JP5000452B2 - 高強度かつエキスパンド成形性に優れた3ピース缶用鋼板およびその製造方法 - Google Patents
高強度かつエキスパンド成形性に優れた3ピース缶用鋼板およびその製造方法 Download PDFInfo
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(1)質量%で、C:0.018〜0.060%、Si:0.02%以下、Mn:0.20〜0.30%、P :0.025%以下、S :0.025%以下、Al:0.020〜0.080%、N :0.003〜0.013%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、ロックウェル硬さ(HR30T)が52以上の鋼板であって、鋼板面上の圧延方向に平行な方向をL方向とし、L方向に垂直な方向をC方向としたとき、L方向およびC方向のいずれか一方、もしくは双方のr値が1.0以上であり、該r値が1.0以上である方向を拡缶方向としてエキスパンド成形を行った際に12%拡管したときに割れが発生せず、優れたエキスパンド成形性を示すことを特徴とする、高強度かつエキスパンド成形性に優れた3ピース缶用鋼板。
(2)質量%で、C :0.018〜0.060%、Si:0.02%以下、Mn:0.20〜0.30%、P :0.025%以下、S :0.025%以下、Al:0.020〜0.080%、N :0.003〜0.013%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる連続鋳造鋼片(スラブ)を仕上げ出口温度:850〜950℃で熱間圧延した後、500〜650℃の範囲で捲取り、酸洗後、一次冷延率を85〜95%とした冷間圧延を施し、300℃〜550℃の間の昇温速度を10〜50℃/時間とし、再結晶温度以上となる600〜700℃の温度範囲で2〜8時間保定するバッチ焼なまし炉による焼鈍(BAF焼鈍)をし、1〜20%の二次冷延を行うことを特徴とする、(1)に記載の高強度かつエキスパンド成形性に優れた3ピース缶用鋼板の製造方法。
C:0.018〜0.060%
Cはエキスパンド成形性に大きな影響を与える元素で、その量が少ないほどBAF焼鈍時の粒成長が促進して高r値が得やすくなる。
Si:0.02%以下
Siは食缶として耐食性を劣化させる元素で、過剰に含有させることで介在物を形成しフランジ加工性を劣化させるため上限を0.02%に限定する。なお特に優れた耐食性を必要とする場合には上限を0.01%とすることが望ましく、本発明の容器用鋼板には不要な元素であることから下限を定めない。
Mn:0.20〜0.30%
Mnもエキスパンド成形性に大きく影響を与える元素であり0.30%超では焼鈍時の粒成長が抑制されて高r値が得られない。加えて鋼板表層にMn酸化物が濃化して、耐食性が劣化するので、Mn上限は0.30%とする。一方、Mnは熱延鋼板のS起因の耳割れを防止するために添加される。Sを固定し耳割れを防止するにはMn/Sの比が8以上必要なのでMn下限は0.20%とする。
P:0.025%以下
Pは過度に含有すると結晶粒界に偏析しフランジ加工割れの原因になるほか、食缶としての耐食性も劣化させる元素である。従って実用上支障のない上限を0.025%とするが、好ましくは0.01%以下であって、本発明において不要な元素であることから下限を定めない。
S:0.025%以下
Sは連続鋳造時にMnSとなって粒界に析出しスラブ割れを起こし、また熱間圧延時には地鉄と結合して低融点化合物のFeSを作り、熱間圧延温度で融解して鋼板に割れを起こすなど美麗な鋼板を製造する上で極めて有害であるため、0.025%以下とする。
Al:0.020〜0.080%
Alは本発明の重要な化学成分であって、エキスパンド成型性に大きな影響を与える元素である。BAF焼鈍において再結晶温度域でAlNを形成することによって、高r値に寄与する結晶方位を持つ結晶粒の成長を助ける役割を果たす。この効果を得るには、Alを0.020%以上添加する必要がある。Al量が0.020%未満になると溶製時の十分な脱酸が期待できなくなり鋼中に粗大な介在物が増加しエキスパンド加工割れが多発するようになる。この介在物発生を少なくするためAl量の下限を0.020%とする。
N:0.003〜0.013%
Nは本発明の重要な化学成分であって、Alと結合しAlNを形成することによって、高r値に寄与する元素である。しかし、多量に添加すると鋳造時に欠陥となる可能性があると共に、窒化鉄を形成して加工性を劣化させるので、Nは0.013%以下とする。一方、Nの0.003%未満にするには精錬コストが高くなる。よって、Nは0.003〜0.013%とする。
その他の化学成分
本発明の高強度薄鋼板の成分としては質量%でC :0.018〜0.060%、Si:0.02%以下、Mn:0.20〜0.30%、P :0.025%以下、S :0.025%以下、Al:0.020〜0.080%、N :0.003〜0.013%を含有することが必要であるが、公知の容器用薄鋼板中に一般的に存在する成分元素を含有してもよい。例えばCr:0.10%以下、Cu:0.20%以下、Ni:0.15%以下、Mo:0.05%以下、B:0.0020%以下、Ti、Nb、Zr、Vなどの1種または2種以上を0.3%以下、あるいはCa:0.01%以下などの成分元素を目的に応じて含有させることができる。
熱間圧延温度:850〜950℃
圧延可能な温度に有るスラブを出口温度が850〜950℃で仕上圧延する。850℃下限はA3変態点を確保するためで、変態点以下圧延となった部分の鋼板は軟質化して均一材質が失われ、ひいては一次冷延での破断、形状不良の原因となる。一方、950℃を超えた圧延は著しいスケール生成と圧延ロールの表面劣化を伴うため鋼板にスケール疵を多発させる危険性が極めて高い。
捲取り温度:500〜650℃
仕上げ圧延後、500〜650℃の範囲で捲きとる。500℃以上とするのは捲取り後の自己焼鈍により圧延組織の残留がないようにするためで、一次冷延性が向上しBAF焼鈍にとって焼付きなどの生じない望ましい鋼板形状が得られるためである。一方、650℃以下としたのは、これ以上の温度では鋼中に大量のAlNが析出してBAF焼鈍において高r値化に必要な固溶Nが減少し、かつ酸洗での脱スケール性にとって好ましくないスケールが生成するためである。固溶N確保および脱スケール性に配慮した望ましい捲取り温度範囲は500〜600℃である。
酸洗
上記の捲取り温度により製造されれば酸洗条件に格別の規制はなく、通常条件としての塩酸または硫酸による酸洗が可能である。
冷間圧延:85〜95%
BAF焼鈍前に施される冷間圧延を一次冷延として、その範囲を85〜95%とする。この冷延率は一般の冷延鋼板に施される60〜80%に比べて高い値である。本発明のような細粒化を必要とする高強度鋼板においては冷延率が高いほど好ましく、その効果は鋼板中に歪みが多量に導入されることで得られる。85%未満ではその効果が不足して再結晶焼鈍後の結晶粒径が粗大になり本発明に必要な高強度が得られないので下限を85%とする。一方、冷延率は高くとるほど細粒化を促進させる効果を有するが、冷間圧延に使用されるタンデム式冷間圧延機には冷延率適用に限界があり、一般に95%を超えると鋼板が破断しやすくなり生産性を害するようになるので上限を95%とする。
BAF焼鈍:600〜700℃
BAF焼鈍は本発明の最も重要な製造因子である。本発明が対象としている成分系の鋼板に、現在主流となっている連続焼鈍を施した場合、加熱時の昇温速度が速すぎてAlN析出が間に合わず、目的とする高r値特性を得ることが困難になる。連続焼鈍法に比べて加熱昇温速度の遅いBAF焼鈍においては10〜50℃/時間という極めてゆっくりとした昇温が可能であり、AlN析出と再結晶核の生成を同期させることが可能となる。この再結晶核は高r値に最も望ましい組織を作る核であって、AlNが同時に析出することで他の再結晶核の生成、成長が抑制される。この昇温速度は冷間加工によって繊維状組織となった鋼が回復し再結晶核が生成し、さらに粒成長段階に至る300℃から550℃に適用されることで充分な効果を発揮する。これにより初めて高強度かつエキスパンド成形性に優れた高r値鋼板を得ることができる。昇温速度の上限を50℃/時間としたのは、これ以上になると再結晶核の生成にAlN析出が間に合わないためである。より望ましくは30℃/時間未満である。下限は特に定める必要はないが、生産性・コストの面から10℃/時間以上とした。このBAF焼鈍を行う際の焼鈍温度は700℃超では、セメンタイトが粗大化し、エキスパンド成形時に割れが発生するため700℃以下とする。一方、600℃未満では保定時間が2〜8時間の焼鈍条件において十分粒成長せず高r値が得られないことから焼鈍温度は600〜700℃とする。
二次冷延:1〜20%
BAF焼鈍後の調圧率も本発明の重要な製造因子であって、調圧率が1%未満では不均一な調圧による材質バラツキと形状不良およびストレッチャーストレイン模様発生の危険性が高まるので下限を1%とする。一方、調圧率が20%を超えると材質が硬く脆くなりエキスパンド加工割れしやすくなる。また冷延組織が生成することによりr値劣化が進むので上限を20%とする。
Claims (2)
- 質量%で、
C:0.018〜0.060%、
Si:0.02%以下、
Mn:0.20〜0.30%、
P :0.025%以下、
S :0.025%以下、
Al:0.020〜0.080%、
N :0.003〜0.013%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなり、
ロックウェル硬さ(HR30T)が52以上の鋼板であって、鋼板面上の圧延方向に平行な方向をL方向とし、L方向に垂直な方向をC方向としたとき、L方向およびC方向のいずれか一方、もしくは双方のr値が1.0以上であり、該r値が1.0以上である方向を拡缶方向としてエキスパンド成形を行った際に12%拡管したときに割れが発生せず、優れたエキスパンド成形性を示すことを特徴とする、高強度かつエキスパンド成形性に優れた3ピース缶用鋼板。 - 質量%で、
C :0.018〜0.060%、
Si:0.02%以下、
Mn:0.20〜0.30%、
P :0.025%以下、
S :0.025%以下、
Al:0.020〜0.080%、
N :0.003〜0.013%を含有し、残部がFe及び不可避的不純物からなる連続鋳造鋼片(スラブ)を仕上げ出口温度:850〜950℃で熱間圧延した後、500〜650℃の範囲で捲取り、酸洗後、一次冷延率を85〜95%とした冷間圧延を施し、300℃〜550℃の間の昇温速度を10〜50℃/時間とし、再結晶温度以上となる600〜700℃の温度範囲で2〜8時間保定するバッチ焼なまし炉による焼鈍(BAF焼鈍)をし、1〜20%の二次冷延を行うことを特徴とする、請求項1に記載の高強度かつエキスパンド成形性に優れた3ピース缶用鋼板の製造方法。
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JP2007270947A JP5000452B2 (ja) | 2007-10-18 | 2007-10-18 | 高強度かつエキスパンド成形性に優れた3ピース缶用鋼板およびその製造方法 |
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