JP5939368B1 - 缶用鋼板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

塗装焼付け後に４５０〜６００ＭＰａの上降伏強度、１３％以上の全伸びなる特性を有し、さらに腐食性の強い内容物に対しても耐食性が良好な高加工性高強度缶用鋼板およびその製造方法を提供する。質量％で、Ｃ：０．０２０％超え０．１３０％以下、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．１０〜１．２０％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．０１２０％超え０．０２０％以下、Ｎｂ：０．００４〜０．０４０％を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有し、析出Ｎｂ量とトータルＮｂ量の比が、析出Ｎｂ量／トータルＮｂ量≧０．３０であり、Ｎｂ析出物平均粒径が２０ｎｍ以下であり、フェライト平均結晶粒径が７．０μｍ以下であり、塗装焼付け処理後の上降伏強度が４５０〜６３０ＭＰａ、全伸びが１３％以上であることを特徴とする高加工性高強度缶用鋼板とする。

Description

本発明は、高加工度の缶胴加工により成形される３ピース缶、耐圧強度を必要とする２ピース缶等の素材として用いられる缶用鋼板およびその製造方法に関するものである。詳しくは、本発明は、全伸びが大きく、かつ、優れた上降伏強度を有する缶用鋼板およびその製造方法に関するものである。

近年、スチール缶の需要を拡大するため、製缶コストを低減する策、ボトル缶や異形缶のような新規缶種にスチール缶を投入する策がとられている。

製缶コストの低減策としては、素材の低コスト化が挙げられる。絞り加工により成形される２ピース缶はもとより、単純な円筒成形が主体の３ピース缶であっても、使用する鋼板の薄肉化が進められている。

ただし、単に鋼板を薄肉化すると缶体強度が低下する。したがって、ＤＲＤ（ｄｒａｗｉｎｇ ａｎｄ ｒｅｄｒａｗｉｎｇ）缶や溶接缶の缶胴部のような高強度材が用いられている箇所には、単に薄肉化したのみの鋼板を用いることができない。そこで、高強度で極薄の缶用鋼板が望まれている。

現在、極薄で硬質な缶用鋼板は、焼鈍後に圧下率が２０％以上の２次冷間圧延を施すＤｕｂｌｅ Ｒｅｄｕｃｅ法（以下、ＤＲ法と称す）で製造されている。ＤＲ法を利用して製造した鋼板は高強度であるが、全伸びが小さいという特徴がある。

一方、最近市場に投入されている異形缶のような、強い加工度の缶胴加工により成形される缶の素材として、延性に乏しいＤＲ材を用いることは、加工性の観点から困難である。また、ＤＲ材は通常の焼鈍後、調質圧延する鋼板に比べて、製造工程も増えるため製造コストが高い。

こうしたＤＲ材の欠点を回避するため、２次冷間圧延を省略し、種々の強化法を用いるとともに、１次冷間圧延および焼鈍工程で特性を制御するＳｉｎｇｌｅ Ｒｅｄｕｃｅ法（ＳＲ法）または、２次冷間圧延圧下率５％以下程度の軽圧下により高強度鋼板を製造する方法が下記特許文献に提案されている。

特許文献１には、質量％で、Ｃ：０．０２％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｐ：０．２０％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．０１％以下、Ｎ：０．００５０〜０．０２５０％を含み、かつ（固溶Ｃ＋固溶Ｎ）を０．００５０％以上含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる組成と、再結晶率が９０％以上である組織を有し、焼付硬化量（ＢＨ量）：１００ＭＰａ以上、塗装焼付処理による引張強さの増加量ΔＴＳ：３０ＭＰａ以上、塗装・焼付け処理後の降伏応力：５５０ＭＰａ以上を有することを特徴とする板厚：０．３ｍｍ以下の高強度缶用極薄冷延鋼板が開示されている。また、特許文献１には、熱間圧延条件及び冷却条件を調整し、連続焼鈍後に低温域まで急冷し、固溶Ｃ量＋固溶Ｎ量の作用を有効利用して、時効硬化現象を利用することでＤＲ材並みの高強度缶用鋼板を得る技術が提案されている。特許文献１に記載の缶用鋼板は、塗装焼付け処理後の降伏応力が５５０ＭＰａ以上と高い。

特許文献２には、重量比で、Ｃ：０．０２０〜０．１５０％、Ｓｉ：０．０５％以下、Ｍｎ：１．００％以下、Ｐ：０．０５０％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｎ：０．０１００％以下、Ａｌ：０．１００％以下、Ｎｂ：０．００５〜０．０２５％を含有し、残部が不可避的不純物と鉄からなり、実質的なフェライト単相組織であり、降伏強さが４０ｋｇｆ／ｍｍ^２以上、平均結晶粒径が１０μｍ以下、板厚が０．３００ｍｍ以下であることを特徴とする、製缶時の深絞り性及びフランジ加工性と、製缶後の表面性状とに優れ、十分な缶強度を有する製缶用鋼板が開示されている。また、特許文献２は、Ｎｂ炭化物による析出強化やＮｂ、Ｔｉ、Ｂの炭窒化物による微細化強化を複合的に組み合わせることで、強度と延性のバランスがとれた鋼板を提案している。

特許文献３には、Ｃ：０．００１〜０．０１０重量％、Ｓｉ：≦０．０５重量％、Ｍｎ： ≦０．９重量％、Ｐ：０．１３１〜０．２００重量％、Ｓ：≦０．０４重量％、Ａｌ：０． ００６〜０．０８重量％、Ｎ：０．００１０〜０．０１５重量％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物を含んだ低炭素鋼板からなることを特徴とする薄肉化深絞りしごき缶用鋼板が開示されており、Ｍｎ、Ｐ、Ｎ等の固溶強化を用いて高強度化する方法が提案されている。

特開２００１−１０７１８６号公報 特開平８−３２５６７０号公報 特開２００４−１８３０７４号公報

まず、薄ゲージ化（薄肉化）するために強度確保が必要である。一方、拡缶加工のような缶胴加工により成形される缶体、フランジ加工により成形される缶体に鋼板を用いる場合には、高延性の鋼を適用する必要がある。

例えば、２ピース缶製造時のボトム加工、拡缶加工を代表とする３ピース缶製造時の缶胴加工およびフランジ加工において、鋼板の割れが発生しないように全伸びの大きい鋼板を素材として用いる必要がある。

さらに、腐食性の強い内容物への耐性も考慮すると耐食性が良好な鋼板にする必要がある。そこで、耐食性を阻害する過剰な元素添加は行うことができない。

上記特性について、前述の従来技術では、強度、延性（全伸び）、耐食性の中のいずれかを満たす鋼板を製造することは可能であるが、全てを満足する鋼板は製造できない。

例えば、特許文献１に記載の方法は、強度上昇には有効な方法ではあるが、鋼中の固溶Ｃ、固溶Ｎ量が多いことから、降伏伸びが大きくなる。降伏伸びは固溶Ｃや固溶Ｎが転位を固着することで可動転位が減少するために発生する。降伏伸びが大きい場合のひずみ領域では、局所的な降伏現象が起きて不均一変形するためにストレッチャーストレインと呼ばれるシワが生じて外観を損なうことがある。

特許文献２では析出強化により高強度化を実現しており、強度と延性バランスのとれた鋼が提案されているが、降伏伸びについて考慮されておらず、特許文献２に記載の製造方法では本発明で目標とする、降伏伸びの値は得られない。

特許文献３では、固溶強化による高強度化を提案している。この文献に記載の技術では、一般に耐食性を阻害する元素として知られているＰ、Ｍｎが過剰に添加されているため、耐食性を阻害する恐れが高い。

本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、塗装焼付け後に４５０〜６００ＭＰａの上降伏強度、１３％以上の全伸びなる特性を有し、さらに腐食性の強い内容物に対しても耐食性が良好な高加工性高強度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。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行った。その結果、以下の知見を得た。

析出強化、固溶強化、加工強化の複合的な組み合わせに着目し、析出強化および固溶強化のバランスを図ることで伸びを損なわず高強度化できる。

さらに、２次冷間圧延における圧下率を１〜１９％とし、従来の２次冷間圧延での圧下率より低い圧下率での加工強化により、全伸びを低下させることなく高強度化できる。

また、耐食性に支障のない範囲の元素添加量で原板の成分設計を行ったことで、腐食性の強い内容物に対しても良好な耐食性を示す。

本発明は、上記知見に基づき成分、製造方法をトータルで管理することで、高加工性高強度缶用鋼板およびその製造方法を完成するに至った。

本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

［１］質量％で、Ｃ：０．０２０％超え０．１３０％以下、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．１０〜１．２０％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．０１２０％超え０．０２０％以下、Ｎｂ：０．００４〜０．０４０％を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有し、析出Ｎｂ量とトータルＮｂ量の比が、析出Ｎｂ量／トータルＮｂ量≧０．３０であり、Ｎｂ析出物平均粒径が２０ｎｍ以下であり、フェライト平均結晶粒径が７．０μｍ以下であり、塗装焼付け処理後の上降伏強度が４５０〜６３０ＭＰａ、全伸びが１３％以上であることを特徴とする高加工性高強度缶用鋼板。

［２］板厚方向に表面〜１／８深さ位置までの領域におけるＮｂ析出物の体積率と、表面から３／８深さ位置〜４／８深さ位置までの領域におけるＮｂ析出物の体積率の比が、下記の式１を満たすことを特徴とする［１］に記載の高加工性高強度缶用鋼板。
（３／８〜４／８のＮｂ析出物体積率）／（表面〜１／８のＮｂ析出物体積率）≧１．１０ （式１）
［３］［１］または［２］に記載の高加工性高強度缶用鋼板の製造方法であって、鋼を、仕上げ圧延温度がＡｒ３変態点以上９９０℃以下の条件で圧延し、巻き取り温度が４００℃以上６００℃未満の条件で巻き取る熱間圧延工程と、前記熱間圧延工程後に、酸洗し、圧下率が８０％以上の条件で圧延する１次冷間圧延工程と、前記１次冷間圧延工程後に、均熱温度が６５０〜７８０℃、均熱時間が１０ｓ以上５５ｓ以下の条件で連続焼鈍する焼鈍工程と、前記焼鈍工程後に、圧下率が１〜１９％の条件で圧延する２次冷間圧延工程とを有することを特徴とする高加工性高強度缶用鋼板の製造方法。

本発明によれば、４５０〜６３０ＭＰａの上降伏強度、１３％以上の全伸びを有する高加工性高強度用鋼板が得られる。詳細には、本発明では、Ｎｂによる析出強化、Ｎによる固溶強化及び焼鈍後に圧下率１〜１９％という低圧下率で２次冷間圧延を行うことによる加工強化により、他の特性に害を与えることなく、複合強化し強度を上昇させる。その結果、全伸びが１３％以上でありながら最終製品で上降伏強度が４５０〜６３０ＭＰａになる。

さらに、本発明であれば、原板の高強度化により、溶接缶を薄ゲージ化（薄肉化）しても高い缶体強度を確保することが可能となる。本発明の高加工性高強度鋼板を、ボトム部の耐圧強度を必要とする２ピース缶用途に適用しても、現行ゲージのまま高い耐圧強度を得ることが可能となる。また、延性を高くすることにより、溶接缶で用いられる拡缶加工のような強い缶胴加工やフランジ加工を行うことも可能となる。

さらに、本発明であれば、耐食性に支障を生じないように、成分組成が設定されている。その結果、本発明の高加工性高強度缶用鋼板は、強度、加工性、耐食性いずれにおいても優れる。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

本発明の高加工性高強度缶用鋼板は、上降伏強度が（以下、Ｕ−ＹＰと称することもある）４５０〜６３０ＭＰａ、全伸びが１３％以上であり、優れた耐食性を有する。また、本発明の高加工性高強度缶用鋼板では、時効性を小さくできる。

本発明では、Ｎｂを析出強化元素として添加し、Ｎを固溶強化元素として添加し、焼鈍後に圧下率１〜１９％の２次冷間圧延を行うことによる加工強化で上降伏強度を上記の範囲にすることを可能とする。さらに、特定の成分系にて上記の方法で上降伏強度を高めれば、全伸びも高い状態になる。優れた上降伏強度を有するとともに全伸びが高いことが、本発明の特徴であり、最も重要な要件である。このように、析出強化元素、固溶強化元素を添加しつつ、全伸びを高い状態にできるように、成分組成、組織、製造条件を適正化することで、上降伏強度が４５０〜６３０ＭＰａ、全伸びが１３％以上の高加工性高強度缶用鋼板が得られる。

次に、本発明の高加工性高強度缶用鋼板（本明細書において、高加工性高強度缶用鋼板を缶用鋼板という場合がある。）の成分組成について説明する。本発明の高加工性高強度缶用鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０２０％超え０．１３０％以下、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．１０〜１．２０％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．０１２０％超え０．０２０％以下、Ｎｂ：０．００４〜０．０４０％を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有する。以下、各成分について説明する。なお、本明細書において、成分組成の説明における「％」は「質量％」を意味する。

Ｃ：０．０２０％超え０．１３０％以下
本発明の缶用鋼板においては、連続焼鈍後に所定以上の上降伏強度（４５０〜６３０ＭＰａ）を達成すると同時に１３％以上の全伸びを有することが必須である。そのためにはフェライト平均結晶粒径を７．０μｍ以下にすること、Ｎｂ添加で生成するＮｂＣによる析出強化を利用することが重要となる。フェライト平均結晶粒径を上記範囲に調整するとともに、ＮｂＣによる析出強化を利用するためには、缶用鋼板のＣ含有量が重要となる。具体的には、Ｃ含有量を０．０２０％超えとすることが必要である。Ｃ含有量が０．０４０％を超えると熱延板の強度が上昇し、冷間圧延時の変形抵抗が増加するため、圧延後に表面欠陥が発生しやすくなる場合がある。また、この欠陥を低減させるために圧延速度を小さくする必要がある。但し、上降伏強度を６００ＭＰａ以上にする場合にはＣ含有量を０．０７０％以上とするのが望ましい。一方、Ｃ含有量が０．１３０％を超えると、鋼の溶製中冷却過程の中で亜包晶割れを起こす。このため、Ｃ含有量の上限は０．１３０％とする。なお、上記の通り、Ｃ含有量が０．０４０％を超えると熱延板の強度が上昇し、冷間圧延時の変形抵抗が増加する傾向にあり、圧延後の表面欠陥を回避するために圧延速度を小さくする必要が発生する場合があるため、製造しやすさの観点からは、Ｃ含有量は０．０２０％超え〜０．０４０％とすることが好ましい。

Ｓｉ：０．０４％以下
Ｓｉは固溶強化により鋼を高強度化させる元素である。しかし、Ｓｉ含有量が０．０４％を超えると耐食性が著しく損なわれる。よって、Ｓｉ含有量は０．０４％以下とする。なお、本発明ではＳｉ以外の元素や製造条件の調整により上降伏強度を高めているため、Ｓｉによる固溶強化を利用する必要がない。このため、本発明においてはＳｉを含まなくてもよい。

Ｍｎ：０．１０〜１．２０％
Ｍｎは固溶強化により鋼の強度を増加させ、フェライト平均結晶粒径も小さくする。フェライト平均結晶粒径を小さくする効果が顕著に生じるのはＭｎ含有量が０．１０％以上である。また、目標の上降伏強度を確保するにはＭｎ含有量を０．１０％以上にする必要がある。よって、Ｍｎ含有量の下限を０．１０％とする。一方、Ｍｎ含有量が１．２０％を超えると耐食性、表面特性が劣る。よって、Ｍｎ含有量の上限を１．２０％とする。

Ｐ：０．１００％以下
Ｐは固溶強化能が大きい元素ではある。しかし、Ｐの含有量が０．１００％を超えると耐食性が劣る。このため、Ｐ含有量は０．１００％以下とする。

Ｓ：０．０３０％以下
なお、本発明の高加工性高強度缶用鋼板は、Ｓを含まなくてもよいが、本特許を実施する上ではＳを０．０３０％以下とすることが好ましい。本発明の缶用鋼板はＮｂ、Ｃ、Ｎ含有量が高いため、連続鋳造時矯正帯でスラブエッジが割れやすくなる。スラブ割れを防止する点からＳ含有量は０．０３０％以下にすることが望ましい。好ましくはＳ含有量は０．０２０％以下である。より好ましくは、Ｓ含有量は０．０１０％以下である。

Ａｌ：０．１０％以下
Ａｌ含有量を増加すると、再結晶温度の上昇がもたらされるため、Ａｌ含有量の増加分だけ焼鈍温度を高く設定する必要がある。本発明においては、上降伏強度を増加させるために添加する他の元素の影響で再結晶温度が上昇し、焼鈍温度を高く設定しなければならない。そこで、Ａｌによる再結晶温度の上昇を極力回避することが必要である。そこで、Ａｌ含有量を０．１０％以下とする。なお、Ａｌは脱酸剤として添加することが好ましく、この効果を得るためにはＡｌ含有量を０．０１０％以上とすることが好ましい。

Ｎ：０．０１２０％超え０．０２０％以下
Ｎは固溶強化を増加させるために必要な元素である。一方、Ｎ含有量が多すぎると、連続鋳造時の温度が低下する下部矯正帯でスラブ割れが生じやすくなる。よって、Ｎ含有量は０．０２０％以下とする。一方、固溶強化の効果を発揮させるためには、Ｎ含有量を０．０１２０％超えとする必要がある。

Ｎｂ：０．００４〜０．０４０％
Ｎｂは、本発明においては重要な添加元素である。Ｎｂは炭化物生成能の高い元素であり、微細な炭化物を析出させる。これにより、上降伏強度が上昇する。本発明では、Ｎｂ含有量によって上降伏強度や表面性状を調整することができる。Ｎｂ含有量が０．００４％以上のときにこの効果が生じるため、Ｎｂ含有量の下限は０．００４％に限定する。一方、Ｎｂは再結晶温度の上昇をもたらすので、Ｎｂ含有量が０．０４０％超えると、６５０〜７８０℃の焼鈍温度、１０ｓ以上５５ｓ以下の均熱時間での連続焼鈍では未再結晶が一部残存するなど、焼鈍し難くなる。このため、Ｎｂ含有量の上限を０．０４０％に限定する。なお、Ｎｂ含有量は、冷間圧延時の変形抵抗増加を抑制する観点から０．００４〜０．０２０％とすることが好ましい。

上記必須成分及び任意成分以外の残部はＦｅおよび不可避的不純物とする。

次に本発明の缶用鋼板の組織について説明する。

フェライト平均結晶粒径：７．０μｍ以下
本発明の缶用鋼板の組織はフェライト単相組織である。フェライト平均結晶粒径は、上降伏強度だけでなく、絞り加工時の表面性状にも影響する。最終製品のフェライト平均結晶粒径が７．０μｍを超えると、絞り加工後、一部で肌荒れ現象が発生し、表面外観の美麗さが失われる。このため、フェライト平均結晶粒径は７．０μｍ以下とした。また、フェライト平均結晶粒径を細粒化するためには、連続焼鈍時の均熱温度を低下させてフェライト結晶の粒成長を抑制するか、粒界移動をピンニングする微細析出物を形成する元素を多量に添加することが必要で製造コストが増加するという理由でフェライト平均結晶粒径は５．０μｍ以上であることが好ましい。なお、フェライト平均結晶粒径は、塗装焼付け後において上記範囲にあればよいが、塗装焼付け処理前後でフェライト平均結晶粒径は変化しないので、塗装焼付け処理前後どちらにおいて測定してもよい。本発明において、塗装焼付け処理とは、塗装焼付け、ラミネートの際の加熱に相当する処理のことであり、具体的には１７０〜２６５℃、１２秒〜３０分の範囲での熱処理を指す。なお、後述する実施例では標準的な条件として２１０℃、２０分の熱処理を実施している。

また、フェライト平均結晶粒径の制御は、成分組成、冷間圧延の圧下率、焼鈍温度により行う。具体的には、上記成分組成を採用するとともに、後述する製造条件を採用することで７．０μｍ以下のフェライト平均結晶粒径が得られる。連続焼鈍での均熱温度を高くするとフェライト平均結晶粒径は大きくなり、均熱温度を低くするとフェライト平均結晶粒径は小さくなる。

析出Ｎｂ量／トータルＮｂ量≧０．３０
析出Ｎｂ量とトータルＮｂ量との比（析出Ｎｂ量／トータルＮｂ量）を０．３０以上とすることで、全伸びや耐食性を改善しつつ、目標の上降伏強度４５０〜６３０ＭＰａを実現できる。また、析出Ｎｂ量が多くなると、析出Ｎｂの粒径が粗大化するという理由で、析出Ｎｂ量／トータルＮｂ量は０．９以下であることが好ましい。なお、析出Ｎｂ量／トータルＮｂ量は、塗装焼付け後において上記範囲にあればよい。塗装焼付け処理前後で析出Ｎｂ量／トータルＮｂ量は変化しないので、塗装焼付け処理前後どちらにおいて測定してもよい。塗装焼付け処理については、上記と同様であるため説明を省略する。

析出Ｎｂ量／トータルＮｂ量≧０．３０を満たすように調整する方法としては、例えば、連続焼鈍時の均熱温度を上げることでＮｂ析出量を増やすことができる。

Ｎｂ析出物平均粒径：２０ｎｍ以下
Ｎｂ析出物平均粒径が２０ｎｍより大きくなると、析出物による転位のピン止めによる強度上昇の効果は期待できない。このため、全伸びや耐食性を改善しつつ、所定の強度を得るためにＮｂ析出物平均粒径は２０ｎｍ以下とする。なお、Ｎｂ析出物平均粒径は実施例に記載の方法で測定された値を採用する。ここで、Ｎｂ析出物平均粒径は、塗装焼付け後においてＮｂ析出物平均粒径が上記範囲にあればよい。塗装焼付け処理前後でＮｂ析出物平均粒径は変化しないので、塗装焼付け処理前後どちらにおいて測定してもよい。塗装焼付け処理については、上記と同様であるため説明を省略する。

Ｎｂ析出物平均粒径を２０ｎｍ以下に調整する方法としては、例えば、Ｎｂ析出物平均粒径を下げたい場合は、連続焼鈍の均熱時間を短くしてＮｂ析出物の成長を抑制すればよい。

（３／８〜４／８のＮｂ析出物体積率）／（表面〜１／８のＮｂ析出物体積率）≧１．１０
板厚方向に表面〜１／８深さ位置までの領域におけるＮｂ析出物の体積率と、表面から３／８深さ位置〜４／８深さ位置までの領域におけるＮｂ析出物の体積率の比が１．１０以下になることで、表面から３／８深さ位置〜４／８深さ位置までの領域におけるＮｂ析出物の密度を増やし、中心層で析出強化量を増して上降伏強度をより上昇させる。また、表面〜１／８深さ位置までの領域ではＮｂ析出物の密度を減らしてより良好な全伸びを得る。このように、板厚方向で材質差をつけることで、高加工性と高強度を極めて優れた状態で両立させることができる。また、上記体積比率の比は、塗装焼付け後において、上記体積比率の比が上記範囲にあることを意味する。塗装焼付け処理については、上記と同様であるため説明を省略する。

板厚方向に表面〜１／８深さ位置までの領域におけるＮｂ析出物の体積率は、例えば、熱延の最終仕上げ圧延の温度を低くして表層を粗粒化させ表層の結晶粒内のＮｂ析出を促進するという方法で調整すれば大きな値になり、最終仕上げ圧延の温度を高くして表層を細粒化させ表層の結晶粒内のＮｂ析出を抑制すれば小さな値になる。

表面から３／８深さ位置〜４／８深さ位置までの領域におけるＮｂ析出物の体積率は、例えば、熱延の巻き取り温度を高くしてＮｂ析出物を成長させれば大きな値になり、熱延の巻き取り温度を低くしてＮｂ析出物の成長を抑制すれば小さな値になる。

上降伏強度：４５０〜６３０ＭＰａ
０．２ｍｍ程度の板厚材について、溶接缶のパネリング強度、デント強度、２ピース缶の耐圧強度を確保するために、上降伏強度を４５０ＭＰａ以上とする。一方、６３０ＭＰａ超えの上降伏強度を得ようとすると多量の元素添加が必要となる。多量の元素添加は、本発明の缶用鋼板の耐食性を阻害する危険がある。そこで、上降伏強度は６３０ＭＰａ以下とする。上降伏強度は、上記成分組成を採用するとともに、後述する製造条件を採用することで目標値に制御することができる。なお、本発明においては、塗装焼付け後において上降伏強度が上記範囲にあることを意味する。塗装焼付け処理については、上記と同様であるため説明を省略する。

全伸び：１３％以上
全伸びが１３％を下回ると、例えば、拡缶加工のような缶胴加工により成形される缶の製造に、本発明の缶用鋼板を適用することが困難になる。また、全伸びが１３％を下回ると、缶のフランジ加工時にクラックが発生するために、缶の製造に本発明の缶用鋼板を適用することが困難になる。従って、全伸びの下限は１３％とする。なお、全伸びは成分組成を特定の範囲とし、焼鈍後の２次冷間圧延の圧下率を特定の範囲にすることにより目標値に制御する。なお、本発明においては塗装焼付け後の全伸びが上記範囲にあることを意味する。塗装焼付け処理については、上記と同様であるため説明を省略する。なお、本発明において、全伸びは、通常３５％以下である。

次に、本発明の缶用鋼板を好適に製造できる製造方法の一例について説明する。本発明の缶用鋼板は、熱間圧延工程と、１次冷間圧延工程と、焼鈍工程と、２次冷間圧延工程とを有する方法で製造される。以下、各製造工程について説明する。

熱間圧延工程
熱間圧延工程とは、鋼（例えば、スラブ）を、仕上げ温度がＡｒ３変態点以上９９０℃以下の条件で熱間圧延し、巻き取り温度が４００℃以上６００℃未満の条件で巻き取る工程である。

原料となる鋼について説明する。鋼は、上述成分組成に調整された溶鋼を、転炉等を用いた通常公知の溶製方法により溶製し、次に連続鋳造法等の通常用いられる鋳造方法で圧延素材とすることで得られる。以下、圧延素材が原料の鋼を意味する。

上記により得られた圧延素材に対して熱間圧延を施し、熱延板を製造する。熱間圧延の圧延開始時には、圧延素材の温度を１２３０℃以上にするのが好ましい。

また、熱間圧延における仕上げ温度はＡｒ３変態点以上とする。熱間圧延における仕上げ圧延温度は、上降伏強度を確保する上で重要因子となる。仕上げ温度がＡｒ３変態点未満では、γ＋αの２相域熱延により粒成長するため、上降伏強度が低下し、耐圧強度が不足する。よって、熱間圧延仕上げ温度は、Ａｒ３変態点以上に限定した。なお、仕上げ圧延温度を９９０℃超とした場合、全伸びが不足し、成形性が劣化する。また、高温でのスケール発生を防止する観点からも、仕上げ圧延温度は９９０℃を上限とする。

熱間圧延工程における巻取り温度は、本発明で重要となる上降伏強度、全伸びを目標値に制御する上で重要因子である。巻取り温度を６００℃以上にすると、固溶強化のために添加したＮがＡｌＮとなって析出して、固溶Ｎ量が低下し、その結果、上降伏強度が低下する。このため、巻取り温度を６００℃未満とした。また、巻取り温度を４００℃未満にすると、全伸びが低下し、成形性が劣化するため巻取り温度は４００℃以上とする。なお、巻取り温度を下げるために急冷した場合、冷却が不均一になり板形状が劣化するため、製造効率の観点からも、巻取り温度は４００℃を下限とする。また、Ｎｂ析出物制御の観点から、巻き取り後の冷却速度は徐冷となることが好ましく、１１．５℃／時間以下での冷却が好ましく、６．３℃／時間以下での冷却がさらに好ましく、１．７℃／時間以下での冷却がさらに好ましい。このような冷却後に、２００℃以下になってから次工程の処理を行うことが好ましく、１００℃以下がさらに好ましく、５０℃以下がさらに好ましい。

１次冷間圧延工程
１次冷間圧延工程とは、熱間圧延工程後に、鋼板（熱延板）を、酸洗し、圧下率が８０％以上の条件で圧延する工程である。

酸洗は表層スケールが除去できればよく、特に条件は規定しない。通常行われる方法により、酸洗することができる。

１次冷間圧延における圧下率は、本発明において重要な条件の一つである。１次冷間圧延での圧下率が８０％未満では、上降伏強度が４５０ＭＰａ以上の鋼板を製造することは困難である。さらに、本工程での圧下率を８０％未満とした場合、ＤＲ材並みの板厚（０．１７ｍｍ程度）を得るためには、少なくとも熱延板の板厚を１ｍｍ以下にする必要がある。しかし、操業上、熱延板の板厚を１ｍｍ以下とすることは困難である。従って、本工程での圧下率は８０％以上とする。

焼鈍工程
焼鈍工程とは、鋼板（冷延板）を、１次冷間圧延工程後に、均熱温度が６５０〜７８０℃、均熱時間が１０ｓ以上５５ｓ以下の条件で連続焼鈍する工程である。

焼鈍は連続焼鈍を用いる。均熱温度は、良好な加工性を確保するため、鋼板の再結晶温度以上とする必要があり、かつ、組織をより均一にして全伸びも確保するためには、均熱温度を６５０℃以上に限定する。一方、均熱温度が７８０℃超えの場合、フェライト結晶粒径が大きくなり、上降伏強度が低下し、耐圧強度が不足する。また、７８０℃超えの条件で連続焼鈍するためには、鋼板の破断を防止するために極力搬送速度を落とす必要があり、生産性が低下する。このため、均熱温度を６５０〜７８０℃の範囲とする。

均熱時間が５５ｓ超えになるような速度では、Ｎｂ析出物粒径が大きくなりすぎて上降伏強度が低下し、耐圧強度が不足するし、生産性も確保できないため、均熱時間は５５ｓ以下とする。均熱時間１０ｓ未満では、高速通板時に加熱ムラが生じ、Ｎｂ析出形態が所望の形態にならずに全伸びが劣化し、また、炉内の張力が不安定になり板が破断するおそれがあるため、均熱時間は１０ｓ以上とする。

２次冷間圧延工程
２次冷間圧延工程とは、上記焼鈍工程後に、鋼板（焼鈍板）を、圧下率が１〜１９％の条件で圧延する工程である。

焼鈍後の２次冷間圧延での圧下率を通常のＤＲ材製造条件と同様にすると、加工時に導入される歪が多くなるため全伸びが低下する。本発明では極薄材で全伸び１３％以上を確保する必要があるため、２次冷間圧延での圧下率は１９％以下とする。また、鋼板の表面粗さを調整するためにロールの凹凸を鋼板に転写させるという理由で２次冷間圧延の圧下率は１％以上にする必要がある。なお、２次冷間圧延の圧下率は圧延時における鋼板とロールのスリップ防止と全伸びの確保の観点から４〜１２％が好ましい。

表１に示す成分組成を含有し、残部がＦｅ及び不可避不純物からなる鋼を実機転炉で溶製し、鋼スラブを得た。得られた鋼スラブを再加熱した後、熱間圧延し、巻取った。次いで、酸洗後、１次冷間圧延し、薄鋼板を製造した。なお、酸洗前の鋼板温度はコイルの全長で２５〜６０℃での範囲であった。得られた薄鋼板を、加熱速度１５℃／ｓｅｃで加熱した。その後、連続焼鈍を行った。次いで、冷却後、二次冷間圧延を施し、通常のＳｎ鍍金を連続的に施して、ぶりきを得た。なお、詳細な製造条件を表２に示す。なお、Ａｒ３変態点は冷却時にγ→α変態して体積変化が最も大きくなる温度を測定して算出した。

以上により得られためっき鋼板（ぶりき）に対して、２１０℃、２０分の塗装焼付け処理に相当する熱処理を行った後、引張試験を行い上降伏強度及び全伸びを測定し、また、結晶組織と平均結晶粒径についても調査した。調査方法は以下の通りである。

引張試験は、ＪＩＳ５号サイズの引張試験片を用いて行い、上降伏強度（Ｕ−ＹＰ）、全伸び（Ｅｌ）を測定し、強度、延性および時効性を評価した。時効性は、加工成形時のストレッチャーストレインの発生に寄与する降伏伸びにより評価した。降伏伸びが４％以下であれば加工時のストレッチャーストレインの発生を抑制することができる。得られた結果を表３に示す。

結晶組織は、サンプルを研磨して、ナイタルで結晶粒界を腐食させて、光学顕微鏡で観察した。

フェライト平均結晶粒径は、上記のようにして観察した結晶組織について、ＪＩＳ Ｇ５５０３の切断法を用いて測定した。得られた結果を表３に示す。

また、析出Ｎｂ量は、１０％アセチルアセトン−１％塩化テトラメチルアンモニウム−メタノール液を用い、電解抽出した後に酸溶解し、ＩＣＰ測定でＮｂを定量した。トータルＮｂ量については試料を直接酸溶解し、ＩＣＰで測定した。また、Ｎｂ析出物平均粒径はＴＥＭで測定した。得られた結果を表３に示す。

板厚方向に表面〜１／８深さ位置までの領域におけるＮｂ析出物の体積率、表面から３／８深さ位置〜４／８深さ位置までの領域におけるＮｂ析出物の体積率を各深さ位置で各１０視野をＴＥＭで１００，０００倍にて観察した写真より析出物の粒径と個数を測定し、体積率に換算するという方法で測定した。測定結果を表４に示した。

耐圧強度の測定は、板厚０．２６ｍｍのサンプル（めっき鋼板）を６３ｍｍΦの蓋に成形したのち、６３ｍｍΦの溶接缶胴に巻締めて取り付け、缶内部に圧縮空気を導入し、缶蓋が変形したときの圧力を測定した。内部の圧力が０．２０ＭＰａでも缶蓋が変形しなかったときを「○」、０．２０ＭＰａ未満で缶蓋が変形したときを「×」とした。結果を表４に示した。

成形性は、板厚０．２６ｍｍのサンプルを用いＪＩＳ Ｂ ７７２９に規定された試験機を用いて、ＪＩＳ Ｚ ２２４７に規定された方法で評価した。エリクセン値（貫通割れ発生時の成形高さ）が６．５ｍｍ以上を「○」、６．５ｍｍ未満を「×」とした。結果を表４に示した。

表３より、本発明例は、組織が平均結晶粒径７．０μｍ以下であり、微細なフェライト組織であるため、上降伏強度が大きく、強度および延性の両者に優れていることが認められる。また、本発明では表１に成分組成に調整されているため耐食性も優れる。

また、比較例では、本願の請求範囲のいずれかの条件がはずれているため、本願の所望の特性が得られない。

本発明によれば、強度、延性、耐食性いずれの特性にも優れた鋼板が得られるため、高加工度の缶胴加工を伴う３ピース缶、ボトム部が数％加工される２ピース缶を中心に缶用鋼板として最適である。

Claims (3)

1. 質量％で、Ｃ：０．０２０％超え０．１３０％以下、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．１０〜１．２０％、Ｐ：０．１００％以下、Ｓ：０．０３０％以下、Ａｌ：０．１０％以下、Ｎ：０．０１２０％超え０．０２０％以下、Ｎｂ：０．００４〜０．０４０％を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる成分組成を有し、
   析出Ｎｂ量とトータルＮｂ量の比が、析出Ｎｂ量／トータルＮｂ量≧０．３０であり、
   Ｎｂ析出物平均粒径が２０ｎｍ以下であり、
   フェライト平均結晶粒径が７．０μｍ以下であり、
   塗装焼付け処理後の上降伏強度が４５０〜６３０ＭＰａ、全伸びが１３％以上であることを特徴とする缶用鋼板。
2. 板厚方向に表面〜１／８深さ位置までの領域におけるＮｂ析出物の体積率と、表面から３／８深さ位置〜４／８深さ位置までの領域におけるＮｂ析出物の体積率の比が、下記の式１を満たすことを特徴とする請求項１に記載の缶用鋼板。
   （３／８〜４／８のＮｂ析出物体積率）／（表面〜１／８のＮｂ析出物体積率）≧１．１０ （式１）
3. 請求項１または２に記載の缶用鋼板の製造方法であって、
   鋼を、仕上げ圧延温度がＡｒ３変態点以上９９０℃以下の条件で圧延し、巻き取り温度が４００℃以上６００℃未満の条件で巻き取る熱間圧延工程と、
   前記熱間圧延工程後に、酸洗し、圧下率が８０％以上の条件で圧延する１次冷間圧延工程と、
   前記１次冷間圧延工程後に、均熱温度が６５０〜７８０℃、均熱時間が１０ｓ以上５５ｓ以下の条件で連続焼鈍する焼鈍工程と、
   前記焼鈍工程後に、圧下率が１〜１９％の条件で圧延する２次冷間圧延工程とを有することを特徴とする缶用鋼板の製造方法。