JP6515294B2

JP6515294B2 - 容器用鋼板

Info

Publication number: JP6515294B2
Application number: JP2016108922A
Authority: JP
Inventors: 寿勝加藤; 誠荒谷; 博之 ▲浜▼田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2016-05-31
Filing date: 2016-05-31
Publication date: 2019-05-22
Anticipated expiration: 2036-05-31
Also published as: JP2017214619A

Description

本発明は、容器用鋼板に関する。本発明は、特に、硬質で加工性に優れ、かつ、時効硬化性を有する容器用鋼板に関するものである。

ＪＩＳＧ３３０３「ぶりき及びぶりき原板」や、ＪＩＳＧ３３１５「ティンフリースチール」に規定される鋼板（容器用鋼板、缶用鋼板）は、その用途に要求される硬さに応じて調質度がＴ−１〜ＤＲ−１０（番号が大きい程、硬質であることを表す）に分類されている。このうち、調質度がＴ−１〜Ｔ−６の鋼板は、「低炭素鋼一回圧延」法、すなわち、低炭素鋼を一回冷間圧延した後、焼きなまし（再結晶焼鈍）することで、また、調質度がＤＲ−８〜ＤＲ−１０の鋼板は、「低炭素鋼二回圧延」法、すなわち、上記焼きなまし処理後の鋼板に二回目の冷間圧延をすることで製造すると規定されている。

上記「低炭素鋼一回圧延」法で製造される容器用鋼板のうち、調質度がＴ−１〜Ｔ−３の鋼板の焼きなまし処理は、バッチ焼鈍炉ＢＡＦを用いた「バッチ焼鈍法（ボックス焼鈍）」で、また、調質度がＴ−４〜Ｔ−６の鋼板の焼きなまし処理は、連続焼鈍ラインＣＡＬを用いた「連続焼鈍法」で施すのが一般的である。

ところで、近年、容器用鋼板の製造工程は、生産性を高める観点から、設備の連続化が進められており、その一環として、処理時間が長いバッチ焼鈍から高温・短時間で処理することができる連続焼鈍への切り替えが進められている。また、容器用鋼板の分野においては、ユーザーにおける材料コストの低減を図る観点から、硬質化（Ｔ−１〜Ｔ−３からＴ−４〜Ｔ−６への切り替え）による板厚低減（板厚０．２０ｍｍ未満）が積極的に進められている。その結果、連続焼鈍法で製造する容器用鋼板の比率は、近年、大きく上昇している。

しかし、硬質化や薄肉化、それに伴う連続焼鈍化は、鋼板の加工性の低下を招く。さらに、板厚の薄い鋼板を連続焼鈍法で製造することは、通板長の延長による生産性の低下を招くだけでなく、急速加熱、急速冷却に伴うヒートバックルや蛇行による板破断等の操業トラブルが発生し易く、安定生産することが難しくなるため、高度の通板技術が必要とされる。一方、バッチ焼鈍から連続焼鈍への切り替えに伴い、バッチ焼鈍炉の生産能力には余裕がある状態が続いている。そこで、より硬質で、加工性に優れる容器用鋼板をバッチ焼鈍で製造する技術の開発が望まれている。

高強度化と薄肉化の両立を図る技術としては、上述した「低炭素鋼二回圧延」法がある。例えば、特許文献１には、低炭素鋼を素材とし、バッチ焼鈍することで、Ｔ−１からＤＲ−１０までの調質度の鋼板を製造する技術が提案されている。しかし、この方法は、Ｔ−４以上の調質度を得るためには、２回目の冷間圧延の圧下率を１５％以上とする必要があり、鋼板の延性低下が大きいため、加工性が要求される用途には使用できない。

また、特許文献２には、質量％で、Ｃ：０．０１８〜０．０６０％、Ｍｎ：０．２０〜０．３０％、Ａｌ：０．０２０〜０．０８０％、Ｎ：０．００３〜０．０１３％を含有する一次冷延後の鋼板に、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）を施し、１〜２０％の二次冷延を行うことで、高強度かつ高ｒ値で、エキスパンド成形性に優れる３ピース缶用鋼板を製造する技術が提案されている。

特開２０１３−１１９６４９号公報特開２００９−９７０４５号公報

しかしながら、上記特許文献１や特許文献２に提案された技術は、いずれも、二次冷延による生産性の低下やコストの上昇を招くため、容易に採用できないという問題がある。

また、上記技術では、バッチ焼鈍で鋼板を製造しているため、得られる鋼板は基本的に焼付硬化性を有さない。そのため、容器としての強度を確保する観点から、より高い調質度の鋼板が求められたり、板厚の低減が制限されたりするという問題もある。

本発明は、従来技術が抱える上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、硬質で加工性に優れ、時効硬化性を有する容器用鋼板を提供することにある。

発明者らは、上記の課題を解決するべく、素材となる低炭素鋼の成分組成と製造条件に着目して鋭意検討を重ねた。その結果、鋼素材のＡｌ含有量を高めることにより、焼きなまし（バッチ焼鈍）での浸窒を促進してＡｌＮの析出量を高めるとともに固溶Ｎ量（固溶窒素量）を所定量以上確保することで、硬質で加工性に優れるとともに時効硬化性を有する容器用鋼板が得られることを見出し、本発明を開発するに至った。

上記知見に基づく本発明は、
［１］Ｃ：０．０１０〜０．０５０ｍａｓｓ％、Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以下、Ｍｎ：０．１０〜０．４０ｍａｓｓ％、Ｐ：０．０２０ｍａｓｓ％以下、Ｓ：０．０２０ｍａｓｓ％以下、Ｎ：０．００６０〜０．０２０ｍａｓｓ％、Ａｌ：０．０４０〜０．２００ｍａｓｓ％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、固溶Ｎ量が０．００５０ｍａｓｓ％以上であり、平均ｒ値が１．２〜１．４であり、かつ、時効指数が１０ＭＰａ以上である容器用鋼板。
［２］粒径３．１μｍ以上の炭化物が面積０．１３７５ｍｍ×０．１３７５ｍｍあたり３０個以上存在し、かつ、前記面積あたりの全炭化物の個数に対する前記粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数の割合が６０％以上である［１］に記載の容器用鋼板。
［３］上記成分組成に加えて、さらに、Ｃｒ：０．０１〜０．１０ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｖ：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％およびＺｒ：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有する［１］または［２］に記載の容器用鋼板。
［４］前記［１］〜［３］のいずれかに記載の容器用鋼板の少なくとも片方の表面にＳｎ、Ｃｒ、Ｎｉから選ばれる１種以上からなるめっき層を有し、該めっき層の片面あたりの付着量が１ｍｇ/ｍ^２以上である容器用鋼板。
［５］前記［１］〜［４］のいずれかに記載の容器用鋼板の少なくとも片方の表面に塗油層を有し、該塗油層の片面あたりの付着量が１ｍｇ／ｄｍ^２以上である容器用鋼板。

本発明によれば、加工性に優れ、しかも、硬質で時効硬化性を有する容器用鋼板を提供することができる。本発明によれば、バッチ焼鈍により製造しても、時効硬化性を有する容器用鋼板を提供することができる。本発明によれば、板厚の低減が制限されず、生産性の低下やコストの上昇が抑えられ、安定して製造することができる容器用鋼板を提供することができる。

まず、本発明の基本的技術思想について説明する。

調質度がＴ−４以上の容器用鋼板をバッチ焼鈍で製造するときに用いる鋼については、従来、ＡＳＴＭに規定された、一般の食品容器に用いられるＭＲ型鋼にＰを添加したＭＣ型鋼や、上記ＭＲ型鋼やＭＣ型鋼にＮを添加したＮ型鋼が知られている（「ぶりきとティンフリー・スチール」東洋鋼鈑株式会社著、アグネ社発行、１９７４年５月１０日、ｐ．２１−２２）。

しかし、Ｐは、鋼の強度や硬さを高める効果が大きい元素であるが、偏析を起こしやすく、また、容器用鋼板に求められる最も重要な特性である耐食性を低下させる元素でもある。そのため、Ｐを添加した鋼板は現在では用いられていない。

また、Ｎは、連続焼鈍で鋼板を製造するときには、僅かな添加で鋼板の硬さを高めることができる有用な元素である。また、Ｎは、連続焼鈍のように高温から急冷する場合には、フェライト中に過飽和な固溶状態で存在するため、調質圧延後の時効硬化性（焼付硬化性）を高める効果がある。しかし、通常の製鋼設備では、０．０１５ｍａｓｓ％を超える窒素を鋼中に含有させるのは難しい。

ところで、食缶等に用いられる容器用鋼板は、優れた耐食性が要求されることから、鋼への含有が許容されている成分は少なく、上記ＰやＮ以外に鋼を強化（硬質化）する成分として挙げられるのはＳｉとＭｎしかない。しかし、ＳｉやＭｎの添加は、バッチ焼鈍で鋼板表面に濃化し、酸化膜を形成することによって、テンパーカラーと称される外観不良や、それに伴う耐食性の低下を引き起こすため、好ましくない。

そこで、本発明者らは、容器用鋼板の素材（スラブ）の成分組成に加えて、製造条件にも着目して、鋼板の硬さを高める方法について検討を重ねた。その結果、鋼成分としてＡｌを従来よりも高めに添加し、焼きなまし（バッチ焼鈍）における浸窒を促進し、鋼板中のＮ含有量を高めることによってＡｌＮの析出量を高めることで高硬質化を図ることができること、また、上記焼きなまし（バッチ焼鈍）時に鋼板中に浸入し、Ａｌと結合せずに残った固溶Ｎ（フリーＮ）は、時効硬化性を有し、塗装・焼付後の硬さ（調質度）を高める効果を有することを見出し、本発明を開発するに至った。

次に、本発明の容器用鋼板の鋼素材の成分組成について説明する。

Ｃ：０．０１０〜０．０５０ｍａｓｓ％
Ｃは、鋼の強度に最も大きな影響を与える元素であり、バッチ焼鈍で十分な硬さ（ＨＲ３０Ｔで５０以上）を得るためには０．０１０ｍａｓｓ％以上含有させる必要がある。一方、Ｃ含有量が０．０５０ｍａｓｓ％を超えると、バッチ焼鈍時に鋼板表面にグラファイトが析出し、調質圧延時に光沢異常を引き起こすおそれがある。よって、Ｃ含有量は０．０１０〜０．０５０ｍａｓｓ％の範囲とする。Ｃ含有量は、好ましくは０．０２０〜０．０５０ｍａｓｓ％の範囲である。Ｃ含有量が０．０２０ｍａｓｓ％以上であると、硬さ（調質度）がより高められ、ＨＲ３０Ｔで５４以上の硬さを得ることができる。Ｃ含有量は、より好ましくは０．０３０〜０．０５０ｍａｓｓ％の範囲である。

Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以下
Ｓｉは、脱酸材として添加される元素であるが、鋼を固溶強化して硬さを高める元素でもある。しかし、多量に添加すると、スケール性の表面欠陥を引き起こしたり、バッチ焼鈍時に鋼板表面に濃化し、テンパーカラーを発生して外観を損ねたり、めっき性を阻害して耐食性を低下させたりする。よって、本発明では、Ｓｉは０．０５ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは０．０２ｍａｓｓ％以下である。

Ｍｎ：０．１０〜０．４０ｍａｓｓ％
Ｍｎは、Ｓによる熱間脆性を防止し、熱間加工性を改善する元素である。また、Ｍｎは、固溶強化能があり、結晶粒を微細化し、硬さを高める効果も有する。そこで、本発明では、Ｍｎを０．１０ｍａｓｓ％以上添加する。一方、Ｍｎは、０．４０ｍａｓｓ％を超えて過剰に添加すると、バッチ焼鈍時に鋼板表面に濃化してテンパーカラーを発生したり、耐食性を低下させたりする。よって、本発明では０．１０〜０．４０ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは０．２４〜０．３５ｍａｓｓ％の範囲である。

Ｐ：０．０２０ｍａｓｓ％以下
Ｐは、鋼中に不可避的に浸入してくる不純物元素であり、また、耐食性を低下させる元素でもあるため、できるだけ低減することが望ましい。よって、本発明では、Ｐは０．０２０ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは０．０１６ｍａｓｓ％以下である。

Ｓ：０．０２０ｍａｓｓ％以下
Ｓは、Ｐと同様、鋼中に不可避的に浸入してくる不純物元素であり、鋼の熱間加工性を害したり、耐食性を低下させたりする有害元素でもある。よって、本発明では、Ｓは０．０２０ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは０．０１０ｍａｓｓ％以下であり、より好ましくは０．００９ｍａｓｓ％であり、さらに好ましくは０．００５ｍａｓｓ％以下である。

Ａｌ：０．０４０〜０．２００ｍａｓｓ％
Ａｌは、バッチ焼鈍において、鋼中のＮおよび浸窒したＮとＡｌＮを形成し、析出効果および細粒化効果を介して焼鈍後の鋼板の硬さを高める効果を有する。さらに、発明者らの新規知見によれば、Ａｌは、雰囲気ガス中の窒素の鋼板中への浸入（浸窒）を促進して固溶Ｎ量を増大し、時効硬化性を高める作用効果を有する。これらの効果を得るためには、Ａｌを０．０４０ｍａｓｓ％以上含有させる必要がある。しかし、０．２００ｍａｓｓ％を超える過剰な添加は、上記効果が飽和する他、再結晶温度を高めたり、粒成長を過度に阻害したりする。よって、本発明では、Ａｌは０．０４０〜０．２００ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは０．０５０〜０．２００ｍａｓｓ％であり、より好ましくは０．０６０〜０．１００ｍａｓｓ％の範囲である。

Ｎ：０．００２０〜０．０１５０ｍａｓｓ％
Ｎは、上記Ａｌと結合して微細なＡｌＮを形成し、析出効果と細粒化効果により鋼板の硬さを高める効果がある。また、上記の効果を得るためには、鋼素材中にＮを０．００２０ｍａｓｓ％以上含有させる必要がある。しかし、容器用鋼板の通常の溶製条件において、０．０１５０ｍａｓｓ％を超えるＮを安定して鋼素材中に含有させるのは困難である。よって、Ｎは０．００２０〜０．０１５０ｍａｓｓ％の範囲とする。好ましくは０．００３０〜０．０１０ｍａｓｓ％の範囲である。

本発明の容器用鋼板の鋼素材は、上記必須とする成分の他には、バッチ焼鈍時における鋼板表面へのグラファイトの析出を抑制する目的で、Ｃｒ：０．０１〜０．１０ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｖ：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％およびＺｒ：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有することができる。特に、Ｃｒは、上記効果の他に、バッチ焼鈍における鋼板表面へのグラファイトの析出を抑制し、めっき後の耐食性を向上する効果があるので、添加するのが好ましい。

それらの効果は、Ｃｒは０．０１ｍａｓｓ％以上で、Ｔｉ、Ｎｂ、ＶおよびＺｒは、それぞれ０．００５ｍａｓｓ％以上の含有で得られる。一方、Ｃｒの含有量が０．１０ｍａｓｓ％超、Ｔｉ、Ｎｂ、ＶおよびＺｒの含有量が、それぞれ０．０５ｍａｓｓ％超であると、バッチ焼鈍時にテンパーカラーが発生し、表面品質や耐食性を損なうおそれがある。よって、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＶおよびＺｒを添加する場合には、上記範囲で添加するのが好ましい。より好ましくは、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｎｂ、ＶおよびＺｒの含有量はそれぞれ、Ｃｒ：０．０１〜０．０５ｍａｓｓ％、Ｔｉ：０．００５〜０．０１ｍａｓｓ％、Ｎｂ：０．００５〜０．０１ｍａｓｓ％、Ｖ：０．００５〜０．０１ｍａｓｓ％およびＺｒ：０．００５〜０．０１ｍａｓｓ％の範囲である。

本発明の容器用鋼板の鋼素材における上記成分以外の残部は、Ｆｅおよび不可避的不純物である。

次に、本発明の容器用鋼板（製品板）の成分組成について説明する。

上記に説明した鋼素材中のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、ＳおよびＡｌは、通常の容器用鋼板の製造方法、製造条件であれば、鋼素材の組成のまま製品板となる。しかし、本発明において、Ｎは、バッチ焼鈍時に雰囲気ガス中の窒素が鋼中に浸入（浸窒）することから、必ずしも鋼素材中のＮの含有量と製品板中のＮの含有量とは一致しない。

本発明の容器用鋼板において、Ｎは、０．００６０〜０．０２０ｍａｓｓ％である。本発明において、バッチ焼鈍において鋼中に浸入（浸窒）した窒素は、鋼中のフリーＡｌと結合してＡｌＮを形成し、析出効果と細粒化効果で鋼板の硬さを高める効果がある。また、上記バッチ焼鈍時に鋼板中に浸入し、Ａｌと結合しなかったフリーなＮ（固溶Ｎ）は、容器製造時における塗装焼付工程で炭窒化物を形成して析出し、塗装焼付後の鋼板硬さを高める効果、いわゆる時効硬化能（焼付硬化性）を有する。このような効果を得るために、容器用鋼板（製品板）におけるＮの含有量を０．００６０ｍａｓｓ％以上とする。Ｎの含有量は、好ましくは０．００８０ｍａｓｓ％以上であり、より好ましくは０．０１０ｍａｓｓ％以上である。一方、Ｎの含有量が０．０２０ｍａｓｓ％を超えると、熱間圧延中にスラブ割れを伴い、表面疵が発生するおそれがあるため、Ｎの含有量は０．０２０ｍａｓｓ％以下とする。好ましくは０．０１８ｍａｓｓ％以下であり、より好ましくは０．０１６ｍａｓｓ％以下である。

なお、上記時効硬化能は、本発明では、調質圧延後の鋼板に、２１０℃×２０ｍｉｎの時効処理を施した前後におけるＨＲ３０Ｔ硬さの上昇量で定義する。
本発明者らの調査研究によれば、上記時効硬化能をＨＲ３０Ｔ硬さで４以上とするためには、バッチ焼鈍後の鋼板中に０．００５０ｍａｓｓ％（５０ｍａｓｓｐｐｍ）以上の固溶Ｎが存在することが必要であることが明らかとなっている。よって、本発明では、バッチ焼鈍後の固溶Ｎ量を０．００５０ｍａｓｓ％以上とする。好ましくは０．００５５ｍａｓｓ％（５５ｍａｓｓｐｐｍ）以上であり、より好ましくは０．００５９ｍａｓｓ％（５９ｍａｓｓｐｐｍ）以上であり、さらに好ましくは０．００６０ｍａｓｓ％（６０ｍａｓｓｐｐｍ）以上である。ここで、調質圧延後の硬さが４上昇するということは、調質度が１つ上がることと同じである。即ち、調質圧延後の調質度がＴ−３の鋼板が、その後の焼付塗装における時効硬化で、調質度がＴ−４となることを意味する。

粒径３．１μｍ以上の炭化物の存在密度
本発明の容器用鋼板は、粒径３．１μｍ以上の炭化物が面積０．１３７５ｍｍ×０．１３７５ｍｍあたりに３０個以上存在する組織を有することが好ましい。また、前記面積あたりの全炭化物の個数に対する前記粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数の割合［（粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数／全炭化物の個数）×１００］が６０％以上であることが好ましい。これにより、より高強度で、かつ、より加工性に優れる容器用鋼板が得られやすくなる。粒径３．１μｍ以上の炭化物は、上記面積あたりに４０個以上存在することがより好ましい。

本発明における粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数及び全炭化物の個数に対する前記粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数の割合は、次のように求めたものである。容器用鋼板（板厚１／２における圧延方向断面）に、腐食液（５ｍａｓｓ％ピクリン酸アルコール溶液、「ピクラール」）を塗布して十分にエッチング（８０℃、６０秒）した後、前記腐食液をエタノールで洗い流し、４００倍の光学顕微鏡で０．１３７５ｍｍ×０．１３７５ｍｍの視野中に存在する炭化物を観察し撮影する。そして、撮影した画像から、粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数をカウントする。また、前記画像から全炭化物の個数をカウントし、［（粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数）／（全炭化物の個数）×１００］の式より全炭化物の個数に対する粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数の割合を求める。なお、ここで、全炭化物の個数は、前記撮影した画像から視認可能な炭化物の総数（粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数と、粒径３．１μｍ未満の炭化物の個数の合計）である。また、炭化物の粒径は、炭化物の最小径とし、例えば炭化物の形状が楕円等で短径と長径が存在する場合は、短径の値とする。

以上からなる本発明の容器用鋼板は以下の特性を有する。

平均ｒ値：１．２〜１．４
容器用鋼板の平均ｒ値（平均塑性歪比）は、１．２〜１．４である。平均ｒ値が１．２以上であると、加工性、特に、深絞り加工性が良好になる。また、ｒ値が１．４以下であると、深絞り加工による円筒加工後、溶接した缶にエキスパンド加工を施したときの缶の高さの均一性が良好になる。

本発明における平均ｒ値は、圧延方向に対して０°方向（Ｌ方向）、４５°方向（Ｄ方向）、９０°方向（Ｃ方向）を引張方向とするＪＩＳ５号引張試験片を容器用鋼板から採取し、これらの試験片に１０％の単軸引張歪を付与したときの各試験片の幅方向真歪と板厚方向真歪を測定し、これらの測定値から、ＪＩＳＺ２２５４（２００８年）の規定に準拠して算出したものである。なお、容器用鋼板の平均ｒ値は、バッチ焼鈍条件（均熱温度、均熱時間）を調整すること等により調整できる。

時効指数：１０ＭＰａ以上
本発明の容器用鋼板の時効指数（ＡＩ：ＡｇｉｎｇＩｎｄｅｘ）は、１０ＭＰａ以上である。すなわち、本発明の容器用鋼板は、時効硬化性を有するものである。時効指数が１０ＭＰａ以上であることで、塗装・焼付後の硬さ（調質度）が十分に高められる。時効指数は、好ましくは１５ＭＰａ以上である。一方、時効指数の上限は特に制限されないが、時効指数が大きすぎると耐常温時効性が劣化し加工性が低下する場合があるため、本発明の容器用鋼板の時効指数は、４５ＭＰａ以下が好ましく、３０ＭＰａ以下がより好ましい。

本発明における時効指数は、容器用鋼板の圧延方向を引張方向として採取したＪＩＳ５号引張試験片に７．５％の予歪を加えた後、１００℃で３０分の熱処理を施し、再度引張試験を行って、熱処理前の応力（７．５％予歪付与後の応力）と熱処理後の降伏応力との差から求めたものである。なお、容器用鋼板の時効指数は、バッチ焼鈍条件（均熱温度、均熱時間、雰囲気条件）を調整すること等により調整できる。

硬さ
本発明の容器用鋼板の硬さ（時効処理前の硬さ）はＨＲ３０Ｔで、５０以上であることが好ましく、５４以上であることがより好ましい。調質度としては、Ｔ−１以上であることが好ましく、Ｔ−２以上であることがより好ましい。

時効硬化能
本発明の容器用鋼板の硬さは、時効処理（２１０℃×２０ｍｉｎの時効処理）の前後で、ＨＲ３０Ｔで４以上上昇することが好ましく、５以上上昇することがより好ましい。
また、時効処理後の硬さは、強度維持の点から、ＨＲ３０Ｔで５７以上であることが好ましく、６０以上であることがより好ましい。

板厚
本発明の容器用鋼板の板厚は、特に限定されないが、容器としての強度を確保する点等から、０．１０ｍｍ以上が好ましく、０．１５ｍｍ以上がより好ましい。また、コストの低減を図る点等から、０．２５ｍｍ以下が好ましく、０．２２ｍｍ以下がより好ましい。

次に、本発明の容器用鋼板の製造方法について説明する。

本発明の容器用鋼板の製造方法としては、上記成分組成を有する鋼素材（スラブ）を、熱間圧延し、冷間圧延し、浸窒処理を伴うバッチ焼鈍し、調質圧延する方法が好ましい。

（鋼素材）
鋼素材の製造方法については、特に制限はないが、例えば、転炉や電気炉等で鋼を溶製し、取鍋処理や真空脱ガス処理等で上記成分組成を満たす鋼成分に調製した後、連続鋳造法あるいは造塊−分塊圧延法等で鋼素材（スラブ）とする方法が好ましい。なお、成分組成の均一性や、材質の均一性の観点からは、連続鋳造法を用いるのがより好ましい。

（熱間圧延）
上記鋼素材（スラブ）は、その後、熱間圧延して熱延板とするが、上記熱間圧延は、上記スラブを１０５０〜１３００℃の温度に再加熱した後、仕上圧延終了温度をＡｒ_３変態点以上として行うのが望ましい。
上記スラブの再加熱温度が１０５０℃未満では、変形抵抗（圧延負荷）が増大して熱間圧延するのが難しくなったり、上記仕上圧延終了温度を確保することが困難となったりする。一方、スラブの再加熱温度が１３００℃を超えると、スケールロスが大きくなったり、表面疵が発生したりするようになるので好ましくない。

また、熱間圧延における仕上圧延終了温度がＡｒ_３変態点未満となると、熱延後の結晶粒が粗大化して、材質不良や形状不良を引き起こすおそれがある。ただし、仕上圧延終了温度が高過ぎると、スケール起因の表面欠陥が発生するようになるので、上限は１０００℃程度とするのが好ましい。
なお、上記熱間圧延は、上記仕上圧延終了温度を確保できる限り、連続鋳造後の高温スラブを、再加熱することなく、そのまま連続して行ってもよい。

上記熱間圧延のコイル巻取温度は、４５０〜７５０℃の範囲とするのが好ましい。コイル巻取温度が４５０℃未満では、鋼板の形状が悪化するおそれがある。一方、コイル巻取温度が７５０℃を超えると、鋼板表面に生成するスケールが厚くなり、酸洗性に悪影響を及ぼしたり、鋼板表層の結晶粒を粗大化させたりするので好ましくない。

（冷間圧延）
上記熱間圧延後の鋼板は、その後、酸洗し、冷間圧延して所定の板厚の冷延板とする。
上記冷間圧延における圧下率は、常法に準じて決定すればよく、特に制限はないが、加工性や異方性を改善する観点から、７０〜９８％の範囲とするのが好ましい。

（バッチ焼鈍）
上記冷間圧延後の鋼板（冷延板）に、その後、６００℃以上６８０℃以下の温度で３〜１６ｈｒ均熱保持するバッチ焼鈍を施すことが好ましい。バッチ焼鈍を採用することで、バッチ焼鈍時に雰囲気ガス中の窒素を前記鋼板中に良好に浸窒させることができる。浸窒した窒素は、鋼板中のＡｌと結合し、鋼板中に微細なＡｌＮを析出する。これにより、硬質の容器用鋼板を得ることができる。

また、バッチ焼鈍における均熱温度を６００℃以上６８０℃以下とする理由は、６００℃未満では、再結晶が不完全となり、組織も不均一となって、均質な材質と優れた加工性を得ることが難しくなるおそれがあるほか、浸窒が十分に進行しないため、析出するＡｌＮ量が不足して硬質化が不十分となったり、固溶Ｎ量が不足して所定の時効硬化能が得られなくなるからである。一方、均熱温度が６８０℃を超えると、セメンタイトが粗大化して延性の低下を招くおそれがある。また、鋼板表面へのＣ、Ｓｉ、Ｍｎ等の濃化や析出が著しくなり、テンパーカラーが発生したり、耐食性を阻害したりする。さらに、焼鈍時に鋼板の焼付きが生じるおそれがある。

また、均熱時間を３〜１６ｈｒとする理由は、３ｈｒ未満では再結晶が十分に進行せず、組織も不均一となって、均質な材質と優れた加工性を得ることが難しくなるとともに、浸窒が不十分となり、上記した硬質化が不足したり、所期した時効硬化能が得られなくなるからである。一方、均熱時間が１６ｈｒを超えると、結晶粒が粗大化して鋼板が軟質化しやすくなり、所望の硬さの鋼板が得られなくなるからである。バッチ焼鈍におけるより好ましい均熱温度は６１０〜６５０℃の範囲である。バッチ焼鈍におけるより好ましい均熱時間は６〜１０ｈｒの範囲である。

ここで、重要なことは、前述したように、このバッチ焼鈍において、焼鈍雰囲気ガス中の窒素を鋼板中に浸窒させ、鋼中のＡｌと結合させてＡｌＮを析出させるとともに、焼鈍後の鋼板中の固溶Ｎ量を０．００５０ｍａｓｓ％以上として、時効硬化能を確保することである。

上記の浸窒を起こさせるためには、バッチ焼鈍における雰囲気ガスを浸窒性とする必要がある。上記の浸窒性ガスとしては、露点が−２０℃以下で、Ｈ_２：１〜１０ｖｏｌ％、Ｎ_２：５０ｖｏｌ％以上を含有し、残部：不活性ガス（０ｖｏｌ％も含む）からなる混合ガスを用いるのが好ましい。

（調質圧延）
上記バッチ焼鈍後の鋼板に、形状矯正や表面粗度の付与、機械的特性の改善（降伏伸びの消失、調質度の調整、歪時効性の付与）等を目的として調質圧延（スキンパス）を施し、容器用鋼板とする。
ここで、上記調質圧延の伸び率（圧下率）を０．５％以上２．０％以下の範囲に制限することが好ましい。伸び率が０．５％未満では、上記調質圧延の効果を確実に得ることが難しくなる。一方、調質圧延の伸び率を２．０％超とすると、鋼板の延性低下や異方性の増大を招き、所望の加工性を確保することが難しくなる。なお、硬さ（調質度）を重視し、加工性がそれほど要求されない用途向けの鋼板に対しては、調質圧延の伸び率を上記範囲より高めて製造してもよいことは勿論である。

（表面処理）
上記のようにして得た容器用鋼板は、その後、電気めっきライン等に通板して電気めっき処理を施して、例えば、電気錫めっき処理を施してＪＩＳＧ３３０３に規定の「ぶりき」や、電解クロム酸処理を施して金属クロムとクロム水和酸化物の２層からなるＪＩＳＧ３３１５に規定の「ティンフリースチール」等のめっき層を有する容器用鋼板とすることができる。なお、上記電気めっき処理は、上記電気錫めっき処理や電解クロム酸処理に限定されるものではない。めっき層の種類としては、Ｓｎ、Ｃｒ、Ｎｉから選ばれる１種以上からなるものが好ましい。また、めっき付着量は、特に制限されないが、片面あたり１ｍｇ/ｍ^２以上とされるのが好ましく、１０ｍｇ/ｍ^２以上とされるのがより好ましい。

また、上記のようにして得た容器用鋼板又はめっき層を有する容器用鋼板の表面に油を塗布し、塗油層を有する容器用鋼板としてもよい。塗油層が設けられることで、防錆性がより高められる。前記油としては、特に制限されず、公知の油を用いることができる。前記油としては、例えば、植物油、動物油、鉱物油等の天然油、炭化水素、エステル、アミド等の合成油等が挙げられる。前記油としては合成油が好ましい。合成油のなかでもエステルが好ましい。前記エステルとしては二塩基酸ジエステルが好ましい。前記二塩基酸ジエステルとしては、例えば、アジピン酸ジヘキシル、アジピン酸ジオクチル、アジピン酸ジノニル、アジピン酸ジデシル、アジピン酸ジドデシル、アゼライン酸ジヘキシル、アゼライン酸ジオクチル、アゼライン酸ジノニル、アゼライン酸ジデシル、アゼライン酸ジドデシル、セバシン酸ジヘキシル、セバシン酸ジオクチル、セバシン酸ジノニル、セバシン酸ジデシル、セバシン酸ジドデシル等が挙げられる。また、塗油層の付着量は、特に制限されないが、片面あたり１ｍｇ／ｄｍ^２以上とされるのが好ましい。油の塗布方法としては、特に制限されず、例えば、静電塗油法、ロールコート法、バーコート法、浸漬法、スプレー法等の公知の方法が挙げられる。

また、本発明の容器用鋼板は、上記電気めっき処理を施すことなく、塗装を施して塗装鋼板として用いてもよいし、無処理のまま使用してもよく、特に制限はない。

表１に示したＡ〜Ｆの成分組成を有する鋼素材（スラブ）を連続鋳造法で製造し、１１５０℃の温度に再加熱した後、仕上圧延終了温度ＦＤＴを８８０℃、巻取温度ＣＴを６１０℃とする熱間圧延により板厚が２．３ｍｍの熱延板とし、酸洗して鋼板表面のスケールを除去した後、１回の冷間圧延で板厚が０．２０２ｍｍ（圧下率９１％）の冷延板とした。
次いで、上記冷延板に、バッチ焼鈍炉で表２に示した条件で再結晶焼鈍を施した後、表２に示した伸び率の調質圧延を施して容器用鋼板（原板）とした。その後、前記原板を電気めっきラインＥＴＬに通板し、表２に示す片面あたりのめっき付着量の電気めっきを両面に施した後、表２に示す条件で両面に油を塗布して容器用鋼板（製品板）とした。ただし、表２中、Ｎｏ．３の容器用鋼板（原板）にはめっきを施していない。

斯くして得た製品板からサンプルを採取し、以下の試験に供した。

＜固溶Ｎ量の測定＞
上記の各サンプルから分析用試料を採取し、めっき層を除去した後、不活性ガス中で上記試料を加熱・融解して試料中の窒素をＮ_２として抽出・分離した後、熱伝導度検出器で全窒素量（全Ｎ量）を定量した。次いで、電解臭素メタノール分解法（湿式Ｎ分析）で析出物（窒化物）を形成している窒素量（析出窒素量）を定量した。そして、全窒素量から析出窒素量を差し引いた値を固溶Ｎ量とした。

＜平均ｒ値の測定＞
上記の各サンプルから、圧延方向に対して０°方向（Ｌ方向）、４５°方向（Ｄ方向）、９０°方向（Ｃ方向）を引張方向とするＪＩＳ５号引張試験片を採取し、これらの試験片に１０％の単軸引張歪を付与したときの各試験片の幅方向真歪と板厚方向真歪を測定し、これらの測定値から、ＪＩＳＺ２２５４の規定に準拠し下記式にて平均ｒ値を算出した。
平均ｒ値＝（ｒ_Ｌ＋２ｒ_Ｄ＋ｒ_Ｃ）／４
ただし、ｒ_Ｌ、ｒ_Ｄ、ｒ_Ｃは、それぞれ、圧延方向、圧延方向に対して４５°方向、圧延方向に対して９０°方向のｒ値である。

＜時効指数（ＡＩ）の測定＞
上記の各サンプルの圧延方向を引張方向として採取したＪＩＳ５号引張試験片に引張試験機にて７．５％の予歪を加えた後、１００℃で３０分の熱処理を施し、再度引張試験を行って、熱処理前の応力（７．５％予歪付与後の応力）と熱処理後の降伏応力の差から時効指数（ＡＩ）を求めた。

＜粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数の測定及び全炭化物の個数に対する粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数の割合の測定＞
上記の各サンプル（板厚１／２における圧延方向断面）に、腐食液（５ｍａｓｓ％ピクリン酸アルコール溶液、「ピクラール」）を塗布して十分にエッチング（８０℃、６０秒）した後、前記腐食液をエタノールで洗い流し、４００倍の光学顕微鏡で０．１３７５ｍｍ×０．１３７５ｍｍの視野中に存在する炭化物を観察し、撮影した。そして、撮影した画像から、粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数をカウントした。また、前記画像から全炭化物の個数をカウントし、［（粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数）／（全炭化物の個数）×１００］の式より全炭化物に対する粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数の割合を求めた。
これらの測定結果を表２に示した。

＜調質圧延後の硬さ評価＞
上記の各サンプルの硬さＨＲ３０Ｔを測定し、硬さがＨＲ３０Ｔで５０以上を硬さ良（○）、５０未満を硬さ不良（×）と評価した。

＜時効硬化性の評価＞
上記の各サンプルについて、２１０℃×２０ｍｉｎの時効処理を施した後の硬さＨＲ３０Ｔを測定し、調質圧延後（時効処理前）の硬さとの差から時効硬化性を評価した。具体的には、ＨＲ３０Ｔ硬さの上昇量が５以上を時効硬化性優（◎）、５未満から３以上を時効硬化性良（○）、３未満を時効硬化性劣（×）と評価し、優（◎）と良（○）を合格とした。

＜耐錆性の評価＞
上記の各サンプルから４０ｍｍ×８０ｍｍの耐食試験片を採取し、乾燥状態（温度２５℃、相対湿度５０％）と湿潤状態（温度５０℃、相対湿度９８％）を３０分ごとに繰り返す乾湿繰り返し試験を９６時間実施し、試験片表面に発生した点錆の個数から耐錆性を評価した。具体的には、試験片の片面当たりの点錆の発生個数が５０個以下を耐錆性良（○）、５１個以上を耐錆性不良（×）と評価し、良（○）を合格とした。

＜加工性の評価＞
上記の各サンプルから、直径１００ｍｍφの円形ブランクを２００枚ずつ打ち抜き、２ピース缶の缶胴の絞り加工を模擬した加工を各２００回行い、破断発生率から加工性を評価した。具体的には、絞り率が０．６の１次絞り後、絞り率が０．７５の２次絞り加工を行い、上記絞り加工における破断発生率（％）［（破断数／全加工数）×１００］が０．５％未満を加工性が良（○）、０．５％以上を加工性が不良（×）と評価し、良（○）を合格とした。

これらの評価試験の結果を表３に示した。

この結果から、本発明例の鋼板は、ＨＲ３０Ｔが５０以上で、かつ、加工性や耐食性に優れ、しかも、優れた時効硬化性を有していることがわかる。本発明例の鋼板は、バッチ焼鈍で製造しても、優れた時効硬化性を有している。

本発明の鋼板は、容器用として好適であるが、これに限定されるものではなく、例えば、家電製品や電子機器、家屋の部材用等にも用いることができる。

Claims

Ｃ：０．０１０〜０．０５０ｍａｓｓ％、
Ｓｉ：０．０５ｍａｓｓ％以下、
Ｍｎ：０．１０〜０．４０ｍａｓｓ％
Ｐ：０．０２０ｍａｓｓ％以下、
Ｓ：０．０２０ｍａｓｓ％以下、
Ｎ：０．００６０〜０．０２０ｍａｓｓ％、
Ａｌ：０．０４０〜０．２００ｍａｓｓ％を含有し、
さらに、
Ｃｒ：０．０１〜０．１０ｍａｓｓ％、
Ｔｉ：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、
Ｎｂ：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％、
Ｖ：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％および
Ｚｒ：０．００５〜０．０５ｍａｓｓ％のうちから選ばれる１種または２種以上を含有し、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、
固溶Ｎ量が０．００５０ｍａｓｓ％以上であり、
平均ｒ値が１．２〜１．４であり、かつ、時効指数が１０ＭＰａ以上であり、
粒径３．１μｍ以上の炭化物が面積０．１３７５ｍｍ×０．１３７５ｍｍあたり３０個以上存在し、かつ、前記面積あたりの全炭化物の個数に対する前記粒径３．１μｍ以上の炭化物の個数の割合が６０％以上である容器用鋼板。
請求項１に記載の容器用鋼板の少なくとも片方の表面にＳｎ、Ｃｒ、Ｎｉから選ばれる１種以上からなるめっき層を有し、該めっき層の片面あたりの付着量が１ｍｇ／ｍ^２以上である容器用鋼板。
請求項１または２に記載の容器用鋼板の少なくとも片方の表面に塗油層を有し、該塗油層の片面あたりの付着量が１ｍｇ／ｄｍ^２以上である容器用鋼板。