用于包装的冷轧扁钢产品制造技术

本发明专利技术涉及一种用于包装的冷轧扁钢产品，该扁钢产品具有小于0.6mm的厚度，该扁钢产品由钢沿轧制方向(0

【技术实现步骤摘要】
用于包装的冷轧扁钢产品


[0001]本专利技术涉及一种用于包装的冷轧扁钢产品。

技术介绍

[0002]为了节约资源和降低成本而寻求减少用于制造包装(以下也称为包装 钢)的扁钢产品(钢板和钢带)的厚度。冷轧的包装钢的通常厚度在精细 板范围中，即在0.1至0.6mm之间。然而，由于厚度减小导致材料的刚性 降低，所以必须增加包装钢的强度，以便该材料能够承受对在制造包装时 的成型工艺中的冷变形性(例如在深冲或拉伸时)的要求。然而，同时， 在冷变形时必须保证钢板的能成型性。因此，存在对于具有大于550MPa 屈服极限的高强度钢板的需求，该钢板同时具有可成型性的良好参数、即 例如至少5％的断裂伸长率和/或至少5mm的埃氏指数(Erichsenindex)(根 据DIN 50101也称为埃氏深度，其根据符合埃氏的DIN EN ISO 20482标 准化的深度测试)。
[0003]存在用于提高钢板强度的大量的可行性，即例如冷硬化、混合晶体硬 化(通过添加碳、氮、磷、锰和/或硅合金化)、沉淀硬化、通过调节多相 钢结构来提高强度或细晶粒硬化。但是，许多提高钢强度的措施都具有不 期望的副作用。
[0004]随着冷固化的增加，例如，制造冷轧的钢板中出现纵向和横向差异并 且因此各向异性增加，同时延展性不成比例地降低。
[0005]在混合晶体硬化时，将外来原子(例如N、C、P、Mn、Si)以间隙 地或替位地嵌入钢的主晶格中。当然，许多可行的合金元素都具有消极的 副作用(因此，P例如对钢有害，Mn和Si使表面质量变差)，这就是为什 么通过添加这些合金元素来提高强度不会产生预期的效果。
[0006]尽管通过加入碳合金化，随着碳含量的增加而钢的强度提高，但同时 在钢板加工期间形成条状结构形式的明显的各向异性，因为碳在钢中的铁 素体晶格中的可溶性低而主要以渗碳体形式存在。此外，随着碳含量的增 加，表面质量变差，并且钢锭裂纹的风险随着接近包晶点而增加。因此， 需要将碳含量限制于0.1重量百分比，因为仅如此才能够有效地避免形成 钢锭裂纹和从中产生的点状的氧化(氧气扩散到裂纹中)。
[0007]从现有技术中已知用于包装的钢板及其制造方法，其中，对钢熔融物 添加用于混合晶体硬化的足够量的碳和氮，以便实现大于500MPa的强度。 因此，例如，US 2011/0076177 A1指出一种用于制造罐的高强度的钢板， 其具有以重量计为0.02％至0.10％的碳含量，和0.012％至0.0250％的氮 含量，其中，未结合的、即间隙嵌入钢中的氮重量份额为至少0.0100％。 在此确定：尤其未结合的氮有助于提高通过混合晶体硬化和失效硬化来提 高钢强度。然而，在此通过间隙嵌入氮可实现的强度提高一方面通过将氮 部分地结合成氮化物、特别是AlN，并且另一方面通过如下方式限定，即 在氮含量大于0.025％的情况下，热轧时钢锭破裂的风险大大增加。
[0008]在例如通过加入Ti或Nb合金化来进行沉淀硬化的情况下，问题在于， 由于高温而在热轧时已经形成沉淀。因此，该沉淀参与所有随后的生产阶 段，例如冷轧、退火和可行的
再轧或精整，并且在此，尤其当优选在晶界 上进行沉淀时，与渗碳体相比，显示出明显的各向异性。此外，沉淀剂 Ti和Nb有助于提高再结晶温度。
[0009]由于对钢的合金组成部分的规范规定，通过在钢中形成多相结构实现 的强度提高从一开始就非常有限。因此，例如在汽车行业中使用的常规的 多相钢无法用于包装钢，因为例如用于形成多相结构的合金组成部分、如 锰和硅在包装钢中由于通过包装钢标准(DIN EN 10202)给出的规范规定 而仅能够使用至最大重量份额。尽管在包装钢中能够借助于专门的冷却技 术来调节多相结构。然而，所得出的结构状态的特征在于高的不稳定性并 且强度提高大多伴随可成型性的下降。如果多相结构主要基于合金元素碳， 则还存在渗碳体的各向异性传递至多相结构并由此还加剧各向异性的风 险。
[0010]在细晶粒硬化时，尽管能够经由调节细晶粒的结构来在可成型性保持 不变的情况下提高钢的强度，其中，细晶粒的结构在过程技术上能够经由 低的卷轴温度(热轧后的卷绕温度)、高的冷轧程度和通过在连续式退火 装置中对冷轧的钢板退火来实现。此外，能够经由微合金化和影响热轧带 中的沉淀表现来调节细晶粒结构的构成。然而，为此所需的合金元素昂贵， 并且提高了用于再结晶的退火温度。另外，由于提高了热轧带的基本强度， 可冷轧性降低，并且钢板的表面更容易产生缺陷。
[0011]因此，所提到的、用于在保持可成型性的情况下提高钢板强度的可行 性尤其在各向同性方面、即在材料特性的方向依赖性方面导致问题。由于 诸如饮料或食品罐的包装大多是(旋转)对称的构件，所以用于制造包装 的钢板通常以圆片坯料(即扁平的、圆形的金属板坯件)的形式存在，该 圆片坯料在深冲或拉伸方法中成型为柱形的罐体或圆形的罐底或罐盖。因 此，由于最终产品的对称性，对于板而言需要尽可能各向同性的材料特性， 即包装板的特性在板平面的所有方向上都应是相同的。在制造决定的以钢 带形式存在的冷轧的钢板中，这是非常高要求的，因为热轧和冷轧中的轧 制方向制造决定地总是存在材料特性的方向依赖性。因此，冷轧的钢板制 造决定地总是具有明显的各向异性。该各向异性主要是由于高的冷轧程度， 而该高的冷轧程度又对于实现极薄的板厚度是必需的。由于在制造包装时 对冷轧钢板的加工原则上与轧制方向无关，因此在成型工艺中经常会出现 困难，因为强度和可成型性例如在圆片坯料的环周之上是不均匀的。
[0012]因此，存在对于冷轧扁钢产品形式的包装钢的需求，其特征在于在扁 钢产品的板平面内具有尽可能各向同性的特性。在扁钢产品的连续厚度减 小和为此所需的强度增加的上下文中，这是难以实现的矛盾的目标。此外， 除了扁钢产品的各向同性特性外，在制造包装时须考虑对包装钢的其他要 求，尤其关于成型工艺的灵活性和包装的形状、减少材料废料以及对此所 需实现的包装的尽可能一致且均匀的特性。

技术实现思路

[0013]因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于制造包装的高强度的扁钢产 品，该扁钢产品具有板平面中尽可能各向同性的材料特性，能够由该扁钢 材料制造具有突出的各向同性特性和具有不同几何形状以及在不同的成 型方法中具有尽可能少的材料废料的包装。
[0014]由于包装钢在老化状态下、即在较长的储藏持续时间之后并且必要时 在涂漆和干燥后被加工成最终的包装，所以必须在考虑到材料的老化时的 影响的情况下进行材料
优化，该老化在较长的储藏和/或涂漆与随后的干燥 之后出现。因此，在对材料进行人工老化后，检测包装钢的技术参数，该 人工老化能够根据DIN EN 10202标准通过将样品加热到200℃20分钟来 进行。由于在钢板的(自然或人工)老化时特别影响强度和可成型性，所 以在优化材料特性时必须考虑老化作用。
[0015]由于上述原因，冷轧钢板的材料特性在强度和可成型性方面的改进是 以材料特性的各向同性为代价。为了实现钢板的各向同性特性，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于包装的冷轧的扁钢产品，所述扁钢产品的厚度小于0.6mm，所述扁钢产品由钢沿轧制方向(0
°
)冷轧而成，并且以重量计具有如下组分：C：0.02
‑
0.1％，Si：<0.03％，Mn：0.17
‑
0.5％，P：<0.03％，S：0.001
‑
0.03％，Al：0.002
‑
0.1％，N：0.014
‑
0.12％，优选小于0.07％，可选的Cr：<0.1％，优选0.01
‑
0.08％，可选的Ni：<0.1％，优选0.01
‑
0.05％，可选的Cu：<0.1％，优选0.002
‑
0.05％，可选的Ti：<0.01％，可选的B：<0.005％，可选的Nb：<0.01％，可选的Mo：<0.02％，可选的Sn：<0.03％，剩余的铁和不可避免的杂质，其中，所述扁钢产品在老化状态下在轧制方向(0
°
)上具有至少450MPa的0.5％屈服极限(Rp0.5)和至少5％的断裂伸长率(A)，并且通过断裂伸长率(A)和0.5％屈服极限(Rp 0.5)的乘积限定的关于相对于所述轧制方向(0
°
)的角度(α)的变形能W(α)不小于在轧制方向W(0
°
)上的变形能的60％且不大于该变形能的140％。2.根据权利要求1所述的扁钢产品，其特征在于，至少0.01％重量份额的氮以非结合形式间隙嵌入所述钢中。3.根据权利要求1或2所述的扁钢产品，其特征在于，关于相对于所述轧制方向(0
°
)的角度(α)的0.5％屈服极限(Rp0.5)不小于在轧制方向上的0.5％屈服极限Rp0.5(0
°
)的90％并且不大于该屈服极限的110％。4.根据前述权利要求中任一项所述的扁钢产品，其特征在于，关于相对于所述轧制方向(0
°
)的角度(α)的断裂伸长率A(α)不小于在轧制方向上的断裂伸长率A(0
°
)的60％且不大于该断裂伸长率的140％。5.根据前述权利要求中任一项所述的扁钢产品，其特征在于，关于相对于所述轧制方向(0
°
)的角度(α)的变形能W(α)至少为在轧制方向上的变形能W(0
°
)的至少70％且至多为该变形能的130％。6.根据前述权利要求中任一项所述的扁钢产品...

【专利技术属性】
技术研发人员：布克哈德，
申请(专利权)人：蒂森克虏拉塞斯坦有限公司，
类型：发明
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