制造氮化的包装钢的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于制造氮化的包装钢的方法，该包装钢具有10至1000ppm的碳含量和多于100ppm的、溶解在钢中的游离氮的量，其中，氮化在两个阶段中实现，即第一阶段和第二阶段，在第一阶段中通过在钢熔液中引入含氮气体和/或含氮固体的方式将钢熔液氮化到最大160ppm的氮含量，在第二阶段中来自氮化的钢熔液的通过冷轧制成的扁钢产品利用含氮的气体进行处理，以便进一步提高在扁钢产品中的游离氮的量。氮化的第二阶段在此在退火炉中进行，在该退火炉中扁钢产品同时再结晶地退火。利用该方法制造的包装钢的特征在于超过600MPa的强度和通常超过5％的良好的断裂延伸率以及良好的变形特性。本发明专利技术还涉及一种扁钢产品形式的氮化的包装钢。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造氮化的包装钢的方法
本专利技术涉及一种具有权利要求1的特征的、制造氮化的包装钢的方法以及一种具有权利要求12的特征的、扁钢产品形式的氮化的包装钢。
技术介绍
在现有技术中已知的是，钢的强度通过加入溶解到钢中的游离氮来提高。在钢中加入游离氮被称为氮化并且表现为用于对钢和钢产品进行硬化的已知方法。设置用于制造包装品(接下来称为包装钢)的扁钢产品、如钢板或者钢带的氮化由现有技术公开。在EP0216399B1中例如描述了用于包装目的的钢板以及其制造方法，其由铝镇静(aluminiumberuhigt)的、连续浇铸的碳锰钢制成并且通过氮化获得一定量的溶解的游离氮，其中，游离氮的最小量取决于钢板的期望的硬度类别地进行定义，并且(例如对于欧洲标准145-78的硬度类别T61)具有至少5ppm的游离氮的量。在该处公开的钢板的化学成分在碳和锰含量方面相应于通常的软钢，并且例如具有在0.03-0.1重量百分比的范围内的碳含量和在0.15至0.5重量百分比的锰含量。在此，钢板的特征在于在350-550N/mm2的范围内的高的屈服点。对于在钢中溶解的游离氮来说，在此给出100ppm的最大值，并且由此说明的是，钢板在高含量的游离氮的情况中由于由此带来的强度提高而不再适合进行冷轧并因此不再适合作为冷轧的包装钢使用。在用于制造该已知的包装钢的方法中，首先对钢进行连续浇铸，接下来热轧，冷轧，再结晶退火以及最后精轧。在精轧之后实现热的再处理，其中在钢中通过精轧形成的自由位错通过由氮化引入的游离氮来固定，以便将硬度和屈服点提高到精轧之后的值之上。热的再处理在此可以有利地与对精轧的钢的另外的热处理结合，其在制造包装钢的范畴中无论如何都要执行，例如在熔化在钢板表面上电解地涂覆的锡层时或者在烘烤在钢板表面上涂覆的漆层时。由于在EP0216399B1中提出用于在钢中溶解的游离氮的量的100ppm的上限，该已知的包装钢的强度受到限制。基本上显示可行的是制造具有在钢中的较高含量的游离氮的钢板，以便由此实现在600MPa以上的抗拉强度。因此例如在EP1342798B1和DE1433690A1中描述了具有直至250ppm或者直至400ppm的氮含量的氮化钢。但是，这种在钢中的游离氮的高含量在实践中是不能实现的。对钢的氮化可以在钢的制造过程中通过在钢熔液中引入氮、例如吹入氮气N2的方式实施。用于在以氧气顶吹法制造钢时对钢熔液进行氮化的方法例如在DE2237498中描述。扁钢产品、尤其是钢带能够通过表面处理进行氮化，例如通过氮在钢表面中的扩散，这能够例如通过在轻微过压时在氨氛围中的气体氮化实现，通过在含氮的盐槽中的槽氮化实现，或者通过离子氮化实现。通过氮的扩散进入，在此在钢板表面上形成硬的表面连接层以及处于其之下的扩散区域，在该扩散区域中氮直至确定深度地衬入到(铁氧体的)钢基体中。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种用于制造包装品的扁钢产品(钢板或者钢带)，其在良好的断裂延伸率和良好的变形特性的情况下具有尽可能高的强度。尤其是在断裂延伸率小于5％时应该提供具有至少600MPa的强度的包装钢。更高强度的包装钢在此为了设置作为包装钢的使用目的必须同时具有足够的变形能力，例如在深冲方法和展薄拉伸方法中，由此能够由扁钢产品制造出常规的包装品、例如像罐头罐或者饮料罐。作为扁钢产品存在的包装钢在此应该具有在薄钢板和极薄钢板范畴中的通常厚度，其通常通过冷轧制造。该目的通过具有权利要求1的特征的方法以及具有权利要求12的特征的、扁钢产品形式的氮化的包装钢来实现。根据本专利技术的方法和包装钢的优选的实施方案在从属权利要求中给出。利用根据本专利技术的方法可以制造氮化的包装钢，其具有10至1000ppm的碳含量和大于100ppm并且优选大于150ppm的、溶解在钢中的游离氮的量，其中，钢的氮化在两个阶段中实现。在第一阶段中，将钢熔液氮化到最大160ppm的氮含量，这通过为钢熔液供应例如含氮的气体和/或含氮的固体的形式的氮的方式来实现。由这样氮化的钢熔液浇铸出钢锭并且其被热轧成热轧带。热轧带接下来(在冷却到环境温度之后)必要时被酸洗并且被冷轧成扁钢产品(钢板或者钢带)。冷轧的扁钢产品然后在退火炉中被再结晶地退火。在此在退火炉中执行氮化的第二阶段，通过在退火炉中引入含氮的气体并且将其指向到扁钢产品上的方式，以便在已经在氮化的第一阶段中引入到钢熔液中的氮量之上进一步提高在钢中的游离氮的量。通过对包装钢的两阶段的氮化确保的是，热轧带能够利用通常用于制造包装钢而使用的冷轧装置(轧钢机)被无问题地冷轧成扁钢产品、尤其是钢带。这由此实现的是，在氮化的第一阶段中在钢熔液中引入最高160ppm的游离氮的含量。由氮化的钢熔液通过热轧制成的热轧带在该含氮含量的情况下能够进行冷轧，从而能够由热轧带通过冷轧制造具有用于包装目的的通常厚度的薄钢板或者极薄钢板。在钢熔液中的更高的氮含量此外还导致在由钢熔液浇铸的钢锭中的不希望的缺陷。优选超过600MPa的、包装钢的希望的强度在冷轧时并且在氮化扁钢产品的第二阶段中在其在再结晶的退火期间实现。由此能够制造扁钢产品、尤其是钢带，其具有在用于作为具有很高抗拉强度的包装钢使用的薄钢板和极薄钢板范围中的厚度，同时具有优选至少5％的高断裂延伸率，而不会在变形特性上受到限制。在根据本专利技术的方法的一个优选的实施例中，对钢熔液的氮化在第一阶段中通过在钢熔液中引入氮气(N2)和/或石灰氮(CaCN2)和/或氮化锰(MnN)来实现。在第二阶段中对扁钢产品的氮化优选地通过在退火炉中引入氨气(NH3)来实现，在该退火炉中扁钢产品被再结晶地退火。有利的是，氨气在此通过喷嘴指向到扁钢产品的表面上。在退火炉中引入的氨气的量优选如下地调节，即在退火炉中设置具有在0.05％至1.5％的范围内的氨浓度的氨平衡。在退火炉中的氨浓度优选通过氨传感器进行检测，并且检测到的氨平衡浓度的测量值用于调节每时间单位内引入退火炉中的氨气的量。由此能够确保在退火炉中保持相同的氨气浓度，并因此确保对扁钢产品的均匀的氮化，其具有在钢带的制造时间上保持相同的质量和在钢带的长度上均匀的氮浓度。为了避免氧化过程，在氮化的第二阶段中在退火炉中再结晶地退火时除了氨气之外还优选在退火路中引入惰性气体、例如氮气和/或氢气，或者二者的混合物、例如95重量百分比的氮气和5重量百分比的氢气的组合。通过对包装钢的两阶段氮化而引入的游离氮的总量在100和500ppm之间，优选超过150ppm，并且特别优选在200和350ppm之间。在此，在第一阶段中在对钢熔液进行氮化时，将最大160ppm的氮含量引入到钢熔液中。用于在钢熔液中的游离氮的含量保持在大约160ppm的上限确保的是，在由钢熔液制成的钢锭处不产生缺陷、例如小孔或者裂纹形式的缺陷，其会通过周围的氧进行氧化。此外，由钢锭制成的热轧带在最高160ppm的氮含量时仍能进行冷轧。在对扁钢产品氮化时的第二阶段中附加地引入的游离氮的量优选地在180至350ppm的范围中。因此，通过两个阶段的氮化可以在根据本专利技术制造的包装钢中引入直至500ppm的游离氮的总量。由此可以实现超过650MPa并且直至1000MPa的抗拉强度，其中，在游离氮的含量和抗拉强度之间固定地存在线性关系，并且例如对于大约6本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造氮化的包装钢的方法，所述包装钢具有10至1000ppm的碳含量和多于100ppm的、溶解在钢中的游离氮的量，其特征在于以下步骤：a)通过在钢熔液中引入含氮的气体和/或含氮的固体的方式，将所述钢熔液氮化到最大160ppm的氮含量；b)由所述钢熔液浇铸出钢锭，并且将所述钢锭热轧成热轧带；c)将所述热轧带冷轧成扁钢产品；d)在退火炉、尤其是连续式退火炉中，对冷轧的所述扁钢产品进行再结晶的退火，其中，在所述退火炉中将含氮的气体引入并且指向到所述扁钢产品上，以便进一步提高在所述扁钢产品中的游离氮的量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.27 DE 102014112286.01.一种用于制造氮化的包装钢的方法，所述包装钢具有10至1000ppm的碳含量和多于100ppm的、溶解在钢中的游离氮的量，其特征在于以下步骤：a)通过在钢熔液中引入含氮的气体和/或含氮的固体的方式，将所述钢熔液氮化到最大160ppm的氮含量；b)由所述钢熔液浇铸出钢锭，并且将所述钢锭热轧成热轧带；c)将所述热轧带冷轧成扁钢产品；d)在退火炉、尤其是连续式退火炉中，对冷轧的所述扁钢产品进行再结晶的退火，其中，在所述退火炉中将含氮的气体引入并且指向到所述扁钢产品上，以便进一步提高在所述扁钢产品中的游离氮的量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述步骤a)中，通过在所述钢熔液中引入氮气(N2)和/或石灰氮(CaCN2)和/或氮化锰(MnN)实现对所述钢熔液的氮化。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述步骤d)中，在所述退火炉中引入氨气(NH3)。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述氨气(NH3)在所述退火炉中通过一个或者多个喷嘴指向到所述扁钢产品上。5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，在所述退火炉中通过引入所述氨气(NH3)来设置具有在0.05％至1.5％的范围内的浓度的氨平衡。6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述退火炉中通过引入所述氨气(NH3)而设置的、氨的平衡浓度利用氨传感器进行检测。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，氨的所述平衡浓度的检测到的测量值用于调节每时间单位内引入所述退火炉中的氨气的量。8.根据权利要求3至7中任一项所述的方法，其特征在于，在所述退火...

【专利技术属性】
技术研发人员：布克哈德·考普，布莱泽·马西科，迪尔克·马图施，
申请(专利权)人：蒂森克虏拉塞斯坦有限公司，蒂森克虏股份公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE