JP6137436B2 - 缶用鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Description
[1]質量%で、C:0.010%以上0.050%以下、Si:0.03%以下、Mn:0.3%以下、P:0.02%以下、S:0.02%以下、Al:0.01%以上0.10%以下、N:0.004%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼板表面から深さ50μmまでの組織における平均結晶粒径が10μm以下、全厚平均結晶粒径が10μm以上である缶用鋼板。
[2]前記成分組成として、更に、質量%で、B:0.0003%以上0.0030%以下を含有する前記[1]に記載の缶用鋼板。
[3]鋼板表面にめっき皮膜が形成された前記[1]または[2]に記載の缶用鋼板。
[4]板厚が0.1mm以上0.6mm以下である前記[1]〜[3]のいずれか1つに記載の缶用鋼板。
[5]前記[1]〜[4]のいずれか1つに記載の缶用鋼板の製造方法であり、
鋼スラブを加熱温度:1000℃以上1300℃以下で加熱し、800℃以上1000℃以下の仕上げ圧延温度で熱間圧延し、500℃以上700℃以下の温度で巻取り、酸洗、冷間圧延後、焼鈍前の鋼板の表面から深さ方向に50μmまでの相当転位密度ρが1.0×1015m−2以上である鋼板に対して600℃以上900℃以下の焼鈍を行う缶用鋼板の製造方法。
まず、本発明に係る缶用鋼板の成分組成について説明する。なお、以下において成分量の%表示は、特にことわらない限り質量%を意味する。
Cは0.010%未満となるとフェライト結晶粒の粗大化を招くため、C含有量の下限は0.010%とする。また、C含有量が0.050%を超えると降伏強度が上昇し、絞り成形時の加工性が低下するため、C含有量の上限は0.050%とする。よって、C含有量を0.010%以上0.050%以下とする。好ましくは、C含有量は0.015%以上とする。好ましくは、C含有量は0.040%以下とする。
Siは、意図的に含有しない場合にも、不純物成分として鋼中に残留し鋼板の耐食性およびめっきの密着性を劣化させる元素であり、良好な耐食性を確保するためには、Si含有量は0.03%以下とする。好ましくは、Si含有量は0.02%以下とする。
Mnは、鋼中SをMnSとして析出させることによってスラブの熱間割れを防止する。Sを析出固定するために、Mnを0.1%以上含有することが望ましい。また、Mnは固溶強化元素であり、降伏強度の上昇により絞り成形時の加工性を低下させるため、Mn含有量の上限は0.3%とする。
Pは固溶強化元素であり、降伏強度の上昇により絞り成形時の加工性を低下させる。また、Niめっきの密着性を低下させる元素であり、P含有量は0.02%以下とする。
Sは、スラブの熱間割れ防止の観点から極力少ないほうが好ましく、S含有量は0.02%以下とする。
Alは、0.01%以上含有することで鋼中のNと結合してAlNを形成し、固溶Nを低減することで鋼板の時効による降伏強度(YP)の上昇を抑制する。一方、Al含有量が0.10%を超えるとアルミナ等の介在物が生じやすくなり、加工後の欠陥発生率が増加する。そのため、0.10%以下とする。したがって、Al含有量を0.01%以上0.10%以下とする。Al含有量としては0.02%以上が好ましい。また、Al含有量としては0.08%以下が好ましく、0.06%以下がより好ましい。
Nは、AlやBと窒化物を形成し、無害化される傾向にあるが、N含有量は可能な限り少ないほうが好ましく、0.004%以下とする。好ましくは、N含有量は0.003%以下とする。
Bは、Alと同様に鋼中のNと結合してBNを形成し、固溶N量を低減することで時効による降伏強度(YP)の上昇を抑制する。また、鋼中のNを、AlNとなる前にBNとして析出させることにより、巻取り後の熱延鋼板の幅方向、長手方向の組織の均一性を高める作用を有している。従って、必要に応じて、Bを含有するようにする。しかしながら、B含有量が0.0003%未満では上記作用を発揮させにくくなる場合がある。また、B含有量が0.0030%を超えると、上記作用が飽和したり、固溶Bが増加して深絞り性の劣化を招いたりする場合がある。よって、B含有量は、0.0003%以上0.0030%以下とすることが好ましい。B含有量としては0.0005%以上がより好ましい。また、B含有量としては0.0020%以下がより好ましい。
本発明の缶用鋼板の組織は、特に限定されないが、フェライトを主相として含むことが好ましい。前記主相とは、フェライトを、面積率で90%以上含むことを意味し、面積率で95%以上含むことが好ましく、面積率で98%以上含むことがより好ましく、面積率で100%であってもよい。フェライト以外の残部としては、ベイナイト、パーライト、マルテンサイトが挙げられる。
鋼板表層の結晶粒径が大きいほど、耐肌荒れ性に劣る。特に、本発明の缶用鋼板では、鋼板表面から深さ50μmまでの組織における平均結晶粒径が10μmを超えると、所望の耐肌荒れ性を得られない。そのため、本発明の缶用鋼板では、鋼板表面から深さ50μmまでの組織における平均結晶粒径を10μm以下とする。
鋼板全厚の結晶粒径が小さいほど、降伏強度(YP)が高く、加工性に劣る。特に、本発明の缶用鋼板では、鋼板全厚の平均結晶粒径(以下、全厚平均結晶粒径と記す。)が10μm未満であると、所望の加工性を得られない。そのため、本発明の缶用鋼板では、全厚平均結晶粒径を10μm以上とする。全厚平均結晶粒径としては、15μm以上が好ましい。また、全厚平均結晶粒径の上限値は、特に限定されないが、極端な軟質化を防ぐため、40μm以下であることが好ましい。
プレス加工後の鋼板の表面粗さRaが小さいほど、耐肌荒れ性に優れる。特に、本発明の缶用鋼板では、プレス加工後の表面粗さRaが0.7μm以下であると、耐肌荒れ性を優れたものにすることができる。そのため、本発明の缶用鋼板では、プレス加工後の表面粗さRaを0.7μm以下とすることが好ましい。ここで、表面粗さRaは、算術平均粗さRaであり、JIS B0601:’01に基づいて、触針式粗さ測定器を用いて測定することができる。また、プレス加工後の表面粗さRaは焼鈍前の鋼板の表面から深さ方向に50μmまでの相当転位密度を変化させることによって調整することができる。
本発明の缶用鋼板にめっき皮膜を施す場合、鋼板の表面処理としてSnめっき、Niめっき、Crめっき等を施してもよい。さらに化成処理を施してもよいし、ラミネート等の有機皮膜を形成してもよい。
本発明の缶用鋼板は、板厚が0.1mm以上0.6mm以下である場合、加工性と耐肌荒れ性の双方を向上させるという効果が顕著に得られる。そのため、板厚を0.1mm以上0.6mm以下とすることが好ましい。より好ましくは、板厚は、0.1mm以上0.4mm以下である。本発明では、所望の板厚は、冷間圧延率を変化させることにより調整することができる。
続いて、本発明の缶用鋼板の製造方法について説明する。本発明の缶用鋼板の製造方法では、前述した成分組成からなるスラブを、加熱温度:1000℃以上1300℃以下で加熱し、800℃以上1000℃以下の仕上げ圧延温度で熱間圧延し、500℃以上700℃以下の温度で巻取り、酸洗、冷間圧延後、焼鈍前の鋼板の表面から深さ方向に50μmまでの相当転位密度ρが1.0×1015m−2以上である鋼板に対して600℃以上900℃以下の焼鈍を行う。
本発明において、鋼素材の溶製方法は特に限定されず、転炉、電気炉等、公知の溶製方法を採用することができる。また、溶製後、偏析等の問題から連続鋳造法によりスラブ(鋼素材)とするのが好ましいが、造塊−分塊圧延法、薄スラブ連鋳法等、公知の鋳造方法でスラブとしても良い。得られたスラブを、粗圧延した後又は直接熱間仕上げ圧延機に装入し、熱間圧延を行う。スラブ加熱温度は後述の仕上げ圧延温度確保の観点から1000℃以上とする。スラブ加熱温度が1300℃を超えると、窒化物が多量に発生し、焼鈍後未再結晶粒の残存を招き、降伏強度が上昇する。そのため、スラブ加熱温度は1300℃以下とする。
熱間圧延では、必要に応じて粗圧延を行った後、仕上げ圧延温度800℃以上1000℃以下で仕上げ圧延を行う。仕上げ圧延温度が800℃を下回ると、鋼板原板の組織が不均一になり、加工性や表面外観が劣化する。そのため、仕上げ圧延温度は800℃以上とする。また、1000℃を超えて圧延するとスケール疵などの原因となり表面外観を損ねる。そのため、仕上げ圧延温度は1000℃以下とする。
巻取り温度が500℃を下回ると、析出物の成長速度が小さくなり、微細析出物量が増加することで降伏強度(YP)が上昇する。このため、巻取り温度は500℃以上とする。また、巻取り温度が700℃を超えると表層のスケールが成長して表面欠陥の原因となりやすい。このため、巻取り温度は700℃以下とする。
巻取り後、酸洗、冷間圧延、洗浄をしてから、焼鈍を行うが、焼鈍前の鋼板の表面から深さ方向に50μmまでの相当転位密度を1.0×1015m−2以上とすることで、焼鈍後の鋼板表層の結晶粒を微細とすることができる。より好ましくは1.0×1016m−2以上とする。また、前記相当転位密度の上限値は、特に限定されないが、表面剥離の防止の観点から、1.0×1018m−2以下であることが好ましい。
相当転位密度は以下の方法によって測定することができる。焼鈍前の各々の鋼板から、10mm×10mmの試験片を採取し、試験片の裏面から板厚50μmとなるまで研磨を行った後、フッ酸にて裏面表層の研磨歪層を除去する。この試験片を用いてX線回折実験を行い、鋼板の(110)、(211)、(220)結晶面のピークの半値幅を求める。この半値幅を用いてWilliamson−Hall法により試験片の不均一歪εを求める。この不均一歪εを、非特許文献1(中島ら「X線回折を利用した転位密度の評価法」、CAMP−ISIJ、Vol.17、2004、p.396)中に記載の式:ρ=14.4ε2/b2に代入し、相当転位密度ρを求める。なお、bは、バーガースベクトルの大きさ(m)であり、bの値は2.5×10−10mである。
焼鈍は、連続焼鈍炉、箱焼鈍炉のいずれを用いた方法で行われても良い。焼鈍温度が600℃未満では、未再結晶粒が残存する恐れがある。一方、900℃を超える高温域で焼鈍を行うと、異常粗大粒が発生し、表面外観を損なう。そのため、焼鈍温度は600℃以上900℃以下とする。
<めっき処理>
焼鈍後、めっき処理を行ってもよい。めっき処理を行う場合、鋼板の表面処理としてSnめっき、Niめっき、Crめっき等を施してもよい。さらに化成処理を施してもよいし、ラミネート等の有機皮膜を形成してもよい。また、めっき処理後、表面粗度の調整などのため調質圧延を行うことが好ましい。この際、調質圧延の圧延率(伸長率)は、0.5%〜1.5%程度とすることが好ましい。
Claims (8)
- 質量%で、C:0.016%以上0.050%以下、Si:0.03%以下、Mn:0.3%以下、P:0.02%以下、S:0.02%以下、Al:0.01%以上0.10%以下、N:0.004%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有し、
鋼板表面から深さ50μmまでの組織における平均結晶粒径が10μm以下、全厚平均結晶粒径が10μm以上である缶用鋼板。 - 前記成分組成として、更に、質量%で、B:0.0003%以上0.0030%以下を含有する請求項1に記載の缶用鋼板。
- 鋼板表面にめっき皮膜が形成された請求項1または2に記載の缶用鋼板。
- 板厚が0.1mm以上0.6mm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の缶用鋼板。
- 質量%で、C:0.010%以上0.050%以下、Si:0.03%以下、Mn:0.3%以下、P:0.02%以下、S:0.02%以下、Al:0.01%以上0.10%以下、N:0.004%以下を含有し、残部がFeおよび不可避的不純物からなる成分組成からなる鋼スラブを加熱温度:1000℃以上1300℃以下で加熱し、800℃以上1000℃以下の仕上げ圧延温度で熱間圧延し、500℃以上700℃以下の温度で巻取り、酸洗、冷間圧延後、焼鈍前の鋼板の表面から深さ方向に50μmまでの相当転位密度ρが1.0×1015m−2以上である鋼板に対して600℃以上900℃以下の焼鈍を行う、鋼板表面から深さ50μmまでの組織における平均結晶粒径が10μm以下、全厚平均結晶粒径が10μm以上である、缶用鋼板の製造方法。
ここで、前記相当転移密度ρは、14.4ε2/b2から算出される(εは鋼板の不均一歪を表し、bは2.5×10−10mである。)。 - 前記成分組成として、更に、質量%で、B:0.0003%以上0.0030%以下を含有する、請求項5に記載の缶用鋼板の製造方法。
- 前記焼鈍を行った後、めっき処理を行う、請求項5または6に記載の缶用鋼板の製造方法。
- 前記缶用鋼板の板厚が0.1mm以上0.6mm以下である、請求項5〜7のいずれか1項に記載の缶用鋼板の製造方法。
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