JP3244947B2 - 面内異方性の小さい２ピース缶容器用鋼板の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は２ピース缶の製造におけ
る絞り成形に利用される鋼板の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】飲料缶、食品缶などの製造分野では２ピ
ース缶と呼ばれる缶と胴部を一体成形した容器の製造量
が増加しつつある。この２ピース缶は絞り成形により製
造されるが、原板特性が面内異方性を有する場合、耳と
呼ばれる成形後のカップ高さの変動が生ずる。必要缶高
さが決まっているので、原板からの板取りはカップ高さ
の低い位置に合わせる必要があり、この耳部即ちイヤリ
ング部は切り落とされ原板からの歩留りを低下させる。
又、成形後のカップの取扱いの点からも、耳の発生は小
さいことが望まれている。

【０００３】絞り成形における耳の発生はこれまでの知
見で鋼板の集合組織に起因していることが明らかとなっ
ている。これまでの耳発生を抑止する方策は成分、熱延
条件、焼鈍条件により集合組織を制御することで達成さ
れてきた。しかし、薄手容器材料の開発においては以下
のように製造上の制約があり、異方性低減の障害となっ
ている。一つには食品、飲料缶に使用されることが多い
ため、人体への悪影響などを考慮し特殊元素の添加など
による現状からの大幅な成分変更は難しいことである。
又、高冷延圧下率とするとイヤリングが増大するので、
冷延圧下率を極力下げるために熱延板厚の薄手化が指向
されているが、これが熱延の生産性を著しく阻害するこ
とも挙げられる。更に焼鈍についても極薄材料ではヒー
トバックルと呼ばれる鋼板の腰折れのため通板温度はそ
れほど高くすることができず、焼鈍条件によって加工性
を大幅に改善させることは難しい。

【０００４】即ち従来の耳低減方法は特開昭６２−１６
１９１９号公報に開示されたように、鋼成分、熱延、冷
延、焼鈍条件などを限定したものである。これらの方法
では、耳発生を小さく抑える冷延圧下率はせいぜい９０
％位までで、これ以上の冷延圧下率を施すと急激に耳が
増大するため近年の極薄材料の開発においては熱延板の
板厚を薄くせざるを得ず、これは熱延工程の生産性を阻
害する要因となる。

【０００５】又、耳の発生と深い関係があることが一般
に知られている集合組織は圧延の温度により変化するこ
とが知られており、特開昭５９−１８５７２９号公報に
おいては温間圧延により集合組織を変化させて平均ｒ値
を高くする技術が示されている。しかし、異方性を小さ
くし耳発生を低減する技術については何等述べられてい
ない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は耳発生によ
る、缶成形時の鋼板歩留り低下、生産性の低下、及び生
産性阻害要因となる熱延板厚の低減などを解決するも
の、即ち耳発生の小さな２ピース缶用鋼板の製造方法を
提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は圧延温度と材
質の関係を検討するうち、圧延温度を制御することで平
均ｒ値が変化することに加え、異方性をも制御できるこ
とを知見し、更に検討を続けた結果、特に圧下率が高い
場合に、圧延温度を高めることによりランクフォード値
の面内異方性を低減できることを知見した。この現象を
通常、高冷延率で製造される薄手容器材料に適用すべく
更なる検討を加え本発明を完成したものである。

【０００８】本発明の要旨とするところは、面内異方性
の小さな２ピース缶容器用鋼板を製造するにあたり、成
分を通常使用される鋼板から大幅に変更することなく、
しかも熱延板厚を厚くせず酸洗後の圧延を高圧下率の温
間で行い、しかも比較的低い温度で焼鈍するものであ
る。即ち、冷間圧延の全部又は一部を通常の圧延温度域
より高い温度で圧延することにより鋼板の集合組織を変
化させるもので、そのための成分、酸洗後の圧延の圧下
率、圧延温度、焼鈍温度を特定するものである。

【０００９】

【作用】以下、本発明を詳細に説明する。まず、成分に
ついて説明する。成分はすべて重量％である。Ｃは、容
器の製造過程における絞り、しごき、フランジ成形性な
どの点から低い方が好ましく、上限を０．０４００％と
する。近年の極薄材においてはフランジ成形性を確保す
るためより軟質な材料が要求され、真空脱ガス処理など
によりＣを０．００５０％以下まで低減することが好ま
しい。特に、軟質な材質が必要な場合は、０．００２０
％以下に低減すれば、フランジ成形性及び絞り、しごき
加工も大幅に向上させることが可能である。

【００１０】Ｓｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｓは強度を上昇させ加工
性を劣化させるため加工性の観点からは低い方が望まし
い。添加コストなども考慮し、Ｓｉ：０．１０％以下、
Ｍｎ：０．０１〜０．５０％、Ｐ：０．０２％以下、
Ｓ：０．０２％以下と限定した。Ａｌについては添加に
よる加工性への影響は比較的小さい。脱酸のために添加
する元素であり、０．０８％以下と限定した。

【００１１】Ｔｉ，Ｎｂは炭窒化物を形成し固溶Ｃ，Ｎ
を低減することで鋼板の深絞り性を格段に向上させるの
であり、深い絞り加工が必要な場合に必要に応じて一方
又は両方が添加される。しかし過剰な添加は加工性を劣
化させるとともに再結晶温度を上昇させ焼鈍温度上昇の
必要が生じエネルギーコスト的に不利となる。添加コス
トも考慮しＴｉ：０．０８０％以下、Ｎｂ：０．０５０
％以下とする。極低Ｃ化、及びＴｉ，Ｎｂなどの炭化物
形成元素の添加は一般にフランジ成形など２次加工性が
劣化する場合がある。このため必要に応じＢを添加して
もよい。しかし、過剰な添加は加工性を劣化させるので
上限を０．００２０％とする。

【００１２】本成分鋼は熱延、酸洗後、冷間圧延を行
う。この冷延圧下率は９０％以上とすることが本発明の
重要な要件の一つである。これは熱延の生産性を改善す
ることが本発明の目的の一つであることばかりでなく、
冷延圧下率が９０％未満の場合は、本発明の要旨である
温間圧延の適用により逆に面内異方性が増大する場合も
あるからである。例えば、高い平均ｒ値が必要とされ冷
延率が８０％程度で製造される深絞り用薄鋼板に温間圧
延を適用すると面内異方性は大きくなってしまう。この
理由は明らかではないが、温間圧延は面内異方性の指標
となるΔｒの値をプラスの値へと変化させる効果がある
ためと考えられる。

【００１３】酸洗後の圧延時の温度条件は本発明におけ
る重要な用件である。１００〜５００℃の温度域におけ
る圧延が、酸洗後の圧延により付与された全歪を対数歪
で換算したもののうち５０％以上に亘りなされることが
面内異方性の低減のために必要である。圧延温度域が１
００℃未満になると異方性改善の効果がなくなり、一
方、温度が５００℃を超えると圧延作業に支障をきたす
ようになる。この温度域での圧延は圧下の全量に亘る必
要はなく前述のごとく対数歪換算で５０％以上に亘って
いれば特性の改善効果は現れる。この温間圧延は冷間圧
延の初期、中期、後期のいずれで行ってもよい。異方性
の低減効果を十分に得るには温度域は高い方が有利で、
望ましくは２００〜５００℃、更に望ましくは２５０〜
５００℃とする。又、温間圧延の割合についても多いほ
ど異方性の改善効果は大きくなるため、７０％以上とす
ることが望ましい。

【００１４】酸洗後の圧延の次に、焼鈍するがこの温度
は再結晶温度以上、７５０℃以下とする。材料特性の均
一性、加工性を確保するためには圧延組織を十分再結晶
させることが必要であり、又焼鈍の通板性を考え７５０
℃を上限とする。

【００１５】現在、容器の製造においては容器の強度を
もたせるため焼鈍の後、再冷延し加工硬化により硬質化
させた鋼板を用いる場合もある。このような鋼板におい
ても本発明法によれば面内異方性を従来鋼より小さく
し、耳の発生を抑制する効果が得られる。

【００１６】又、通常、本発明鋼板は表面処理鋼板用の
原板として使用されるが、表面処理により本発明の効果
は何等損なわれるものではない。缶用表面処理としては
通常、錫、クロム（ティンフリー）などが施される。
又、近年使用されるようになっている有機皮膜を貼った
ラミネート鋼板用の原板としても発明の効果を損なうこ
となく使用できる。

【００１７】

【実施例】表１に示す各成分の鋼について熱間圧延、冷
間圧延、焼鈍し、一部の材料については再冷延を施して
鋼板を製造した。カップ成形の後、イヤリング率を測定
した。製造条件及びイヤリング率は表２に示す。冷延は
連続的に５パスで行い各パスの入り側と出側で測温し、
入り側、出側温度とも限定温度範囲内にあった場合はそ
のパスで加えられた歪はすべて限定温度範囲内での歪と
し、圧延前半又は後半が限定温度範囲から外れる場合
は、ロールに噛み込んでいる圧延中は直線的に温度が変
化するものと仮定し、限定温度範囲内で加えられた歪量
を計算した。表２から明らかなように本発明の範囲内で
製造されたものはイヤリング率が小さくなっている。

【００１８】本発明の評価においては耳発生の程度を示
す指標として、図１及び（１）式によって表される耳発
生率（イヤリング率）を使用する。イヤリング率が大き
いほど耳発生が顕著となる。なお、通常の絞り缶用材料
としては本式によるイヤリング率で約５％以下のものが
使用されている。 イヤリング率＝（ｈ_max −ｈ_min ）／（缶壁平均高さ） ………（１）

【００１９】

【表１】

【００２０】

【表２】

【００２１】

【発明の効果】以上述べたごとく本発明によれば、絞り
成形時の耳発生が小さくなることから製缶時の鋼板歩留
り、生産性の改善が可能となる。又、本発明法は従来法
では耳発生が大きくなる高冷延率条件において改善効果
が得られることから、高冷延率化が達成でき、熱延生産
性の改善による極薄容器材料の高効率な製造が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】深絞りを行った鋼板のイヤリングの発生状況を
示す図である。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C21D 9/46 - 9/48 C21D 8/00 - 8/10 C22C 38/00 - 38/60

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．０４００％以下、 Ｓｉ：０．１０％以下、 Ａｌ：０．０８％以下、 Ｍｎ：０．０１〜０．５
   ０％、 Ｐ ：０．０２％以下、 Ｓ ：０．０２％以下、 Ｎ ：０．００５０％以下、 を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼片を熱
   間圧延し、酸洗した後に行う冷間圧延で、圧下率が９０
   ％以上でかつ対数歪に換算してそのうちの５０％以上の
   歪を１００〜５００℃の温間で付与する圧延を実施し、
   再結晶温度以上７５０℃以下で焼鈍することを特徴とす
   る面内異方性の小さい２ピース缶容器用鋼板の製造方
   法。
2. 【請求項２】 重量％で、 Ｃ ：０．００５０％以下、 Ｓｉ：０．１０％以下、 Ａｌ：０．０８％以下、 Ｍｎ：０．０１〜０．５
   ０％、 Ｐ ：０．０２％以下、 Ｓ ：０．０２％以下、 Ｎ ：０．００５０％以下、 を含有し、残部鉄及び不可避的不純物からなる鋼片を熱
   間圧延し、酸洗した後に行う冷間圧延で、圧下率が９０
   ％以上でかつ対数歪に換算してそのうちの５０％以上の
   歪を１００〜５００℃の温間で付与する圧延を実施し、
   再結晶温度以上７５０℃以下で焼鈍することを特徴とす
   る面内異方性の小さい２ピース缶容器用鋼板の製造方
   法。
3. 【請求項３】 鋼成分として、更にＴｉ：０．０８０％
   以下、Ｎｂ：０．０５０％以下の一方又は両方を含有さ
   せることを特徴とする請求項２記載の面内異方性の小さ
   い２ピース缶容器用鋼板の製造方法。
4. 【請求項４】 鋼成分として、更にＢ：０．００２０％
   以下を含有させることを特徴とする請求項２又は３記載
   の面内異方性の小さい２ピース缶容器用鋼板の製造方
   法。