JP3421941B2

JP3421941B2 - 缶用冷間圧延鋼板

Info

Publication number: JP3421941B2
Application number: JP20842997A
Authority: JP
Inventors: 健太郎森; 淳久保田; 宏清水; 英寿松野; 剛村井; 克己谷川; 淳千野; 隆俊小野
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1997-07-18
Filing date: 1997-07-18
Publication date: 2003-06-30
Anticipated expiration: 2017-07-18
Also published as: JPH1136048A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物系介在物に
起因する製缶不良を低減させた缶用冷間圧延鋼板に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、缶用素材は、所定の化学成分の連
続鋳造鋳片を、熱間圧延、酸洗、冷間圧延、連続焼鈍
し、さらに調質圧延または二次圧延（ＤＲ圧延）するこ
とにより得られた冷間圧延鋼板を、表面処理することに
より製造される。

【０００３】特に、Ａｌキルド鋼より製造される缶用冷
間圧延鋼板は、上工程での脱酸時に生じる酸化物系介在
物（脱酸生成物）が鋼中に内在するため、それが原因と
なって製缶加工時には、ピンホール状の欠陥や缶胴側壁
部の破断などの製缶不良を引き起こし問題となってい
る。

【０００４】従来、酸化物系介在物に起因する製缶不良
を低減させるため、鋳片中での酸化物系介在物の粒径、
個数密度、特性を限定し、圧延後の酸化物系介在物の存
在形態あるいは分布状態を制御する方法が開示されてい
る。

【０００５】例えば、特開平６−１７２９２５号公報に
は、鋳片において、粒径200μｍ以下の酸化物系介在物
を１Ｋｇ当たり10³個以下に分散させ、かつ、鋳片に含
まれる酸化物系介在物の融点を1350℃以下あるいは1650
℃以上にすることにより、圧延時に破砕される酸化物系
介在物の厚みを5μｍ以下に抑え、ピンホールやフラン
ジクラックといった製缶不良を低減させる方法が開示さ
れている。

【０００６】また、特開平７−２０７４０３号公報に
は、鋳片において、粒径200μｍ以下の酸化物系介在物
を１Ｋｇ当たり10³個以下に分散させ、かつ、鋳片に含
まれる酸化物系介在物に、ＭｇＯを、重量％で少なくと
も４％以上含有させることにより、圧延時に破砕される
酸化物系介在物の厚みを５μｍ以下に抑えると同時に、
酸化物系介在物を難伸延性のものにすることで、圧延後
に破砕された酸化物系介在物が長く伸延して連続的な分
布状態になることを防止し、もってピンホールや破胴等
の製缶不良を低減させる方法が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
飲料缶や食缶などの軽量化ならびに低コスト化のニーズ
から、製缶加工技術の発展と併せて、缶用素材には、高
強度化・薄肉化および高速製缶性が要求されるようにな
り、従来に増して、より厳しい加工が施されるようにな
ってきた。

【０００８】このような状況下において、特開平６−１
７２９２５公報や特開平７−２０７４０３公報に開示さ
れた鋳片をもとに製造される冷間圧延鋼板では、製缶不
良を十分に低減させることができなくなってきた。

【０００９】また、特開平６−１７２９２５号公報や特
開平７−２０７４０３号公報に開示されているように製
鋼段階において、粒径200μｍ以下の酸化物系介在物を
１Ｋｇ当たり10³個以下に分散させた鋳片を製造するこ
とを詳細に検討してみると、仮に粒径200μｍの球形介
在物が１Ｋｇ当たり10³個存在したとして、このときの
T.O値を見積もってみると、T.O=0.01ppm程度になる。現
実の大量生産規模（転炉、電気炉ー連鋳法）で生産され
る鋳片のT.O値は最低でも4〜5ppm程度である（文献：第
126,127回西山記念講座「高清浄鋼」p.123(s63)）。従
って、このような鋼を製造することは操業性や歩留りが
著しく低下して低コスト化の観点からは望ましくない。

【００１０】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、厳しい加工条件下においても、酸化
物系介在物に起因する製缶不良の少ない缶用冷間圧延鋼
板を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、冷間圧
延鋼板に含まれる酸化物系介在物の全個数を所定値以下
にすると共に、前記冷間圧延鋼板中に含まれる特定粒径
以上の酸化物系介在物の個数を所定値以下にすることに
ある。

【００１２】すなわち、前記課題は、連続鋳造鋳片を、
熱間圧延、冷間圧延、連続焼鈍し、さらに調質圧延また
は二次圧延（ＤＲ圧延）することにより得られた冷間圧
延鋼板を表面処理することによって製造される缶用冷間
圧延鋼板であって、Ｃ：0.03〜0.05％、Si：0.01〜0.03
％、Mn：0.15〜0.25％、Ｐ：0.01〜0.02％、Ｓ：0.01〜
0.02％、sol．Al：0.03〜0.07％を含有し、冷間圧延鋼
板に含まれる全酸化物系介在物が、鋼１ｇ当たり8.7×
１０ ^４個〜１０ ^７個であり、かつ、粒径５μｍ以上の酸
化物系介在物が、鋼１ｇ当り1.3×１０ ^４個〜１０ ^５個
であることを特徴とする缶用冷間圧延鋼板（請求項１）
により解決される。

【００１３】さらに、これに加えて粒径１０μｍ以上の
酸化物系介在物が、粒径１０μｍ以上の酸化物系介在物
が、鋼１ｇ当り2.3×１０ ^２個〜１０ ^４個であるように
すると（請求項２）、さらに優れた性能が得られる。

【００１４】（発明に至る経緯）本発明者等は、上記課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた。まず酸溶解ー光回折
法（文献：まてりあ第３５巻、第４号（１９９６））に
より、缶用冷延鋼板中の介在物分布を調査した。この結
果、介在物の粒径は１μｍから、３０μｍの間に分布
し、その粒径構成は製鋼段階での種々の操業条件に依存
していることがわかった。さらに、これらの酸溶解ー光
回折法により、抽出された介在物の組成を調査したとこ
ろ、製鋼段階で脱酸及びそれ以降の再酸化反応で生成し
たアルミナ系、溶鋼中に巻き込まれたスラグ、モールド
パウダー系介在物が含まれている事がわかった。その存
在比率も製鋼段階での種々操業条件に依存していること
がわかった。

【００１５】さらに本発明者らは、前記の調査鋼板を実
験室にて製缶試験を行なった。その時に発生したフラン
ジクラックや、ピンホール、胴割れ等の欠陥部を調査し
たところ、欠陥部には、ひとつひとつが粒径２μｍ以上
２０μｍ以下である介在物が群落状に点列しているか、
あるいは層状となっていた。さらに、その組成の存在比
率も冷延鋼板段階で行なった、酸溶解ー光回折法で抽出
した介在物の結果と一致した。

【００１６】すなわち、製缶時のフランジクラックや、
ピンホール、胴割れ等に至る介在物は、冷延鋼板段階で
の酸溶解ー光回折法で評価できることがわかった。

【００１７】次に本発明者らは、冷延鋼板段階での酸溶
解ー光回折法で得られた介在物の粒径構成と実験室製缶
時のフランジクラックや、ピンホール、胴割れ等の欠陥
の発生率の相関を調査した。

【００１８】その結果、試料１ｇ中の粒径５μｍ以上の
介在物の存在比率、または粒径１０μｍ以上の介在物の
存在比率と欠陥の発生率の間には相関が有ることを見い
だした。この理由は、欠陥部の介在物の粒径構成は、粒
径５μｍ以上の介在物がその大半を占め、それより細か
い介在物は、一部は欠陥部にも存在するものの、大半は
マトリックス中に孤立して懸濁しているためである。

【００１９】発明者等は、種々の条件で製造した連続鋳
造鋳片から製造された冷間圧延鋼板コイルを表面処理し
て得られた缶用冷間圧延鋼板を用い、実験室で製缶試験
を実施した。実験室での製缶試験の場合、製缶不良発生
率が１％以下であれば、実際の連続製缶ラインにおいて
は全く問題のない水準である。

【００２０】つぎに、製缶試験に供した缶用冷間圧延鋼
板から、試料をサンプリングし、酸溶解抽出後、光回折
法を用いて、酸化物系介在物の粒径ならびにその個数を
測定した。

【００２１】本来、鋼中には、酸化物系介在物のほか
に、窒化物系介在物、炭化物系介在物、硫化物系介在物
等が含まれるが、これらの介在物を抽出する方法に、ハ
ロゲン-有機溶剤系抽出法や、電解抽出法などがある。
しかしながら、Ａｌ₂Ｏ₃を主体とした酸化物系介在物
のみを選択的に抽出するには、酸溶解抽出法が最も適し
ている。

【００２２】さらに、従来のスライム法や顕微鏡法に比
べて、光回折法は、正確に介在物の粒径、重量、個数を
測定することができる。

【００２３】図１に、冷延鋼板中に存在する酸化物系介
在物の全個数および粒径５μｍ以上の酸化物系介在物の
存在比率と、製缶不良発生率との関係を示した。

【００２４】この図より、全酸化物系介在物が１０
^７（個／ｇ）以下の領域、かつ、粒径５μｍ以上の酸化
物系介在物が１０^５（個／ｇ）以下の領域において製缶
不良発生率が１％以下に抑えられていることがわかる。

【００２５】更に、全酸化物系介在物が１０^７（個／
ｇ）以下でかつ粒径５μｍ以上の酸化物系介在物が１０
^５（個／ｇ）以下の領域について、粒径１０μｍ以上の
酸化物系介在物の存在比率と製缶不良発生率との関係を
調べた結果を図２に示したが、粒径１０μｍ以上の酸化
物系介在物が１０^４（個／ｇ）以下になると製缶不良が
さらに抑えられている。

【００２６】すなわち、粒径５μｍ以上又はこれに加え
て粒径１０μｍ以上の酸化物系介在物の存在比率を上記
の値以下に抑えることで、製缶不良発生率が１％以下又
はほとんど０に抑えられ、たいへん良好な製缶結果が得
られることを見いだし、本発明を完成するに至った。

【００２７】出鋼後スラグ改質剤（アルミ灰）を取鍋ス
ラグ上に投入して、スラグ中のFeＯ濃度の低減を計った
（スラグ中のFeＯはアルミ脱酸後のアルミナの発生源と
なるため）。この後、ＲＨ処理時にアルミニウムを投入
して脱酸し、さらにＲＨで還流をして、脱酸時に発生し
たAl₂Ｏ₃粒子の凝集合体、浮上を行なった。

【００２８】その後垂直曲げ型連鋳機で鋳造して、220
ｍｍ〜250ｍｍ厚のスラブ鋳片を鋳造した。そしてこれ
らの鋳片を1100〜1250℃に加熱炉内で加熱した後1.2〜
1.3ｍｍ程度に熱間圧延し、酸洗後0.15〜0.26ｍｍに冷
間圧延し、再結晶焼鈍、調質圧延またはＤＲ圧延を行な
い、表面処理を施した後、実験室にて製缶試験を行なっ
た。

【００２９】実験室製缶試験は素材間の特性差を明瞭に
するため、生産規模の製缶条件よりも厳しい加工条件、
すなわち、欠陥発生に対する介在物感受性が通常より大
きくなるような条件にて行なった。なお、前述したよう
に、実験室での本評価方法で欠陥発生率が１％以下であ
れば、ユーザーでの連続製缶試験においても全く問題な
いレベルであることが確認されている。

【００３０】このようにして得られた冷間圧延鋼板コイ
ルから、試料約100ｇをサンプリングして、図３および
図４の測定手順（まてりあ第３５巻、第４号(１９９
６)）に従って、酸化物系介在物の粒径ならびにその個
数を測定した。

【００３１】図３は、試料の中から酸化物系介在物を抽
出する手順を示すフローチャートであり、図４は、抽出
した酸化物系介在物の粒径とその個数を光回折法により
検出する手順を示すフローチャートである。以下、これ
らの手順について詳細に説明する。

【００３２】鋼試料５０〜100ｇを２リットルのビーカ
に入れる。そして、ＨＮＯ₃１に対して水３の割合のＨ
ＮＯ₃水溶液1000ｍｌにＨ₂ＳＯ₄７ｍｌを加えた液の、
８７℃の温浴中で全量溶解する。その後、孔径0.2μ
ｍ、４７mmφのニュークリポアフィルタでろ過し、残さ
を取出す。残さの中には、窒化物や、炭化物、炭素が含
まれているので、以下の工程でこれを取り除いて酸化物
系介在物のみを抽出する。

【００３３】すなわち、残さを300ｍｌビーカ入れ、Ｈ₂
ＳＯ₄と水が１：１のＨ₂ＳＯ₄水溶液５０ｍｌの８７℃
温浴中で４０分加温する。次に、飽和ＫMnＯ₄溶液を２
５ｍｌ添加して、９０〜９２℃の温浴中で４０分間加温
する。その後、Ｈ₂Ｏ₂を添加してMnＯ₂の沈殿を溶解さ
せる。そして、８７℃の温浴中で加温し、過剰のＨ₂Ｏ₂
を除去した後、孔径0.2μｍ、４７mmφのニュークリポ
アフィルタでろ過し、残さを取出す。この残さは、酸化
物系介在物であるので、これを乾燥させ秤量する。

【００３４】図４においては、抽出した酸化系介在物
を、孔径0.2μｍ、４７mmφのニュークリポアフィルタ
ごと５０ｍｌビーカに入れ、0.2wt％のヘキサメタリン
酸ナトリウム水溶液２０ｍｌを加えて、超音波振動を加
え、フィルタに付着している酸化物系介在物を剥離させ
る。そして、測定セル中に５〜７ｍｌを入れ、光回折法
により粒径とその個数を測定する。

【００３５】表１に、この試験結果における粒径１０μ
ｍ以上の酸化物系介在物の存在比率、粒径５μｍ以上の
酸化物系介在物の存在比率、および実験室での製缶欠陥
発生率を示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】比較例１〜２においては、全酸化物系介在
物が鋼１ｇ当たり１０^７個を超えていると共に、粒径５
μｍ以上の酸化物系介在物が鋼１ｇ当たり１０^５個を超
えているので、製缶不良率が高い。

【００３８】比較例３においては、粒径５μｍ以上の酸
化物系介在物は鋼１ｇ当たり１０^５個以下であるが、酸
化物系介在物が鋼１ｇ当たり１０^７個を超えているの
で、製缶不良率が高い。

【００３９】比較例４〜６においては、全酸化物系介在
物は鋼１ｇ当たり１０^７個以下であるが、粒径５μｍ以
上の酸化物系介在物が鋼１ｇ当たり１０^５個を超えてい
るので、製缶不良率が高い。

【００４０】これに対し、本発明の範囲内である実施例
１〜９は、いずれも製缶不良率が低く良好な清浄性が得
られていることがわかる。中でも、粒径５μｍ以上の酸
化物系介在物が鋼１ｇ当たり１０^５個以下であり、かつ
粒径１０μｍ以上の酸化物系介在物が鋼１ｇ当たり１０
^４個以下である実施例６〜９のものは、製缶不良率が特
に低く、さらに良好な清浄性が得られていることがわか
る。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
全酸化物系介在物の存在比率をある程度低くしたうえ
で、粒径５μｍ以上の酸化物系介在物の存在比率、さら
にはこれに加えて粒径１０μｍ以上の酸化物系介在物の
存在比率を所定範囲に規定することにより、清浄性に優
れた缶用冷延鋼板を低コストで提供できる。従って、本
発明による缶用冷間圧延鋼板を用いれば酸化物系介在物
に起因する製缶不良を低減させることができ、製缶加工
技術の大幅な向上が達成できる。

【００４２】また、製品の検査段階において、本発明の
条件が満たされているかどうかを判定し、満たされてい
るもののみを出荷することにより、需要家に不良品を出
荷することを防止することができる。

【００４３】さらに、検査段階において、本発明の条件
が満たされていない製品が発見された場合には、速やか
に製鋼プロセス、圧延プロセスにフィードバックして操
業条件を変えることにより、不良品が大量に発生するこ
とを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】酸溶解で抽出した後に、光回折法によって得ら
れた全酸化物系介在物の存在比率及び粒径５μｍ以上の
酸化物系介在物の存在比率と、製缶不良発生率との関係
を示すグラフである。

【図２】全酸化物系介在物の存在比率が鋼１ｇ当たり１
０^７（個／ｇ）以下で、かつ粒径５μｍ以上の酸化物系
介在物の存在比率が鋼１ｇ当たり１０^５（個／ｇ）以下
の試料について、酸溶解で抽出した後に光回折法によっ
て得られた粒径１０μｍ以上の酸化物系介在物の存在比
率と製缶不良発生率との関係を示すグラフである。

【図３】酸溶解抽出の操作手順を説明する図である。

【図４】光回折法の操作手順を説明する図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松野英寿東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者村井剛東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者谷川克己東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者千野淳東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者小野隆俊東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (56)参考文献特開平７−275975（ＪＰ，Ａ) 特開平６−172925（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C22C 38/00 - 38/60

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】連続鋳造鋳片を、熱間圧延、冷間圧延、
連続焼鈍し、さらに調質圧延または二次圧延（ＤＲ圧
延）することにより得られた冷間圧延鋼板を表面処理す
ることによって製造される缶用冷間圧延鋼板であって、
Ｃ：0.03〜0.05％、Si：0.01〜0.03％、Mn：0.15〜0.25
％、Ｐ：0.01〜0.02％、Ｓ：0.01〜0.02％、sol．Al：
0.03〜0.07％を含有し、冷間圧延鋼板に含まれる全酸化
物系介在物が、鋼１ｇ当たり8.7×１０ ^４個〜１０ ^７個
であり、かつ、粒径５μｍ以上の酸化物系介在物が、鋼
１ｇ当り1.3×１０ ^４個〜１０ ^５個であることを特徴と
する缶用冷間圧延鋼板。
【請求項２】粒径１０μｍ以上の酸化物系介在物が、
鋼１ｇ当り2.3×１０ ^２個〜１０ ^４個であることを特徴
とする請求項１に記載の缶用冷間圧延鋼板。