JP3324074B2 - 高強度高延性容器用鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は飲料缶などの金属容
器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】缶飲料、食品缶などに代表される容器用
鋼板については、缶コスト削減のため、素材の薄手化が
求められている。この時、薄手化に伴う缶強度の低下を
補うため鋼板自体を高強度化することが必要である。一
般には高強度材はＳｉ，Ｍｎ，Ｐ，Ｎｂ，Ｔｉなどの添
加により製造されるが、容器用鋼板は、飲料缶、食品缶
などにも使用されることや、低コスト化の観点から元素
の添加は好ましくない。

【０００３】また薄手材では、焼鈍工程においてヒート
バックルと呼ばれる鋼板の腰折れのため生産効率が阻害
される場合があるが、この対策としては鋼板の焼鈍温度
を低く抑えることや通板板厚を厚くすることが有効であ
り、再結晶の観点から焼鈍温度を高く設定せざるを得な
い状況下、焼鈍時には目的の板厚より厚い鋼板を通板
し、その後再冷延（２ＣＲ）を施し、目的とする板厚を
得る方法が実用化されている。この方法は缶強度を確保
する観点で、極薄材の適用による強度低下分を加工硬化
により補うので都合のよい製造法である。

【０００４】しかし、鋼板の薄手化が進行する中で、２
ＣＲ率の上昇は必然となり、材料の硬質化に伴う延性劣
化が新たな問題となりつつある。代表的には缶胴と缶底
または缶蓋を巻き締める際に、缶胴端部の径を広げる加
工（フランジ成形）における割れが問題となる。

【０００５】２ＣＲ材でフランジ成形性の良好な鋼板と
しては特開平３−２５７１２３号公報のように成分、熱
延条件や２ＣＲ率を制限したものがあるが、さらなる特
性向上が望まれる。また、本発明者らは特願平９−４２
０４１号において熱延で高温巻取し、焼鈍時の過時効処
理（ＯＡ）を省略することで固溶Ｃを多量に残存させ、
２ＣＲ後の延性を改善する方法を出願した。しかし、こ
の方法では高温巻取が必須となるため、コイル長手位置
や幅位置での材質の均一性に劣るという欠点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、焼鈍工程で
の腰折れによる生産性の低下およびフランジ成形時の加
工性劣化を回避した、高い２ＣＲを施した場合にも良好
な延性を持った鋼板を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、特に２Ｃ
Ｒ率が１０％以上で製造される板厚０．４mm以下の鋼板
の成分、熱延条件および焼鈍条件と材質との関係を検討
するうち、成分、特にＣ量を特定範囲に限定し、焼鈍時
のＯＡを制御した鋼板では２ＣＲ率が上昇しても従来鋼
ほど延性が劣化しないことを知見し、高温巻取、ＯＡ省
略型の技術に関する発明を特願平９−４２０４１号で出
願した。さらに、熱延条件、冷延後の焼鈍条件について
さらなる検討を加え、１０％以上の高２ＣＲ率で容器用
鋼板を製造するにあたり、焼鈍工程での冷却条件を制御
し、特定の０．２％耐力、全伸び、加工硬化を示す鋼板
が、熱延条件によらず同じ２ＣＲ率でも非常に良好なフ
ランジ成形性を示すことを知見し、本発明を達成したも
のである。

【０００８】すなわち、本発明の要旨とするところは、
重量％で、Ｃ：０．００５〜０．０４０％を含有し、
０．２％耐力が４３０ＭＰａ以上、全伸びが１５％以下
であり、１０％の冷間圧延前後の０．２％耐力の差が１
２０ＭＰａ以下を満足するようにし、さらに引張強度と
０．２％耐力の差が２０ＭＰａ以上または２００℃、１
時間の人工時効後の降伏点伸びが２％以上とすることで
フランジ成形性の向上を図るものである。

【０００９】また、それを製造する上で、特に焼鈍工程
での６００℃〜２００℃の冷却速度を２０℃/sec以上、
または６００℃から２００℃の温度範囲の任意の温度で
の冷却速度の最大値を４０℃/sec以上とすることが有効
であり、さらに他の工程条件、すなわち熱延のスラブ加
熱温度や仕上げ温度を特定すること、また再冷延率を１
０％以上５０％以下に特定することを組み合わせること
も有効である。

【００１０】

【発明の実施の形態】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。成分は全て重量％であ
る。Ｃは、本発明での熱延条件の制限によって軟質化効
果を得られる０．００５％から０．０４０％とする。Ｃ
量がこの範囲にない場合には本発明の効果が得られな
い。特にＣが０．０４０％に近い場合には、熱延条件の
影響が大きく現れ、低温巻取ではフランジ成形性が劣る
場合もあるので上限を０．０４０％とした。望ましくは
０．０３％以下とするのがよい。

【００１１】通常の鋼板に不可避的に含有されるＳｉ，
Ｍｎ，Ｐ，Ｓ，Ａｌ，Ｎ等は一般に容器用に用いられる
鋼板に含有される程度に含有される。その範囲は、Ｓ
ｉ：０．００１〜０．１％、Ｍｎ：０．０１〜０．５
％、Ｐ：０．００２〜０．０４％、Ｓ：０．００２〜
０．０４％、Ａｌ：０．０１０〜０．１００％、Ｎ：
０．０００５〜０．００６０％である。

【００１２】鋼板の０．２％耐力は本発明鋼では４３０
ＭＰａ以上に限定する。これは、原板でこれ以下の０．
２％耐力であれば本発明によらなくともフランジ成形性
の良好な鋼板が製造可能なためである。

【００１３】鋼板の全伸びは本発明鋼では１５％以下に
限定する。これは、原板の全伸びがこれ以上であれば本
発明によらなくともフランジ成形性の良好な鋼板が製造
可能なためである。

【００１４】鋼板の加工硬化挙動の限定は本発明の重要
な要件の一つである。加工硬化挙動は一般には引張試験
の応力−歪曲線における加工硬化指数、いわゆるｎ値で
表される場合が多いが、本発明鋼が対象としているフラ
ンジ成形性の指標にはならない。本発明で限定すべき加
工硬化挙動の指標および限定範囲は、引張強度と０．２
％耐力の差を２０ＭＰａ以上、または鋼板に１０％の冷
間圧延を施した場合の０．２％耐力の上昇量を１２０Ｍ
Ｐａ以下とすることである。

【００１５】冷延における加工硬化量は通常、ロール
径、パス回数、潤滑、温度などの圧延条件によりわずか
に変動するが、本発明では通常の実験室で行うことがで
きる条件、すなわちロール径１００mm〜４００mm、パス
回数は１〜５パス、潤滑はパーム油、温度は室温とした
場合の値で評価される。加工硬化挙動がこの範囲にない
場合は、製缶工程でのフランジ成形性が顕著に劣化す
る。

【００１６】鋼板の時効性の限定も本発明の重要な要件
の一つである。特定の０．２％耐力、全伸び、加工硬化
挙動を持った鋼板について、２００℃、１時間の人工時
効後の降伏点伸びを２％以上とすることにより、本発明
の効果が得られる。板厚は本発明鋼の用途を考え、０．
４mm以下と限定する。

【００１７】鋼板の０．２％耐力、全伸びは、成分、熱
延、焼鈍、２ＣＲ条件により変化し、従来鋼と同様に材
質調整されるが、本発明の特徴である加工硬化挙動およ
び時効特性を制御するには焼鈍工程での冷却時の熱履歴
が重要で、６００℃から２００℃までの平均冷却速度を
２０℃/sec以上とするのが有効であり、６００℃から２
００℃の温度範囲の任意の温度での冷却速度の最大値を
４０℃/sec以上とすることも効果がある。

【００１８】特にこれらの平均冷却速度を４０℃/sec以
上、最大冷却速度を６０℃/sec以上とすればより顕著な
効果を得ることができる。これらに加え、熱延条件、焼
鈍条件、再冷延条件を調整することで達成できる。これ
らの原因は明らかではないが、焼鈍での冷速を制御し、
Ｃの存在形態を変えることで、２ＣＲ時の炭化物周辺で
集中して起きる転位の複雑な交絡を回避し、その後のフ
ランジ成形時にバウシンガー効果的な挙動により転位の
再配列が起き、破断までの歪が増大するためと考えられ
る。

【００１９】本発明では鋼板の強度はＳｉ，Ｍｎ，Ｐな
どの添加によらず、主として２ＣＲによる加工硬化を想
定している。この時の２ＣＲ率は１０〜５０％の範囲で
本発明の効果を十分に得ることができる。

【００２０】本発明の効果は焼鈍前の熱履歴、製造履歴
によらない。熱延を行う場合のスラブはインゴット法、
連続鋳造法など製造法は限定されず、また熱延に至るま
での熱履歴にもよらないためスラブ再加熱法、鋳造した
スラブを再加熱することなく直接熱延するＣＣ−ＤＲ
法、さらには粗圧延などを省略した薄スラブ鋳造によっ
ても本発明の効果を得ることができる。

【００２１】また、本発明鋼を溶接により缶同部を製造
する３ピース缶用素材として用いる場合には、溶接部が
硬化し、熱影響部が軟化するためフランジ成形時に熱影
響部に歪が集中し、フランジ成形性が鋼板延性のみなら
ず溶接部および熱影響部の特性に影響される場合があ
る。溶接部および熱影響部の硬度制御のため、Ｂ，Ｎｂ
などが添加される場合があるが、これらの微量元素を添
加しても本発明の効果が失われるものではない。

【００２２】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
ら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。ま
た、近年使用されるようになっている有機被膜を被覆し
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。

【００２３】

【実施例】本発明ではフランジ成形性は鋼板の全伸びに
よって評価した。３ピース缶用途での板取り方向や２Ｐ
用途でのしごき方向との兼ね合いを考え、素材の圧延方
向と９０°の方向の引張試験値を使用する。

【００２４】表１に示す各成分の鋼について熱間圧延、
冷間圧延、焼鈍後、２ＣＲを施して鋼板を製造し、引張
試験により材質を測定した。熱延のスラブ加熱温度は１
２００℃、仕上げ温度８９０℃とした。

【００２５】これらの鋼について製造条件および材質を
表２に示す。加工硬化挙動および時効特性を本発明のよ
うに制御することで、熱延条件によらず良好な延性が得
られていることが確認できる。また、加工硬化挙動およ
び時効特性に加え、焼鈍工程の冷却条件は本発明内に制
御することでさらなる延性向上が達成される。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】

【発明の効果】以上述べたごとく本発明によれば、焼鈍
時の生産性を改善できる高２ＣＲ率によってもフランジ
成形性が良好な極薄容器用鋼板を得ることができる。

フロントページの続き (72)発明者 竹下 哲郎 福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号 新日本製鐵株式会社 八幡製鐵所内 (56)参考文献 特開 平10−110244（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−311561（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−306534（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 301 C21D 9/48

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．００５〜０．０４０
   ％を含有し、ＪＩＳ５号試験片による引張試験における
   ０．２％耐力が４３０ＭＰａ以上、全伸びが１５％以下
   で、１０％の冷間圧延前後のＪＩＳ５号試験片による引
   張試験における０．２％耐力の差が１２０ＭＰａ以下
   で、引張強度と０．２％耐力の差が２０ＭＰａ以上であ
   ることを特徴とする板厚０．４mm以下の高強度高延性容
   器用鋼板。
2. 【請求項２】 重量％で、Ｃ：０．００５〜０．０４０
   ％を含有し、ＪＩＳ５号試験片による引張試験における
   ０．２％耐力が４３０ＭＰａ以上、全伸びが１５％以下
   で、１０％の冷間圧延前後のＪＩＳ５号試験片による引
   張試験における０．２％耐力の差が１２０ＭＰａ以下
   で、２００℃、１時間の人工時効後の降伏点伸びが２％
   以上であることを特徴とする板厚０．４mm以下の高強度
   高延性容器用鋼板。
3. 【請求項３】 重量％で、Ｃ：０．００５〜０．０４０
   ％を含有する鋼片を、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍、再冷
   延を行うに際し、焼鈍時の冷却速度を２０℃/sec以上と
   し最終の板厚を０．４mm以下とするとともに、各工程の
   条件を調整して、ＪＩＳ５号試験片による引張試験にお
   ける０．２％耐力を４３０ＭＰａ以上、全伸び１５％以
   上とし、１０％冷間圧延前後のＪＩＳ５号試験片による
   引張試験における０．２％耐力の差を１２０ＭＰａ以下
   とし、さらに引張強度と０．２％耐力の差を２０ＭＰａ
   以上とすることを特徴とする高強度高延性容器用鋼板の
   製造方法。
4. 【請求項４】 重量％で、Ｃ：０．００５〜０．０４０
   ％を含有する鋼片を、熱間圧延、冷間圧延、焼鈍、再冷
   延を行うに際し、焼鈍時の冷却速度を２０℃/sec以上と
   し最終の板厚を０．４mm以下とするとともに、各工程の
   条件を調整して、ＪＩＳ５号試験片による引張試験にお
   ける０．２％耐力を４３０ＭＰａ以上、全伸び１５％以
   上とし、１０％冷間圧延前後のＪＩＳ５号試験片による
   引張試験における０．２％耐力の差を１２０ＭＰａ以下
   とし、さらに２００℃、１時間の人工時効後の降伏点伸
   びが、２％以上とすることを特徴とする高強度高延性容
   器用鋼板の製造方法。