CN107002190A - 两片罐用钢板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种两片罐用钢板及其制造方法，所述两片罐用钢板不仅可应对深冲加工、减薄拉深加工，而且可应对卷边、对几何形状的罐身部的成型，可以特别优选用于两片异形罐的成型。该两片罐用钢板以质量％计含有C：0.020％以上且0.080％以下、Si：0.04％以下、Mn：0.10％以上且0.60％以下、P：0.02％以下、S：0.015％以下、Al：0.010％以上且0.100％以下、N：0.0005％以上且0.0030％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成，所述两片罐用钢板的拉伸强度为480MPa以上，伸长率为7％以上，屈服伸长率为3％以下，铁素体粒径小于6μm。

Description

两片罐用钢板及其制造方法
技术领域
本发明涉及适合于食品、饮料罐所使用的罐容器用材料的罐用钢板及其制造方法。本发明特别涉及成型性优异的两片罐用高强度钢板及其制造方法，本发明的两片罐用高强度钢板可以优选应用于在罐身部实施加工的两片异形罐。
背景技术
从近年来降低环境负担及削减成本的观点考虑，要求降低用于食品罐、饮料罐的钢板的使用量。因此，无论是两片罐、三片罐，均在对作为原材料的钢板进行薄壁化。
最近，为了补偿钢板的薄壁化所导致的罐体强度降低，大多制成对罐身部实施了卷边加工、赋予了几何形状的异形罐。在制造两片罐的异形罐(有时称为两片异形罐)的情况下，通过深冲加工、减薄拉深加工进行加工度较高的成型，然后对罐身部进行加工。因此，两片罐的异形罐的制造所使用的钢板要求更高的成型性。另一方面，加工度低的罐底部因加工硬化而带来的强度增加小。因此，在使钢板薄壁化的情况下，罐底部存在钢板的强度不足的倾向。特别是在罐底部的形状平坦的负压罐的情况下，需要现有的SR(Single Reduce)钢板以上的强度。因此，在罐底部使用即使薄壁化也易于进行高强度化的DR(DoubleReduce)钢板是有效的。
DR钢板主要通过加工硬化而硬质化，因此通常成型性会降低。在成型性降低时，如上所述，对于罐身部而言是不优选的。因此，正在研究提高DR钢板的成型性的技术。
例如，专利文献1中公开了一种干式深冲减薄拉深加工罐用树脂包覆钢板，其以质量％计含有C：0.001～0.10％、Mn：0.05～0.50％、Al：0.015～0.13％、Si：0.05％以下、P：0.03％以下、S：0.03％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成，其中，在结晶粒径6～30μm、中心线平均粗糙度0.05～0.6μm、板厚0.15～0.30mm的电解铬酸处理钢板的两面包覆厚度10～50μm的热塑性树脂，并在其表面涂布有高温挥发性润滑剂。
专利文献2中公开了一种干式深冲减薄拉深加工罐用树脂包覆钢板的制造方法，该方法包括，对热轧板进行酸洗、冷轧、连续退火，然后以压延率5～25％进行轧制，使中心线平均粗糙度为0.05～0.6μm、板厚为0.15～0.30mm，接着进行电解铬酸处理，然后在其两面包覆厚度10～50μm的热塑性树脂，并在其表面涂布高温挥发性润滑剂，所述热轧板以质量％计含有C：0.001～0.06％、Mn：0.05～0.50％、Al：0.015～0.13％、Si：0.05％以下、P：0.03％以下、S：0.03％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成。
专利文献3中公开了一种异型罐用钢板，该钢板的钢组成以质量％计含有C：0.02～0.07％、Si：0.005～0.05％、Mn：0.1～1.5％、P：0.04％以下、S：0.02％以下、Al：0.005～0.1％、N：超过0.003％且0.007％以下、B：0.001～0.01％，且满足B/N：0.3～1.5的关系，余量由Fe及不可避免的杂质，其中，轧制方向及板宽方向中至少一者的兰克福特值(r值)为0.8以下。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3140929号公报
专利文献2：日本专利第2937788号公报
专利文献3：日本专利第4630268号公报
发明内容
发明所要解决的课题
然而，对于上述现有技术而言，可列举出以下所示的问题。
对于专利文献1中记载的技术而言，可以确保对直罐进行成型时所要求的成型性。但是，对于专利文献1中记载的技术而言，无法确保在罐身部实施了卷边加工等加工的异形罐的成型时所要求的成型性。
专利文献2中记载的技术也与在专利文献1记载的技术同样地可以确保对直罐进行成型时所要求的成型性。但是，专利文献2中记载的技术也同样地无法确保异形罐的成型所要求的成型性。
专利文献3中记载的技术是面向三片罐的技术。专利文献3中记载的钢板的轧制方向及板宽方向中至少一者的r值为0.8以下，因此各向异性增大。各向异性大的该钢板不具有包括深冲加工的两片罐成型所要求的成型性。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供解决上述现有技术问题、特别是能够优选用于两片异形罐的成型的两片罐用高强度钢板及其制造方法。
用于解决课题的方法
本发明人等为了解决上述课题而进行了深入研究。具体而言，为了找出兼顾罐底所要求的优异强度和罐身所要求的优异成型性的方法而进行了深入研究，其结果发现，只要将成分组成、拉伸强度、伸长率、屈服伸长率和铁素体粒径调整为特定的范围，就可以解决上述课题，并基于该见解完成了本发明。
本发明是基于以上的见解而完成的，其主旨如下。
(1)一种两片罐用高强度钢板，其以质量％计含有C：0.020％以上且0.080％以下、Si：0.04％以下、Mn：0.10％以上且0.60％以下、P：0.02％以下、S：0.015％以下、Al：0.010％以上且0.100％以下、N：0.0005％以上且0.0030％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成，
所述两片罐用高强度钢板的拉伸强度为480MPa以上，伸长率为7％以上，屈服伸长率为3％以下，铁素体粒径小于6μm。
(2)根据(1)所述的两片罐用高强度钢板，其中，以质量％计还含有B：0.0001％以上且0.0030％以下。
(3)一种两片罐用高强度钢板的制造方法，其是制造(1)或(2)所述的两片罐用高强度钢板的方法，该方法包括：
加热工序，在加热温度1130℃以上对钢坯进行加热；
热轧工序，在热轧结束温度820～930℃的条件下对所述加热工序后的钢坯进行热轧；
卷取工序，在卷取温度640℃以下对所述热轧工序中得到的热轧板进行卷取；
酸洗工序，对所述卷取工序后的热轧板进行酸洗；
一次冷轧工序，在压延率85％以上的条件下对所述酸洗后的热轧板进行一次冷轧；
连续退火工序，在退火温度620℃以上且690℃以下的条件下对所述一次冷轧工序中得到的冷轧板进行连续退火；
二次冷轧工序，在压延率6～20％的条件下对所述连续退火工序中得到的退火板进行二次冷轧。
发明的效果
本发明的两片罐用高强度钢板调整为具有特定的成分组成，并且调整为拉伸强度为480MPa以上、伸长率为7％以上、屈服伸长率为3％以下、铁素体粒径小于6.0μm。其结果是本发明的两片罐用高强度钢板具有罐底所要求的优异的强度，并且具有罐身所要求的优异的成型性。因此，只要使用本发明的两片罐用高强度钢板，就可以容易地制造两片异形罐。
如上所述，根据本发明，可以使食品罐、饮料罐等的制造所使用的钢板薄壁化，能够实现节约资源及低成本，在工业上发挥显著的效果。
具体实施方式
以下，对于本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，本发明并不限定于以下的实施方式。
＜两片罐用高强度钢板＞
本发明的两片罐用高强度钢板具有如下成分组成：以质量％计含有C：0.020％以上且0.080％以下、Si：0.04％以下、Mn：0.10％以上且0.60％以下、P：0.02％以下、S：0.015％以下、Al：0.010％以上且0.100％以下、N：0.0005％以上且0.0030％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成。
另外，对于本发明的两片罐用高强度钢板的物性而言，拉伸强度为480MPa以上，伸长率为7％以上，屈服伸长率为3％以下。
另外，本发明的两片罐用高强度钢板的组织是铁素体粒径小于6μm的组织。
以下，按照成分组成、物性、组织的顺序对本发明的两片罐用高强度钢板进行说明。
如上所述，本发明的两片罐用高强度钢板以质量％计含有C：0.020％以上且0.080％以下、Si：0.04％以下、Mn：0.10％以上且0.60％以下、P：0.02％以下、S：0.015％以下、Al：0.010％以上且0.100％以下、N：0.0005％以上且0.0030％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成。采用该成分组成的原因如下所述。需要说明的是，在以下的说明中，表示各成分的含量的“％”是指“质量％”。
C：0.020％以上且0.080％以下
C(碳)在强度提高上是重要的元素。通过将C含量设为0.020％以上，可以使拉伸强度为480MPa以上。另外，C含量超过0.080％时，伸长率降低至小于7％，制罐性降低。因此，需要将C含量的上限设为0.080％。另外，C含量越多，铁素体粒径越微细化，越高强度化。因此，优选C含量为0.030％以上。另外，从确保制罐性的观点考虑，优选将C含量设为0.060％以下。
Si：0.04％以下
在大量含有Si(硅)时，因表面富集而使表面处理性变差，耐腐蚀性降低。因此，需要将Si含量设为0.04％以下。优选为0.03％以下。
Mn：0.10％以上且0.60％以下
Mn(锰)具有通过固溶强化而使钢板硬度提高的效果。另外，Mn通过形成MnS，可以防止因钢中含有的S所导致的热轧性降低。为了获得该效果，需要将Mn含量设为0.10％以上。特别是为了在即使因Mn的固溶强化而降低DR轧制中的压延率的情况下也能够确保拉伸强度，优选将Mn含量设为0.30％以上。在Mn含量超过0.60％时，伸长率明显降低，制罐性降低，因此需要将Mn含量设为0.60％以下。
P：0.02％以下
在大量含有P(磷)时，因过度的硬质化、中央偏析而使成型性降低。另外，在大量含有P时，耐腐蚀性降低。因此，P含量的上限设为0.02％。
S：0.015％以下
S(硫)在钢中形成硫化物而使热轧性降低。因此，S含量的上限设为0.015％以下。
Al：0.010％以上且0.100％以下
Al(铝)通过与N形成AlN而使钢中的固溶N减少，使屈服伸长率降低，抑制拉伸变形。因此，需要将Al含量设为0.010％以上。从降低屈服伸长率提高制罐性的观点考虑，优选Al含量为0.050％以上，更优选为0.060％以上。另外，在Al含量过量时，大量产生氧化铝，氧化铝残留于钢板中，制罐性降低。因此，需要将Al含量设为0.100％以下。优选为0.080％以下。
N：0.0005％以上且0.0030％以下
N(氮)以固溶N的形式存在时，屈服伸长率增加，发生拉伸变形，表面外观不良，制罐性降低。因此，需要将N含量设为0.0030％以下。优选为0.0025％以下。另一方面，难以稳定地使N含量小于0.0005％，在将N含量设为小于0.0005％时制造成本也增高。因此，N含量的下限设为0.0005％。
本发明的两片罐用高强度钢板除了上述必须成分以外，优选在0.0030％以下的范围含有作为任意成分的B。
B：0.0001～0.0030％
B(硼)与N形成BN，使固溶N减少，使屈服伸长率降低。因此，优选含有B，为了获得添加B的效果，优选B含量为0.0001％以上，更优选为0.0003％以上。另外，过量含有B时，不仅上述的效果饱和，而且伸长率降低、各向异性变差而使制罐性降低。因此，优选将B含量的上限设为0.0030％。
需要说明的是，上述必须成分、任意成分以外的余量为Fe及不可避免的杂质。作为不可避免的杂质，可以列举Cr：0.08％以下，Cu：0.02％以下，Ni：0.02％以下，O：0.006％以下等。
接下来，对本发明的两片罐用高强度钢板的物性进行说明。如上所述，本发明的两片罐用高强度钢板的拉伸强度为480MPa以上，伸长率为7％以上，屈服伸长率为3％以下。各物性的技术意义如下所述，在本发明中，重要的技术意义之一在于，通过这些物性、上述成分组成和下面叙述的组织的组合，能够兼顾罐底所要求的优异强度和罐身所要求的优异成型性。
拉伸强度：480MPa以上
为了确保罐底部的强度，需要使钢板的拉伸强度为480MPa以上。优选为490MPa以上。需要说明的是，钢板的拉伸强度采用按照实施例中记载的方法所测得的值。另外，在本发明中，通常拉伸强度为580MPa以下。
伸长率：7％以上
除了深冲/减薄拉伸加工以外，为了确保卷边(bead)等罐身加工性，需要使伸长率为7％以上。优选为9％以上。通过在给定范围内含有钢成分，且在后面叙述的制造条件下使铁素体粒径变得微细，可以达到480MPa以上的高强度，且可以使伸长率为7％以上，能够确保制罐性。需要说明的是，钢板的伸长率采用按照实施例中记载的方法所测得的值。另外，在本发明中，通常伸长率为25％以下。
屈服伸长率：3％以下
为了防止制罐时的拉伸变形，需要使屈服伸长率为3％以下。优选为2％以下。需要说明的是，钢板的屈服伸长率采用按照实施例中记载的方法所测得的值。
接下来，对本发明的两片罐用高强度钢板的组织进行说明。本发明的两片罐用高强度钢板的组织中的铁素体粒径小于6μm。
铁素体粒径：小于6μm
除了如上所述调整钢板的成分组成以外，通过使铁素体粒径微细化，高强度化与伸长率的平衡得到提高。因此，需要使铁素体粒径小于6.0μm。另外，通过使铁素体粒径微细化至小于6.0μm，将屈服伸长率降低至3％以下，还具有提高包覆于钢板的树脂与钢板表面的密合性的效果。从该观点考虑，优选使铁素体粒径为5.5μm以下。需要说明的是，如实施例中记载，粒径是指平均结晶粒径。
在本发明中，从伸长率提高这样的理由考虑，优选组织中的铁素体相的含量为95体积％以上。进一步优选为98体积％以上。作为铁素体相以外的其它相，可以列举：渗碳体、珠光体、马氏体、贝氏体等。
＜两片罐用高强度钢板的制造方法＞
作为本发明的两片罐用高强度钢板的制造方法的一个例子，可以举出具有加热工序、热轧工序、卷取工序、酸洗工序、一次冷轧工序、连续退火工序和二次冷轧工序的制造方法。以下，对各工序进行说明。
加热工序
加热工序是指将钢坯加热至加热温度1130℃以上的工序。热轧前的加热温度过低时，AlN的一部分未熔化。这样的未熔化的情况成为产生使制罐性降低的粗大AlN的原因。因此，加热工序的加热温度设为1130℃以上。优选为1150℃以上。加热温度的上限没有特别限定，但加热温度过高时，过量产生氧化皮而导致制品表面的缺陷。因此，加热温度的上限优选设为1260℃。
需要说明的是，由于钢坯的成分组成为两片罐用高强度钢板的成分组成，因此需要对钢坯的成分组成进行调整，使其满足上述本发明的两片用罐高强度钢板的成分组成。
热轧工序
热轧工序是指在热轧结束温度820～930℃的条件下对加热工序后的钢坯进行热轧的工序。在热轧结束温度高于930℃时，热轧板中的铁素体粒径变得粗大，退火板的铁素体粒径变得粗大，拉伸强度降低，拉伸强度与伸长率的平衡也变差。因此，将热轧结束温度的上限设为930℃。另外，在热轧结束温度小于820℃时，拉伸特性的各向异性增大，制罐性降低。因此，热轧结束温度的下限设为820℃。优选的下限为860℃。
卷取工序
卷取工序是指在卷取温度640℃以下对热轧工序中得到的热轧板进行卷取的工序。在卷取温度超过640℃时，热轧板的铁素体粒径变得粗大，退火板的铁素体粒径变得粗大，拉伸强度降低，拉伸强度与伸长率的平衡也变差。因此，将卷取温度的上限设为640℃。卷取温度的下限没有特别限定，从在卷取中生成AlN，减少固溶N量，降低屈服伸长率的观点考虑，优选将卷取温度设为570℃以上。
酸洗工序
酸洗工序是指对卷取工序后的热轧板进行酸洗的工序。酸洗条件只要能够去除表层氧化皮即可，对条件没有特别限定。可以利用通常方法进行酸洗。
一次冷轧工序
一次冷轧工序是指在压延率85％以上的条件下对上述酸洗后的热轧板进行一次冷轧的工序。为了使退火后的铁素体粒径微细化，提高拉伸强度与成型性的平衡，需要将一次冷轧的压延率设为85％以上。在一次冷轧的压延率过大时，拉伸特性的各向异性增大，有时制罐性降低。因此，优选将一次冷轧的压延率设为90％以下。
连续退火工序
连续退火工序是指在退火温度620℃以上且690℃以下的条件下对一次冷轧工序中得到的冷轧板进行连续退火的工序。为了确保成型性，需要在退火中充分进行再结晶，因此需要将退火温度设为620℃以上。另外，在退火温度过高时，铁素体粒径粗大化，因此需要将退火温度设为690℃以下。退火方法没有限定，从材质均匀性的观点考虑，优选连续退火法。
二次冷轧工序
二次冷轧工序是指在压延率6～20％的条件下对连续退火工序中得到的退火板进行二次冷轧的工序。通过二次冷轧，使退火板高强度化且薄壁化。为了充分实现高强度化，需要将压延率设为6％以上。而且，通过二次冷轧，屈服伸长率降低。另外，在二次冷轧的压延率过高时，成型性变差。因此，需要将压延率设为20％以下。特别是在要求成型性的情况下，优选将压延率设为15％以下。
根据以上说明，可以得到本发明的两片罐用高强度钢板。作为钢板的表面处理，可以实施镀Sn、镀Ni、镀Cr等，还可以实施化学转化处理、层压等而具有有机被膜。
实施例
熔炼含有表1所示的钢符号A～K的成分、且余量由Fe及不可避免的杂质构成的钢，得到了钢坯。按照表2所示的条件对得到的钢坯进行加热后，进行热轧、卷取，并通过酸洗去除氧化皮，然后进行一次冷轧，在连续退火炉中于各退火温度下进行15秒钟的退火，以表2所示的二次压延率进行DR轧制(二次冷轧)，得到了板厚0.17～0.19mm的钢板(钢板符号No1～18)。作为表面处理，对上述钢板实施镀铬(无锡)处理后，制作成包覆了有机被膜的层压钢板。
拉伸强度、伸长率、屈服伸长率
用浓硫酸从上述层压钢板上去除有机包覆后，在轧制方向采集JIS5号拉伸试验片，根据JIS Z 2241对拉伸强度、伸长率(总伸长率)、屈服伸长率进行了评价。
铁素体粒径
深入轧制方向截面并研磨后，利用硝酸乙醇溶液进行腐蚀，使晶界露出，然后按照JIS G 0551利用切断法测定平均结晶粒径，对铁素体粒径进行了评价。
制罐评价
为了评价制罐性，将上述层压钢板冲裁为圆形，然后实施深冲加工、减薄拉伸加工等制成圆筒形，然后在罐身部的高度中央及上下15mm共3个部位在罐周方向进行卷边加工，对与适用于饮料罐的两片罐相同的罐体进行了成型。将在制罐时无罐身破裂，基本上未观察到拉伸变形的罐评价为“◎”，将无罐身破裂但确认到轻微的拉伸变形的罐评价为“○”，将无罐身破裂但确认到拉伸变形明显的罐评价为“×”。
将结果示于表3。本发明例的拉伸强度均为480MPa以上，伸长率为7％以上，屈服伸长率为3％以下，铁素体粒径小于6.0μm，具有优异的成型性和强度。另一方面，在比较例中，上述特性中的任意一项以上变差。例如，钢板符号No9、11、13、17的制罐评价为“○”，但钢板的拉伸强度低，对于罐底部而言，不具有足够的强度。

Claims (3)

1.一种两片罐用钢板，其以质量％计含有C：0.020％以上且0.080％以下、Si：0.04％以下、Mn：0.10％以上且0.60％以下、P：0.02％以下、S：0.015％以下、Al：0.010％以上且0.100％以下、N：0.0005％以上且0.0030％以下，余量由Fe及不可避免的杂质构成，
所述两片罐用钢板的拉伸强度为480MPa以上，伸长率为7％以上，屈服伸长率为3％以下，铁素体粒径小于6μm。
2.根据权利要求1所述的两片罐用钢板，其中，以质量％计还含有B：0.0001％以上且0.0030％以下。
3.一种两片罐用钢板的制造方法，其是制造权利要求1或2所述的两片罐用钢板的方法，该方法包括：
加热工序，在加热温度1130℃以上对钢坯进行加热；
热轧工序，在热轧结束温度820～930℃的条件下对所述加热工序后的钢坯进行热轧；
卷取工序，在卷取温度640℃以下对所述热轧工序中得到的热轧板进行卷取；
酸洗工序，对所述卷取工序后的热轧板进行酸洗；
一次冷轧工序，在压延率85％以上的条件下对所述酸洗后的热轧板进行一次冷轧；
连续退火工序，在退火温度620℃以上且690℃以下的条件下对所述一次冷轧工序中得到的冷轧板进行连续退火；
二次冷轧工序，在压延率6～20％的条件下对所述连续退火工序中得到的退火板进行二次冷轧。
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