JP3282887B2 - 深絞り性、溶接性に優れた薄鋼板およびその製造方法 - Google Patents

深絞り性、溶接性に優れた薄鋼板およびその製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、缶詰及び乾電池内装缶
等に用いられる錫めっき鋼板、ティンフリースチール、
ニッケルめっき鋼板などの缶用鋼板等の原板となる深絞
り性、溶接性に優れた薄鋼板、およびその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】錫めっき鋼板、ティンフリースチール、
ニッケルめっき鋼板などの鋼板を、溶接缶用途に用いる
場合には、鋼板中のC成分と空気中のO成分との、溶接
時における反応性が低い、いわゆる極低炭素鋼板が表面
処理鋼板の原板として主に用いられていた。たとえば特
開平3−122964号公報は密閉形電池に低炭素鋼板
の適用を提案している。この発明によれば、C;0.0
05%以下でプレス成形後封口接合(レーザ溶接)時溶
接部のクラック発生率が低減できるとしている。しかし
この発明は、鋼中C量を0.005%以下に低減してい
るため、レーザ溶接時の局部加熱によって結晶粒の粗大
化が生じるという問題がある。また、鋼中C量を低減し
ているため、レーザ溶接後の冷却時において、焼入れ硬
化が生じない。このため強度上昇も示さず、接合部の強
度不良を生じるという欠点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、溶接缶用途
の錫めっき鋼板、ティンフリースチール、ニッケルめっ
き鋼板などの原板となる、深絞り性、溶接性に優れた薄
鋼板、およびその製造方法を提供することを目的とす
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の溶接缶用薄鋼板
は、C;0.003%以下(重量%、以下%は重量%を
示す)、Si;0.04%以下、Mn;0.5%以下、
Nb;0.01〜0.03%、P;0.01% 以下、
S;0.04%以下、Al;0.015〜0.10%、
N;0.01%以下のアルミキルド鋼板からなる鋼板で
あって、連続鋳造鋼片を熱間仕上温度Ar 点以上、
巻取温度650℃以下で熱間圧延して熱延ストリップと
し、連続焼鈍後の硬度をHR−30Tで50以下の冷延
ストリップとし、この冷延ストリップを原板とした表面
処理鋼板の溶接後の結晶粒の平均粒径が30μm以下の
深絞り性、溶接性に優れたものであることを特徴とす
る。本発明の溶接缶用薄鋼板は、C;0.003%以
下、Si;0.04%以下、Mn;0.5%以下、T
i;0.01〜0.07%、P;0.01% 以下、
S;0.04%以下、Al;0.015〜0.10%、
N;0.01%以下のアルミキルド鋼板からなる鋼板で
あって、連続鋳造鋼片を熱間仕上温度Ar 点以上、
巻取温度650℃以下で熱間圧延して熱延ストリップと
し、連続焼鈍後の硬度をHR−30Tで50以下の冷延
ストリップとし、この冷延ストリップを原板とした表面
処理鋼板の溶接後の結晶粒の平均粒径が30μm以下の
深絞り性、溶接性に優れたものであることを特徴とす
る。本発明の溶接缶用薄鋼板は、C;0.003%以
下、Si;0.04%以下、Mn;0.5%以下、P;
0.01% 以下、S;0.04%以下、Al;0.0
15〜0.10%、N;0.01%以下、TiとNbの
総量;0.01〜0.07%のアルミキルド鋼板からな
る鋼板であって、連続鋳造鋼片を熱間仕上温度Ar
点以上、巻取温度650℃以下で熱間圧延して熱延スト
リップとし、連続焼鈍後の硬度をHR−30Tで50以
下の冷延ストリップとし、 この冷延ストリップを原板と
した表面処理鋼板の溶接後の結晶粒の平均粒径が30μ
m以下の深絞り性、溶接性に優れたものであることを特
徴とする。本発明の溶接缶用薄鋼板の製造方法は、アル
ミキルド極低炭素連続鋳造鋼片を、熱間圧延・酸洗・冷
間圧延・連続焼鈍して深絞り用薄鋼板を製造する方法に
おいて、成分が、C;0.003%以下、Si;0.0
4%以下、Mn;0.5%以下、Nb;0.01〜0.
03%、P;0.01% 以下、S;0.04%以下、
Al;0.015〜0.10%、N;0.01%以下の
アルミキルド鋼板であり、連続鋳造鋼片を熱間仕上温度
Ar 点以上、巻取温度650℃以下で熱間圧延して
熱延ストリップとし、前記冷間圧延における圧延率が8
4〜91%の範囲にあって、ホットコイル板厚をT、製
品板厚をtとすると、84≦(T−t)/T×100≦
91の関係にあり、連続焼鈍後の硬度をHR−30Tで
50以下の冷延ストリップとすることを特徴とする深絞
り性、溶接性に優れたものであることを特徴とする。
【0006】
【作用】本発明に使用される連続鋳造鋼片はアルミキル
ド鋼であるので、この鋼片より製造された連続焼鈍薄鋼
板は、調質圧延後の固溶Nに基づく歪時効硬化が起こら
ない。またCが0.003%以下と低いので、全体とし
て軟質である上に、Nbを0.01〜0.03%含有し
ているため、固溶CはNbにより固定されて、固溶Cに
基づく歪時効硬化も起らず、さらに絞り加工性が改善さ
れ、しかも溶接時のCーO反応に基づくガスの発生が押
さえられるので欠陥が少なくなる。さらに、Nbの添加
により溶接後の結晶粒の粗大化が抑制できる(請求項
1)。また、Tiの添加により、Nbと同様の効果を有
する薄鋼板を提供できる(請求項2)。さらに、Nbと
Tiを複合添加により、溶接後の結晶粒の粗大化がより
抑制できる(請求項3)。そして、請求項4の製造法に
よれば、溶接後の結晶粒の粗大化を抑制できる薄鋼板を
提供できる。
【0007】
【実施例】転炉での溶製鋼を真空脱ガス処理して脱炭し
た後、Alを添加して脱酸処理した溶鋼から、連続鋳造
機で連続鋳造鋼片を作製する。この連続鋳造鋼片の組成
は、C;0.003%以下、Si;0.04以下、M
n;0.5%以下、Nb;0.01〜0.03%、P;
0.01% 以下、S;0.04%以下、Al;0.0
15〜0.10%、N;0.01%以下のアルミキルド
鋼板からなる鋼板であって、残りは不可避的不純物より
なるものであることが望ましい。また、Nbに代えてT
iを0.01〜0.07%添加したものも望ましい。さ
らに、NbとTiを複合添加したものはより望ましい。
Nbが0.01%より少ないと、目的とするr値を得ら
れず、一方0.03%を越えてもこの効果がさらに上昇
することはなく、むしろ製造コストが高くなる。Tiも
Nbと同様の効果を有し、添加量は、0.01%から
0.07が適量である。TiとNbを複合添加しても、
それぞれの成分を単独添加するよりもより高いr値が得
られる。
【0008】この連続鋳造鋼片を好ましくは熱間仕上温
度Ar3 点以上、巻取温度650℃以下で熱間圧延して
熱延ストリップとする。この熱延ストリップを連続酸洗
した後、好ましくは85%以上の圧延率で冷間圧延して
冷延ストリップを作製する。この冷延ストリップは、連
続焼鈍時の均熱温度が750℃以下でも再結晶するの
で、この冷延ストリップを均熱温度730℃以下で連続
焼鈍して連続焼鈍薄鋼板を製造する。連続焼鈍後の硬度
はHR−30Tで50以下である。
【0009】連続焼鈍薄鋼板は最終製品の硬度、すなわ
ち調質度(T−1、T−2、T−3、T−4等の)に合
わせて、適宜の圧延度で調質圧延またはDR圧延され
て、所謂冷延薄鋼板とされる。冷延薄鋼板はそのまま使
用されるか、またはNiめっき等の表面処理を施され
て、Niめっき鋼板等の缶用鋼板等となる。
【0010】次に具体例について述べる。C;0.00
3%、Si;0.04%、Mn;0.15%、Nb;
0.02%、P;0.005% 、S;0.01%、A
l;0.045%、N;0.003%のアルミキルド鋼
板からなる鋼板であって、残りは不可避的不純物よりな
る連続鋳造鋼片を、熱間仕上温度880℃、巻取温度6
20℃で熱間圧延して、板厚4.0mmの熱延ストリッ
プに形成した後、これを連続酸洗し、次いで圧延率90
%で冷間圧延した後、720℃で連続焼鈍して、板厚
0.40mmの冷延ストリップを作製した(X鋼板)。
【0011】比較のため、C:0.005%、Si:
0.04%、Mn:0.15%、P;0.015% 、
S;0.01%、Al;0.045%、N;0.003
%、残り不可避的不純物よりなる、連続鋳造鋼片をX鋼
片と同様の条件で作成した(Y鋼板)。
【0012】上記2種類の鋼板に、ニッケルめっきを施
し、溶接缶を作成した。溶接後に、溶接部分の結晶粒の
大きさを測定するため、光学顕微鏡による組織観察調査
を行なった。この結果を以下に示す この結果から、Nbを添加したX鋼板は結晶粒の成長が
抑制され、Y鋼板に比較して結晶粒径が小さいことがわ
かった。溶接後の溶接部分の結晶粒径が30μm以下で
あれば、飲料缶等の用途としての使用に耐える十分な強
度を示した。したがって、溶接後の溶接部分の結晶粒径
が30μm以下であることとする。
【0013】次に、図1にNbとr値の関係を示す。図
1に示すようにNb量が0.01%未満では高いr値が
得られず、目的とする優れた深絞り性が得られない。一
般に、深絞り用の缶用途にはr値が1.8以上の鋼板が
望ましいとされる。ここでr値は、缶成形時の深絞り性
を示す指標である。したがって、図1より、深絞り用の
缶用途として優れたr値を有した鋼板を得るためには、
Nb量が0.01%以上が必要とされる。次に、図2に
Ti、TiおよびNbを複合添加した場合の、r値に与
える影響を示す。図2に示すようにTi、TiおよびN
bを複合添加した場合とも、添加量が0.01%未満で
は高いr値が得られない。r値の大きさに与える添加量
は、Ti単独でも、TiとNbを複合添加した場合で
も、0.01%以上で顕著な効果が見られるが、Tiと
Nbを複合添加した場合の方がより高いr値が得られ
る。したがって、Ti、TiおよびNbを複合添加した
場合とも、添加量は0.01%以上が望ましい。
【0014】次に請求項4に記載の製造法について説明
する。冷間圧延率(冷延率)を変えた場合に△rの値の
変化を図3に示す。一般に冷延率を上げれば、△rは下
がる傾向にある。プレス成形時の耳(earing)発
生は、△rは深絞り時の異方性を示す指標であり、△r
=(r0+r90−2・r45)/2で示される△rの値が
ゼロになるときに最小となるため、材料歩留の観点より
△rは、できる限り、ゼロに近い値であることが望まし
い。△rは深絞り時の異方性を示す指標である。上記式
で、r0=圧延平行方向のr値、r45=圧延45度方向
のr値、r90=圧延90度方向のr値をそれぞれ表す。
一般に缶用素材として許容できる△rの値は経験的に−
0.2〜0.2の範囲が適性であることから、図3よ
り、冷延率は84〜91の範囲にあることが望ましい。
すなわち、ホットコイル厚みをT、製品厚みをtとする
と、冷延率は(T−t)/T×100%で表されること
から、84≦(T−t)/T×100≦91の範囲にあ
ることが望ましい。ここでホットコイルとは、熱間圧延
後の鋼片をいう。
【0015】本発明は、以上の実施例によって制約され
るものでなく、例えば缶用鋼板以外の、例えば家電用鋼
板、自動車用鋼板など適宜の用途の鋼板にも適用される
ものである。
【0016】
【発明の効果】本発明のNb含有極低炭素連続鋳造鋼片
を素材とする連続焼鈍薄鋼板は、調質圧延後の固溶Cに
基づく歪時効硬化が起こらない。Cが0.003%以下
と低いので、全体として軟質である上に、Nbを0.0
1〜0.03%含有しているため、固溶CはNbにより
固定されて、固溶Cに基づく歪時効硬化も起らず、さら
に絞り加工性が改善され、しかも溶接時のCーO反応に
基づくガスの発生が押さえられるので欠陥が少なくな
る。さらに、Nbの添加により溶接後の結晶粒の粗大化
が抑制できる。また、Tiの添加により、Nbと同様の
効果を有する薄鋼板を提供できる。さらに、NbとTi
を複合添加により、溶接後の結晶粒の粗大化がより抑制
でき、優れた溶接缶用途の薄鋼板を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】Nb添加量とr値との関係を示す。
【図2】Ti、TiおよびNb添加量とr値との関係を
示す。
【図3】冷間圧延率を変えた場合の△rに及ぼす影響を
示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田辺 博一 山口県下松市東豊井1302番地 東洋鋼鈑 株式会社 下松工場内 (56)参考文献 特開 平4−280926(JP,A) 特開 平2−118028(JP,A) 特開 平3−199342(JP,A) 特開 平3−199343(JP,A) 特開 平4−168229(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 38/00 - 38/60 C21D 8/00 - 8/04 C21D 9/46 - 9/48

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 C;0.003%以下(重量%、以下%
    は重量%を示す)、Si;0.04%以下、Mn;0.
    5%以下、Nb;0.01〜0.03%、P;0.01
    % 以下、S;0.04%以下、Al;0.015〜
    0.10%、N;0.01%以下のアルミキルド鋼板か
    らなる鋼板であって、連続鋳造鋼片を熱間仕上温度Ar 点以上、巻取温度
    650℃以下で熱間圧延して熱延ストリップとし、 連続焼鈍後の硬度をHR−30Tで50以下の冷延スト
    リップとし、 この冷延ストリップを原板とした表面処理鋼板の 溶接後
    の結晶粒の平均粒径が30μm以下の深絞り性、溶接性
    に優れた溶接缶用薄鋼板。
  2. 【請求項2】 C;0.003%以下、Si;0.04
    %以下、Mn;0.5%以下、Ti;0.01〜0.0
    7%、P;0.01% 以下、S;0.04%以下、A
    l;0.015〜0.10%、N;0.01%以下のア
    ルミキルド鋼板からなる鋼板であって、連続鋳造鋼片を熱間仕上温度Ar 点以上、巻取温度
    650℃以下で熱間圧延して熱延ストリップとし、 連続焼鈍後の硬度をHR−30Tで50以下の冷延スト
    リップとし、 この冷延ストリップを原板とした表面処理鋼板の 溶接後
    の結晶粒の平均粒径が30μm以下の深絞り性、溶接性
    に優れた溶接缶用薄鋼板。
  3. 【請求項3】 C;0.003%以下、Si;0.04
    %以下、Mn;0.5%以下、P;0.01% 以下、
    S;0.04%以下、Al;0.015〜0.10%、
    N;0.01%以下、TiとNbの総量;0.01〜
    0.07%のアルミキルド鋼板からなる鋼板であって、連続鋳造鋼片を熱間仕上温度Ar 点以上、巻取温度
    650℃以下で熱間圧延して熱延ストリップとし、 連続焼鈍後の硬度をHR−30Tで50以下の冷延スト
    リップとし、 この冷延ストリップを原板とした表面処理鋼板の 溶接後
    の結晶粒の平均粒径が30μm以下の深絞り性、溶接性
    に優れた溶接缶用薄鋼板。
  4. 【請求項4】 アルミキルド極低炭素連続鋳造鋼片を、
    熱間圧延・酸洗・冷間圧延・連続焼鈍して深絞り用薄鋼
    板を製造する方法において、成分が、C;0.003%
    以下、Si;0.04%以下、Mn;0.5%以下、N
    b;0.01〜0.03%、P;0.01% 以下、
    S;0.04%以下、Al;0.015〜0.10%、
    N;0.01%以下のアルミキルド鋼板であり、連続鋳造鋼片を熱間仕上温度Ar 点以上、巻取温度
    650℃以下で熱間圧延して熱延ストリップとし、 前記冷間圧延における圧延率が84〜91%の範囲にあ
    って、ホットコイル板厚をT、製品板厚をtとすると、
    84≦(T−t)/T×100≦91の関係にあり、連続焼鈍後の硬度をHR−30Tで50以下の冷延スト
    リップと することを特徴とする深絞り性、溶接性に優れ
    溶接缶用薄鋼板の製造方法。
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