JP2504996B2 - イ−ジ−オ−プン蓋用鋼板の製造方法 - Google Patents

イ−ジ−オ−プン蓋用鋼板の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 缶切りや栓抜き等の道具を使用せずに開缶できる食
缶、飲料缶用のイージーオープン蓋に関しこの明細書で
は、優れた開缶性、とくにティア値の小さなイージーオ
ープン蓋およびその製造方法についての開発研究の成果
を述べる。
イージーオープン蓋用材料としては耐錆性、開缶性の
点からアルミニウムおよびその合金が主として使われて
いる。
しかし食塩を含む内容物あるいは電解質の内容物の場
合、アルミニウム合金の一部使用によってガルバニック
電池(アルミニウム素地の露出部が陽極、ぶりき缶胴の
ピンホール部が陰極)を形成し、電気化学的腐食が促進
されるため短時間のうちにアルミ蓋の穴あき発生につな
がる。したがってこのような場合は蓋用材料としてぶり
き又はティンフリースチールを典型とする、極低炭素鋼
冷延板(以下単に薄鋼板という)の使用が必要とされる
わけで一方において空缶の廃棄処分についての社会的な
強い要請に対する回収上の観点から缶材料が単一である
ことが望ましい。
そういった点から今後、鋼板製のイージーオープン蓋
(以下EOEと略す)の需要が高まることが予想される。
<従来の技術> 従来EOE用ぶりきとしては一般にT4−CAと呼ばれるJIS
G−3303に則るT4の調質度を有する連続焼鈍材で製品の
板厚が0.21〜0.26mmの鋼板が使用されてきた。しかるに
このぶりき製EOEの場合Al製EOEに比べて開缶性がはるか
に劣る。
そこで開缶性の改善方法として、特公昭54−36896
号、特開昭55−24927号各公報には鋼板中に水素を吸蔵
させ、また特開昭58−77532号公報にはスコア加工部を
レーザ照射して加熱処理することなどが開示されている
が、このような鋼成分の規定や特殊なスコア加工による
開缶性の向上には、耐食性を損い、また生産性を低下す
る不利があった。
このため、イージーオープン蓋の開缶性の向上に焦点
をあてた低炭素鋼を素材とするイージーオープン蓋用鋼
板の製造方法が特開昭61−243123号公報で提案された。
これは箱焼鈍法によって焼鈍された特定Al,N量の低炭素
鋼の冷延板に圧下率10%〜25%の高圧下調質圧延を施す
ことを特徴とするものである。
しかし、特開昭61−243123号公報は開缶性を評価する
ポップ(Pop)値、ティア(Tear)値、ディタッチ(Det
ach)値のうちのポップ値に対してしか有効性が明らか
にされていなく、他の2つの値に対する効果が不明であ
る。
ここで、第1図によってイージーオープン蓋の開缶性
について詳細に説明すると、開缶性は開缶の3段階に従
って上記のようにポップ値、ティア値、ディタッチ値に
よって評価される。すなわち、第1はタブが缶蓋から離
れ始める段階であり、スコア部から破断が開始する際の
ポップ値と呼ばれる応力で、第2図での最初の荷重ピー
クに相当する。次のステップは破断(開口)が次々と進
む段階でティア値と呼ばれる。最後はタブを缶から完全
に引き離す段階であり、ディタッチ値と呼ばれる。通常
ディタッチ値が最も高い荷重を示し、ディタッチ値を少
しでも下げることが望ましい。
これら3段階の過程はそれぞれ荷重曲線上ではっきり
区別され、しかも鋼種によってかなり独立の傾向を示
す。また破断機構もそれぞれの過程によって大きく異な
ることが予想される。
従来イージーオープン性を考える場合にはそれらを同
一にみなすかあるいは主としてポップ値にのみ注目する
かして材料の開発が検討されてきた。
前記のように、特開昭61−243123号公報もポップ値に
のみ検討が加えられているである。しかし、フルオープ
ン蓋のようにティア部の占める割合の大きい蓋ではポッ
プ値のみで開缶性を評価するのは適切でない。
<発明が解決しようとする問題点> 本発明は上記の従来技術の欠点を解消したもので、ポ
ップ値のみならず、ティア値及びディタッチ値の優れた
イージーオープン蓋用鋼板の製造方法を提供することを
目的とする。
<問題点を解決するための手段及び作用> 本発明者らは多くの検討を加えることにより、上記3
段階の破断過程が全く異なる機構に基づくものであるこ
と、そしてそれぞれに対して異なった対策を講じる必要
があること、とを認識し本発明を得るに至ったのであ
る。
本発明は、重量比にしてC:0.02〜0.10%、Mn:0.05〜
0.50%、sol.Al:0.005〜0.100%、N0.005%を含み、
その他残部がFeおよび不可避的不純物とから成る鋼を仕
上温度Ar3点以上、巻取温度600℃以下の熱間圧延を施し
た後、常法の冷間圧延を施し冷延板とし、次いで箱焼鈍
法により加熱速度50〜200℃/hrで加熱し再結晶温度以
上、700℃以下の温度範囲で熱処理し、その後1.5%〜10
%未満の圧下率で調質圧延を施こすことを特徴とするも
のである。
以下に、本発明の基となった実験について説明する。
第1表に示したような化学組成および熱延条件からな
る板厚0.32mmの冷延板を箱焼鈍法により、20〜300℃/hr
の加熱速度で620℃に加熱後、5時間保持し、100℃まで
冷却速度30℃/hrで冷却し、それから室温まで空冷で冷
却する再結晶焼鈍を行なった。
その後、圧下率1〜18%の調質圧延を施し、次いで
25のSnメッキ処理およびリフロー処理を行 なった。これらのぶりき板に第2図に示したスコア加工
治具によりスコア部残厚が80μmになるようにスコア加
工し、その開缶性を調べた。開缶性は第3図に示すよう
に、引張試験機により一定歪速度でスコア加工端部を引
張り、そのときの荷重の大きさで開缶性を評価するが、
開缶時の荷重の変化および開缶度はその変形機構の違い
から、第1図に示す如く3つの段階に分けて考えた。
その結果を第4図、第5図に示した。第4図から、開
缶性におよぼす焼鈍時の加熱速度の影響は低炭素鋼(0.
051%C,○印)と、極低炭素鋼(0.0020%C,△印)では
かなり異なることが判明した。とくにティア値の場合は
低炭素鋼は加熱速度が50〜200℃/hrで特異な挙動を示
し、極低炭素鋼に比べかなり低い開缶力であった。なお
第4図における調質圧延の圧下率は8%である。
第4図の加熱速度50〜200℃/hrの範囲で低炭素鋼のテ
ィア値が低下する理由は、おそらく50℃/hr未満の加熱
速度では焼鈍加熱途中でAlNの析出が起こり、かつ結晶
粒成長および固溶C,Nの減少により材質が軟化しすぎる
ため、ティア値が低くなってしまったものと考えられ
る。一方、200℃/hrを超える加熱速度では結晶粒が小さ
くかつ固溶C,Nが多いため、スコア加工部の材質が硬く
なりティア値が高くなったものと推定される。また加熱
速度200℃/hrを超えるとポップ値とディタッチ値も高く
なる。一方、極低炭素鋼はもともと結晶粒が大きくか
つ、固溶Cが少ないので低炭素鋼のようにティア値が低
下する加熱速度の特定範囲は認められなかった。
第5図に調質圧延圧下率の影響を示したが、低炭素鋼
(0.051%C,○印)はポップ値こそ極低炭素鋼(0.0020
%C,△印)より若干劣るが、ティア値、ディタッチ値は
圧下率2〜10%未満では低炭素鋼の方が低いという結果
が得られた。さらに、リベット加工部の限界張出し高さ
におよぼす調質圧延圧下率の影響を第5図に併せて示し
たが、圧下率10%以上では低炭素鋼、極低炭素鋼とも、
リベット加工部の限界張出し高さが2mm以下であり、張
出し加工部に割れが生じる危険性があることが分かっ
た。
次に本発明の成分および製造条件を限定した理由につ
いて以下に述べる。
C: C含有量を0.02〜0.10%とした理由は、0.02%未満で
は、結晶粒が大きく、さらに固溶C量も少なくなり、曲
げ鋼性が不足し、本発明のような低いTear値を得ること
が困難になることからである。また、0.10%を超えると
結晶粒が微細で硬質となり、リベット加工部の張り出し
性が悪くなることからである。
Mn: Mnは熱間圧延時に割れの原因となるSをMnSとして固
定するのに有効な元素であり、少なくとも0.05%以上の
含有を必要とする。しかし0.5%を超える含有は、鋼板
を硬質化し、ポップ値の劣化、リベット加工部の張り出
し性の低下の他、添加コストの上昇を招くことから、本
発明でのMnの範囲を0.05〜0.5%とした。
sol.Al: Alは脱酸剤として製鋼段階で添加されるが0.005%未
満ではその効果がなく、また固溶N量が多くなり、ポッ
プ値、ディタッチ値の劣化をまねくことから少なくとも
0.005%の含有を必要とする。しかし0.10%超の添加は
コスト上昇を招くことから、本発明でのAlの含有量を0.
005〜0.10%とした。
N: Nは0.005%を超えると鋼板を著しく硬質化させ、ポ
ップ値、ディタッチ値を劣化させるばかりでなく、リベ
ット加工部の張り出し性を低下させることから上限を0.
005%とした。
本発明で冷延鋼板の再結晶焼鈍に箱焼鈍を用いたの
は、本発明のように低炭素鋼を素材とした場合には、急
熱、急冷の連続焼鈍で再結晶焼鈍を施すと鋼中の固溶
C、N量が多くなりすぎ、かつ結晶粒が微細となるの
で、開缶性が良好でかつリベット部の加工性の良好な鋼
板を製造することは非常に難しいことからである。
本発明の焼鈍条件は次の通りである。
加熱速度を50〜200℃/hrとしたのは、50℃/hr未満で
は加熱途中にAlNが析出し、結晶粒径が大きくなり、か
つ固溶C、N量が減少し鋼板材質が軟質となりすぎ、テ
ィア値が劣化することからであり、200℃/hrを超えると
固溶C、N量の増大、結晶粒の微細化のため開缶性、リ
ベット部加工性が劣化することからである。
焼鈍温度を再結晶温度以上700℃以下の温度としたの
は再結晶温度未満では鋼板組織が非常に硬質であり、リ
ベット部の加工性はほとんど期待できないことの他スコ
ア加工の金型の摩耗が激しくなるからであり、700℃を
超える温度では、冷延コイルの内径部、外径部および幅
方向の中央部、エッヂ部における温度分布が均一でな
く、均質な素材を製造できなくなるためである。
次に本発明の調質圧延圧下率は次の通りである。
圧下率を2〜10%とした理由は2%未満ではティア値
の改善は小さく、また10%超ではポップ値、ディタッチ
値、ティア値も劣化し、さらにリベット加工部の張出し
性が劣化することからである。
<実施例> 次に本発明の実施例について説明する。第2表に示し
た化学組成の厚さ200mmのスラブを1050〜1250℃の温度
範囲で1時間加熱した後、タンデム熱間圧延機で仕上温
度840〜880℃、巻取温度530〜600℃の条件下で板厚2.8m
mになるように熱間圧延を施し、脱スケール後、冷間圧
延を施して板厚0.16〜0.32mmの冷延板とした。次いで、
それぞれの鋼に第2表に示したような熱履歴の箱焼鈍あ
るいは連続焼鈍を行ない、鋼板組織を再結晶させた後、
0.8〜8%の調質圧延を施し、25目付のぶりき板とし
た。そしてスコア残厚90μmにスコア加工し、開缶性お
よびリベット加工性について調査した。
その結果を鋼板の機械的特性と併せて第3表に示し
た。その結果No.1,2,6は本発明条件を満足しており、開
缶性、リベット加工性は比較例より、はるかに良好であ
った。No.3は極低炭素鋼を素材としたもので再結晶焼鈍
は箱焼鈍法で行なった。軟質材なのでポップ値及びリベ
ット加工性は 良好であったが、ティア値及びディタッチ値は伸びが大
きいため、比較的大きくなり好ましくない。No.4は低炭
素鋼−連続焼鈍材であり、ポップ値は高く、リベット加
工性も良くなかった。No.5は、低炭素鋼−箱焼鈍材であ
り、加熱速度が遅いためティア値が高く不適である。N
o.7は、低炭素鋼−箱焼鈍材であるが、調質圧延圧下率
が高く、開缶性、リベット加工性は、本発明鋼に比べ悪
かった。
<発明の効果> この発明によれば、上記のように、従来のイージーオ
ープン蓋に比較し、開缶性とくにポップ値に優れた、市
販のアルミニウム合金蓋に匹敵するものを提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は開缶時の荷重変化を示すグラフ図、第2図は実
験に用いたスコア加工用金型を示す斜視図、第3図はス
コア加工を施された鋼板を示す斜視図、第4図は開缶力
におよぼす焼鈍加熱速度の影響を示すグラフ図、第5図
は開缶力およびリベット加工部の張出し性におよぼす調
質圧延圧下率の影響を示すグラフ図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角山 浩三 千葉県千葉市川崎町1番地 川崎製鉄株 式会社技術研究本部内

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量比にしてC:0.02〜0.10%、Mn:0.05〜
    0.50%、sol.Al:0.005〜0.100%、N0.005%を含み、
    その他残部がFeおよび不可避的不純物とから成る鋼を仕
    上温度Ar3点以上、巻取温度600℃以下の熱間圧延を施し
    た後、常法の冷間圧延を施し冷延板とし、次いで箱焼鈍
    法により加熱速度50〜200℃/hrで加熱し再結晶温度以
    上、700℃以下の温度範囲で熱処理し、その後1.5%〜10
    %未満の圧下率で調質圧延を施こすことを特徴とするイ
    ージーオープン蓋用鋼板の製造方法。
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