JP4695618B2 - ３ピース缶用鋼板とその製造方法及びその製造に用いる装置 - Google Patents

Description

本発明は、３ピース缶用鋼板に関し、特に、錫めっき後の表面光沢に優れる３ピース缶用鋼板とその製造方法及び装置に関するものである。

ぶりきやティンフリースチール等のめっき鋼板は、各種の飲料缶やその他の３ピース缶用として広く用いられている。これら３ピース缶用鋼板は、消費者の嗜好や用途に合わせて種々の表面仕上げ状態で製造されている。
近年では、商品の差別化として、特に表面光沢に優れる３ピース缶用鋼板が求められており、また、鋼板の表面に錫（Ｓｎ）をめっきしたぶりきの場合、めっき金属であるＳｎが希少金属であることや溶接性の問題から、できるだけＳｎ目付量を低減したいという要求もある。

鋼板の表面光沢を改善する方法としては、調質圧延において使用する圧延ロールの表面粗度を調整することにより、鋼板の表面粗度を低減する方法が一般的である。
例えば、特許文献１には、鋼板を複数スタンドの圧延機にて調質圧延を行うに当たり、最前段の圧延ロールを粗度１．２μｍＲａ以下のスクラッチブライトロールとし、最後段の圧延ロールを粗度０．５μｍＲａ以下のブライトロールとして調質圧延を行うことにより、高光沢の３ピース缶用鋼板を製造する技術が開示されている。

また、特許文献２には、２スタンドの調質圧延機を用いて調質圧延するに当たり、前段スタンドのワークロールとして、Ｒａを０．５〜１．５μｍに調整したダル仕上げロールを用い、後段スタンドのワークロールとして、Ｒａが０．１超〜０．４μｍのブライトロールを用いて行うことにより、表面光沢に優れた硬質３ピース缶用鋼板を得る技術が開示されている。

また、調質圧延時に、鋼板の表面粗度を種々の目的で調整することも知られており、例えば、特許文献３には、鋼板の表側の表面粗度を０．３〜５．０μｍＲａ、裏側の表面粗度を表側に比べ０．２〜３．０μｍＲａ小さくして、しごき加工性とポンチ抜け性を両立させたしごき缶用鋼板が開示されている。

しかしながら、鋼板の表面粗度を低減していくと表面が非常になめらかで滑りやすくなり、特に、鋼板の粗度を０．２０μｍ以下の高光沢にすると、鋼板をコイルに巻き取り時や鋼板シートカット・パイリング時、またはコイル状態や鋼板シートを積み重ねた状態での搬送、ハンドリング時では、鋼板の表面と裏面とが触れ合うときにスリ疵が入りやすい。スリ疵が入るとＳｎめっきしても、その疵が持ち越され、鋼板表面の外観を悪化させる問題があった。更に、Ｓnめっき後はＳnが軟質なため、前述のスリ疵により外観の悪化が顕著になる問題があった。

また、従来の高光沢鋼板の製造では、コイルに巻き取る時あるいはその後のハンドリング時に入るスリ疵による表面外観劣化を防止するために、コイル巻取り時に鋼板と鋼板の間に紙を挿入する設備を設けて対応していた。そのため、紙挿入作業による生産性ダウンの問題もあった。

特開２０００−１９７９０２号公報 特開２００２−２８２９０３号公報 特開昭６１−２１２４２８号公報

そこで、本発明は、コイルに巻いた状態又はシートを積み重ねた状態での、スリ疵の発生を防止し、３ピース缶外面側となる面の表面粗度が０．２０μｍＲａ以下の高光沢の３ピース缶用鋼板を高生産性、低コストで得ることを課題とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、３ピース缶用鋼板において次のようにしたことを特徴とする。
（１）一方の面の表面粗度Ｒａが０．０４μｍ以上、０．２０μｍ以下であり、他方の面の表面粗度Ｒａが前記一方の面の表面粗度より大きく、前記一方の面と他方の面の表面粗度Ｒａの差が０．０４μｍ以上、０．２５μｍ以下であるようにして、表裏で表面粗度が異なる３ピース缶用鋼板とした。
（２）前記（１）の３ピース缶用鋼板のそれぞれの面に、片面あたりの目付け量が０．１ｇ／ｍ^２以上、３．９ｇ／ｍ^２以下のＳｎめっき層を形成して３ピース缶用Ｓｎめっき鋼板とした。
（３）前記（２）のＳｎめっき鋼板において、さらに、Ｓｎめっき層の表裏合計の目付け量を０．２ｇ／ｍ^２以上、５．０ｇ／ｍ^２以下とした。
（４）前記（２）または（３）のＳｎめっき鋼板において、さらに、表面粗度Ｒａが小さい側の面の、６０度の入射角で光束を入射して測定された光沢度が１００を超えるようにした。

また、本発明は、前記（１）の３ピース缶用鋼板を製造するために次のようにしたことを特徴とする。
（５）鋼素材を、熱間圧延し冷間圧延して鋼板とし、その後、焼鈍を経て調質圧延を行うことにより３ピース缶用鋼板を製造する方法において、調質圧延の最終スタンドの直前のスタンドで、表面粗度Ｒａが上下同一の０．６μｍ以上、１．２μｍ以下であるダルロールを用いて鋼板を圧延し、最終スタンドで、上下のロールで表面粗度が異なるロールを用いるとともに、表面粗度の小さい側のロールに表面粗度Ｒａが０．０１μｍ以上、０．２０μｍ以下であるブライトロールを用いて鋼板を圧延するようにした。
（６）前記（５）の製造方法において、上下のロールの表面粗度の差を０．０４μｍＲａ以上、０．２８μｍＲａ以下とした。

さらに、本発明は、前記（５）の３ピース缶用鋼板の前記製造方法を実施するために次のようにしたことを特徴とする。
（７）調質圧延設備の最終スタンドの直前のスタンドにおいて、表面粗度Ｒａが上下同一の０．６μｍ以上、１．２μｍ以下であるダルロールとし、最終スタンドにおいて、ロールを上下のロールで表面粗度が異なるものとするとともに、表面粗度の小さい側のロールを表面粗度Ｒａが０．０１μｍ以上、０．２０μｍ以下のブライトロールとした。

ここで、表面粗度のＲａは、一定長さを触針式の粗度計で測定したときに検出される凹凸の算術平均であり、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−１９８２に規定されている一般的な粗度の基準をいう。
また、光沢度とは、ＪＩＳ Ｚ ８７４１に規定された、鋼板のＬ方向に平行に６０度の入射角で光束を入射し、反対方向に反射する光束を受光器で測定した６０度鏡面光沢Ｇs（６０°）のことである。

本発明によれば、スリ疵のない、表面粗度Ｒａが０．０４以上、０．２０μｍ以下の高光沢の３ピース缶用鋼板、及び高光沢で外観の良好な３ピース缶用Ｓｎめっき鋼板を得ることができる。
また、本発明によれば、表面粗度Ｒａが０．２０μｍ以下の高光沢の３ピース缶用鋼板を、スリ疵の発生を防止して安定的に製造することができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
表面粗度が０．２０μｍＲａ以下の高光沢の３ピース缶用鋼板は、表面が非常になめらかで滑りやすく、鋼板をコイルに巻き取る時や鋼板をシートカットし、パイリングする時、また、コイルの状態や鋼板シートを積み重ねた状態で搬送・ハンドリングする時では、鋼板の表面と裏面とが触れ合うときにわずかな滑りやずれが発生し、そのために表面にスリ疵が入り光沢劣化を招きやすい。
そこで、鋼板の表面と裏面とが触れ合う時にすべりやずれが発生しにくい方法について種々検討した。

その結果、従来は、調質圧延の最終スタンドで鋼板の表面粗度を０．２０μｍＲａ以下に調整する際、反りの発生を防止するなどの理由で、上下の圧延ロールとも同一粗度のブライトロールを使用していたため、鋼板の表裏とも、０．２０μｍＲａ以下の高光沢の表面となり、鋼板が重なり合う時にすべりやずれが発生し、鋼板の表面にスリ疵が発生することがわかった。そして、そのようなすべりやずれの発生を防止するには、鋼板の表面と裏面の粗度を異ならせ、一方の面が他方の面に対して滑りにくくすることが有効であることを見出した。

すなわち、３ピース缶の外面側となる一方の面の表面粗度Ｒａを０．０４以上、０．２０μｍ以下とした高光沢の３ピース缶用鋼板において、他方の内面側となる面の表面粗度Ｒａを前記一方の面の表面粗度より大きな値として、鋼板の表裏で表面粗度が異なるようにする。
その際、より効果的にスリ疵の発生を防止するには、表裏面の表面粗度Ｒａの差は０．０４μｍ以上必要である。また、その差の上限は０．２５μm以下とするのが好ましい。
それぞれの面の好ましい表面粗度の範囲は、３ピース缶外面側となる面の表面粗度Ｒａが０．１８μｍ以下であり、３ピース缶内面側となる面の表面粗度Ｒａが０．２２〜０．３０μｍである。

本発明で、３ピース缶外面側となる面の表面粗度Ｒａが０．２０μｍ以下とするのは、高光沢の鋼板を得るために必要であるからであり、より好ましくは０．１８μｍ以下とするのは、Ｓｎめっき後の鋼板において、後述する光沢度１００以上を得るために必要であるからである。
また、０．０４μｍ以上とするのは、さらに高光沢にしても区別がつかないからである。

３ピース缶内面側となる面の表面粗度Ｒａは、表裏で表面粗度を異ならせるために、外面側の表面粗度より大きな値でよいが、表裏の表面粗度の差が大きすぎると、高光沢面に圧痕疵が入り、逆に光沢劣化を招くようになる。さらに、調質圧延で反りが発生しやすくなり、反りが大きすぎると、塗装、製缶ラインで、突っかけ・接触を起こし、著しく生産性を阻害したり、品質劣化を引き起こしたりする問題もある。
このような点から、表裏面の表面粗度Ｒａの差は０．２５μm以下とするのが好ましく、そのためには、外面側の好ましい表面粗度の範囲は、０．２２〜０．３０μｍである。

本発明の３ピース缶用鋼板は、上記のように表面粗度が付与された後、Ｓｎめっきされる。
めっき層の片面あたりのＳｎ目付け量は、溶接時のスパーク限界でもその下限が規定されるが、鋼板の表面光沢度を更に上げるためには０．１ｇ／ｍ^２以上が必要である。しかし、Ｓｎは希少金属であり、コスト面でもその使用量を少なくするのが望ましく、また、溶接缶では基本的にＳｎ目付け量が少ないほうが溶接にとって有利であるから、片面あたりのＳｎ目付け量の上限を３．９ｇ／ｍ^２とする。
また、特に高速溶接に供する場合はＳｎめっき層の表裏合計の目付け量が０．２以上、５．０ｇ／ｍ^２以下であるのが望ましい。なお、接着にて３ピース缶に製缶する場合は、接着性確保のために表裏合計のＳｎ目付け量を制限する必要はない。

さらに、３ピース缶の外面側となる表面粗度Ｒａが０．２０μｍ以下の面は、Ｓｎめっき後の光沢度が１００を超えることがより望ましく、そのためには３．９ｇ／ｍ^２以下の範囲から得ようとする光沢度に応じて目付け量を選択するとよい。

次に、以上のような本発明の３ピース缶用鋼板の製造方法及びその方法で使用する調質圧延設備について説明する。
本発明の３ピース缶用鋼板は、常法に従い３ピース缶用の化学組成を有する鋼スラブとし、このスラブを熱間圧延及び冷間圧延を経て所定の板厚の鋼板とした後、焼鈍及び調質圧延を行って製造される。この時、連続焼鈍までの製造条件については、従来公知の条件で行えばよい。上記３ピース缶用鋼板の表面粗度は、次に説明する調質圧延によって行われる。

調質圧延は通常２〜３スタンドの調質圧延機で行われ、最終スタンドのワークロールに上下のロールがそれぞれ所定表面粗度に調整されたブライトロールを用いて、鋼板の最終粗度に調整される。

２スタンドの調質圧延機を用いる場合は、第１スタンドは、上下同一粗度のダルロールとする。ダルロールとしては、Ｒａが０．６μｍ以上、１．２μｍ以下のものが適当である。０．６μｍ未満だと、安定した圧下率の確保が難しく、また、冷間圧延の外観が残存し外観不良となりやすい。一方、１．２μｍを超えると、第２スタンドで所定の粗度まで小さくするのが困難になる。

第２スタンド（最終スタンド）では、上記鋼板の一方の面の表面粗度Ｒａ０．２０μｍ以下を得るためには、一方のロールの粗度は低いほどよく、少なくともＲａ０．２０μｍ以下にする必要がある。好ましくは、Ｒａ０．１０μｍ以下である。また、下限は、鋼板の表面粗度０．０４μｍＲａ以上を得るために０．０１μｍ以上とするが、コストの点から０．０２５μｍ以上が望ましい。

他方のロールは、上記一方のロールの粗度に応じてそれよりも高い粗度とする。上下ロールの表面粗度の差は、スリ疵が入らない表裏の表面粗度の鋼板を得ることができる範囲内から選択されるが、その差が大きくなると前記のように鋼板の圧痕疵やそりの問題が発生するため、上下ロールの表面粗度の差としては、０．０４μｍＲａ以上、０．２８μｍＲａ以下の範囲内で、圧痕疵やそりの問題がない値を選択ればよい。

調質圧延における圧下率は、特に制限しないが、好ましい圧下率は、０．４〜２．５％である。０．４％未満では圧延が不安定になり、２．５％を超えると圧下力が非常に大きくなり、圧延機の使用限界を超えることがあるからである。

上記３ピース缶用鋼の表面に、Ｓｎめっき層を形成して３ピース缶用Ｓｎめっき鋼板(ぶりき)を得る方法は、特に制限されるものではなく、通常の方法でＳｎめっきを施せばよい。
なお、上記の説明においては、３ピース缶用鋼板として、Ｓｎめっきをしたぶりきについて説明してきたが、表面光沢あるいは表面粗度が小さいことが要求される他のめっき鋼板、例えば、ティンフリースチール等にも、本発明の技術を有効に適用することができる。

以下、本発明の実施例を説明するが、実施例で採用した条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するための条件例であり、本発明は、この例に限定されるものではなく、本発明を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

通常の方法で製造した３ピース缶用鋼板を、連続焼鈍後調質圧延した。調質圧延は２スタンドの圧延機を用いて行った。調質圧延機の第１スタンドは、上下ロールともロール粗度１．０μｍＲａのダルロールを用いた。また、第２スタンドでは、上ロールは表面粗度０．０８μｍＲａで、下ロールは表面粗度０．２１μｍＲａのブライトロールを用い、第１スタンドの圧下力を１０００Ｔ、第２スタンドは６００Ｔで行った。
その結果、一方の面の表面粗度が０．１０μｍＲａで、他方の面の表面粗度が０．２５μｍＲａの鋼板が得られた。
得られた鋼板をコイルに巻取り、その後、巻き戻しながらスリ疵の発生の有無を調べた後、更に、当該コイルを２．８ｇ／ｍ²の目付け量でＳｎめっきして同様に調査した。その結果、いずれの場合もスリ疵の程度は良好であり、本発明の効果が確認された。

実施例１において、第２スタンドの上ロールの表面粗度を０．０１〜０．２２μｍＲａ、下ロールを０．０１〜０．４８μｍRaの範囲で変化させて鋼板を作成した。その鋼板にＳn目付け量０．１〜４．２ｇ／ｍ^２の条件でＳｎめっきを施した後に、鋼板のスリ疵の程度を調査した。スリ疵の程度は、光沢度で測定が困難ため、目視にて良否判断を行った。
得られた結果を表１に示す。

なお、表１における品質、性能の評価基準は、以下の通りである。
スリ疵及び圧痕疵： ○；目視にて疵の発生がないと判断
×；同様にありと判断
溶接性： ◎・・・高速溶接が可能（製缶速度600cpm以上で不良率が０．３％以下）。
○・・・溶接可能（実用上、溶接機手入れ等を行えば問題はなし）。
×・・・溶接可能であるが錫粉の発生が激しく設備や溶接電極に付着し
溶接安定性にかける。

表１より本発明に従った実施例はスリ疵の発生が軽減され、めっき後の光沢に優れていることがわかる。なお、Ｓｎ目付け量の多いＮｏ．４、６、７の例では、溶接性で問題があるが、接着性は良好であり、接着による製缶用の鋼板としての利用に問題はない。また、Ｎｏ．１６の例では、表面光沢やスリ疵の面では問題がなかったが、表裏面の粗度差が大きく、鋼板に反りが発生した。

Claims (7)

1. 一方の面の表面粗度Ｒａが０．０４μｍ以上、０．２０μｍ以下であり、他方の面の表面粗度Ｒａが前記一方の面の表面粗度より大きく、前記一方の面と他方の面の表面粗度Ｒａの差が０．０４μｍ以上、０．２５μｍ以下である、表裏で表面粗度が異なることを特徴とする３ピース缶用鋼板。
2. 請求項１に記載の鋼板のそれぞれの面に、片面あたりの目付け量が０．１ｇ／ｍ^２以上、３．９ｇ／ｍ^２以下のＳｎめっき層が形成されていることを特徴とする３ピース缶用Ｓｎめっき鋼板。
3. Ｓｎめっき層の表裏合計の目付け量が０．２ｇ／ｍ^２以上、５．０ｇ／ｍ^２以下であることを特徴とする請求項２に記載の３ピース缶用Ｓｎめっき鋼板。
4. 表面粗度Ｒａが小さい側の面の、６０度の入射角で光束を入射して測定された光沢度が１００を超えることを特徴とする請求項２または３に記載の３ピース缶用Ｓｎめっき鋼板。
5. 鋼素材を、熱間圧延し冷間圧延して鋼板とし、その後、焼鈍を経て調質圧延を行うことにより請求項１に記載の３ピース缶用鋼板を製造する方法において、調質圧延の最終スタンドの直前のスタンドで、表面粗度Ｒａが上下同一の０．６μｍ以上、１．２μｍ以下であるダルロールを用いて鋼板を圧延し、最終スタンドで、上下のロールで表面粗度が異なるロールを用いるとともに、表面粗度の小さい側のロールに表面粗度Ｒａが０．０１μｍ以上、０．２０μｍ以下であるブライトロールを用いて鋼板を圧延することを特徴とする３ピース缶用鋼板の製造方法。
6. 前記上下のロールの表面粗度の差を０．０４μｍＲａ以上、０．２８μｍＲａ以下とすることを特徴とする請求項５に記載の３ピース缶用鋼板の製造方法。
7. 請求項５に記載の３ピース缶用鋼板の製造方法を実施するための調質圧延設備であって、該調質圧延設備の最終スタンドの直前のスタンドにおいて、表面粗度Ｒａが上下同一の０．６μｍ以上、１．２μｍ以下であるダルロールとし、最終スタンドにおいて、ロールを上下のロールで表面粗度が異なるものとするとともに、表面粗度の小さい側のロールを表面粗度Ｒａが０．０２５μｍ以上、０．２０μｍ以下のブライトロールとしたことを特徴とする調質圧延設備。