JP2010180423A - 高加工性缶用鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】鋼成分は、質量%で、C:0.0016〜0.0050%、Si:0.10%以下、Mn:0.10〜0.80%、P:0.001〜0.020%、S:0.001〜0.020%、Al:0.005〜0.100%、N:0.030%以下、Nb:0.003〜0.030%、B:0.0002〜0.0050%を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、圧延方向の引張強度が400MPa以上、圧延直角方向の引張強度が430MPa以上であり、かつ、圧延方向の破断伸びが15%以上、圧延直角方向の破断伸びが10%以上である。熱間圧延後、圧延率89〜93%の一次冷間圧延および630℃〜790℃での焼鈍処理を施し、次いで、10%超え30%以下の圧延率で二次冷間圧延を施すことで得られる。
【選択図】なし
Description
溶接により缶胴を円筒成形し、底や蓋を巻き締めにより缶胴に接合する3ピース缶については、一回の冷間圧延と引き続く焼鈍、調質圧延により製造されるSR(Single Reduce)材が用いられており、コーヒーなどの飲料缶では0.175mm程度の厚さの鋼板が用いられている。
また、鋼板を薄くする手段としては、焼鈍の後に再度冷間圧延を行うDR(Double Reduce)材を用いる方法があり、SR材に比べ板厚を小さくすることが容易である。このDR材は、缶用鋼板としては主に絞り缶などに用いられている。3ピース缶にDR材を用いる場合、鋼板の加工性が問題となる。3ピース缶胴は蓋や底を巻き締めるため、円筒成形した後に両端の径を広げるフランジ加工を施す。円筒成形は長方形の鋼板を丸めて通電溶接する方法が主に用いられているが、DR材を用いた場合はフランジ加工の際に鋼板の割れを生じることがある。特に、最近は、3ピース飲料缶の製造方法として、鋼板の圧延方向に沿って缶胴の溶接を行う方法が主流である。そのため、フランジ加工において伸び変形を生じるのは主に鋼板の圧延直角方向であり、この方向の加工性が重要となっている。
具体的には、缶胴の径とフランジ加工量より、圧延直角方向の破断伸びにして10%が必要である。圧延方向の破断伸びは、主に缶胴に対してビード等の加工を施す際に15%程度が必要となる。
一方で、製品の流通過程における缶体の変形を防ぐために、鋼板の強度は缶胴周方向の引張強度で430MPa以上が必要となる。上述したように、鋼板の圧延直角方向を缶胴周方向とする製缶方法が主流であるので、圧延直角方向の引張強度が430MPaである必要がある。圧延方向の引張強度は缶胴の軸方向の座屈を防止するため、400MPaが必要となる。
DR材は焼鈍後に再度冷間圧延を施すため、SR材に比べて硬くなる。そのため、鋼板が良好な加工性を備えるためには十分な破断伸びを有すること、すなわち軟質な素材であることが必要である。この点で、炭素鋼はC量が少ないほど軟らかくなるので、極低炭素鋼を用いることとなる。
また、二次冷間圧延の圧下率が大きくなるとそれに伴い鋼板の硬度上昇も大きくなるので、加工性確保のためには二次冷間圧延の圧下率を適正な範囲に制限する必要がある。
さらに、DR材は二次冷間圧延による歪が加えられており、溶接時に与えられる熱により溶接部近傍の領域で再結晶が生じる。再結晶した領域は他の部分に比べ軟らかくなるので、フランジ加工の際に変形が集中し、割れを生じることとなる。これを防ぐために、鋼板に焼入れ性を付与する必要がある。本発明では、Bを適正量添加することにより、溶接時の焼入れ性を高め、溶接部近傍の軟化を防ぐことが可能である。
[1]質量%で、C:0.0016〜0.0050%、Si:0.10%以下、Mn:0.10〜0.80%、P:0.001〜0.020%、S:0.001〜0.020%、Al:0.005〜0.100%、N:0.030%以下、Nb:0.003〜0.030%、B:0.0002〜0.0050%を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、圧延方向の引張強度が400MPa以上、圧延直角方向の引張強度が430MPa以上であり、かつ、圧延方向の破断伸びが15%以上、圧延直角方向の破断伸びが10%以上であることを特徴とする高加工性缶用鋼板。
[2]前記[1]において、圧延方向断面において、結晶粒径が7〜12μmであることを特徴とする高加工性缶用鋼板。
[3]前記[1]または[2]において、圧延方向断面における結晶粒の展伸度が2.0〜3.0であることを特徴とする高加工性缶用鋼板。
[4]質量%で、C:0.0016〜0.0050%、Si:0.10%以下、Mn:0.10〜0.80%、P:0.001〜0.020%、S:0.001〜0.020%、Al:0.005〜0.100%、N:0.030%以下、Nb:0.003〜0.030%、B:0.0002〜0.0050%を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる鋼を連続鋳造によりスラブとし、得られたスラブに対して、仕上げ圧延温度880℃〜960℃、巻き取り温度560℃〜750℃で熱間圧延し、次いで、圧延率89〜93%の一次冷間圧延および630℃〜790℃での焼鈍処理を施し、次いで、10%超え30%以下の圧延率で二次冷間圧延を施すことを特徴とする高加工性缶用鋼板の製造方法。
なお、本明細書において、鋼の成分を示す%は、すべて質量%である。
詳細には、本発明は、極低炭素鋼にBを添加し、二次冷間圧延率を適正な値に設定することにより、圧延方向の引張強度が400MPa以上、圧延直角方向の引張強度が430MPa以上であり、かつ圧延方向の破断伸びが15%以上、圧延直角方向の破断伸びが10%以上の鋼板を確実に製造することができる。
その結果、原板(鋼板)の加工性向上により、3ピース缶のフランジ加工時に割れを生じず、板厚の薄いDR材による製缶が可能となり、3ピース缶の大幅な薄肉化が達成される。
本発明の缶用鋼板は、圧延方向の引張強度が400MPa以上、圧延直角方向の引張強度が430MPa以上であり、かつ圧延方向の破断伸びが15%以上、圧延直角方向の破断伸びが10%以上の高加工性缶用鋼板である。極低炭鋼にBを添加して軟質のまま焼入れ性を付与し、かつ二次冷間圧延率を適正な条件に設定することにより、溶接部のフランジ加工性を確保しつつDR法による極薄鋼板を製造することが可能となる。
本発明の缶用鋼板においては、二次冷間圧延後の加工性を確保するため、素材を軟質な鋼とする必要がある。一般にC量が多くなるほど鋼は硬くなるので、C含有量の上限は0.0050%とする。C量が0.0050%を超えると、鋼板の加工性が損なわれ、フランジ加工等の製缶加工が困難になる。一方、C量を0. 0016%未満とするには精錬工程において脱炭コストが大きくなり、好ましくないので、C含有量の下限は0.0016%とする。
Siは、その量が0.10%を超えると、表面処理性の低下、耐食性の劣化等の問題を引き起こすので、上限を0.10%とする。
Mnは、Sによる熱延中の赤熱脆性を防止し、結晶粒を微細化する作用を有し、望ましい材質を確保する上で必要な元素である。これらの効果を発揮するためには少なくとも0.1%以上の添加が必要である。一方、Mnを多量に添加し過ぎると、耐食性が劣化し、また鋼板が硬質化して、フランジ加工性、ネック加工性を劣化させるので、その上限を0.80%とする。
Pは、鋼を硬質化させ、フランジ加工性やネック加工性を悪化させると同時に、耐食性をも悪化させる有害な元素であるため、その上限を0.020%とする。一方、Pを0.001%未満とするには脱リンコストが過大となる。よって、P量の下限は0.001%とする。
Sは、鋼中で介在物として存在し、延性の低下、耐食性の劣化をもたらす有害な元素であるので0.020%以下に制限する。一方、Sを0.001%未満とするには脱硫コストが過大となる。よって、S量の下限は0.001%とする。
Alは、製鋼時の脱酸材として必要な元素である。添加量が少ないと、脱酸が不十分となり、介在物が増加し、フランジ加工性が劣化する。一方、含有量が多過ぎると、アルミナクラスターなどに起因する表面欠陥の発生頻度が増加する。よって、Alの添加量は0.005 〜0.100%とする。
Nは多量に添加すると、熱間延性が劣化し、連続鋳造においてスラブの割れが発生する。よって、N含有量の上限は0.030%に限定する。また、Nを0.001%未満とするには精錬コストが過大となるので、好ましくは、N量の下限は0.001%とする。
Nbを添加することにより、焼鈍時の過大な粒成長を抑えることができる。Nb量が0.003%未満であるとこの効果が発揮されない。従って、Nb量の下限は0.003%とする。一方、Nbを0.030%を超えて含有すると加工性を損なうようになる。従って、Nb量の上限は0.030%とする。
Bは溶接部の軟化を防ぐために必須の元素であり、また焼鈍時の粒成長を抑えて粒径を小さくするためにも必要である。Bの含有量が0.0002%未満ではその性能が十分に発揮されない。従って、B含有量の下限を0.0002%とする。一方、B量が0.0050%を超えても更なる性能向上は望めず、却ってコスト高を招く。よって、B量の上限を0.0050%とする。より好ましいB量の範囲としては、0.0011〜0.0020%である。
また、圧延方向断面の結晶粒径と結晶粒展伸度も測定した。測定方法は以下の通りである。定法により研磨、エッチングを施してフェライト粒界を現出した試料断面を光学顕微鏡により観察し、単位長さの直線が横切る結晶粒の数を数え、結晶粒径を計算する。鋼板の長手方向と厚さ方向での粒径の比を展伸度とする。
得られた結果を表3に示す。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.0016〜0.0050%、Si:0.10%以下、Mn:0.10〜0.80%、P:0.001〜0.020%、S:0.001〜0.020%、Al:0.005〜0.100%、N:0.030%以下、Nb:0.003〜0.030%、B:0.0002〜0.0050%を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、圧延方向の引張強度が400MPa以上、圧延直角方向の引張強度が430MPa以上であり、かつ、圧延方向の破断伸びが15%以上、圧延直角方向の破断伸びが10%以上であることを特徴とする高加工性缶用鋼板。
- 圧延方向断面において、結晶粒径が7〜12μmであることを特徴とする請求項1に記載の高加工性缶用鋼板。
- 圧延方向断面における結晶粒の展伸度が2.0〜3.0であることを特徴とする請求項1または2に記載の高加工性缶用鋼板。
- 質量%で、C:0.0016〜0.0050%、Si:0.10%以下、Mn:0.10〜0.80%、P:0.001〜0.020%、S:0.001〜0.020%、Al:0.005〜0.100%、N:0.030%以下、Nb:0.003〜0.030%、B:0.0002〜0.0050%を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる鋼を連続鋳造によりスラブとし、得られたスラブに対して、仕上げ圧延温度880℃〜960℃、巻き取り温度560℃〜750℃で熱間圧延し、次いで、圧延率89〜93%の一次冷間圧延および630℃〜790℃での焼鈍処理を施し、次いで、10%超え30%以下の圧延率で二次冷間圧延を施すことを特徴とする高加工性缶用鋼板の製造方法。
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