JP3695048B2 - 変形３ピース缶用鋼板およびその製造方法 - Google Patents
変形３ピース缶用鋼板およびその製造方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３ピース缶およびその製造方法に関し、特に鋼板を円筒状に成形したのち、さらに円周方向に伸び歪みを与えることにより、樽型状などの意匠性を有する形状に変形させて製品とする、３次元的に変形した３ピース缶の使途に用いて好適な、変形３ピース缶用鋼板とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
缶容器はその部品構成から、缶胴と上蓋からなる２ピース缶、缶胴と上蓋と底蓋からなる３ピース缶に大別できる。
さて、上記３ピース缶は、一般に、製造工程が２ピース缶のそれに比べて比較的単純であり、製缶機械設備の初期投資が小さいことと、小口ロット多品種の生産に対応できるという利点があり、内容物が負圧となる陰圧缶（内容物としては、コーヒー、紅茶、お茶など）として多用されていた。
さて、従来の３ピース缶の製造工程は、特に厳しい加工を行うものではなく、その殆どは、内筒に成形後の缶胴の接合を、樹脂接着、溶接、あるいは最近はほとんど行われていないが、はんだ付けなどの方法で行なった後、巻締め工程で上蓋、底蓋が組み付けられるものであり、この巻締め工程に備えるためのフランジ成形の工程が品質のネックになる程度であった。すなわち、このフランジ成形加工は、接合した缶胴に蓋をつけるために、缶胴の両端部に直径方向外側に向かって延出するフランジ部を形成する工程であり、加工に際し、フランジ部にフランジ割れを生じると、缶内容物の漏れを引き起こすことになる。
このようなフランジ割れを生じる原因としては、溶接による接合不良、鋼板中の非金属介在物、トリミング状態の不適性、溶接熱影響部の軟化、溶接部の硬化などが挙げられる。しかし、このような製缶工程上の問題に対しては、特開平８−９２６９５号公報、特願平７−２７４５５８号に記載されている、鋼組成と焼鈍後の２次冷延圧下率の最適化などによって、フランジ割れの問題はほぼ解決されたといえる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、缶の意匠性向上、差別化の観点から、単純な円筒状の缶でなく、より３次元的に変形した形状の缶（以下、「変形３ピース缶」と略記する）の要求が高まってきている。例えば雑誌「THE CANMAKER」Feb.1996,p32〜37などにその状況が紹介されている。
この種の缶の製造は、円筒に成形し、接合した後、精巧な割型、静水圧プレス等の技術を適用して、円筒状の接合胴部に円周方向の伸び歪を付与することにより行われるものである。この製造の際におこる問題点は、割れの発生、表面あれの発生、缶寸法の変化などである。
このような問題を考慮した場合に、変形３ピース缶に用いられる鋼板に必要な特性を列挙すれば、以下のようになる。
１）缶高さ方向に寸法の減少がないこと。高さ方向に寸法の減少があると、内容量の確保が困難となる。
２）十分な形状凍結性を有し、目標とする形状を忠実に再現できること。
３）接合部の近傍などで割れを生じないこと。
４）肌あれ、ストレッチャーストレインなどの外観不良を生じないこと。
【０００４】
このような新しい動きの一方で、最近、コストダウンを図るための手段として、板厚の低減への強い要求がある。この要求は、上述した変形３ピース缶用における、複雑な２次成形を行う材料についても、同様に必要なこととなり、避けることができない。
しかしながら、このような厳しい２次成形における板厚の低減は、特に、成形加工を行う上で、材料的には極めて過酷なものであり、これまでの技術では、その要求特性を十分に満足することができなかった。したがって、厳しい２次成形を伴う変形３ピース缶に供しうる極薄の缶用鋼板の出現が待たれている。
【０００５】
そこで、本発明は、従来技術が抱えている上記問題点を解決し、複雑な缶デザインの要求に応えうる優れた成形性を有し、高い歩留りを発揮できる変形３ピース缶用鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記課題を解決するために幾多の実験、研究を行なった。
その結果、接合された缶胴の２次加工に際して、接合部の割れを発生させないためには、接合部での硬質化を防ぐとともに、素材本来の成形性を向上させることが重要であり、Ｃ量を抑えた低炭素鋼、好ましくは極低炭素鋼を利用することが有利であることを知見した。また、肌あれ、ストレッチヤーストレインの発生を防止するためには、適正な範囲で焼鈍後の２次冷延を付与することが有利であることも判明した。
さらに、缶胴部の２次成形時の寸法変化を種々の素材を用いて詳細に調査した結果、製缶時の２次成形における引張方向に一致する方向のｒ値を1.0 以下に制限することが有効であることを知見した。
なお、ここでいう２次成形における引張方向とは、図１に示すように、圧延方向に板を巻いて缶とする、いわゆる「通常巻き」と呼ばれる板取り方法では圧延方向（Ｌ方向）を意味し、圧延直角方向に板を巻いて缶とする、いわゆる「逆転巻き」と呼ばれる板取り方法では圧延直角方向（Ｃ方向）を意味する。
以上の知見に基づいて完成された本発明の要旨構成は以下のとおりである。
【０００７】
(1) Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延方向および圧延直角方向のうちの少なくとも一方の方向のｒ値が1.0以下であることを特徴とする、変形３ピース缶用鋼板。
【０００８】
(2) Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延方向のｒ値が1.0以下であることを特徴とする、通常巻き変形３ピース缶用鋼板。
【０００９】
(3) Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延直角方向のｒ値が1.0以下であることを特徴とする、逆転巻き変形３ピース缶用鋼板。
【００１１】
(4) Ｃ：0.0005〜0.05wt％、Si：0.10wt％以下、Mn：0.1〜1.5wt％、Ｐ：0.04wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、Al：0.005〜0.1wt％、Ｎ：0.003wt％以下およびＢ：0.0002〜0.01wt％を含み、かつ、Ａ群のNb：0.003〜0.020wt％、Ti：0.003〜0.020wt％、Ｂ群のCu：0.5wt％以下、Ni：0.5wt％以下、Cr：0.5wt％以下、Mo：0.5wt％以下のいずれか１群または２群から選ばれる１種以上を含有し、残部がFe及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延方向および圧延直角方向のうちの少なくとも一方の方向のｒ値が 1.0 以下であることを特徴とする、変形３ピース缶用鋼板。
(5) Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含み、かつ、Ａ群の Nb ： 0.003 〜 0.020wt ％、 Ti ： 0.003 〜 0.020wt ％、Ｂ群の Cu ： 0.5wt ％以下、 Ni ： 0.5wt ％以下、 Cr ： 0.5wt ％以下、 Mo ： 0.5wt ％以下のいずれか１群または２群から選ばれる１種以上を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延方向のｒ値が 1.0 以下であることを特徴とする、通常巻き変形３ピース缶用鋼板。
(6) Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含み、かつ、Ａ群の Nb ： 0.003 〜 0.020wt ％、 Ti ： 0.003 〜 0.020wt ％、Ｂ群の Cu ： 0.5wt ％以下、 Ni ： 0.5wt ％以下、 Cr ： 0.5wt ％以下、 Mo ： 0.5wt ％以下のいずれか１群または２群から選ばれる１種以上を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延直角方向のｒ値が 1.0 以下であることを特徴とする、逆転巻き変形３ピース缶用鋼板。
【００１２】
(7) Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなる鋼スラブを、仕上圧延温度800℃〜1000℃で熱間圧延した後、500〜750℃の温度範囲で巻き取り、１次冷間圧延を経て、再結晶温度〜850℃の温度範囲で60sec以下の間均熱する焼鈍を行い、次いで圧下率20％以下で２次冷間圧延することを特徴とする圧延方向および圧延直角方向のうちの少なくとも一方の方向のｒ値が1.0以下である、変形３ピース缶用鋼板の製造方法。
【００１４】
(8) Ｃ：0.0005〜0.05wt％、Si：0.10wt％以下、Mn：0.1〜1.5wt％、Ｐ：0.04wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、Al：0.005〜0.1wt％、Ｎ：0.003wt％以下およびＢ：0.0002〜0.01wt％を含み、必要に応じて、Ａ群のNb：0.003 〜0.020wt％、Ti：0.003〜0.020wt％、Ｂ群のCu：0.5wt％以下、Ni：0.5wt％以下、Cr：0.5wt％以下、Mo：0.5wt％以下のいずれか１群または２群から選ばれる１種以上を含有し、残部がFe及び不可避的不純物の鋼組成からなる鋼スラブを、仕上圧延温度 800 ℃〜 1000 ℃で熱間圧延した後、 500 〜 750 ℃の温度範囲で巻き取り、１次冷間圧延を経て、再結晶温度〜 850 ℃の温度範囲で 60sec 以下の間均熱する焼鈍を行い、次いで圧下率 20 ％以下で２次冷間圧延することを特徴とする圧延方向および圧延直角方向のうちの少なくとも一方の方向のｒ値が 1.0 以下である、変形３ピース缶用鋼板の製造方法。
(9) 仕上圧延後、0.5sec以内に強制冷却を開始することを特徴とする、請求項７または８に記載の変形３ピース缶用鋼板の製造方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。
(1) 鋼成分について；
Ｃ：0.0005〜0.05wt％
Ｃは、0.05wt％を超えると鋼板が硬質化するため製缶性（特に２次成形時の形状凍結性）が低下する。また溶接缶においては、溶接部が硬質化してフランジ加工時に溶接熱影響部割れが発生する。したがって、Ｃ含有量の上限を0.05wt％とする。また、Ｃ量が極端に低い場合には必要缶強度を確保するために高圧下率で２次冷延を施す必要があるために、圧延直角方向の延性が劣化し、また結晶粒径が増大して、外観の美麗性が損なわれる。したがって、Ｃ含有量は、0.0005wt％以上含有していることが望ましい。なお、加工性の改善という観点では、0.02wt％以下、より好ましくは 0.012wt％以下の範囲が望ましい。
【００１６】
Si：0.10wt％以下
Siは、多量に含有すると、表面処理性の劣化、耐食性の劣化等の問題を招くので、その上限は0.10wt％とする。特に、優れた耐食性が必要な場合には、0.02wt％以下とするのが望ましい。
【００１７】
Mn：0.1 〜1.5 wt％
Mnは、Ｓによる熱延中の赤熱脆性を防止し、結晶粒を微細化する作用を有し、望ましい材質を確保する上で必要な元素である。
これらの効果を発揮するためには少なくとも0.1 wt％以上の添加が必要である。一方、Mnを多量に添加し過ぎると、耐食性が劣化し、また鋼板が硬質化して、フランジ加工性、ネック加工性を劣化させるので、その上限を1.5 wt％とする。より良好な成形性が要求される用途では、0.80wt％以下の範囲で添加するのが望ましい。
【００１８】
Ｐ：0.04wt％以下
Ｐは、鋼を硬質化させ、絞り成形性やフランジ加工性を悪化させ、耐食性を悪化させる有害な元素である。とくに、Ｐ量が0.04wt％を超えると、その影響が顕著に現れるので、0.04wt％以下に制限する。なお、これらの特性が特に重要視される場合には、 0.015wt％以下、さらに好ましくは0.01wt％以下に抑制するのが望ましい。
【００１９】
Ｓ：0.02wt％以下
Ｓは、鋼中で介在物として存在し、延性の低下、耐食性の劣化をもたらす有害な元素であるので0.02wt％以下に制限する。加工性を特に必要とする場合には、0.01wt％以下の範囲に抑制するのが望ましい。
【００２０】
Al：0.005 〜0.1 wt％
Alは、製鋼時の脱酸材として必要な元素である。添加量が少ないと、脱酸が不十分となり、介在物が増加し、フランジ加工性が劣化する。一方、含有量が多過ぎると、アルミナクラスターなどに起因する表面欠陥の発生頻度が増加する。よって、Alの添加量は0.005 〜0.1 wt％とする。なお、材質の安定性という観点からすれば、0.01〜0.08wt％の範囲が望ましい。
【００２１】
Ｎ：0.003 wt％以下
Ｎは、時効性を高める元素であり、ストレッチヤーストレインの発生頻度を増加させる。したがって、できるだけ低減することが望ましい。0.0030wt％以下の範囲に制限すれば、このような悪影響を抑制でき、実用上の不具合発生は防止できる。下限は特に定めないが、0.0010wt％程度であれば工業的、経済的に達成できる範囲といえる。なお、材質の安定性確保という観点では、0.002 wt％以下の範囲が好適である。
【００２２】
Ｂ：0.0002〜0.01wt％
Ｂは、本発明においてはきわめて重要な元素であり、その効果は、集合組織制御により、圧延方向および圧延直角方向のｒ値を低減させることにある。
このようなＢの望ましい効果が発揮されるのは、0 .0002 wt％以上の添加からである。一方、0.01wt％を超えて添加しても、その効果は飽和するばかりか、表面欠陥の発生などの不具合を生ずる。したがって、Ｂ量は0.0002〜0.01wt％とする。なお、材質の安定性などを考慮すれば、0.0005〜0.005Owt％の範囲が好適である。
【００２３】
上記基本成分に加えて、必要に応じて、さらにNb：0.003 〜0 .020wt％、Ti：0.003 〜0.020wt ％からなるＡ群の元素、Cu：0.5 wt％以下、Ni：0.5 wt％以下、Cr：0.5 wt％以下、Mo：0.5 wt％以下からなるＢ群の元素のうちのいずれか１群または２群から選ばれる１種以上または２種以上の元素を添加することができる。
【００２４】
Nb：0.003 〜0 .020wt％、Ti：0.003 〜0.020wt ％（以上、Ａ群元素）
Nb，Tiのは、いずれも鋼板組織の均一微細化と時効性の低減に寄与する元素である。これらの効果は、0.003 wt％以上の添加で顕れるが、0.020 wt％以上添加しても、その効果がほぼ飽和するだけでなく、鋼の硬質化が著しくなり、圧延工程が困難になる。これらの添加効果は相加的に発揮され、複合添加によりそれらの効果が相殺されることはない。
【００２５】
Cu：0.5 wt％以下、Ni：0.5 wt％以下、Cr：0.5 wt％以、Mo：0.5 wt％以下（以上、Ｂ群元素）
Cu、Ni、CrおよびMoは、鋼の組織を細粒化し、また鋼を固溶強化できる有用な元素であり、必要な缶体強度に応じて添加される。しかし、これらの元素を0.5 wt％を超えて添加すると、効果が飽和するうえ、硬質化が増加し、圧延加工が困難になる。また、これらの元素の効果は互いに相殺されることなく、複合添加して用いることができる。したがって、これらの各元素はそれぞれ0.5 wt％以下の範囲で添加する。なお、上記各元素の添加効果は0.01wt％以上の添加により、顕れるので、それぞれ0.01wt％以上添加することが望ましい。
【００２６】
このほかに、Snなどのいわゆるトランプエレメントが混入しても、これらの量がおおむね0.10wt％以下であれば、缶としての使用特性に及ぼす影響は無視できる。
【００２７】
(2) 製造条件について；
本発明鋼板の製造工程は、常法に従うものでよいが、とくに連続鋳造−粗熱間圧延−仕上げ熱間圧延−酸洗−１次冷間圧延−再結晶焼鈍−２次冷間圧延の工程が好適である。
スラブ加熱温度については特に定める必要はなく、以下に述べる、仕上げ圧延温度が確保できる条件であれば問題なく適用できる。熱間圧延前のスラブは、いったん室温まで冷却した後に再加熱しても、また、冷却することなく加熱炉に挿入して加熱してもよい。
【００２８】
・熱間圧延
スラブ加熱につづく、熱間圧延では、800 〜1000℃の温度で仕上げ圧延する必要がある。仕上げ圧延温度が800 ℃未満では、採取製品の結晶粒を均一に微細化することが困難となり、製缶後の外観の美麗性が失われる。しかし、1000℃を超えて仕上げ圧延した場合には、スケールのロスが増加して好ましくない。
なお、仕上圧延後、0.5sec以内に強制冷却（水などを鋼板表面に噴出させ冷却すること）を開始することは、材質の面内異方性を抑制でき、さらに脱スケール性をも改善できるので、このような強制冷却を行うことが望ましい。
【００２９】
・熱延後の巻き取りおよび酸洗
巻取温度は、500 〜750 ℃の範囲とする。巻取り温度が 500℃を下回ると、鋼板形状、材質の幅方向における均一性が低下する。一方、 750℃を超えると、熱延板の組織の均一性が低下するとともに、スケール厚みが増加して脱スケール性が低下する。したがって 巻き取り温度範囲は500 〜750 ℃とする。なお、材質の安定性を確保するうえからは、 580〜730 ℃とするのが望ましい。
酸洗については、格別の制限条件を設ける必要はなく、通常の塩酸あるいは硫酸による酸洗を実施すればよい。
【００３０】
・１次冷間圧延
冷間圧延（焼鈍後の冷間圧延と区別するため１次冷間圧延という）については特にさだめる必要がない。本発明のような缶用鋼板において、通常適用される75％以上、好ましくは80％程度以上の範囲であればよい。なお、この値は、一般の冷延鋼板（概略73％程度）に比べ高い値である。
【００３１】
・連続焼鈍
本発明では、円筒成形された後の優れた２次成形性を得るため、鋼板は再結晶温度以上で焼鈍して、再結晶組織とすることが必要である。特殊な用途として、部分再結晶組織を応用する可能性はあるが、材質を安定して確保することが困難となる。一方、850 ℃を超える温度で焼鈍すると、鋼板が薄く、高温強度が低下していることにより起こる、いわゆるヒートバックルと呼ばれる形状不良現象を招きやすくなる。したがって、再結晶温度以上、85O ℃以下の温度範囲で焼鈍する。
また、焼鈍（均熱）時間については、60sec を超える長い均熱を行うと、Ｌ，Ｃ方向のｒ値が1.0 を超える恐れがあり、肌あれも発生しやすくなる上、生産効率をも損なうので、60sec の範囲とする。焼鈍時間の下限は特に設定する必要はなく、実質的に０sec の均熱時間でも、それに見合った焼鈍温度を設定すればなんら問題はない。
実際の製造における材質上、操業上の安定性を考慮すると再結晶温度〜85O ℃の温度範囲で40 sec 以下の条件とすることが好ましい。
【００３２】
・２次冷間圧延
２次冷延の圧下率は以下に述べる理由から重要である。３ピース缶の胴部の耐圧強度（パネリング強度）を確保するには缶サイズによっても変動するが、缶種にみあった強度が必要である。この強度を下回る場合には、特にコーヒー缶のような陰圧缶に用いる際に、缶の内圧と外圧の差により缶胴部が内側に座屈したり、外からの局部的な応力により変形しやすくなるため、不良缶となる危険性が高い。従って、本発明のように、極低炭素鋼を用いる場合には、焼鈍後に２次冷延を付与して、強度を増加させることが必要となる。
しかし、２次冷延圧下率が20％を超えると、延性が低下することに加えて材質の異方性が大きくなるため、フランジ加工性、ネック加工性が劣化する。また、この圧下率が大きくなり過ぎると、溶接による歪みの開放量が大きく、それに伴って溶接熱影響部での軟化が大きくなるため、フランジ割れが発生しやすくなる。従って、２次冷延圧下率は20％以下とする。なお、このフランジ割れを一層効果的に回避するためには、圧下率を15％以下とすることが望ましい。また、圧下率の下限は材質のほか、表面形状の制御などを勘案して決めればよいが、おおよそ1.5 ％以上は確保することが望ましい。
【００３３】
鋼板のｒ値
以上述べた条件を適用して製造すれば、変形３ピース缶に適した缶用鋼板を得ることができる。変形３ピース缶に適した材質、特にｒ値は前述したように、缶胴部が２次加工時に受ける引張方向（図２参照）、すなわち板取り方法が通常巻きの場合には圧延方向のｒ値を1.0 以下、また、逆転巻きの場合には圧延直角方向のｒ値を1.0 以下とすることが必要である。
本発明において、圧延方向あるいは圧延直角方向のｒ値を1.0 以下とすることにより、円筒状の缶胴を２次成形する際に、円筒の軸方向の収縮量を最低限に抑制できる結果、鋼板の歩留りを改善できる。なお、この場合に、変形部は薄肉化するが、その分加工強化が加わるので、缶体強度としては問題ない。ｒ値が大きい鋼板を使用した場合に比べて、缶体の軽量化の観点で望ましい。
【００３４】
【実施例】
実施例１
表１に示す成分組成を含み、残部が実質的に鉄からなる鋼を転炉で溶製し、この鋼スラブを、表２に示す条件で、熱間圧延、１次冷延、連続焼鈍、そして２次冷延を行い、最終仕上げ板厚0.19mmの缶用鋼板を製造した。その後、ハロゲンタイプの電気錫めっきラインにて、25番相当の錫めっきを連続的に施してぶりきに仕上げた。
このようにして得られた錫めっき鋼板の圧延方向（Ｌ方向）と圧延直角方向（Ｃ方向）の引張強度およびｒ値を調査した。なお、これらの試験には、ＪＩＳ １３号引張試験片を使用した。
また、これらの鋼板を、250 ｇ缶サイズに円筒成形したのち、特殊な割型構造よりなるプレス治具を用いて２次成形を行った。２次成形の際の引張歪の方向はＬ方向（通常巻き）で、伸び歪量は平均７％とした。
製缶後の評価項目として、溶接部、溶接熱影響部、それ以外の部分についての割れ発生の有無および外観の不良の有無を調査した。さらに、２次成形前、後の缶軸方向高さ変化を調査した。これらの結果を表３にまとめて示す。
これらの表から、本発明例では、２次成形後に割れは発生せず、表面外観も良好で、しかも２次成形による缶高さの変化も少ないことがわかる。
【００３５】
【表１】
【００３６】
【表２】
【００３７】
【表３】
【００３８】
実施例２
表１のNo. ３鋼を用いて、表４に示す種々の条件で缶用鋼板を製造した。ここで、仕上熱延後 0.3秒以内に、水冷による強制冷却を行った。次いで、実施例１と同様にして薄錫めっき鋼板を製造し、機械的性質と缶体特性を調査した。ここで、缶体成形の板取りは、鋼板の圧延方向が缶軸方向と平行（逆転巻き）になるように設定した。
試験結果を表５にまとめて示す。
これらの表から、本発明法にしたがって製造した缶用鋼板は、いずれも、ｒ値が適正な範囲に制御されているため、２次成形後に割れは発生せず、表面外観も良好で、しかも２次成形による缶高さの変化も少ないことがわかる。
【００３９】
【表４】
【００４０】
【表５】
【００４１】
以上の実施例から、本発明によれば、２次加工の際の缶軸方向の収縮量が小さいので、初期のブランク形状をより小さくできる。これによる、歩留の向上はおおむね２％程度であるが、生産数量のきわめて大きい製品分野においては顕著な効果といえる。
なお、図３に、通常巻きを行った0.22mm厚のNi−錫めっき鋼板のデータについて、缶高さ変化と圧延方向のｒ値との関係を示す。
【００４２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、円筒状に成形したのち、円周方向に伸び歪を付与することにより、３次元的に変形させた缶を製造する際における、缶軸方向の収縮量を低減でき、素材の歩留を向上させることができる。
また、本発明で得られた缶用鋼板は、錫めっきのほか、Niめっき、Ni−錫めっき、あるいはNiを鉄中に拡散させた錫めっき、クロムめっき、複合めっきなどのめっき処理、また、めっきを施さない塗油処理、樹脂フィルム接着など各種の処理を適用しても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】缶成形素材の板取りにおける、通常巻きおよび逆転巻きを示す図である。
【図２】円筒成形後、円周方向に引張歪みを与える２次成形加工の状況を説明する図である。
【図３】ｒ値と２次成形後の缶高さ変化との関係を示すグラフである。
【発明の属する技術分野】
本発明は、３ピース缶およびその製造方法に関し、特に鋼板を円筒状に成形したのち、さらに円周方向に伸び歪みを与えることにより、樽型状などの意匠性を有する形状に変形させて製品とする、３次元的に変形した３ピース缶の使途に用いて好適な、変形３ピース缶用鋼板とその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
缶容器はその部品構成から、缶胴と上蓋からなる２ピース缶、缶胴と上蓋と底蓋からなる３ピース缶に大別できる。
さて、上記３ピース缶は、一般に、製造工程が２ピース缶のそれに比べて比較的単純であり、製缶機械設備の初期投資が小さいことと、小口ロット多品種の生産に対応できるという利点があり、内容物が負圧となる陰圧缶（内容物としては、コーヒー、紅茶、お茶など）として多用されていた。
さて、従来の３ピース缶の製造工程は、特に厳しい加工を行うものではなく、その殆どは、内筒に成形後の缶胴の接合を、樹脂接着、溶接、あるいは最近はほとんど行われていないが、はんだ付けなどの方法で行なった後、巻締め工程で上蓋、底蓋が組み付けられるものであり、この巻締め工程に備えるためのフランジ成形の工程が品質のネックになる程度であった。すなわち、このフランジ成形加工は、接合した缶胴に蓋をつけるために、缶胴の両端部に直径方向外側に向かって延出するフランジ部を形成する工程であり、加工に際し、フランジ部にフランジ割れを生じると、缶内容物の漏れを引き起こすことになる。
このようなフランジ割れを生じる原因としては、溶接による接合不良、鋼板中の非金属介在物、トリミング状態の不適性、溶接熱影響部の軟化、溶接部の硬化などが挙げられる。しかし、このような製缶工程上の問題に対しては、特開平８−９２６９５号公報、特願平７−２７４５５８号に記載されている、鋼組成と焼鈍後の２次冷延圧下率の最適化などによって、フランジ割れの問題はほぼ解決されたといえる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、缶の意匠性向上、差別化の観点から、単純な円筒状の缶でなく、より３次元的に変形した形状の缶（以下、「変形３ピース缶」と略記する）の要求が高まってきている。例えば雑誌「THE CANMAKER」Feb.1996,p32〜37などにその状況が紹介されている。
この種の缶の製造は、円筒に成形し、接合した後、精巧な割型、静水圧プレス等の技術を適用して、円筒状の接合胴部に円周方向の伸び歪を付与することにより行われるものである。この製造の際におこる問題点は、割れの発生、表面あれの発生、缶寸法の変化などである。
このような問題を考慮した場合に、変形３ピース缶に用いられる鋼板に必要な特性を列挙すれば、以下のようになる。
１）缶高さ方向に寸法の減少がないこと。高さ方向に寸法の減少があると、内容量の確保が困難となる。
２）十分な形状凍結性を有し、目標とする形状を忠実に再現できること。
３）接合部の近傍などで割れを生じないこと。
４）肌あれ、ストレッチャーストレインなどの外観不良を生じないこと。
【０００４】
このような新しい動きの一方で、最近、コストダウンを図るための手段として、板厚の低減への強い要求がある。この要求は、上述した変形３ピース缶用における、複雑な２次成形を行う材料についても、同様に必要なこととなり、避けることができない。
しかしながら、このような厳しい２次成形における板厚の低減は、特に、成形加工を行う上で、材料的には極めて過酷なものであり、これまでの技術では、その要求特性を十分に満足することができなかった。したがって、厳しい２次成形を伴う変形３ピース缶に供しうる極薄の缶用鋼板の出現が待たれている。
【０００５】
そこで、本発明は、従来技術が抱えている上記問題点を解決し、複雑な缶デザインの要求に応えうる優れた成形性を有し、高い歩留りを発揮できる変形３ピース缶用鋼板およびその製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記課題を解決するために幾多の実験、研究を行なった。
その結果、接合された缶胴の２次加工に際して、接合部の割れを発生させないためには、接合部での硬質化を防ぐとともに、素材本来の成形性を向上させることが重要であり、Ｃ量を抑えた低炭素鋼、好ましくは極低炭素鋼を利用することが有利であることを知見した。また、肌あれ、ストレッチヤーストレインの発生を防止するためには、適正な範囲で焼鈍後の２次冷延を付与することが有利であることも判明した。
さらに、缶胴部の２次成形時の寸法変化を種々の素材を用いて詳細に調査した結果、製缶時の２次成形における引張方向に一致する方向のｒ値を1.0 以下に制限することが有効であることを知見した。
なお、ここでいう２次成形における引張方向とは、図１に示すように、圧延方向に板を巻いて缶とする、いわゆる「通常巻き」と呼ばれる板取り方法では圧延方向（Ｌ方向）を意味し、圧延直角方向に板を巻いて缶とする、いわゆる「逆転巻き」と呼ばれる板取り方法では圧延直角方向（Ｃ方向）を意味する。
以上の知見に基づいて完成された本発明の要旨構成は以下のとおりである。
【０００７】
(1) Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延方向および圧延直角方向のうちの少なくとも一方の方向のｒ値が1.0以下であることを特徴とする、変形３ピース缶用鋼板。
【０００８】
(2) Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延方向のｒ値が1.0以下であることを特徴とする、通常巻き変形３ピース缶用鋼板。
【０００９】
(3) Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延直角方向のｒ値が1.0以下であることを特徴とする、逆転巻き変形３ピース缶用鋼板。
【００１１】
(4) Ｃ：0.0005〜0.05wt％、Si：0.10wt％以下、Mn：0.1〜1.5wt％、Ｐ：0.04wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、Al：0.005〜0.1wt％、Ｎ：0.003wt％以下およびＢ：0.0002〜0.01wt％を含み、かつ、Ａ群のNb：0.003〜0.020wt％、Ti：0.003〜0.020wt％、Ｂ群のCu：0.5wt％以下、Ni：0.5wt％以下、Cr：0.5wt％以下、Mo：0.5wt％以下のいずれか１群または２群から選ばれる１種以上を含有し、残部がFe及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延方向および圧延直角方向のうちの少なくとも一方の方向のｒ値が 1.0 以下であることを特徴とする、変形３ピース缶用鋼板。
(5) Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含み、かつ、Ａ群の Nb ： 0.003 〜 0.020wt ％、 Ti ： 0.003 〜 0.020wt ％、Ｂ群の Cu ： 0.5wt ％以下、 Ni ： 0.5wt ％以下、 Cr ： 0.5wt ％以下、 Mo ： 0.5wt ％以下のいずれか１群または２群から選ばれる１種以上を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延方向のｒ値が 1.0 以下であることを特徴とする、通常巻き変形３ピース缶用鋼板。
(6) Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含み、かつ、Ａ群の Nb ： 0.003 〜 0.020wt ％、 Ti ： 0.003 〜 0.020wt ％、Ｂ群の Cu ： 0.5wt ％以下、 Ni ： 0.5wt ％以下、 Cr ： 0.5wt ％以下、 Mo ： 0.5wt ％以下のいずれか１群または２群から選ばれる１種以上を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延直角方向のｒ値が 1.0 以下であることを特徴とする、逆転巻き変形３ピース缶用鋼板。
【００１２】
(7) Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなる鋼スラブを、仕上圧延温度800℃〜1000℃で熱間圧延した後、500〜750℃の温度範囲で巻き取り、１次冷間圧延を経て、再結晶温度〜850℃の温度範囲で60sec以下の間均熱する焼鈍を行い、次いで圧下率20％以下で２次冷間圧延することを特徴とする圧延方向および圧延直角方向のうちの少なくとも一方の方向のｒ値が1.0以下である、変形３ピース缶用鋼板の製造方法。
【００１４】
(8) Ｃ：0.0005〜0.05wt％、Si：0.10wt％以下、Mn：0.1〜1.5wt％、Ｐ：0.04wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、Al：0.005〜0.1wt％、Ｎ：0.003wt％以下およびＢ：0.0002〜0.01wt％を含み、必要に応じて、Ａ群のNb：0.003 〜0.020wt％、Ti：0.003〜0.020wt％、Ｂ群のCu：0.5wt％以下、Ni：0.5wt％以下、Cr：0.5wt％以下、Mo：0.5wt％以下のいずれか１群または２群から選ばれる１種以上を含有し、残部がFe及び不可避的不純物の鋼組成からなる鋼スラブを、仕上圧延温度 800 ℃〜 1000 ℃で熱間圧延した後、 500 〜 750 ℃の温度範囲で巻き取り、１次冷間圧延を経て、再結晶温度〜 850 ℃の温度範囲で 60sec 以下の間均熱する焼鈍を行い、次いで圧下率 20 ％以下で２次冷間圧延することを特徴とする圧延方向および圧延直角方向のうちの少なくとも一方の方向のｒ値が 1.0 以下である、変形３ピース缶用鋼板の製造方法。
(9) 仕上圧延後、0.5sec以内に強制冷却を開始することを特徴とする、請求項７または８に記載の変形３ピース缶用鋼板の製造方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。
(1) 鋼成分について；
Ｃ：0.0005〜0.05wt％
Ｃは、0.05wt％を超えると鋼板が硬質化するため製缶性（特に２次成形時の形状凍結性）が低下する。また溶接缶においては、溶接部が硬質化してフランジ加工時に溶接熱影響部割れが発生する。したがって、Ｃ含有量の上限を0.05wt％とする。また、Ｃ量が極端に低い場合には必要缶強度を確保するために高圧下率で２次冷延を施す必要があるために、圧延直角方向の延性が劣化し、また結晶粒径が増大して、外観の美麗性が損なわれる。したがって、Ｃ含有量は、0.0005wt％以上含有していることが望ましい。なお、加工性の改善という観点では、0.02wt％以下、より好ましくは 0.012wt％以下の範囲が望ましい。
【００１６】
Si：0.10wt％以下
Siは、多量に含有すると、表面処理性の劣化、耐食性の劣化等の問題を招くので、その上限は0.10wt％とする。特に、優れた耐食性が必要な場合には、0.02wt％以下とするのが望ましい。
【００１７】
Mn：0.1 〜1.5 wt％
Mnは、Ｓによる熱延中の赤熱脆性を防止し、結晶粒を微細化する作用を有し、望ましい材質を確保する上で必要な元素である。
これらの効果を発揮するためには少なくとも0.1 wt％以上の添加が必要である。一方、Mnを多量に添加し過ぎると、耐食性が劣化し、また鋼板が硬質化して、フランジ加工性、ネック加工性を劣化させるので、その上限を1.5 wt％とする。より良好な成形性が要求される用途では、0.80wt％以下の範囲で添加するのが望ましい。
【００１８】
Ｐ：0.04wt％以下
Ｐは、鋼を硬質化させ、絞り成形性やフランジ加工性を悪化させ、耐食性を悪化させる有害な元素である。とくに、Ｐ量が0.04wt％を超えると、その影響が顕著に現れるので、0.04wt％以下に制限する。なお、これらの特性が特に重要視される場合には、 0.015wt％以下、さらに好ましくは0.01wt％以下に抑制するのが望ましい。
【００１９】
Ｓ：0.02wt％以下
Ｓは、鋼中で介在物として存在し、延性の低下、耐食性の劣化をもたらす有害な元素であるので0.02wt％以下に制限する。加工性を特に必要とする場合には、0.01wt％以下の範囲に抑制するのが望ましい。
【００２０】
Al：0.005 〜0.1 wt％
Alは、製鋼時の脱酸材として必要な元素である。添加量が少ないと、脱酸が不十分となり、介在物が増加し、フランジ加工性が劣化する。一方、含有量が多過ぎると、アルミナクラスターなどに起因する表面欠陥の発生頻度が増加する。よって、Alの添加量は0.005 〜0.1 wt％とする。なお、材質の安定性という観点からすれば、0.01〜0.08wt％の範囲が望ましい。
【００２１】
Ｎ：0.003 wt％以下
Ｎは、時効性を高める元素であり、ストレッチヤーストレインの発生頻度を増加させる。したがって、できるだけ低減することが望ましい。0.0030wt％以下の範囲に制限すれば、このような悪影響を抑制でき、実用上の不具合発生は防止できる。下限は特に定めないが、0.0010wt％程度であれば工業的、経済的に達成できる範囲といえる。なお、材質の安定性確保という観点では、0.002 wt％以下の範囲が好適である。
【００２２】
Ｂ：0.0002〜0.01wt％
Ｂは、本発明においてはきわめて重要な元素であり、その効果は、集合組織制御により、圧延方向および圧延直角方向のｒ値を低減させることにある。
このようなＢの望ましい効果が発揮されるのは、0 .0002 wt％以上の添加からである。一方、0.01wt％を超えて添加しても、その効果は飽和するばかりか、表面欠陥の発生などの不具合を生ずる。したがって、Ｂ量は0.0002〜0.01wt％とする。なお、材質の安定性などを考慮すれば、0.0005〜0.005Owt％の範囲が好適である。
【００２３】
上記基本成分に加えて、必要に応じて、さらにNb：0.003 〜0 .020wt％、Ti：0.003 〜0.020wt ％からなるＡ群の元素、Cu：0.5 wt％以下、Ni：0.5 wt％以下、Cr：0.5 wt％以下、Mo：0.5 wt％以下からなるＢ群の元素のうちのいずれか１群または２群から選ばれる１種以上または２種以上の元素を添加することができる。
【００２４】
Nb：0.003 〜0 .020wt％、Ti：0.003 〜0.020wt ％（以上、Ａ群元素）
Nb，Tiのは、いずれも鋼板組織の均一微細化と時効性の低減に寄与する元素である。これらの効果は、0.003 wt％以上の添加で顕れるが、0.020 wt％以上添加しても、その効果がほぼ飽和するだけでなく、鋼の硬質化が著しくなり、圧延工程が困難になる。これらの添加効果は相加的に発揮され、複合添加によりそれらの効果が相殺されることはない。
【００２５】
Cu：0.5 wt％以下、Ni：0.5 wt％以下、Cr：0.5 wt％以、Mo：0.5 wt％以下（以上、Ｂ群元素）
Cu、Ni、CrおよびMoは、鋼の組織を細粒化し、また鋼を固溶強化できる有用な元素であり、必要な缶体強度に応じて添加される。しかし、これらの元素を0.5 wt％を超えて添加すると、効果が飽和するうえ、硬質化が増加し、圧延加工が困難になる。また、これらの元素の効果は互いに相殺されることなく、複合添加して用いることができる。したがって、これらの各元素はそれぞれ0.5 wt％以下の範囲で添加する。なお、上記各元素の添加効果は0.01wt％以上の添加により、顕れるので、それぞれ0.01wt％以上添加することが望ましい。
【００２６】
このほかに、Snなどのいわゆるトランプエレメントが混入しても、これらの量がおおむね0.10wt％以下であれば、缶としての使用特性に及ぼす影響は無視できる。
【００２７】
(2) 製造条件について；
本発明鋼板の製造工程は、常法に従うものでよいが、とくに連続鋳造−粗熱間圧延−仕上げ熱間圧延−酸洗−１次冷間圧延−再結晶焼鈍−２次冷間圧延の工程が好適である。
スラブ加熱温度については特に定める必要はなく、以下に述べる、仕上げ圧延温度が確保できる条件であれば問題なく適用できる。熱間圧延前のスラブは、いったん室温まで冷却した後に再加熱しても、また、冷却することなく加熱炉に挿入して加熱してもよい。
【００２８】
・熱間圧延
スラブ加熱につづく、熱間圧延では、800 〜1000℃の温度で仕上げ圧延する必要がある。仕上げ圧延温度が800 ℃未満では、採取製品の結晶粒を均一に微細化することが困難となり、製缶後の外観の美麗性が失われる。しかし、1000℃を超えて仕上げ圧延した場合には、スケールのロスが増加して好ましくない。
なお、仕上圧延後、0.5sec以内に強制冷却（水などを鋼板表面に噴出させ冷却すること）を開始することは、材質の面内異方性を抑制でき、さらに脱スケール性をも改善できるので、このような強制冷却を行うことが望ましい。
【００２９】
・熱延後の巻き取りおよび酸洗
巻取温度は、500 〜750 ℃の範囲とする。巻取り温度が 500℃を下回ると、鋼板形状、材質の幅方向における均一性が低下する。一方、 750℃を超えると、熱延板の組織の均一性が低下するとともに、スケール厚みが増加して脱スケール性が低下する。したがって 巻き取り温度範囲は500 〜750 ℃とする。なお、材質の安定性を確保するうえからは、 580〜730 ℃とするのが望ましい。
酸洗については、格別の制限条件を設ける必要はなく、通常の塩酸あるいは硫酸による酸洗を実施すればよい。
【００３０】
・１次冷間圧延
冷間圧延（焼鈍後の冷間圧延と区別するため１次冷間圧延という）については特にさだめる必要がない。本発明のような缶用鋼板において、通常適用される75％以上、好ましくは80％程度以上の範囲であればよい。なお、この値は、一般の冷延鋼板（概略73％程度）に比べ高い値である。
【００３１】
・連続焼鈍
本発明では、円筒成形された後の優れた２次成形性を得るため、鋼板は再結晶温度以上で焼鈍して、再結晶組織とすることが必要である。特殊な用途として、部分再結晶組織を応用する可能性はあるが、材質を安定して確保することが困難となる。一方、850 ℃を超える温度で焼鈍すると、鋼板が薄く、高温強度が低下していることにより起こる、いわゆるヒートバックルと呼ばれる形状不良現象を招きやすくなる。したがって、再結晶温度以上、85O ℃以下の温度範囲で焼鈍する。
また、焼鈍（均熱）時間については、60sec を超える長い均熱を行うと、Ｌ，Ｃ方向のｒ値が1.0 を超える恐れがあり、肌あれも発生しやすくなる上、生産効率をも損なうので、60sec の範囲とする。焼鈍時間の下限は特に設定する必要はなく、実質的に０sec の均熱時間でも、それに見合った焼鈍温度を設定すればなんら問題はない。
実際の製造における材質上、操業上の安定性を考慮すると再結晶温度〜85O ℃の温度範囲で40 sec 以下の条件とすることが好ましい。
【００３２】
・２次冷間圧延
２次冷延の圧下率は以下に述べる理由から重要である。３ピース缶の胴部の耐圧強度（パネリング強度）を確保するには缶サイズによっても変動するが、缶種にみあった強度が必要である。この強度を下回る場合には、特にコーヒー缶のような陰圧缶に用いる際に、缶の内圧と外圧の差により缶胴部が内側に座屈したり、外からの局部的な応力により変形しやすくなるため、不良缶となる危険性が高い。従って、本発明のように、極低炭素鋼を用いる場合には、焼鈍後に２次冷延を付与して、強度を増加させることが必要となる。
しかし、２次冷延圧下率が20％を超えると、延性が低下することに加えて材質の異方性が大きくなるため、フランジ加工性、ネック加工性が劣化する。また、この圧下率が大きくなり過ぎると、溶接による歪みの開放量が大きく、それに伴って溶接熱影響部での軟化が大きくなるため、フランジ割れが発生しやすくなる。従って、２次冷延圧下率は20％以下とする。なお、このフランジ割れを一層効果的に回避するためには、圧下率を15％以下とすることが望ましい。また、圧下率の下限は材質のほか、表面形状の制御などを勘案して決めればよいが、おおよそ1.5 ％以上は確保することが望ましい。
【００３３】
鋼板のｒ値
以上述べた条件を適用して製造すれば、変形３ピース缶に適した缶用鋼板を得ることができる。変形３ピース缶に適した材質、特にｒ値は前述したように、缶胴部が２次加工時に受ける引張方向（図２参照）、すなわち板取り方法が通常巻きの場合には圧延方向のｒ値を1.0 以下、また、逆転巻きの場合には圧延直角方向のｒ値を1.0 以下とすることが必要である。
本発明において、圧延方向あるいは圧延直角方向のｒ値を1.0 以下とすることにより、円筒状の缶胴を２次成形する際に、円筒の軸方向の収縮量を最低限に抑制できる結果、鋼板の歩留りを改善できる。なお、この場合に、変形部は薄肉化するが、その分加工強化が加わるので、缶体強度としては問題ない。ｒ値が大きい鋼板を使用した場合に比べて、缶体の軽量化の観点で望ましい。
【００３４】
【実施例】
実施例１
表１に示す成分組成を含み、残部が実質的に鉄からなる鋼を転炉で溶製し、この鋼スラブを、表２に示す条件で、熱間圧延、１次冷延、連続焼鈍、そして２次冷延を行い、最終仕上げ板厚0.19mmの缶用鋼板を製造した。その後、ハロゲンタイプの電気錫めっきラインにて、25番相当の錫めっきを連続的に施してぶりきに仕上げた。
このようにして得られた錫めっき鋼板の圧延方向（Ｌ方向）と圧延直角方向（Ｃ方向）の引張強度およびｒ値を調査した。なお、これらの試験には、ＪＩＳ １３号引張試験片を使用した。
また、これらの鋼板を、250 ｇ缶サイズに円筒成形したのち、特殊な割型構造よりなるプレス治具を用いて２次成形を行った。２次成形の際の引張歪の方向はＬ方向（通常巻き）で、伸び歪量は平均７％とした。
製缶後の評価項目として、溶接部、溶接熱影響部、それ以外の部分についての割れ発生の有無および外観の不良の有無を調査した。さらに、２次成形前、後の缶軸方向高さ変化を調査した。これらの結果を表３にまとめて示す。
これらの表から、本発明例では、２次成形後に割れは発生せず、表面外観も良好で、しかも２次成形による缶高さの変化も少ないことがわかる。
【００３５】
【表１】
【表２】
【表３】
実施例２
表１のNo. ３鋼を用いて、表４に示す種々の条件で缶用鋼板を製造した。ここで、仕上熱延後 0.3秒以内に、水冷による強制冷却を行った。次いで、実施例１と同様にして薄錫めっき鋼板を製造し、機械的性質と缶体特性を調査した。ここで、缶体成形の板取りは、鋼板の圧延方向が缶軸方向と平行（逆転巻き）になるように設定した。
試験結果を表５にまとめて示す。
これらの表から、本発明法にしたがって製造した缶用鋼板は、いずれも、ｒ値が適正な範囲に制御されているため、２次成形後に割れは発生せず、表面外観も良好で、しかも２次成形による缶高さの変化も少ないことがわかる。
【００３９】
【表４】
【表５】
以上の実施例から、本発明によれば、２次加工の際の缶軸方向の収縮量が小さいので、初期のブランク形状をより小さくできる。これによる、歩留の向上はおおむね２％程度であるが、生産数量のきわめて大きい製品分野においては顕著な効果といえる。
なお、図３に、通常巻きを行った0.22mm厚のNi−錫めっき鋼板のデータについて、缶高さ変化と圧延方向のｒ値との関係を示す。
【００４２】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、円筒状に成形したのち、円周方向に伸び歪を付与することにより、３次元的に変形させた缶を製造する際における、缶軸方向の収縮量を低減でき、素材の歩留を向上させることができる。
また、本発明で得られた缶用鋼板は、錫めっきのほか、Niめっき、Ni−錫めっき、あるいはNiを鉄中に拡散させた錫めっき、クロムめっき、複合めっきなどのめっき処理、また、めっきを施さない塗油処理、樹脂フィルム接着など各種の処理を適用しても、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】缶成形素材の板取りにおける、通常巻きおよび逆転巻きを示す図である。
【図２】円筒成形後、円周方向に引張歪みを与える２次成形加工の状況を説明する図である。
【図３】ｒ値と２次成形後の缶高さ変化との関係を示すグラフである。
Claims (9)
- Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延方向および圧延直角方向のうちの少なくとも一方の方向のｒ値が1.0以下であることを特徴とする、変形３ピース缶用鋼板。
- Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延方向のｒ値が1.0以下であることを特徴とする、通常巻き変形３ピース缶用鋼板。
- Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延直角方向のｒ値が1.0以下であることを特徴とする、逆転巻き変形３ピース缶用鋼板。
- Ｃ：0.0005〜0.05wt％、Si：0.10wt％以下、Mn：0.1〜1.5wt％、Ｐ：0.04wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、Al：0.005〜0.1wt％、Ｎ：0.003wt％以下およびＢ：0.0002〜0.01wt％を含み、かつ、Ａ群のNb：0.003〜0.020wt％、Ti：0.003〜0.020wt％、Ｂ群のCu：0.5wt％以下、Ni：0.5wt％以下、Cr：0.5wt％以下、Mo：0.5wt％以下のいずれか１群または２群から選ばれる１種以上を含有し、残部がFe及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延方向および圧延直角方向のうちの少なくとも一方の方向のｒ値が 1.0 以下であることを特徴とする、変形３ピース缶用鋼板。
- Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含み、かつ、Ａ群の Nb ： 0.003 〜 0.020wt ％、 Ti ： 0.003 〜 0.020wt ％、Ｂ群の Cu ： 0.5wt ％以下、 Ni ： 0.5wt ％以下、 Cr ： 0.5wt ％以下、 Mo ： 0.5wt ％以下のいずれか１群または２群から選ばれる１種以上を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延方向のｒ値が 1.0 以下であることを特徴とする、通常巻き変形３ピース缶用鋼板。
- Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含み、かつ、Ａ群の Nb ： 0.003 〜 0.020wt ％、 Ti ： 0.003 〜 0.020wt ％、Ｂ群の Cu ： 0.5wt ％以下、 Ni ： 0.5wt ％以下、 Cr ： 0.5wt ％以下、 Mo ： 0.5wt ％以下のいずれか１群または２群から選ばれる１種以上を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなり、圧延直角方向のｒ値が 1.0 以下であることを特徴とする、逆転巻き変形３ピース缶用鋼板。
- Ｃ： 0.0005 〜 0.05wt ％、 Si ： 0.10wt ％以下、 Mn ： 0.1 〜 1.5wt ％、Ｐ： 0.04wt ％以下、Ｓ： 0.02wt ％以下、 Al ： 0.005 〜 0.1wt ％、Ｎ： 0.003wt ％以下およびＢ： 0.0002 〜 0.01wt ％を含有し、残部が Fe 及び不可避的不純物の鋼組成からなる鋼スラブを、仕上圧延温度800℃〜1000℃で熱間圧延した後、500〜750℃の温度範囲で巻き取り、１次冷間圧延を経て、再結晶温度〜850℃の温度範囲で60sec以下の間均熱する焼鈍を行い、次いで圧下率20％以下で２次冷間圧延することを特徴とする圧延方向および圧延直角方向のうちの少なくとも一方の方向のｒ値が1.0以下である、変形３ピース缶用鋼板の製造方法。
- Ｃ：0.0005〜0.05wt％、Si：0.10wt％以下、Mn：0.1〜1.5wt％、Ｐ：0.04wt％以下、Ｓ：0.02wt％以下、Al：0.005〜0.1wt％、Ｎ：0.003wt％以下およびＢ：0.0002〜0.01wt％を含み、必要に応じて、Ａ群のNb：0.003 〜0.020wt％、Ti：0.003〜0.020wt％、Ｂ群のCu：0.5wt％以下、Ni：0.5wt％以下、Cr：0.5wt％以下、Mo：0.5wt％以下のいずれか１群または２群から選ばれる１種以上を含有し、残部がFe及び不可避的不純物の鋼組成からなる鋼スラブを、仕上圧延温度 800 ℃〜 1000 ℃で熱間圧延した後、 500 〜 750 ℃の温度範囲で巻き取り、１次冷間圧延を経て、再結晶温度〜 850 ℃の温度範囲で 60sec 以下の間均熱する焼鈍を行い、次いで圧下率 20 ％以下で２次冷間圧延することを特徴とする圧延方向および圧延直角方向のうちの少なくとも一方の方向のｒ値が 1.0 以下である、変形３ピース缶用鋼板の製造方法。
- 仕上圧延後、0.5sec以内に強制冷却を開始することを特徴とする、請求項７または８に記載の変形３ピース缶用鋼板の製造方法。
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