一种易开盖拉环用冷轧热浸镀锌钢板及其生产方法技术领域
本发明属于铁基合金技术领域，涉及一种冷轧热浸镀锌钢板，特别涉及一种易开盖拉环用冷轧热浸镀锌钢板及其生产方法。
背景技术
金属包装材料具有表面装饰性能好、强度高、方便存储运输等突出的特点，日益受到人们的喜爱。金属罐最初是用来包装食品，金属二片、三片饮料罐已经成为碳酸饮料、果汁、啤酒等的主要包装形式之一。目前，虽然市面上流行的饮料罐规格型号很多，但其罐盖大多采用拉环式易开盖。对易开盖拉环的基本要求是必须具备较高的强度，以便顺利地将金属罐的封口拉开。现有易开盖拉环多采用铝合金板材或电镀锡钢板作为成形材料，其中因为铝合金板材的强度较低，制成拉环后，在使用过程中，很容易造成拉环损坏或拉环断裂等问题，影响了用户的正常使用；电镀锡钢板的强度相比铝合金板材虽然有较大提升，但抗腐蚀性较差，经冲压成型后，其切口处容易生锈变黑，严重影响美观，另一方面，其强度也不能适应现代企业为降低成本对材料进行厚度减薄的要求，在使用上受限较多。
中国专利申请号为CN 200910142860.8的专利申请公开了“用于易拉罐拉环的镀锌彩色涂层钢板的表面处理方法”，该专利申请公开的钢板在制造过程中退火温度较高，达到600～700℃，均热时间也较长，为120～150S，致使所生产的钢板强度偏低，抗拉强度低于425MPa，不能满足现代易开盖拉环用钢的强度需求，其核心技术主要是保护涂层钢板的表面处理方法。
中国专利申请号为CN 200880011757.3的专利申请公开了“低温韧性优良的压制加工用热浸镀高强度钢板及其制造方法”，该专利申请公开的一种热浸镀高强度钢板及其生产方法，该热浸镀高强度钢板按重量百分比含有：碳：0.0005～0.005％，硅：0.30～1.0％，锰：0.7～2.0％，磷≤0.05％，硫≤0.01％，铌：0.01～0.04％，钛：0.01～0.05％，铝：0.01～0.3％，硼：0.0005～0.003％，氮：0.001～0.01％。该钢含有较高的硅、锰等元素，并需向钢中加入铌、钛等多种微合金元素，成本较高，并且该钢的抗拉强度小于540MPa，不能满足易开盖拉环的制造要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种易开盖拉环用冷轧热浸镀锌钢板及其生产方法，主要解决现有易开盖拉环用冷轧热浸镀锌钢板抗拉强度低、生产成本高的技术问题。
本发明采用的技术方案是：
一种易开盖拉环用冷轧热浸镀锌钢板，化学成分质量百分比：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%，余量为Fe及不可避免的杂质元素。
本发明所述的易开盖拉环用冷轧热浸镀锌钢板的化学成分限定在上述范围内的理由如下：
碳：C含量影响产品的强度、塑性、冲压性能。C含量高时，延伸率低，并且变形后形成不均匀的变形区，在再结晶过程中，这些变形区促进了随机取向再结晶晶粒的形核，有利织构{111}相应减小，冲压性能下降。C含量低冷轧退火后不能满足强度、硬度要求。因此，本发明设定C含量为0.025%～0.04%；
硅：钢中较低的Si含量，一方面有利于产品后续的涂镀性能，另一方面，产品已经要求较高的Al含量，不依赖Si元素脱氧。因此，本发明设定Si含量为0.005～0.03%；
锰：Mn在钢中的作用主要是强化和进一步消除S的不利影响的作用，本发明技术方案设定Mn含量为0.26-0.35%；
磷、硫：P、S均是钢中的有害元素，在钢中均希望这两种元素控制在较低的水平，考虑到实际工艺控制能力及生产成本，本发明技术方案设定P≤0.015%、S≤0.013%。
铝：Al在钢中的作用非常重要，Al和N结合生成AlN,AlN是在退火过程中获得对冷拔性能有利的{111}织构和饼形晶粒的关键因素，同时由于AlN对N原子的固定作用，使冷轧板具有良好的抗时效性能，因此，本发明设定Al含量为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，它与氮、氧和碳都有很强的亲和力，硼的突出作用是微量的硼就可以成倍地增加钢的淬透性。硼钢的各种机械性能、工艺性能良好，热处理工艺简单，价格低廉。硼的资源多，用量少，从节约大量昂贵的合金元素镍、铬， 铝等来看，硼钢就具有更大的意义和吸引力。微量的硼主要以固溶形式存在钢中，并在晶界偏聚，使在焊接时热影响区的晶粒细化，从而改善钢板的焊接性能，而且在连续退火过程中加速退火再结晶，提高连续退火钢板的性能均匀性；正是因为B 元素可以细化晶粒，对钢的焊接性能有利，并且可以降低易开盖拉环用冷轧热浸镀锌钢板生产过程中裂纹的产生，提高成材率。经多年实验研究，本发明设定Ｂ含量为0.004%～0.005%。
上述易开盖拉环用冷轧热浸镀锌钢板的生产方法，该方法包括：
钢水经连铸得到连铸板坯，其中所述钢水成分的质量百分比为：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%，余量为铁和不可避免夹杂；
连铸板坯经加热炉加热至1101℃～1130℃后进行热轧，所述的热轧为两段式轧制工艺，粗轧为5道次连轧，在奥氏体再结晶温度以上轧制，粗轧结束温度为1020～1070℃；精轧为7道次连轧，在奥氏体非再结晶温度区轧制，精轧结束温度为840℃～850℃，精轧压下率为75%～79%，精轧后钢板厚度为1.4～2.0mm，层流冷却阶段采用后段冷却，卷取温度为550℃～560℃卷取得到热轧钢卷；
热轧钢卷重新开卷后经酸洗、冷轧、卧式连续退火炉退火、热浸镀锌、卷取得到厚度为0.29mm～0.40mm成品，所述冷轧压下率为78%～83%，经过冷轧后的轧硬状态带钢在卧式连续退火炉退火的均热段温度为570℃～580℃，带钢在均热段的退火时间为70s～90s。
本发明采取的生产工艺的理由如下：
1、连铸板坯加热温度的设定
如果连铸板坯加热温度过高，钢中的AlN和Ti（C、N）等第二相粒子发生溶解后在热轧卷取过程重新析出更加细小、弥散的析出物，则抑制了在随后的冷轧、退火后晶粒的再结晶长大，使钢板的再结晶温度升高，不能适应低的退火温度。如果加热温度过低，由于热轧过程中的自然温降，无法保证本发明要求的终轧温度。连铸板坯加热温度设定为1101℃～1130℃。
2、精轧结束温度设定
为防止精轧在两相区轧制，终轧温度需高于Ar3相变点，但终轧温度不能太高，否则必须提高连铸板坯的加热温度，增加能耗。因此，综合考虑，本发明精轧结束温度设定为840℃～850℃。
3、热轧卷取温度设定
热轧卷取温度是影响钢材机械性能的关键因素之一,卷取温度影响到氮化物及碳化物的析出过程,特别是AlN 的析出，本发明经冷轧获得的轧硬状态的带钢采用卧式连续退火炉退火，退火温度较低，为了保证退火后的冷轧板具有一定的强度，综合考虑，本发明设定卷取温度为550℃～560℃。
4、冷轧压下率设定
本发明采用一次冷轧生产，与二次冷轧相比具有生产组织方便、成本低、产量高、钢板表面缺陷发生率小等优点。在冷轧工序中决定钢板材质的主要工艺参数是冷轧变形量，对于一般用途的钢板冷轧变形量越大越好，因为大压下可以产生更多的可移动位错，可移动位错越高，变形抗力越小，应力不向晶界集中，而向相邻的晶粒转移变形，因而不容易产生滑移线。另外，变形量越大产生的形变能越大、组织的不稳定性也越高，所以再结晶温度就越低，再结晶之后的晶粒就越细小均匀，钢板的强度和塑性均可提高。但是当冷轧压下率超过85%时，成品的晶粒度基本保持不变；另外，当压下率超过85％时轧机负荷增加明显，并且冷轧过程稳定性较差，容易造成生产事故。本发明在5机架冷连轧机上进行冷轧，可以对带钢的张力进行有效地控制，通过合适的冷轧形变，可获得板形较好、屈服强度符合要求的板卷。综合考虑，本发明优选冷轧的压下率为78%～83%。
5、退火温度设定
为了使退火后的冷轧钢卷具有较高的屈服强度，本发明通过多次试验，获得了合理的退火温度，钢带在卧式连续退火炉内均热段的退火温度设定为570～580℃，带钢在均热段的时间设定为70～90s，通过退火既消除了冷轧钢带的残余应力，又获得了设计的冷轧钢卷强度。
本发明得到的易开盖拉环用冷轧热浸镀锌钢板的显微组织为纤维状铁素体+珠光体+游离渗碳体，晶粒度级别为Ⅰ8～10级,下屈服强度Rel为580MPa～600MPa，抗拉强度Rm为600MPa～730MPa，断后伸长率A50≥18%。
本发明相比现有技术具有如下积极效果：
1、本发明通过优化材料组分设计、连铸板坯加热温度控制、热轧终轧温度及卷取温度控制、冷轧压下率控制、卧式连续退火炉退火温度及退火时间工艺措施，获得了屈服强度为580MPa～600 MPa，具有良好的冷加工成型性能的冷轧热浸镀锌钢板。
2、本发明成分中不含贵重合金元素，采用热轧控轧控冷工艺、卧式连续退火炉退火控制技术进行生产，生产工艺简单，生产成本低。
附图说明
图1为本发明易开盖拉环用冷轧热浸镀锌钢板实施例1的金相显微组织照片。
具体实施方式
下面结合实施例1-4对本发明作进一步说明，如表1~表4所示。
表1 本发明化学成分（重量百分比%），余量为Fe及不可避免杂质。
元素CSiMnPSAltB
本发明0.025～0.040.005～0.030.26～0.35≤0.015≤0.0130.03～0.070.004～0.005
实施例10.0330.0150.260.0150.0060.0560.005
实施例20.0390.0280.320.0090.0130.0350.0041
实施例30.0250.0090.350.0130.0110.0440.0044
实施例40.0280.0160.300.0100.0090.0630.0049
通过转炉熔炼得到符合要求化学成分钢水，钢水经全程吹Ar保护连续浇铸得到连铸板坯，厚度为210～230mm，宽度为800～1300mm，长度为5000～10000mm。
炼钢生产的定尺板坯送至加热炉再加热，出炉除磷后送至连续热连轧轧机上轧制。通过粗轧轧机和精轧连轧机组控制轧制后，层流冷却采取后段冷却，然后进行卷取，产出热轧钢卷。热轧工艺控制见表2。
表2本发明热轧工艺控制参数
热轧参数板坯加热温度/℃粗轧结束温度/℃精轧结束温度/℃精轧压下率/%卷取温度/℃热轧板厚度/mm
本发明1101-11301020～1070840-85075～79550～5601.4-2.0
实施例111011022850765552.0
实施例211291069848795511.9
实施例311181053840785591.6
实施例411101030843775571.4
将上述热轧钢卷重新开卷经过酸洗后，在5机架冷连轧机上进行冷轧，冷轧的压下率为78%～83%，经过冷轧后的轧硬状态的钢带经过卧式连续退火炉退火、热浸镀锌、卷取得到厚度0.29mm～0.40mm的成品冷轧热浸镀锌钢带。退火工艺为：钢带在卧式连续退火炉的均热段的退火温度范围为570℃～580℃，在均热段的时间为70s～90s。工艺控制参数见表3。
表3 本发明冷轧、退火控制参数
冷轧、退火参数冷轧压下率/%退火温度/℃均热段时间/s冷轧板厚度/mm
本发明78～83570～58070～900.29-0.40
实施例180577730.40
实施例283580790.32
实施例378570800.35
实施例479573850.29
将本发明得到的冷轧钢板按照《GB/T228.1-2010 金属材料 拉伸试验第1部分：室温试验方法》进行拉伸试验。
利用上述方法得到的易开盖拉环用冷轧热浸镀锌钢板。参照附图1易开盖拉环用冷轧热浸镀锌钢板的显微组织为纤维状铁素体+珠光体+游离渗碳体，晶粒度级别为Ⅰ8～10级,下屈服强度Rel为580MPa～600MPa，抗拉强度Rm为600MPa～730MPa，断后伸长率A50≥18%，同时具有良好的加工性能。
利用上述方法得到易开盖拉环用冷轧热浸镀锌钢板的力学性能见表4。
表4 本发明冷轧热浸镀锌钢板的力学性能
性能指标下屈服强度/MPa抗拉强度/MPa断后伸长率A50/%
本发明580～600600～730≥18%
实施例159861526
实施例258172818
实施例359066323
实施例459268820
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。