。

背景技术：

2.气雾罐是一种用于盛装空气清新剂、杀虫剂等各类试剂产品的金属包装容器，由顶盖、罐身、底盖三部分组成。其中，顶盖变形最复杂，一般采用厚度0.30~0.45mm的镀锡板经多道次冲压变形加工而成，对镀锡板的冲压成形性要求高，镀锡板强度（或硬度）过高时容易出现冲压起皱问题；同时，由于顶盖与罐身、底盖连接后需要承受罐内充填试剂的压力，镀锡板又必须具备一定强度（或硬度），尤其是高压气雾罐，耐压性能要求更高，相应的，所需镀锡板强度更高。另外，由于顶盖作为外观件，表面涂透明漆以保持金属光泽，还需保持盖子外观颜光泽度的一致性，而顶盖加工过程中镀锡板拉伸变形，容易出现表面发暗问题。因此，需要开发一种镀锡板，同时满足气雾罐顶盖的冲压成形性、耐压性及表面光泽度要求。
3.针对气雾罐顶盖冲压成形性和耐压性需求，现有气雾罐顶盖用镀锡板主要采用两大类成分设计，包括：（1）采用低碳铝镇静钢，并选用罩式退火工艺，退火时间长，碳、氮原子充分析出，耐时效性好，从而获得良好的冲压成形性；（2）采用无间隙原子钢（即if钢），形成无间隙原子的铁素体组织，耐时效性好，同时添加mn、ti、b等合金元素，通过固溶强化和析出强化来提高钢板硬度以满足耐压要求。针对气雾罐顶盖表面光泽度要求，现有技术采用增大镀锡量以保持冲压后盖子的表面亮度。
4.例如，现有技术公开了一种耐时效镀锡板，采用低碳铝镇静钢成分设计： c 0.02~0.06% 、al 0.005~0.040% ，并采用罩式退火工艺生产，能满足顶盖加工成形性要求；但产品硬度范围为55
±
4，硬度偏低，只能用于普通低压罐，无法满足中压罐和高压罐顶盖高耐压要求，同时因罩式退火钢卷内部温度不均匀，导致钢卷头、中、尾的硬度波动较大，对高速制盖线的生产不利。
5.现有技术还公开了一种气雾罐顶盖用镀锡板及其生产方法，采用无间隙原子钢（即if钢）成分设计：c 0.0015~0.0030% 、mn 0.50~0.60% 、ti 0.045~0.065% 、b 0.0002~0.0006%，虽然耐时效性能好、冲压开裂率低，但要求c含量控制在15~30ppm，炼钢生产难度大，还添加了较多的mn、ti、b等合金元素，冶炼成本高；同时采用较高的热轧和退火工艺温度，过程能耗大，热轧过程还容易出现氧化铁皮增厚不易去除，导致后工序表面质量问题，生产控制难度大。

技术实现要素：

6.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的镀锡板存在的上述缺陷，从而提供一种镀锡板及其制造方法。
7.为此，本发明提供如下技术方案：本发明提供一种镀锡板的制造方法，包括如下步骤：炼钢及连铸、热轧、酸洗及冷
轧、连续退火及平整和电镀锡；其中，炼钢及连铸过程中控制板坯的化学成分质量百分比组成为：c 0.020~0.040%，mn 0.15~0.25%，si ≤0.03%，p≤0.015%，s≤0.010%，al 0.03~0.06%，n ≤0.0030%，余量为fe和其他不可避免的杂质，且al和n元素的质量百分含量满足关系式al≥0.02%+11.57n；热轧过程中控制板坯加热温度1180~1220℃，中间坯厚度40~42mm，终轧温度860~890℃，卷取温度640~670℃；连续退火及平整过程中控制快冷段带钢温度360~380℃，冷却速率100~130℃/s，冷却后带钢进入时效段，时效段1区带钢温度400~420℃，时效时间60~80s，时效段2区带钢温度范围320~420℃，时效时间120~140s；平整采用双机架平整机，1号机架平整轧制力4000~4500kn，2号机架平整轧制力3000~3500kn，带钢张力40~60kn，平整延伸率1.4~1.6%。
8.可选的，电镀锡过程中控制单面镀锡量为2.7~2.9g/m2，带钢速度320~380m/min，软熔温度260-263℃，软熔设备至水淬槽高度为4.2-4.6m。
9.可选的，所述炼钢及连铸包括：钢水经转炉冶炼，rh精炼后，连铸成板坯。
10.可选的，所述热轧包括：粗轧、精轧、层流冷却、卷取得到热轧钢卷。
11.可选的，所述热轧钢卷的厚度为2.5~3.0mm。
12.可选的，所述酸洗及冷轧包括：热轧钢卷经过开卷、酸洗、切边、冷轧、卷取得到冷硬卷；酸洗及冷轧过程中控制冷硬卷的厚度0.30~0.45mm；冷轧压下率为85~88%。
13.可选的，所述连续退火及平整包括：冷硬卷经过开卷、脱脂清洗、连续退火、平整、切边、卷取得到退火钢卷。
14.可选的，连续退火过程中控制带钢速度400~450m/min，均热段带钢温度740~760℃；所述平整为干式平整。
15.可选的，所述电镀锡包括：退火钢卷经开卷、脱脂清洗、酸洗、电镀、软熔、钝化、涂油、卷取得到电镀锡钢卷；所述软熔为感应软熔。感应软熔具有快速升温，合金层能控制较低等优点。
16.本发明提供一种镀锡板，采用上述的制造方法制造得到。
17.可选的，所述镀锡板的厚度为0.30~0.45mm，硬度（hr30t）58
±
2，屈服强度300~350mpa，抗拉强度360~400mpa，断后延伸率33~38%，屈服延伸率≤3%。所述镀锡板的微观组织为等轴铁素体+渗碳体颗粒，其中铁素体晶粒度为10~11级，渗碳体呈均匀分散分布。所述镀锡板的单面镀锡量为2.7~2.9 g/m2，其中合金锡量为0.4~0.6g/m2。
18.本发明所设计的主要组分作用及其选择说明：c：c是钢中最经济的强化元素，在炼钢过程中保留一定c含量，有利于低成本获得材料强度、硬度；随着c含量增加，材料硬度升高，c含量过高容易造成镀锡板硬度过高、延伸率偏低，降低镀锡板的冲压成形性和耐时效性，同时c含量控制范围影响了材料硬度波动，但控制范围过窄将大幅增加炼钢成本。因此，本发明选择c含量为0.02~0.04%。
19.mn：mn作为固溶强化元素，可提高钢板强度且塑性降低不明显，同时mn与s结合形成mns降低钢的热脆性，但mn含量过高将增加合金成本。因此，本发明选择mn含量为0.15~
0.25%。
20.si：si容易在钢表面富集氧化，不利于钢板表面质量和涂镀性能，因此si含量越低越好，本发明选择si≤0.03%。
21.p：p固溶强化作用强，但容易偏析，形成带状组织，降低钢板塑性和韧性，对成形性不利，本发明选择p≤0.015%。
22.s：对于镀锡板，s属于有害杂质元素，容易形成硫化物夹杂，对钢板成形不利，本发明选择s≤0.010%。
23.n：对于镀锡板，n属于有害杂质元素，其中间隙固溶n原子使钢板强度、硬度增大、塑性降低，同时钢板冲压变形时容易出现拉伸应变痕，因此需要降低钢中n含量，本发明选择n≤0.0030%。
24.al：al作为脱氧剂在炼钢过程中添加，同时al可以和n结合形成aln，由于钢中n不能被完全去除，添加一定量al可以固定钢中的n，改善抗时效性，起到固氮作用的al保持一定过量比例，有利于低碳钢中n被充分固定，即（al-0.02%）/27≥6
×
（n/14），但al含量过高，还容易带来炼钢夹杂增多、连铸浇注性变差以及合金成本上升。因此，本发明选择al含量范围为0.03~0.06% 且满足关系式al≥0.02%+11.57n。
25.本发明所述镀锡板的制造方法，兼顾气雾罐顶盖所需镀锡板的冲压成形性、耐压性以及生产经济性。本发明所述制造方法中各工序重要步骤说明：炼钢：采用rh真空脱气处理，可以精确控制c含量在0.02~0.04%范围内，充分利用c固溶强化作用获得所需镀锡板的硬度，rh工艺还能有效脱n，降低钢中n含量，有利于冲压成形性，同时降低固n所需al含量。
26.热轧：采用奥氏体轧制工艺，同时控制相对低的板坯加热温度、轧制温度和合适的中间坯厚度，避免了高温轧制生产带来的能耗高、表面质量差、晶粒粗大等问题。如果板坯加热温度过高，加热过程大量aln溶解，导致固溶氮含量增大，需要更高铝含量和长时间高温卷取才能充分析出aln，而温度过低，轧制困难，容易导致终轧温度低，因此板坯加热温度控制在1180~1220℃；中间坯厚度过小，轧制过程温降大，不能保证终轧温度要求，钢卷温度均匀性差，中间坯厚度过大导致轧制难度大，因此选择中间坯厚度为40~42mm；在保证温度高于ar3相变点条件下，采用较低终轧温度，避免两相区轧制，选择终轧温度860~890℃；卷取温度过高时，容易形成粗大晶粒、强度降低，温度过低不利于固溶n的析出，因此选择卷取温度640~670℃。
27.冷轧：如果冷轧压下率过大，再结晶温度升高，需要采用更高的退火温度，同时退火后钢板晶粒尺寸减小、硬度增大、屈服平台延长，不利于冲压过程均匀变形；如果冷轧压下率过小，钢板晶粒粗大，硬度偏低，还需要更薄的热轧原料，生产成本增加，因此选择冷轧压下率为85~88%。
28.连续退火：连续退火是控制钢板组织性能的关键环节，钢板经加热至再结晶温度以上，经过回复、再结晶、晶粒长大和渗碳体析出的过程。首先通过匹配带钢速度、均热段温度获得一定晶粒大小的铁素体组织；同时采用快速冷却（100~130℃/s）使铁素体中固溶c原子过饱和，获得充足的析出储能；第1段时效采用过时效工艺，快冷后带钢经再加热升温至时效温度（400~420℃），并保温一段时间，促进渗碳体快速大量析出；第2段时效为倾斜时效，充分利用带钢温度（320~420℃）并维持较长的保温时间，以进一步析出渗碳体，减少间
隙固溶c原子对冲压变形的不利影响。因此，结合本发明钢板成分、热轧和冷轧工艺，匹配了合理的退火工艺，即：带钢速度400~450m/min，均热段温度740~760℃，快冷段温度360~380℃，冷却速率100~130℃/s，时效段1区带钢温度400~420℃，时效时间60~80s，时效段2区带钢温度范围320~420℃，时效时间120~140s。
29.平整：平整作用包括调整退火后钢板的力学性能、赋予带钢不同表面结构和粗糙度、改善板形质量。采用大轧制力、小张力模式有利于获得更多的可移动位错，降低屈服延伸率，但轧制力过大和张力过小不利于带钢板形和表面结构控制，因此选择两个平整机架轧制力分别为4000~4500kn和3000~3500kn，带钢张力40~60kn。对于低碳铝镇静钢，随着平整延伸率增大，钢板的屈服强度先降低后增高，平整延伸率达到1.2%以上可以消除厚度0.30~0.45mm退火钢板的屈服平台，屈服强度达到最低点，继续提高平整延伸率至1.4%以上，可以获得更多可移动位错并适当增大钢板屈服强度和硬度，但平整延伸率过高会显著提高硬度、降低塑性，同时增加平整机负荷，因此平整延伸率不超过1.6%。
30.软熔：镀锡板通过软熔设备快速加热至锡熔点（232℃）以上温度，使镀锡层熔融获得光滑表面，同时形成锡铁合金层，改善锡层附着力和耐蚀性。软熔温度过低，锡层软熔不完全；软熔温度过高，合金层增厚、锡层氧化严重，因此选择软熔温度260~263℃，同时调整软熔设备至水淬槽高度为4.2~4.6m，控制软熔反应时间，以降低锡铁合金层厚度，在保持镀锡量不变的条件下，保留更多光亮的纯锡层，以提高镀锡板冲压制盖后表面光亮度，避免了发暗问题。
31.本发明技术方案，具有如下优点：本发明提供的镀锡板的制造方法，采用低碳铝镇静钢成分设计，在不增加合金含量和生产控制难度的条件下，通过设计镀锡板中c、mn、al、n等元素含量，并匹配相应的热轧、冷轧、退火、平整工艺，充分利用常规元素碳、锰的强化作用，结合热轧和退火中氮化铝析出控制，选择合适的冷轧压下率，并通过连续退火、过时效处理控制钢中铁素体晶粒尺寸和渗碳体析出，匹配特定的平整工艺，生产出强度和硬度波动小、延伸率高、屈服平台短的镀锡板，满足气雾罐顶盖对冲压成形性、耐压性要求，镀锡板成分简单、工艺简便易行、生产成本低。具体地，本发明采用炼钢成分和热轧、退火、平整工艺组合设计，控制氮化铝和渗碳体析出，最大程度降低钢中间隙固溶的c、n原子，有效缩短了屈服平台，有利于冲压成形性。本发明热轧控制相对低的轧制温度和合适的中间坯厚度，避免了高温轧制生产带来的能耗高、表面质量差、晶粒粗大等问题，提高了产品表面质量、组织均匀性，进一步降低了生产成本。
32.本发明镀锡板的制造方法，采用感应软熔并控制软熔温度和反应时间，同时合理控制合金锡量，达到精确控制合金锡层效果，镀锡板合金锡量为0.4~0.6g/m2，有利于镀锡板冲压变形后保持表面光亮度。
33.本发明提供的镀锡板的硬度（hr30t）58
±
2，屈服强度300~350mpa，抗拉强度360~400mpa，断后延伸率33~38%，屈服延伸率≤3%，其中，钢板的硬度和强度可满足气雾罐顶盖耐压要求，同时硬度和强度波动范围小、延伸率高、屈服平台短，可以满足气雾罐顶盖冲压不起皱，同时钢板微观组织为等轴铁素体+渗碳体颗粒，渗碳体呈均匀分散分布，无带状渗碳体，避免了局部变形不一致引起的开裂，提高了加工变形的均匀性。通过镀锡板硬度、强度、延伸率、屈服延伸率等力学性能以及微观组织控制，有效解决了常规低碳铝镇钢冲压成
形性和耐压性难以兼顾的难题，满足了气雾罐顶盖使用需求。
附图说明
34.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
35.图1是本发明实施例1中所得镀锡板的微观组织照片；图2是本发明对比例1中所得镀锡板的微观组织照片；图3是本发明实施例的退火工艺曲线。
具体实施方式
36.提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
37.实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规试剂产品。
38.本发明实施例和对比例提供的镀锡板的制造方法包括：炼钢及连铸、热轧、酸洗、冷轧、连续退火、平整和电镀锡，具体步骤为：1）炼钢及连铸：钢水经转炉冶炼，rh精炼后，连铸成板坯，板坯化学成分见表1；表12）热轧：连铸板坯依次经过加热、粗轧、精轧、层流冷却、卷取得到厚度2.5~3.0mm
的热轧钢卷，具体热轧工艺参数见表2；表23）酸洗及冷轧：热轧钢卷依次经过开卷、酸洗、切边、冷连轧、卷取得到厚度0.30~0.45mm的冷硬卷，具体热轧工艺参数见表3；表34）连续退火及平整：冷硬卷依次经过开卷、脱脂清洗、退火、平整、切边、卷取得到退火钢卷，本发明实施例的退火工艺曲线如图3所示，具体工艺参数见表4和表5；
表4表55）电镀锡：退火钢卷经开卷、脱脂清洗、酸洗、电镀、软熔、钝化、涂油、卷取得到电镀锡钢卷（镀锡板），具体工艺参数见表6；表6对比例4
本对比例与实施例1的区别在于板坯化学组成不同，其它工艺操作步骤和参数与实施例1相同，板坯的具体组成如下表所示。
39.表7对比例5本对比例与实施例1的区别仅在于，连续退火的操作参数不同，具体如下表所示。
40.表8对比例6本对比例与实施例1的区别仅在于，连续热轧的操作参数不同，具体如下表所示。
41.表9对比例7本对比例与实施例1的区别仅在于，平整的操作参数不同，具体如下表所示。
42.表10将按上述实施例和对比例制得电镀锡钢卷，进行力学性能、组织和镀锡量检测，具体测试方法参照gb/t 2520-2017《冷轧电镀锡钢板及钢带》以及gb/t 4335-2013 《低碳钢冷轧薄板铁素体晶粒度测定法》执行测试结果如表11所示。
43.表11
将本发明实施例和对比例提供的电镀锡钢卷应用于气雾罐顶盖生产线，制盖成形性、耐压测试和盖子外观检查结果如表12所示。其中，耐压值的测试方法参照gb/t 13042-2008《包装容器铁制气雾罐》执行。
44.本发明实施例制盖成形良好，无开裂、无起皱，耐压值均达到1.8mpa以上，可以满足高压气雾罐产品要求，同时盖子表面外观光亮。而对比例1和对比例3耐压值合格，但制盖成形存在开裂或起皱问题，对比例2成形良好但耐压不足，不能用于高压气雾罐，同时对比例1~3还存在制盖后表面发黑问题。对比例4-7耐压值合格，但制盖成形存在开裂或起皱问题。
45.表12
图1是本发明实施例1提供的镀锡板微观组织照片，从图中可以看出，微观组织为等轴铁素体+渗碳体颗粒，其中铁素体晶粒呈等轴状且尺寸均匀，晶粒度为11级，渗碳体呈均匀分散分布且数量较少，整体组织均匀。图2是本发明对比例1提供的镀锡板微观组织照片，从图中可以看出，微观组织为等轴铁素体+渗碳体颗粒，但铁素体晶粒较细小，晶粒度为11.5级，渗碳体尺寸大、数量多，且呈带状或团簇状，分布不均匀，整体组织不均匀，容易产生不均匀变形，造成制盖起皱或开裂。
46.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：

1.一种镀锡板的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：炼钢及连铸、热轧、酸洗及冷轧、连续退火及平整和电镀锡；其中，炼钢及连铸过程中控制板坯的化学成分质量百分比组成为：c 0.020~0.040%，mn 0.15~0.25%，si ≤0.03%，p≤0.015%，s≤0.010%，al 0.03~0.06%，n ≤0.0030%，余量为fe和其他不可避免的杂质，且al和n元素的质量百分含量满足关系式al≥0.02%+11.57n；热轧过程中控制板坯加热温度1180~1220℃，中间坯厚度40~42mm，终轧温度860~890℃，卷取温度640~670℃；连续退火及平整过程中控制带钢速度400~450m/min，均热段带钢温度740~760℃；快冷段带钢温度360~380℃，冷却速率100~130℃/s，冷却后带钢进入时效段，时效段1区带钢温度400~420℃，时效时间60~80s，时效段2区带钢温度范围320~420℃，时效时间120~140s；平整采用双机架平整机，1号机架平整轧制力4000~4500kn，2号机架平整轧制力3000~3500kn，带钢张力40~60kn，平整延伸率1.4~1.6%。2.根据权利要求1所述的镀锡板的制造方法，其特征在于，电镀锡过程中控制单面镀锡量为2.7~2.9g/m2，带钢速度320~380m/min，软熔温度260-263℃，软熔设备至水淬槽高度为4.2-4.6m。3.根据权利要求1或2所述的镀锡板的制造方法，其特征在于，所述炼钢及连铸包括：钢水经转炉冶炼，rh精炼后，连铸成板坯。4.根据权利要求1或2所述的镀锡板的制造方法，其特征在于，所述热轧包括：粗轧、精轧、层流冷却、卷取得到热轧钢卷。5.根据权利要求4所述的镀锡板的制造方法，其特征在于，所述热轧钢卷的厚度为2.5~3.0mm。6.根据权利要求1或2所述的镀锡板的制造方法，其特征在于，所述酸洗及冷轧包括：热轧钢卷经过开卷、酸洗、切边、冷轧、卷取得到冷硬卷；酸洗及冷轧过程中控制冷硬卷的厚度0.30~0.45mm；冷轧压下率为85~88%。7.根据权利要求1或2所述的镀锡板的制造方法，其特征在于，所述连续退火及平整包括：冷硬卷经过开卷、脱脂清洗、连续退火、平整、切边、卷取得到退火钢卷。8.根据权利要求7所述的镀锡板的制造方法，其特征在于，所述平整为干式平整。9.根据权利要求1或2所述的镀锡板的制造方法，其特征在于，所述电镀锡包括：退火钢卷经开卷、脱脂清洗、酸洗、电镀、软熔、钝化、涂油、卷取得到电镀锡钢卷；所述软熔为感应软熔。10.一种镀锡板，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的制造方法制造得到。

技术总结

本发明属于合金材料技术领域，具体涉及一种镀锡板及其制造方法。本发明提供的镀锡板的制造方法，采用低碳铝镇静钢成分设计，在不增加合金含量和生产控制难度的条件下，通过设计镀锡板中C、Mn、Al、N等元素含量，并匹配相应的热轧、冷轧、退火、平整工艺，充分利用常规元素碳、锰的强化作用，结合热轧氮化铝析出控制，选择合适的冷轧压下率，并通过连续退火、过时效处理控制钢中铁素体晶粒尺寸和渗碳体析出，匹配特定的平整工艺，生产出强度和硬度波动小、延伸率高、屈服平台短的镀锡板，同时合理控制合金锡量，满足气雾罐顶盖对冲压成形性、耐压性和表面光泽度要求，镀锡板成分简单、工艺简便易行、生产成本低。生产成本低。生产成本低。