JP3593235B2 - 成形性に優れた高強度な極薄溶接缶用鋼板の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形性に優れた高強度な極薄溶接缶用鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に３ピース缶と称される天蓋・円筒状の銅・底蓋の３つの部材からなる鋼製容器の胴部の接合は、半田付け法、樹脂接着法、溶接法などで行われている。この中で、接合代が少なく素材歩留り向上に有利な溶接法が近年の主流となっている。この溶接缶の製造方法について簡単に説明する。溶接された円筒形の缶胴部は、胴部よりも径小な蓋を取り付けるため、まず、端部に、一種の口絞り加工であるネック成形が施される。ネック成形後、蓋を巻き締めるために、缶胴の最端部２．５ｍｍ程度を直径方向外側に延出するフランジ加工が施され、その後、底蓋を巻き締め、内容物を充填した後、天蓋が巻き締められて、溶接缶が製造される。
【０００３】
さて、近年においては、省資源とコストダウンの観点から、溶接缶用鋼板の板厚の薄手化が進んできている。ところが、缶胴部の板厚が薄くなると、缶胴部の剛性が小さくなるため、自動販売機で缶を購入する際に缶の落下・衝突で缶がへこむ等のトラブルが生じる可能性がある。よって、これを防止するため、缶胴素材の鋼板強度は薄手化に伴い、高強度化する趨勢にある。このような高強度鋼板としては、熱間圧延鋼板を冷間圧延、焼鈍し、調質圧延段階で、再度冷間圧延を行う２回冷延法（以下、２ＣＲ法）により製造した鋼板、いわゆる２ＣＲ鋼板がある。
ところが、通常、２ＣＲ法で高強度化すると成形性は劣化し、上述した製缶工程で、ネックしわやフランジ割れが発生しやすくなる。
【０００４】
例えば、優れた成形性を示す鋼板として、Ｃが２０ｐｐｍ程度の高純鋼が知られている。ところが、高純鋼の場合は焼鈍後で軟質なために、高強度を得るためには、過度に２ＣＲを加えねばならない。ところが、過度に２ＣＲを加えるとフランジ割れが発生するという問題があった。
特開平３−２５７１２３号公報の実施例には、Ｃが０．００５％以上で０．０２％未満の鋼に２ＣＲを実施した鋼は、フランジ成形性が優れることが記載されている。ところが、この鋼は２ＣＲを施すと過度に硬質化してしまう。
近年では、蓋コスト削減の観点からネック成形時の口絞り加工率が大きくなっているため、このような鋼板では、ネック成形時にネックしわが発生するという問題がある。また、特開平３−２５７１２３号公報には、熱延の巻取温度や連続焼鈍時のＯＡの有無については、何ら述べられていない。
【０００５】
また、Ｃが０．０２％〜０．０５％の鋼では、優れた成形性を得るために、焼鈍時に、固溶Ｃを析出させるため、通常ＯＡを実施している。ところが、この良成形性鋼板に、高強度を得るために２ＣＲを施すと、フランジ割れが発生するという問題がある。
また、熱延条件や冷延条件の改善により、２ＣＲ鋼板の成形性を改善した特許も出願されている。特開昭６０−２４３２７号公報では、熱延で、Ａｒ３ 変態点未満の温度で仕上圧延した２ＣＲ法により製造した鋼板は、フランジ成形性に優れることが記載されている。しかし、実際は、Ａｒ３ 変態点未満の温度で仕上圧延した鋼板は軟質なため、高強度化するためには２ＣＲを過度に加えなければならなかった。ところが、２ＣＲを過度に加えると、やはり、フランジ割れが発生するという問題があった。
【０００６】
特開昭６３−７３３６号公報では、同じく２ＣＲ法により製造した鋼板で、１次冷延率を８５％以下にすると、ｒ値が向上してフランジ成形性が優れることが記載されている。
ところが、例えば、１次冷延率を８５％、２次冷延率３０％で０．１７０ｍｍの溶接缶用鋼板を製造する場合、熱延時の板厚は１．６ｍｍと薄くしなければならない。通常は、容器用鋼板の場合、熱延時の板厚は２．３ｍｍ程度で、１次冷延率は９０％超であるため、１次冷延率を８５％では、熱延板厚がかなり薄くなってしまう。熱延時の板厚が薄くなると、熱延コイル帯が長くなり、酸洗での酸洗時間が長くなって、酸洗の生産性が落ちるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、０．１８ｍｍ未満の極めて薄い製品板厚において、酸洗での生産性を低下させず、（１）高強度でかつ、（２）優れたネック成形性と（３）優れたフランジ成形性が両立する鋼板を開発することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋼成分、熱延条件、焼鈍時の０Ａ条件、２ＣＲ条件の４条件を最適化することにより、０．１８ｍｍ未満の極めて薄い製品板厚においても、上記（１）から（３）の課題を満足できることを知見した。
特に、本発明の重要なポイントは以下に述べる２点である。
第一に、熱延で６８０℃以上の高温で巻き取り、ＣＡＬ焼鈍をすることにより、鋼板に多量の固溶Ｃを残存させて２ＣＲ材の延性を改善することである。この延性の改善により、優れたフランジ成形性を得ることができる。
ＣＡＬ焼鈍は、過時効処理がないために、冷却時に、析出物や結晶粒界に固溶Ｃが十分析出できず、鋼板に固溶Ｃが多く残存する。特に、高温巻き取り材の場合は、析出物の間隔や結晶粒が大きくなるため、ＣＡＬ焼鈍冷却時に析出するためのＣの平均移動距離が大きくなり、固溶Ｃがさらに析出しずらくなる。よって、高温巻き取り材をＣＡＬ焼鈍した材料は、多量に固溶Ｃが残存する。
【０００９】
固溶Ｃが多量に残存した材料が優れた延性を示す理由は明らかではないが、この多量に残存した固溶元素により、焼鈍後の２次冷延時に発生する転位が均一に分布し、破断しにくくなり、延性が向上するのではないかと推定される。
第二に、缶としてのパフォーマンスを満足するためには、上述したフランジ成形性に加え、缶強度とネック成形性も満足しなければならない。本発明者らは、上記熱延・焼鈍条件に加え、成分範囲（特にＣ範囲）の最適化、２ＣＲ条件の最適化により、缶強度とネック成形性も満足できることを知見した。
【００１０】
本発明は、この知見に基づいて構成されたものであり、その要旨は、
（１）重量％で、
Ｃ ：０．０２％以上０．０５％以下、
Ｓｉ：０．０６％以下、
Ｍｎ：０．０５％以上０．６０％以下、
Ｐ ：０．０６％以下、
Ｓ ：０．０６％以下、
Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下、
Ｎ ：０．０１５％以下、
を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼板（スラブ）を、熱間圧延し、Ａｒ３ 変態点以上の温度で仕上圧延し、巻取温度６８０℃以上で巻き取り、酸洗し、冷延率８５％超で１次冷間圧延し、その後、過時効処理（ＯＡ）を施さずに再結晶焼鈍させ、冷延率１５％以上２５％以下で２次冷間圧延した成形性に優れた、板厚が０．１８ｍｍ未満の成形性に優れた高強度な極薄溶接缶用鋼板の製造方法。
【００１１】
（２）重量％で、
Ｃ ：０．０２％以上０．０４％以下、
Ｓｉ：０．０３％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上０．６０％以下、
Ｐ ：０．０２％以下、
Ｓ ：０．０２５％以下、
Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下、
Ｎ ：０．００６０％以下、
を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼板（スラブ）を、熱間圧延し、Ａｒ３ 変態点以上の温度で仕上圧延し、巻取温度６９０℃以上で巻き取り、酸洗し、冷延率８５％超で１次冷間圧延し、その後、過時効処理（ＯＡ）を施さずに再結晶焼鈍させ、冷延率１５％以上２５％以下で２次冷間圧延した成形性に優れた、板厚が０．１８ｍｍ未満の成形性に優れた高強度な極薄溶接缶用鋼板の製造方法を提示するものである。
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。
Ｃ量は、本発明の重要な構成要素である。Ｃ量が２０ｐｐｍ程度の高純な鋼では、本発明の２ＣＲ率では高強度が得られない。またＣが５０ｐｐｍ以上で２００ｐｐｍ未満の領域は、焼鈍後の固溶Ｃ量が最も多くなる領域である。このため、２ＣＲ後の鋼板の強度は、高純鋼とは逆に過度に大きくなって、ネックしわが発生してしまう。いずれにしても、Ｃ量が０．０２％未満では、高強度とネック成形性の両立が困難であるので、Ｃの下限を０．０２％以上に限定した。また、Ｃ量が０．０５％を越えると延性が小さくなり、フランジ成形時にフランジ割れが発生するため、０．０５％以下に限定する。望ましくは、０．０４％以下である。
【００１３】
Ｓｉ量は、これが、０．０６％を越えると、めっき密着性が劣化し、フランジ加工性が劣化し、耐食性が劣化するので、上限を０．０６％とする。優れたフランジ加工性を安定して得るためには、Ｓｉ量は０．０３％以下とすることが好ましい。
Ｍｎ量は、これが、０．６０％を越えると、鋼板が過度に硬質化して、フランジ加工性が劣化するとともに、コスト高となるので、上限を０．６０％に限定する。また、Ｍｎ量が０．０５％を下回ると、鋼板が軟質化し、缶強度を確保できなくなり、それを２次冷間圧延を高めることで補おうとすれば、フランジ加工性が劣化するので、その下限を０．０５％に限定する。好ましい範囲は０．１０％以上である。
【００１４】
Ｐ量は、これが０．０６％を越えると、鋼板が過度に硬質化してフランジ加工性が劣化するとともに、耐食性が劣化するので上限を０．０６％とする。特に優れたフランジ加工性を得るには、Ｐ量は０．０２％以下とすることが好ましい。Ｓ量は、これが０．０６％を越えると、熱間脆性を生じさせるので、上限を０．０６％とする。好ましい範囲は０．０２５％以下である。
【００１５】
Ａｌは、これが０．１００％を越えると、固溶Ｎと結合してＡｌＮ析出物を形成し、固溶Ｎによる固溶強化が減少して軟質化し、所定の強度を確保するために２次冷間圧延率を高めると、フランジ加工性が劣化するので、その上限を０．１００％とする。また、Ａｌが０．００５％を下回ると脱酸が不十分となり、介在物の多い鋼板となってフランジ加工性が劣化するので、その下限を０．００５％とする。
Ｎ量は、これが０．０１５０％を越えると、鋼板が過度に硬質化して、フランジ加工性が劣化するので、その上限を０．０１５％とする。望ましくは、０．００６０％以下である。
【００１６】
これらの成分を有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼を造塊または連続鋳造で鋼片（スラブ）とし、熱間圧延に供する。
熱間圧延前のスラブの熱履歴は、一旦、Ａｒ３ 変態未満に冷却された後に再加熱する工程、及びＡｒ３ 変態点未満に冷却されることなく高温鋼片のまま熱間圧延に供される、いわゆる直送圧延工程のいずれもとりうる。
熱間圧延仕上温度は、これがＡｒ３ 変態点を下回ると、既に述べたように軟質化して缶強度が得られず、缶強度を得るために過度に２ＣＲを加えると、フランジ割れが発生するので、Ａｒ３ 変態点以上とする。
【００１７】
熱間圧延の巻取温度は本発明の重要な構成要素である。
巻取温度は、上述したようにこれが６８０℃を下回ると延性が小さくなり、フランジ割れが発生するので、６８０℃以上とする。望ましくは６９０℃以上である。熱間圧延の終了した鋼帯は、常法により脱スケールした後、一次冷間圧延される。一時冷間圧延の圧延率は、これが８５％以下では、上述したように、酸洗での生産性が悪化するので、８５％超に限定する。
一次冷間圧延後に、再結晶焼鈍される。再結晶焼鈍条件は、本発明の重要な構成要素である。ＣＡＰＬ焼鈍して、２ＣＲした材料は優れた延性が確保できず、優れたフランジ成形性が得られないので、本発明はＣＡＬ焼鈍が前提となる。ただし、ＣＡＬ焼鈍の目的は、焼鈍後に固溶元素を多く残すことであるから、過時効処理で、過時効時間を３０秒未満と極端に短くしたり、過時効温度を３５０℃未満と極端に低くしたりして、故意に過時効処理での固溶元素の析出効果を減じることも本発明内とする。
【００１８】
ＣＡＬ焼鈍後には、２次冷間圧延が施される。
２次冷間圧延率は、これが１５％を下回ると、強度を確保できないので、その下限を１５％以上に限定する。また冷間圧延率が２５％超では、フランジ加工性が顕著に劣化するので、その上限を２５％に限定する。
２次冷間圧延後の板厚を０．１８ｍｍ未満とするのは、缶素材を薄手化し、缶を軽量化することで、省資源を計るためである。板厚が薄いほど、缶強度は小さくなり、フランジ成形性とネック成形性は劣化する。逆に言えば、板厚が０．１８ｍｍ以上では、本発明の成分・熱延条件・ＯＡ条件・２次冷延条件の範囲外であっても、高い缶強度と優れたネック成形性と優れたフランジ成形性を満足することが可能である。よって、本発明は、板厚が０．１８ｍｍ未満の鋼板を前提としている。
【００１９】
本発明の製造方法による鋼板に施される表面処理は、その方法を問わない。すなわち、すずめっき、ニッケルめっき、あるいは特殊な下地処理後に極薄目付けのすずめっきを行う方法など、溶接缶用鋼板に用いられるいかなるめっきであっても、本発明の作用効果は発揮される。
溶接缶用鋼板の缶胴部の板取りは、鋼板の圧延方向が缶胴の軸方向に平行となるような板取り（以下、この板取りをリバース法と称する）と、鋼板の圧延方向が缶胴の軸方向に垂直になるような板取り（以下、この板取りをノーマル法と称する）の２方法があるが、その方法を問わない。一般には、リバース法のほうが、ノーマル法より、フランジ割れが発生しやすいが、本発明では、リバース法でもフランジ割れは発生しない。
【００２０】
【実施例】
表１記載の成分を有する鋼を転炉で溶製し、スラブを室温まで冷却した。その後、表２記載のスラブ加熱温度まで再加熱し、それぞれ同表記載の熱延条件で板厚２．３ｍｍまで熱間圧延し、酸洗した後、同表記載の冷延条件で第１次冷間圧延し、同表記載の焼鈍条件で連続焼鈍し、同表記載の冷延条件で板厚０．１７ｍｍまで第２次冷間圧延し、極薄すずめっきを行った。
このようにして得られた極薄すずめっき鋼板の硬さ（ＨＲ３０Ｔ）、Ｃ方向引張強さ、Ｃ方向伸び及び結晶粒径の軸比（結晶粒径の長軸長さを短軸長さで割ったもの）の値を表３に、Ｃ量とＣ方向伸びの関係を図３に、Ｃ量とＣ方向ＴＳの関係を図４に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】
次に、この極薄すずめっき鋼板をリバース法で実際に溶接して、溶接缶胴部を製造し、その後、ネック成形し、フランジ成形を行った。ネック成形は２段のダイネック成形であり、２段のネック成形により、ネック部は、溶接缶内径５２ｍｍから４９ｍｍ、４７ｍｍまで小さくなる。また、フランジ成形は、フランジ長さ２．３ｍｍで成形した。フランジ成形後は、実際にジュースを充填し、巻き締め、缶胴のパネル強度値Ｐを測定した。
【００２５】
パネル強度値Ｐは、図１に示すような、缶胴のパネル強度値の測定するための試験機であり、符号１は供試缶、２は圧子、３は溶接部、４はＶブロック、５は１／４メッシュ部である。この試験機を用いて供試缶１を１０ｍｍφ×４０ｍｍの圧子２で下方向に圧縮した時の図２に示す圧子荷重の屈曲点の値である。テストは１００缶実施し、ネック成形時のネックしわの有無とフランジ成形時のフランジ割れの有無を観察した。この実験により、ネックしわの発生、またはフランジ割れの発生が５缶未満の場合が、需要家においても、ネックしわ、フランジ割れが発生しないことがわかっている。また、パネル強度値は、６．０ｋｇｆ以上が需要家において、合格であることがわかっている。１００缶のテスト缶の中で最低のパネル強度値が６．０ｋｇｆ以上を合格、６．０ｋｇｆ未満を不合格とした。ネック成形とフランジ成形のテスト結果及びパネル強度の合格・不合格を同じく表３に示す。
【００２６】
図３に、表３より求めたフランジ割れが５缶以上発生した伸び限界を示す。伸びが３％未満でフランジ割れが５缶以上発生している。図３中の数字は実施例の試料番号である。図３より、（１）ＯＡは、通常の調圧（すなわち、２次冷延率が１．３％程度）では延性向上をもたらすにもかかわらず、図３に示す試料番号１１の２ＣＲしたＯＡ材では、延性が著しく低下し、フランジ割れが５缶以上発生すること。（２）Ｃが０．０５％を越えた試料番号９、試料番号１０ではＣ方向伸びが低下し、フランジ割れが５缶以上発生すること、（３）Ｃが本発明の０．０２〜０．０５％においても、２ＣＲ率が２５％を越えた試料番号１３では、延性が低下し、フランジ割れが５缶以上発生すること。（４）巻き取り温度が６８０℃未満の試料番号１４では延性が低下し、フランジ割れが５缶以上発生することがわかる。本発明１〜７と、本発明外の比較鋼８、１２ではフランジ割れの発生は５缶未満である。
【００２７】
次に、図４に、表３より求めた、ネックしわが５缶以上発生したＴＳ限界とパネル強度不足が発生したＴＳ限界を示す。図４より、ＴＳが低すぎるとパネル強度不足が生じ、ＴＳが高すぎるとネックしわが５缶以上発生することがわかる。フランジ成形性が良好だった比較鋼の試料番号８はＴＳが高くてネックしわが５缶以上発生している。また、同じくフランジ成形性が良好だった比較鋼の試料番号１２は２ＣＲ率が低いため、ＴＳが低すぎ、パネル強度不足が発生している。以上、図３、図４より、本発明鋼１〜７だけが、高パネル強度と優れたネック成形性と優れたフランジ成形性を満足できることがわかる。また、図４より、比較鋼の試料番号９、１０、１３においても、ＴＳが高すぎ、ネックしわが５缶以上発生している。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は、酸洗工程での生産性をおとさずに、板厚が０．１８ｍｍ未満でも、優れたネック成形性と優れたフランジ成形性を有する高強度極薄鋼板の製造法を提供するものであり、その工業的価値はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】缶胴のパネル強度値の測定するための試験機、
【図２】圧縮開始からの時間と圧子荷重との関係を示す図、
【図３】Ｃ量とＣ方向伸びとの関係を示す図、
【図４】Ｃ量とＣ方向ＴＳの関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 供試缶
２ 圧子
３ 溶接部
４ Ｖブロック
５ １／４メッシュ部
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形性に優れた高強度な極薄溶接缶用鋼板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に３ピース缶と称される天蓋・円筒状の銅・底蓋の３つの部材からなる鋼製容器の胴部の接合は、半田付け法、樹脂接着法、溶接法などで行われている。この中で、接合代が少なく素材歩留り向上に有利な溶接法が近年の主流となっている。この溶接缶の製造方法について簡単に説明する。溶接された円筒形の缶胴部は、胴部よりも径小な蓋を取り付けるため、まず、端部に、一種の口絞り加工であるネック成形が施される。ネック成形後、蓋を巻き締めるために、缶胴の最端部２．５ｍｍ程度を直径方向外側に延出するフランジ加工が施され、その後、底蓋を巻き締め、内容物を充填した後、天蓋が巻き締められて、溶接缶が製造される。
【０００３】
さて、近年においては、省資源とコストダウンの観点から、溶接缶用鋼板の板厚の薄手化が進んできている。ところが、缶胴部の板厚が薄くなると、缶胴部の剛性が小さくなるため、自動販売機で缶を購入する際に缶の落下・衝突で缶がへこむ等のトラブルが生じる可能性がある。よって、これを防止するため、缶胴素材の鋼板強度は薄手化に伴い、高強度化する趨勢にある。このような高強度鋼板としては、熱間圧延鋼板を冷間圧延、焼鈍し、調質圧延段階で、再度冷間圧延を行う２回冷延法（以下、２ＣＲ法）により製造した鋼板、いわゆる２ＣＲ鋼板がある。
ところが、通常、２ＣＲ法で高強度化すると成形性は劣化し、上述した製缶工程で、ネックしわやフランジ割れが発生しやすくなる。
【０００４】
例えば、優れた成形性を示す鋼板として、Ｃが２０ｐｐｍ程度の高純鋼が知られている。ところが、高純鋼の場合は焼鈍後で軟質なために、高強度を得るためには、過度に２ＣＲを加えねばならない。ところが、過度に２ＣＲを加えるとフランジ割れが発生するという問題があった。
特開平３−２５７１２３号公報の実施例には、Ｃが０．００５％以上で０．０２％未満の鋼に２ＣＲを実施した鋼は、フランジ成形性が優れることが記載されている。ところが、この鋼は２ＣＲを施すと過度に硬質化してしまう。
近年では、蓋コスト削減の観点からネック成形時の口絞り加工率が大きくなっているため、このような鋼板では、ネック成形時にネックしわが発生するという問題がある。また、特開平３−２５７１２３号公報には、熱延の巻取温度や連続焼鈍時のＯＡの有無については、何ら述べられていない。
【０００５】
また、Ｃが０．０２％〜０．０５％の鋼では、優れた成形性を得るために、焼鈍時に、固溶Ｃを析出させるため、通常ＯＡを実施している。ところが、この良成形性鋼板に、高強度を得るために２ＣＲを施すと、フランジ割れが発生するという問題がある。
また、熱延条件や冷延条件の改善により、２ＣＲ鋼板の成形性を改善した特許も出願されている。特開昭６０−２４３２７号公報では、熱延で、Ａｒ３ 変態点未満の温度で仕上圧延した２ＣＲ法により製造した鋼板は、フランジ成形性に優れることが記載されている。しかし、実際は、Ａｒ３ 変態点未満の温度で仕上圧延した鋼板は軟質なため、高強度化するためには２ＣＲを過度に加えなければならなかった。ところが、２ＣＲを過度に加えると、やはり、フランジ割れが発生するという問題があった。
【０００６】
特開昭６３−７３３６号公報では、同じく２ＣＲ法により製造した鋼板で、１次冷延率を８５％以下にすると、ｒ値が向上してフランジ成形性が優れることが記載されている。
ところが、例えば、１次冷延率を８５％、２次冷延率３０％で０．１７０ｍｍの溶接缶用鋼板を製造する場合、熱延時の板厚は１．６ｍｍと薄くしなければならない。通常は、容器用鋼板の場合、熱延時の板厚は２．３ｍｍ程度で、１次冷延率は９０％超であるため、１次冷延率を８５％では、熱延板厚がかなり薄くなってしまう。熱延時の板厚が薄くなると、熱延コイル帯が長くなり、酸洗での酸洗時間が長くなって、酸洗の生産性が落ちるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、０．１８ｍｍ未満の極めて薄い製品板厚において、酸洗での生産性を低下させず、（１）高強度でかつ、（２）優れたネック成形性と（３）優れたフランジ成形性が両立する鋼板を開発することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋼成分、熱延条件、焼鈍時の０Ａ条件、２ＣＲ条件の４条件を最適化することにより、０．１８ｍｍ未満の極めて薄い製品板厚においても、上記（１）から（３）の課題を満足できることを知見した。
特に、本発明の重要なポイントは以下に述べる２点である。
第一に、熱延で６８０℃以上の高温で巻き取り、ＣＡＬ焼鈍をすることにより、鋼板に多量の固溶Ｃを残存させて２ＣＲ材の延性を改善することである。この延性の改善により、優れたフランジ成形性を得ることができる。
ＣＡＬ焼鈍は、過時効処理がないために、冷却時に、析出物や結晶粒界に固溶Ｃが十分析出できず、鋼板に固溶Ｃが多く残存する。特に、高温巻き取り材の場合は、析出物の間隔や結晶粒が大きくなるため、ＣＡＬ焼鈍冷却時に析出するためのＣの平均移動距離が大きくなり、固溶Ｃがさらに析出しずらくなる。よって、高温巻き取り材をＣＡＬ焼鈍した材料は、多量に固溶Ｃが残存する。
【０００９】
固溶Ｃが多量に残存した材料が優れた延性を示す理由は明らかではないが、この多量に残存した固溶元素により、焼鈍後の２次冷延時に発生する転位が均一に分布し、破断しにくくなり、延性が向上するのではないかと推定される。
第二に、缶としてのパフォーマンスを満足するためには、上述したフランジ成形性に加え、缶強度とネック成形性も満足しなければならない。本発明者らは、上記熱延・焼鈍条件に加え、成分範囲（特にＣ範囲）の最適化、２ＣＲ条件の最適化により、缶強度とネック成形性も満足できることを知見した。
【００１０】
本発明は、この知見に基づいて構成されたものであり、その要旨は、
（１）重量％で、
Ｃ ：０．０２％以上０．０５％以下、
Ｓｉ：０．０６％以下、
Ｍｎ：０．０５％以上０．６０％以下、
Ｐ ：０．０６％以下、
Ｓ ：０．０６％以下、
Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下、
Ｎ ：０．０１５％以下、
を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼板（スラブ）を、熱間圧延し、Ａｒ３ 変態点以上の温度で仕上圧延し、巻取温度６８０℃以上で巻き取り、酸洗し、冷延率８５％超で１次冷間圧延し、その後、過時効処理（ＯＡ）を施さずに再結晶焼鈍させ、冷延率１５％以上２５％以下で２次冷間圧延した成形性に優れた、板厚が０．１８ｍｍ未満の成形性に優れた高強度な極薄溶接缶用鋼板の製造方法。
【００１１】
（２）重量％で、
Ｃ ：０．０２％以上０．０４％以下、
Ｓｉ：０．０３％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上０．６０％以下、
Ｐ ：０．０２％以下、
Ｓ ：０．０２５％以下、
Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下、
Ｎ ：０．００６０％以下、
を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼板（スラブ）を、熱間圧延し、Ａｒ３ 変態点以上の温度で仕上圧延し、巻取温度６９０℃以上で巻き取り、酸洗し、冷延率８５％超で１次冷間圧延し、その後、過時効処理（ＯＡ）を施さずに再結晶焼鈍させ、冷延率１５％以上２５％以下で２次冷間圧延した成形性に優れた、板厚が０．１８ｍｍ未満の成形性に優れた高強度な極薄溶接缶用鋼板の製造方法を提示するものである。
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。
Ｃ量は、本発明の重要な構成要素である。Ｃ量が２０ｐｐｍ程度の高純な鋼では、本発明の２ＣＲ率では高強度が得られない。またＣが５０ｐｐｍ以上で２００ｐｐｍ未満の領域は、焼鈍後の固溶Ｃ量が最も多くなる領域である。このため、２ＣＲ後の鋼板の強度は、高純鋼とは逆に過度に大きくなって、ネックしわが発生してしまう。いずれにしても、Ｃ量が０．０２％未満では、高強度とネック成形性の両立が困難であるので、Ｃの下限を０．０２％以上に限定した。また、Ｃ量が０．０５％を越えると延性が小さくなり、フランジ成形時にフランジ割れが発生するため、０．０５％以下に限定する。望ましくは、０．０４％以下である。
【００１３】
Ｓｉ量は、これが、０．０６％を越えると、めっき密着性が劣化し、フランジ加工性が劣化し、耐食性が劣化するので、上限を０．０６％とする。優れたフランジ加工性を安定して得るためには、Ｓｉ量は０．０３％以下とすることが好ましい。
Ｍｎ量は、これが、０．６０％を越えると、鋼板が過度に硬質化して、フランジ加工性が劣化するとともに、コスト高となるので、上限を０．６０％に限定する。また、Ｍｎ量が０．０５％を下回ると、鋼板が軟質化し、缶強度を確保できなくなり、それを２次冷間圧延を高めることで補おうとすれば、フランジ加工性が劣化するので、その下限を０．０５％に限定する。好ましい範囲は０．１０％以上である。
【００１４】
Ｐ量は、これが０．０６％を越えると、鋼板が過度に硬質化してフランジ加工性が劣化するとともに、耐食性が劣化するので上限を０．０６％とする。特に優れたフランジ加工性を得るには、Ｐ量は０．０２％以下とすることが好ましい。Ｓ量は、これが０．０６％を越えると、熱間脆性を生じさせるので、上限を０．０６％とする。好ましい範囲は０．０２５％以下である。
【００１５】
Ａｌは、これが０．１００％を越えると、固溶Ｎと結合してＡｌＮ析出物を形成し、固溶Ｎによる固溶強化が減少して軟質化し、所定の強度を確保するために２次冷間圧延率を高めると、フランジ加工性が劣化するので、その上限を０．１００％とする。また、Ａｌが０．００５％を下回ると脱酸が不十分となり、介在物の多い鋼板となってフランジ加工性が劣化するので、その下限を０．００５％とする。
Ｎ量は、これが０．０１５０％を越えると、鋼板が過度に硬質化して、フランジ加工性が劣化するので、その上限を０．０１５％とする。望ましくは、０．００６０％以下である。
【００１６】
これらの成分を有し、残部が鉄及び不可避的不純物からなる鋼を造塊または連続鋳造で鋼片（スラブ）とし、熱間圧延に供する。
熱間圧延前のスラブの熱履歴は、一旦、Ａｒ３ 変態未満に冷却された後に再加熱する工程、及びＡｒ３ 変態点未満に冷却されることなく高温鋼片のまま熱間圧延に供される、いわゆる直送圧延工程のいずれもとりうる。
熱間圧延仕上温度は、これがＡｒ３ 変態点を下回ると、既に述べたように軟質化して缶強度が得られず、缶強度を得るために過度に２ＣＲを加えると、フランジ割れが発生するので、Ａｒ３ 変態点以上とする。
【００１７】
熱間圧延の巻取温度は本発明の重要な構成要素である。
巻取温度は、上述したようにこれが６８０℃を下回ると延性が小さくなり、フランジ割れが発生するので、６８０℃以上とする。望ましくは６９０℃以上である。熱間圧延の終了した鋼帯は、常法により脱スケールした後、一次冷間圧延される。一時冷間圧延の圧延率は、これが８５％以下では、上述したように、酸洗での生産性が悪化するので、８５％超に限定する。
一次冷間圧延後に、再結晶焼鈍される。再結晶焼鈍条件は、本発明の重要な構成要素である。ＣＡＰＬ焼鈍して、２ＣＲした材料は優れた延性が確保できず、優れたフランジ成形性が得られないので、本発明はＣＡＬ焼鈍が前提となる。ただし、ＣＡＬ焼鈍の目的は、焼鈍後に固溶元素を多く残すことであるから、過時効処理で、過時効時間を３０秒未満と極端に短くしたり、過時効温度を３５０℃未満と極端に低くしたりして、故意に過時効処理での固溶元素の析出効果を減じることも本発明内とする。
【００１８】
ＣＡＬ焼鈍後には、２次冷間圧延が施される。
２次冷間圧延率は、これが１５％を下回ると、強度を確保できないので、その下限を１５％以上に限定する。また冷間圧延率が２５％超では、フランジ加工性が顕著に劣化するので、その上限を２５％に限定する。
２次冷間圧延後の板厚を０．１８ｍｍ未満とするのは、缶素材を薄手化し、缶を軽量化することで、省資源を計るためである。板厚が薄いほど、缶強度は小さくなり、フランジ成形性とネック成形性は劣化する。逆に言えば、板厚が０．１８ｍｍ以上では、本発明の成分・熱延条件・ＯＡ条件・２次冷延条件の範囲外であっても、高い缶強度と優れたネック成形性と優れたフランジ成形性を満足することが可能である。よって、本発明は、板厚が０．１８ｍｍ未満の鋼板を前提としている。
【００１９】
本発明の製造方法による鋼板に施される表面処理は、その方法を問わない。すなわち、すずめっき、ニッケルめっき、あるいは特殊な下地処理後に極薄目付けのすずめっきを行う方法など、溶接缶用鋼板に用いられるいかなるめっきであっても、本発明の作用効果は発揮される。
溶接缶用鋼板の缶胴部の板取りは、鋼板の圧延方向が缶胴の軸方向に平行となるような板取り（以下、この板取りをリバース法と称する）と、鋼板の圧延方向が缶胴の軸方向に垂直になるような板取り（以下、この板取りをノーマル法と称する）の２方法があるが、その方法を問わない。一般には、リバース法のほうが、ノーマル法より、フランジ割れが発生しやすいが、本発明では、リバース法でもフランジ割れは発生しない。
【００２０】
【実施例】
表１記載の成分を有する鋼を転炉で溶製し、スラブを室温まで冷却した。その後、表２記載のスラブ加熱温度まで再加熱し、それぞれ同表記載の熱延条件で板厚２．３ｍｍまで熱間圧延し、酸洗した後、同表記載の冷延条件で第１次冷間圧延し、同表記載の焼鈍条件で連続焼鈍し、同表記載の冷延条件で板厚０．１７ｍｍまで第２次冷間圧延し、極薄すずめっきを行った。
このようにして得られた極薄すずめっき鋼板の硬さ（ＨＲ３０Ｔ）、Ｃ方向引張強さ、Ｃ方向伸び及び結晶粒径の軸比（結晶粒径の長軸長さを短軸長さで割ったもの）の値を表３に、Ｃ量とＣ方向伸びの関係を図３に、Ｃ量とＣ方向ＴＳの関係を図４に示す。
【００２１】
【表１】
【表２】
【表３】
次に、この極薄すずめっき鋼板をリバース法で実際に溶接して、溶接缶胴部を製造し、その後、ネック成形し、フランジ成形を行った。ネック成形は２段のダイネック成形であり、２段のネック成形により、ネック部は、溶接缶内径５２ｍｍから４９ｍｍ、４７ｍｍまで小さくなる。また、フランジ成形は、フランジ長さ２．３ｍｍで成形した。フランジ成形後は、実際にジュースを充填し、巻き締め、缶胴のパネル強度値Ｐを測定した。
【００２５】
パネル強度値Ｐは、図１に示すような、缶胴のパネル強度値の測定するための試験機であり、符号１は供試缶、２は圧子、３は溶接部、４はＶブロック、５は１／４メッシュ部である。この試験機を用いて供試缶１を１０ｍｍφ×４０ｍｍの圧子２で下方向に圧縮した時の図２に示す圧子荷重の屈曲点の値である。テストは１００缶実施し、ネック成形時のネックしわの有無とフランジ成形時のフランジ割れの有無を観察した。この実験により、ネックしわの発生、またはフランジ割れの発生が５缶未満の場合が、需要家においても、ネックしわ、フランジ割れが発生しないことがわかっている。また、パネル強度値は、６．０ｋｇｆ以上が需要家において、合格であることがわかっている。１００缶のテスト缶の中で最低のパネル強度値が６．０ｋｇｆ以上を合格、６．０ｋｇｆ未満を不合格とした。ネック成形とフランジ成形のテスト結果及びパネル強度の合格・不合格を同じく表３に示す。
【００２６】
図３に、表３より求めたフランジ割れが５缶以上発生した伸び限界を示す。伸びが３％未満でフランジ割れが５缶以上発生している。図３中の数字は実施例の試料番号である。図３より、（１）ＯＡは、通常の調圧（すなわち、２次冷延率が１．３％程度）では延性向上をもたらすにもかかわらず、図３に示す試料番号１１の２ＣＲしたＯＡ材では、延性が著しく低下し、フランジ割れが５缶以上発生すること。（２）Ｃが０．０５％を越えた試料番号９、試料番号１０ではＣ方向伸びが低下し、フランジ割れが５缶以上発生すること、（３）Ｃが本発明の０．０２〜０．０５％においても、２ＣＲ率が２５％を越えた試料番号１３では、延性が低下し、フランジ割れが５缶以上発生すること。（４）巻き取り温度が６８０℃未満の試料番号１４では延性が低下し、フランジ割れが５缶以上発生することがわかる。本発明１〜７と、本発明外の比較鋼８、１２ではフランジ割れの発生は５缶未満である。
【００２７】
次に、図４に、表３より求めた、ネックしわが５缶以上発生したＴＳ限界とパネル強度不足が発生したＴＳ限界を示す。図４より、ＴＳが低すぎるとパネル強度不足が生じ、ＴＳが高すぎるとネックしわが５缶以上発生することがわかる。フランジ成形性が良好だった比較鋼の試料番号８はＴＳが高くてネックしわが５缶以上発生している。また、同じくフランジ成形性が良好だった比較鋼の試料番号１２は２ＣＲ率が低いため、ＴＳが低すぎ、パネル強度不足が発生している。以上、図３、図４より、本発明鋼１〜７だけが、高パネル強度と優れたネック成形性と優れたフランジ成形性を満足できることがわかる。また、図４より、比較鋼の試料番号９、１０、１３においても、ＴＳが高すぎ、ネックしわが５缶以上発生している。
【００２８】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は、酸洗工程での生産性をおとさずに、板厚が０．１８ｍｍ未満でも、優れたネック成形性と優れたフランジ成形性を有する高強度極薄鋼板の製造法を提供するものであり、その工業的価値はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】缶胴のパネル強度値の測定するための試験機、
【図２】圧縮開始からの時間と圧子荷重との関係を示す図、
【図３】Ｃ量とＣ方向伸びとの関係を示す図、
【図４】Ｃ量とＣ方向ＴＳの関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 供試缶
２ 圧子
３ 溶接部
４ Ｖブロック
５ １／４メッシュ部
Claims (2)
- 重量％で、
Ｃ ：０．０２％以上０．０５％以下、
Ｓｉ：０．０６％以下、
Ｍｎ：０．０５％以上０．６０％以下、
Ｐ ：０．０６％以下、
Ｓ ：０．０６％以下、
Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下、
Ｎ ：０．０１５％以下、
を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼板（スラブ）を、熱間圧延し、Ａｒ３ 変態点以上の温度で仕上圧延し、巻取温度６８０℃以上で巻き取り、酸洗し、冷延率８５％超で１次冷間圧延し、その後、過時効処理（ＯＡ）を施さずに再結晶焼鈍させ、冷延率１５％以上２５％以下で２次冷間圧延した成形性に優れた、板厚が０．１８ｍｍ未満の成形性に優れた高強度な極薄溶接缶用鋼板の製造方法。 - 重量％で、
Ｃ ：０．０２％以上０．０４％以下、
Ｓｉ：０．０３％以下、
Ｍｎ：０．１０％以上０．６０％以下、
Ｐ ：０．０２％以下、
Ｓ ：０．０２５％以下、
Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下、
Ｎ ：０．００６０％以下、
を含み、残部が鉄および不可避的不純物からなる鋼板（スラブ）を、熱間圧延し、Ａｒ３ 変態点以上の温度で仕上圧延し、巻取温度６９０℃以上で巻き取り、酸洗し、冷延率８５％超で１次冷間圧延し、その後、過時効処理（ＯＡ）を施さずに再結晶焼鈍させ、冷延率１５％以上２５％以下で２次冷間圧延した成形性に優れた、板厚が０．１８ｍｍ未満の成形性に優れた高強度な極薄溶接缶用鋼板の製造方法。
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