CN101983246A

CN101983246A - 制罐用钢板的制造方法

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Publication number: CN101983246A
Application number: CN2009801121551A
Authority: CN
Inventors: 小岛克已; 田中匠; 多田雅毅; 荒谷诚; 岩佐浩树
Original assignee: NKK Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Engineering Corp
Priority date: 2008-03-31
Filing date: 2009-03-27
Publication date: 2011-03-02
Anticipated expiration: 2029-03-27
Also published as: TW200948984A; EP2275581A1; CN101983246B; JP2009242857A; KR101235415B1; KR20100122941A; JP5262242B2; TWI440725B; EP2275581A4; WO2009123294A1

Abstract

提供一种制罐用钢板的制造方法，其在通过省略再结晶退火工序来实现钢板制造成本的降低时，避免由冷轧时的加工硬化导致的过度高强度化，并抑制钢板卷材的长度方向的板厚变化。钢成分以质量％计，含有C：0.005％以下、Mn：0.05～0.5％、Al：0.01～0.10％、N：0.0010～0.0070％、B：0.15×N～0.75×N，而且含有Nb：4×C～20×C、Ti：2×C～10×C的1种或2种，余量由Fe及不可避免的杂质构成，其中，B以原子比计为0.20×N～0.97×N，Nb以原子比计为0.52×C～2.58×C，Ti以原子比计为0.50×C～2.51×C。将上述钢通过连铸制成钢坯，在Ar₃相变点以下的终轧温度下进行热轧，并在卷取、酸洗后，以50～96％的轧制率进行冷轧。

Description

制罐用钢板的制造方法

技术领域

本发明涉及板厚精度优良的制罐用钢板的制造方法，特别是涉及适合如下用途的制罐用钢板的制造方法，上述用途包括对罐高进行与罐体直径相同程度的拉深加工的用途、或者弯曲成圆筒状或方形筒状并将端部彼此接合而形成罐体后进行凸缘加工的用途。

背景技术

饮料罐、食品罐、18升罐、桶等罐根据其制造方法(工序)大致可分为二片罐和三片罐。

二片罐由2个部件构成，对实施了镀锡、镀铬、金属氧化物包覆处理、化学转化处理、无机被膜包覆处理、有机树脂被膜包覆处理、涂油等处理的表面处理钢板，实施浅的拉深加工、DWI加工、DRD加工等加工从而使罐底和罐体一体成型，再给其安装盖子。

三片罐由3个部件构成，将表面处理钢板弯曲成圆筒状或方形筒状，并将端部彼此接合而形成罐体，然后给其安装顶盖和底盖。

这些罐的原材料成本占罐成本的比例比较高。因此，为了降低罐成本而强烈要求降低钢板的成本。这里，在钢板的制造中，处理工序越多成本越高，这一点自不必说。其中，使钢板在高温下再结晶的退火工序，为了加热而耗费大量能源成本，因此是使制造成本提高的工序。因此，考虑通过省略该工序来实现降低成本的方法。但是，冷轧后没有进行再结晶的钢板由于加工硬化而处于强度过高的状态，不适合制罐加工。因此，以往研究了通过适当控制钢成分、热轧条件来得到具有适当强度的钢板的方法。

例如，专利文献1公开了罐用钢板的制造方法，其特征在于，在极低碳钢中添加作为碳氮化物形成元素的Nb，在Ar₃点以下的所谓α区域进行热轧，且在冷轧后不进行退火。但是，由专利文献1的技术得到的钢板处于冷轧的状态，因此延展性差，某些用途下不具备充分的加工性。

作为改善上述方面的技术，专利文献2公开了改善延展性的技术，通过在极低碳钢中添加作为碳氮化物形成元素的Nb、Ti，在Ar₃点以下进行热轧，并在冷轧后进行低温退火来实现。这里所说的低温退火是在没有发生再结晶的温度下进行的，因此降低了用于加热的能源成本。

而且，专利文献3公开了在极低碳钢中添加作为碳氮化物形成元素的Nb、Ti、Zr、V、B，在Ar₃点以下进行热轧，冷轧后，在再结晶温度以下的温度下进行退火的技术。

专利文献1：日本特开平4-280926号公报

专利文献2：日本特开平8-41549号公报

专利文献3：日本特开平6-248339号公报

发明内容

专利文献1～3的背景技术中共同的特征是，使用极低碳钢作为钢，进而添加碳氮化物形成元素，并在Ar₃点以下的温度下进行热轧。但是，在上述条件下制造的钢板，存在钢板卷材长度方向的板厚均匀性差的问题。而且，专利文献2和专利文献3中进行的冷轧后的退火，根据实施例在高于400℃的温度下进行，虽然与现有的再结晶退火相比在比较低的温度下进行，但仍为高温下的处理，在充分降低加热所需的能源成本方面并不充分。

本发明鉴于上述问题而完成，其目的在于，提供制罐用钢板的制造方法，其在通过省略再结晶退火工序来实现钢板制造成本的降低时，避免由冷轧时的加工硬化导致的过度高强度化，抑制钢板卷材长度方向的板厚变化，并使再结晶退火工序的省略所带来的成本降低效果得到最大限度的发挥。

本发明的主旨如下。

[1]一种制罐用钢板的制造方法，其特征在于，将钢通过连铸制成钢坯，在Ar₃相变点以下的终轧温度下进行热轧，并在卷取、酸洗后，以50～96％的轧制率进行冷轧，所述钢的钢成分以质量％计，含有C：0.005％以下、Mn：0.05～0.5％、Al：0.01～0.12％、N：0.0010～0.0070％、B：0.15×N～0.75×N(以原子比计为0.20×N～0.97×N)，而且含有Nb：4×C～20×C(以原子比计为0.52×C～2.58×C)、Ti：2×C～10×C(以原子比计为0.50×C～2.51×C)的1种或2种，余量由Fe及不可避免的杂质构成。

[2]如上述[1]所述的制罐用钢板的制造方法，其中，在640～750℃的温度下进行所述卷取。

[3]如上述[1]或[2]所述的制罐用钢板的制造方法，其中，在所述冷轧后，在150～400℃的温度下进行热处理。

另外，在本发明中，表示钢的成分的％均为质量％。

根据本发明，通过省略再结晶退火工序实现钢板制造成本的降低。而且，能够得到抑制了钢板卷材长度方向上的板厚变化的钢板。

如上所述，通过省略再结晶退火能得到抑制了钢板卷材长度方向上的板厚变化的钢板，由此能够制造成本低于以往的钢板，还能够有助于降低罐体自身的成本。

具体实施方式

以下，对本发明进行详细说明。

本发明人对钢板卷材长度方向上的板厚变化进行了研究，从而完成了本发明，其中，上述钢板卷材为在Ar₃点以下的温度下对添加了碳氮化物形成元素的极低碳钢进行热轧、进而进行冷轧时的钢板卷材。以下对本发明进行详细说明。

首先，分别对钢成分的限定理由进行叙述。

C：0.005％以下

本发明是通过省略再结晶退火工序来实现成本降低的制罐用钢板的制造方法。但是，冷轧后没有进行再结晶的钢板因加工硬化而处于强度过高的状态，并且延展性变差，因此不适合制罐加工。因此，需要使用钢本身的强度低的钢。因此，需要使用降低了固溶强化能力高的碳的极低碳钢来作为钢成分。若C超过0.005％，则冷轧后变为强度过高、延展性也变差的状态，因而不适合制罐加工。因此，使C含量为0.005％以下。优选为0.003％以下。另外，从使用钢本身强度低的钢的观点出发，C的含量越低越优选，但为了降低C的含量，脱碳操作需要较长时间，从而导致制造成本上升。因此，优选使C含量的下限为0.0005％以上，更优选为0.0015％以上。

Mn：0.05～0.5％

若Mn含量小于0.05％，则即使降低S含量也难以避免所谓的热脆性，因而可能产生表面裂纹等问题。另一方面，若超过0.50％，则相变点过度降低，在进行相变点以下的轧制的情况下难以得到所期望的组织。因此，使Mn含量为0.05％以上且0.50％以下。另外，在特别重视加工性的情况下，优选使其含量为0.20％以下。

S：0.008％以下(优选条件)

S对本发明的钢板特性没有特别的影响。但是，若S量超过0.008％，则在添加N量超过0.0044％的情况下，以大量生成的MnS为析出核，作为氮化物及碳氮化物的BN、Nb(C，N)、AlN析出，使热延展性降低。因此，优选使S量为0.008％以下。

Al：0.01～0.12％

若Al量小于0.01％则不能充分地得到脱氧效果。而且，由于形成N和AlN，因此不能充分地得到使钢中的固溶N减少的效果。另一方面，若超过0.12％则这些效果饱和，而且容易产生氧化铝等夹杂物。因此，使Al量为0.01％以上且0.12％以下。

N：0.0010～0.0070％

若使N小于0.0010％，则钢板的制造成本上升，稳定的制造也变得困难。而且，在本发明中，如后所述虽然B和N的比重要，但如果N量少，则用于将B和N的比保持在一定范围内的B量的控制变得困难。另一方面，若N超过0.0070％，则钢的热延展性变差。这是因为若N量大于0.0070％，则BN、Nb(N，C)、AlN等氮化物及碳氮化物析出而引起脆化的缘故，特别是连铸时发生钢坯裂纹的危险性增加。若发生钢坯裂纹，则需要对钢坯裂纹的部分进行角部的切割或利用研磨机的研磨作业的工序，从而耗费大量的劳力和成本，因此大大阻碍了生产率。因此，使N量为0.0010％以上且0.0070％以下。优选为0.0044％以下。

B：0.15×N～0.75×N

B在本发明中，是对钢板的特性具有较大影响力的重要的元素。由于本发明是通过省略再结晶退火工序来实现成本降低的制罐用钢板的制造方法，因此(1)使用极低碳钢作为钢、(2)添加碳氮化物形成元素、(3)在Ar₃点以下的温度下进行热轧。但是，在上述条件下制造的钢板，存在钢板卷材长度方向上的板厚均匀性差的问题。因此，在本发明中，对该现象进行了详细的研究，结果得到了通过在钢中添加适量的B来良好地保持钢板卷材长度方向上的板厚均匀性的见解。认为这基于以下的机制。首先，钢板卷材长度方向上的板厚的不均匀性在热轧钢板的阶段发生。可以认为，添加了碳氮化物形成元素的极低碳钢，在Ar₃点下由奥氏体相变为铁素体时变形抗力不连续地变化，因此如果热轧台间发生相变，则台间发生张力、轧制载荷的变化，结果导致板厚的变化。认为通过添加B，这样的变形抗力的不连续变化得到抑制，板厚均匀性改善。总而言之，本发明的重点是适当地规定B的添加量来抑制变形抗力的不连续变化。由研究的结果可知，B的添加量需要按照与形成BN的N添加量适当的关系添加，为了得到上述效果，需要添加以质量比计0.15×N以上的B。另一方面，若以质量％计添加0.75×N以上的B，则上述效果饱和，而且导致成本上升。因此，使B的添加量为0.15×N～0.75×N(以原子比计为0.20×N～0.97×N)。

Nb：4×C～20×C(以原子比计为0.50×C～2.51×C)、Ti：2×C～10×C(以原子比计为0.50×C～2.51×C)的1种或2种

Nb为碳氮化物形成元素，以析出物的形式固定钢中的C、N，由此具有使钢的强度降低的效果。为了充分发挥该效果，需要以质量比计4×C以上的添加量。另一方面，若Nb添加量过多，则使固溶C减少的作用饱和，而且由于Nb比较昂贵，因此生产升本上升。因此，需要将Nb量抑制为20×C以下。因此，使Nb量以质量比计为4×C～20×C(以原子比计为0.52×C～2.58×C)的范围。

Ti是碳氮化物形成元素，以析出物的形式固定钢中的C、N，由此具有使钢的强度降低的效果。为了充分发挥其效果，需要以质量比计2×C以上的添加量。另一方面，若Ti添加量过多，则使固溶C减少的作用饱和，而且由于Ti比较昂贵，因此生产成本上升。因此，需要将Ti量抑制在10×C以下。因此，使Ti量以质量比计为2×C～10×C(以原子比计为0.50×C～2.51×C)的范围。

另外，上述成分以外的余量由Fe及不可避免的杂质构成。作为不可避免的杂质，例如，可以在不损害本发明的作用效果的范围内含有以下的元素。

Si：0.020％以下

Si含量若超过0.020％，则钢板的表面性状变差，对于表面处理钢板而言不但不优选，而且钢硬化进而使热轧工序困难化。因此，Si含量优选为0.020％以下。

P：0.020％以下

通过降低P的含量，能够得到改善加工性和改善耐腐蚀性的效果，但过度的降低导致制造成本的增加，因此从上述方面的平衡出发，优选使P含量为0.020％以下。

除上述成分之外，还可以含有Cr、Cu等不可避免的杂质，但由于这些成分对本发明的钢板特性没有特别的影响，因此可在对其它特性没有影响的范围内适当含有。而且，在不给钢板的特性带来不良影响的范围内，还可以进行上述以外的元素的添加。

下面，对制造条件的限定理由进行叙述。

本发明的制罐用钢板如下得到：通过连铸将调整至上述化学成分范围的钢制成钢坯，在Ar₃相变点以下的终轧温度下进行热轧，卷取、酸洗后，以50～96％的轧制率进行冷轧。优选在640～750℃的卷取温度下进行上述卷取。而且，优选在上述冷轧后，在150～400℃的温度下进行热处理。下面对这些工序进行详细说明。

热轧条件

热轧的终轧温度：Ar₃相变点以下

在本发明中，热轧的终轧温度是重要的条件。通过在Ar₃相变点以下的终轧温度下对本发明中规定了成分的钢进行热轧，能够得到可承受制罐加工的钢板材质。认为这是由于通过进行Ar₃相变点以下的热轧，热轧钢板的粒径变得足够粗大，冷轧下的加工硬化受到抑制，冷轧后的强度没有变得过大的缘故。

另外，Ar₃相变点可以作为实施了加工热处理试验时的、伴随Ar₃相变体积发生变化的温度求出，其中上述加工热处理试验再现了热轧时的加工及热历史。本发明中规定的钢成分的Ar₃相变点大约在900℃附近，终轧温度低于该温度即可，但为了确实地实现该条件，优选设为860℃以下。

而且，虽然详细的机制不明，但通过使Ar₃相变点以下的总轧制率为40％以上、且使最终轧制率为25％以上，组织的均匀性优良，材质稳定性提高。为了进一步提高上述效果，优选使总轧制率为50％以上、且使最终轧制率为30％以上。

另外，通过使精轧机入口侧温度为950℃以下，能够确实地使热轧为Ar₃相变点以下，而且能够实现组织的均匀化，因此在本发明中更为优选。虽然无法充分阐明详细的机制，但推测与刚开始终轧前的奥氏体粒径有关。从防止产生锈皮瑕疵的观点出发，进一步优选为920℃以下。

卷取温度：640～750℃(优选条件)

卷取温度，需要以不给作为后续工序的酸洗/冷轧造成障碍的方式进行设定。即，在高于750℃的温度下卷取时，钢板的锈皮厚度显著增大，酸洗时的脱锈皮性变差，而且伴随钢板本身的高温强度的降低，有可能产生卷材变形等问题。另一方面，若低于640℃，则卷取后的保温效果不充分，热轧钢板的粒径难以充分地粗大化。

为了在进行冷轧前除去锈皮，对酸洗卷取后的热轧钢板实施酸洗。酸洗根据常用方法进行即可。

酸洗后的冷轧条件：轧制率50～96％

使酸洗后的冷轧的轧制率为50～96％。若轧制率小于50％，则结晶组织变得不均匀，因此在进行制罐加工时变形变得不均匀，制品的表面产生粗糙。而且，该冷轧还能实现调整钢板的形状/粗糙度的作用，因此在这些方面，进行约50％以上的轧制是必要条件。另外，上限依赖于所需制品的强度和厚度、热轧/冷轧的设备能力，但超过96％进行轧制则难以避免局部延展性变差，因此除极特殊的用途外，并不适用。

冷轧后的热处理温度：150～400℃(优选条件)

冷轧后进行热处理时，使热处理的温度为150～400℃。对本发明的成分而言，再结晶温度为约730℃以上，因此在150～400℃不会发生再结晶，但根据本发明中规定的C、Nb、N、B的量化关系，能够通过在上述温度范围内进行热处理来实现强度的降低和延展性的改善。认为该现象是由于在比较低的温度下发生软化，因而在该温度下容易扩散的C、N等固溶元素与冷轧中导入的位错的相互作用所引起的现象。总而言之，认为根据本发明中规定的C、Nb、Ti、N、B的量化关系，铁素体相中的固溶C、N达到理想状态，由此在比较低的温度下能够得到强度的降低和延展性的改善。特别是认为能够如下地得到强度的降低和延展性的改善：由本发明中规定的B的添加条件产生的影响大，B和N形成BN从而固溶N降低；由于固溶B向晶界偏析，因此阻碍C、N向晶界的偏析；通过热处理，使C、N固定位错的状态变为该固定被释放的状态，其中，上述位错是在基体中通过冷轧而导入的。能够期待上述改善效果的下限温度为150℃。另一方面，若使温度为400℃以上，则在冷轧下的应变能蓄积大的部分晶粒中优先开始发生回复，进行制罐加工时变形变得不均匀，制品的表面产生粗糙。由此，使冷轧后的热处理温度为150～400℃。另外，为了稳定地得到强度、延展性，优选200～350℃的范围。另外，关于热处理时间，只要固溶元素使位错从本发明所推测的元素脱离所需的时间充分即可，没有特别的限定，优选为10～90s的范围。

实施例

实施例1

以下，对实施例进行说明。

将表1所示的各种钢熔炼而制成钢坯，在1100～1250℃的加热温度下加热后，在表1所示的终轧温度下进行热轧，在680℃的卷取温度下卷取。接着，酸洗后，以90％的轧制率进行冷轧。

对如上得到的钢板的板厚变化进行评价。板厚变化如下进行评价：通过设置在冷轧设备上的X射线板厚仪对于钢板卷材长度的全长测定冷轧后的板厚，并以其相对于平均板厚的变化率进行评价。将变化率达到作为制品能够允许的±3％以下的钢板设为合格并以○表示，将超过±3％的钢板设为不合格并以×表示。

而且，在表1中，将热轧的终轧温度为本发明所规定的Ar₃相变点以下的钢板设为○，除本发明外的超过Ar₃相变点的钢板设为×。将以上所得的结果与条件一并示于表1。

由表1可知，在本发明例中，板厚变化为±3％以下，能够得到抑制了钢板卷材的长度方向上的板厚变化的钢板。即，可知作为本发明第一课题的板厚变化的抑制，如表1所示能够通过满足请求保护的范围1中规定的条件解决。

实施例2

将表2所示的各种钢熔炼而制成钢坯，在1100～1250℃的加热温度下加热后，在Ar₃相变点以下、即820℃的终轧温度下进行热轧，在表2所示的卷取温度下卷取。接着，进行酸洗，并以表2所示的轧制率进行冷轧。

对如上得到的钢板的板厚变化进行评价。板厚变化如下进行评价：通过设置在冷轧设备上的X射线板厚仪对于钢板卷材长度的全长测定冷轧后的板厚，并以其相对于平均板厚的变化率进行评价。将评价结果示于表2。将变化率达到作为制品能够允许的±3％以下的钢板设为合格并以○表示，将超过±3％的钢板设为不合格并以×表示。

接着，在表2所示的热处理温度下对上述钢板进行30s的热处理。然后，进行2种表面处理。一种是在表面上进行镀Cr而形成无锡薄钢板(以下，称为TFS)，然后层压PET树脂膜。另一种是在表面上进行镀Sn而形成镀锡板。

将在TFS上层压了PET树脂膜的钢板，加工成拉深比为2.2的DRD罐，通过目视判断罐体部和罐底部的粗糙而进行评价。评价是通过与优、良、差的限度样品的比较进行的。这里，优是没有产生粗糙的钢板，良是产生少许粗糙但处于实际使用上允许的范围的钢板，差是所产生的粗糙达到实际使用上不允许的程度的钢板。评价结果将优记为○，将良记为△，将差记为×。将所得结果示于表2。

而且，将镀锡板制成直径为52mm的焊接罐，进行扩张率为6％及8％的凸缘加工，并对凸缘裂纹的产生进行评价。评价结果如下所示：将在6％及8％的凸缘加工中没有产生裂纹的钢板记为○；将虽然在8％的凸缘加工中产生裂纹，但在6％的凸缘加工中没有产生裂纹的钢板记为△；将在6％及8％的凸缘加工均产生了裂纹的钢板记为×。将所得的结果示于表2。

根据表2，作为本发明第一课题的板厚变化的抑制，能够通过满足请求保护的范围1中规定的条件解决。此外，在实际的罐成型中，粗糙、凸缘裂纹为能够允许的水准。

而且还可知，通过满足请求保护的范围2和3中规定的条件，实际的罐成型中粗糙、凸缘裂纹的抑制变得更良好。

产业上的利用可能性

本发明最适于作为食品罐、饮料罐。而且，除此之外，还可以将本发明中假设的这种有机树脂膜层压钢板作为原材料，使用现有的DI成型，避免膜的损伤，从而优选在要求罐体的抽出性的用途中使用。

Claims

1.一种制罐用钢板的制造方法，其特征在于，将钢通过连铸制成钢坯，在Ar₃相变点以下的终轧温度下进行热轧，并在卷取、酸洗后，以50～96％的轧制率进行冷轧，所述钢的钢成分以质量％计，含有C：0.005％以下、Mn：0.05～0.5％、Al：0.01～0.12％、N：0.0010～0.0070％、B：0.15×N～0.75×N，而且含有Nb：4×C～20×C、Ti：2×C～10×C的1种或2种，余量由Fe及不可避免的杂质构成，其中，B以原子比计为0.20×N～0.97×N，Nb以原子比计为0.52×C～2.58×C，Ti以原子比计为0.50×C～2.51×C。

2.如权利要求1所述的制罐用钢板的制造方法，其中，在640～750℃的温度下进行所述卷取。

3.如权利要求1或2所述的制罐用钢板的制造方法，其中，在所述冷轧后，在150～400℃的温度下进行热处理。