JPH01184252A - 伸びフランジ成形性の優れたｄｉ缶用鋼板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はＤＩ缶（Ｄｒａｗ　＆　Ｉｒｏｎｅｄ　Ｃａｎ
）用銅板に関し、ＤＩ加工後の伸びフランジ成形性に優
れ、ｌ）Ｉ加工が容易であり、ＤＩ加工後の塗装焼付時
に硬化することによって耐圧強度が向上するＤＩ缶用鋼
板に関するものである。

（従来の技術） 鋼板に錫めっきを施したブリキ鋼板あるいはクロム酸処
理を施したティン・フリー・スチールのごとき表面処理
鋼板が食缶やエアゾール缶、イージーオープン缶に多用
されている。

これら表面処理鋼板は近年多段絞り加工あるい−はＤＩ
加工（Ｄｒａｗ　＆　Ｉｒｏｎｉｎｇ加工すなわち深絞
り加工後にしごき加工が施される）など、きびしい加工
が行なわれるようになり、単に耐食性のみならず、優れ
た加工性をも要求されるようになっている。

ＤＩ缶の製缶加工は、鋼板をポンチとダイスを用いて浅
絞りしてカップを成形後、このカップの側壁の厚さより
クリアランスが小さいポンチとダイスを用いて側壁をし
ごき引伸し、側壁の厚さを減少させることにより所定深
さの容器（カップ）を成形し、さらにカップ端に蓋を巻
締めるためのフランジ出し加工が行なわれる。

ＤＩ缶用鋼板に要求される特性としては、まずＤＩ加工
時の加工性がよく、かじりの発生がなく加工エネルギー
が小さいこと、および缶体として耐圧強度が高いことが
要求される。

かかるＤＩ缶用材料としては、従来は、例えばＢ添加Ａ
１キルト錆の箱焼鈍したもの（特開昭５３−４８９１３
）、Ｃｕ添加低炭素鋼を箱焼鈍したもの（特公昭５２−
１６９６５）のようにほとんど箱焼鈍材が適用されてい
た。それは箱焼鈍材の方が伸び、深絞り性に優れており
、一般にＤＩ加工用途にも適していると考えられていた
からである。

特に、ＤＩ缶の成形加工では伸びフランジ成形性の良い
ことはきわめて重要視され、その不良率は数１０ｐμｍ
以下に抑える必要がある。そのため鋼板として伸び、ｒ
値の優れた箱焼鈍材が従来から適用されていた。

（発明が解決しようとする問題点） 一方近年ＤＩ缶は板厚がますます薄手化されつつあり、
耐圧強度を高めることの要求も非常に強くなりつつある
。

缶体の耐圧強度は（板厚）２×（強度）で決り、薄手化
するには素材強度を高める必要があるが、箱焼鈍材は一
般に軟質であり、薄手化への対応が難しい。強度の向上
を図ろうとすれば強化元素を添加し比較的高合金の成分
にする必要があり、この場合にはＤＩ加工性が劣化する
問題がある。また鋼板を高強度化するとＤＩ加工時しこ
かじりが発生しやすくなり、また加工エネルギーも増加
する欠点が生ずる。

最近では、ＤＩ缶用鋼板を連続焼鈍にて製造することが
検討されているが、ＤＩ加工時のフランジ成形の小さい
クラックの発生防止を満足し得るまでに至らず、またか
じり発生も散見される。

本発明の目的は、伸びフランジ成形性に優れ、かじりが
発生せずＤＩ加工が容易でありかつＤＩ加工後の耐圧強
度の高いＤＩ缶用容器材料を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、ＤＩ缶に要求される諸特性について種々
研究した結果、ＤＩ缶用鋼板については、ＤＩ成形性お
よびＤＩ缶の実用特性を総合すると、箱焼鈍材よりも、
むしろ鋼板の強度、結晶粒度、析出物寸法を特定した連
続焼鈍材の方が優れていることを新規に知見し、本発明
を完成したものである。

本発明者らはまずＤＩ加工後の伸びフランジ成形性につ
いて深く研究した結果、ＤＩ加工後すなわち著しい加工
後の伸びフランジ成形性は鋼板そのものの伸びフランジ
成形性と異なり、むしろ従来の知見とは逆に鋼板の抗張
力が４２　ｋｇｆ／ｍｍ”以下、結晶粒度番号が８．５
〜１１．５．０．０２μｍ以上０．４０μｍ以下の平均
寸法のＭｎＳおよび０．００５μｍ以上０．２０μｍ以
下の平均寸法のＡｌＮの析出物組織を有し、Ｃ：０．０
０４０〜０．０６００％、Ｍｎ　：　０．０５〜０．５
０％、Ｐ　：　０．０２％以下、ｓ　：　０．０１５％
以下、酸可溶Ａｌ　：　０．０２０〜０．１００％、Ｎ
　：　０．００７０％以下、ただし、〔Ｍｎ重量％〕と
〔Ｐ重量％〕との間に １０〔Ｐ重量％）−０，０３≦〔Ｍｎ重量％］≦２０［
Ｐ重量％〕＋０．１４ なる関係を有する鋼成分の連続焼鈍材の方が、固溶Ｃを
有するにもかかわらずＤＩ加工後の伸びフランジ成形性
の優れていることを新規に知見した。

該連続焼鈍材では、ＤＩ加工後施される塗装焼付によっ
て缶体の強度が著しく上昇し、その結果、耐圧強度も上
昇する（以下この特性をＢＨ性と称する）ことを本発明
者らは見出した。すなわち箱焼鈍材より軟質の該連続焼
鈍材を使用することによりＤＩ加工時はやわらかく従っ
てＤＩ加工性にすぐれ、塗装焼付後耐圧強度が箱焼鈍材
以上にできるという優れた特徴が得られることが判明し
た。このことは、素材強度が同一であれば缶体の耐圧強
度は連続焼鈍材の方が高くできることを意味するもので
、この工業的価値は非常に大きい。

以下本発明の詳細な説明する。

まず製品板（鋼板）の抗張力について第１図を参照し説
明する。抗張力が大きいとＤＩ加工時の成形荷重および
成形エネルギーが大きくなって加工しにくく、またかじ
りが発生しやすくなるので、その上限を４２　ｋｇｆ／
ｍｍ２とする。好ましい範囲は抗張力４０ｋｇｆ／ｍｍ
２以下である。

第１図はＣ：　０．００４０−０．０８０％、Ｍｎ　：
　０．１５−０．６０％、Ｐ　：　０．００６〜０．０
３０％、Ｓ　：　０．００５〜０．０１５％、酸可溶Ａ
ｌ　：　０．００５〜０．０７０％、Ｎ　：　０．００
７０％以下の鋼を真空溶解炉で溶製し、実験室パイロッ
トラインにて製造したＤＩ加工用鋼板について、製品板
の抗張力とＤＩ試験成形機における全成形エネルギー、
成形後塗装焼付処理を行ったＤＩ缶の耐圧強度の関係を
焼鈍方法との関連で示す。

第１図かられかるように、抗張力が４２　ｋｇｆ／ｍｍ
２を越えると全成形エネルギーが著しく上昇し、かじり
が多発する結果、ＤＩ加工が困難となる。全成形エネル
ギーを安定して低く抑えるためには、抗張力を４０ｋｇ
ｆ／ｍｍ２以下、降伏点を３６ｋｇｆ／ｍｍ２以下、よ
り好ましくは抗張力３７　ｋｇｆ／ｍｍ２以下、降伏点
３０ｋｇｆ／ｍｍ２以下にすることが好ましい。

また耐圧強度は抗張力が大きいほど増大するが、連続焼
鈍材は箱焼鈍材に比べて抗張力が同じでも耐圧強度は約
１〜２　ｋｇｆ／ｃ＋ｉＹ高い。このようなりＨ性を確
保するために鋼板の固溶Ｃ量は５　、０ｐμｍ以上含む
ことが好ましい。

次に、結晶粒度について説明する。

第２図はＣ：　０．００４４〜０．０７６％、Ｍｎ　：
　０．１６〜０．５７％、Ｐ　：　０．００８〜０．０
３０％、Ｓ　：　０．００５〜０．０１５％、酸可溶Ａ
ｌ　：　０．００７〜ｏ、ｏｇｏ％、Ｎ　：　０．００
２０〜０．００７０％以下の鋼を真空溶解炉で溶製し、
実験室パイロットラインにて製造したＤＩ加工用鋼板に
ついて、ＪＩＳ結晶粒度番号とＤＩ加工後の伸びフラン
ジ成形における破断発生までの加工率および耐圧強度の
関係を焼鈍方法との関係で示す。

伸びフランジ加工率は、本発明者らの実験室における測
定法の場合９．０％以上が需要家においても合格と評価
されることがわかっている。

第２図かられかるように、伸びフランジ加工率は細粒で
あるほど（結晶粒度番号が大きいほど）向上し、伸びフ
ランジ加工率９．０％以上を確保するには連続焼鈍材の
場合、結晶粒度番号８．５以上が必要である。また予想
に反し連続焼鈍材の方が箱焼鈍材よりむしろ伸びフラン
ジ成形性が良好である。一方細粒になるほど伸びフラン
ジ成形性および耐圧強度は向上するが鋼が硬質化し、結
晶粒度番号が１１．５番を越えるとＤＩ加工時の全成形
エネルギーが著しく増大し、かじりが発生するためＤＩ
加工が困難となる。したがって結晶粒度番号を８．５〜
１１．５に特定する。好ましくは範囲９．０〜１１．０
番である。

次に鋼板の析出物寸法について説明する。

第３図はＣ：　０．０２１−０．０４５％、Ｍｎ　：　
０．１６−０．３０％、Ｓ　：　０．００５〜０．０４
％、Ｐ　：　０．００８〜０．０１７％、酸可溶Ａｌ　
：　０．００５〜０．１００％、Ｎ：０．００１０〜０
．００７０％の鋼を真空溶解炉で溶製し、熱間圧延前お
よび熱間圧延巻き取り後に種々の条件で熱処理を行って
ＭｎＳおよびＡｌＮの析出物寸法を変化させ、実験室パ
イロットラインにて製造したＤＩ加工用鋼板について、
膨大な枚数の電子顕微鏡写真から求めたＭｎＳおよびＡ
ｌＮの析出物平均寸法とＤＩ加工後の伸びフランジ成形
における破断発生までの加工率の関係を示す。図中の数
字はその点のＭｎＳおよびＡｌＮの平均寸法の析出物組
織を持つ試料の伸びフランジ加工率を表し、曲線は伸び
フランジ加工率の等高線を表す。

第３図かられかるように、ＭｎＳの平均析出物寸法が０
．０２μｍ未満または０．４０μｍ超、またはＡｌＮの
平均析出物寸法が０．００５μｍ未満または０．２０μ
ｍ超になると伸びフランジ加工率が劣化する。したがっ
てＭｎＳの平均析出物寸法を０．０２μｍ以上０．４０
μｍ以下、ＡｌＮの平均析出物寸法を０．００５μｍ以
上、０．２０μｍ以下に特定する。

次に鋼成分について説明する。

Ｃは鋼を硬化するので、その上限を０．０６００％とす
る。Ｃをより少なくすることは軟質化に有効であるが、
ＣをＯ，０Ｑ４０％未満に減じると固溶Ｃが著しく減少
しＢＨ性が得られないので下限を０．００４０％とする
。好ましい範囲は０．００４０〜０．０４００％である
。

ＭｎはＳによる熱間脆性を防止するため０．０５％以上
含有させる必要があるが、０．５０％を越えるとＣと同
様に鋼を硬質化し、本発明の特徴を失う。好ましい範囲
は０．１０〜０．３０％である。

Ａ１は加工性に有害である酸化物系介在物を低減するた
め、脱酸剤として、また鋼中のＮ固定を通じて、表面処
理時の歪時効による硬質化を抑制するため、少なくとも
酸可溶Ａ１として０．０２０％含有させる必要がある。

しかし０．１００％　を越えると鋼を硬質化し、また表
面疵も増加する。好ましい範囲は０．０３０〜０．０８
０％である。

ＰとＮはともに鋼を著しく硬化させる元素であり、Ｐと
Ｎをともに低くすることによって従来考えられていた以
上の顕著な軟質化の効果が得られる。本発明特定のＤＩ
缶用鋼板を得るためには、Ｐの上限を０．０２０％、Ｎ
の上限を０．００７０％とする。

Ｎの好ましい範囲は０．００３０％以下である。

しかもＭｎとＰには伸びフランジ成形性に関して特殊な
相互作用があり、それぞれの含有量が上記の範囲にあっ
ても、Ｍｎ量およびＰ量がそれぞれ他方の量に比してア
ンバランスに多い場合は伸びフランジ成形性が劣化する
ことがわかった。実験により回帰式を求めた結果、良好
な伸びフランジ成形性を安定して確保するには、Ｍｎと
Ｐの含有量の間に １０［Ｐ重量％］−０，０３≦〔Ｍｎ重量％］≦２０〔
Ｐ重量％〕＋０．１４ なる関係が成立する必要がある。

特に抗張力３７ｋｇｆ／ｍｍ２以下、降伏点３０ｋｇｆ
／ｍｍ”以下のより軟質でＤＩ加工性に優れた鋼板を製
造する場合は、Ｃ：　０．００４０−０．０４００％、
Ｍｎ　：　０．１０−０．２５％、酸可溶Ａｌ　：　０
．０３０〜０．０８０％、Ｐ　：　０．０１５％以下、
Ｓ　：　０．０１５％以下、Ｎ　：　０．００２５％以
下とすることが好ましい。

Ｓは鋼中の介在物となり、鋼板の表面欠陥、加工時のわ
れ、伸びフランジわれ発生、過大の平均析出物寸法のＭ
ｎＳ生成の原因となるので、上限を０．０１５％とする
。

本発明における鋼成分は上述の通りであるが、必要によ
り、本発明の鋼成分にさらに炭窒化物形成元素である０
、００５０％以下のＢおよび０．１０％以下のＣｒのう
ち一種または二種を添加することも可能である。これら
の元素を添加することによりＤＩ加工性の優れた鋼板が
安定して製造可能である。

本発明の製造方法について述べる。

前記特定成分の鋼を通常の方法で溶製し、連続鋳造法ま
たは造塊および分塊圧延法にて鋼片とし、熱間圧延に供
する。熱間圧延に先立つ鋼片の熱処理条件は通常行なわ
れるいかなる方法もとり得る。

すなわち熱片を直送して圧延してもよく、加熱炉で再加
熱してもよい。特に軟質でＤＩ加工性および伸びフラン
ジ成形性の優れたＤＩ缶用鋼板を製造するには、連続鋳
造法で鋼片とし、Ａｒ３変態点未満まで冷却したのち Ｔ＊＝６８７５／（３，８６５−１ｏｇ（Ａ１％＋（１
，０１５））　−２５６を満たす温度Ｔ＊℃以下の温度
域に再加熱して熱間圧延に供することが好ましい。

熱間圧延は通常行なわれるいかなる方法もとり得るが、
６００〜７１０℃の温度で巻き取ることが好ましい。

次いで通常の方法で脱スケール後冷間圧延し、連続焼鈍
に供する。

連続焼鈍は、製品板の抗張力が４２ｋｇｆ／ｍｍ２以下
、結晶粒度番号が８．５〜１１．５を満たす限りいがな
る方法もとり得るが、再結晶温度以上８５０’Ｃ以下の
温度で５秒〜１８０秒間の再結晶焼鈍を行ったのち、５
〜ｂ 温度で３０〜１８０秒の過時効処理を施すことが好まし
く、以上の範囲内で製品板の特性を満たすごとく焼鈍条
件を決定すればよい。

次いで通常の方法で調質圧延し、通常行なわれる表面処
理を施す。

（実施例） 第１表に本発明の実施例を示す。

第１表記載の成分を有する鋼を転炉で溶製し、連続鋳造
した鋼片を３．０ｍｍまで熱間圧延し、酸洗し、次いで
０．３２ｍｍまで冷間圧延し、次いで第１表記載の焼鈍
条件で焼鈍し、次いで１．０％の調質圧延を行ない、電
気すずめつきを行った。同じく第１表にそれぞれの条件
で製造された電気すずめつき製品板の結晶粒度、抗張力
を示した。

このようにして製造された電気すずめつき鋼板を実験室
のＤＩ加工機にてＤＩ缶に成形した場合の全成形エネル
ギーを第１表に示す。該全成形エネルギーが小さいほど
、またかじり発生のないほどＤＩ加工性に優れることを
表す。

さらに該ＤＩ缶の耐圧強度および伸びフランジ加工率を
実験室にて測定した結果を同じく第１表に示す。伸びフ
ランジ加工率は本発明者らの実験室における測定法の場
合９．０％以上が需要家においても合格と評価されるこ
とがわかっている。

第１表かられかるように、本発明鋼は全成形エネルギー
が小さく、かじりが発生せず、耐圧強度が充分高く、伸
びフランジ加工率がきわめて高く伸びフランジ成形性に
特に優れていることがわかる。一方比較鋼については、
箱焼鈍材（Ｎα１３〜１４）は全成形エネルギーが小さ
く、かじり発生もないが、伸びフランジ加工率および耐
圧強度が劣る。

箱焼鈍材（Ｎα１５）は結晶粒度番号が本発明外である
ため全成形エネルギーが高く、かじりが発生する。

比較鋼の連続焼鈍材のＮα１６は、全成形エネルギーが
小さく、かじり発生もないが、結晶粒度番号が本発明外
の粗粒であるため伸びフランジ成形性が劣る。比較鋼の
連続焼鈍材のＮα１７〜１８は耐圧強度が高く伸びフラ
ンジ成形性にも優れるが、抗張力が本発明外であるため
全成形エネルギーが高く、かじりが発生する。比較鋼の
連続焼鈍材のＮα１９〜２０はＭｎとＰの含有量のバラ
ンスが本発明外であるため、伸びフランジ成形性がやや
劣る。比較鋼の連続焼鈍材のＮα２１〜２４はＭｎＳお
よびＡｌＮの析出物平均寸法が本発明外であるため、伸
びフランジ成形性がきわめて劣る。

なお、本発明鋼はＢ）ｌ硬化により耐圧強度のみならず
、缶の垂直方向での座屈強度も上昇するので、箱焼鈍材
に比して素材強度が同一であれば座屈強度も優れている
ことを付言しておく。さらに本発明鋼は伸びフランジ成
形性に特に優れるため、単に伸びフランジ成形での不良
率が低いばかりでなく、さらに厳しい伸びフランジ成形
にも耐える性能を有するものである。

（発明の効果） 本発明は、連続焼鈍で製造できるので製造コストが安く
、製品材質の均一性に優れ、かつかじりの発生がなく、
ＤＩ加工が容易であり、ＤＩ加工後の伸びフランジ成形
性に優れ、ＤＩ加工後の塗装焼付時に硬化することによ
って耐圧強度が著しく向上するＤＩ缶用鋼板を提供する
ものであり、その工業的効果は甚大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実験室パイロット・ラインにて製造したＤＩ
缶用鋼板について、製品板の抗張力、ＤＩ試験成形機に
おける全成形エネルギー、成形後塗装焼付処理を行った
ＤＩ缶の耐圧強度、および焼鈍方法の関係を示した図、 第２図は、実験室パイロット・ラインにて製造したＤＩ
缶用鋼板について、ＪＩＳ結晶粒度番号、ＤＩ缶の耐圧
強度、ＤＩ加工後の伸びフランジ成形における破断発生
までの加工率、および焼鈍方法の関係を示した図、 第３図は、製品板のＭｎＳ析出物平均寸法、ＡｌＮ析出
物平均寸法、ＤＩ加工後の伸びフランジ成形における破
断発生までの加工率の関係を示した図である。 第１図 抗張力（ｋｇｆ／ｍｍ　　） 第２図 ＪＩＳ結晶粒度番号

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　重量％で Ｃ：０．００４０〜０．０６００％ Ｍｎ：０．０５〜０．５０％ Ｐ：０．０２％以下 Ｓ：０．０１５％以下 酸可溶Ａｌ：０．０２０〜０．１００％ Ｎ：０．００７０％以下、 ただし、〔Ｍｎ重量％〕と〔Ｐ重量％〕との間に１０〔
   Ｐ重量％〕−０．０３≦〔Ｍｎ重量％〕≦２０〔Ｐ重量
   ％〕＋０．１４ なる関係を有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物から
   なる成分を有し、４２ｋｇｆ／ｍｍ＾２以下の抗張力、
   ＪＩＳ結晶粒度番号８．５以上１１．５以下の結晶粒組
   織、０．０２μｍ以上０．４０μｍ以下の平均寸法のＭ
   ｎＳおよび０．００５μｍ以上０．２０μｍ以下の平均
   寸法のＡｌＮの析出物組織を有する連続焼鈍で製造され
   た伸びフランジ成形性の優れたＤＩ缶用鋼板。