镀锡板性能影响因素的分析

镀锡板性能的因素的分析 摘要:影响镀锡板性能的因素较多，如板材的晶粒度、析出物、固溶元素、板厚等。生产过程 中，炼钢的化学成分、热轧的加热与卷取温度及连续退火的工艺条件都会对镀锡板的性能产 生影响。文章结合宝钢镀锡板的生产和实物质量，对影响镀锡板性能的上述各种因素进行了 分析，提出了提高宝钢镀锡板性能的有效途径1 前言镀锡板的规格较薄，一般以硬度作为材料强度的评价基准。连续退火后的镀锡原板硬度在很 大程度上取决于材料的晶粒度，而晶粒的大小受化学成分、热轧温度、退火温度及速度等综 合影响。从退火后到用户使用的过程中，镀锡板在经过平整、镀锡软熔、仓储、印刷烘烤等 环节时，硬度也会产生变化。这是由于镀锡板使用的是低碳铝镇静钢，连续退火过程虽然有 急冷、过时效处理等措施，但因退火时间短，很难生产出非时效性钢板，材料内部总会有固 溶 C 、N 的残留，存在时效总之，镀锡板性能的影响因素较多，包括晶粒度、析出物、固溶元 素、板厚等。在生产过程中，炼钢的化学成分、热轧加热与卷取温度及连续退火的工艺条件 都会对镀锡板的性能产生影响。2化学成分与性能的关系 炼钢的化学成分，决定了控制板材晶粒成长的固溶元素及析出物的含量。C 在0.02%-0.0之7%间的影响含量对材料的硬度和时效性有较大的影响，在0.0290刀7呢范围内硬度较低，在此之外的偏高、偏低都会导致硬度上升，见图1。宝钢的板材采用相同的退火工艺，平整率和热轧温度也基本相同， 但化学成分差别较大。 由表 1可以看出， 在其它条件基本接近的情况下， C 含量0.04%的T-4板材比C含量为0.10的 T-5板材硬度（HR30T）低3个单位，降低C含量有 利于改善软化性能56 111D 0+ 020. M 0.066. 080. 102.2 Mn的影响,如Mn含量高会使材料变硬。2001年初，为G了改善T-4板材偏硬的状况，对Mn含量进行了 下调，表 2为在调整前后的连续 6个月里，厚度0.220. 28mm 范围的 T-4 板材硬度平均值变 化情况。在此期间，C、P、N含量及热轧、退火等条件基本维持相对稳定的水平，随着Mn含量由2000年 10月的 0.245%持续下调至 2001年 3月的 0.195%，硬度得到了明显的改善，平均 值由原先高于目标值1个硬度HR30T）单位，下降到目标硬度61 HR30附近2000 年200110月11月12月1月2月3月硬度0.250.250.250.240.210.20HR30T62.061.961.961.861.261.1样本数（个）8087711 0522 3056981 6282.3 N的影响N同C一样是间隙式固溶元素，会阻碍再结晶晶粒的成长，对板材性能有较大的影响。连续退火冷却时间短，固溶元素不能充分析出，因此在退火前要尽可能降低N含量，其方法：一是减少板坯中的N含量，二是提高热轧卷取温度，促进AIN的析出。对于采取低温卷取的T-4、T-5板材来说，N含量对硬度的影响就更明显。2.4 AI的影A向AI与N结合形成AIN，能改善材料的时效性。AI要与N取得平衡，按高AI低N含量进行 控制，否则不利于AIN的析出，会导致板材的性能偏硬。目前，宝钢镀锡基板的化学成分中Mn、P含量控制得较好，C、N含量在控制范围内还存在一些小的波动，控制水平有待进一步提高。3 热轧温度与性能的关系3.1 加热温度板坯加热温度低于1 1O0C时，AIN的再溶解速度较慢，有利于减少固溶元素含量，但要 同时确保精轧温度在 Ar3相变点以上，防止产生混晶，这对热轧的工艺装备而言很难实 现，因此采取1200C左右的加热温度。在2001年上半年，加热温度曾经出现过波动（表3）， 4、5两个月厚度为0.25mm的T-4板材在化学成分和退火温度基本稳定的情况下，因加热温镀锡板可以通过卷取温度对析出物和晶粒大小进行控制。 T-2.5T-3 板材采取高温卷取， 晶粒直径大，AIN的析出率高，硬度低。1580mm热轧卷取温度整体控制水平较好，但卷取后因钢卷长度方向的头尾及宽度方向的边 部的冷却速度比中部大，容易造成热轧钢板内部固溶元素的析出情况不同，使钢卷长度方向 的头尾及宽度方向的边部性能较中部硬。对于高温卷取的材料而言，这一现象更为严重。由度较前两月下降近30C，导致终轧温度偏低，板材的性能偏高，平均硬度（HR30T）上升0.7 个单位。时间段2001年）2月3月4月5月平均硬度（HR30T）61.261.161.861.8热轧温度7八1213120411761175精轧温度879878873874卷取温度582583584582表3加热温度对板材硬度的影响注：厚度为 0.25mm 的 T-4 板3.2 卷取温度表 4看出，钢卷边部硬度均高于中部，T-2.5T-3 板材边部和中部的硬度差大于低温卷取的T-4 板材。有效的措施，使整个带钢温度更趋向均匀，以提高性能的均匀性。1580mm热轧温度控制水平较好，但应针对带钢所固有的头尾及边部冷却较快的现象，采取表 4钢卷宽度方向的硬度波动（厚度 0.25mm）牌号边部硬度中部硬度边中硬度差1-2.556.2655.520.741-357.6356.640.991-461.0960.900.19注：1）2002年17月的统计数字；硬度为HR30T。4 退火周期对性能的影响板材的退火周期分为再结晶处理均热温度、均热时间和过时效处理（急冷速度、过时效温度及时间） 2个阶段。前一阶段决定再结晶晶粒和碳化物组织，后一阶段控制固溶元素 的析出。4 .1 均热温度根据材料的 C 含量及热轧卷取温度的不同， 板材退火时存在一个相对合适的均热温度。 一般是均热温度越高，硬度越低。4 . 2 缓冷与急冷的作用C 的固溶度在 A3 点温度附近最大，之后随温度降低逐渐减少。通过缓冷对急冷开始温度 进行调节，使急冷从C固溶度高的温度区域开始进行，有利于获得较高的C过饱和度， 使之后的过时效处理能更有效地进行。据资料显示，急冷速度在30 100C/S之内变化时，对板材的硬度不造成显著影响， 急冷开始温度相比而言要重要一些。 T-4T-5 板材对缓冷温度不作规定，这时要注意缓冷温度不能控制得过低，以保证急冷开始温度。4.3R-OA 处理宝钢1420皿冷轧连续退火机组（CAPL）在T - 2.5 T -板材生产时采用R-OA （过冷却一 再加热，过时效）处理，这是一种能够有效改善材料时效性的过时效（OA）工艺。另外，过冷却增加了Fe3c的析出密度，使固溶C的扩散距离变小，从而缩短了 OA处理时间。OA处理分为2段进行，处理温度曲线是倾斜的，目的是为了有效降低固溶C量。1420mm冷 轧 CAPL机组最高速度可达 880 m/min是非常先进的连续退火生产线， 温度 控制水平及通板能力都较高，可生产出 T-2.5 T-5 有不同硬度要求、最薄规格为 0.18mm 的各种性能均匀的镀锡原板。不过，各个牌号板材在机组极限速度生产时，各工艺段的温度 与速度的匹配性要求更加严格，生产控制难度更大。另外， 有些牌号板材的退火周期还有待 进一步改善，例如， T-2.5 板材高速段的温度， T-4、 T-5 板材的最低均热温度，以及厚度 极限规格的温度、速度等 .5 其它条件对性能的影响5.1 镀锡软熔工艺 镀锡板进行软熔处理时，因时效硬化作用，硬度增加，而不进行软熔处理的M 表面材料，硬度则相对要软一些。表 5中的 2组材料分别具有相同的熔炼号 （化学成分相同） ， 热轧及退火工艺也基本相同，差别仅在镀锡后是否进行软熔处理。从最后成品的硬度可以看到，经过软熔处理的材料硬度为60-62HR30T,而不进行软熔处理的材料硬度为57 -58HR30T由此可见，软熔处理会使材料硬度（HR30T增加3 4个单位。表5软熔对板材硬度的影响（厚度 0.25 &）T-4板材硬度（厚度0.25mn）熔炼号软熔处理不软熔处理25432060-6157-5825411760-6257目前， M 表面镀锡板的硬度判定标准等同于软熔过的镀锡板，导致 M 表面因硬度 HR30T） 偏软 1 2 个单位而判为不合格的情况较多，考虑到用户使用 M 表面镀锡板前的存放及使用 过程中的印刷烘烤而产生的时效硬化，建议M表面镀锡板硬度（HR30T可比标准低2 - 3个单位。5 .2 厚度具有相同硬度但厚度不同的材料在检测的结果上会出现差异， 这是由于硬度检测时存在 砧座效应 .图3为同一时间段内各个调质度材料的硬度随厚度变化的情况，很明显薄料硬度高于厚料。si图 3 厚度对硬度的影响；3八601 01/1厂11688 011 / 1-688图3 厚度对硬度的影响6结语炼钢、热轧、冷轧退火及镀锡软熔等各个工序的处理条件都对镀锡板硬度有较大的影响， 控制的关键点是：（1）炼钢时采用高AL、低N低Mr。（ 2）软质材热轧时高温卷取。（ 3）在保证通板的情况下，提高有利于软化性能的退火温度。 另外，在指导镀锡板用户选材时，应考虑材料厚度、表面状态等对硬度的影响。几点建议：（1）炼钢时N含量的控制有待进一步提高，T-4板材可考虑适当增加AL含量来促进N析出。（ 2）热轧及其后各工序应注意采取相应措施来减少带钢头尾及边部因冷却较快而造成的 硬度偏高情况，使整个带钢的性能更加均匀。（3）用户无特殊要求情况下，M表面镀锡板可允许硬度（HR30T）低于标准下限2 3个单位