一种用于多次印涂的冷轧镀锡钢板及其制造方法 |
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| 申请号 | CN201310673553.9 | 申请日 | 2013-12-12 | 公开(公告)号 | CN104711474B | 公开(公告)日 | 2017-04-26 |
| 申请人 | 上海梅山钢铁股份有限公司; | 发明人 | 许姣姣; 韩孝永; 丁志龙; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种用于多次印涂的 冷轧 镀 锡 钢 板及其制造方法，主要解决现有的用于多次印涂的冷轧 镀锡 钢板附着 力 差、涂膜易剥落，印刷后的显色效果差的技术问题。制造方法包括：对厚度为1.8～2.3mm 热轧 硬质镀锡原板进行 酸洗 、冷连轧、连续 退火 、平整、 电镀 锡、 钝化 、卷取得到成品的步骤，其中，冷轧压下率为85%～90%；退火 温度 为550℃～620℃，保温时间为60s～120s；平整为双 机架 平整，1机架 工作辊 为Ra1.2～1.6um的 电火花毛化 辊， 轧制 力为500~700t；2机架工作辊为Ra0.3～0.5um磨削辊，轧制力为250～350t；平整延伸率为1%～2%，钝化步骤为电化学+化学钝化。本发明产品主要用于对镀锡板有多色 套印 要求的食品饮料罐。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于多次印涂的冷轧镀锡钢板的制造方法，该方法包括对厚度为1.8～2.3mm热轧硬质镀锡原板进行酸洗、冷连轧、连续退火、平整、电镀锡、钝化、卷取得到成品的步骤，其特征在于，所述热轧硬质镀锡原板的化学成分重量百分比为：C：0.05％～0.09％，Si≤ |
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| 说明书全文 | 一种用于多次印涂的冷轧镀锡钢板及其制造方法技术领域背景技术[0002] 冷轧镀锡钢板的锡层能提供美丽的金属光泽和良好的耐蚀性能等表面性能，能保护铁基体在酸性条件下不受腐蚀，同时锡的化合物无毒，对食品的色泽、滋味、营养价值、以及对人的健康都无不良影响，因此冷轧镀锡钢板被广泛应用于食品罐、饮料罐等容器，冷轧镀锡钢板在制造成食品罐、饮料罐前需经多次印刷及烘烤。 [0003] 冷轧镀锡钢板三片罐的制造过程是先对镀锡板大张板材进行内涂黄、外涂漆、烘烤等印刷工序；特别地，由于内容物的不同，某些饮料罐要进行2次内涂、1次外涂底漆、1～3次彩印及1次上光油，并且每次印涂后都要进行烘烤。然后印好的冷轧镀锡钢板被裁片加工成圆筒，制成罐身，接下去是罐身的边缝焊接，最后进行罐盖卷边封盖，有部分罐型出于美观考虑还需要进行局部缩颈或加筋等变形。这就要求冷轧镀锡钢板具有优良的漆膜附着性，经多次印涂烘烤及变形后仍然不会出现漆膜脱落现象，以免影响饮料的使用或罐子的外观。通常，漆膜附着性检测是将涂覆一定量涂料的钢板模拟印铁工艺在180～200℃左右进行3～4次烘烤，每次烘烤10～12min，待最后一次烘烤后却出冷却至室温，再用划痕仪刻划出一定长度的螺纹线，然后用专用胶带粘帖后撕拉观察漆膜被撕下的面积并进行评级。根据目前食品安全及其制罐商对产品的美观要求，对这种多次印涂的罐型一般要求附着力≤2级。 [0004] 现有技术中，镀锡板生产过程中通常采用5机架连续冷轧、连续退火平整、电镀锡及钝化处理工艺。对镀锡板附着力的控制主要集中在钝化工序，通常采用常规电化学钝化、化学钝化或先镀铬再电化学钝化的方式。在目前的多色套印工艺下，前两种方式得到的镀锡板涂饰性均不能满足要求，第三种方式可以满足要求，但常规镀锡产线均不具备能力。这是因为前两种钝化方式只需要较小的用电供给，处理钢板的电流密度最大不超过在5A/dm2，并且用一种钝化液即可满足要求；而第三种方式不仅需要同时使用两种不同的钝化液，并且钝化初始需要较大的用电供给，这些都需要在常规产线中进行设备改动才能实现。 [0005] 中国专利申请号为CN200480036333.4的专利公开了一种用于容器的钢板及其制造方法，其化学成分为C：0.0800％或更少、N：0.600％或更少、Si：2.0％或更少、Mn：2.0％或更少、P：0.10％或更少、S：0.05％或更少、Al：2.0％或更少以及余量的Fe；其方法为在冷轧后的热处理时对钢板进行氮化，控制表面层和中间厚度层的N含量和硬度，得到的钢板表面粗糙度Ra可以控制在0.9um或更少，PPI值可以为250(每2.54厘米长度的凹凸峰数)或更多。该专利的实施关键在于精确控制带给钢板1/8厚度表面层和1/4厚度表面层的N含量，而分层的成分精度控制在实际大生产中很难实现；并且该专利仅提供了以上成分的钢板及N含量控制要求，而通过何种工艺或方式实现最终的粗糙度Ra及PPI没有公开。 [0006] 中国专利申请号为CN 95109018.6的专利公开了一种电镀锡薄钢板低铬表面膜的化学处理方法，其特征是钝化液为含量18～30g/l的Na2Cr2O7·2H2O水溶液，钝化液的pH为3.5～5.5，钝化温度为49～60℃，钝化时间0.6～3秒，钝化膜含铬量＜1.5mg/m2，适宜于蘑菇罐头的包装使用，其特点是钝化膜铬含量低，可以避免罐内发生集中腐蚀；但过低的铬含量会使镀锡板表面氧化膜增加，进而导致镀锡板变色发黄以及耐蚀性、涂饰性下降。 发明内容[0007] 本发明的目的是提供一种用于多次印涂的冷轧镀锡钢板及其制造方法，解决现有技术中用于多次印涂的冷轧镀锡钢板附着力差、涂膜易剥落，印刷后的显色效果差的技术问题。 [0008] 本发明采用的技术方案是： [0009] 一种用于多次印涂的冷轧镀锡钢板，其基板的化学成分重量百分比为：C：0.05％～0.09％，Si≤0.04％，Mn：0.2％～0.4％，P≤0.02％，S≤0.02％，Alt0.02％～0.05％，O≤0.004％，N≤0.0035％，余量为Fe及不可避免的杂质元素。 [0010] 一种用于多次印涂的冷轧镀锡钢板的制造方法，该方法包括： [0012] 所述热轧硬质镀锡原板的化学成分重量百分比为：C：0.05％～0.09％，Si≤0.04％，Mn：0.2％～0.4％，P≤0.02％，S≤0.02％，Alt0.02％～0.05％，O≤0.004％，N≤ 0.0035％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，屈服强度为250～350MPa，抗拉强度为350～ 450MPa； [0013] 所述冷连轧步骤为五机架连轧，冷轧总压下率为85％～90％； [0014] 所述连续退火步骤的退火温度控制为550℃～620℃，保温时间为60s～120s； [0015] 所述平整步骤为双机架平整，工作辊采用镀铬辊，1机架工作辊采用粗糙度为Ra1.2～1.6um的电火花毛化辊，轧制力控制在500～700t之间；2机架工作辊采用粗糙度为Ra0.3～0.5um磨削辊，轧制力控制在250～350t；平整延伸率控制在1％～2％之间； [0016] 所述钝化步骤为电化学钝化+化学钝化，将带钢浸入浓度为20～28g/L、PH值为4.0～4.6的重铬酸钠溶液中，先进行电化学钝化1～2s，电流密度1.5～2.0A/dm2，后进行化学钝化，化学浸泡1～2s后用纯水进行冲洗。 [0017] 本发明方法关键工艺参数选择的理由如下： [0018] 1、冷轧压下率 [0019] 冷轧压下率提高，钢板中可存储更多的形变能，增加再结晶驱动力，降低再结晶温度，但是当压下率超过90％时轧机负荷增加明显，过程稳定性较差。综合考虑五机架轧机的实际生产能力，本发明设定冷轧的压下率为85％～90％。 [0020] 2、退火温度设定 [0021] 再结晶退火主要是为了消除冷轧过程中产生的加工硬化、晶体内部的各类缺陷及力学性能上的各向异性等，而退火温度的设定主要考虑带钢的再结晶温度及产品性能需求，本发明设定钢板在立式连续退火炉均热段出口的退火温度范围为550℃～620℃，保温时间为60s～120s。 [0022] 3、平整控制 [0023] 冷轧平整工艺是对经过再结晶退火的钢带进行微压下处理，目的有三：一是通过平整率的设定消除低碳铝镇静钢的屈服平台，保证材料的成型性；二是改善退火后钢板的板型；三是经过平整辊给予钢板表面所要求的粗糙度。 [0024] 本发明采用双机架平整，可以灵活地控制带钢的粗糙度Ra及RPc值。通过上百次试验和理论分析发现，带钢表面的粗糙度取决于平整机1、2机架的共同作用，带钢要得到Ra值适中且RPc值较高的表面，必须采用毛化辊与磨削辊相结合的方式；如果，仅使用毛化辊带钢表面虽可得到高的RPc值但其负面影响则是Ra值较高，可达到1.0um以上，这会造成后续镀锡后成品表面发暗，进而影响彩印显色效果；又，如果，仅使用磨削辊虽可以得到设计的Ra值，但RPC值较低，仅能达到40/cm左右，镀锡后成品亮度很好，但镀锡成品的漆膜附着力较差，不能满足制罐要求。 [0025] 申请人经过多次试验确定了轧辊粗糙度的优选值为，1机架工作辊采用粗糙度为Ra1.2～1.6um的电火花毛化辊，2机架工作辊采用粗糙度为Ra0.3～0.5um磨削辊。对于1机架，如工作辊粗糙度高于上限，轧辊毛化的凹坑形貌过深，在生产低锡量产品时锡层难以覆盖凹坑而造成露铁，影响镀锡板耐蚀性及亮度均匀性；而工作辊粗糙度低于下限则会使钢板的RPC值下降，最终影响镀锡板与漆膜的附着性，并且由于毛化辊的加工工艺，Ra1.2以下时难以保证粗糙度的均匀性。对于2机架，工作辊粗糙度过高会导致最终产品的粗糙度高，造成最终产品偏暗，并且轧制缺陷难以避免；过低则会使金属拉丝感不明显，影响印涂后的美观。 [0026] 本发明所述的冷轧平整机的配辊方式必须要与冷轧平整机轧制力分配结合使用，否则不能达到本发明的效果。这是因为轧辊粗糙度需要在一定轧制力作用下才能起作用，但轧制力过大会使轧辊向带钢的复制率增加，导致产品粗糙度度Ra过高且有带钢断裂的风险，而轧制力过小则使轧辊向带钢的复制率不足，则会导致产品粗糙度Ra及RPC值偏低。本发明经过大量的试验，确定1机架工作辊粗糙度Ra1.2～1.6um、轧制力为500～700t，2机架工作辊粗糙度Ra0.3～0.5um、轧制力为250～350t，平整延伸率控制在1％～2％的范围内既可以实现性能要求，又可以保证良好的板形。 [0027] 4、钝化工序参数的控制 [0028] 本发明的钝化工序电化学+化学钝化的工艺，在冷轧钢板镀锡层表面得到金属铬与表面碱式氧化铬相结合的钝化膜结构。这是因为金属铬只有在电化学钝化时才能得到，而且要阴极极化电位为较高时才能得到，金属铬有利于钝化膜在钢板表面的铺展性，但过高则会导致附着力变差并且影响其它性能，所以要对通电时间加以控制；而在电化学钝化和化学钝化时均可得到碱式氧化铬，碱式氧化铬的基本结构是Cr(OH)3，并含有以化合键(Cr-OH)及氧化键(Cr-O)相连接的高分子，该分子不易被氧化，并且碱式氧化铬中羟基也易与漆膜中的某些官能团相结合，从而提高镀锡板与漆膜的化学粘附性。 [0029] 本发明选用钝化液为浓度为20～28g/L、PH值为4.0～4.6的重铬酸钠溶液，将带钢浸入钝化液中，先通电进行电化学钝化，电流密度1.5～2.0A/dm2，处理时间1～2s，然后断电进行化学浸泡，处理时间1～2s，最后再用纯水进行冲洗。钝化时间、钝化液浓度、钝化温度的选择以适应产线生产为主要原则，无需增加额外的控制手段或设备。关键是采用先电化学钝化再化学钝化的方式，电流密度过小会使总铬量降低，对附着性有益，但会影响耐蚀性；电流密度过高则会使总铬量增加，对耐蚀性有益，对附着性有害。 [0030] 电镀锡工序，本发明采用连续退火生产的用于多次印涂的冷轧镀锡钢板，采用与普通冷轧镀锡钢板相同的电镀锡工艺即可生产。 [0031] 本发明得到的用于多次印涂的冷轧镀锡钢板成品表面粗糙度为Ra0.35～0.45um，RPC为75～95/cm，表面总Cr量为3.0～5.0mg/m2，当漆膜厚度在5～15g/m2时，经多次涂膜烘烤后附着力仍可达到1级。 [0032] 本发明相比现有技术具有如下积极效果： [0034] 2、本发明得到的冷轧镀锡钢板表面钝化膜兼有金属铬和碱式氧化铬，碱式氧化铬保证了镀锡板与涂料的化学粘附性，金属铬又可以提高镀锡板的抗酸及耐蚀性。 [0036] 附图1是本发明实施例1的冷轧镀锡钢板表面形貌的扫描电镜照片。 具体实施方式[0037] 下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。 [0038] 本发明公开的一种用于多次印涂的冷轧镀锡钢板的制造方法，该方法包括： [0039] 对厚度为1.8～2.3mm热轧硬质镀锡原板进行酸洗、冷连轧、连续退火、平整、电镀锡、钝化、卷取得到成品的步骤，其中， [0040] 所述热轧硬质镀锡原板的化学成分重量百分比为：C：0.05％～0.09％，Si≤0.04％，Mn：0.2％～0.4％，P≤0.02％，S≤0.02％，Alt0.02％～0.05％，O≤0.004％，N≤ 0.0035％，余量为Fe及不可避免的杂质元素，屈服强度为250～350MPa，抗拉强度为350～ 450MPa； [0041] 所述冷连轧步骤为五机架连轧，冷轧总压下率为85％～90％； [0042] 所述连续退火步骤的退火温度控制为550℃～620℃，保温时间为60s～120s； [0043] 所述平整步骤为双机架平整，工作辊采用镀铬辊，1机架工作辊采用粗糙度为Ra1.2～1.6um的电火花毛化辊，轧制力控制在500～700t之间；2机架工作辊采用粗糙度为Ra0.3～0.5um磨削辊，轧制力控制在250～350t；平整延伸率控制在1％～2％之间； [0044] 所述钝化步骤为电化学钝化+化学钝化，将带钢浸入浓度为20～28g/L、PH值为4.0～4.6的重铬酸钠溶液中，先进行电化学钝化1～2s，电流密度1.5～2.0A/dm2，后进行化学钝化，化学浸泡1～2s后用纯水进行冲洗。 [0045] 表1本发明热轧硬质镀锡原板化学成分(重量百分比％)，余量为Fe及不可避免杂质。 [0046]元素 C(％) Si(％) Mn(％) P(％) S(％) Alt(％) O(％) N(％) 本发明 0.05-0.09 ≤0.04 0.2-0.4 ≤0.02 ≤0.02 0.02-0.05 ≤0.004 ≤0.0035实施例1 0.07 0.03 0.2 0.01 0.02 0.05 0.002 0.0018 实施例2 0.09 0.015 0.28 0.013 0.01 0.04 0.003 0.0026 实施例3 0.06 0.02 0.3 0.015 0.019 0.02 0.002 0.0029 实施例4 0.05 0.04 0.4 0.02 0.012 0.03 0.001 0.0030 对比例1 0.025 0.02 0.5 0.014 0.013 0.04 无 0.0139 [0047] 对上述厚度为1.8～2.3mm、屈服强度为250～350MPa、抗拉强度为350～450MPa的热轧硬质镀锡原板进行酸洗，在5机架冷连轧机上进行冷轧，冷轧的压下率为85％～90％，经过冷轧后的轧硬状态的钢带经过立式连续退火炉退火得到产品厚度0.18mm～0.30mm的冷轧钢板，退火工艺为：钢板在立式连续退火炉的均热段出口的温度范围分别为550℃～620℃，钢板在均热段的保温时间为：60s～120s。冷轧、退火工艺控制参数见表2。 [0048] 表2本发明冷轧、退火工艺控制参数 [0049]冷轧、退火参数 冷轧压下率(％) 均热段温度(℃) 均热段时间(s) 产品厚度(mm)本发明 85～90 550～620 60～120 0.18～0.30 实施例1 87 550 120 0.3 实施例2 85 580 90 0.25 实施例3 88 600 80 0.22 实施例4 90 620 60 0.18 对比例1 无 无 无 0.22 [0050] 将退火后冷轧钢板经双机架平整机进行平整、然后进行常规电镀锡生产镀锡板。平整机工作辊采用镀铬辊，1机架工作辊采用粗糙度为Ra1.2～1.6um的电火花毛化辊，轧制力控制在500～700t之间；2机架工作辊采用粗糙度为Ra0.3～0.5um磨削辊，轧制力控制在 250～350t；平整延伸率控制在1％～2％之间，平整工艺控制参数见表3。 [0051] 表3本发明平整工艺控制参数 [0052] [0053] 将电镀锡后的钢板浸入浓度为20～28g/L、PH值为4.0～4.6的重铬酸钠溶液中，先通电进行电化学钝化，电流密度1.5～2.0A/dm2，处理时间为1～2s，然后关掉电源进行化学钝化，化学浸泡1～2s后用纯水进行冲洗、卷取得到成品，钝化工艺参数见表4。 [0054] 表4本发明钝化工艺控制参数 [0055] [0056] 本发明通过控制平整工序配辊及轧制力分配、钝化方式、钝化电量及时间，生产出漆膜结合力优异、适用于多次印涂的冷轧镀锡钢板成品表面粗糙度为Ra0.35～0.45um，RPC为75～95/cm，表面总Cr量为3.0～5.0mg/m2，当漆膜厚度在5～15g/m2时，经多次涂膜烘烤后附着力仍可达到1级，本发明冷轧镀锡钢板成品的表面形貌如图1所示。 [0057] 取本发明镀锡板为素板作为附着力测试样品，按照食品饮料罐的印涂工艺进行涂膜，附着力测试及评价参照QBT 2763-2006执行，经多次印涂烘烤后的附着力测试数据及对最终成品取样检测表面特性见表5。 [0058] 表5本发明成品的表面特性参数 [0059] [0060] 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。 |
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