專利名稱：具有強的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能的罐用鋼板及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于具有強的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能的、用于由二部分構(gòu)成的罐和由三部分構(gòu)成的罐的超薄鋼板及其制造方法。
背景技術(shù)：
在鋼板上鍍錫制成的鍍錫薄鋼板和經(jīng)過鉻酸處理的無錫鋼板等罐用鋼板，大量地用于制造食品罐、氣溶膠罐、易拉罐等。這類罐大體上可以區(qū)分由二部分構(gòu)成的罐和由三部分構(gòu)成的罐。
由二部分構(gòu)成的罐，其罐體和底部為一體，再加上蓋，總共由二部分組成。由于制造成本低，近年來，由二部分構(gòu)成的罐在罐的總量中所占的比例逐年增加。由二部分構(gòu)成的罐，需要經(jīng)過多段深沖加工或DWI加工(Drawing and Wall Lroning的縮寫，即深沖加工后減薄拉伸)等嚴(yán)酷的加工操作，因此不僅要求耐腐蝕性而且還要求良好的加工性能。
作為由二部分構(gòu)成的罐的典型代表，下面敘述DWI罐的一般制造工藝的一個例子。
使用拉延壓力條由鋼帶上沖切園盤狀的坯料板，與此同時利用沖頭和沖模將該坯料板線拉伸形成杯狀，然后用DWI壓力機，采用間隙小于杯側(cè)壁厚度的沖頭和沖模將側(cè)壁邊減薄邊拉伸，使側(cè)壁的厚度減小，形成規(guī)定深度的杯狀罐體，這種成形工藝，就叫作DWI加工。在此之后，用罐底成形機加工罐體的底部，使罐底形成向內(nèi)側(cè)凸起的拱形。
在DWI加工時，由于材料的加工性能的各向異性，加工之后在罐體上端園周方向上形成波紋狀的耳，這種現(xiàn)象被稱為凸耳。用修邊機將凸耳部分切掉，使罐體上端的高度一致。
隨后，將上述罐體洗凈、干燥，在罐的外表面施以印刷和涂裝，接著，用頸口折緣機進行旨在減小罐體開口直徑的多段頸口加工，然后在罐體開口端裝上蓋，為此要進行折緣加工，在開口端部形成向半徑方向外側(cè)伸出的凸緣。
DWI罐用鋼板需要具備的主要特性有DWI加工性、深沖凸耳性、頸口加工性、折緣加工性、以及形成罐體后的耐壓強度和嵌板(panneling)強度。
這些性能的含義分述如下。
DWI加工性是指，在DWI加工過程中金屬模具磨損小、很少發(fā)生與金屬模具粘著的情況、以及加工動力消耗低。
凸耳性是指DWI加工時形成的凸耳要盡可能地小，因為在頸口加工之前要用修邊機將凸耳部分切掉，如果凸耳較大，那么材料的利用率就要降低。
頸口加工性是指在多段頸口加工過程中不產(chǎn)生折皺的性能。
折緣加工性是指，折緣加工時不易產(chǎn)生導(dǎo)致罐的內(nèi)容物由折緣處泄漏出來的裂紋，即通常稱為折緣裂紋的缺陷。
耐壓強度是指，將蓋卷邊接縫后由于內(nèi)壓的作用使罐體上薄弱的部位向外突出而發(fā)生膨脹現(xiàn)象的臨界罐內(nèi)壓。對于罐內(nèi)壓承受能力較弱的部分是罐底和蓋，因此，耐壓強度通常取決于罐底和蓋的力學(xué)強度。
嵌板強度是指將蓋卷邊接縫后由于外壓而將罐體部分?jǐn)D向內(nèi)側(cè)的臨界外壓。罐在裝箱、搬運、開箱及在自動售貨機中落下時對于來自外界的作用力的強度，大多用嵌板強度來代表。
下面來說明由三部分構(gòu)成的罐。
與由二部分構(gòu)成的罐相比，由三部分構(gòu)成的罐的板強度要高，由于具有這一優(yōu)點，其絕對生產(chǎn)數(shù)量在逐漸增加。
由三部分構(gòu)成的罐大致是按以下所述制造的。
首先，在鋼板上進行規(guī)定的印刷和內(nèi)表面涂裝、干燥、然后用切斷機，分成軋制方向和與軋制方向垂直的方向2道工序切成規(guī)定大小的方形坯料板，用罐體加工機卷成園筒，然后采用焊接、粘接、軟釬焊等方法連接，形成罐體。接著，用頸口折緣機進行旨在縮小罐體開口直徑的多段頸口加工，隨后，為了在罐體開口端安裝蓋，進行折緣加工，在開口端部形成沿半徑方向向外側(cè)延伸的折緣部。最后，用二重卷邊接縫機將蓋或底安裝在折緣部。
依連接方式的不同，由三部分構(gòu)成的罐可以分成焊接罐、膠接罐和釬焊罐。連接接縫處的重疊部分的寬度越大，材料的利用率越低，因此，該重疊部分寬度最小的焊接罐的用量逐漸增多。
焊接罐用鋼板要求具備的特性主要有焊接性、頸口加工性、折緣加工性及板強度。
焊接性是指可以焊接的電流范圍要寬，也就是具有足夠連接強度并且不發(fā)生噴濺的電流范圍要寬?？珊附与娏鞣秶綄?，焊接作業(yè)越穩(wěn)定。
頸口加工性、折緣加工性和板強度的含義與前面所述相同。
另外，無論是由二部分構(gòu)成的罐還是由三部分構(gòu)成的罐，從節(jié)約資源的角度考慮，生產(chǎn)罐的廠家要求制造罐用鋼板的廠家提供的罐用鋼板的板厚越薄越好。但是，鋼板越薄，凸耳性、頸口加工性和折緣加工性就越差，罐的強度也會降低，帶來一系列問題。因此，提供板的厚度小并能確保規(guī)定的凸耳性、頸口加工性、折緣性和罐強度的罐用鋼板是一個急待解決的課題。
在此之前，為了解決上述問題，本發(fā)明人曾提交了特愿平4-132712(特開平5-345924)號專利申請。該發(fā)明是適當(dāng)?shù)乜刂苹瘜W(xué)成分、特別是將C含量減低到極限并添加Ti、Nb和B，在此基礎(chǔ)上控制二次冷軋條件，從而可以制造板厚度小且凸耳性、DWI加工性良好的、由二部分構(gòu)成的罐用鋼板和具有良好折緣加工性的焊接罐用超薄鋼板。
但是，在申請該專利之后進一步仔細研究發(fā)現(xiàn)，伴隨罐用鋼板的厚度減小，應(yīng)力腐蝕開裂時有發(fā)生，包括本發(fā)明人以往提出的技術(shù)方案在內(nèi)的現(xiàn)有技術(shù)，不能完全防止應(yīng)力腐蝕開裂。
應(yīng)力腐蝕裂紋是貫穿板的厚度的裂紋，它會導(dǎo)致內(nèi)容物泄漏和外界異物的混入，是一個重要的缺陷。其產(chǎn)生的原因沿有許多地方不甚明了，一般是在鋼板的應(yīng)力狀態(tài)、罐的形狀和加工條件、內(nèi)容物的組成及氫離子濃度(pH)等諸多不利因素疊加在一起時發(fā)生。據(jù)認(rèn)為，應(yīng)力腐蝕裂紋之所以成為一個問題，不僅在于鋼板厚度減小導(dǎo)致裂紋容易貫通鋼板，而且還在于與鋼板厚度減小相應(yīng)的、制造超薄鋼板的特有的制造方法。
本發(fā)明的目的是，解決上述課題，提供厚度很薄且具有強的抗應(yīng)力腐蝕開裂的、由二部分構(gòu)成的罐用鋼板和由三部分構(gòu)成的罐用鋼板及其制造方法。
本發(fā)明的說明本發(fā)明的具有強的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能的罐用鋼板、其特征在于以重量％計含有C不大于0.0015％、Mn0.05-0.40％、P不大于0.06％、S不大于0.06％、酸可溶Al不大于0.10％、N不大于0.0100％；和還含有下列的至少一種Ti3.4×([N的重量％]-0.0010)％以上至0.06％以下，和Nb6.6×([N的重量％]-0.0010)％以上至0.06％以下；余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的鋼板具有15MPa以上的時效指數(shù)，對板厚中心的彼此相距50μm以上的不少于20個以上的晶粒測定的電子溝道圖案的相對平均清晰度是0.85以下。
另外，本發(fā)明涉及一種罐用鋼板的制造方法，其特征在于，以810℃以上的終軋溫度將由上述化學(xué)成分構(gòu)成的熱鋼坯熱軋至2.0mm以上的板厚度，然后，在熱軋鋼帶離開熱軋機組的最后精軋機座之后1.5秒以內(nèi)，在輸出輥道上由[終軋溫度-30]℃以上的溫度一面進行水冷卻一面將其卷取，然后酸洗，冷軋、再結(jié)晶退火，以0.7-60％的壓下率進行二次冷軋，使由下面公式定義的平均應(yīng)變速度(SR)在12.4sec-1以上。SR=160r·1000vR·tln11-r]]>式中，r壓下率(-)R工作軋輥半徑(mm)t輸入側(cè)板厚(mm)V工作輥園周速度(m/min)實施本發(fā)明的最佳方案本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，鋼板的電子溝道圖案的清晰度(sharpness)與應(yīng)力腐蝕裂紋的發(fā)生之間存在著密切的關(guān)系，進而對這一關(guān)系進行了系統(tǒng)的研究，并對鋼板的制造方法進行了各種試驗，結(jié)果證實了下列各項(1)電子溝道圖案的相對平均清晰度小的鋼板，其抗應(yīng)力腐蝕開裂性能較強。
(2)存在一定量以上的固溶C和固溶N也是防止應(yīng)力腐蝕開裂的必要條件。
(3)控制二次冷軋的條件、特別是控制輥縫間的平均應(yīng)變速度，對于減小電子溝道圖案的清晰度來說是致關(guān)重要的。
(4)適當(dāng)?shù)乜刂苹瘜W(xué)成分，特別是將C含量減低到極限，同時適當(dāng)?shù)乜刂茻彳垪l件，這些也是鋼板制造的必要條件。
本發(fā)明是基于這些新發(fā)現(xiàn)而完成的。
下面詳細地說明本發(fā)明。
首先，對鋼板的電子溝道圖案及其清晰度加以說明。
電子溝道圖案(Electron Chanelling Pattern，以下簡稱ECP)的相對平均清晰度(sharpness)，是本發(fā)明的最重要的構(gòu)成要素。使用掃描電子顯微鏡對晶體材料的電子束角度掃描，當(dāng)入射角滿足布喇格反射條件時會產(chǎn)生溝道現(xiàn)象，得到由許多擬菊地線組成的圖象，這個圖象被稱為電子溝道圖象，可以用來研究一個個晶粒的結(jié)晶方位。
工業(yè)上制造的鋼板，有時候不一定能得到清晰的ECP。在進行結(jié)晶方位的研究時，ECP的3組平行的擬菊地線的間隙以及它們的平行線相交而形成的平行四邊形的中心的坐標(biāo)是十分重要的。ECP的不清晰度作為噪聲處理。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，該ECP的清晰度與應(yīng)力腐蝕裂紋發(fā)生率之間存在相關(guān)關(guān)系，清晰度小于一定值的罐用鋼板，其抗應(yīng)力腐蝕開裂的性能較強。
將清晰度定量化有幾種方法，本發(fā)明人采用的是“ECP畫像解析による結(jié)晶歪測定方法”(日本金屬學(xué)會志第55卷第1號(1991年)22-28頁)中所描述的方法。
即，使用與掃描電子顯微鏡直接連接的圖象分析裝置，進行圖象輸入、灰度變化的圖象處理、數(shù)字化、數(shù)字圖象處理等一系列的ECP圖象處理，然后設(shè)ECP圖象內(nèi)的清晰的擬菊地線的長度之和為L、ECP圖象內(nèi)的清晰的擬菊地線的寬度為W、ECP圖象的面積為A，將由下面(1)式表示的量S定義為清晰度S＝L×W/A(1)上面所述的圖象輸入，是指將ECP圖象由掃描電子顯微鏡平均加法運算輸入到圖象分析裝置中。
所述的灰度變化的圖象處理是指包括下列步驟的處理(1)用中間值濾波器將輸入的圖象濾波；(2)進行線性變換，使灰度水平的最小值和最大值成為圖象分析裝置的灰度水平的下限值和上限值；(3)進行選擇的局部平均化；(4)用Sobel濾波器進行2次元微分；(5)進行伽嗎變換，接著進行對數(shù)變換，再進行伽嗎變換；(6)最后，再次用中間值濾波器進行目標(biāo)圖象的濾波。
所述的數(shù)字化是指，對灰度變化的圖象處理完畢的圖象設(shè)定固定閾值，然后根據(jù)比該閾值大或小，變換成2個數(shù)值。
所述的數(shù)字圖象處理是指包括下述步驟的處理(1)對于數(shù)字化完畢的圖象，除去弧立點，然后進行放大和縮小處理；(2)進行平滑化處理，然后進行填孔處理；(3)用田村的方法(信全大志、第1539卷1974年1390頁)進行細線化處理，最后再次進行放大處理。
本發(fā)明人使用TOSP IX-II型圖象分析裝置進行上述的圖象分析，其它的任何圖象分析裝置，只要具有與上述型號相同或更高的圖象分析能力，也可用來進行上述圖象處理。清晰度S是鋼板的物理量，與圖象分析裝置的型號無關(guān)。另外，掃描電子顯微鏡與圖象分析裝置不是必須直接連接，也可以用磁帶等載體來傳送數(shù)據(jù)。
清晰的擬菊地線，實際上就是上述圖象處理完畢后的圖象中的所有曲線，這是因為，不清晰的擬菊地線在圖象處理的過程中已被消除掉。判定清晰與否的標(biāo)準(zhǔn)是數(shù)字化的閾值。本發(fā)明人采用50作為閾值。
ECP圖象內(nèi)的清晰的擬菊地線的長度之和L，是上述圖象處理完畢后的圖象中的斷續(xù)的所有曲線的長度之和，其數(shù)值用一般的圖象分析裝置可以很容易求出。
ECP圖象內(nèi)清晰的擬菊地線的寬度W是一個恒定的數(shù)值，用一般的圖象分析裝置也可以很容易求出。
另外，ECP圖象的面積A是不依賴于試樣的常數(shù)。
X射線衍射可以提供作為多晶體材料的鋼板的平均的晶體取向信息，與此相對，ECP的特點是使用很細的電子束，因此可以提供一個一個晶粒的取向的信息，結(jié)果測得的清晰度S也強烈地依賴于電子束所擊中的晶粒的取向。但是，晶粒的取向與應(yīng)力腐蝕裂紋沒有直接的關(guān)系，因此，為了使清晰度與應(yīng)力腐蝕裂紋相互對應(yīng)，必須從清晰度中除去取向所起的作用。
為此，本發(fā)明人對板厚中心部位的彼此相距50μm以上的20個以上的晶粒分別測定清晰度S，將它們算術(shù)平均，求出平均清晰度AS。這里所說的板厚中心部位是指，從板厚中心處向正面和背面延伸、范圍在板厚的大約1/4以內(nèi)的部分，只要在這部分之內(nèi)無論哪里都行。罐用鋼板是多晶體材料，平均清晰度AS是將各個晶粒的取向的影響除去后得到的量，因而與應(yīng)力腐蝕裂紋構(gòu)成相互對應(yīng)的關(guān)系。
為了進一步密切與應(yīng)力腐蝕裂紋的相互關(guān)系，本發(fā)明人采用了相對平均清晰度RAS。相對平均清晰度RAS是用沒有加工應(yīng)變的標(biāo)準(zhǔn)試樣的平均清晰度去除供試驗材料的平均清晰度AS而標(biāo)準(zhǔn)化了的值。相對平均清晰度RAS是鋼板的物理量，可以使用掃描電子顯微鏡和圖象分析裝置，按照上述論文(日本金屬學(xué)會志第55卷第1號(1991年)22-28頁)中的描述進行測定。
根據(jù)本發(fā)明人的試驗，相對平均清晰度RAS表示與應(yīng)力腐蝕裂紋的相關(guān)關(guān)系。其數(shù)值超過0.85時，不能完全防止應(yīng)力腐蝕裂紋，因此將0.85定為上限。
用于進行ECP測定的試樣，是從一面研磨至板厚中心部位，然后利用化學(xué)拋光進行精加工，使電子束將要撞及的表面成為鏡面狀態(tài)。
下面說明本發(fā)明鋼的化學(xué)成分，即各元素的作用及其適宜的范圍。
CC含量超過0.0015％時，不僅不能完全防止應(yīng)力腐蝕裂紋，而且由二部分構(gòu)成的罐用超薄鋼板的凸耳性、DWI加工性、折緣加工性等都變差，此外，焊接罐用超薄鋼板的折緣加工性也將惡化，因此將C含量限定在0.0015％以下。
雖然C對于這些性能的影響的機理尚不十分清楚，但據(jù)認(rèn)為有以下幾個原因(1)就C與應(yīng)力腐蝕裂紋的關(guān)系來說，為了防止應(yīng)力腐蝕裂紋，必須保證有一定數(shù)量的固溶C，C量超過上限值時，碳化物的析出部位增多，不能保證對于防止應(yīng)力腐蝕裂紋十分有效的固溶C的數(shù)量。
(2)在用于由二部分構(gòu)成的罐用超薄鋼板時顯示出良好的凸耳性的原因，是因為本發(fā)明的鋼含C量低，成分的高純度化顯著，因而支配凸耳性的織構(gòu)得到了改善。
(3)顯示良好的DWI加工性是因為，本發(fā)明的鋼含C量極低，不存在比鐵素體硬的碳化物，因此，即使以相同的壓下率進行2次冷軋，內(nèi)部的累積應(yīng)變量仍很小，DWI加工時的變形阻力也就很小。
(4)在用于焊接罐用超薄鋼板時顯示良好的折緣加工性能是因為，本發(fā)明的鋼含C量極低，不存在通常的鋼中常見的焊接部位的硬化現(xiàn)象，因此不會產(chǎn)生硬化部位的應(yīng)力集中。另外，由于本發(fā)明的鋼含C量極低，不存在對延性有損害的碳化物，因此，即使進行2次冷軋仍顯示出高的局部延性，折緣加工時材料的潛在的變形能高。
要想以更薄的板厚制造由二部分構(gòu)成的罐用超薄鋼板和焊接罐用超薄鋼板時，C含量最好是在0.0010％以下。
Mn由于當(dāng)Mn低于0.05％時，產(chǎn)生熱脆性，不能制造罐用鋼板，因此其含量必須在0.05％以上。另一方面，當(dāng)其含量超過0.40％時，鋼板過于硬化，折緣加工性和DWI加工性惡化，還抵消了減低C含量所得到的成分高純度化效果，使凸耳性變差，同時生產(chǎn)成本提高。因此將其限定為0.05-0.40％。
P不是必須要加入的有益元素，它使鋼顯著硬化，是不可避免的雜質(zhì)元素。其含量超過0.06％時，鋼板過于硬化，導(dǎo)致折緣加工性和DWI加工性變差，另外還抵消減低C含量所得到的成分高純度化效果，致使凸耳性變差，同時耐蝕性也惡化，故而將上限定為0.06％。要想得到更好的折緣加工性、DWI加工性、凸耳性和耐蝕性，其含量最好在0.02％以下。
S也是沒有必要特意加入的元素，它使熱脆性增大，是不可避免的雜質(zhì)元素。其含量超過0.06％時，由于熱脆性而不能制造罐用鋼板，因此將其含量上限定為0.06％，優(yōu)選的范圍是0.02％以下。
Al作為脫氧元素是必不可少的，但不是必須以酸可溶Al的形式存在。另外，從與其它品種的鋼成分協(xié)同作用的角度考慮，酸可溶Al低于0.100％時，本發(fā)明的效果不會喪失，其含量如果超過0.100％，則Al2O3系夾雜物增多，導(dǎo)致制罐加工時產(chǎn)生折緣裂紋或者DWI加工性變差，此外生產(chǎn)成本也將提高，因此將其上限定為0.100％。
N也是沒有必要特意添加的元素，它使鋼硬化，是不可避免的雜質(zhì)元素。其含量超過0.0100％時，鋼板過于硬化，折緣加工性和DWI加工性惡化，另外還抵消了C含量減低的產(chǎn)生的成分高純度化效果，致使凸耳性變差，故而將其含量上限定為0.0100％。
B添加B可以進一步提高本發(fā)明的效果。其含量低于0.0001％時，應(yīng)力腐蝕裂紋容易產(chǎn)生，且制品的凸耳性、DWI加工性、頸口加工性變差，因而其下限在0.0001％為宜。另外，B含量高于0.0060％時，再結(jié)晶溫度升高，使合金生產(chǎn)成本提高，故而其上限在0.0060％為宜。
Ti和Nb添加Ti、Nb可以進一步提高本發(fā)明的效果。這些元素的添加量大時，可以容易地得到凸耳性良好的由二部分構(gòu)成的罐用超薄鋼板和折緣加工性良好的焊接罐用超薄鋼板。但是，難以防止應(yīng)力腐蝕裂紋，合金生產(chǎn)成本提高且再結(jié)晶溫度上升。反之，如果它們的添加量太少，雖然可以避免應(yīng)力腐蝕裂紋、合金生產(chǎn)成本增加和再結(jié)晶溫度上升等缺點，但難以得到凸耳性良好的、由二部分構(gòu)成的罐用超薄鋼板和折緣加工性良好的焊接罐用超薄鋼板。
為此，本發(fā)明人從Ti和Nb與鋼中其它成分的關(guān)系入手，詳細地研究了既能將合金生產(chǎn)成本增加和再結(jié)晶溫度上升控制在工業(yè)生產(chǎn)上容許的范圍內(nèi)，又能得到具有強的抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能的由二部分構(gòu)成的罐用超薄鋼板和焊接罐用超薄鋼板的Ti和Nb的添加量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在將C含量限制在上述范圍內(nèi)的同時，根據(jù)與N含量的關(guān)系將Ti和Nb的添加量控制在下述范圍內(nèi)是有效的。
Ti就與N含量的關(guān)系而言，如果Ti含量低于3.4×([N的重量％]-0.0010)％，則制品的凸耳性、DWI加工性、頸口加工性變差，因而其下限定為3.4×([N的重量％]-0.0010)％。另外，Ti含量若超過0.06％，將難以完全防止應(yīng)力腐蝕裂紋，再結(jié)晶溫度顯著升高，并且合金的生產(chǎn)成本也增大，故而將其上限定為0.06％。
Nb在與N含量的關(guān)系方面，Nb含量如果低于6.6×([N的重量％]-0.0010％)，制品的凸耳性、DWI加工性、頸口加工性將會變差，因此將其下限定為6.6×([N的重量％]-0.0010)％。另外，如果Nb含量超過0.06％，則難以完全防止應(yīng)力腐蝕裂紋，再結(jié)晶溫度顯著升高，合金生產(chǎn)成本也將增大，因而將其上限定為0.06％。
Ti和Nb，只要在上述的范圍內(nèi)添加其中的一種即可有效，當(dāng)然也可以兩種一起添加。
為了防止應(yīng)力腐蝕裂紋，必須存在一定量以上的固溶C和固溶N。為了限定固溶C和固溶N的量，可以采用內(nèi)耗法、電阻法等方法嚴(yán)格測定它們的含量，不過，從鋼板這樣的工業(yè)制品的生產(chǎn)管理的角度考慮，希望能有更簡便的方法。根據(jù)本發(fā)明人的研究結(jié)果，不需要直接測定固溶C和固溶N，通過測定時效指數(shù)即可簡便地限定這些元素。
這里所說的“時效指數(shù)”，是指使拉伸試片產(chǎn)生10％的拉伸預(yù)應(yīng)變時的流變應(yīng)力與再對其進行100℃×1小時的人工時效后的下屈服應(yīng)力之差。時效指數(shù)低于15MPa時，要完全防止應(yīng)力腐蝕十分困難，因此將其下限定為15MPa。
下面說明本發(fā)明鋼的制造方法。
用常規(guī)方法熔煉的鋼，經(jīng)過連續(xù)鑄造或鑄錠及初軋開坯形成熱鋼坯，然后進行熱軋。熱軋之前鋼坯的熱處理條件可以接任何慣用方法進行，即，可以將熱鋼坯直接送去軋制，也可以在加熱爐中重新加熱后再軋制。
在本發(fā)明中，必須保證熱軋的終軋溫度在810℃以上，不能確保上述終軋溫度的過低的再加熱溫度是不可以采用的。對于通常的熱軋設(shè)備來說，再加熱溫度低于1000℃時，難以保證終軋溫度在810℃以上，因此，再加熱溫度應(yīng)在1000℃以上。
熱軋時的終軋溫度低于810℃時，不能達到本發(fā)明的目的，其原因如下(1)熱軋鋼帶的板厚難以控制，結(jié)果使得冷軋時的板厚也難以控制，鋼板制品的板厚精度變差，同時，在冷軋作業(yè)中鋼板常發(fā)生斷裂。對于制造超薄鋼板來說，這是一個致命的缺點。
(2)在熱軋鋼帶中形成對于凸耳性能有害的織構(gòu)，導(dǎo)致鋼板的DWI加工時凸耳增大，從而使得制罐廠的材料利用率降低。
(3)難以完全防止應(yīng)力腐蝕裂紋發(fā)生。據(jù)認(rèn)為，這也是由于熱軋鋼帶中形成織構(gòu)的緣故。
熱軋完畢的板厚如果低于2.0mm，不容易保證所要求的終軋溫度，也不利用防止應(yīng)力腐蝕裂紋，因而以2.0mm為下限。
根據(jù)本發(fā)明人的研究，從熱軋鋼帶離開終軋機座到在輸出輥道上開始冷卻的時間(冷卻開始時間)和冷卻開始時的溫度(冷卻開始溫度)，對制品鋼板的折緣加工性和ECP的相對平均清晰度有影響。
首先，從熱軋鋼帶離開終軋機座至在輸出輥道上開始冷卻的時間如果超過1.5秒，制品鋼板的折緣加工性變差，并且ECP的相對平均清晰度增大，因此必須將其限定在1.5秒以內(nèi)。
另外，冷卻開始溫度如果低于[終軋溫度-30]℃，同樣也會造成制品鋼板的折緣加工性變差和ECP的相對平均清晰度增大，因此必須將其限定在[終軋溫度-30]℃以上。上述現(xiàn)象的原因尚不十分清楚，據(jù)推測可能與經(jīng)過上述限定后熱軋鋼帶的晶粒減小有關(guān)。
熱軋后的卷取溫度如果超過720℃，熱軋鋼帶上的氧化皮生成量過多，致使酸洗工序的生產(chǎn)率降低，因而卷取溫度最好是在720℃以下。
熱軋完后，按常規(guī)方法對鋼帶進行酸洗、冷軋和再結(jié)晶退火。
再結(jié)晶退火后進行二次冷軋。
二次冷軋時，由下面(1)式所定義的平均應(yīng)變速度(SR)如果低于12.4sec-1，則ECP的相對平均清晰度過大，因而將平均應(yīng)變速度的下限定為12.4sec-1。
SR=160r·1000vR·tln11-r·········(1)]]>式中r壓下率(-)R工作輥半徑(mm)t輸入側(cè)板厚(mm)V工作輥園周速度(m/min)二次冷軋的壓下率(r)如果低于0.7％，容易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕裂紋，并且罐強度不足，因此將下限定為0.7％，反之，如果壓下率超過60％，則鋼板過于硬化，折緣加工性和DWI加工改變差，故而將其上限定為60％。
在本發(fā)明的鋼板上進行表面涂覆時，涂覆方法不受限制，也就是說，由二部分構(gòu)成的罐用鋼板和焊接罐用鋼板通常所采用的任何一種表面涂敷方法，不管是鍍錫、鍍鎳、經(jīng)特殊的基底處理后鍍極薄的錫、還是粘貼高分子有機薄膜的方法，均能得到良好的效果。
下面來說明本發(fā)明鋼的制罐方法。
將本發(fā)明的鋼用于制造由二部分構(gòu)成的罐時，可以采用DWI加工法和多段深沖加工法中的任何一種制罐方法。另外，在用于制造由三部分構(gòu)成的罐時，本發(fā)明的鋼的板材下料的方向不受限制，可以采用正交法(鋼板的軋制方向與罐體的軸向成直角的板材下料方法)、反向法(鋼板的軋制方法與罐體的軸向平行的板材下料方法)以及二者混合的任何一種板材下料方法。
另外，對于膠接罐本發(fā)明的鋼也可以發(fā)揮效果。
下面，通過實施例進一步說明本發(fā)明。
實施例1用轉(zhuǎn)爐熔煉具有表1所示化學(xué)成分的鋼，待板坯冷卻到室溫后，再加熱至1000-1290℃，以800-950℃的終軋溫度將其熱軋至板厚為3.0mm。熱軋鋼帶離開終軋機座0.4-1.9秒后開始在輸出輥道上冷卻，隨后卷取、酸洗、冷軋、連續(xù)退火、二次冷軋至板厚達到0.17mm，最后鍍以極薄的錫。
表2中示出了這樣得到的帶有極薄鍍錫層的鋼板的時效指數(shù)、ECP的相對平均清晰度、抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能、折緣加工性能、凸耳性和板強度。
如表1和表2中所示，試樣1-6是本發(fā)明的范圍之內(nèi)，而作為比較例舉出的試樣7-10是在本發(fā)明的范圍之外。試樣7的化學(xué)成分C和Ti在本發(fā)明范圍之外，時效指數(shù)和相對平均清晰度也在范圍之外。試樣8的化學(xué)成分在本發(fā)明范圍以內(nèi)，但清晰度不符合本發(fā)明的范圍。試樣9的清晰度在本發(fā)明范圍以外。試樣10的Ti含量和時效指數(shù)均在本發(fā)明范圍之外。
在表1和表2中，超出本發(fā)明的范圍以外的數(shù)值標(biāo)以下劃線。另外，合格用○表示，不合格用×表示。
下面說明對各試樣特性的試驗結(jié)果的評價。
抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能的評價，采用將拉伸試樣在常溫、大氣中以10-6S-1的應(yīng)變速度拉伸時的斷裂延伸率E0與將同一試料的拉伸試樣在80℃的腐蝕促進液中以相同的應(yīng)變速度拉伸的斷裂延伸率E1之比E1/E0。E1/E0在0.90以上者為合格，不到0.90者為不合格。
對折緣加工性能的評價，采用用折緣成形機進行焊接罐的摸擬折緣加工時至發(fā)生破斷的加工率。該加工率在9.0％以上為合格，不到9.0％為不合格。
凸耳性的評價，是用深沖加工機加工成杯形，將凸耳的波峰的平均高度與波谷的平均高度之差除以波谷的平均高度，所得數(shù)值用百分?jǐn)?shù)表示。凸耳率在3.5％以下為合格，超過3.5％為不合格。
板強度的評價接下面所述進行。首先，用線縫焊接機制成罐體，在罐體的兩端壓接橡膠制成的密封襯墊，使其暫時形成密閉狀態(tài)，然后用真空泵慢慢地排出罐內(nèi)的空氣，測定產(chǎn)生板突入(由于外壓而向罐體內(nèi)擠入)瞬間的外壓和內(nèi)壓之差。板強度在2.20kg/cm2以上為合格，低于2.20kg/cm2為不合格。
表1<
<p>表2
實施例2用轉(zhuǎn)爐熔煉具有表3所示化學(xué)成分的鋼，接表4中所示的制造條件——即終軋溫度、終軋板厚、自熱軋鋼帶離開終軋機座至在輸出輥道上開始冷卻的時間(冷卻開始時間)、冷卻開始溫度及卷取溫度——進行熱軋，然后進行酸洗、冷卻、連續(xù)退火，按表4所示的平均應(yīng)變速度和二次冷軋壓下率進行二次冷軋，直至板厚為0.20mm，最后鍍錫。
這樣得到的鍍錫鋼板的時效指數(shù)，與ECP的相對平均清晰度、抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能、折緣加工性、凸耳性和耐壓強度一并列入表4中。
如表3所示，試樣11-18的化學(xué)成分在本發(fā)明的范圍內(nèi)，試樣19-22是作為比較例舉出的、本發(fā)明范圍以外的鋼。試樣19的C和Ti、試樣20的C、S和N、試樣21的Mn、P、solAl以及試樣22的Ti分別在本發(fā)明的化學(xué)成分范圍之外。
如表4所示，試樣19-22的制造條件也在本發(fā)明的范圍之外。試樣19的時效指數(shù)，試樣20的冷卻開始時間、冷卻開始溫度、平均應(yīng)變速度、時效指數(shù)、相對平均清晰度、試樣21的終軋溫度、平均應(yīng)變速度、二次冷軋壓下率、清晰度，以及試樣22的平均應(yīng)變速度、二次冷軋壓下率、時效指數(shù)、清晰度，分別與本發(fā)明的范圍不相符合。
下面來說明對于各試樣的性能所進行的試驗及其評價。
抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能的評價，采用與實施例1相同的方法進行。
折緣加工性能的評價，是將DWI罐體的開口端修邊，然后用折緣加工性試驗機，一面將園錐形的凸模插入開口端，一面進行擴展開口端直徑的試驗，用發(fā)生斷裂前的加工率進行評價。加工率在9.0％以上者為合格，不到9.0％者為不合格。
凸耳性的評價采用與實施例1相同的方法進行。
耐壓強度的評價是，制作DWI罐用鋼板的罐體，在干燥氣氛的爐內(nèi)進行相當(dāng)于涂裝干燥工序的熱處理，然后用橡膠制成的密封襯墊將罐體開口部位密封，慢慢地向罐體內(nèi)導(dǎo)入壓縮空氣，求出罐底產(chǎn)生翹曲的臨界壓力，以此進行評價。臨界壓力在7.5kg/cm2以上者為合格，低于7.5kg/cm2者為不合格。
在表3和表4中，超出本發(fā)明之外的數(shù)值標(biāo)以下劃線。另外，合格者用符號○表示，不合格的用符號×表示。
表3
表4
工業(yè)應(yīng)用性本發(fā)明可以用于板厚很薄、能確保規(guī)定的凸耳性、頸口加工性、折緣加工性和罐強度且具有強的抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能的、由二部分構(gòu)成的罐用鋼板和由三部分構(gòu)成的罐用鋼板。
權(quán)利要求
具有強的抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能的罐用鋼板，以重量％計其含有C0.0015％以下、Mn0.05-0.40％、P0.06％以下、S0.06％以下，酸可溶Al0.10％以下、N0.0100％以下，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)；其特征在于，具有不小于15MPa的時效指數(shù)，對板厚中心部位的彼此相距50μm以上的不少于20個晶粒測定的電子溝道圖案的相對平均清晰度不大于0.85。
2.權(quán)利要求1所述具有強的抗應(yīng)力腐蝕裂紋的罐用鋼板，其特征是在權(quán)利要求1中所述的化學(xué)成分基礎(chǔ)上還含有至少一種下列的元素Ti3.4×([N的重量％]-0.0010)％以上至0.06％以下；和Ti3.4×([N的重量％]-0.0010)％以上至0.06％以下。
3.具有強的抗應(yīng)力腐蝕裂紋的罐用鋼板的制造方法，其特征在于將含有(重量％)C0.0015％以下、Mn0.05-0.40％、P0.06％以下、S0.06％以下、酸可溶Al0.10％以下、N0.0100％以下、余量為鐵和不可避的雜質(zhì)的熱鋼坯、以810℃以上的終軋溫度熱軋至2.0mm以上的板厚度，然后，在熱軋鋼帶離開熱軋機組的精軋機座后1.5秒以內(nèi)，由[終軋溫度-30]℃以上的溫度在輸出輥道上水冷，接著將其卷取、酸洗、冷軋、再結(jié)晶退火；和以0.7-60％的壓下率進行二次冷軋，使由下面(1)式所定義的平均應(yīng)變速度(SR)不小于12.4sec-1，時效指數(shù)在15MPa以上，對板厚中心部位的彼此相距50μm以上的不少于20個晶粒測定的電子溝道圖案的相對平均清晰度為不大于0.85SR=160r·1000vR·tln11-r··········(1)]]>式中，r壓下率 (-)，R工作輥半徑(mm)，t輸入側(cè)板厚(mm)，v工作輥園周速度(m/min)。
4.權(quán)利要求3所述的具有強的抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能的罐用鋼板的制造方法，其特征是，在權(quán)利要求3中所述的化學(xué)成分基礎(chǔ)上，還進一步含有至少一種下列的元素Ti3.4×([N的重量％]-0.0010)％以上至0.06以下；和Nb6.6×([N的重量％]-0.0010)％以上至0.06以下。
全文摘要
本發(fā)明提供了抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能強的罐用鋼板及其制造方法，該鋼板具有15MPa以上的時效指數(shù)，對板厚中心部位彼此相距50μm以上的不少于20個晶粒測定的電子溝道圖案的相對平均清晰度是0.85以下。采用本發(fā)明可得到板厚很薄且抗應(yīng)力腐蝕裂紋性能強的由二部分構(gòu)成的或由三部分構(gòu)成的罐用鋼板。
文檔編號C21D8/04GK1114113SQ94190649
公開日1995年12月27日 申請日期1994年7月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年7月28日
發(fā)明者丸剛邦明, 古野嘉邦, 山下康彥, 松田真之, 吉富康成 申請人:新日本制鐵株式會社