JP2003183738A - 強度、加工性に優れた薄肉化深絞りしごき缶用鋼板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、陽圧缶におけるドーム状に加工され
た缶底部の挫屈強度に優れた薄肉化深絞りしごき缶用鋼
板の製造方法を提供する。 【解決手段】冷延鋼板の鋼組成を、質量％で、Ｃ：０．
０１〜０．０６％、Ｍｎ：０．１〜０．６％、Ａｌ：
０．０１〜０．１２％、Ｎ：０．００１〜０．００５
％、残部Ｆｅおよび不可避不純物とし、冷延後の再結晶
焼鈍を焼鈍均熱温度：６１０〜７００℃、焼鈍均熱時
間：１０〜６０秒、焼鈍均熱後、２００℃までの冷却に
要する時間：１００秒以下で、且つ（Ａｌ／Ｎ）＋０．
３４×（焼鈍均熱温度）＋０．６３×（焼鈍均熱時間）
≦３０５の再結晶焼鈍を行う。但し、Ａｌ／Ｎ：Ａｌ、
Ｎの質量比、焼鈍均熱温度（℃）、焼鈍均熱時間（秒）

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、飲料缶などの薄肉
化深絞りしごき缶に用いられる樹脂フィルムラミネート
鋼板の製造方法に関し、特に強度、加工性に優れ、缶体
の軽量化のため、薄肉化した場合においても耐圧強度に
優れたものに関する。 【０００２】 【従来の技術】スチール製飲料缶において、缶内部を陽
圧とする陽圧缶には、ＤＩ（Ｄｒａｗｎ ａｎｄ Ｉｒ
ｏｎｉｎｇ）缶と薄肉化深絞りしごき缶が用いられ、従
来、ＤＩ缶が主流であったが、今後、製缶工程での環境
負荷が少ない、薄肉化深絞りしごき缶が増大すると予想
されている。 【０００３】薄肉化深絞りしごき缶には、Ｃ量０．１％
を含有する鋼板の二回冷圧材（以下ＤＲ材）を原板とす
る樹脂フィルムラミネート鋼板が用いられていたが、缶
体コストの低減が、最近、特に要求されるようになり、
特開平７−３４１９２号公報、特開平７−３４１９４号
公報などにＣ量を低減し加工性を向上させた薄肉化深絞
りしごき缶用鋼板およびその製造方法が提案されてい
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、陽圧缶
の軽量化のため、鋼板を薄肉とした場合、内圧がド−ム
状に加工された缶底部の座屈限界：耐圧強度を超えて座
屈する現象およびその影響として缶底部の形状や鋼板の
板厚、強度が影響を与えることが知られ、今後の薄肉化
深絞りしごき缶の軽量化において、薄肉化した場合でも
製缶後の耐圧強度に優れた高加工性鋼板の開発が課題と
されている。 【０００５】本発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、薄肉化深絞りしごき缶に適した強度、加工性に優れ
た樹脂フィルムラミネート鋼板の製造方法を提供するこ
とを目的とする。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、缶底部の
座屈限界の内圧（以下、耐圧強度）を向上させる鋼板製
造条件を見出すべく、冷延以降の鋼板製造から薄肉化深
絞りしごき缶の製造にいたる各工程の影響について詳細
に検討をおこなった。図６に概略の工程を示す。 【０００７】薄肉化深絞りしごき缶は、薄肉化深絞りし
ごき加工工程後、ドーム加工により、缶底部をドーム状
とし、その後、フィルム表面に塗布されたワックスの除
去とフィルムの加工歪を除去する目的で加熱処理される
ものであり、薄肉化深絞りしごき加工工程では、鋼板の
絞り変形抵抗やブランクホルダーとの摩擦抵抗に由来す
る後方張力の作用下で小径のダイ肩部での曲げ曲げ戻し
加工により薄肉化を行った後に、しごきダイスでのしご
き加工によりさらに薄肉化を行っている。 【０００８】これらの工程において、本発明者らは、ワ
ックスの除去とフィルムの加工歪を除去するため、缶体
を加熱処理する工程において、ドーム加工で導入された
転位に鋼中固溶元素が固着し、歪時効硬化を生じること
により、耐圧強度が決定されることを見出し、耐圧強度
の向上に、歪時効硬化に寄与する鋼中固溶元素をドーム
加工の際に十分確保することの重要性を知見した。 【０００９】一方、薄肉化深絞りしごき缶に用いられる
樹脂フィルムをラミネートした鋼板では、ラミネートの
ための加熱により、転位を固着する固溶元素が消費さ
れ、特にこの加熱ではＮに比べて拡散の早いＣが転位を
固着するため、鋼中Ｃはこの段階で消費され、製缶工程
での歪時効硬化には鋼中固溶Ｎの寄与大きく、缶底部の
座屈限界が鋼中固溶Ｎにより支配されることを見出し
た。 【００１０】更に、本発明者らは、Ｎの析出を促進させ
るＡｌとＮの質量比、Ａｌ／Ｎと耐圧強度の関係、およ
び製造工程において最もＮの析出に影響の大きい焼鈍均
熱温度、焼鈍均熱時間と耐圧強度の関係について検討を
行い、耐圧強度に及ぼすＡｌ／Ｎ，焼鈍均熱温度、焼鈍
均熱時間の影響を一元的に示す指標を見出した。 【００１１】本発明は以上の知見をもとに、更に検討を
加えてなされたものであり、すなわち、本発明は、 １．二回冷圧の冷延鋼板に樹脂フィルムを加熱しながら
ラミネートする薄肉化深絞りしごき缶用鋼板の製造にお
いて、該冷延鋼板の鋼組成を、質量％で、Ｃ：０．０１
〜０．０６％、Ｍｎ：０．１〜０．６％、Ａｌ：０．０
１〜０．１２％、Ｎ：０．００１〜０．００５％、残部
Ｆｅおよび不可避不純物とし、一次冷延後の再結晶焼鈍
を焼鈍均熱温度：６１０〜７００℃、焼鈍均熱時間：１
０〜６０秒、焼鈍均熱後、２００℃までの冷却に要する
時間：１００秒以下で、且つ下記（１）式を満たす再結
晶焼鈍とすることを特徴とする強度、加工性に優れた薄
肉化深絞りしごき缶用鋼板の製造方法。 【００１２】 （Ａｌ／Ｎ）＋０．３４×（焼鈍均熱温度）＋０．６３×（焼鈍均熱時間）≦３ ０５ （１） 但し、Ａｌ／Ｎ：Ａｌ、Ｎの質量比、焼鈍均熱温度
（℃）、焼鈍均熱時間（秒） 【００１３】 【発明の実施の形態】本発明は、成分組成、製造条件
（再加熱焼鈍）を一定範囲内とし、更に両者の関係を所
望の特性が得られるように規定する。以下、それらの限
定理由について詳細に説明する。 【００１４】１．成分組成 Ｃ Ｃは鋼板強度を確保するため、重要で添加する。薄肉化
深絞りしごき缶用鋼板としての実用的な強度を確保する
ため０．０１％以上添加する。一方、０．０６％を超え
ると鋼板が硬化し、鋼板の加工性が損なわれるようにな
るため、０．０１〜０．０６％（０．０１％以上、０．
０６％以下）とする。 【００１５】Ｍｎ Ｍｎは鋼板強度を確保し、熱間脆性を防止するため０．
１％以上添加する。一方、０．６％を超えると鋼板が硬
化し、製缶に必要な加工性が損なわれるため、０．１〜
０．６％、望ましくは０．１５〜０．５５％とする。 【００１６】Ａｌ Ａｌは溶鋼の脱酸およびＮの析出状態を制御するため添
加し、特に、Ｎとの関係において重要な元素である。
０．０１％未満では、脱酸効果が十分得られず、一方、
０．１２％を超えると歪時効硬化が低下するようにな
り、また、非金属介在物による表面疵が増大するため、
０．０１〜０．１２％とする。 【００１７】Ｎ Ｎは、本発明では、歪時効硬化、鋼板強度の観点からそ
の量を規定する。０．００１％未満では、歪時効硬化が
十分でなく、０．００５％を超えると鋼板自体が硬化
し、製缶性が低下するため、０．００１〜０．００５％
とする。 【００１８】尚、鋼中Ｎ量を０．００１％未満とするた
めには、製鋼での脱Ｎ処理が長時間となり経済性が低下
し、介在物混入の危険性も増大し、このような観点から
も好ましくない。 【００１９】２．製造条件 本発明では、鋼板製造条件において再結晶焼鈍について
規定する。再結晶焼鈍は、缶体の強度に影響を及ぼす鋼
中固溶Ｃ，Ｎ量を制御するため重要であり、その温度、
時間を規定する。 【００２０】再結晶焼鈍 焼鈍均熱温度 焼鈍均熱温度は６１０℃未満では、殆ど再結晶が進行せ
ず製缶加工性が著しく劣化するため、６１０℃以上とす
る。一方、７００℃を超えると鋼中Ｎの殆どが、ＡｌＮ
として析出するため、製缶後の加熱による歪時効硬化が
小さくなるため、６１０〜７００℃とする。 【００２１】焼鈍均熱時間 焼鈍均熱時間は１０秒未満では再結晶が進行せず製缶加
工性が著しく劣化するため、１０秒以上とする。一方、
６０秒を超えると生産性が低下するため、１０〜６０秒
とする。 【００２２】焼鈍後冷却条件 焼鈍均熱後、２００℃まで１００秒を超えるように冷却
すると、冷却初期においてＮがＡｌＮとして析出し、製
缶後の加熱で十分な歪時効硬化が得られなくなるため、
１００秒以下で冷却する。 【００２３】本発明において、製鋼法は、特に規定しな
いが、鋳造は鋳片の均一性の観点から、連続鋳造が望ま
しい。また、鋳片の加熱は、窒化物の再溶解のため、１
２５０℃以上が望ましい。 【００２４】熱延は、熱延鋼板の表面性状、機械特性お
よびその均一性の観点から、仕上温度は８７０℃以上、
巻取温度は５６０〜６４０℃とすることが望ましい。 【００２５】酸洗、一次冷間圧延条件は特に規定しな
い。 【００２６】二次冷間圧延条件は、板厚精度、機械特性
および異方性の観点から圧延率を５〜２０％とすること
が望ましい。 【００２７】二次冷間圧延後、樹脂フィルムをラミネー
トするための下地処理はその方法を特に規定しないが、
耐食性、フィルム密着性、製造コストの観点からＴＦＳ
またはこれに類する電解クロメート処理が望ましい。 【００２８】表面処理後、樹脂フィルムを加熱しなが
ら、ラミネートする。樹脂フィルムの種類は特に限定し
ないが、製缶加工性、耐食性及びドーム加工後の加熱処
理における歪時効硬化の確保の観点からポリエチレンテ
レフタレートまたはこれに類する樹脂フィルムが望まし
い。 【００２９】３．（Ａｌ／Ｎ）＋０．３４×（焼鈍均熱
温度）＋０．６３×（焼鈍均熱時間）≦３０５ 但し、Ａｌ／Ｎ：Ａｌ、Ｎの質量比、焼鈍均熱温度
（℃）、焼鈍均熱時間（秒） 本パラメータ式は、鋼中Ｎの状態を規定し、薄肉化深絞
りしごき缶の耐圧強度を向上させるもので、Ｎの析出に
影響を及ぼすＡｌ／Ｎ，焼鈍温度、焼鈍時間のそれぞれ
と耐圧強度との関係を詳細に検討した結果得られたもの
である。 【００３０】以下その構成について詳細に説明する。 【００３１】本パラメータ式を求めるに当たっては、耐
圧強度を示す指標として、製缶工程と同様に歪加工後、
加熱処理を付与した鋼板の引張強度を用い、該鋼板に付
与する歪はドーム加工部と同等の相当歪０．２を再現性
に優れる圧延法により付与した。 【００３２】この際の加熱条件は実機製缶での加熱量を
相当歪０．２を圧延法により付与した平板において再現
するため２１０℃で３分間の加熱を行った。尚、２１０
℃で３分間の加熱を施す場合は十分な熱容量を備えた熱
風循環炉で行うのが望ましい。 【００３３】図１に引張強度上昇量（歪加工後、加熱処
理を付与した鋼板の引張強度と歪加工や加熱処理を行わ
ない鋼板（以下原板鋼板）の引張強度との差）が該原板
鋼板から製缶した缶体の耐圧強度と基準値との差に及ぼ
す影響を示す。 【００３４】ここで引張強度上昇量は、供試鋼としてＡ
ｌ，Ｎ量、製造条件を種々変化させた鋼板に圧延で相当
歪０．２の加工を行ったものよりＪＩＳ５号引張試験片
を採取後、２１０℃で３分間の加熱をした後に引張試験
を行い求めた引張強度と、歪加工と加熱処理を行なわな
い原板鋼板から採取したＪＩＳ５号試験片の引張強度と
の差として求めた。 【００３５】一方、製缶した缶体の耐圧強度と基準値と
の差は基準値を陽圧缶として必要とされる最低耐圧強度
値とし、製缶した缶体の耐圧強度実測値との差として求
めた。 【００３６】図より、引張強度上昇量と耐圧強度実測値
と基準値との差との相関は明らかで、引張強度上昇量が
８０ＭＰａ以上となると実缶の耐圧強度は基準値を超え
るようになる。 【００３７】そこで、以降の検討においては、実缶の耐
圧強度を相当歪０．２の加工をおこなった鋼板よりＪＩ
Ｓ５号引張試験片を採取し、２１０℃で３分の加熱した
後、求めた引張強度により、評価をおこなった。 【００３８】図２は、焼鈍条件を一定にした場合の、Ａ
ｌ／Ｎと引張強度上昇量の関係を示すもので、Ａｌ／Ｎ
が大きくなるに従い、引張強度上昇量は低下するが、Ａ
ｌ／Ｎが９０前後を超えると、引張強度上昇量は著しく
低下するようになる。 【００３９】図３は、Ａｌ／Ｎ，焼鈍均熱時間を一定に
した場合に、焼鈍均熱温度と引張強度上昇量の関係を示
すもので、焼鈍均熱温度が高くなるに従い、引張強度上
昇量は低下するが、焼鈍均熱温度が７００℃前後を超え
ると、引張強度上昇量は著しく低下するようになる。 【００４０】図４は、Ａｌ／Ｎ，焼鈍均熱温度を一定に
した場合に、焼鈍均熱時間と引張強度上昇量の関係を示
すもので、焼鈍均熱時間が長くなるに従い、引張強度上
昇量は低下するが、焼鈍均熱時間が６０秒を超えると、
引張強度上昇量は著しく低下するようになる。 【００４１】図２〜４より、引張強度上昇量、すなわ
ち、耐圧強度は、Ａｌ／Ｎ，焼鈍均熱時間および焼鈍均
熱温度のそれぞれに影響をうけることが明らかで、引張
強度上昇量として８０ＭＰａ以上を確保する場合、これ
ら相互の関係を適切に規定することが重要である。 【００４２】図５は、引張強度上昇量、すなわち、耐圧
強度に（Ａｌ／Ｎ）＋０．３４×（焼鈍均熱温度）＋
０．６３×（焼鈍均熱時間）が及ぼす影響を示すもの
で、該パラメータ式が３０５を超えると引張強度上昇量
は約８０ＭＰａ程度から、不連続的に急激にその半分程
度に減少する。 【００４３】そこで、本発明では、（Ａｌ／Ｎ）＋０．
３４×（焼鈍均熱温度）＋０．６３×（焼鈍均熱時間）
≦３０５とする。 【００４４】但し、Ａｌ／Ｎ：Ａｌ、Ｎの質量比、焼鈍
均熱温度（℃）、焼鈍均熱時間（秒） 本パラメータ式が、３０５以下の場合、焼鈍後において
も十分な量の鋼中Ｎが固溶状態で残存し、製缶後の加熱
で歪み時効硬化が生じるためと推測される。 【００４５】尚、本パラメータ式が３０５以下であって
も焼鈍均熱温度が７００℃を超えたり、焼鈍均熱時間が
６０秒間を超える場合には図５に従わず引張強度上昇量
は８０ＭＰａ以下となり耐圧強度実測値も基準値以下と
なった。 【００４６】 【実施例】表１に示す化学成分の鋼を溶製し、１２５０
℃で加熱後、仕上温度８９０℃、巻取温度６４０℃で熱
間圧延し、板厚１．８ｍｍの熱延板とした。塩酸酸洗
後、冷間圧延後（一次冷圧後）、種々の均熱温度、均熱
時間で焼鈍し、均熱後、１０℃／ｓで冷却をおこなっ
た。 【００４７】その後、圧下率８〜１８％の冷間圧延（二
次冷圧）を行い、板厚０．１８ｍｍとし、電解クロメー
ト処理後、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルムを
加熱しながらラミネートし、薄肉化深絞りしごき缶用鋼
板とした。 【００４８】次に、得られた鋼板に、圧延により相当歪
０．２の加工を施し、ＪＩＳ５号引張試験片を採取し
た。該引張試験片を熱風循環炉で２１０℃×３分で熱処
理した後、ＪＩＳＺ２２４１準拠した引張試験により引
張強度を求め、原板の引張強度との差：引張強度上昇量
を求めた。 【００４９】一方、ラミネート後の原板から、実験室的
に薄肉化深絞りしごき加工により缶体を試作し、ドーム
加工後、実缶相当の加熱処理を施した缶体に圧力を負荷
し、求めた耐圧強度測定値と陽圧缶として必要とされる
最低耐圧強度値との差を求めた。 【００５０】表２に結果を示す。製缶加工性は、深絞り
加工による缶の成形性を判断するもので、製缶加工時に
破断したものは×とした。表２より明らかなように、本
発明鋼は、いづれも引張強度上昇量が８０ＭＰａ以上と
なっている。 【００５１】耐圧強度測定値と陽圧缶として必要とされ
る最低耐圧強度値との差は、本発明冷ではいずれも０以
上となり、十分な耐圧強度を有することを示している。 【００５２】 【表１】 【００５３】 【表２】 【００５４】 【発明の効果】本発明によれば、成分組成と製造条件の
調整により、耐圧強度に優れた薄肉化深絞りしごき缶用
鋼板が得られ、産業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】 【図１】｛実缶の耐圧強度と基準値（陽圧缶として必要
とされる最低耐圧強度値）との差｝に及ぼす｛歪加工
後、加熱処理を付与した鋼板の引張強度と原板鋼板の引
張強度の差｝の影響を示す図。 【図２】｛歪加工後、加熱処理を付与した鋼板の引張強
度と原板鋼板の引張強度の差｝に及ぼすＡｌ／Ｎの影響
を示す図。 【図３】｛歪加工後、加熱処理を付与した鋼板の引張強
度と原板鋼板の引張強度の差｝に及ぼす焼鈍均熱温度の
影響を示す図。 【図４】｛歪加工後、加熱処理を付与した鋼板の引張強
度と原板鋼板の引張強度の差｝に及ぼす焼鈍均熱時間の
影響を示す図。 【図５】｛歪加工後、加熱処理を付与した鋼板の引張強
度と原板鋼板の引張強度の差｝に及ぼすパラメータ式：
ｆ（Ａｌ／Ｎ，焼鈍均熱温度、焼鈍均熱時間）の影響を
示す図。 【図６】缶用鋼板の製造（冷延以降）から製缶にいたる
工程を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 真介 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 海津 享 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 岩佐 浩樹 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 Ｆターム(参考） 3E033 AA06 BA08 BB08 CA06 FA01 GA02 4K037 EA01 EA05 EA15 EB01 EB06 FA03 FC04 FE02 FG01 FG03 FJ04 FK02

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 二回冷圧の冷延鋼板に、樹脂フィルムを
   加熱しながらラミネートする薄肉化深絞りしごき缶用鋼
   板の製造において、 該冷延鋼板の鋼組成を、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．
   ０６％、Ｍｎ：０．１〜０．６％、Ａｌ：０．０１〜
   ０．１２％、Ｎ：０．００１〜０．００５％、残部Ｆｅ
   および不可避不純物とし、 一次冷延後の再結晶焼鈍を焼鈍均熱温度：６１０〜７０
   ０℃、焼鈍均熱時間：１０〜６０秒、焼鈍均熱後、２０
   ０℃までの冷却に要する時間：１００秒以下で、且つ下
   記（１）式を満たす再結晶焼鈍とすることを特徴とする
   強度、加工性に優れた薄肉化深絞りしごき缶用鋼板の製
   造方法。 （Ａｌ／Ｎ）＋０．３４×（焼鈍均熱温度）＋０．６３×（焼鈍均熱時間）≦３ ０５ （１） 但し、Ａｌ／Ｎ：Ａｌ、Ｎの質量比、焼鈍均熱温度
   （℃）、焼鈍均熱時間（秒）