JP4213870B2 - ネック縮径時の耐皺性及びイヤリング性に優れた極薄２ピース容器用鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は２ピース缶の製造に代表される、絞り、しごきおよび引伸ばし加工、それに引き続く縮径成形により製造される缶用材料として利用される鋼板およびその製造方法に関するものである。特に製缶分野においてイヤリングが小さく耐ネックしわ性が良好で、かつ高生産性にて製造できる極薄容器用鋼板及びその製造方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飲料缶、食品缶などの製造分野では、２ピース缶と呼ばれる、缶と胴部を一体成形した容器の製造量が増加しつつある。通常２ピース缶では、絞り成形工程の後、必要缶高さを得るため、DI缶やDTR缶に代表されるような、しごきまたは引き延ばしなどにより缶壁高さを高くする方法が採られる。
【０００３】
これらの成形時には、鋼板歩留りやしごきまたは引き延ばし成形性を低下させるイヤリングの発生を低く抑えることが望まれている。また、缶蓋を小さくし缶蓋用の素材コストを低減する目的で、缶開口部の径を縮める加工（ネック加工）が行われるが、２ピース缶では、絞りおよびしごきや引き延ばし加工のため材料が硬化しており、しわの発生が著しくなる（耐ネックしわ性の劣化）という問題が起きる。
【０００４】
これらを改善する技術として、特許文献１、特許文献２および特許文献３等で提案されている。
【０００５】
一般に、耐しわ性を向上させるには、降伏応力（降伏点が観測されない場合には 0.2％耐力）を低くすることが有効とされるが、上述の先行技術に開示された技術では、絞りやしごき後の軟質化が不十分なため、板厚が 0.2mm以下の極薄材料を素材として、さらに近年の傾向である縮径率を更に上昇させた缶成形においては依然として加工時の材料の硬化或いは耐ネックしわ性の劣化等が懸念され、更なる特性向上が望まれている。
【０００６】
これまでに開発された容器用鋼板においては、通常の２ピース缶の缶胴部形成時のしごきや、引き延ばしという大きな加工を受けた後の材料における縮径時のしわ発生については、これを抑制する有効な手段はこれまでに見出されていない。また、このような厚さ 0.2mm以下の薄手材料においては、焼鈍時にヒートバックルと呼ばれる鋼板の折れが発生し生産効率が低下する。
【０００７】
ヒートバックル対策としては、焼鈍時には目的の板厚より厚い鋼板を通板し、その後再冷延（２CR）を施し、目的とする板厚を得る方法が実用化されている。この方法は、缶強度を確保する観点で、本来軟質である極低炭素IF鋼を適用した場合でも強度低下分を加工硬化により補うため、都合のよい製造法であるが、２CRによる加工に加え、絞り、しごきや引き延ばし加工も重なるため、耐ネックしわ性は顕著に劣化する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１−184252号公報
【特許文献２】
特開平１−184229号公報
【特許文献３】
特開平２−141535号公報
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高い絞り性を有し、かつ
１）焼鈍工程での腰折れによる生産性の低下、
２）缶胴の開口部を縮径する際のしわ発生、
３）高い冷延率で製造される板厚 0.2mm以下の極薄材料におけるイヤリングの発達、
を回避した、絞り及びしごき又は引き延ばし加工を経て製造され、２ピース容器に使用される鋼板と、その製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、再結晶温度が低く深絞り性が良好なＣ：0.03％程度の低炭素鋼をベースに、２CR、絞り、しごき、引き延ばし加工後のネック縮径時のしわ発生抑制について検討するうちに、AlN やMnS など析出物の量、サイズとしわ発生に相関があることを知見した。このメカニズムは明確ではないが、焼鈍後の結晶粒径、集合組織形成などが複合して、主として材料の加工硬化挙動に影響を及ぼすことで、耐ネックしわ性が改善していると考えられる。
【００１０】
特に、焼鈍後の冷延、絞り、しごき、引き延ばし、縮径における一連の加工においては、加工方向が各工程で異なっているので、いわゆるバウシンガー効果的な要素も影響していると考えられる。
【００１１】
結晶粒径については粗大なほど、集合組織については｛100 ｝面強度が高く、｛111 ｝面強度が低いほど、そして析出物については、粗大かつ密度が低いほど耐しわ性は向上する。更に、焼鈍時のヒートバックルを抑制するため、比較的低い温度域で焼鈍した２ピース缶としての加工性なども考慮し、本発明を完成した。
【００１２】
耐しわ性が、AlN, MnSの量とサイズに影響される知見を基に、さらに詳細な検討を行い、Al窒化物として存在するＮと含有Ｎの比、またはAlN およびMnS のサイズ分布の制限で、耐しわ性を判別できるとの結果を得た。すなわち、
AlN, MnSが下記条件、
１）(AlNとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞0.5 、
２）直径 0.005μｍ以上のAlN のうち、直径が0.01μｍ以下のものの個数の割合が10％以下（RA）、
３）直径 0.005μｍ以上のAlN の平均直径が0.01〜0.10μｍ（DA）、
４）直径 0.005μｍ以上のMnS のうち、直径が0.03μｍ以下のものの個数の割合が50％以下（RM）、
５）直径 0.005μｍ以上のMnS の平均直径が0.03〜0.40μｍ（DM）、
を満足することで、本発明により耐ネックしわ性およびイヤリング性に優れた板厚0.19mm以下の２ピース容器用鋼板を製造することができる。
【００１３】
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は次のとおりである。
（１）質量％で、Ｃ ：０．００８〜０．０８％以下、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．０４〜０．４％、Ｐ ：０．０４％以下、Ｓ ：０．０４％以下、Ａｌ：０．０２〜０．１０％、Ｎ ：４０ｐｐｍ以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下、であることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板。
（２）質量％で、Ｃ ：０．０２〜０．０４％、Ｓｉ：０．０２９％以下、Ｍｎ：０．１５〜０．２５％、Ｐ ：０．０１０％以下、Ｓ ：０．０２０％以下、Ａｌ：０．０５０〜０．０８０％、Ｎ ：４０ｐｐｍ以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下、であることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板。
（３）質量％で、Ｃ ：０．００８〜０．０８％以下、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．０４〜０．４％、Ｐ ：０．０４％以下、Ｓ ：０．０４％以下、Ａｌ：０．０２〜０．１０％、Ｎ ：４０ｐｐｍ以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼片の再加熱温度１１５０〜１２５０℃、熱延巻取り温度６９０〜７５０℃で熱延を行ない、冷延率８２〜９４％で冷延を行ない、再結晶温度〜６７０℃で焼鈍を行ない、１〜１０％の圧下率で再冷延を行なって、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下、とすることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板の製造方法。
（４）質量％で、Ｃ ：０．００８〜０．０８％以下、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．０４〜０．４％、Ｐ ：０．０４％以下、Ｓ ：０．０４％以下、Ａｌ：０．０２〜０．１０％、Ｎ ：４０ｐｐｍ以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼片の再加熱温度１０００〜１１５０℃、冷延率８２〜９４％で冷延を行ない、再結晶温度〜６７０℃で焼鈍を行ない、１〜１０％の圧下率で再冷延を行なって
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下、とすることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板の製造方法。
（５）質量％で、Ｃ ：０．０２〜０．０４％、Ｓｉ：０．０２９％以下、Ｍｎ：０．１５〜０．２５％、Ｐ ：０．０１０％以下、Ｓ ：０．０２０％以下、Ａｌ：０．０５０〜０．０８０％、Ｎ ：４０ｐｐｍ以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼片の再加熱温度１１５０〜１２５０℃、熱延巻取り温度６９０〜７５０℃で熱延を行ない、冷延率８２〜９４％で冷延を行ない、再結晶温度６５０〜６７０℃で焼鈍を行ない、１〜２％の圧下率で再冷延を行なって、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下、とすることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板の製造方法。
【００１４】
【発明の実施形態】
以下本発明を詳細に説明する。
【００１５】
まず成分について説明する。成分はすべて質量％である。
【００１６】
Ｃは、含有量が多いと鋼中でセメンタイトを形成する。粗大なセメンタイトは表面に露出した場合、鋼板のめっき性を劣化させる場合がある。また、粗大なセメンタイトは、容器の製造過程におけるしごき、引き延ばし、フランジ成形時に割れの発生起点となる場合もある。これらの点からＣの上限は0.08％とすることが望ましい。
【００１７】
特に、しごき、引き延ばし、フランジ成形時に延性の良好な材質が必要な場合は、0.06％以下とすれば特性を大幅に向上させることができる。しかし、 0.008％未満の領域での中途半端な低減は、固溶Ｃが残存して時効性の制御にとって望ましくない。又缶強度不足、脱炭コスト上昇の点からも望ましくない。これらのことから、Ｃは 0.008％以上とすることが望ましい。また、真空脱ガスを用いず、低コストで２ピース缶として好ましい軟質で高延性な特性を得るためには、0.02〜0.04％が更に望ましい。
【００１８】
Ｎは、窒化物の形成を制御する重要な元素である。多量に含有すると窒化物が多量に生成し、本発明の目的を達成しにくい。そのため、上限を0.0040％とすることが望ましい。真空脱ガス処理を十分に行なうことにより0.0020％以下にすれば、窒化物の形成量が少なくなり、目標特性が向上するので更に望ましい。
【００１９】
Siは、多量に含有すると材質が硬質になり加工性が劣化するため、0.05％以下が望ましい。更により望ましくは 0.029％以下である。
【００２０】
Mnは、多量に含有すると材質が硬質になり加工性が劣化し、また過度の低減はコスト高に繋がるので、0.04〜0.4 ％が望ましい。更に、より望ましくは0.15〜0.25％である。
【００２１】
Ｐは、多量に含有すると材質が硬質になり加工性が劣化するため、0.04％以下が望ましい。更に、より望ましくは 0.010％以下である。
【００２２】
Ｓは、多量に含有するとMnS 析出物が多量に生成し、材質が硬質になり加工性が劣化するため、0.04％以下が望ましい。更に、より望ましくは 0.020％以下である。
【００２３】
Alは、Ｎと同様本発明の重要な要件である窒化物を制御する上で重要な元素である。この点から0.02〜0.10％以下が望ましい。更に、より望ましくは 0.050〜0.080 ％である。
【００２４】
本発明での重要な条件が窒化物量の制御である。本発明は、析出物として主にAl窒化物を利用するものであり、Ｂ，Ti，Ｖなどの化合物を主として利用するものではない。従ってＢ，Ti，Ｖなどは意図的には添加されていない。
【００２５】
窒化物はAlN が主であるので、
(AlNとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞0.5
とする。ここで、AlN として存在するＮ(Nas AlN）とは、鋼板をヨウ素アルコール溶液中で溶解したときの残滓中のAl量を分析し、これを全量AlN としてＮ量に換算した値である。
【００２６】
AlN 及びMnS のサイズ分布も、耐ネックしわ性を向上させるための重要な因子である。本発明では、AlN について直径 0.005μｍ以上のもののうち直径が0.10μｍ以下のものの個数の割合が10％以下、平均直径0.01〜0.10μｍ、MnS について直径 0.005μｍ以上のもののうち直径が0.03μｍ以下のものの個数の割合が50％以下、平均直径0.03〜0.40μｍと制限する。
【００２７】
これは、鋼板から SPEED法によって得られた抽出レプリカを、電子顕微鏡にて観察し、偏りがない程度の視野について析出物の直径及び数を計測し得られる値である。
【００２８】
このように析出物を制御することで、上述のように、結晶組織、集合組織等を制御でき、厚みが0.19mm以下の薄手材の耐ネックしわ性を改善できる。
【００２９】
サイズ分布は、視野を写真撮影し、画像解析等を行なうことでも求めることができる。前述のように、耐ネックしわ性の改善にはバウシンガー効果も含めた材料の加工硬化挙動を考える必要がある。材料の加工硬化挙動には一般的に微細な析出物の影響が大きいと考えられるが、微細な析出物の定量及び定性分析は、最新の測定技術をもってしても完全とは言えず、大きな誤差を生じやすい。そのため、本発明では計測誤差をより小さくすることが期待できる粗大な析出物との関連で、請求範囲を特定する。
【００３０】
また、特にMnS では形状が延伸したものがみられる場合があるが、形状が等方的でないものについては、長径と短径の平均をその析出物の直径とする。
【００３１】
このように窒化物、硫化物を制御するには、製造工程全般にわたる熱履歴が重要となる。熱履歴としては、熱延時のスラブ加熱温度及び巻取り温度の影響が大きく、鋼片の再加熱温度を所定の範囲に制御する必要がある。
【００３２】
鋼片の再加熱温度（SRT:Slab Reheating Temperature）は巻取り温度（CT:Coiling Temperature）との組合わせで決定される。鋼片の再加熱温度を1150〜1250℃とする場合には、巻取り温度は 690〜750 ℃に限定する必要がある。その理由は定かではないが、特にこの温度域で保定を行い鋼板中のAlN の析出物サイズ分布を変化させることで、冷延再結晶後の材料の加工硬化挙動に影響を与えているものと思われる。大まかには微細な析出物が少なくなることで直接的に加工硬化挙動に影響を与えると共に、冷延再結晶時の結晶粒成長性を向上させ結晶粒径を粗大化させることに加え、結晶方位（集合組織）変化を介しても加工硬化を抑制するものと考えられる。
【００３３】
また、鋼片を1000〜1150℃と、上記温度範囲より低めの所定の範囲とすれば、巻取り温度を特定しなくても本発明の鋼板を得ることができる。その理由は定かではないが、スラブ時の加熱温度を1150℃以下と低くすることでスラブ加熱中のMnS の析出が進行し、熱間圧延中に温度低下に伴い析出する微細なMnS が少なくなることで、上記のAlN の場合と同様な効果を示すものと思われる。またこの時にはスラブ加熱中にAlN の析出も促進されるため、巻取り温度の特定も不要になると考えられる。
【００３４】
冷延率(CR:Cold Rolling Reduction Ratio）は82〜94％である。これは薄手材を製造するに際しての生産性と、材質的には面内異方性の抑制からの特定である。冷延率が低い場合は熱延板板厚を薄くする必要があるため、熱延生産性が低下すると共に面内異方性が増大し、冷延率が高い場合は冷延工程への負荷が大きくなると共に、やはり面内異方性が増大する。
【００３５】
焼鈍温度（AT:Annealing Temperature）は再結晶温度〜720 ℃である。その理由は、良好な延性を得るためには再結晶させる必要があるためと、 720℃超の高温では焼鈍の生産性が低下するおそれがあるためである。更に望ましくは、 650〜670 ℃である。
【００３６】
焼鈍後の再冷延(RCR:Re-Cold Rolling Reduction Ratio）は１〜10％で行なうのが望ましい。これは再冷延の効果は冷延率１％以上で得られ、また再冷延率を高くし過ぎると材料が硬質化し加工性が劣化するためである。更に望ましくは１〜２％である。
【００３７】
なお、鋼板強度を高めるために、２CRを採用するのではなく、Si, Mn，Ｐなどの強化元素を多量に添加しても本発明の効果が失われるものではない。
【００３８】
また、本発明鋼板は表面処理鋼板の原板としても使用されるが、表面処理により本発明の効果は何等損なわれるものではない。
【００３９】
缶用表面処理鋼板としては、通常、錫、クロム（ティンフリー）などが施される。更に、近年使用されるようになっている有機被膜を貼ったラミネート鋼板用の原板としても、本発明の効果を損なうことなく使用できる。
【００４０】
【実施例】
表１に示す各成分の鋼について、表２に示す製造条件で 0.180mmの鋼板を製造し、これを基に本発明の評価を行なった。イヤリング性については、一定条件で絞りカップを成形し、カップへり高さの最大値と最小値から、下記（１）式より求められるイヤリング率で評価した。
【００４１】
イヤリング率＝（最大値−最小値）／最小値………（１）
耐ネックしわ性については、絞り比、しごき加工率一定で、ネック成形予定部の厚さを 125μｍとした缶において、通常の実製缶で行われるのと同様に多段の縮径を行ない、しわが発生する限界として下記（２）式による限界縮径率を求めた。限界縮径率が高いほど実操業での材質の余裕度が大きいため、しわ発生を抑止することができる。
【００４２】
限界縮径率＝（初期径−しわ発生径）／（初期径）……（２）
ヒートバックルについては、再結晶温度＋40℃で連続焼鈍ラインを通板した際のヒートバックル発生の有無で判定した。
【００４３】
表２から明らかなように、本発明の範囲内で製造されたものは、イヤリング性、耐ネックしわ性、耐ヒートバックル性の全てに良好な特性が得られている。
【００４４】
図１は、鋼成分が質量％でＣ：0.03％の鋼板について、MnS サイズ分布と耐ネックしわ性の関係を見たものである。MnS サイズ分布について本発明範囲内のものは耐ネックしわ性が良好である。図１中ではMnS サイズ分布の影響をスラブ加熱温度で層別しているが、同程度のMnS サイズ分布であっても、スラブ加熱温度が1250℃以下で巻取り温度が 690℃以上の場合には、ネック縮径性の向上が見られる。
【００４５】
【表１】
【００４６】
【表２】
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、ネック縮径時のしわ発生率を低減することができる。さらに本発明鋼は、従来材より低い焼鈍温度でも良好な特性を示すことから、ヒートバックルの発生を回避でき、極薄容器材料の高効率な製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 MnS の平均直径と熱延条件（スラブ加熱温度、巻取温度）と限界縮径率の関係を示す図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は２ピース缶の製造に代表される、絞り、しごきおよび引伸ばし加工、それに引き続く縮径成形により製造される缶用材料として利用される鋼板およびその製造方法に関するものである。特に製缶分野においてイヤリングが小さく耐ネックしわ性が良好で、かつ高生産性にて製造できる極薄容器用鋼板及びその製造方法を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
飲料缶、食品缶などの製造分野では、２ピース缶と呼ばれる、缶と胴部を一体成形した容器の製造量が増加しつつある。通常２ピース缶では、絞り成形工程の後、必要缶高さを得るため、DI缶やDTR缶に代表されるような、しごきまたは引き延ばしなどにより缶壁高さを高くする方法が採られる。
【０００３】
これらの成形時には、鋼板歩留りやしごきまたは引き延ばし成形性を低下させるイヤリングの発生を低く抑えることが望まれている。また、缶蓋を小さくし缶蓋用の素材コストを低減する目的で、缶開口部の径を縮める加工（ネック加工）が行われるが、２ピース缶では、絞りおよびしごきや引き延ばし加工のため材料が硬化しており、しわの発生が著しくなる（耐ネックしわ性の劣化）という問題が起きる。
【０００４】
これらを改善する技術として、特許文献１、特許文献２および特許文献３等で提案されている。
【０００５】
一般に、耐しわ性を向上させるには、降伏応力（降伏点が観測されない場合には 0.2％耐力）を低くすることが有効とされるが、上述の先行技術に開示された技術では、絞りやしごき後の軟質化が不十分なため、板厚が 0.2mm以下の極薄材料を素材として、さらに近年の傾向である縮径率を更に上昇させた缶成形においては依然として加工時の材料の硬化或いは耐ネックしわ性の劣化等が懸念され、更なる特性向上が望まれている。
【０００６】
これまでに開発された容器用鋼板においては、通常の２ピース缶の缶胴部形成時のしごきや、引き延ばしという大きな加工を受けた後の材料における縮径時のしわ発生については、これを抑制する有効な手段はこれまでに見出されていない。また、このような厚さ 0.2mm以下の薄手材料においては、焼鈍時にヒートバックルと呼ばれる鋼板の折れが発生し生産効率が低下する。
【０００７】
ヒートバックル対策としては、焼鈍時には目的の板厚より厚い鋼板を通板し、その後再冷延（２CR）を施し、目的とする板厚を得る方法が実用化されている。この方法は、缶強度を確保する観点で、本来軟質である極低炭素IF鋼を適用した場合でも強度低下分を加工硬化により補うため、都合のよい製造法であるが、２CRによる加工に加え、絞り、しごきや引き延ばし加工も重なるため、耐ネックしわ性は顕著に劣化する。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１−184252号公報
【特許文献２】
特開平１−184229号公報
【特許文献３】
特開平２−141535号公報
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、高い絞り性を有し、かつ
１）焼鈍工程での腰折れによる生産性の低下、
２）缶胴の開口部を縮径する際のしわ発生、
３）高い冷延率で製造される板厚 0.2mm以下の極薄材料におけるイヤリングの発達、
を回避した、絞り及びしごき又は引き延ばし加工を経て製造され、２ピース容器に使用される鋼板と、その製造方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、再結晶温度が低く深絞り性が良好なＣ：0.03％程度の低炭素鋼をベースに、２CR、絞り、しごき、引き延ばし加工後のネック縮径時のしわ発生抑制について検討するうちに、AlN やMnS など析出物の量、サイズとしわ発生に相関があることを知見した。このメカニズムは明確ではないが、焼鈍後の結晶粒径、集合組織形成などが複合して、主として材料の加工硬化挙動に影響を及ぼすことで、耐ネックしわ性が改善していると考えられる。
【００１０】
特に、焼鈍後の冷延、絞り、しごき、引き延ばし、縮径における一連の加工においては、加工方向が各工程で異なっているので、いわゆるバウシンガー効果的な要素も影響していると考えられる。
【００１１】
結晶粒径については粗大なほど、集合組織については｛100 ｝面強度が高く、｛111 ｝面強度が低いほど、そして析出物については、粗大かつ密度が低いほど耐しわ性は向上する。更に、焼鈍時のヒートバックルを抑制するため、比較的低い温度域で焼鈍した２ピース缶としての加工性なども考慮し、本発明を完成した。
【００１２】
耐しわ性が、AlN, MnSの量とサイズに影響される知見を基に、さらに詳細な検討を行い、Al窒化物として存在するＮと含有Ｎの比、またはAlN およびMnS のサイズ分布の制限で、耐しわ性を判別できるとの結果を得た。すなわち、
AlN, MnSが下記条件、
１）(AlNとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞0.5 、
２）直径 0.005μｍ以上のAlN のうち、直径が0.01μｍ以下のものの個数の割合が10％以下（RA）、
３）直径 0.005μｍ以上のAlN の平均直径が0.01〜0.10μｍ（DA）、
４）直径 0.005μｍ以上のMnS のうち、直径が0.03μｍ以下のものの個数の割合が50％以下（RM）、
５）直径 0.005μｍ以上のMnS の平均直径が0.03〜0.40μｍ（DM）、
を満足することで、本発明により耐ネックしわ性およびイヤリング性に優れた板厚0.19mm以下の２ピース容器用鋼板を製造することができる。
【００１３】
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は次のとおりである。
（１）質量％で、Ｃ ：０．００８〜０．０８％以下、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．０４〜０．４％、Ｐ ：０．０４％以下、Ｓ ：０．０４％以下、Ａｌ：０．０２〜０．１０％、Ｎ ：４０ｐｐｍ以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下、であることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板。
（２）質量％で、Ｃ ：０．０２〜０．０４％、Ｓｉ：０．０２９％以下、Ｍｎ：０．１５〜０．２５％、Ｐ ：０．０１０％以下、Ｓ ：０．０２０％以下、Ａｌ：０．０５０〜０．０８０％、Ｎ ：４０ｐｐｍ以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下、であることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板。
（３）質量％で、Ｃ ：０．００８〜０．０８％以下、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．０４〜０．４％、Ｐ ：０．０４％以下、Ｓ ：０．０４％以下、Ａｌ：０．０２〜０．１０％、Ｎ ：４０ｐｐｍ以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼片の再加熱温度１１５０〜１２５０℃、熱延巻取り温度６９０〜７５０℃で熱延を行ない、冷延率８２〜９４％で冷延を行ない、再結晶温度〜６７０℃で焼鈍を行ない、１〜１０％の圧下率で再冷延を行なって、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下、とすることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板の製造方法。
（４）質量％で、Ｃ ：０．００８〜０．０８％以下、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．０４〜０．４％、Ｐ ：０．０４％以下、Ｓ ：０．０４％以下、Ａｌ：０．０２〜０．１０％、Ｎ ：４０ｐｐｍ以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼片の再加熱温度１０００〜１１５０℃、冷延率８２〜９４％で冷延を行ない、再結晶温度〜６７０℃で焼鈍を行ない、１〜１０％の圧下率で再冷延を行なって
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下、とすることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板の製造方法。
（５）質量％で、Ｃ ：０．０２〜０．０４％、Ｓｉ：０．０２９％以下、Ｍｎ：０．１５〜０．２５％、Ｐ ：０．０１０％以下、Ｓ ：０．０２０％以下、Ａｌ：０．０５０〜０．０８０％、Ｎ ：４０ｐｐｍ以下を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼片の再加熱温度１１５０〜１２５０℃、熱延巻取り温度６９０〜７５０℃で熱延を行ない、冷延率８２〜９４％で冷延を行ない、再結晶温度６５０〜６７０℃で焼鈍を行ない、１〜２％の圧下率で再冷延を行なって、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下、とすることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板の製造方法。
【００１４】
【発明の実施形態】
以下本発明を詳細に説明する。
【００１５】
まず成分について説明する。成分はすべて質量％である。
【００１６】
Ｃは、含有量が多いと鋼中でセメンタイトを形成する。粗大なセメンタイトは表面に露出した場合、鋼板のめっき性を劣化させる場合がある。また、粗大なセメンタイトは、容器の製造過程におけるしごき、引き延ばし、フランジ成形時に割れの発生起点となる場合もある。これらの点からＣの上限は0.08％とすることが望ましい。
【００１７】
特に、しごき、引き延ばし、フランジ成形時に延性の良好な材質が必要な場合は、0.06％以下とすれば特性を大幅に向上させることができる。しかし、 0.008％未満の領域での中途半端な低減は、固溶Ｃが残存して時効性の制御にとって望ましくない。又缶強度不足、脱炭コスト上昇の点からも望ましくない。これらのことから、Ｃは 0.008％以上とすることが望ましい。また、真空脱ガスを用いず、低コストで２ピース缶として好ましい軟質で高延性な特性を得るためには、0.02〜0.04％が更に望ましい。
【００１８】
Ｎは、窒化物の形成を制御する重要な元素である。多量に含有すると窒化物が多量に生成し、本発明の目的を達成しにくい。そのため、上限を0.0040％とすることが望ましい。真空脱ガス処理を十分に行なうことにより0.0020％以下にすれば、窒化物の形成量が少なくなり、目標特性が向上するので更に望ましい。
【００１９】
Siは、多量に含有すると材質が硬質になり加工性が劣化するため、0.05％以下が望ましい。更により望ましくは 0.029％以下である。
【００２０】
Mnは、多量に含有すると材質が硬質になり加工性が劣化し、また過度の低減はコスト高に繋がるので、0.04〜0.4 ％が望ましい。更に、より望ましくは0.15〜0.25％である。
【００２１】
Ｐは、多量に含有すると材質が硬質になり加工性が劣化するため、0.04％以下が望ましい。更に、より望ましくは 0.010％以下である。
【００２２】
Ｓは、多量に含有するとMnS 析出物が多量に生成し、材質が硬質になり加工性が劣化するため、0.04％以下が望ましい。更に、より望ましくは 0.020％以下である。
【００２３】
Alは、Ｎと同様本発明の重要な要件である窒化物を制御する上で重要な元素である。この点から0.02〜0.10％以下が望ましい。更に、より望ましくは 0.050〜0.080 ％である。
【００２４】
本発明での重要な条件が窒化物量の制御である。本発明は、析出物として主にAl窒化物を利用するものであり、Ｂ，Ti，Ｖなどの化合物を主として利用するものではない。従ってＢ，Ti，Ｖなどは意図的には添加されていない。
【００２５】
窒化物はAlN が主であるので、
(AlNとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞0.5
とする。ここで、AlN として存在するＮ(Nas AlN）とは、鋼板をヨウ素アルコール溶液中で溶解したときの残滓中のAl量を分析し、これを全量AlN としてＮ量に換算した値である。
【００２６】
AlN 及びMnS のサイズ分布も、耐ネックしわ性を向上させるための重要な因子である。本発明では、AlN について直径 0.005μｍ以上のもののうち直径が0.10μｍ以下のものの個数の割合が10％以下、平均直径0.01〜0.10μｍ、MnS について直径 0.005μｍ以上のもののうち直径が0.03μｍ以下のものの個数の割合が50％以下、平均直径0.03〜0.40μｍと制限する。
【００２７】
これは、鋼板から SPEED法によって得られた抽出レプリカを、電子顕微鏡にて観察し、偏りがない程度の視野について析出物の直径及び数を計測し得られる値である。
【００２８】
このように析出物を制御することで、上述のように、結晶組織、集合組織等を制御でき、厚みが0.19mm以下の薄手材の耐ネックしわ性を改善できる。
【００２９】
サイズ分布は、視野を写真撮影し、画像解析等を行なうことでも求めることができる。前述のように、耐ネックしわ性の改善にはバウシンガー効果も含めた材料の加工硬化挙動を考える必要がある。材料の加工硬化挙動には一般的に微細な析出物の影響が大きいと考えられるが、微細な析出物の定量及び定性分析は、最新の測定技術をもってしても完全とは言えず、大きな誤差を生じやすい。そのため、本発明では計測誤差をより小さくすることが期待できる粗大な析出物との関連で、請求範囲を特定する。
【００３０】
また、特にMnS では形状が延伸したものがみられる場合があるが、形状が等方的でないものについては、長径と短径の平均をその析出物の直径とする。
【００３１】
このように窒化物、硫化物を制御するには、製造工程全般にわたる熱履歴が重要となる。熱履歴としては、熱延時のスラブ加熱温度及び巻取り温度の影響が大きく、鋼片の再加熱温度を所定の範囲に制御する必要がある。
【００３２】
鋼片の再加熱温度（SRT:Slab Reheating Temperature）は巻取り温度（CT:Coiling Temperature）との組合わせで決定される。鋼片の再加熱温度を1150〜1250℃とする場合には、巻取り温度は 690〜750 ℃に限定する必要がある。その理由は定かではないが、特にこの温度域で保定を行い鋼板中のAlN の析出物サイズ分布を変化させることで、冷延再結晶後の材料の加工硬化挙動に影響を与えているものと思われる。大まかには微細な析出物が少なくなることで直接的に加工硬化挙動に影響を与えると共に、冷延再結晶時の結晶粒成長性を向上させ結晶粒径を粗大化させることに加え、結晶方位（集合組織）変化を介しても加工硬化を抑制するものと考えられる。
【００３３】
また、鋼片を1000〜1150℃と、上記温度範囲より低めの所定の範囲とすれば、巻取り温度を特定しなくても本発明の鋼板を得ることができる。その理由は定かではないが、スラブ時の加熱温度を1150℃以下と低くすることでスラブ加熱中のMnS の析出が進行し、熱間圧延中に温度低下に伴い析出する微細なMnS が少なくなることで、上記のAlN の場合と同様な効果を示すものと思われる。またこの時にはスラブ加熱中にAlN の析出も促進されるため、巻取り温度の特定も不要になると考えられる。
【００３４】
冷延率(CR:Cold Rolling Reduction Ratio）は82〜94％である。これは薄手材を製造するに際しての生産性と、材質的には面内異方性の抑制からの特定である。冷延率が低い場合は熱延板板厚を薄くする必要があるため、熱延生産性が低下すると共に面内異方性が増大し、冷延率が高い場合は冷延工程への負荷が大きくなると共に、やはり面内異方性が増大する。
【００３５】
焼鈍温度（AT:Annealing Temperature）は再結晶温度〜720 ℃である。その理由は、良好な延性を得るためには再結晶させる必要があるためと、 720℃超の高温では焼鈍の生産性が低下するおそれがあるためである。更に望ましくは、 650〜670 ℃である。
【００３６】
焼鈍後の再冷延(RCR:Re-Cold Rolling Reduction Ratio）は１〜10％で行なうのが望ましい。これは再冷延の効果は冷延率１％以上で得られ、また再冷延率を高くし過ぎると材料が硬質化し加工性が劣化するためである。更に望ましくは１〜２％である。
【００３７】
なお、鋼板強度を高めるために、２CRを採用するのではなく、Si, Mn，Ｐなどの強化元素を多量に添加しても本発明の効果が失われるものではない。
【００３８】
また、本発明鋼板は表面処理鋼板の原板としても使用されるが、表面処理により本発明の効果は何等損なわれるものではない。
【００３９】
缶用表面処理鋼板としては、通常、錫、クロム（ティンフリー）などが施される。更に、近年使用されるようになっている有機被膜を貼ったラミネート鋼板用の原板としても、本発明の効果を損なうことなく使用できる。
【００４０】
【実施例】
表１に示す各成分の鋼について、表２に示す製造条件で 0.180mmの鋼板を製造し、これを基に本発明の評価を行なった。イヤリング性については、一定条件で絞りカップを成形し、カップへり高さの最大値と最小値から、下記（１）式より求められるイヤリング率で評価した。
【００４１】
イヤリング率＝（最大値−最小値）／最小値………（１）
耐ネックしわ性については、絞り比、しごき加工率一定で、ネック成形予定部の厚さを 125μｍとした缶において、通常の実製缶で行われるのと同様に多段の縮径を行ない、しわが発生する限界として下記（２）式による限界縮径率を求めた。限界縮径率が高いほど実操業での材質の余裕度が大きいため、しわ発生を抑止することができる。
【００４２】
限界縮径率＝（初期径−しわ発生径）／（初期径）……（２）
ヒートバックルについては、再結晶温度＋40℃で連続焼鈍ラインを通板した際のヒートバックル発生の有無で判定した。
【００４３】
表２から明らかなように、本発明の範囲内で製造されたものは、イヤリング性、耐ネックしわ性、耐ヒートバックル性の全てに良好な特性が得られている。
【００４４】
図１は、鋼成分が質量％でＣ：0.03％の鋼板について、MnS サイズ分布と耐ネックしわ性の関係を見たものである。MnS サイズ分布について本発明範囲内のものは耐ネックしわ性が良好である。図１中ではMnS サイズ分布の影響をスラブ加熱温度で層別しているが、同程度のMnS サイズ分布であっても、スラブ加熱温度が1250℃以下で巻取り温度が 690℃以上の場合には、ネック縮径性の向上が見られる。
【００４５】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
本発明によれば、ネック縮径時のしわ発生率を低減することができる。さらに本発明鋼は、従来材より低い焼鈍温度でも良好な特性を示すことから、ヒートバックルの発生を回避でき、極薄容器材料の高効率な製造が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 MnS の平均直径と熱延条件（スラブ加熱温度、巻取温度）と限界縮径率の関係を示す図である。
Claims (5)
- 質量％で、
Ｃ ：０．００８〜０．０８％以下、
Ｓｉ：０．０５％以下、
Ｍｎ：０．０４〜０．４％、
Ｐ ：０．０４％以下、
Ｓ ：０．０４％以下、
Ａｌ：０．０２〜０．１０％、
Ｎ ：４０ｐｐｍ以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下
であることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板。 - 質量％で、
Ｃ ：０．０２〜０．０４％、
Ｓｉ：０．０２９％以下、
Ｍｎ：０．１５〜０．２５％、
Ｐ ：０．０１０％以下、
Ｓ ：０．０２０％以下、
Ａｌ：０．０５０〜０．０８０％、
Ｎ ：４０ｐｐｍ以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下
であることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板。 - 質量％で、
Ｃ ：０．００８〜０．０８％以下、
Ｓｉ：０．０５％以下、
Ｍｎ：０．０４〜０．４％、
Ｐ ：０．０４％以下、
Ｓ ：０．０４％以下、
Ａｌ：０．０２〜０．１０％、
Ｎ ：４０ｐｐｍ以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼片の再加熱温度１１５０〜１２５０℃、熱延巻取り温度６９０〜７５０℃で熱延を行ない、冷延率８２〜９４％で冷延を行ない、再結晶温度〜６７０℃で焼鈍を行ない、１〜１０％の圧下率で再冷延を行なって、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下
とすることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板の製造方法。 - 質量％で、
Ｃ ：０．００８〜０．０８％以下、
Ｓｉ：０．０５％以下、
Ｍｎ：０．０４〜０．４％、
Ｐ ：０．０４％以下、
Ｓ ：０．０４％以下、
Ａｌ：０．０２〜０．１０％、
Ｎ ：４０ｐｐｍ以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼片の再加熱温度１０００〜１１５０℃、冷延率８２〜９４％で冷延を行ない、再結晶温度〜６７０℃で焼鈍を行ない、１〜１０％の圧下率で再冷延を行なって
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下
とすることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板の製造方法。 - 質量％で、
Ｃ ：０．０２〜０．０４％、
Ｓｉ：０．０２９％以下、
Ｍｎ：０．１５〜０．２５％、
Ｐ ：０．０１０％以下、
Ｓ ：０．０２０％以下、
Ａｌ：０．０５０〜０．０８０％、
Ｎ ：４０ｐｐｍ以下
を含有し、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなり、
鋼片の再加熱温度１１５０〜１２５０℃、熱延巻取り温度６９０〜７５０℃で熱延を行ない、冷延率８２〜９４％で冷延を行ない、再結晶温度６５０〜６７０℃で焼鈍を行ない、１〜２％の圧下率で再冷延を行なって、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮの平均直径が０．０１〜０．１０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＡｌＮのうち直径が０．０１μｍ以下のものの個数の割合が１０％以下、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳの平均直径が０．０３〜０．４０μｍ、
直径０．００５μｍ以上のＭｎＳのうち直径が０．０３μｍ以下のものの個数の割合が５０％以下、
（ＡｌＮとして存在するＮ）／（含有Ｎ）＞０．５、
板厚０．１９ｍｍ以下
とすることを特徴とする耐ネック皺性及びイヤリング性に優れた２ピース容器用鋼板の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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