JP3421942B2 - 缶用冷間圧延鋼板を製造するための鋳片 - Google Patents

缶用冷間圧延鋼板を製造するための鋳片

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピンホールや破胴
等の酸化物系介在物に起因する欠陥の少ない清浄性に優
れた缶用冷間圧延鋼板を製造するための鋳片に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、缶用冷間圧延鋼板は、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、調質圧延または二次圧延(DR圧延)し、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16
50℃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により、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
胴といった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、缶用冷間圧延鋼板
には、高強度化・薄肉化ならびに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号公報や特開平7−207403号公報に開
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
板を低コストで製造するための、清浄性の優れた鋳片を
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、鋳片中
に含まれる酸化物系介在物の総量と、特定粒径以上の酸
化物系介在物の含有量とを所定値以下に規制することに
ある。
【0012】すなわち、前記課題は、缶用冷間圧延鋼板
を製造するために用いられる鋳片であって、粒径5μm
以上の酸化物系介在物量が5〜20ppmであり、かつ酸
化物系介在物総量が16〜50ppmであることを特徴と
する缶用冷間圧延鋼板を製造するための鋳片(請求項
1)により解決される。
【0013】加えて、粒径10μm以上の酸化物系介在
物量を1〜10ppmに規制することにより(請求項
2)、さらに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得ることができる。
【0014】(発明に至る経緯)本発明者らは、上記課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた。まず、製缶加工時に
発生する製缶不良の実態を調査した。製缶不良部位に内
在する酸化物系介在物の成分を調査すると、その約6割
がAl23単独の介在物であり、残り約4割が重量部で
80%をAl成分とし、残部がMg、Ca、Fe、Si
などの成分を含む多元系のAl23系介在物であった。
また、これらの酸化物系介在物のほとんどが、冷間圧延
鋼板中では、粒径20μm以下で存在していることもわ
かった。これは、圧延工程において、酸化物系介在物が
非常に微細に破砕されたためである。
【0015】そして、製缶不良部位に内在する粒径20
μm以下の微細な酸化物系介在物は、圧延方向に沿っ
て、一直線状にかつ互いに重なり合うこと無く、ミシン
目を形成しているかのごとく存在していることもわかっ
た。
【0016】本発明者らは、上記知見をもとに、鋳片中
に存在する酸化物系介在物の粒径ならびにその量と、製
缶不良発生率とに関連性があることに着目して調査を行
った。
【0017】まず、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。
【0018】つぎに、製缶試験に供した缶用冷間圧延鋼
板の鋳片から、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
重量を測定した。
【0019】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、 Al23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。
【0020】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。
【0021】図1に、鋳片中に存在する酸化物系介在物
の総量および粒径5μm以上の酸化物系介在物の量と、
製缶不良発生率との関係を示した。
【0022】この図より、酸化物系介在物の総量が50
ppm以下の領域、かつ、5μm以上の酸化物系介在物の
量が20ppm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。
【0023】更に、酸化物系介在物の総量が50ppm以
下でかつ5μm以上の酸化物系介在物の量が20ppm以
下の領域について、10μm以上の酸化物系介在物の量
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、10μm以上の酸化物系介在物の量が10ppm以下
になると製缶不良が完全に抑えられている。
【0024】すなわち、5μm以上又はこれに加えて1
0μm以上の酸化物系介在物の量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。
【0025】(望ましい製造条件)本発明は、鋼組成、
製造方法に関しては特に限定するものではないが、望ま
しい条件について以下に説明する。
【0026】鋼組成としては、例えば、重量%で、C:
0.01〜0.12%、Si:0.05%以下、Mn:0.1〜0.6%、
P:0.03%以下、S:0.03%以下、sol.Al:0.02〜0.
1%、N:0.005%以下、残部Feを成分とする鋳片を用
いることができる。その他、必要に応じてBの合金元素
を添加しても、本発明の作用効果を損なうものではな
い。
【0027】転炉及び二次精練等により所定の組成に調
整された鋼は、連続鋳造により鋳片とする。次に、連続
鋳造鋳片を熱間圧延、酸洗、冷間圧延後、連続焼鈍し,
さらに調質圧延または二次圧延(DR圧延)、表面処理
を行う。
【0028】熱間圧延は常法に従い、加熱温度:1100〜
1250℃、仕上温度:800〜900℃、巻取温度:500〜700℃
程度とすることができる。また、冷間圧延においては、
冷圧率を80〜95%程度、焼鈍温度は再結晶温度以上とす
ることが望ましく、調質圧延または二次圧延(DR圧
延)の伸長率ならびに圧下率は、板厚、強度、加工性等
に応じて適宜選定すればよい。
【0029】表面処理の種類も特に限定するものではな
く、電解クロメート処理,錫メッキ等種々の表面処理を
目的に応じて選定すればよい。さらに,表面処理後,プ
レコートあるいはPETフィルム等のフィルムラミネー
トを行ってもよく,その場合も本発明の効果は充分発揮
される。
【0030】
【実施例】以下、実施例により本発明を説明する。C:
0.03〜0.05%、Si:0.01%、Mn:0.15〜0.25%、
P:0.01〜0.02%、S:0.005〜0.02%、sol.Al:0.0
3〜0.06%の溶鋼を精練するため、転炉において吹錬後
所定の炭素濃度に調整して、スラグ固化用CaOを投入
しスラグストッパーを使用して転炉スラグの流出防止を
行いつつ、出鋼した。
【0031】次に、RHにおいて真空脱ガス処理を実施
し、アルミニウムを投入して脱酸し、さらにArガスバ
ブリングを行いながら還流することにより、脱酸生成物
であるAl23粒子を凝集合体、浮上除去した。
【0032】その後、垂直曲げ型連続鋳造機にて、220
〜250mm厚の鋳片に鋳造したのち、1200℃で再加熱し
て、1.8〜2.0mm厚に熱間圧延した。そして、酸洗した
後、冷間圧延、連続焼鈍、DR圧延を行い、最終的に板
厚0.2mmの冷間圧延鋼板コイルを作製した。
【0033】このようにして得られた鋳片から、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(1996))に従って、酸
化物系介在物の粒径ならびにその重量を測定した。
【0034】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数と大きさ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。
【0035】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。
【0036】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、H22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H22
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。
【0037】図4においては、抽出した酸化物系介在物
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
により個数と大きさを測定する。
【0038】次に、前記冷間圧延鋼板コイル表面に、電
解クロメート処理を行ったのち、PET樹脂フィルムを
熱融着して、実験室において製缶試験を実施した。
【0039】表1に、前記方法で製造した鋳片中の、酸
化物系介在物総量、5μm以上の酸化系介在物の量、1
0μm以上の酸化系介在物の量、および製缶不良率を示
す。比較例として、別の方法で製造した鋳片の同じデー
タを示す。
【0040】
【表1】
【0041】比較例1〜3は酸化物系介在物総量が50
ppmを超えていると共に、5μm以上の酸化系介在物の
量が20ppmを越えているので、製缶不良率が高い。比
較例4〜6は酸化物系介在物総量は50ppm以下である
が、粒径5μm以上の酸化物系介在物量が20ppm以上
であるので製缶不良率が高い。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5
μm以上の酸化物系介在物量が20ppm以下でありかつ
粒径10μm以上の酸化物系介在物量が10ppm以下で
ある実施例6〜9は製缶不良率が0であった。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
酸化物系介在物の量をある程度低くした上で、粒径5μ
m以上の酸化物系介在物量、さらにはこれに加えて粒径
10μm以上の酸化物系介在物量を所定の範囲に規定す
ることにより、清浄性に優れた缶用冷間圧延鋼板を製造
するための鋳片を低コストで提供できる。従って、本発
明を適用した鋳片で製造された冷延薄板を用いれば酸化
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を達成することができ
る。
【0043】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。
【0044】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
れた酸化物系介在物の量及び5μm以上の酸化物系介在
物量と、製缶不良発生率との関係を示すグラフである。
【図2】酸化物系介在物量50ppm以下でかつ粒径5μ
m以上の酸化物系介在物量が20ppm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量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 久保田 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 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 清水 宏 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 (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 38/00 301 B22D 11/116

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 缶用冷間圧延鋼板を製造するために用い
    られる鋳片であって、粒径5μm以上の酸化物系介在物
    量が5〜20ppmであり、かつ酸化物系介在物総量が
    6〜50ppmであることを特徴とする缶用冷間圧延鋼板
    を製造するための鋳片。
  2. 【請求項2】 粒径10μm以上の酸化物系介在物量が
    1〜10ppmであることを特徴とする請求項1に記載の
    缶用冷間圧延鋼板を製造するための鋳片。
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