[发明专利]用于制造铝化的包装钢的方法和铝化钢板的相关应用

说明书

技术领域

本发明涉及用于由以未合金化或低合金化的钢制成的冷轧钢板制造铝化的包装钢的方法。

背景技术

铝覆层的(铝化的)钢板长期以来是公知的，并且例如通过以热浸法涂覆液态铝(已知为热铝化)或者也通过滚压铝薄膜、通过借助于涂覆含铝的前躯体、例如烷基铝来覆层来制造。在用于使钢板热渗铝的已知的方法中，钢板通常在炉中、例如在连续式退火炉中变热并且随后浸入到具有在大约620℃范围中的池温的熔融铝熔液中。通过将铝用作覆层到钢板或钢带上的金属，例如能够弃用更加昂贵的且其储量有限的锡作为耐腐蚀的覆层金属。

从US3,820,368例如公知用于以热浸法为钢板覆铝的方法，其中具有45至75洛氏硬度的钢板(对应于大约278-450MPa的抗拉强度)浸入到熔融的合金池中，其中合金池包含铝和大于3％的硅。通过钢板的热浸产生的覆层由至少5μm厚的合金层和至少5μm厚的铝层构成，其中层的总厚度在8和25μm之间。以该方式制造的铝化的钢板能够以展薄法用于制造两件式的饮料罐的罐体。

对于用于制造包装的金属材料的性能增加了更高的要求，尤其是在其改型性和其强度方面。在US3,820,368的方法中所应用的具有45至75洛氏硬度(H_RB)的钢板并不满足对于多种应用的包装钢的强度和断裂伸长的要求。

发明内容

本发明的目的是，提供一种无锡的包装钢，其在其抗腐蚀性、强度和改型性方面与从现有技术中已知的多样地用于包装用途的白铁皮类似。除了高抗腐蚀性和高强度之外，所期望的包装钢应当还具有尤其对于拉深和展薄的良好的改型性能，以便例如适合于制造两件式的食品和饮料罐。此外，包装钢的表面应当尽可能均匀并且具有吸引人的外观。在拉深和展薄包装钢时、例如在制造罐时，还应当确保尽可能小的材料磨损。此外，包装钢应当在以拉深和展薄法改型时具有良好的滑移性能并且确保有机覆层、例如由PP或PET构成的有机覆层或者有机漆的良好附着。

在根据本发明的方法中，由未合金化或低合金化的且尤其低碳化的钢制成冷轧钢板，该钢优选具有0.01-0.1质量百分比的碳含量，首先在第一步骤中通过借助于电磁感应使钢板以大于75K/s的加热速率加热到钢的再结晶范围中的温度上并且优选地加热到高于Acl温度的温度上、尤其是在700℃-850℃的温度范围中的方式，再结晶地将钢板退火。此后，在第二步骤中，钢板在还变热的状态中浸入到熔融的铝熔液中，以便以热浸法将铝层涂覆到钢板上，其中钢板在浸入到铝熔液中时具有至少700℃的温度。然后，在第三步骤中，从铝熔液取出钢板并且通过将钢板例如导入到淬火池中的方式使钢板以至少100K/s的冷却速率冷却。

通过对钢板的热处理且特别通过借助于电磁感应以大于75K/s的极高的加热速率且优选地到高于Acl温度的温度上来再结晶地退火以及以至少100K/s的高冷却速率随后对铝化的钢板淬火，在钢板中构成多相结构，多相结构包括铁氧体和结构组分马氏体、贝氏体和/或残余奥氏体中的至少一种。优选地，多相结构至大于80％并且尤其优选地至至少95％由结构组分铁氧体、马氏体、贝氏体和/或残余奥氏体构成。具有多相结构的这种钢板的特征在于至少500MPa和优选多于650MPa的高抗拉强度以及大于5％、优选大于10％的断裂伸长。铝化的钢板基于高强度和断裂伸长而特别良好地适合于制造包装、例如借助拉深和展薄或其他适合的改型工艺。

在钢板的热浸时，在钢板表面和通过热浸涂覆的铝层之间的边界区域中构成合金中间层，合金中间层通过三元的铁铝硅层来构成。合金层确保了铝层在钢板处的高度附着。为了改进铝层在钢板处的附着，适宜将硅添入熔融的铝熔液，尤其是以大约10质量百分比的份额添加。然而优选地，使用具有纯铝的铝熔液用于钢板的热浸，其中纯铝熔液具有至少98质量百分比并且优选大于99质量百分比和尤其大约99.5质量百分比的铝含量。如果使用具有纯铝的铝熔液用于钢板的热浸，那么在再结晶地退火之前将硅酸盐涂层涂覆到钢板的表面上，以便确保随后要以热浸法涂覆的铝层在钢板表面处的良好附着和有限的合金层厚度。适宜地，通过将钢板引导到含硅酸盐的清洁池中的方式，在再结晶地退火之前执行的清洁步骤中实现将硅酸盐涂层涂覆到钢板的表面上。