CN110494581A

CN110494581A - 两片罐用钢板及其制造方法

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Publication number: CN110494581A
Application number: CN201880020724.9A
Authority: CN
Inventors: 斋藤勇人; 假屋房亮; 北川淳一; 小岛克己
Original assignee: Jitomi Corp
Current assignee: Jitomi Corp; JFE Steel Corp
Priority date: 2017-03-27
Filing date: 2018-03-12
Publication date: 2019-11-22
Anticipated expiration: 2038-03-12
Also published as: KR102262364B1; JPWO2018180403A1; CN110494581B; MY194622A; KR20190132451A; TWI649428B; US11486018B2; JP6455639B1; TW201835339A; US20200102624A1; PH12019550186A1; WO2018180403A1

Abstract

本发明的两片罐用钢板的特征在于，以质量％计，含有C：0.010％以上且小于0.030％、Si：0.04％以下、Mn：0.10％以上且小于0.40％、P：0.02％以下、S：0.020％以下、Al：超过0.030％且为0.100％以下、N：0.0005％以上且小于0.0030％、B：0.0005％～0.0030％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，以BN的形式存在的N量([N as BN])和总N量([N])满足下述数学式(1)，屈服点超过280MPa且小于420MPa，屈服伸长率为3％以下，Δr为－0.30～0.20。[N as BN]/[N]＞0.5…(1)。

Description

两片罐用钢板及其制造方法

技术领域

本发明涉及适合应用于食品罐、饮料罐、气溶胶罐等中使用的罐容器用材料的罐用钢板及其制造方法，特别涉及加工性优异的两片罐用钢板及其制造方法。

背景技术

从近年来的降低环境负荷和降低成本的观点考虑，一直要求减少在食品罐、饮料罐、气溶胶罐等中使用的钢板的使用量。因此，无论两片罐还是三片罐作为材料的钢板都进行薄壁化。在对两片罐的加工中，除了拉深加工以外利用减薄拉深而使罐体部的板厚变薄时，对材料施加较大的负荷，有时成为破罐等制罐不良的原因。因此，特别是加工成加工度大的罐体时，适合的是变形阻力小、即、屈服点低的钢板。此外，在对两片罐的加工中，要求拉深加工中的凸耳(earring)足够小、不产生拉伸应变。另外，为了确保耐腐蚀性，强烈要求通过使用层压钢板而省略涂装工序中必需的干燥、烧结工序等来代替在镀锡钢板或TFS钢板进行涂装，降低能源成本。

作为两片罐用钢板，例如专利文献1中记载了一种凸耳性极其优异的拉深罐用钢板，其特征在于，组成以重量％计由C：0.010～0.100％、Si：≤0.35％、Mn：≤1.0％、P：≤0.070％、S：≤0.025％、sol.Al：0.005～0.100％、N：≤0.0060％、B：B/N＝0.5～2.5、余量的Fe和不可避元素构成，板厚t为0.15～0.60mm，Δr值在+0.15～－0.08的范围，使再结晶退火时的加热速度为5℃/s以上，由此使钢板的晶体取向随机化。

另外，专利文献2中记载了一种耐颈部起皱性优异的两片容器用钢板，其特征在于，以重量％计含有C：0.01～0.05％、N：0.004％以下，且(以AlN形式存在的N)/(含有N)≥0.5。

另外，作为用于两片罐的层压钢板，专利文献3中记载了一种树脂被覆钢板用的钢板，其特征在于，是适于薄壁化深拉深减薄罐用途的树脂被覆钢板中使用的原板，原板的成分由C：0.008～0.08％、Si≤0.05％、Mn≤0.9％、P≤0.04％、S≤0.04％、Al≤0.03％、N≤0.0035％、余量的Fe和不可避免的杂质构成，被覆树脂前的原板的平均晶体粒径为8μm以下，最大表面粗糙度(Rmax)5μm以下。

另外，作为加工性优异的罐用钢板，专利文献4中记载了一种加工性和抗表面粗糙性优异的罐用钢板，其特征在于，作为成分组成，以质量％计，由C：0.010～0.050％、Si：0.03％以下、Mn：0.30％以下、P：0.02％以下、S：0.02％以下、Al：0.04％以下、N：0.004％以下、B：0.0010～0.0025％、余量的Fe和不可避免的杂质构成，铁素体平均晶体粒径为10.0μm以下，屈服强度为280MPa以下，包含粒径为80nm以上的BN析出物和粒径为50nm以下的AlN析出物，BN析出物的含量为AlN析出物的含量以上。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002－60900号公报

专利文献2：日本特开平10－280095号公报

专利文献3：国际公开第99/63124号

专利文献4：日本特开2014－208894号公报

发明内容

然而，上述的现有技术中存在以下示出的课题。

专利文献1中公开了作为除凸耳以外的材质，在制造软质且耐时效性优异的罐用钢板时，在连续退火后利用箱式退火方法来实施过时效处理。然而，存在如下课题：在箱式退火的过时效工序中卷材内的偏差较大，此外还不一定得到充分的软质化、耐时效性。因此，根据专利文献1记载的钢板，可能在减薄加工中无法实现优异的成型性。此外，箱式退火时需要额外的制造成本。

另外，专利文献2记载的钢板中存在如下课题：由于板坯加热温度为1100℃以下，因此残留粗大的氮化物而产生针孔。此外，并未公开用于使加工性提高的屈服点、凸耳相关的具体见解。

另外，专利文献3记载的钢板中存在如下课题：由于Al添加量低至0.03％以下，因此AlN的生成并不充分，固溶N残留，因而无法充分降低拉伸应变。另外，也并未公开与屈服点、凸耳的控制相关的见解。

另外，专利文献4记载的钢板中存在如下课题：由于屈服强度低至280MPa以下，因此罐底部、罐底部附近的罐体强度并不充分。另外，由于卷取温度低至540～590℃，因此各向异性变大，在拉深加工中会产生较大的凸耳。

本发明是鉴于上述课题而进行的，提供在拉深加工和减薄拉深中具有优异的成型性的两片罐用钢板及其制造方法。

本发明的发明人等为了解决上述课题而进行深入研究。具体而言，本发明的发明人等为了找出拉深加工所需的凸耳特性和应变拉伸特性与有利于减薄拉深的屈服点的共存而进行深入研究，其结果发现只要将成分组成、Δr和屈服伸长率调整到特定范围内，就能够解决上述课题，基于该见解而完成了本发明。

本发明的两片罐用钢板的特征在于，以质量％计含有C：0.010％以上且小于0.030％、Si：0.04％以下、Mn：0.10％以上且小于0.40％、P：0.02％以下、S：0.020％以下、Al：超过0.030％且为0.100％以下、N：0.0005％以上且小于0.0030％、B：0.0005％～0.0030％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，以BN的形式存在的N量([N as BN])和总N量([N])满足下述数学式(1)，屈服点超过280MPa且小于420MPa，屈服伸长率为3％以下，Δr为－0.30～0.20。

[N as BN]/[N]＞0.5…(1)

本发明的两片罐用钢板的特征在于，上述发明中，板厚超过0.20mm且为0.40mm以下。

本发明的两片罐用钢板的特征在于，上述发明中，在两面或一面具有厚度5μm～40μm的膜层压层。

本发明的两片罐用钢板的制造方法的特征在于，包含如下工序：加热工序，将板坯加热到加热温度1100℃以上；热轧工序，将上述加热工序后的板坯以热轧终轧温度820℃～920℃的条件进行热轧；卷取工序，将上述热轧工序中得到的热轧板以卷取温度600℃～700℃进行卷取；酸洗工序，对上述卷取工序后的热轧板进行酸洗；冷轧工序，将上述酸洗后的热轧板以轧制率85％以上的条件进行冷轧；连续退火工序，将上述冷轧工序中得到的冷轧板以退火温度650℃～750℃的条件退火后，进行在380℃～500℃的温度区域的滞留时间为30s以上的过时效处理；以及调质轧制工序，将上述连续退火工序中得到的退火板以伸长率0.5％～2.0％的条件进行轧制。

根据本发明，能够提供在拉深加工和减薄拉深中具有优异的成型性的两片罐用钢板及其制造方法。

具体实施方式

以下，对本发明的两片罐用钢板及其制造方法进行说明。

＜两片罐用钢板＞

本发明的两片罐用钢板以质量％计，含有C：0.010％以上且小于0.030％、Si：0.04％以下、Mn：0.10％以上且小于0.40％、P：0.02％以下、S：0.020％以下、Al：超过0.030％且为0.100％以下、N：0.0005％以上且小于0.0030％、B：0.0005％～0.0030％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，成为BN的N量([N as BN])和总N量([N])满足以下示出的数学式(1)。

[N as BN]/[N]＞0.5…(1)

另外，本发明的两片罐用钢板的屈服点超过280MPa且小于420MPa，屈服伸长率为3％以下，Δr为－0.30～0.20。这里，Δr是评价材料的各向异性的指标，是利用以下示出的数学式(2)使用轧制方向的兰克福德值(r₀)、与轧制方向成45度的方向的兰克福德值(r₄₅)和与轧制方向成直角的方向的兰克福德值(r₉₀)而算出的值。各方向的兰克福德值可以通过JIS Z2254中记载的方法进行测定。

Δr＝(r₀+r₉₀－2r₄₅)/2…(2)

以下，对本发明的两片罐用钢板按照成分组成和物性的顺序进行说明。应予说明，以下的说明中，表示各成分的含量的“％”表示“质量％”。

〔C：0.010％以上且小于0.030％〕

C是用于同时得到所希望的屈服点、屈服伸长率和Δr的重要元素。C含量为0.030％以上时，屈服点达到420MPa以上而会使减薄拉深中的成型负荷变得过剩。此外，固溶C容易残留，因此屈服伸长率大于3％，成为拉伸应变的原因。此外，Δr下降(在负侧变大)，会产生较大的凸耳。因此，C含量的上限小于0.030％，优选为0.025％以下。另一方面，C含量小于0.010％时，屈服点为280MPa以下，难以确保罐体的加工度低的部分的罐体强度。另外，在退火时铁素体粒径变得过度粗大，在制成层压钢板时，会在制罐加工时产生表面粗糙，膜层压层与钢板的密合性下降而耐腐蚀性降低。因此，C含量的下限为0.010％以上。

〔Si：0.04％以下〕

如果大量含有Si，则因表面稠化而使表面处理性变差，耐腐蚀性降低。此外，因固溶强化而使屈服点上升。因此，Si含量的上限为0.04％以下，优选为0.03％以下。

〔Mn：0.10％以上且小于0.40％〕

Mn具有因固溶强化而使钢板的屈服点提高的效果，容易确保280MPa以上的屈服点。另外，通过Mn形成MnS，能够防止由钢中含有的S引起的热轧性的降低。进而，通过使渗碳体稳定而有助于固溶C量的减少，能够使屈服伸长率稳定降低。为了得到这些效果，需要使Mn含量的下限为0.10％以上。另一方面，Mn含量为0.40％以上时，各向异性变大，Δr的绝对值变大，因此需要使Mn量的上限小于0.40％。

〔P：0.02％以下〕

如果大量含有P，则因过度硬质化、中央偏析而使成型性降低。另外，如果大量含有P，则耐腐蚀性下降。因此，P含量的上限为0.02％以下，从使屈服点降低的观点考虑，P含量的上限优选为0.015％以下。

〔S：0.020％以下〕

S在钢中形成硫化物而使热轧性降低。因此，S含量的上限为0.020％以下。另一方面，由于S具有抑制点蚀的效果，因此S含量的下限优选为0.008％以上。

〔Al：超过0.030％且为0.100％以下〕

Al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，抑制拉伸应变。因此，需要使Al含量的下限超过0.030％。从降低屈服伸长率来提高制罐性的观点考虑，Al含量的下限优选为0.040％以上。另一方面，如果Al含量过量，则产生大量的氧化铝，氧化铝残留于钢板内而使制罐性降低。因此，需要使Al含量的上限为0.100％以下。

〔N：0.0005％以上且小于0.0030％〕

如果N以固溶N的形式存在，则屈服伸长率增加，在拉深加工时产生拉伸应变而使表面外观变得不良，而且板厚变得不均匀，因此成为下一工序中的制罐故障的重要因素而使制罐性降低。因此，N含量的上限小于0.0030％，优选为0.0025％以下。另一方面，难以使N含量稳定地小于0.0005％，如果要使N含量小于0.0005％，则制造成本也上升。因此，N含量的下限为0.0005％以上。

〔B：0.0005％～0.0030％，[N as BN]/[N]＞0.5〕

B与N形成BN而使固溶N减少，使屈服伸长率降低。因此，优选含有B，为了得到B添加的效果，需要使B含量的下限为0.0005％以上。另一方面，即便过量含有B，不仅上述效果饱和，而且各向异性也变差，Δr的绝对值变大而产生凸耳。因此，B含量的上限为0.0030％以下。此外，通过使以BN的形式存在的N量[N as BN]与总N含量[N]之比[N as BN]/[N]超过0.5，能够使屈服伸长率为3％以下，同时使屈服点降低到小于420MPa。优选为[N as BN]/[N]≥0.6。

除上述必需成分以外的剩余部分为Fe和不可避免的杂质。

〔屈服点：超过280MPa且小于420MPa〕

通过使屈服点的上限小于420MPa而使减薄拉深时的成型负荷降低，能够有效地进行制罐。屈服点的上限优选为360MPa以下，进一步优选为320MPa以下。另一方面，在两片罐中，由于罐底部、罐底部附近的加工硬化小，因此当屈服点的下限为280MPa以下时，难以确保罐底部、罐底部附近的罐体强度。因此，屈服点的下限超过280MPa。

〔屈服伸长率：3％以下〕

只要屈服伸长率的下限为3％以下，就能够抑制在拉深加工中产生拉伸应变。进一步优选为2％以下。

〔Δr：－0.30～0.20〕

为了抑制在拉深加工中产生凸耳，需要使塑性各向异性的指标、即兰克福德值(r值)的面内各向异性Δr的绝对值较小，如果面内各向异性Δr为－0.30～0.20，则凸耳的产生达到实用上没有问题的水平。优选为－0.15～0.15。此外，从提高拉深加工性的观点考虑，平均兰克福德值(平均r值)优选为1.1以上，而且，轧制方向、与轧制方向成45度的方向和与轧制方向成直角的方向的r值都优选为1.0以上。平均r值是利用以下示出的数学式(2)使用轧制方向的兰克福德值(r₀)、与轧制方向成45度的方向的兰克福德值(r₄₅)和与轧制方向成直角的方向的兰克福德值(r₉₀)而算出的值。

平均r值＝(r₀+2r₄₅+r₉₀)/4…(2)

除上述以外，还优选如下。

〔板厚：超过0.20mm且为0.40mm以下〕

板厚为0.20mm以下、较薄时，由于拉深加工和减薄拉深后的罐身厚变得过薄，因此罐体强度不足。因此，板厚的下限超过0.20mm，优选为0.21mm以上。另一方面，板厚超过0.40mm时，无法充分得到罐体的轻量化的效果，因此板厚的上限为0.40mm以下。这里，板厚是指钢板的厚度，为具有膜层压层的层压钢板时，是指不包含膜层压层的原板的厚度。

〔在钢板的两面或一面具有厚度5μm～40μm的膜层压层〕

为了能够省略涂装工序且确保耐腐蚀性，优选在本发明的钢板的两面或一面贴合厚度5μm～40μm的膜层压层而制成层压钢板。膜层压层的厚度小于5μm时，在制罐后得不到充分的耐腐蚀性，因此厚度的下限为5μm以上。另一方面，即便使膜层压层的厚度超过40μm，不仅效果饱和，而且会使制造成本上升，因此厚度的上限为40μm以下。

＜两片罐用钢板的制造方法＞

〔加热温度：1100℃以上〕

加热工序是指将板坯以加热温度1100℃以上进行加热的工序。如果热轧前的加热温度过低，则氮化物的一部分未溶解。该未溶解成为产生使制罐性降低的粗大AlN的重要因素。因此，加热工序中的加热温度为1100℃以上，优选为1130℃以上。加热温度的上限没有特别规定，但加热温度过高时会生成过量的氧化皮而成为制品表面的缺陷。因此，加热温度的上限优选为1250℃。

〔热轧终轧温度：820℃～920℃〕

如果热轧终轧温度小于820℃，则各向异性变大，Δr的绝对值变大而使制罐性降低。因此，热轧终轧温度的下限为820℃以上，优选为850℃以上。另一方面，如果热轧终轧温度高于920℃，则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，屈服点降低。因此，热轧终轧温度的上限为920℃以下。

〔卷取温度：600℃～700℃〕

如果卷取温度超过700℃，则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，退火板的铁素体粒径变得过于粗大，屈服点下降。因此，卷取温度的上限为700℃以下。另一方面，如果卷取温度小于600℃，则热轧板中的碳化物的生成变得不充分，热轧板中的固溶C量增加，因此退火板的Δr的绝对值变大，在拉深加工时产生凸耳。因此，卷取温度的下限为600℃以上，更优选为640℃以上，进一步优选为超过650℃。

〔酸洗〕

酸洗工序是指对卷取工序后的热轧板进行酸洗的工序。对于酸洗条件，只要能够除去表层氧化皮即可，条件没有特别规定。可以利用常规方法进行酸洗。

〔冷轧：轧制率85％以上〕

冷轧的轧制率是为了防止拉深加工时的凸耳的产生而使Δr的绝对值变小的重要的制造条件。冷轧的轧制率小于85％时，Δr正向变大。因此，冷轧的轧制率的下限为85％以上。另一方面，如果冷轧中的轧制率变得过大，则Δr负向变大，有时产生凸耳。因此，冷轧的轧制率的上限优选为90％以下。

〔退火温度：650℃～750℃，过时效温度带：380℃～500℃，过时效温度带的滞留时间：30s以上〕

为了在退火中进行充分再结晶，形成各向异性小的织构，而且为了使碳化物暂时固溶，利用后述的过时效处理使碳化物再析出，使退火温度的下限为650℃以上、优选为680℃以上、进一步优选为超过690℃。特别是从使屈服点降低的观点考虑，进一步优选使退火温度的下限超过720℃。另一方面，如果退火温度过高，则铁素体粒径粗大化而使屈服点明显降低，因此需要使退火温度的上限为750℃以下。另外，从在卷材内进行均匀加热的观点考虑，优选使退火时间为15s以上。

接着，从退火温度冷却到380℃～500℃的过时效温度带为止，进行在过时效温度带的滞留时间30s以上的过时效处理。过时效温度的上限超过500℃时，碳化物的形成不进行，固溶C残留，屈服伸长率变大，而成为拉伸应变的原因。另外，屈服点过度上升。因此，过时效温度带的上限为500℃以下。另一方面，即便过时效温度过低时，碳化物的形成也不进行，固溶C残留，屈服伸长率变大，而成为拉伸应变的原因。因此，需要使过时效温度带的下限为380℃以上。在该380℃～500℃的过时效温度带滞留一定时间而利用过时效使碳化物再析出，减少固溶C量而使屈服伸长率降低。如果过时效温度带的滞留时间短，则不进行碳化物的形成，过时效的效果变小，因此滞留时间为30s以上。从降低屈服伸长率和使屈服点下降的观点考虑，优选通过使从退火温度到过时效温度带的冷却速度为40℃/s以上来加快碳化物的形成。

〔调质轧制：伸长率0.5％～2.0％〕

为了在调质轧制中降低屈服伸长率，使伸长率的下限为0.5％以上。另一方面，伸长率过大时屈服点上升，因此使伸长率的上限为2.0％以下。另外，从得到低屈服点的观点考虑，伸长率的上限优选小于1.5％。另外，从减小Δr的绝对值的观点考虑，优选将冷轧和调质轧制合计的总冷压率((热轧厚度－调质轧制后的板厚)/热轧厚度×100)为90.0％以下。

根据以上，得到本发明的两片罐用钢板。应予说明，作为钢板的表面处理，可以实施镀Sn、镀Ni和镀Cr等，也可以进一步施加化学转化处理、层压等有机被膜。特别是制成层压钢板的情况下，优选对钢板表面实施电解Cr酸处理。

实施例

对含有以下的表1中示出的钢记号A～P的成分且剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成的钢进行熔炼，得到钢坯。对得到的钢坯按照以下的表2中示出的条件加热后，进行热轧、卷取，利用酸洗而除去氧化皮后，进行冷轧，在连续退火炉中进行退火，以及在380℃～500℃的过时效温度带进行过时效处理，进行调质轧制，得到板厚0.20mm～0.30mm的钢板(钢板No.1～29)。对上述钢板实施作为表面处理的电解Cr酸处理后，制成在钢板的两面热熔接有厚度20μm的PET膜的层压钢板。然后，对制成的层压钢板评价以下的项目1～4。

1.[N as BN]

利用浓硫酸从上述层压钢板上除去有机被覆后，将钢板溶解于溴甲醇溶液，利用硫酸·磷酸混合溶液使残渣分解，测定溶液中的B量，将得到的B量换算为作为形成了总量BN的N量。

2.屈服点、伸长率和屈服伸长率

利用浓硫酸从上述层压钢板上除去PET膜后，自轧制向采取JIS5号拉伸试验，依据JIS Z2241来评价屈服点、伸长率(总伸长率)和屈服伸长率。

3.Δr

利用浓硫酸从上述层压钢板上除去PET膜后，从轧制方向、与轧制方向成45度的方向和与轧制方向成直角的方向切出JIS5号拉伸试验片，通过JIS Z2254中记载的塑性应变比试验方法(拉伸法)来测定Δr。

4.制罐评价

为了评价制罐性，将上述层压钢板冲裁为圆形后，通过拉深比1.88的拉深加工而成型为圆筒杯。以15度间隔对杯边缘部的高度进行测定，由(最大边缘高度－最小边缘高度)/平均边缘高度×100算出凸耳率，如果凸耳率为3％以下则记为“○”，如果为2％以下则记为“◎”，如果超过3％则记为“×”。另外，通过目视观察杯，将几乎观察不到拉伸应变的情况记为“◎”，将看到轻微的拉伸应变的情况为“○”，将拉伸应变显著的情况记为“×”。

将评价结果示于以下的表3。发明例都是屈服点为280MPa～420MPa，屈服伸长率为3％以下，Δr为－0.3～0.2，在拉深加工和减薄拉深中具有优异的加工性。与此相对，在比较例中，上述特性中的任一者以上差。综上，根据本发明，可确认能够提供在拉深加工和减薄拉深中具有优异的成型性的两片罐用钢板及其制造方法。

[表1]

[表2]

[表3]

表3

产业上的可利用性

Claims

1.一种两片罐用钢板，其特征在于，以质量％计，含有C：0.010％以上且小于0.030％、Si：0.04％以下、Mn：0.10％以上且小于0.40％、P：0.02％以下、S：0.020％以下、Al：超过0.030％且为0.100％以下、N：0.0005％以上且小于0.0030％、B：0.0005％～0.0030％，剩余部分由Fe和不可避免的杂质构成，以BN的形式存在的N量([N as BN])和总N量([N])满足下述数学式(1)，屈服点超过280MPa且小于420MPa，屈服伸长率为3％以下，Δr为－0.30～0.20，

[N as BN]/[N]＞0.5…(1)。

2.根据权利要求1所述的两片罐用钢板，其特征在于，板厚超过0.20mm且为0.40mm以下。

3.根据权利要求1或2所述的两片罐用钢板，其中，在两面或一面具有厚度5μm～40μm的膜层压层。

4.一种两片罐用钢板的制造方法，其特征在于，是权利要求1～3中任一项所述的两片罐用钢板的制造方法，包含如下工序：

加热工序，将板坯以加热温度1100℃以上进行加热；

热轧工序，将所述加热工序后的板坯以热轧终轧温度820℃～920℃的条件进行热轧；

卷取工序，将所述热轧工序中得到的热轧板以卷取温度600℃～700℃进行卷取；

酸洗工序，对所述卷取工序后的热轧板进行酸洗；

冷轧工序，将所述酸洗后的热轧板以轧制率85％以上的条件进行冷轧；

连续退火工序，将所述冷轧工序中得到的冷轧板以退火温度650℃～750℃的条件退火后，进行使380℃～500℃的温度区域的滞留时间为30s以上的过时效处理；和

调质轧制工序，将所述连续退火工序中得到的退火板以伸长率0.5％～2.0％的条件进行轧制。