JP4193228B2 - 缶用鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は缶用鋼板およびその製造方法に係り、とりわけ、変形３ピース缶の使途に好適な缶用鋼板およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
缶容器はその部品構造から、缶胴と上蓋からなる２ピース缶と、缶胴および上蓋、底蓋からなる３ピース缶と、に大別できる。３ピース缶ではその缶胴の接合は、はんだ付け、樹脂接着、溶接などの方法で行われている。
ところで近年、缶の意匠性向上の観点から、単純な円筒状の缶でなく、より３次元的な形状を有する意匠缶の要求が高まってきている。これらの状況は、例えば雑誌「THE CANMAKER Feb.1996, p32-37 」に紹介されている。
【０００３】
これらの意匠缶は、主として３ピース缶で製造され、円筒に成形され、接合された後に、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して目的とする形状、例えば樽型などに製造される。
このような方法で製造される意匠缶を、変形３ピース缶と呼ぶが、従来の３ピース缶に比べ、下記の特性が優れることが要求される。
（１）２次変形（円筒成形後の、意匠性付与のための加工を指すものとする。以下同じ）に際して破断を生じないこと。
（２）２次変形に際して、外観不良を生じない。
（３）２次変形に際して、缶高さの減少が少ないこと
が要求される。なお、主な破断形態として、溶接部近傍の破断、缶胴部の破断があり、主な外観不良として、肌荒れ、ストレッチャーストレインがある。また、缶高さが減少すると、缶容量の確保や材料歩留りの確保が困難となる。なお、缶高さの減少はｒ値が大きいと大きい。
【０００４】
さらに、近年のコストダウンのための板厚低減要求に鑑み、
（４）強度（硬度）が高いこと、
（５）降伏強さ（YS）が過度に高くないこと、
も要求される。強度（硬度）が低いと缶体強度が確保できず、また降伏強さ（YS）が過度に高いと、スプリングバックの増大を招き、円筒の真円度の低下や重ね代のばらつきにより溶接性が低下する。
【０００５】
ところで、従来、缶用鋼板の製造方法は、
（ｉ）Ｃ：0.01〜0.10％程度、好ましくは0.03％以上の低炭素鋼を冷間圧延後、箱焼鈍にて製造する方法、
（ii）低炭素鋼を冷間圧延後、連続焼鈍にて製造する方法、
（iii ）Ｃ：0.01％未満程度の極低炭素鋼にTi、Nb等の強力な固溶Ｃ固定元素を添加したもの（IF鋼）を冷間圧延後、連続焼鈍にて製造する方法、
に大別される。
【０００６】
ところが、（ｉ）の低炭素鋼箱焼鈍法では、一般に２次変形の加工性は良好な傾向となるが、ｒ値が低くできないため、２次変形に際しての缶高さ減少を解消しがたい。また、この方法では、結晶粒が粗大になりやすいため、肌荒れがやや発生しやすく外観不良となりやすい。さらに、軟質化するため強度確保が困難となり、他方、一般的に用いられる２次圧延を施すと硬質化し、YS過剰という問題が発生する。
【０００７】
一方、（ii）の低炭素鋼連続焼鈍法では、箱焼鈍法に比べｒ値を不十分ながら低下することが可能であり、結晶粒が細粒となるため肌荒れの防止や強度（硬度）確保もしやすい。しかし、加工性が不足し、２次変形に際し、とくに溶接部近傍の破断が発生しやすい。またこの方法では、非時効化が困難でストレッチャーストレインが発生しやすい。
【０００８】
（iii ）のIF鋼連続焼鈍法では、一般的に非時効性には優れるが、粗大粒となりやすいため肌荒れ防止に最も不利であり、またｒ値も最も高い。再結晶焼鈍を不完全に行う方法等によりこれらの問題を解決することも考えられるが、２次変形に十分な加工性を得るのは困難である。
以上のように、従来の方法では、ｒ値を1.0 未満に低減して、缶高さの減少を抑制することが困難であり、また一般に肌荒れ防止と２次変形加工性・非時効性との両立が困難である。
【０００９】
なお、特開平1-16030 号公報には、Ｃ：0.10％以下の実質的に低炭素鋼を、再結晶温度以上 800℃以下で連続焼鈍した後、 300℃〜 700℃の温度範囲で箱焼鈍を施すことにより、結晶粒度番号９番以上（平均粒径17.6μm 以下に相当）で、蓋の焼付塗装によっても時効しない非時効性で、開缶性等に優れたイージーオープン缶用鋼板を得る技術が開示されている。しかし、この技術によってもｒ値は 1.0以上になり、また本発明が目標とする変形３ピース缶において要求されるレベルの２次変形加工性、硬度、耐肌荒れ性を満足するものではなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来技術の問題を解決し、複雑な缶デザインの要求に対しても応えることのできる加工性・加工後外観特性・高歩留り性を満足する缶用鋼板およびその製造方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を達成するために鋭意研究した結果、適量のMnの添加と適正な条件下での連続焼鈍を組合せることにより、ｒ値の低減、結晶粒の細粒化、高硬度化を同時に達成でき、さらに箱焼鈍サイクルの熱処理を施すことにより２次変形加工性の改善と、非時効化を得ることができることを新たに知見した。
【００１２】
さらに、本発明者らは、２次変形時の缶胴割れを防止するためには、板厚の分布の不均一による変形の集中を抑制することが重要で、そのために製品コイルにおけるクラウンを５μm 以下とすることが有効であることを見出した。
本発明は、上記した知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、第１の本発明は、重量％で、Ｃ：0.03〜0.1 ％、Mn：0.5 ％超〜1.0 ％を含む組成と、フェライト相を主相とし、平均結晶粒径が10μm 以下の組織を有し、圧延方向もしくは圧延直角方向のｒ値が0.4 〜1.0 未満、時効硬化指数ＡＩ値が30MPa 以下であることを特徴とする缶用鋼板であり、前記組織は、フェライトを主相とし、粒径 0.5〜３μm のパーライト粒を体積比で 0.1〜１％を含有するのが好ましい。
【００１３】
また、第１の本発明では、前記組成を、重量％で、Ｃ：0.03〜0.1 ％、Mn：0.5 ％超〜1.0 ％、Al：0.10％以下、Ｎ：0.0050％以下を含み、残部Feおよび不回避的不純物からなる組成とする。該組成に加えて、さらに重量％で、Ti：0.20％以下、Ｂ：0.01％以下、Ｖ：0.1 ％以下、Nb：0.1 ％以下のうちから選ばれた１種以上を含有してもよく、また、さらにCaを0.01％以下含有してもよい。また、Si：0.10％以下、Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.01％以下に制限するのが好ましい。
【００１４】
また、第１の本発明では、全伸びEL（％）が、板厚ｔ（mm）に対してEL≧ 110ｔであるのが好ましく、また、製品コイルにおける板クラウンを５μm 以下とするのが好ましい。
また、第２の本発明は、重量％で、Ｃ：0.03〜0.1 ％、Mn：0.5 ％超〜1.0 ％を含有する組成の鋼スラブを、仕上温度800 〜1000℃で熱間圧延し、500 〜750℃にて巻取り、冷間圧延後、再結晶温度以上 800℃以下で連続焼鈍し、その後 500℃超〜 600℃で１hr以上の箱焼鈍を施すことを特徴とする缶用鋼板の製造方法であり、前記連続焼鈍の焼鈍温度は 720℃以上とするのが好ましい。なお、第２の本発明では、前記組成を、重量％で、Ｃ：0.03〜0.1 ％、Mn：0.5 ％超〜1.0％、Al：0.10％以下、Ｎ：0.0050％以下を含み、残部Feおよび不回避的不純物からなる組成とする。該組成に加えて、さらに重量％で、Ti：0.20％以下、Ｂ：0.01％以下、Ｖ：0.1 ％以下、Nb：0.1 ％以下のうちから選ばれた１種以上を含有してもよく、また、さらにCaを0.01％以下含有してもよく、Si：0.10％以下、Ｐ：0.04％以下、Ｓ：0.01％以下に制限するのが好ましい。
【００１５】
また、第２の本発明では、前記熱間圧延に際し熱延板のクラウンを40μm 以下とし、前記冷間圧延に際し冷延板のクラウンを５μm 以下とするのが好ましい。前記熱延板のクラウンを40μm 以下とするためには、熱間圧延は、ロールクロス方式の圧延機、好ましくはペアクロス方式の圧延機を用いて、形状制御圧延するのが好ましい。また、前記冷延板のクラウンを５μm 以下とするためには、冷間圧延は、ロールクロス、ロールシフトまたはロールクロスシフト方式の圧延機を用いて、形状制御圧延するのが好ましい。
【００１６】
なお、第２の本発明では、箱焼鈍後に２次冷間圧延を施してもよい。２次冷間圧延は、硬度調節等を目的とした調質圧延であり、圧下率 0.5〜５％も付与すれば所望の硬度が得られ、過度にYSを上げるような強圧下は必要としない。
また、鋼板の薄肉化が本発明の課題の１つであるが、本発明の鋼板は板厚を0.25mm以下とすると特に効果的である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
３ピース缶の缶胴はＬ方向（圧延方向）が缶の円周方向となるように円筒成形される方法（ノーマルグレーン法）とＣ方向（圧延直角方向）が缶の円周方向となるように円筒成形される方法（リバースグレーン法）がある。
ノーマルグレーンの場合は、円筒成形した後に、鋼板は２次成形によりＬ方向に延伸されることになり（図４参照）、缶高さ方向の縮み量はＬ方向に引張試験を行った場合の幅方向縮み量、すなわちＬ方向のｒ値と相関があることがわかった。一方、リバースグレーンの場合は、Ｃ方向に延伸されることになるために、缶高さ方向の縮み量はＣ方向のｒ値と相関があることとなる。従って、それぞれのｒ値が小さい程、２次成形後の缶軸方向の縮み量は小さくなる。２次成形後の缶高さは製缶メーカにより規定されているが、縮み量が過度に大きいと内容量の確保が困難になったり、缶蓋、缶底と缶胴部分の巻き締めができなくなるなどの問題が生じる。
【００１８】
まず、本発明者らが行った基礎的実験結果について説明する。
種々の製品板を用いて、ノーマルグレーン法で円筒に成形したのち、図４（Ｂ）に示すような２次成形を施し、缶胴部の寸法変化を詳細に調査した。図５に、圧延方向ｒ値と２次成形後の缶高さ変化との関係を示す。図５から、缶の高さ方向の変化を小さくし、かつ十分な加工性を確保するには、ｒ値が 0.4〜 1.0とするのが適当であることがわかる。この傾向はリバースグレーン法の場合も同様である。なお、Ｌ方向、Ｃ方向ともｒ値を 0.4〜 1.0とすることにより円筒成形の方向によらず、缶高さ変化を小さくすることができるので好ましい。
【００１９】
このような比較的低いｒ値を得るためには、鋼板の焼鈍方法は連続焼鈍法による短時間焼鈍で行うことが必須である。ただし、一度再結晶による集合組織の形成が進んでしまえば、その後箱焼鈍のような長時間の焼鈍処理を施してもｒ値はほとんど変化しない。
次に、種々の製品板を用いて、210 ℃×20min の時効処理後の降伏点伸びY-Elと鋼板の時効性指数ＡＩ値との関係を調査しその結果を図２に示す。ＡＩ値は、 7.5％引張予歪後100 ℃×30min の時効処理を施し、処理前後の降伏応力の変化量である。さらに、同じ製品板を用いて、樽型缶（２次成形後に鋼板にかかる１軸相当歪み範囲0.05〜0.15）に成形し、缶胴体部にストレッチャーストレインの発生の有無を調査し、図２に併記した。図２から、ストレッチャーストレインの発生を防止するには、塗装・焼き付けあるいはフィルムラミネート処理相当の時効（ 210℃×20分）処理後の鋼板の降伏点伸びを３％未満、鋼板のＡＩ値を30MPa 以下とすることが必要であり、Ｃ量を0.03〜 0.1％、Mn量を 0.5％超、Al量を0.01〜 0.1％、Ｎ量を0.0050％以下に制限するとともに箱焼鈍サイクルの適用が有効であるとの知見を得ている。このような低時効性鋼板を得るには、低ｒ値等のための連続焼鈍に続いて箱型焼鈍による過時効処理を施し、炭化物および窒化物を十分に析出させ、固溶Ｃおよび固溶Ｎを極力低減することが肝要であることを見いだした。
【００２０】
つぎに、２次成形後の肌荒れと結晶粒度の関係について調査し図３に示す。
図３から、２次成形後の肌荒れ発生防止のためには、製品板の結晶粒径は10μm 以下である必要があることがわかる。製品の結晶粒径を10μm 以下とするためには、Ｃ量を0.03％以上に制御し、かつ冷間圧延後の再結晶焼鈍を短時間焼鈍とする連続焼鈍で行い、それに続く箱型焼鈍は結晶粒が粗大化しない範囲とし、炭化物、窒化物の析出促進のみを目的とするのがよい。
【００２１】
つぎに、接合された缶胴を樽型缶（鋼板にかかる一軸相当歪み範囲0.05〜0.15）に２次成形する際に接合部に発生する割れと、製品板の延性との関係を調査し、製品板の全伸びEL／板厚ｔの比（EL／ｔ）と割れ発生率との関係を図１に示す。図１から、２次成形後に割れが発生しないためには（EL／ｔ）＞ 110とする必要があることがわかる。
【００２２】
（EL／ｔ）＞ 110とするためには、Ｃ量を 0.1％以下、Mn量を 0.7％以下、Al量を0.07％以下、Ｎ量を 0.003％以下に制限するとともに、連続焼鈍法による短時間焼鈍と箱型焼鈍サイクルによる長時間焼鈍を合わせ施すことが有効であるという知見を得ている。
次に、本発明での鋼の化学成分の限定理由について説明する。
【００２３】
Ｃ：0.03〜0.1 ％
Ｃは、本発明において重要な元素の１つであり、鋼板の強化と時効性低減の観点から、0.03〜0.1 ％の範囲とする。時効性を低減するためには、セメンタイトを十分に析出させ、鋼中の固溶量を少なくする必要がある。Ｃ量が0.03％未満では、薄肉化に対応した缶体強度が得られない。一方、0.1 ％を超えると鋼板が過度に硬質化し、成形性が劣化する。このため、Ｃ量が0.03〜0.1 ％が適当である。
【００２４】
Mn：0.5 超〜1.0 ％以下
Mnは、鋼板のｒ値を目標範囲内の低いｒ値に制御するために重要な元素の１つである。変形３ピース缶においては２次変形後の缶高さ方向の縮み量を小さくするために、製品板のＬ、Ｃ方向ｒ値を0.4 以上、1.0 未満とする必要がある。Mnがｒ値の低減に効果を示すことについて、詳細な機構は不明であるが、鋼中の固溶Mnの増大がｒ値の低減に有効に作用していると考えられる。
【００２５】
また、Mnの添加は鋼板の時効性低減にも効果を示すと考えられる。Mnはセメンタイト中に濃化することで、セメンタイト／フェライト界面の移動速度を遅くする効果がある。熱延板で析出したセメンタイトは、焼鈍工程において一部、再固溶するが、Mnがセメンタイト中に濃化することで、セメンタイト／フェライト界面の移動速度が遅くなっているために、セメンタイトの再固溶が生じにくくなる。このことから焼鈍段階での固溶Ｃの増大をMnが抑制することで低時効性を示す鋼板が得られるものと考えられる。
【００２６】
さらに、Mnは固溶強化に対しても効果があり、今後の薄肉化に対応するためにもMnの添加は有効である。これらの効果を発揮するには0.5 ％を超える添加が必要であり、一方、Mnを多量に添加すると、耐食性が劣化傾向にあることに加え、鋼板を硬質化させ製缶加工性を劣化させるためにその上限を1.0 ％とした。好ましくは 0.7％以下である。
【００２７】
なお、セメンタイトを主にパーライト中に生成させることで、極めて優れた非時効性・延性（EL）を得ることができるが、このようなパーライトを生成するためにも上記範囲のＣ、Mn量とするのが好ましい。
Ｎ：0.0050％以下
Ｎは、時効性を高める元素であり、ストレッチャ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。実用上の不具合発生は0.0050％以下とすることで防止できるため、Ｎ量を0.0050％以下とした。Ｎ量の下限はとくに限定されないが、0.0010％であれば、コスト的にみて工業的に達成できる範囲といえる。また、延性の観点からは0.0030％以下がよく、材質の安定性確保という観点では、0.0020％以下の範囲がさらに好適である。
【００２８】
Al：0.1 ％以下
Alは、AlN として鋼中の固溶Ｎを固定化し、耐時効性に対し有効な元素である。このような耐時効性を高めるためには、 0.010％以上の添加が好ましいが、より耐時効性に対して厳しい用途については、0.05％以上の添加が望ましい。また、含有量が多くなるとアルミナクラスタなどに起因する表面欠陥の発生頻度が急増するため、その上限を0.1 ％とした。なお、成形性の観点からは0.07％以下が好ましい。
【００２９】
また、本発明では、固溶Ｎ低減元素としてAlの１部または全部に代えてTi、Ｂ、Ｖ、Nbの１種以上を添加してもよい。
Ti：0.20％以下
Tiは、TiN としてＮと結合し、固溶Ｎ量を低減する元素であり、耐時効性に対し有効な元素である。この効果を得るためには、含有するＮ含有量に応じ添加量を調整するが、単独で添加する場合には、0.01％以上添加する必要がある。一方、0.20％を超えて添加すると、コスト高となり、延性が低下するとともに、表面欠陥を多発する。このため、Tiは0.20％以下、好ましくは0.01％以上とする。
【００３０】
Ｂ：0.01％以下
Ｂは、BNとしてＮと結合し、固溶Ｎ量を低減する元素であり、耐時効性に対し有効な元素である。この効果を得るためには、含有するＮ含有量に応じ添加量を調整するが、単独で添加する場合には、0.0003％以上とする必要があるが、0.01％を超えて添加すると、コスト高となるうえ、ｒ値を1.0 以下とすることが、BN形成による過度のフェライト清浄化のため困難となる。
【００３１】
Ｖ：0.1 ％以下
Ｖは、VNとしてＮと結合し、固溶Ｎ量を低減する元素であり、耐時効性に対し有効な元素である。この効果を得るためには、含有するＮ含有量に応じ添加量を調整するが、単独で添加する場合には、 0.005％以上とする必要があるが、 0.1％を超えて添加すると、コスト高となるうえ、延性が低下する。このため、Ｖは0.1 ％以下、好ましくは0.01％以上とする。
【００３２】
Nb：0.1 ％以下
Nbは、NbN としてＮと結合し、固溶Ｎ量を低減する元素であり、耐時効性に対し有効な元素である。この効果を得るためには、含有するＮ含有量に応じ添加量を調整するが、単独で添加する場合には、 0.002％以上とする必要があるが、0.1 ％を超えて添加すると、コスト高となるうえ、延性が低下する。このため、Nbは0.1 ％以下、好ましくは0.01％以上とする。
【００３３】
固溶Ｎ量低減のため、固溶Ｎ量低減元素を複合して添加する場合には、Ｎに対して当量以上、好ましくは２倍以上となるように、下記条件とするのが好ましい。
（14/27 ・Al+14/48・Ti+14/11・Ｂ+14/51・Ｖ+ 14/93 ・Nb) ≧Ｎ
Al、Ti、Ｂ、Ｖ、Nb、Ｎは各元素の含有量（wt％）である。
【００３４】
また、脱酸および介在物形態制御のため、Caを添加してもよい。
Ca：0.01％以下
Caは、介在物形態を調整するのに有効な元素であり、必要に応じ添加できる。しかし、0.01％を超える添加は、加工性を劣化させるため上限とした。
その他、Si、Ｐ、Ｓはできるだけ低減するのが望ましい。
【００３５】
Si：0.10％以下
Siは、多量に含有されると表面処理性の劣化、耐食性の劣化等の問題が生じてくるため、その上限を0.10％とした。特に、優れた耐食性が必要な場合には、0.02％以下がより好適である。
Ｐ：0.04％以下
Ｐは多量に含有する場合、鋼を硬質化させ加工性を悪化させると同時に、耐食性を劣化させるため、その上限を0.04％とした。これらの特性が特に重要視される場合は0.01％以下とする必要がある。
【００３６】
Ｓ：0.01％以下
Ｓは、介在物として存在し、鋼板の延性を減少させ、さらに耐食性の劣化をもたらす元素なので、その上限を0.01％とした。特に良好な加工性が要求される用途においては、0.005 ％以下とすることが望ましい。
その他、残部はFeおよび不可避的不純物である。不可避的不純物としては、Cu、Cr、Ni、Mo、Zn、Pb等が原料もしくはスクラップからの混入元素として考えられるが、Cu、Cr、Niは各々 0.2％以下、Sn、Mo、Zn、Pbおよびその他の元素は各々 0.1％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。
【００３７】
上記した組成に加えて、連続焼鈍終了時に下記組織とするのが好ましい。
本発明の缶用鋼板は、フェライトを主相とし、平均結晶粒径が10μm 以下を有し、好ましくは、粒径 0.5〜３μm のパーライト粒を体積比で 0.1〜１％を含有する組織とするのが好ましい。なお、上記粒径以外のパーライト粒は体積比１％以下まで許容できる。
【００３８】
上記した組成と組織とすることにより、ＡＩ値≦20MPa 、EL/t≧140 の優れた特性を得ることができる。これは、固溶Ｃがパーライト中のセメンタイトに固定されるためと推測される。なお、主相であるフェライト相は体積比で95％以上あればよい。
平均結晶粒径：10μm 以下
本発明では、２次成形時の肌荒れ発生を防止するために、製品板の平均結晶粒径は10μm 以下とする。なお、延性確保の点から５μm 以上が好ましい。なお、本発明における平均結晶粒径とは、板厚断面（圧延方向断面）において測定した結晶粒の平均粒径を用いる（ただし、最表面５μm ずつは平均から除外した）。
【００３９】
ｒ値：圧延方向および圧延方向直角方向で0.4 〜 1.0未満
圧延方向および圧延直角方向のｒ値を 0.4以上、1.0 未満とことにより、円筒状の缶胴の２次成形に際して、円筒の長手方向の収縮量を最低限に抑制でき、鋼材の歩留りを改善できる。なお、変形部は薄肉化するが、加工硬化により強度が増加し缶体特性としては問題なく、缶体の軽量化の観点から望ましい。なお、ｒ値は圧延方向あるいは圧延直角方向のいずれか一方、製缶時の２次成形の引張方向に一致させる方向であればよいが、両方向を満足することが好ましい。
【００４０】
時効性指数ＡＩ値:30MPa以下
製品板のＡＩ値が30MPa を超えると、２次成形時にストレッチャーストレインが発生し、外観不良となるためＡＩ値は30MPa 以下とする必要がある。好ましくは20MPa 以下である。
全伸びEL/ 板厚ｔの比（EL/ ｔ）： 110以上
２次成形時の割れ発生を防止するために、変形方向の延性を高くする必要があり、それぞれの方向の全伸びEL/ 板厚ｔの比（EL/ ｔ）を 110以上とする。好ましくは 140以上である。
【００４１】
表面硬さ：HR30T50 〜57
鋼板の硬さがHR30T にして50より低いと、十分な缶体強度が得られず、外力に対して容易に変形したり、缶胴体に蓋を巻き締める際に缶の高さ方向からの力により、缶の上下に施したフランジ部が変形して蓋が巻き締めにくくなるなどの問題が生じる。一方で、57を超える場合にはフランジ成形性が悪くなり割れが発生しやすくなるのに加えて、本発明の方法であっても調質圧延５％超えが必要となり、円筒成形時にスプリングバック量が大きくなり、溶接不良が生じるなどの問題が発生する。したがって、硬さはHR30T50 〜57とするのが好ましい。
【００４２】
つぎに、製造条件の限定について説明する。
上記した組成の鋼素材（スラブ）を熱間圧延し、熱延鋼板とし、あるいはさらにこれら熱延板を冷延圧延により冷延板とする。
製造条件の限定について説明する。
スラブ加熱温度：1000〜1300℃
スラブを熱間圧延に先だって加熱するスラブ加熱温度が1000℃未満では、高い熱延仕上げ温度を確保することが困難であり、一方、加熱温度が1300℃を超えると、鋼板の表面性状が著しく劣化する。このため、スラブ加熱温度を1000〜1300℃とした。また、スラブは、一旦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。また、仕上げ圧延に先だって粗圧延を施してもよいし、薄スラブを用いて直接仕上げ圧延を行ってもよい。
【００４３】
仕上げ圧延温度：800 〜1000℃
仕上げ圧延温度が800 ℃未満では、最終製品板の結晶粒を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℃を超えて仕上圧延された場合には、スケールのロスが顕著に増加し好ましくない。このため、仕上げ圧延温度を800 〜1000℃に限定した。なお、仕上げ圧延温度は、常法にしたがい、圧延機出側で測定した値とする。
【００４４】
熱間圧延では、熱延板のクラウンを40μm 以下とする圧延を行うのが、冷延板のクラウンを５μm 以下に無理なく仕上げるために好ましい。熱延板のクラウンを40μm 以下とする圧延は、ロールクロス方式の圧延を実施し、特に仕上圧延に際し３スタンド以上をペアクロスロールで圧延することにより実現できる。
なお、クラウン（板クラウン）の定義は〔板幅中央板厚−板幅端部（最端部より30mm）板厚〕の絶対値（両板幅端部を測定した平均値）である。
【００４５】
巻取温度：500 〜750 ℃
巻取温度が500 ℃未満では、鋼板の形状、幅方向の材質の均一性が低下する。また、固溶Ｎを AlN等として固定化し、時効性を低下させるためには、巻取温度は600 ℃以上とするのが望ましい。固溶Ｎの固定が主としてTi単独で行う場合には、巻取温度は 500℃と低温でもよい。一方、巻取温度が 700℃を超えると、セメンタイトが凝集、粗大化し、冷延、焼鈍後のｒ値が目標範囲より高くなるとともに熱延母板組織の均一性が低下し、さらにスケールの厚みが顕著に増加して脱スケール性が低下する。
【００４６】
なお、冷間圧延に先立ち、熱延板表面に生成されたスケールを酸洗等で除去するのが望ましい。酸洗条件については特に限定はなく、通常の塩酸あるいは硫酸による酸洗が好適である。
ついで、酸洗された熱延板は冷間圧延を施される。冷間圧延の条件は特に規制しないが、極薄鋼板の製造においては、通常、80％以上とするのが熱延・酸洗コスト上有利である。冷間圧延では、冷延板のクラウンを５μm 以下とする。
クラウンが５μm を超えると、特に板幅端部付近から板取りした鋼板を２次変形させる際に、缶胴部での破断が発生することがある。なお、クラウン５μm 以下を実現させるためには、ロールシフトもしくはロールクロス（あるいは両方）方式の圧延が好ましく、特に１スタンド以上をクロス・シフトで圧延することが好ましい。
【００４７】
再結晶焼鈍：連続焼鈍法により、再結晶終了温度以上かつ 800℃以下
本発明では、円筒成形された後の高い２次成形性が必要とされるため、鋼板は再結晶終了温度以上で焼鈍され、再結晶組織となっていることが必要とされる。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、材質の安定性の確保が困難である。一方、 800℃を超える高い温度で焼鈍した場合には、高温強度が低下ししかも鋼板板厚が薄いために、ヒートバックルと呼ばれる不良現象を生ずる危険性が増大する。また、 800℃を超える高い温度で焼鈍すると、鋼板のｒ値が 1.0を超え、２次成形後の缶高さが低くなる。また、結晶粒が粗大化し、２次成形後に肌荒れが発生する危険がある。したがって、再結晶焼鈍は連続焼鈍法により、再結晶終了温度以上、 800℃以下とする。なお、連続焼鈍後の組織が、フェライトを主相とし、フェライト中に粒径 0.5〜３μm のパーライト粒を体積比で 0.1〜１％含有する組織とすることにより、箱焼鈍後の非時効性および延性が向上することがわかった。このような組織を得るためには、焼鈍温度を 720℃以上とするのが好ましい。
【００４８】
箱焼鈍： 500℃超え 600℃で１〜10hr保持
本発明においては、連続焼鈍に続き、箱焼鈍型熱サイクル（本発明では、この熱サイクルを箱焼鈍と称する）を施す。箱焼鈍は、セメンタイトおよびAlN の析出促進を目的として、長時間の均熱および徐冷となる熱処理であり、 500℃超え 600℃で１〜10時間保持とするのが好ましい。熱処理温度が 500℃以下ではセメンタイト、AlN 等の析出が不十分であり、延性が不足する。一方で 600℃を超えるとセメンタイトが過度に粗大化し、また再結晶粒が粗大化する。このため、ｒ値が 1.0以上と大きくなり、２次成形時に肌荒れが生じる。このために箱焼鈍の処理温度は 500℃超え、 600℃以下とする。また、箱焼鈍の保持時間が１hr未満では上記の効果が得られない、一方、10hrを超える場合には生産性が低下するために保持時間は１〜10hrとするのが好ましい。セメンタイトおよびAlN を十分に析出させることにより、耐時効性と延性が向上し、２次成形時のストレッチャーストレインの発生や２次成形時の割れ発生を防止する。
【００４９】
再結晶焼鈍後の２次圧延圧下率： 0.5〜５％
再結晶焼鈍後、必要に応じ、２次冷間圧延を施す。２次冷間圧延の圧下率は、缶体強度の確保と、焼鈍板の材質の均一化、さらに可動転位の導入による時効性の低減のために 0.5〜５％とするのが好ましい。 0.5％未満の圧下率では所定の効果が認められない。一方、圧下率が５％を超えると、円筒成形した際のスプリングバック量が大きくなったり、延性の劣化、あるいは延性の異方性に起因してフランジ割れが生じるなどの問題が生じる。
【００５０】
製品の板厚：0.25mm以下
製缶コスト低減の観点から素材の薄肉化がすすめられており、製缶メーカの要求に対応するという本発明の趣旨より、板厚は0.25mm以下とするのが好ましい。本発明の鋼板（方法）はｔ≦0.25mmにおいて従来鋼より特に優れた２次変形性を発揮する。
【００５１】
【実施例】
（実施例１）
表１に示す化学組成の鋼を転炉で溶製し、連続鋳造法によりスラブとした。これらスラブを表２に示す条件で熱間圧延、冷間圧延、連続焼鈍、そして２次冷延を行い、最終仕上板厚0.22mmの冷延板とした。ついで、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、ぶりき板に仕上げた。
【００５２】
このようにして得られた錫めっき鋼板の板圧延方向（Ｌ方向）と直角方向（Ｃ方向）から試験片を採取して、全伸びEL、表面硬さHR30T 、ｒ値、AIおよび焼付け相当の時効処理（210 ℃×20分）後の降伏点伸び（Y-El）、全伸びEL/ ｔ比を調査した。これらはJIS ５号引張試験片を使用した。
これら鋼板を 250g 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（ノーマルグレーン法）およびＣ方向（リバースグレーン法）とし、伸び歪量は平均７％とした。製缶後、割れ発生の有無、肌荒れおよびストレッチャーストレイン発生の有無を調査した。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に示す。なお、パーライト体積率は、製品板Ｃ断面組織のＳＥＭ調査で測定した。肌荒れは、表面粗度Ra≧ 1.0μm となった場合を発生とした。ストレッチャーストレインは明確に視認できるものを発生とした。
【００５３】
【表１】

【００５４】
【表２】

【００５５】
【表３】

【００５６】
本発明例は、２次成形後の肌荒れ、ストレッチャーストレインの発生はなく、また２次成形時の割れ発生もなかった。これに対し、Mn量が本発明の範囲を外れる比較例（鋼板No.10 〜No.12 ）では、ｒ値が高く、延性が低下し、２次加工後に肌荒れ、ストレッチャーストレインの発生、割れが観察された。
（実施例２）
表１に示す鋼No.Eを用いて、表４に示す条件で熱間圧延、、冷間圧延、連続焼鈍、そして２次冷延を行い、最終仕上板厚0.22mmの冷延板とした。ついで、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、ぶりき板に仕上げた。これら製品板について、実施例１と同様の調査を行った。それらの結果を表５に示す。なお、熱間圧延は、製造条件No.2-13 以外は、全スタンドにペアクロスロールを有する圧延機により、ペアクロス圧延を施した。また、冷間圧延は、製造条件No.2-13 以外は、前段にロールクロススタンドを有する圧延機によるクロス・シフト圧延とし、冷延板のクラウンを調整した。
【００５７】
【表４】

【００５８】
【表５】

【００５９】
本発明例は、ｒ値が適正な範囲に制御され、２次成形時の缶軸方向の収縮量が小さく、初期のブランク形状をより小さくできる。これによる歩留りの向上は概ね２％程度であるが、生産数量の極めて大きい製品分野においては顕著な効果となる。本発明例は他の特性についても比較例以上の特性を有する。
また、本発明も実施例では錫めっきを施したが、テインフリー鋼板、複合めっき鋼板などに用いてもよく、さらにめっきを施さずに塗装鋼板として用いてもよい。また、鋼板の表面に樹脂フィルムを接着したような鋼材へも適用できる。
【００６０】
また、３ピース缶用鋼板としてのみではなく、２ピース缶用鋼板として用いても何ら問題ない。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によれば、円筒状に成形した鋼板に円周方向に伸び歪を付与して、３次元的な変形缶を製造する際に、缶軸方向の幅収縮量を低減させることで、素材の歩留りを向上させることができる鋼板およびその製造方法を提供するものである。
【００６２】
本発明によれば、複雑な缶デザインの要求に対しても応えることのできる加工性、加工後外観特性を有する缶用鋼板を製造でき、缶製造における素材の歩留りを向上させることができ、産業上格段の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】２次成形時の割れ発生とEl/tの関係を示すグラフである。
【図２】時効処理後の降伏伸びと時効硬化指数ＡＩ値との関係を示すグラフである。
【図３】２次成形後の肌荒れと製品板の平均結晶粒径との関係を示すグラフである。
【図４】変形３ピース缶の例を示す説明図である。
【図５】２次成形性、缶高さ方向の縮み傾向におよぼす、２次成形後の缶高さ変化と圧延方向ｒ値との関係を示すグラフである。

Claims (8)

1. 重量％で、Ｃ：0.03〜0.1 ％、Mn：0.5 ％超〜1.0 ％、 Al ： 0.10 ％以下、Ｎ： 0.0050 ％以下を含み、残部 Fe および不回避的不純物からなる組成と、フェライト相を主相とし、平均結晶粒径が10μm 以下の組織を有し、圧延方向もしくは圧延直角方向のｒ値が0.4 〜1.0 未満、時効硬化指数ＡＩ値が30MPa 以下であることを特徴とする缶用鋼板。
2. 前記組織が、フェライトを主相とし、粒径 0.5〜３μm のパーライト粒を体積比で 0.1〜１％を含有することを特徴とする請求項１記載の缶用鋼板。
3. 前記組成に加えて、さらに重量％で、Ti：0.20％以下、Ｂ：0.01％以下、Ｖ：0.1 ％以下、Nb：0.1 ％以下のうちから選ばれた１種以上を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の缶用鋼板。
4. 全伸びEL（％）が、板厚ｔ（mm）に対してEL≧ 110ｔであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の缶用鋼板。
5. 製品コイルにおける板クラウンが、５μm 以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の缶用鋼板。
6. 重量％で、Ｃ：0.03〜0.1 ％、Mn：0.5 ％超〜1.0 ％、 Al ： 0.10 ％以下、Ｎ： 0.0050 ％以下を含み、あるいはさらに Ti ： 0.20 ％以下、Ｂ： 0.01 ％以下、Ｖ： 0.1 ％以下、 Nb ： 0.1 ％以下のうちから選ばれた１種以上を含有し、残部 Fe および不回避的不純物からなる組成を有する鋼スラブを、仕上温度800 〜1000℃で熱間圧延し、500 〜750 ℃にて巻取り、冷間圧延後、再結晶温度以上 800℃以下で連続焼鈍し、その後 500℃超〜 600℃で１hr以上の箱焼鈍を施すことを特徴とする缶用鋼板の製造方法。
7. 前記連続焼鈍の焼鈍温度を 720℃以上とすることを特徴とする請求項６に記載の缶用鋼板の製造方法。
8. 前記熱間圧延に際し熱延板のクラウンを40μm 以下とし、前記冷間圧延に際し冷延板のクラウンを５μm 以下とすることを特徴とする請求項６または７に記載の缶用鋼板の製造方法。

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