JP6881696B1 - 缶用鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

高強度であり、特に、ネック部を有する缶胴の素材として十分に高い加工性を有する缶用鋼板を提供する。本発明の缶用鋼板は、質量％で、Ｃ：０．０１０〜０．１３０％、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．１０〜１．００％、Ｐ：０．００７〜０．１００％、Ｓ：０．０００５〜０．００９０％、Ａｌ：０．００１〜０．１００％、Ｎ：０．００５０％以下、Ｔｉ：０．００５０〜０．１０００％、Ｂ：０．０００５〜０．００２０％未満、Ｃｒ：０．０８％以下を含有し、０．００５≦（Ｔｉ＊／４８）／（Ｃ／１２）≦０．７００を満たす成分組成と、未再結晶フェライトの割合が３％以下である組織とを有し、上降伏強度が５５０〜６２０ＭＰａである。

Description

本発明は、缶用鋼板およびその製造方法に関する。

鋼板が使用される食缶や飲料缶の缶胴や蓋において、製缶コストの低減が要望されており、その対策として、使用する鋼板の薄肉化による素材の低コスト化が進められている。薄肉化の対象となる鋼板は、絞り加工により成形される２ピース缶の缶胴、および円筒成形により成形される３ピース缶の缶胴、ならびに缶蓋に使用される鋼板である。単に鋼板を薄肉化すると、缶胴や缶蓋の強度が低下するため、再絞り缶（ＤＲＤ（ｄｒａｗ−ｒｅｄｒａｗ）缶）や溶接缶の缶胴のような部位には、高強度極薄缶用鋼板が望まれている。

高強度極薄缶用鋼板は、焼鈍後に圧下率が２０％以上となる二次冷間圧延を施すＤｏｕｂｌｅ Ｒｅｄｕｃｅ法（以下、「ＤＲ法」とも称する。）を用いて製造されている。ＤＲ法を用いて製造された鋼板（以下、「ＤＲ材」とも称する。）は、高強度であるが、全伸びが小さく（延性に乏しく）、加工性が劣る。

缶胴において、蓋の材料コスト削減を目的に缶口の径を他の部分の径より小さく設計することがある。缶口の径を縮小させる加工はネック加工と呼ばれ、金型のダイを使用したダイネック加工または回転ロールを使用するスピンネック加工を缶口に施して缶口を縮径させネック部を成形する。ＤＲ材のように素材が高強度となると、ネック部に、素材の局所的な変形に起因した座屈によるへこみが発生する。へこみは、缶の外観不良となり商品価値を毀損するため回避すべきである。また、素材が薄肉化するとともにネック部のへこみは発生し易くなる。

高強度極薄缶用鋼板として一般的に用いられるＤＲ材は、延性に乏しく缶胴のネック部の加工が困難であることが多い。そのため、ＤＲ材を用いる場合、多回数の金型調整と多段階加工を経て製品を得ている。さらに、ＤＲ材では二次冷間圧延による加工硬化により鋼板を高強度化しているため、二次冷間圧延の精度によっては加工硬化が不均一に鋼板に導入される結果、ＤＲ材を加工する際に局所的な変形が生じる場合がある。この局所的な変形は、缶胴のネック部にへこみを発生させる原因となるため回避すべきである。

このようなＤＲ材の欠点を回避するため、種々の強化法を用いた高強度鋼板の製造方法が提案されている。特許文献１では、鋼組織の微細化で高強度化を図るとともに鋼組織の適正化を図ることで、製缶時の深絞り性及びフランジ加工性と製缶後の表面形状とに優れた鋼板が提案されている。特許文献２では、低炭素鋼にＭｎ、Ｐ、及びＮを適正量に調整することで、加工時は軟質であるが、加工後の熱処理により硬質状態が得られる薄肉化深絞りしごき缶用鋼板が提案されている。特許文献３では、酸化物系介在物の粒径を制御することにより、溶接部の成形性に優れた、例えばネックしわ発生が少なく、かつフランジ割れを改善する３ピース缶用鋼板が提案されている。特許文献４では、Ｎ含有量を高めることにより固溶Ｎによる高強度化を図り、鋼板の板厚方向の転位密度を制御することにより、引張強度が４００ＭＰａ以上であり、破断伸びが１０％以上である高強度容器用鋼板が提案されている。

特開平８−３２５６７０号公報 特開２００４−１８３０７４号公報 特開２００１−８９８２８号公報 国際公開第２０１５／１６６６５３号

上述したように、缶用鋼板を薄肉化するには強度を確保することが必要である。一方、ネック部を有する缶胴の素材として鋼板を用いる場合には、該鋼板は高延性である必要がある。さらに、缶胴のネック部においてへこみが発生するのを抑制するためには、鋼板の局所的な変形を抑制する必要がある。しかしながら、これらの特性について、上記の従来技術では、強度、延性（全伸び）、均一変形能、ネック部の加工性のいずれかが劣る。

特許文献１では、鋼組織の微細化と鋼組織の適正化とで高強度かつ延性のバランスがとれた鋼が提案されている。しかしながら、特許文献１では鋼板の局所的な変形については全く考慮されておらず、特許文献１に記載の製造方法では、缶胴のネック部に要求される加工性を満足する鋼板を得ることは難しい。

特許文献２は、Ｐによる鋼組織の微細化とＮの時効とにより缶強度特性を高める提案をしている。しかしながら、特許文献２による、Ｐの添加による鋼板の高強度化は、鋼板の局所的な変形を招きやすくなり、特許文献２に記載の技術では、缶胴のネック部に要求される加工性を満足する鋼板を得ることは難しい。

特許文献３は、Ｎｂ、Ｂによる結晶粒の微細化で、所望の強度を得ている。しかしながら、特許文献３による鋼板の引張強度は５４０ＭＰａ未満であり、高強度極薄缶用鋼板としての強度が劣る。さらに、溶接部の成形性および表面性状の観点からは、ＣａやＲＥＭの添加も必須であり、特許文献３の技術では耐食性を劣化させる問題がある。また、特許文献３では鋼板の局所的な変形については全く考慮されておらず、特許文献３に記載の製造方法では、缶胴のネック部に要求される加工性を満足する鋼板を得ることは難しい。

特許文献４は、引張強度が４００ＭＰａ以上であり、破断伸びが１０％以上である高強度容器用鋼板を用いて、缶蓋を成形することにより、耐圧強度評価を実施している。しかしながら、特許文献４では缶胴のネック部の形状については全く考慮されておらず、特許文献４に記載の技術では良好な缶胴のネック部を得ることは難しい。

本発明は、かかる事情に鑑みなされたもので、高強度であり、特に、ネック部を有する缶胴の素材として十分に高い加工性を有する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。

上記課題を解決する本発明の要旨構成は以下のとおりである。
［１］質量％で、Ｃ：０．０１０％以上０．１３０％以下、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．１０％以上１．００％以下、Ｐ：０．００７％以上０．１００％以下、Ｓ：０．０００５％以上０．００９０％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｎ：０．００５０％以下、Ｔｉ：０．００５０％以上０．１０００％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００２０％未満、およびＣｒ：０．０８％以下を含有し、さらにＴｉ＊＝Ｔｉ−１．５Ｓとするとき、０．００５≦（Ｔｉ＊／４８）／（Ｃ／１２）≦０．７００の関係を満たし、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成と、未再結晶フェライトの割合が３％以下である組織とを有し、上降伏強度が５５０ＭＰａ以上６２０ＭＰａ以下である缶用鋼板。

［２］前記成分組成は、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５０％以上０．０５００％以下、Ｍｏ：０．００５０％以上０．０５００％以下、およびＶ：０．００５０％以上０．０５００％以下から選ばれる一種または二種以上を含有する、上記［１］に記載の缶用鋼板。

［３］質量％で、Ｃ：０．０１０％以上０．１３０％以下、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．１０％以上１．００％以下、Ｐ：０．００７％以上０．１００％以下、Ｓ：０．０００５％以上０．００９０％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｎ：０．００５０％以下、Ｔｉ：０．００５０％以上０．１０００％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００２０％未満、およびＣｒ：０．０８％以下を含有し、さらにＴｉ＊＝Ｔｉ−１．５Ｓとするとき、０．００５≦（Ｔｉ＊／４８）／（Ｃ／１２）≦０．７００の関係を満たし、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有する鋼スラブを、１２００℃以上で加熱し、８５０℃以上の仕上げ圧延温度で圧延して鋼板とし、前記鋼板を６４０℃以上７８０℃以下の温度で巻取り、その後５００℃から３００℃までにおける平均冷却速度を２５℃／ｈ以上５５℃／ｈ以下とする冷却を行う熱間圧延工程と、前記熱間圧延工程後の鋼板に、８６％以上の圧下率で冷間圧延を施す冷間圧延工程と、前記冷間圧延工程後の鋼板を６４０℃以上７８０℃以下の温度域で１０ｓ以上９０ｓ以下保持し、その後、前記鋼板を７℃／ｓ以上１８０℃／ｓ以下の平均冷却速度で５００℃以上６００℃以下の温度域まで一次冷却し、引き続き、前記鋼板を０．１℃／ｓ以上１０℃／ｓ以下の平均冷却速度で３００℃以下まで二次冷却する焼鈍工程と、前記焼鈍工程後の鋼板に、０．１％以上３．０％以下の圧下率で調質圧延を施す工程と、を有する缶用鋼板の製造方法。

［４］前記成分組成は、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５０％以上０．０５００％以下、Ｍｏ：０．００５０％以上０．０５００％以下、およびＶ：０．００５０％以上０．０５００％以下から選ばれる一種または二種以上を含有する、上記［３］に記載の缶用鋼板の製造方法。

本発明によれば、高強度であり、特に、ネック部を有する缶胴の素材として十分に高い加工精度を有する缶用鋼板を得ることができる。

本発明を以下の実施形態に基づいて説明する。まず、本発明の一実施形態に係る缶用鋼板の成分組成について説明する。なお、成分組成における単位はいずれも「質量％」であるが、以下、特に断らない限り、単に「％」で示す。

Ｃ：０．０１０％以上０．１３０％以下
本実施形態における缶用鋼板は、５５０ＭＰａ以上の上降伏強度を有することが重要である。そのためには、Ｔｉを含有することにより生成するＴｉ系炭化物による析出強化を利用することが重要となる。Ｔｉ系炭化物による析出強化を利用するためには、缶用鋼板におけるＣ含有量が重要となる。Ｃ含有量が０．０１０％未満となると、上述した析出強化による強度上昇効果が低減し、上降伏強度が５５０ＭＰａ未満となる。よって、Ｃ含有量の下限を０．０１０％とし、０．０１５％以上とすることが好ましい。一方、Ｃ含有量が０．１３０％を超えると、鋼の溶製中の冷却過程において亜包晶割れを起こすとともに、鋼板が過剰に硬質化するので延性が低下する。さらに未再結晶フェライトの割合が３％超となり、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。よって、Ｃ含有量の上限を０．１３０％とする。なお、Ｃ含有量が０．０６０％以下であれば、熱延板の強度が抑えられ、冷間圧延時の変形抵抗がより小さくなり、圧延速度を大きくしても表面欠陥が生じ難い。このため、製造しやすさの観点からは、Ｃ含有量を０．０６０％以下とすることが好ましい。Ｃ含有量は、０．０１５％以上０．０６０％以下とすることがより好ましい。

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。この効果を得るためには、Ｓｉ含有量を０．０１％以上とすることが好ましい。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含有量を０．０４％以下とする。Ｓｉ含有量は、０．０３％以下が好ましく、より好ましくは０．０１％以上０．０３％以下である。

Ｍｎ：０．１０％以上１．００％以下
Ｍｎは固溶強化により鋼の強度を増加させる。Ｍｎ含有量が０．１０％未満となると、５５０ＭＰａ以上の上降伏強度を確保することができない。よって、Ｍｎ含有量の下限を０．１０％とする。一方、Ｍｎ含有量が１．００％を超えると、耐食性および表面特性が劣るばかりでなく、未再結晶フェライトの割合が３％超となり、局所的な変形が発生し、均一変形能に劣る。よって、Ｍｎ含有量の上限を１．００％とする。Ｍｎ含有量は、０．２０％以上が好ましく、０．６０％以下が好ましく、０．２０％以上０．６０％以下がより好ましい。

Ｐ：０．００７％以上０．１００％以下
Ｐは固溶強化能が大きい元素である。このような効果を得るためには、Ｐを０．００７％以上で含有させることが必要となる。よって、Ｐ含有量の下限を０．００７％とする。一方、Ｐの含有量が０．１００％を超えると、鋼板が過剰に硬質化するため延性が低下し、さらに耐食性が劣るものとなる。よって、Ｐ含有量の上限を０．１００％とする。Ｐ含有量は、０．００８％以上が好ましく、０．０１５％以下が好ましく、０．００８％以上０．０１５％以下がより好ましい。

Ｓ：０．０００５％以上０．００９０％以下
本実施形態における缶用鋼板は、Ｔｉ系炭化物による析出強化により高強度を得ている。ＳはＴｉとＴｉＳを形成しやすく、ＴｉＳが形成されると析出強化に有用なＴｉ系炭化物の量が低減し、高強度を得られない。すなわち、Ｓ含有量が０．００９０％超となると、ＴｉＳが多量に形成され、強度が低下する。よって、Ｓ含有量の上限を０．００９０％とする。Ｓ含有量は、好ましくは０．００８０％以下である。一方、Ｓ含有量が０．０００５％未満となると、脱Ｓコストが過大となる。よって、Ｓ含有量の下限を０．０００５％とする。

Ａｌ：０．００１％以上０．１００％以下
Ａｌは、脱酸剤として含有させる元素であり、鋼の微細化にも有用である。Ａｌ含有量が０．００１％未満となると、脱酸剤としての効果が不十分であり、凝固欠陥の発生を招くとともに製鋼コストが増大する。よって、Ａｌ含有量の下限を０．００１％とする。一方、Ａｌ含有量が０．１００％を超えると、表面欠陥が発生するおそれがある。よって、Ａｌ含有量の上限を０．１００％以下とする。なお、Ａｌ含有量を０．０１０％以上０．０６０％以下とすれば、Ａｌを脱酸剤としてより良好に機能させることができ、好ましい。

Ｎ：０．００５０％以下
本実施形態における缶用鋼板は、Ｔｉ系炭化物による析出強化により高強度を得ている。Ｎは、ＴｉとＴｉＮを形成しやすく、ＴｉＮが形成されると析出強化に有用なＴｉ系炭化物の量が低減し、高強度を得られない。また、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においてスラブ割れが生じやすくなる。よって、Ｎ含有量の上限を０．００５０％とする。Ｎ含有量の下限は、特に設ける必要はないが、製鋼コストの観点からは、Ｎ含有量を０．０００５％超とすることが好ましい。

Ｔｉ：０．００５０％以上０．１０００％以下
Ｔｉ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のに有効である。これにより、上降伏強度が上昇する。本実施形態では、Ｔｉ含有量を調整することによって上降伏強度を調整することができる。Ｔｉ含有量を０．００５０％以上とすることによりこの効果が生じるため、Ｔｉ含有量の下限を０．００５０％とする。一方、Ｔｉは再結晶温度の上昇をもたらすので、Ｔｉ含有量が０．１０００％を超えると、６４０〜７８０℃の焼鈍では未再結晶フェライトの割合が３％超となり、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。よって、Ｔｉ含有量の上限を０．１０００％とする。Ｔｉ含有量は、０．０１００％以上が好ましく、０．０８００％以下が好ましく、より好ましくは０．０１００％以上０．０８００％以下である。

Ｂ：０．０００５％以上０．００２０％未満
Ｂは、フェライト粒径を微細化し、上降伏強度を上昇させるのに有効である。本実施形態では、Ｂ含有量を調整することによって上降伏強度を調整することができる。Ｂ含有量を０．０００５％以上とすることによりこの効果が生じるため、Ｂ含有量の下限を０．０００５％とする。一方、Ｂは再結晶温度の上昇をもたらすので、Ｂ含有量が０．００２０％以上となると、６４０℃〜７８０℃の焼鈍では未再結晶フェライトの割合が３％超となり、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。よって、Ｂ含有量を０．００２０％未満とする。Ｂ含有量は、０．０００６％以上が好ましく、０．００１８％以下が好ましく、より好ましくは０．０００６％以上０．００１８％以下である。

Ｃｒ：０．０８％以下
Ｃｒは炭窒化物を形成する元素である。Ｃｒの炭窒化物は、強化能がＴｉ系炭化物と比べて小さいものの、鋼の高強度化に寄与する。この効果を十分に得る観点からは、Ｃｒ含有量を０．００１％以上とすることが好ましい。ただし、Ｃｒ含有量が０．０８％を超えると、Ｃｒの炭窒化物を過剰に形成し、鋼の強化能に最も寄与するＴｉ系炭化物の形成が抑制され、所望の強度が得られなくなる。よって、Ｃｒ含有量を０．０８％以下とする。

０．００５≦（Ｔｉ＊／４８）／（Ｃ／１２）≦０．７００
高強度を得て、かつ加工時に局所的な変形を抑制するためには、（Ｔｉ＊／４８）／（Ｃ／１２）の値が重要である。ここで、Ｔｉ＊は、Ｔｉ＊＝Ｔｉ−１．５Ｓにより定義される。ＴｉはＣと微細な析出物（Ｔｉ系炭化物）を形成し、鋼の高強度化に寄与する。Ｔｉ系炭化物を形成しないＣは、セメンタイトあるいは固溶Ｃとして鋼中に存在することになる。この固溶Ｃは、鋼板の加工時に局所的な変形の原因となり、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。また、ＴｉはＳと結合してＴｉＳを形成しやすく、ＴｉＳが形成されると析出強化に有用なＴｉ系炭化物の量が低減し、高強度を得られない。本発明者らは、（Ｔｉ＊／４８）／（Ｃ／１２）の値を制御することにより、Ｔｉ系炭化物による高強度化を達成しつつ、鋼板の加工時の局所変形に起因したへこみを抑制できることを見出し、本発明に至った。すなわち、（Ｔｉ＊／４８）／（Ｃ／１２）が０．００５未満となると、鋼の高強度化に寄与するＴｉ系炭化物の量が低減し、上降伏強度が５５０ＭＰａ未満となるとともに、未再結晶フェライトの割合が３％超となり、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。よって、（Ｔｉ＊／４８）／（Ｃ／１２）を０．００５以上とする。一方で、（Ｔｉ＊／４８）／（Ｃ／１２）が０．７００を超えると、６４０℃〜７８０℃の焼鈍では未再結晶フェライトの割合が３％超となり、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。よって、（Ｔｉ＊／４８）／（Ｃ／１２）を０．７００以下とする。（Ｔｉ＊／４８）／（Ｃ／１２）は、０．０９０以上が好ましく、０．４００以下が好ましく、より好ましくは０．０９０以上０．４００以下である。

上記成分以外の残部はFeおよび不可避的不純物である。

以上、本発明の基本成分について説明したが、必要に応じて以下の元素を適宜含有させることができる。

Ｎｂ：０．００５０％以上０．０５００％以下
Ｎｂは、Ｔｉと同様に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のに有効である。これにより、上降伏強度が上昇する。本実施形態では、Ｎｂ含有量を調整することによって上降伏強度を調整することができる。Ｎｂ含有量を０．００５０％以上とすることによりこの効果が生じるため、Ｎｂを添加する場合は、Ｎｂ含有量の下限を０．００５０％とすることが好ましい。一方、Ｎｂは再結晶温度の上昇をもたらすので、Ｎｂ含有量が０．０５００％を超えると、６４０℃〜７８０℃の焼鈍では未再結晶フェライトの割合が３％超となり、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。よって、Ｎｂを添加する場合は、Ｎｂ含有量の上限を０．０５００％とすることが好ましい。Ｎｂ含有量は、０．００８０％以上がより好ましく、０．０３００％以下がより好ましく、更に好ましくは０．００８０％以上０．０３００％以下である。

Ｍｏ：０．００５０％以上０．０５００％以下
Ｍｏは、ＴｉとＮｂと同様に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のに有効である。これにより、上降伏強度が上昇する。本実施形態では、Ｍｏ含有量を調整することによって上降伏強度を調整することができる。Ｍｏ含有量を０．００５０％以上とすることによりこの効果が生じるため、Ｍｏを添加する場合は、Ｍｏ含有量の下限を０．００５０％とすることが好ましい。一方、Ｍｏは再結晶温度の上昇をもたらすので、Ｍｏ含有量が０．０５００％を超えると、６４０℃〜７８０℃の焼鈍では未再結晶フェライトの割合が３％超となり、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。よって、Ｍｏを添加する場合は、Ｍｏ含有量の上限を０．０５００％とすることが好ましい。Ｍｏ含有量は、０．００８０％以上がより好ましく、０．０３００％以下がより好ましく、更に好ましくは０．００８０％以上０．０３００％以下である。

Ｖ：０．００５０％以上０．０５００％以下
Ｖは、フェライト粒径を微細化し、上降伏強度を上昇させるのに有効である。本実施形態では、Ｖ含有量を調整することによって上降伏強度を調整することができる。Ｖ含有量を０．００５０％以上とすることによりこの効果が生じるため、Ｖを添加する場合は、Ｖ含有量の下限を０．００５０％とすることが好ましい。一方、Ｖは再結晶温度の上昇をもたらすので、Ｖ含有量が０．０５００％を超えると、６４０℃〜７８０℃の焼鈍では未再結晶フェライトの割合が３％超となり、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。よって、Ｖを添加する場合は、Ｖ含有量の上限を０．０５００％とすることが好ましい。Ｖ含有量は、０．００８０％以上がより好ましく、０．０３００％以下がより好ましく、更に好ましくは０．００８０％以上０．０３００％以下である。

次に、本実施形態による缶用鋼板の機械的性質について説明する。

上降伏強度：５５０ＭＰａ以上６２０ＭＰａ以下
溶接缶のへこみに対する強度であるデント強度および缶蓋の耐圧強度等を確保するために、鋼板の上降伏強度を５５０ＭＰａ以上とする。一方、鋼板の上降伏強度が６２０ＭＰａ超となると、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。したがって、鋼板の上降伏強度は５５０ＭＰａ以上６２０ＭＰａ以下とする。

なお、降伏強度は「ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１」に示される金属材料引張試験方法により測定できる。上記した降伏強度は、成分組成、熱間圧延工程の巻取温度、熱間圧延工程の巻取り後の冷却工程における冷却速度、冷間圧延工程における圧下率、焼鈍工程における均熱温度および保持時間、焼鈍工程における冷却速度、ならびに、調質圧延工程における圧下率を調整することにより得ることができる。具体的には、５５０ＭＰａ以上６２０ＭＰａ以下の降伏強度は、上記の成分組成とし、熱間圧延工程において巻取温度を６４０℃以上７８０℃以下とし、巻取り後の５００℃から３００℃の平均冷却速度を２５℃／ｈ以上５５℃／ｈ以下とし、冷間圧延工程における圧下率を８６％以上とし、焼鈍工程において、６４０℃以上７８０℃以下の温度域にある保持時間を１０ｓ以上９０ｓ以下とし、７℃／ｓ以上１８０℃／ｓ以下の平均冷却速度で５００℃以上６００℃以下の温度域まで一次冷却し、０．１℃／ｓ以上１０℃／ｓ以下の平均冷却速度で３００℃以下まで二次冷却し、調質圧延工程における圧下率を０．１％以上３．０％以下とすることで得ることができる。

次に、本発明に係る缶用鋼板の金属組織について説明する。

未再結晶フェライトの割合：３％以下
金属組織中に占める未再結晶フェライトの割合が３％超となると、加工時、例えば、鋼板を缶胴のネック部に加工する時に局所的な変形に起因するへこみが発生する。よって、金属組織中に占める未再結晶フェライトの割合を３％以下とする。加工時に局所変形が発生するメカニズムは明らかではないが、未再結晶フェライトが多量に存在すると、加工時に未再結晶フェライトと転位との相互作用のバランスが崩れて、へこみの発生に至ると推察される。金属組織中に占める未再結晶フェライトの割合は、好ましくは２．７％以下である。金属組織中に占める未再結晶フェライトの割合を０．５％以上とすれば焼鈍温度を比較的低くできるため好ましく、０．８％以上とすることがより好ましい。

金属組織中に占める未再結晶フェライトの割合は、以下の方法により測定することができる。鋼板の圧延方向に平行な板厚方向の断面を研磨後、腐食液（３体積％ナイタール）で腐食する。次に、光学顕微鏡を用いて、４００倍の倍率で１０視野にわたり板厚１／４の深さ位置（上記断面における、表面から板厚方向に板厚の１／４の位置）から板厚１／２の位置までの領域を観察する。次に、光学顕微鏡により撮影した組織写真を用いて未再結晶フェライトを目視判定により特定し、画像解析により未再結晶フェライトの面積率を求める。ここで未再結晶フェライトは、４００倍の倍率の光学顕微鏡にて圧延方向に伸長した形状を呈した金属組織である。各視野において未再結晶フェライトの面積率を求めて、１０視野の面積率を平均した値を金属組織中に占める未再結晶フェライトの割合とする。

板厚：０．４ｍｍ以下
現在、製缶コストの低減を目的として、鋼板の薄肉化が進められている。しかしながら、鋼板の薄肉化、すなわち、鋼板の板厚を低減するに伴って、缶体強度の低下および加工時の成形不良が懸念される。これに対して、本実施形態による缶用鋼板は、板厚が薄い場合でも、缶体強度、例えば缶蓋の耐圧強度を低下させることがなく、加工時にへこみが発生するという成形不良が生じない。すなわち、板厚が薄い場合に、高強度かつ加工精度が高いという本発明の効果が顕著に発揮されるのである。したがって、この観点からは、缶用鋼板の板厚を０．４ｍｍ以下とすることが好ましい。なお、板厚は０．３ｍｍ以下としてもよく、０．２ｍｍ以下としてもよい。

次に、本発明の一実施形態に係る缶用鋼板の製造方法について説明する。以下、温度は、鋼板の表面温度を基準とする。また、平均冷却速度は、鋼板の表面温度に基づいて次のとおりに計算して得られた値とする。例えば、５００℃から３００℃までの平均冷却速度は、｛（５００℃）−（３００℃）｝／（５００℃から３００℃までの冷却時間）により表される。

本実施形態による缶用鋼板を製造する際は、転炉などを用いた公知の方法により、溶鋼を上記の成分組成に調整し、その後、例えば連続鋳造法によりスラブとする。

スラブ加熱温度：１２００℃以上
熱間圧延工程のスラブ加熱温度が１２００℃未満となると、焼鈍後に未再結晶組織が鋼板に残存し、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。よって、スラブ加熱温度の下限を１２００℃とする。スラブ加熱温度は、好ましくは１２２０℃以上である。スラブ加熱温度は、１３５０℃超としても効果が飽和するため、上限を１３５０℃とすることが好ましい。

仕上げ圧延温度：８５０℃以上
熱間圧延工程の仕上げ温度が８５０℃未満となると、熱延鋼板の未再結晶組織に起因する未再結晶組織が焼鈍後の鋼板に残存し、鋼板の加工時に局所的な変形によりへこみが発生する。よって、仕上げ圧延温度の下限を８５０℃とする。一方、仕上げ圧延温度が９５０℃以下であれば、鋼板表面のスケール発生が抑えられ、より良好な表面性状が得られるので好ましい。

巻取温度：６４０℃以上７８０℃以下
熱間圧延工程の巻取温度が６４０℃未満となると、熱延鋼板にセメンタイトが多量に析出する。それにより、焼鈍後の金属組織中に占める未再結晶フェライトの割合が３％超となり、鋼板を缶胴のネック部に加工した際に局所的な変形に起因したへこみが発生する。よって、巻取温度の下限を６４０℃とする。一方、巻取温度が７８０℃を超えると、連続焼鈍後の鋼板のフェライトの一部が粗大化し、鋼板が軟質化し、上降伏強度が５５０ＭＰａ未満となる。よって、巻取温度の上限を７８０℃とする。巻取温度は、６６０℃以上が好ましく、７６０℃以下が好ましく、より好ましくは６６０℃以上７６０℃以下である。

５００℃から３００℃までにおける平均冷却速度：２５℃／ｈ以上５５℃／ｈ以下
巻取り後の５００℃から３００℃までの平均冷却速度が２５℃／ｈ未満となると、熱延鋼板にセメンタイトが多量に析出する。それにより、焼鈍後の金属組織中に占める未再結晶フェライトの割合が３％超となり、鋼板を缶胴のネック部に加工した際に局所的な変形に起因したへこみが発生する。また、強度に寄与する微細なＴｉ系炭化物量が低減し、鋼板の強度が低下する。よって、巻取り後の５００℃から３００℃までにおける平均冷却速度の下限を２５℃／ｈとする。一方、巻取り後の５００℃から３００℃までの平均冷却速度が５５℃／ｈを超えると、鋼中に存在する固溶Ｃが増大し、鋼板を缶胴のネック部に加工した時に固溶Ｃに起因したへこみが発生する。よって、巻取り後の５００℃から３００℃までにおける平均冷却速度の上限を５５℃／ｈとする。巻取り後の５００℃から３００℃の平均冷却速度は、３０℃／ｈ以上が好ましく、５０℃／ｈ以下が好ましく、３０℃／ｈ以上５０℃／ｈ以下とすることがより好ましい。なお、上記した平均冷却速度は、空冷により達成することができる。また、「平均冷却速度」とは、コイル幅方向エッジとセンターとの平均温度を基準とする。

酸洗
その後、必要に応じて、酸洗を行うことが好ましい。酸洗は、表層スケールを除去することができればよく、特に条件を限定する必要はない。また、酸洗以外の方法でスケールを除去してもよい。

冷間圧延における圧下率：８６％以上
冷間圧延工程の圧下率が８６％未満となると、冷間圧延で鋼板に付与されるひずみが低下するため、焼鈍後の鋼板の上降伏強度を５５０ＭＰａ以上とすることが困難となる。よって、冷間圧延工程の圧下率を８６％以上とする。冷間圧延工程の圧下率は、８７％以上が好ましく、９４％以下が好ましく、８７％以上９４％以下とすることがより好ましい。なお、熱間圧延工程後であって冷間圧延工程前に適宜他の工程、例えば熱延板を軟質化させるための焼鈍工程を含んでもよい。また、熱間圧延工程の直後に酸洗を行わずに冷間圧延工程を行ってもよい。

保持温度：６４０℃以上７８０℃以下
焼鈍工程における保持温度が７８０℃を超えると、焼鈍においてヒートバックルなどの通板トラブルが発生しやすくなる。また、鋼板のフェライト粒径が一部粗大化し、鋼板が軟質化し、上降伏強度が５５０ＭＰａ未満となる。よって、保持温度を７８０℃以下とする。一方、焼鈍温度が６４０℃未満であると、フェライト粒の再結晶が不完全となり、未再結晶フェライトの割合が３％超となり、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。よって、保持温度を６４０℃以上とする。なお、保持温度は６６０℃以上が好ましく、７４０℃以下が好ましく、６６０℃以上７４０℃以下とすることがより好ましい。

６４０℃以上７８０℃以下の温度域にある保持時間：１０ｓ以上９０ｓ以下
保持時間が９０ｓを超えると、主に熱間圧延の巻取り工程において析出するＴｉ系炭化物が昇温中に粗大となり、強度が低下する。一方、保持時間が１０ｓ未満となると、フェライト粒の再結晶が不完全となり、未再結晶が残存し、未再結晶フェライトの割合が３％超となり、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。

焼鈍には連続焼鈍装置を用いることができる。また、冷間圧延工程後であって焼鈍工程前に適宜他の工程、例えば熱延板を軟質化させるための焼鈍工程を含んでもよく、冷間圧延工程の直後に焼鈍工程を行ってもよい。

一次冷却：７℃／ｓ以上１８０℃／ｓ以下の平均冷却速度で５００℃以上６００℃以下の温度域まで冷却
前記保持後、７℃／ｓ以上１８０℃／ｓ以下の平均冷却速度で５００℃以上６００℃以下の温度域まで冷却する。平均冷却速度が１８０℃／ｓを超えると、鋼板が過剰に硬質化し、鋼板を缶胴のネック部に加工した際にへこみが発生する。一方、平均冷却速度が７℃／ｓ未満となると、Ｔｉ系炭化物が粗大となり、強度が低下する。平均冷却速度は、２０℃／ｓ以上が好ましく、１６０℃／ｓ以下が好ましく、より好ましくは２０℃／ｓ以上１６０℃／ｓ以下である。また、保持後の一次冷却における冷却停止温度が５００℃未満となると、鋼板が過剰に硬質化し、鋼板を缶胴のネック部に加工した時にへこみが発生する。このため、冷却停止温度は５００℃以上とする。好ましくは、保持後の一次冷却における冷却停止温度は５２０℃以上とする。保持後の一次冷却における冷却停止温度が６００℃を超えると、Ｔｉ系炭化物が粗大となり、強度が低下するため、冷却停止温度を６００℃以下とする。

二次冷却：０．１℃／ｓ以上１０℃／ｓ以下の平均冷却速度で３００℃以下まで冷却
一次冷却後の二次冷却では、０．１℃／ｓ以上１０℃／ｓ以下の平均冷却速度で３００℃以下の温度域まで冷却する。平均冷却速度が１０℃／ｓ超となると、鋼板が過剰に硬質化し、鋼板を缶胴のネック部に加工した時にへこみが発生する。一方、平均冷却速度が０．１℃／ｓ未満となると、Ｔｉ系炭化物が粗大となり、強度が低下する。平均冷却速度は、１．０℃／ｓ以上が好ましく、８．０℃／ｓ以下が好ましく、より好ましくは１．０℃／ｓ以上８．０℃／ｓ以下である。二次冷却では３００℃以下まで冷却する。３００℃超で二次冷却を停止すると、鋼板が過剰に硬質化し、鋼板を缶胴のネック部に加工した時にへこみが発生する。好ましくは２９０℃以下まで二次冷却を行う。

調質圧延における圧下率：０．１％以上３．０％以下
焼鈍後の調質圧延における圧下率が３．０％を超えると、過剰な加工硬化が鋼板に導入されることに起因して、鋼板強度が過剰に上昇し、鋼板の加工時、例えば缶胴のネック部の加工でへこみが発生したりする。よって、調質圧延における圧下率を３．０％以下とし、好ましくは、１．６％以下とする。一方、調質圧延には鋼板に表面粗さを付与する役割があり、均一な表面粗さを鋼板に付与し、かつ上降伏強度を５５０ＭＰａ以上とするためには、調質圧延の圧下率を０．１％以上とする必要がある。なお、調質圧延工程は、焼鈍装置内で実施してもよく、独立した圧延工程で実施してもよい。

以上により、本実施形態における缶用鋼板を得ることができる。なお、本発明では、調質圧延後に、さらに種々の工程を行うことが可能である。例えば、本発明の缶用鋼板は、鋼板表面にめっき層を有していてもよい。めっき層としては、Ｓｎめっき層、ティンフリー等のＣｒめっき層、Ｎｉめっき層、Ｓｎ−Ｎｉめっき層等が挙げられる。また、塗装焼付け処理工程、フィルムラミネート等の工程を行ってもよい。なお、めっきやラミネートフィルム等は、板厚に対して膜厚が十分に小さいので、缶用鋼板の機械特性への影響は無視することができる。

表１に示す成分組成を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる鋼を転炉で溶製し、連続鋳造することにより鋼スラブを得た。次いで、当該鋼スラブに対して、表２，３に示す熱間圧延条件にて熱間圧延を施し、熱間圧延後に酸洗を行った。次いで、表２，３に示す圧下率で冷間圧延を行い、表２，３に示す焼鈍条件にて連続焼鈍し、引き続き、表２，３に示す圧下率で調質圧延を施すことによって鋼板を得た。当該鋼板に通常のＳｎめっきを連続的に施して、片面付着量が１１．２ｇ／ｍ²となるＳｎめっき鋼板（ぶりき）を得た。その後、２１０℃、１０分の塗装焼付け処理に相当する熱処理を施したＳｎめっき鋼板に対して、以下の評価を行った。

＜引張試験＞
「ＪＩＳ Ｚ ２２４１：２０１１」に示される金属材料引張試験方法に準拠して、引張試験を実施した。すなわち、圧延方向に対して直角方向が引張方向となるようにＪＩＳ ５号引張試験片（ＪＩＳ Ｚ ２２０１）を採取し、引張試験片の平行部に５０ｍｍ（Ｌ）の標点を付与して、ＪＩＳ Ｚ ２２４１の規定に準拠した引張試験を引張速度１０ｍｍ／分にて引張試験片が破断するまで実施し、上降伏強度を測定した。測定結果を表２および表３に示す。

＜金属組織の調査＞
Ｓｎめっき鋼板の圧延方向に平行な板厚方向の断面を研磨後、腐食液（３体積％ナイタール）で腐食した。次いで、光学顕微鏡を用いて、４００倍の倍率で１０視野にわたり板厚１／４の深さ位置（上記断面における、表面から板厚方向に板厚の１／４の位置）から板厚１／２の位置までの領域を観察した。次いで、光学顕微鏡により撮影した組織写真を用いて金属組織中に占める未再結晶フェライトを目視判定により特定し、画像解析により未再結晶フェライトの面積率を求めた。ここで、未再結晶フェライトは、４００倍の倍率の光学顕微鏡にて圧延方向に伸長した形状を呈した金属組織である。次いで、各視野で未再結晶フェライトの面積率を求めて、１０視野の面積率を平均した値を金属組織中に占める未再結晶フェライトの割合とした。なお、画像解析は、画像解析ソフトウェア（粒子解析 日鉄住金テクノロジー株式会社製）を用いた。調査結果を表２および表３に示す。

＜耐食性＞
Ｓｎめっき鋼板に対して、光学顕微鏡を用いて、測定面積が２．７ｍｍ²である領域を５０倍の倍率で観察し、Ｓｎめっきが薄くなり穴状の部位の個数を計測した。穴状の部位の個数が２０個未満の場合を○、２０個以上２５個以下の場合を△、２５個超の場合を×とした。観察結果を表２および表３に示す。

＜へこみの発生の有無＞
鋼板より角形のブランクを採取し、ロール加工、ワイヤーシーム溶接、ネック加工を順次加工することで、缶胴を作製した。作製した缶胴のネック部を周方向８か所にて目視にて観察し、へこみの発生の有無を調べた。評価結果を表２および表３に示す。なお、周方向８か所のうち１か所でもへこみが発生した場合を「へこみの発生：有」とし、周方向８か所のいずれにおいてもへこみが発生しなかった場合を「へこみの発生：無」とした。

本発明によれば、高強度であり、特に、缶胴のネック部の素材として十分に高い加工精度を有する缶用鋼板を得ることができる。また、本発明によれば、鋼板の均一変形能が高いため、例えば缶胴加工を行う場合、高い加工精度を有する缶胴製品を製作することが可能となる。さらに、本発明は、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、缶蓋を中心に缶用鋼板として最適である。

Claims (4)

1. 質量％で、Ｃ：０．０１０％以上０．１３０％以下、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．１０％以上１．００％以下、Ｐ：０．００７％以上０．１００％以下、Ｓ：０．０００５％以上０．００９０％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｎ：０．００５０％以下、Ｔｉ：０．００５０％以上０．１０００％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００２０％未満、およびＣｒ：０．００５％以上０．０８％以下を含有し、さらにＴｉ＊＝Ｔｉ−１．５Ｓとするとき、０．００５≦（Ｔｉ＊／４８）／（Ｃ／１２）≦０．７００の関係を満たし、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成と、未再結晶フェライトの割合が３％以下である組織とを有し、上降伏強度が５５０ＭＰａ以上６２０ＭＰａ以下である缶用鋼板。
2. 前記成分組成は、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５０％以上０．０５００％以下、Ｍｏ：０．００５０％以上０．０５００％以下、およびＶ：０．００５０％以上０．０５００％以下から選ばれる一種または二種以上を含有する、請求項１に記載の缶用鋼板。
3. 質量％で、Ｃ：０．０１０％以上０．１３０％以下、Ｓｉ：０．０４％以下、Ｍｎ：０．１０％以上１．００％以下、Ｐ：０．００７％以上０．１００％以下、Ｓ：０．０００５％以上０．００９０％以下、Ａｌ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｎ：０．００５０％以下、Ｔｉ：０．００５０％以上０．１０００％以下、Ｂ：０．０００５％以上０．００２０％未満、およびＣｒ：０．００５％以上０．０８％以下を含有し、さらにＴｉ＊＝Ｔｉ−１．５Ｓとするとき、０．００５≦（Ｔｉ＊／４８）／（Ｃ／１２）≦０．７００の関係を満たし、残部がＦｅおよび不可避的不純物である成分組成を有する鋼スラブを、１２００℃以上で加熱し、８５０℃以上の仕上げ圧延温度で圧延して鋼板とし、前記鋼板を６４０℃以上７８０℃以下の温度で巻取り、その後５００℃から３００℃までにおける平均冷却速度を２５℃／ｈ以上５５℃／ｈ以下とする冷却を行う熱間圧延工程と、前記熱間圧延工程後の鋼板に、８６％以上の圧下率で冷間圧延を施す冷間圧延工程と、前記冷間圧延工程後の鋼板を６４０℃以上７８０℃以下の温度域で１０ｓ以上９０ｓ以下保持し、その後、前記鋼板を７℃／ｓ以上１８０℃／ｓ以下の平均冷却速度で５００℃以上６００℃以下の温度域まで一次冷却し、引き続き、前記鋼板を０．１℃／ｓ以上１０℃／ｓ以下の平均冷却速度で３００℃以下まで二次冷却する焼鈍工程と、前記焼鈍工程後の鋼板に、０．１％以上３．０％以下の圧下率で調質圧延を施す工程と、を有することにより、
   未再結晶フェライトの割合が３％以下である組織を有し、上降伏強度が５５０ＭＰａ以上６２０ＭＰａ以下である缶用鋼板を得る、缶用鋼板の製造方法。
4. 前記成分組成は、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００５０％以上０．０５００％以下、Ｍｏ：０．００５０％以上０．０５００％以下、およびＶ：０．００５０％以上０．０５００％以下から選ばれる一種または二種以上を含有する、請求項３に記載の缶用鋼板の製造方法。