JP2011137223A - 缶用鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】質量%で、C:0.070%以上0.080%未満、Si:0.003%以上0.10%以下、Mn:0.51%以上0.60%以下等を含有し、圧延方向断面において、平均結晶粒径が5μm以上、結晶粒の展伸度が2.0以下であり、板厚の3/8の深さから板厚の4/8の深さまでの間の断面の平均ビッカース硬度から、表面から板厚の1/8の深さまでの間の断面の平均ビッカース硬度を引いた硬度差が10ポイント以上、および/又は板厚の3/8の深さから板厚の4/8の深さまでの間の断面の最大ビッカース硬度から、表面から板厚の1/8の深さまでの間の断面の最大ビッカース硬度を引いた硬度差が20ポイント以上、引張強度が500MPa以上、破断伸びが10%以上であることを特徴とする高強度高加工性缶用鋼板。
【選択図】なし
Description
DR材は焼鈍後に冷間圧延を施すことで加工硬化が生じるため、薄くて硬い鋼板であるが、DR材は延性に乏しいため、SR材に比べて加工性に劣る。
また、板厚の3/8の深さとは、表面から板厚中心方向に板厚の3/8の距離を隔てた位置を示す。その他の、板厚の4/8の深さ、板厚の1/8の深さ、板厚の1/4の深さ、板厚の1/20の深さも同様である。
本発明の缶用鋼板は、引張強度が500MPa以上でかつ破断伸びが10%以上の高強度高加工性缶用鋼板である。そして、このような鋼板は、0.070%以上0.080%未満のCを含有する鋼を用いて、熱間圧延後の巻き取り温度および二次冷間圧延率を適正な条件に設定することにより、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、二次冷間圧延率を抑えて伸びを確保する一方、C量を高めとすることで高強度を発揮する。C量が0.070%未満であると、鋼板の薄肉化による顕著な経済効果を得るために必要な引張強度500MPaが得られない。したがって、C量は0.070%以上とする。一方、C量が0.080%以上では過剰に硬質となり、加工性を確保したまま二次冷間圧延で薄い鋼板を製造することが不可能となる。したがって、C量の上限は0.080%未満とする。
Si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、上限は0.10%とする。一方、0.003%未満とするには精錬コストが過大となるため、下限は0.003%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。さらに薄肉化した材料で缶強度を満足するには材料の高強度化が必要である。この高強度化に対応するためにはMn量は0.51%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、また鋼板が過剰に硬質化するので、上限は0.60%とする。
Pは、鋼を硬質化させ、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。そのため、上限は0.100%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、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。そのため、上限は0.020%とする。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、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、加工性が劣化する。含有量が0.005%以上であれば十分に脱酸が行われているとみなすことができる。一方、含有量が0.100%を超えると、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量は0.005%以上0.100%以下とする。
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、上限は0.010%とする。なお、N量を0.001%未満とするには精錬コストが過大となるので、N量は0.001%以上とすることが好ましい。
なお、残部はFeおよび不可避的不純物とする。
展伸度は増加するが、20%程度までの二次冷間圧延率で上記の展伸度に抑えるためには、鋼が0.070%以上のCを含んでいる必要がある。すなわち、Cが0.070%未満であると熱間圧延後に析出するセメンタイト粒の数が少なくなり、結果的に固溶Cが多く残存する。固溶Cは焼鈍時の粒成長を抑えるため、一次冷間圧延によって扁平した結晶粒の形状が残存し、展伸度は大きくなる。
なお、上記圧延方向断面における平均結晶粒径および上記圧延方向断面における結晶粒の展伸度は「JIS G 0551」に示される結晶粒度の顕微鏡試験方法により測定することができる。
表層が硬質化した場合は強度が高くなるが、硬質な表層で軟質な中央層が挟まれるため、板全体が拘束されて伸びが低下し、くびれが発生しやすくなり加工性が低下する。表層が軟質で中央層が硬質な場合は板の中央層のみが拘束されるため強度が高く、伸びの低下とくびれが発生しない高強度高加工性鋼板が得られる。断面平均硬度の差が10ポイント未満以内、および/又は断面最大硬度が20ポイント未満以内では、板全体が均質な硬度のため、現行の材料と何ら変わりは無く、高強度高加工性鋼板を得ることは出来ない。断面平均硬度の差が10ポイント以上、および/又は断面最大硬度が20ポイント以上とすることで引張強度が500MPa以上、破断伸びが10%以上とすることが出来る。
平均N量差が10ppm未満では、板全体が均質なN量のため、表層のN量が低下することによる軟質化は期待できず、現行の材料と何ら変わりは無く、高強度高加工性鋼板を得ることは出来ない。平均N量の差が10ppm以上とすることで引張強度が500MPa以上、破断伸びが10%以上とすることが出来る。
固溶C量は内部摩擦のピークより算出した。
平均窒化物数密度比が1.5以上では、表層の窒化物数密度が大きくなり、窒化物による析出強化が発生するため軟質化は期待できず、現行の材料と何ら変わりは無く、高強度高加工性鋼板を得ることは出来ない。平均窒化物数密度比を1.5より小さくすることで引張強度が500MPa以上、破断伸びが10%以上とすることが出来る。
本発明の高強度高加工性缶用鋼板は、連続鋳造によって製造された上記組成からなる鋼スラブを用い、熱間圧延を行った後に620℃未満の温度で巻き取り、次いで、86%以上の一次冷間圧延率で、一次冷間圧延の最終スタンドの冷間圧延率が30%以上の圧延を行い、引き続きアンモニアガスが0.020vol%未満の雰囲気中で焼鈍を行い、次いで、20%以下の圧延率で二次冷間圧延を行うことで作成する。
熱間圧延後の巻取り温度が620℃以上であると、形成するパーライト組織が粗大となり、これが脆性破壊の起点となるために局部伸びが低下して10%以上の破断伸びが得られない。よって、熱間圧延後の巻取り温度は620℃未満とする。より好ましくは、560℃〜620℃である。
一次冷間圧延率が小さい場合、最終的に極薄の鋼板を得るために熱間圧延と二次冷間圧延の圧延率を大きくする必要がある。熱間圧延率を大きくすることは上述の理由から好ましくなく、二次冷間圧延率は後述する理由により制限する必要がある。以上の理由により、一次冷間圧延率を86%未満とすると製造が困難となる。したがって、一次冷間圧延率は86%以上とする。より好ましくは、90〜92%である。
鋼板の表層を粗大粒として軟質化するためには最終スタンドの圧延率を大きくして、鋼板表層に歪を導入することによって、焼鈍時のフェライト粒成長を促進する必要がある。中心層と比較して表層の結晶粒径を1μm粗大化させるには、一次冷間圧延の最終スタンド圧延率を30%以上とすることが必要である。
焼鈍では、表層の窒化を抑制するために、雰囲気中のアンモニアガスの濃度を0.020vol%未満とすることが必要である。好ましくは0.018vol%以下であり、より好ましくは0.016vol%以下である。また、焼鈍により再結晶が完了する必要がある。操業効率および薄鋼板の焼鈍中の破断防止の観点から均熱温度は600〜750℃とすることが好ましい。
二次冷間圧延率は20%以下とする。二次冷間圧延率を20%超えとすると、二次冷間圧延による加工硬化が過大となり、10%以上の破断伸びが得られなくなる。したがって、二次冷間圧延率は20%以下とする。好ましくは15%以下、より好ましくは、10%以下である。
以上により得られた鋼板にSnめっきを両面に連続的に施して、片面Sn付着量2.8g/m2のぶりきを得た。試験結果を表2、表3に示す。
また、めっき鋼板のサンプルを採取し、圧延方向断面における、平均結晶粒径および結晶粒の展伸度を測定した。圧延方向断面における平均結晶粒径および結晶粒の展伸度は、鋼板の垂直断面を研磨しナイタルエッチングにより粒界を現出させた上で、「JISG 0551」に記載の直線試験線による切断法により測定した。
エリクセン値(貫通割れ発生時の成形高さ)が6.5mm以上を◎、6.5mm未満で6.0mm以上を○、6.0mm未満を×とした。
Claims (7)
- 質量%で、C:0.070%以上0.080%未満、Si:0.003%以上0.10%以下、Mn:0.51%以上0.60%以下、P:0.001%以上0.100%以下、S:0.001%以上0.020%以下、Al:0.005%以上0.100%以下、N:0.010%以下を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、圧延方向断面において、平均結晶粒径が5μm以上、結晶粒の展伸度が2.0以下であり、板厚の3/8の深さから板厚の4/8の深さまでの間の断面の平均ビッカース硬度から、表面から板厚の1/8の深さまでの間の断面の平均ビッカース硬度を引いた硬度差が10ポイント以上、および/又は板厚の3/8の深さから板厚の4/8の深さまでの間の断面の最大ビッカース硬度から、表面から板厚の1/8の深さまでの間の断面の最大ビッカース硬度を引いた硬度差が20ポイント以上、引張強度が500MPa以上、破断伸びが10%以上であることを特徴とする高強度高加工性缶用鋼板。
- 前記結晶粒径に関して、表面から板厚の1/8の深さまでの間の平均結晶粒径から、板厚の3/8の深さから板厚の4/8の深さまでの間の平均結晶粒径を引いた平均結晶粒径差が1μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の高強度高加工性缶用鋼板。
- 前記窒素量に関して、板厚の3/8の深さから板厚の4/8の深さまでの間の平均N量から、表面から板厚の1/8の深さまでの間の平均N量を引いた平均N量差が10ppm以上であることを特徴とする請求項1または2に記載の高強度高加工性缶用鋼板。
- 直径1μm以下0.02μm以上の窒化物に関し、表面から板厚の1/8の深さまでの間の平均窒化物数密度よりも、表面から板厚の1/4の深さまでの間の平均窒化物数密度が大きいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の高強度高加工性缶用鋼板。
- 前記直径1μm以下0.02μm以上の窒化物に関し、表面から板厚の1/20の深さまでの間の平均窒化物数密度を、表面から板厚の1/4の深さまでの間の平均窒化物数密度で割った値が1.5より小さいことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の高強度高加工性缶用鋼板。
- 前記炭素量に関して、鋼中固溶Cの量が51ppm以上であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の高強度高加工性缶用鋼板。
- 質量%で、C:0.070%以上0.080%未満、Si:0.003%以上0.10%以下、Mn:0.51%以上0.60%以下、P:0.001%以上0.100%以下、S:0.001%以上0.020%以下、Al:0.005%以上0.100%以下、N:0.010%以下を含有し、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、熱間圧延を行った後に620℃未満の温度で巻き取り、次いで、トータルで86%以上の一次冷間圧延率で、一次冷間圧延の最終スタンドの冷間圧延率が30%以上の圧延を行い、引き続きアンモニアガスが0.020vol%未満の雰囲気中で焼鈍を行い、次いで、20%以下の圧延率で二次冷間圧延を行うことを特徴とする高強度高加工性缶用鋼板の製造方法。
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