JP6673525B2 - 鋼板およびその製造方法、ならびに二次冷間圧延機 - Google Patents

Description

本発明は、耐疵付性に優れた鋼板およびその製造方法ならびに二次冷間圧延機に関する。

一般的に、冷延鋼板は、鋼片を熱間圧延し、次いで冷間圧延し、焼鈍を施した後に圧下率０．５〜３．０％程度の調質圧延を行うことにより製造される。この調質圧延は焼鈍後の鋼板の降伏点伸びの解消、表面粗度の調整、形状矯正、表面硬度の調整等を目的として実施されるものであり、鋼板の薄肉化にはほとんど寄与しない。

従って、缶用鋼板などの板厚が薄い鋼板を製造する場合には、調質圧延に代えて圧下率が１０〜４０％程度の二次冷間圧延（以下、ＤＲ圧延と称することもある）が行われる場合がある。ＤＲ圧延は、鋼板の薄肉化とともに高強度化にも寄与するため、硬質な薄鋼板を得る場合に有効な方法である。

一般的に、ＤＲ圧延は、所望の圧下率の圧延を担う主圧下スタンドと板形状および表面粗度を調整するための仕上スタンドの少なくとも２つのスタンドを有する圧延機を用いて行われる。主圧下スタンドでは、所望圧下率を得るための潤滑性が必要となるため、砥石で研磨してスクラッチ目を付与したブライトロールを適用し、潤滑油を用いたウエット圧延が行われる。また、仕上スタンドでは、ユーザーの要求に応じた粗度のブライトロールによって、鋼板の表面粗さが調整される。

上記の通り、従来のＤＲ圧延では各スタンドにてブライトロールを使用することが一般的である。しかしながら、鋼板加工時における鋼板同士の擦れやスリ疵が目立つ場合があり、問題となっている。

また、食品や飲料等の保存容器としてのスチール缶においては、薄肉化や高強度化のみならず、優れた表面光沢、特に塗装後の白さ（低光沢度）に対するユーザの要求が厳しくなっている。

特許文献１には、穿孔加工を施したダルロールとブライトロールを用いて圧延することを特徴とする低光沢度ぶりき原板の調質圧延方法が開示されている。そして、特許文献１には、圧延率３５％までの実施例が開示されている。

特開２００６−１６７７８３号公報

しかしながら、特許文献１においては、ダルロールが０．４μｍＲａ以下と低粗度であるが故にロール加工に時間がかかるため、例えば圧延に伴いロール疵等のロール表面欠陥が発生した際の予備ロール準備が間に合わない等、ロール安定供給の観点で課題がある。

また、従来の方法および特許文献１に記載の方法では、疵発生を十分に防止することはできない。

本発明は、上記のような従来技術の課題を解決することを目的としてなされたものであり、缶用素材としての強度を有しつつ、耐疵付性に優れた鋼板およびその製造方法ならびに二次冷間圧延機を提供することを目的とする。
なお、本発明でいう強度とは、鋼板を缶用素材として用いた場合の強度、すなわち食品や飲料等の保存容器としてのスチール缶に要求される所望の強度を指す。これは従来のＤＲ圧下率範囲（１０〜４０％）を確保することにより得られる。

本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討を行った。
その結果、耐疵付性に優れた鋼板を得るには、鋼板の表面状態が非常に重要であり、中でも２０度鏡面光沢度、好適には算術平均粗さＲａ、ピークカウント（以下、ＰＰＩと称することもある）を制御することが重要であることがわかった。また、鋼板の強度と耐疵付性を両立させるためには、ＨＲ３０Ｔ硬度と２０度鏡面光沢度のバランスが重要である。
本発明は、このような知見に基づきなされたものであり、その要旨は以下のとおりである。
［１］ＨＲ３０Ｔ硬度が６８以上であり、２０度鏡面光沢度が１２０以下である鋼板。
［２］鋼板表面の算術平均粗さＲａが０．５０〜０．８０μｍであり、ピークカウント（ＰＰＩ）が２００〜３００である前記［１］に記載の鋼板。
［３］前記［１］または［２］に記載の鋼板の製造方法であって、鋼片を熱間圧延し、次いで、一次冷間圧延、焼鈍を施し、次いで、算術平均粗さＲａが０．１５〜０．２５μｍであるブライトロール、および、算術平均粗さＲａが１．５〜３．０μｍ、ＰＰＩが２５０以上であるダルロールを用いて二次冷間圧延を行う鋼板の製造方法。
［４］最終スタンドである仕上げスタンドと、その前段スタンドである主圧下スタンドの少なくとも２つのスタンドを有する二次冷間圧延機であって、前記主圧下スタンドは、算術平均粗さＲａが０．１５〜０．２５μｍであるブライトロールを備え、前記仕上スタンドは算術平均粗さＲａが１．５〜３．０μｍ、ＰＰＩが２５０以上であるダルロールを備える二次冷間圧延機。
［５］鋼片を熱間圧延し、次いで、一次冷間圧延、焼鈍を施し、次いで、前記［４］に記載の二次冷間圧延機を用いて二次冷間圧延を行い、ＨＲ３０Ｔ硬度が６８以上であり、２０度鏡面光沢度が１２０以下である鋼板を製造する鋼板の製造方法。
［６］鋼片を熱間圧延し、次いで、一次冷間圧延、焼鈍を施し、次いで、前記［４］に記載の二次冷間圧延機を用いて二次冷間圧延を行い、ＨＲ３０Ｔ硬度が６８以上であり、２０度鏡面光沢度が１２０以下であり、かつ、鋼板表面の算術平均粗さＲａが０．５０〜０．８０μｍであり、ＰＰＩが２００〜３００である鋼板を製造する鋼板の製造方法。

なお、本明細書において、鋼の成分を示す％は、すべて質量％である。

本発明によれば、耐疵付性に優れた鋼板が得られる。また、本発明の製造方法によれば、従来のＤＲ圧下率範囲（１０〜４０％）を確保しつつユーザーの嗜好する耐疵付性に優れた高強度鋼板を安定して製造することが可能となる。
また、本発明の鋼板を缶に成形加工した際に、表面光沢に優れ、鋼板同士の擦れ疵やスリ疵の発生も防止され表面外観にも優れている。
本発明の鋼板は、食缶や飲料缶、特に粉ミルク缶の素材として好適である。

以下、本発明について、詳細に説明する。
本発明の鋼板は、ＨＲ３０Ｔ硬度が６８以上であり、２０度鏡面光沢度が１２０以下である。さらに好ましくは、鋼板表面の算術平均粗さＲａが０．５０〜０．８０μｍであり、ＰＰＩが２００〜３００である。

上記鋼板であれば、ユーザーの所望する、鋼板同士の擦れやスリ疵が目立ちにくい低光沢の鋼板を得ることが可能となる。

ＨＲ３０Ｔ硬度：６８以上
本発明の鋼板において、ＨＲ３０Ｔ硬度が６８未満であると、例えば缶に成形した時の所望の強度が得られない。従って、ＨＲ３０Ｔ硬度の下限は６８とする。一方、硬度の上限が８５超えでは、硬すぎて食缶や飲料缶への製缶加工が困難になる恐れがある。よって、ＨＲ３０Ｔ硬度は、ＪＩＳ Ｇ ３３０３で規定されている最高調質度ＤＲ−１０の硬度の規格上限である８５以下とすることが好ましい。ＨＲ３０Ｔ硬度は、缶強度と加工性のバランスの観点からより好ましくは７０以上とし、好ましくは８２以下とする。
なお、ＨＲ３０Ｔ硬度は後述する実施例に記載の方法にて、測定することができる。

２０度鏡面光沢度：１２０以下
本発明の鋼板において、２０度鏡面光沢度が１２０を超えると十分な耐疵付き性が得られない。従って、２０度鏡面光沢度の上限は１２０とする。一方、２０度鏡面光沢度が低すぎると鋼板面内において外観差が生じ、その結果、缶の外観上の問題が生じる場合がある。よって、２０度鏡面光沢度は５０以上とすることが好ましい。２０度鏡面光沢度は、より安定した外観と対疵付き性が得られるよう、好ましくは６０以上とし、好ましくは１１０以下とする。
なお、２０度鏡面光沢度は、後述する実施例に記載の方法にて、測定することができる。また、２０度鏡面光沢度は、光沢度計を用いて測定することができる。

算術平均粗さＲａが０．５０〜０．８０μｍ（好適条件）
疵付きは、例えば、鋼板を缶に成形加工した後にも缶同士の接触により発生する。この接触疵防止には、Ｒａで０．５０μｍ以上の確保が好ましい。一方、粗さが大きくなりすぎると、鋼板表面の色調が白っぽく変化し、鋼板として外観上の問題となる場合がある。よって、鋼板表面の算術平均粗さＲａは０．５０〜０．８０μｍが好ましい。鋼板表面の算術平均粗さＲａは、より好ましくは０．５５μｍ以上とし、より好ましくは０．７５μｍ以下とする。
なお、鋼板表面の算術平均粗さＲａは後述する実施例に記載の方法にて、測定することができる。

ピークカウント（ＰＰＩ）が２００〜３００（好適条件）
ＰＰＩが高い方が光沢度が低く、耐疵付性は良好になる。鋼板同士の接触疵防止のため、ＰＰＩは２００以上が好ましい。一方、ＰＰＩは３００を超えると外観上問題となる場合がある。そのため、ＰＰＩは３００以下とすることが好ましい。ＰＰＩは、より好ましくは２２０以上とし、より好ましくは２７０以下とする。なお、本発明において、ピークカウント（ＰＰＩ）とは、米国のＳＡＥ９１１規格で定められた、表面粗さの粗さ曲線における１インチ当たりのピーク数（山数）（Peaks Per Inch）を示すものである。また、ピークカウント（ＰＰＩ）は後述する実施例に記載の方法にて、測定することができる。

本発明では、鋼板の成分組成は限定しない。

板厚（好適条件）
本発明の鋼板を缶用素材として用いた場合、所望の強度を得つつ、出来るだけ薄くする観点から、板厚は０．１０〜０．６０ｍｍが好ましい。

次いで、本発明の鋼板の製造方法について説明する。
本発明の鋼板は、鋼片を熱間圧延、一次冷間圧延、焼鈍、次いで、二次冷間圧延を行うことで製造される。この時、二次冷間圧延では、例えば、算術平均粗さＲａが０．１５〜０．２５μｍであるブライトロール、および、算術平均粗さＲａが１．５〜３．０μｍ、ＰＰＩが２５０以上であるダルロールを用いて行うこととする。主圧下スタンドは、算術平均粗さＲａが０．１５〜０．２５μｍであるブライトロールを備え、仕上スタンドは算術平均粗さＲａが１．５〜３．０μｍ、ＰＰＩが２５０以上であるダルロールを備えた二次冷間圧延機を用いて、２回目の冷間圧延を行うことで、ＨＲ３０Ｔ硬度が６８以上であり、２０度鏡面光沢度が１２０以下であり、好ましくは、鋼板表面の算術平均粗さＲａが０．５０〜０．８０μｍであり、ピークカウント（ＰＰＩ）が２００〜３００である鋼板を得ることができる。

主圧下スタンドのワークロール
主圧下スタンドのワークロールとしては、算術平均粗さＲａが０．１５〜０．２５μｍのブライトロールを用いることとする。
鋼板の板厚を制御して、所望の強度を得るためには、ＤＲ圧下率として１０〜４０％が必要となる。このＤＲ圧下率が１０〜４０％を確保するため、主圧下スタンドとしては潤滑油を用いたウエット圧延が可能なブライトロールを用いる。
算術平均粗さＲａ：０．１５〜０．２５μｍ
主圧下スタンドのワークロール粗度がＲａで０．１５μｍ未満だと、最終製品板の光沢度が高くなり、一方、Ｒａで０．２５μｍを超えると所望の圧下率が得られない場合が生じる。従って、主圧下スタンドのワークロール粗度はＲａで０．１５〜０．２５μｍとする。主圧下スタンドのワークロール粗度はＲａで、安定した操業性確保のため、より好ましくは０．１７μｍ以上とし、より好ましくは０．２３μｍ以下とする。

仕上スタンドのワークロール
仕上スタンドのワークロールとしては、鋼板の表面に所定の粗さを付与するために、算術平均粗さＲａが１．５〜３．０μｍ、ＰＰＩが２５０以上であるダルロールを用いる。
なお、ダルロールの表面の粗さは、例えば、放電加工により調整することができる。
算術平均粗さＲａが１．５〜３．０μｍ
仕上スタンドのワークロールの粗度が、Ｒａで１．５μｍ未満だと所望の低光沢が得られず、Ｒａで３．０μｍを超えると製品板の粗度が高くなりすぎる。従って、仕上スタンドのワークロール粗度はＲａで１．５μｍ〜３．０μｍとする。
仕上スタンドのワークロール粗度はＲａで、安定した製品外観を得るために、より好ましくは１．７μｍ以上とし、より好ましくは２．５μｍ以下とする。
ＰＰＩ：２５０以上
仕上スタンドのワークロール表面のＰＰＩが２５０未満だと所望の低光沢度が得られない。従って、仕上スタンドのワークロール表面のＰＰＩの下限は２５０とする。一方、上記した鋼鈑のＰＰＩが３００を達成するためには、仕上スタンドのワークロール表面のＰＰＩは３５０以下が好ましい。仕上スタンドのワークロール表面のＰＰＩは、より好ましくは２７０以上とし、より好ましくは３２０以下とする。

以上のように、本発明では本発明の鋼板を製造するにあたっては、最終スタンドである仕上げスタンドと、その前段スタンドである主圧下スタンドの少なくとも２つのスタンドを有する圧延機であって、主圧下スタンドは、算術平均粗さＲａが０．１５〜０．２５μｍであるブライトロールを備え、仕上スタンドは算術平均粗さＲａが１．５〜３．０μｍ、ＰＰＩが２５０以上であるダルロールを備える二次冷間圧延機を用いることが好ましい。
二次冷間圧延機は、最終スタンドである仕上げスタンドと、その前段スタンドである主圧下スタンドの２スタンドが一般的だが、主圧下スタンドの前に調質圧延用のスタンドを備える場合もある。その場合、主圧下スタンドの前の調質圧延用のスタンドのワークロールについては、ブライトロールでもダルロールのいずれでも構わないが、低光沢化の観点からダルロールのほうが好適である。

本発明の鋼板は、めっき処理なしで用いても、その後めっき処理を施し用いてもいずれでも効果を得ることができる。
めっき処理としては、Ｎｉ系めっき、錫めっき等が挙げられる。また、錫めっき層表面にクロム水和酸化物量を耐食性確保および耐疵付性確保の点から有していても良い。もしくは、錫めっき層表面に金属クロム量を耐食性確保および耐疵付性確保の点から有していても良い。金属クロムを錫めっき層表面に有する場合、金属クロムの表面にさらにクロム水和酸化物が形成されていても良い。

質量％で、C：0.04%、Si：0.01％、Mn：0.3％、P：0.015％、S：0.015％、Sol Al：0.04％、N：0.002％を含み、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる成分組成を有する鋼に対して、熱間圧延、一次冷間圧延、焼鈍を施した。次いで、２スタンドからなる二次冷間圧延機（ＤＲ圧延機）を用いて、表１に示す条件で、二次冷間圧延（ＤＲ圧延）を実施した。
ＤＲ圧延の圧延速度は８００ｍｐｍであり、主圧下スタンドはいずれも潤滑油を使用した圧延を実施している。仕上スタンドのダルロールの高ＰＰＩ化を実現するために、本実施例では放電加工を用いた。しかし、ＰＰＩが確保できればこの方法に限定されるものではない。
なお、表１における「所定圧下率確保」とは、ＤＲ圧下率として２０−２５％を確保できたか否かを示し、確保できた場合には「○」を記し、確保できなかった場合には「×」を記した。

以上により得られた鋼板に対して、ＨＲ３０Ｔ硬度、２０度鏡面光沢度、算術平均粗さＲａ、ＰＰＩを以下に記載の方法にて測定した。また、耐疵付き性を以下に記載の方法にて評価した。

ＨＲ３０Ｔ硬度
ＨＲ３０Ｔ硬度は、ＪＩＳ Ｚ ２２４５に規定される方法で測定した。

２０度鏡面光沢度
２０度鏡面光沢度は、ＪＩＳ Ｚ ８７４１に規定される方法で測定した。

算術平均粗さＲａ
算術平均粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１（２００１）に準拠し、触針式表面粗さ計を用いて測定した。

ＰＰＩ
ＰＰＩは触針式表面粗さ計を用いて測定できる。粗さ曲線の平均線方向の長さ１インチ（25.4mm）について、当該粗さ曲線の平均線に対して一定の基準レベル（カットレベル：0.635μm）を設けて、負の基準レベルを越えたあとに正の基準レベルを越えたとき１カウントする。このようにしたときのカウント総数をＰＰＩとした。

耐疵付き性
上記により得られた鋼板を製缶加工し、製缶後の鋼板同士を接触させ、鋼板表面のスリ疵有無を評価した。表１において、スリ疵有の場合を「×」、無の場合を「○」とし、○を良好として合格とした。

以上により得られた結果を、条件と併せて、表１に示す。

本発明の実施例である発明例１〜発明例６では、主圧下スタンド、仕上スタンドともにワークロール粗度を適正に調整した結果、鋼板のＨＲ３０Ｔ硬度、２０度鏡面光沢度ともに本発明範囲内となり、良好な耐疵付き性が得られた。

一方、比較例１では主圧下スタンドの粗度が低いワークロールを適用した結果、鋼板の２０度鏡面光沢度が本発明範囲外となり、表面光沢が高く耐疵付き性に劣っていた。
比較例２では仕上スタンドにワークロール粗度が低いワークロールを適用した結果、２０度鏡面光沢度が本発明範囲外となり、耐疵付き性が劣っていた。
比較例３は主圧下スタンド、仕上スタンドともにワークロール粗度Ｒａは本発明範囲内であるが、仕上スタンドのワークロールＰＰＩが低いため、２０度鏡面光沢度が本発明範囲外となり、耐疵付き性も劣っていた。
比較例４および比較例５は主圧下スタンドの粗度が高いワークロールを適用した結果、所定の圧下率が確保できなかった。

Claims (6)

1. ＨＲ３０Ｔ硬度が６８以上であり、２０度鏡面光沢度が１２０以下であり、板厚が０．１０〜０．６０ｍｍである鋼板。
2. 鋼板表面の算術平均粗さＲａが０．５０〜０．８０μｍであり、ＰＰＩが２００〜３００である請求項１に記載の鋼板。
3. 請求項１または２に記載の鋼板の製造方法であって、
   鋼片を熱間圧延し、次いで、一次冷間圧延、焼鈍を施し、
   次いで、算術平均粗さＲａが０．１５〜０．２５μmであるブライトロール、および、算術平均粗さＲａが１．５〜３．０μm、ＰＰＩが２５０以上であるダルロールを用いて二次冷間圧延を行う鋼板の製造方法。
4. 請求項１または２に記載の鋼板の製造に用いる二次冷間圧延機であって、
   最終スタンドである仕上げスタンドと、その前段スタンドである主圧下スタンドの少なくとも２つのスタンドを有する前記二次冷間圧延機であり、
   前記主圧下スタンドは、算術平均粗さＲａが０．１５〜０．２５μmであるブライトロールを備え、
   前記仕上スタンドは算術平均粗さＲａが１．５〜３．０μm、ＰＰＩが２５０以上であるダルロールを備える二次冷間圧延機。
5. 鋼片を熱間圧延し、次いで、一次冷間圧延、焼鈍を施し、
   次いで、請求項４に記載の二次冷間圧延機を用いて二次冷間圧延を行い、
   ＨＲ３０Ｔ硬度が６８以上であり、２０度鏡面光沢度が１２０以下である鋼板を製造する鋼板の製造方法。
6. 鋼片を熱間圧延し、次いで、一次冷間圧延、焼鈍を施し、
   次いで、請求項４に記載の二次冷間圧延機を用いて二次冷間圧延を行い、ＨＲ３０Ｔ硬度が６８以上であり、２０度鏡面光沢度が１２０以下であり、かつ、鋼板表面の算術平均粗さＲａが０．５０〜０．８０μｍであり、ＰＰＩが２００〜３００である鋼板を製造する鋼板の製造方法。