JP2012207305A - 耐圧強度が高く加工性に優れたエアゾール缶ボトム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:0.02〜0.10%、Si:0.01〜0.5%、P:0.001〜0.100%、S:0.001〜0.020%、N:0.007〜0.025%、Al:0.01〜{-4.2×N(%)+0.11}%を含有し、Mnf=Mn−1.71×S(ただし、式中Mn量、S量は鋼中のMn含有量(質量%)、S含有量(質量%))とした時、Mnf:0.10%以上0.30%未満であり、残部がFeおよび不可避的不純物からなる。板厚が0.35(mm)以下であり、鋼板の下降伏強度(N/mm2)と前記板厚(mm)との積が160(N/ mm)以下であり、10%の引張予歪後、25℃において10日間の室温時効を行った際の上降伏強度(N/mm2)と前記板厚(mm)の二乗との積が52.0(N)以上である。
【選択図】なし
Description
特許文献5は、鋼中にNを多く添加した連鋳製Alキルド鋼を用い、固溶Nを多く残存させることで鋼の強化を図るものである。そのため、熱間圧延後の中温巻取りによって固溶Nが少なくなることを補正する目的で鋼中N量を多くしている。しかし、この技術では鋼中N量に対して固溶Nとして残存するN量が低く、必要な固溶N量に対して過剰なN量を添加する必要があり、合理的ではない。
[1]質量%で、C: 0.02〜0.10%、Si:0.01〜0.5%、P:0.001〜0.100%、S:0.001〜0.020%、N:0.007〜0.025%、Al:0.01〜{-4.2×N(%)+0.11}%を含有し、Mnf=Mn−1.71×S(ただし、式中Mn量、S量は鋼中のMn含有量(質量%)、S含有量(質量%))とした時、Mnf:0.10%以上0.30%未満であり、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、板厚が0.35mm以下であり、鋼板の下降伏強度(N/mm2)と前記板厚(mm)との積が160(N/ mm)以下、鋼板に10%の引張予歪を施した後、25℃において10日間の室温時効を行った際の上降伏強度(N/mm2)と、前記板厚(mm)の二乗との積が52.0(N)以上であることを特徴とする耐圧強度が高く加工性に優れたエアゾール缶ボトム用鋼板。
[2]さらに、質量%で、前記Alは、0.01〜{-4.2×N(%)+0.11}かつ{3.0×N(%)}%であり、Nf={N− N as AlN}/N(ただし、式中N量は鋼中のN含有量(質量%)、N as AlNはAlNとして存在するN量(質量%))とした時、Nf:0.65以上であることを特徴とする前記[1]に記載の耐圧強度が高く加工性に優れたエアゾール缶ボトム用鋼板。
[3]質量%で、C:0.02〜0.10%、Si:0.01〜0.5%、P:0.001〜0.100%、S:0.001〜0.020%、N:0.007〜0.025%、Al:0.01〜{-4.2×N(%)+0.11}%を含有し、Mnf=Mn−1.71×S(ただし、式中Mn量、S量は鋼中のMn含有量(質量%)、S含有量(質量%))とした時、Mnf:0.10%以上0.30%未満であり、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼を溶製し、連続鋳造によってスラブとし、1150℃以上の温度にスラブを再加熱した後、巻取り温度を620℃未満として熱間圧延を行い、酸洗、冷間圧延した後、再結晶焼鈍し、伸張率3%未満で調質圧延を行うことを特徴とする耐圧強度が高く加工性に優れたエアゾール缶ボトム用鋼板の製造方法。
[4]前記成分組成において、前記Alは、0.01〜{-4.2×N(%)+0.11}かつ{3.0×N(%)}%であり、Nf={N− N as AlN}/N(ただし、式中N量は鋼中のN含有量(質量%)、N as AlNはAlNとして存在するN量(質量%))とした時、Nf:0.65以上であることを特徴とする前記[3]に記載の耐圧強度が高く加工性に優れたエアゾール缶ボトム用鋼板の製造方法。
なお、本発明において、成分組成の割合を示す%は全て質量%である。
まず、成分組成について説明する。成分はすべて質量%である。
本発明の鋼板は、連続鋳造、熱間圧延、酸洗、冷間圧延、再結晶焼鈍、調質圧延の各工程を経て製造される鋼板である。かつ、後述する機械特性を備える必要がある。このような特性を満たす鋼板では、固溶強化元素としてのCの添加量が重要であり、C含有量の下限は0.02%とする。0.02%未満では、本発明で規定する機械特性が得られない。一方、C添加量が0.10%を超えると、過剰に硬質となるばかりか、後述するパーライト組織が形成されやすくなる。また、連続鋳造スラブの凝固過程において割れが生じやすくなる。よって、上限は0.10%とする。好ましくは0.03%以上0.07%以下である。
Siは固溶強化により鋼を高強度化させる元素である。この効果を発現させるためには、0.01%以上添加する必要がある。一方、多量に添加すると耐食性が著しく損なわれる。そのため、0.01%以上0.5%以下とする。
Pは固溶強化能が大きい元素であるが、多量に添加すると耐食性が著しく損なわれる。よって、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は高炉原料由来の不純物であり、鋼中のMnと結合してMnSを生成する。高温において粒界にMnSが析出し、脆化の原因となるため、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。
Nは固溶強化および後述する歪時効硬化に寄与する元素である。これらの効果を発現させるためには、0.007%以上添加する必要がある。一方、多量に添加すると、歪時効硬化への効果が飽和し有効に作用しないばかりか、熱間延性の劣化を招く。よって、上限は0.025とする。
Alは、脱酸剤として作用し、鋼の清浄度を高めるために必要な元素である。また、本発明においては、機械特性を確保するために固溶Nを利用する。一方、Alは鋼中のNと結合してAlNを形成する。以上より、AlNの過剰な析出を抑制する必要があり、Al量の上限を規定する必要がある。AlNの析出量は、Al量、N量、また、スラブ凝固からスラブ再加熱の過程での熱履歴、および、熱間圧延の巻き取り過程での熱履歴で決まる。後述の製造条件との組み合わせにより、AlNの析出を抑制する条件を検討した結果、Al量の上限はN量との関係において{-4.2×N(%)+0.11}%と限定する。さらに、上限は{-4.2×N(%)+0.11}%以下に加えて、{3.0×N(%)}%以下とすることが好ましい。{-4.2×N(%)+0.11}%とすることで、スラブ段階で生じたAlNの溶解を促進して固溶Nを確保することができる。また、{3.0×N(%)}%以下とすることで、熱延段階でのAlNの析出を回避して固溶Nを確保することができる。このように上限を{-4.2×N(%)+0.11}かつ{3.0×N(%)}%とし、後述する製造条件を組み合わせることで、本発明の好適条件として規定するNf、つまり添加Nに対する固溶Nの割合を高めることができる。その結果、ボトム加工とその後の室温時効による歪時効硬化に対して有効に作用する固溶Nを確保することができる。
一方で、Al量が0.01%未満となるような鋼では、脱酸不足となって鋼の清浄度が劣化するため、下限は0.01%とする。尚、本発明におけるAlは酸可溶Alである。
Mnは固溶強化、結晶粒の細粒化により鋼の強度を増加させる。しかし、MnはSと結合してMnSを形成するので、固溶強化に寄与するMn量は、添加Mn量からMnSを形成しうるMn量を差し引いた量と見なされる。MnとSの原子量比を考慮すると、固溶強化に寄与するMn量はMnf=Mn−1.71×Sと表すことができる。Mnfが0.30以上では、結晶粒径を小さくする効果が顕著に生じ、過剰に硬化する。よって、Mnfは0.30%未満とする。一方、Mnfが0.10未満になると軟化して必要な強度が得られなくなる。よって、Mnfは0.10以上とする。
本発明は固溶Nによる歪時効硬化の発現を利用するものであるため、上記の鋼中Nのうち固溶状態となるN量を多く確保する必要がある。鋼中Nに対する固溶Nの割合を示す指標であるNfを0.65以上とする固溶量を確保することで、より一層耐圧強度が高く加工性に優れたエアゾール缶ボトム用鋼板が得られる。尚、N as AlN は、10%-Brメタノール抽出法により測定することができる。
鋼板の板厚と機械特性の関係を特定の関係でバランスさせることは耐圧強度が高く加工性に優れたエアゾール缶ボトム用鋼板を得る点から重要である。特に、耐圧強度を確保する上で、鋼板の室温歪時効硬化挙動の限定が必要である。
尚、同じ素材を用いた場合でもボトムの直径が小さいほど変形抵抗は低くなるため、上記の評価指標は直径が211径よりも小さい径のボトムに用いる鋼板に適用した場合にも変形抵抗が過剰になることはない。
本発明の鋼板は、連続鋳造、熱間圧延、酸洗、冷間圧延、再結晶焼鈍、調質圧延、必要に応じて表面処理の各工程を経て製造される。詳細を以下に説明する。
連続鋳造では、垂直曲げ型または湾曲型の連続鋳造機によりスラブを作製する際に、スラブに曲げあるいは曲げ戻し変形が加えられる領域におけるスラブコーナー部表面温度を800℃以下または900℃以上とすることが好ましい。これにより、スラブ横断面における長辺および短辺の角部での割れを回避することができる。
1150℃以上の温度でスラブを再加熱することにより、スラブ冷却の過程で析出したAlNを溶解させることができる。
仕上げ圧延後の巻取温度が620℃以上では、AlNが析出し、本発明におけるNの効果が得られない。尚、過剰な硬質化を避けるためには、巻取り温度は540℃以上であることが望ましい。
酸洗は硫酸法、塩酸法などの常法にしたがって行うことができる。
冷間圧延は80%以上の圧延率で行うことが好ましい。これは、熱間圧延後に生成するパーライト組織を破砕するためであり、冷間圧延率が80%未満であるとパーライト組織が残存する可能性がある。圧延率の上限は、過大な圧延率による圧延機の負荷の増大とそれに伴う圧延不良の発生を避けるため、95%が好ましい。
再結晶焼鈍は連続焼鈍が好ましい。箱焼鈍では固溶NがAlNとして析出し、本発明で必要な室温歪時効硬化が得られなくなる場合がある。また、焼鈍温度はA1変態点未満とすることが好ましい。焼鈍温度をA1変態点以上とすると、焼鈍中にオーステナイト相が生成し、ボトムの加工時に割れの起点となる可能性のあるパーライト組織が形成される場合があるためである。
鋼板表面に所定の機械特性、表面粗さを付与するために調質圧延を行う。この際の伸張率が3%以上となると、加工硬化によって鋼板が過剰に硬質化するため、伸張率は3%未満とする。
表1に示す成分組成からなる鋼を溶製し、表2に示す条件で熱間圧延、冷間圧延、再結晶焼鈍、調質圧延を行った。
その後、表2の記号a1、a2、d1、d2、f1、f2、i1、j1、j2、k1、k2、l1、l2、l3については、表面処理としてクロムめっきを施したティンフリースチールとし、さらにPETフィルムをラミネートしてラミネート鋼板とした。表2における上記以外のものは、表面処理として錫めっきを施したぶりきとし、さらに塗装および焼付け処理を施した。
以上により得られた鋼板に対し、JIS Z 2201「金属材料引張り試験片」に規定された5号試験片を用い、JIS Z 2241 「金属材料引張り試験方法」に準じた引張試験により、下降伏強度(YP)を測定した。また、鋼板に10%の引張り予歪を施した後、25℃において10日の室温時効を行った後の上降伏強度(YP*)を測定した。そして、下降伏強度(YP)および上降伏強度(YP*)の測定結果をもとに、下降伏強度(N/mm2)と板厚(mm)との積(t・YP)、および、10%の引張予歪後に25℃において10日間の室温時効を行った際の上降伏強度(N/mm2)と板厚(mm)の二乗との積(t2・YP*)を求めた。
得られた結果を表3に示す。
なお、表1に、成分組成に対して本発明の規定(好適条件も含む)である{-4.2×N(%)+0.11}、{3.0×N(%)}、Mnf=Mn−1.71×Sのそれぞれを算出した結果を、表3にNf={N− N as AlN}/Nの算出した結果を併せて示す。
2 缶胴
3 マウンティングキャップ
4 スプレーノズル
Claims (4)
- 質量%で、C: 0.02〜0.10%、Si:0.01〜0.5%、P:0.001〜0.100%、S:0.001〜0.020%、N:0.007〜0.025%、Al:0.01〜{-4.2×N(%)+0.11}%を含有し、Mnf=Mn−1.71×S(ただし、式中Mn量、S量は鋼中のMn含有量(質量%)、S含有量(質量%))とした時、Mnf:0.10%以上0.30%未満であり、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
板厚が0.35mm以下であり、
鋼板の下降伏強度(N/mm2)と前記板厚(mm)との積が160(N/ mm)以下、
鋼板に10%の引張予歪を施した後、25℃において10日間の室温時効を行った際の上降伏強度(N/mm2)と、前記板厚(mm)の二乗との積が52.0(N)以上
であることを特徴とする耐圧強度が高く加工性に優れたエアゾール缶ボトム用鋼板。 - さらに、質量%で、前記Alは、0.01〜{-4.2×N(%)+0.11}かつ{3.0×N(%)}%であり、Nf={N− N as AlN}/N(ただし、式中N量は鋼中のN含有量(質量%)、N as AlNはAlNとして存在するN量(質量%))とした時、Nf:0.65以上であることを特徴とする請求項1に記載の耐圧強度が高く加工性に優れたエアゾール缶ボトム用鋼板。
- 質量%で、C:0.02〜0.10%、Si:0.01〜0.5%、P:0.001〜0.100%、S:0.001〜0.020%、N:0.007〜0.025%、Al:0.01〜{-4.2×N(%)+0.11}%を含有し、Mnf=Mn−1.71×S(ただし、式中Mn量、S量は鋼中のMn含有量(質量%)、S含有量(質量%))とした時、Mnf:0.10%以上0.30%未満であり、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼を溶製し、
連続鋳造によってスラブとし、
1150℃以上の温度にスラブを再加熱した後、
巻取り温度を620℃未満として熱間圧延を行い、
酸洗、冷間圧延した後、再結晶焼鈍し、
伸張率3%未満で調質圧延を行う
ことを特徴とする耐圧強度が高く加工性に優れたエアゾール缶ボトム用鋼板の製造方法。 - 前記成分組成において、前記Alは、0.01〜{-4.2×N(%)+0.11}かつ{3.0×N(%)}%であり、Nf={N− N as AlN}/N(ただし、式中N量は鋼中のN含有量(質量%)、N as AlNはAlNとして存在するN量(質量%))とした時、Nf:0.65以上であることを特徴とする請求項3に記載の耐圧強度が高く加工性に優れたエアゾール缶ボトム用鋼板の製造方法。
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