JPH03285046A - ３ピース缶の製造方法 - 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〕 この発明は、・３ピース缶用鋼板の発明と３ピース缶の
製造方法の発明に関し、特に、３ピース缶を効率よく製
造することを可能とする３ピース缶用鋼板及び３ピース
缶の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

第３図（ａ）に示す飲料缶、同図（ｂ）に示す１８Ｉ！
缶（例えば灯油缶）、同図（Ｃ）に示すベール缶などの
缶は、構成上から、２ピース缶と３ピース缶に分類でき
る。２ピース缶は錫めっき、クロムめっき。

化成処理、塗油５などの処理を施した表面処理鋼板に、
プレス加工、　　ＤＷ　Ｉ　（ｄｒａｗｉｎｇ　ａｎｄ
　ｗａｌｌ　ｉｒｏｎｉｎｇ）加工、　Ｄ　ＲＤ　（ｄ
ｒａｗｉｎｇ　ａｎｄ　ｒｅｄｒａｗｉｎｇ）加工など
の加工を施し、これに蓋を取り付けた２部品からなる缶
である。３ピース缶は表面処理鋼板を円筒状もしくは角
筒状に曲げて端部を接合（１１が接合部）して缶胴１２
を成形した後、天蓋１３と底蓋１４を取り付けた３部品
からなる缶である。

天Ｍ１３を取り外して装着開閉できる缶も、２ピース缶
、３ピース缶の範晴に含まれる。同図ｔｂ＋の１５は把
手、１６は注入口を示す。

３ピース缶は２ピース缶と比べて製造工程数が多く製造
コストが高くなるものの、プレス加工。

ＤＷＩ加工などの強加工は行わないため、缶胴１２への
美術的印刷が可能となり、ファツション性の点から多用
されている。

第４図に３ピース缶の製造工程を示す。すなわち、厚さ
２００〜３００ｍｍ程度のスラブを熱間圧延により厚さ
２〜４１菖の熱延鋼帯とした後、高温で巻き取って自己
焼純させる。次に酸洗して表面の酸化スケールを除去し
てから冷間圧延して厚さ０．１〜０．６ｍｍの冷延鋼帯
とする。ついで箱焼純又は連続焼純を行うことにより、
冷間圧延で形成された圧延組織（繊維状組織）を回復、
再結晶、結晶粒成長へと進め所定の機械的性質を得る。

なお、連続焼純の場合は、耐食性、耐錆性等の向上を目
的として、焼純前にニッケルメッキを施す場合もある。

その後、所定の調質度（Ｔｌ〜Ｔ６．ＤＲ８〜１０）を
得るために調質圧延して、表面処理用原板とする。つい
で表面処理されて表面処理鋼帯となった帯板をシャーラ
インにて所定の長さに剪断する。　第５図にその様子を
示す。帯板Ｓは、その長手方向即ち圧延方向が缶胴の曲
げ方向となるように切断されて切板１を得る。図中２は
この時の切断線であり、Ｌが切断長さである。

このようにして得られた切板１に、塗装ラインにおいで
、缶内面に相当する面に塗装と焼付けを施し、次にもう
一面にも塗装と焼付けを施す。なお、缶外面に相当する
塗装は次の印刷を考慮して白色塗料を塗るのが一般的で
ある。次の多色印刷は、以前には色の種類毎に印刷焼付
けを繰り返していたが、最近では複数の印刷機を連設し
て１パスで印刷と焼付けが行われるようになっている。

なお、これら塗装印刷は第５図の斜線で示した接合部５
を外して行う。これは後述の接合強度が塗料により低下
するためである。

次に切ｔｒＦｉ１は、スリットカットにより、１缶当り
の大きさのブランクシート６．６にされ、このブランク
シート６を円筒状もしくは角筒状に曲げる。図中３はス
リット線であり、角筒状に曲げ加工する場合の曲げ線を
４で示した。そして、ブランクシート６の長手方向両端
部の接合部５．５を溶接もしくは接着剤により重ね接合
した後、フランジ加乍、必要に応じてネッキング加工３
　ビーディング加工を施して天蓋と底蓋を取り付けて仕
上げる。ここで上記ブランキングは天蓋１３．底蓋１４
を巻き締めにより取付けるために行うもので、その様子
を第６図に示す。同図において１７がフランジ部、１８
が巻締め部である。また、ネッキング加工、ビーディン
グ加工は缶強度を上げる場合に行うものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述のように３ピース缶の製造工程は複雑でコストアン
プの要因となっていることから、製造工程の連続化、簡
略化が叫ばれている。

その対応策の１つとして、従来の切板状態での塗装を帯
板の状態で塗装してその後切板にする方法が考えられる
。即ち、切板塗装においては、各切板毎かつ表裏２回分
を塗装ラインに通して塗装と焼付けを行う必要がある（
２コート２ベーク・２回塗装２回焼付け）が、帯板の場
合には缶内面に相当する塗装と缶外面に相当する塗装を
連続して施し、次の焼付けは表裏同時に行う（２コート
ｌベーク）ことが可能となる。そして、この塗装ライン
で、塗装焼付は後の切板切断を行うことにより、工程の
簡略化と連続化が実現できることになる。

しかしながら、上記帯板塗装には次のような問題がある
。即ち、第５図に示したように接合部５゜５を外して塗
装しなければならず、この塗装切りの巾は通常６　＋＋
ｎ程度であり、塗装範囲の制御が非常に困難である。ま
た塗装が可能としても塗装切り部の中心位置（すなわち
前記６ｍの幅の中心である３鮎の位置）で、高速移動中
の帯板を切断することは困難である。

このように塗装範囲、切断位置の制御精度が悪いと次の
ようなトラブルにつながる。例えば接合部に塗料が存在
する場合は、これをそのまま溶接すると塗料が燃焼し、
爆飛現象が生じてナゲツトが正常に形成されないばかり
か穴があくことがある。また接着剤を用いて接合しても
充分な接着力が得られない。逆に本来塗装すべきところ
に塗装されない場合には、接合は問題ないが耐錆性、耐
食性等の点で問題となる。

この発明は上述した従来技術の課題を解決することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る３ピース缶用鋼板は、重量比で、ＣＦ　
　０．００４％以下、Ｓｉ：０．０２％以下、Ｍｎ：０
゜０５〜０．３０％、Ｐ　：０．０２０％以下、Ｓ　：
０．０２０％以下、Ｎ　：０．００５０％以下、Ａ　＃
　：０．０２〜０．２％、Ｎｂ：０．０１％以下を含む
とともに、残部がＦｅ及び不可避的不純物より成り、且
つ１０μｍ以上の長径を有する結晶粒と５μｍ以上ｌＯ
μｍ未満の長径を有する結晶粒とから構成されるととも
に前記１０μｍ以上の長径を有する結晶粒が面積比で５
０％以上であることを特徴としている。

この３ピース缶用鋼板における、前記結晶粒の長径に対
する短径の比を１／１．５〜ｌとすると好適である。

また、３ピース缶の製造方法の発明は、重量比でＣ：　
０．００４％以下、Ｓ　ｉ　：　０．０２％以下、Ｍｎ
：０．０５〜０．３０％、Ｐ　：０．０２０％以下、Ｓ
　：０．０２０％以下、Ｎ　：０．００５０％以下、Ａ
　ｊ！！　：０．０２〜０．２％、Ｎｂ：０．０１％以
下を含むとともに、残部がＦｅ及び不可避的不純物より
成る連続鋳造スラブに、常法により熱間圧延、酸洗、冷
間圧延、連続焼純および調質圧延を施し、これにメッキ
、化成処理、塗油などの表面処理を施して帯板を得る。

次いでこの帯板に、その巾方向両端部の所定巾を外して
、帯板の表裏に塗装を施して焼付し、ついで必要に応じ
て印刷・焼付した後、所定の長さに切断し、更にブラン
キングしてブランキングシートとし、該ブランキングシ
ートを圧延方向とは直角方向に曲げて前記非塗装部を重
ね接合してからブランキングして天蓋と底蓋を取り付け
て仕上げることを特徴をする。

〔作用〕

まず、本発明に至る経緯について述べる。前述した接合
部に関する問題は、曲げ方向を従来の圧延方向と同一の
方向から、圧延方向に対して直角方向に変更することに
より解決できることに想到した。これを第１図に示す。

従来例を示した前掲第５図と同一の部位には同一記号を
付しである。

これにより塗装は帯板ｌの両端部に位置する接合部５．
５を外して、帯板ｌの長手方向に連続して施せばよいの
で、前述した塗装に起因する問題は一挙に解決できる。

ところが、このようにして得られたブランクシート６を
曲げ加工後、シーム溶接で接合してブランキングを施し
たところ、熱影響部（ＨＡＺ）で割れる１度が非常に高
くなることがわかった。そこでこのＨＡＺ割れを無くす
ための検討を行った。

缶胴の溶接は通常、中間電極に胴ワイヤーを用いる型式
の、所謂ワイヤーシーム溶接機を用いて前述のように接
合部を重ね溶接する。これにより重ね部は鋼板抵抗によ
り発熱、溶解し、電極輪の加圧力によって接着する。こ
の溶接中の鋼板温度は約９００〜１５００℃の範囲とな
るように電流。

電圧が制御される。９００℃未満では溶接強度が不充分
となり、１５００℃超では、スプラッシュが発生するた
めである。このような溶接法により接合した缶胴のＨＡ
Ｚ割れを調査した結果、重ね合わせ部の厚さが大きい程
、ＨＡＺ割れの発生顧度が高くなることがわかった。

これは定性的には、第２図のように説明できる。

同図（８１は重ね部が厚い場合、同図ｃｂ）は薄い場合
を夫々示したもので、ここで７は缶胴、８はナゲ・ノド
、９はブランキング用ダイスであり、円筒状の缶の製造
を例にした。ブランキングの時、重ね合わせ部には引張
力Ｆ、Ｆ’が生じるが、重ね合わせ部の厚みが大きい程
、引張力は大きくなる（Ｆ〉Ｆ′）。このため、重ね合
わせ部の厚みが大きい程、ＨＡＺ割れが発生しやすくな
ると考えられる。

そこで、電極輪の加圧力を大きくすることにより押しつ
ぶして薄くする方法が考えられるが、これにも限界があ
った。即ち、加圧力が過大であると、溶接が進行し終わ
りに近づくに従って、重ね合わせ部の板が互いに逃げて
、必要な重ね幅が得られなくなったり、銅ワイヤーの形
状が悪くなって、正常なナゲツトが連続して得られなく
なるという問題が発生した。なお、電流値を高くして鋼
板温度を上げることも考えられるが、この場合には前述
のようにスプラッシュが発生して、これが缶の内外面に
飛散・付着し、塗装膜や印刷膜を破壊し、耐食性、耐錆
性５美観等を１員なうので実用に供し得ない。

以上圧延方向に曲げて缶を製造する方法では問題はなか
ったのに対し、圧延方向と直角の方向に曲げて製缶する
方法ではＨＡＺ割れの発生頻度が高くなる点について溶
接方法の改善により解決することを検討したが、非常に
難しく結局解決できなかった。

そこで、次に本発明者らは缶用鋼板の製造工程に対して
検証を加えた。その結果、上記ＨＡＺ割れは圧延による
結晶組織の異方性にあることをつきとめた。例えば、低
炭素鋼を用いて調質度Ｔ４゜板厚０．３２ｍｍに仕上げ
たぷりき厚板を引張試験した結果の例を下表に示す。

第１表 次のことが判明した。即ち、 ■　異方性は調質圧延の影響により表れる。

■　焼純後の結晶粒径が大きい場合、次工程の調質圧延
の影響をそれほど受けない。

■　焼純後の結晶粒径が小さい場合には次工程の調質圧
延の影響を受け、異方性が表れる。

■　調質圧延後の結晶粒は、その長径（圧延方向）と短
径（圧延方向と直角の方向）との比が１．５以内であれ
ば、異方性はそれほど表れない。

■　調質圧延での圧下率を高くしてＤＲＩＯクラスの硬
度に仕上げても、軸径比が１．５以下に仕上がっていれ
ば等方向は維持される。

尚、上記■、■の理由は定かではないが、次のように推
察される。即ち、結晶粒が小さいと硬質となり、調質圧
延時の塑性変形は殆ど圧延方向に限定されるが、結晶粒
が大きい場合には軟質となり、圧延方向と直角の方向に
も塑性変形が住じるためであると考えられる。

そこで本発明者らは結晶粒を太き（するためには極端に
Ｃ量を少なくした極低炭素鋼を素材とすることに想到し
たのである。

ところで、工業的に製造される缶用綱板の場合には同一
製造条件であっても結晶粒組織を同一水準に合わせろこ
とは非常に困難であり、また従来はその必要性も殆どな
かった。製造条件が同じでも組織がばらつくのは、鋼の
精錬工程での鋼中成分比率の変動、加熱炉、焼純炉等に
おいて生成する炭化物、酸化物、窒化物、硫化物等の析
出物の大きさ、量および分布状態の変動によるものと考
えられる。

これらの中で、炭化物は結晶の核となるため、炭化物が
多く存在すると結晶粒径は小さくなる。

−ＣにＣ量の少ない領域では鋼中Ｃ量によって結晶粒径
が一義的に決まることが知られている。しかしながら、
Ｃ量が同しであっても大きな結晶粒の横に小さな結晶粒
が存在する、所謂混粒組織になることがあり、前述のよ
うに小径の結晶粒が存在すると異方性が表れる。混粒Ｍ
ｉ織になったりならなかったりすることが工業的製造を
困難にするのである。従って前述したように極端にＣ量
を滅少させた極低炭素鋼を用いることは、結晶粒を大き
くするばかりか、混粒組織をなくすことからも有効とな
る。

しかしながら、これだけではまだ不充分である。

即ち炭化物以外の析出物（Ａ　Ｉ２　Ｎ、　Ｍｎ０．Ｍ
ｎＳ等）は結晶粒の成長を阻止したり、その成長方向を
規制したりする作用を有するから、本発明の目的に対し
ては有害となる。これの対策としては、熱処理温度の調
整により析出物を微細化して分散させることも考えられ
るが、この方法では安定して製造することは困難である
ことから、この発明は製造コスト上からも有利となるＭ
ｎ、Ｓ、Ｎ等の量を少なくする方法を採った。

以上に述べた知見からこの発明に至ったものである。

この発明によれば、結晶粒を大きくしてかつ小さな結晶
粒の混入率も大巾に低減できるため、圧延に起因する異
方性は生じない。従って、３ピース缶の缶胴を製造する
にあたって圧延方向に対して直角の方向に曲げて重ね溶
接し、ブランキングを施しても熱影響部（ＨＡＺ）が割
れることはなく、またこれにより帯板塗装が可能となる
から、製造工程の短縮やコストダウン等を達成できる。

そして、これが可能になるのは次の作用の相乗効果であ
ると考えられる。

■　溶接時に熱影響部の結晶粒が粗大化するが、その際
、析出物が粒界に再析出して粒界の強度を低下させてＨ
ＡＺ割れを誘起させるものの、この発明ではＭｎ、Ｓ、
Ｎ等を少なくしているので再析出によるＨＡＺ割れを低
減できる。またＭｎ、Ｓ等を少なくすることは製造コス
トを安価にするという副次的効果もある。

■　ｃｌを極端に少なくし、また析出物を少なくして結
晶粒を粗大化かつ均一化させるので、降伏点も低くなり
ブランキング時における塑性変形も円滑に行われ、ＨＡ
Ｚ割れの鎖度が少なくなる。

■　ＨＡＺ割れを防止するには板厚そのものを薄くして
、溶接時の重ね合わせ部の総板厚を薄くすることが考え
られる。しかし板厚を薄くすることは缶強度を低下させ
ることになる。

近年、空缶コストを削減するため、板厚を薄くする方向
に進んでいるが、缶強度の低下を防止するために、板厚
に応じて鋼板硬度を高くしている。硬くする方法には、
ＣＭを多くして結晶粒径を小さくする方法と調質圧延で
の圧下率を高くする方法があるが、いずれも異方性を呈
するためこの発明には採用できない。

しかしながら、この発明では、極低炭素鋼を使用してお
り、硬質化のため゛に圧下率を高くしてａｌｌ質圧延を
行っても何ら問題とはならない。

これは高圧下率の調質圧５延により加工硬化しても、溶
接部近傍は、溶接熱により一種の自己焼純が進み、元の
極低炭素鋼特有の軟質性になるためであると考えられる
。従ってブランキングを行ってもＨＡＺ割れは住しない
のである。

次に、成分の限定理由について述べる。

まずＣ量はこの発明の最も重要な因子であり、結晶粒を
均一に粗大化するためには０．００４重量％以下にする
必要がある。

Ｓｉはめっき後の耐食性等を低下させるので、０．０２
重量％以下とした。

Ｍｎは、熱間圧延脆性化を防ぐために０．０５重景％以
上とし、０．３０重量％を越えると冷間圧延性が悪くな
りまた析出物も多くなるので０．３０重量％以下とする
。

Ｐは多く含まれるとめっき後の耐食性等を劣化させるの
で０．０２０重量％以下とし、Ｓも同様にめっき後の耐
食性等を劣化させるとともに、熱間圧延脆性を悪くし析
出物も多くなるので０．０２０重景％以下とした。

Ｎは多く含まれると延性が悪くなるとともに析出物も多
くなるので０．００５０重量％以下とする。

ＡＩは、ＡｌキルＦ鋼を得るために製鋼段階で添加して
いるが、高価なＡｌを多く添加することは不経済であり
、また、これが少ないと十分脱酸されないので、０．０
２〜０．２重量％とする。

Ｎ、ｂは連続焼純における再結晶温度を下げる効果を有
するものの炭化物、窒化物を形成するので０．０１重量
％以下とした。

また、上記組成とすることにより、前述した結晶粒組織
が得られる。

〔実施例〕

第２表に示す製造条件で製造した１８種類のぶりき鋼板
を用いて、圧延方向に対して直角方向の曲げになるよう
に、塗装、印刷焼付けを施した後、切板に剪断し、外面
部にはさらに印刷及びクリヤー塗装を施した後、中間電
極に銅ワイヤーを使用するワイヤーシーム溶接機を用い
て溶接して１８１缶の胴に成形し、さらに引き続きグイ
フランシャーでブランキングを行い、フランジ割れ評価
を行った。また、それらフランジ部の溶接板厚も実測し
た。それぞれの結果を第２表に示す。

これらの結果から、この発明にかかる鋼板は比較鋼板に
比して、圧延方向に対する直角方向の曲げを行ってもＨ
ＡＺ割れが発生せず、帯板塗装化が可能になる優れた鋼
板であることが明らかである。

尚、極低炭素鋼は連続焼純後ＴＩ相当に仕上がるので、
調質圧延の圧下率を高めに調整すればＴＩ−Ｔ６．ＤＲ
８〜ＤＲＩＯまでの調質度のものが得られるという特長
を有している。

なお、前記は１８７！缶で説明しているが、缶径の小さ
い飲料缶においても同じ性能を発揮できることは言うま
でもない。

さらに、この発明に関する缶用綱板の成分にＴｉ、ｖ、
Ｂ等の元素を添加できるが、これらを添加しなくともよ
いことは勿論である。

また上記実施例ではぶりき鋼板を用いたが、ティンフリ
ー鋼板、複合メッキ鋼板等を用いてもよく、まためっき
を施さずに塗油綱板を用いてもよい。

かくして、従来は、缶胴の折り曲げ、円筒状曲げ方向は
圧延方向であることが全世界を通じて常識であったため
、塗装、印刷の帯板塗装化が難しかったが、この発明に
より圧延方向に対する直角方向の巻きゃ曲げも可能にな
ったことにより、３ピース缶鋼板の帯板塗装化が積極的
に進み合理化が図られ、缶コストが削減できることは明
らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の３ピース缶用鋼板は、
めっき後の耐食性が維持されるとともに熱間圧延による
脆性化が防止され且つ冷間圧延性が向上するばかりか、
析出物が減少して熱影響部での割れを防止するとともに
充分に脱酸することができる。特に、この発明の３ピー
ス缶用鋼板は結晶粒を大きくし且つ小さな結晶粒の混入
率を大幅に低減しているため、圧延に起因する異方性を
生じないから、缶胴を製造するにあたって圧延方向に対
して直角方向の曲げ重ね溶接し且つブランキングを施し
ても、この理由からも熱影響部に割れを生じることなく
、またこれにより帯板塗装が可能となるから、製造工程
の短縮やコストダウンをはかることができる。

また調質圧延後の前記結晶粒の、圧延幅方向の短径に対
する、圧延方向の長径の比を１．５以内にすることによ
って、結晶組織の異方性の露呈をこの点からも防止する
ことができる。

さらに、この発明の３ピース缶用鋼板の製造方法におい
ては、第１に、鋼板自体に前記のように異方性がないた
め、帯板の幅方向への折り曲げや湾曲が可能となったこ
と、第２に、帯板の幅方向両端部を外して塗装するため
これ以外の部分の塗装は帯板の長手方向に連続して行う
ことができるから作業が容易であること、第３に、切断
位置は非塗装部の位置を考慮することなく所定の寸法ご
とに行えばよいから、切断位置の制御も容易とな・るこ
と、の理由によって、製造工程の短縮及びコストダウン
に貢献できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の３ピース缶用鋼板の塗装及び切断位
置の説明図、第２図は缶胴溶接部の断面Ｓ・・・帯板、
１・・・切板、２・・・切断線、３・・・スリット線、
４・・・曲げ線、５接合部、６・・・ブランクシート。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）重量比で、Ｃ：０．００４％以下、Ｓｉ：０．０
   ２％以下、Ｍｎ：０．０５〜０．３０％、Ｐ：０．０２
   ０％以下、Ｓｉ：０．０２０％以下、Ｎ：０．００５０
   ％以下、Ａｌ：０．０２〜０．２％、Ｎｂ：０．０１％
   以下を含むとともに、残部がＦｅ及び不可避的不純物よ
   り成り、且つ１０μｍ以上の長径を有する結晶粒と５μ
   ｍ以上１０μｍ未満の長径を有する結晶粒とから構成さ
   れるとともに前記１０μｍ以上の長径を有する結晶粒が
   面積比で５０％以上であることを特徴とする３ピース缶
   用鋼板。
2. （２）第１請求項記載の３ピース缶用鋼板において、前
   記結晶粒の長径に対する短径の比が１／１．５〜１であ
   ることを特徴とする３ピース缶用鋼板。
3. （３）重量比で、Ｃ：０．００４％以下、Ｓｉ：０．０
   ２％以下、Ｍｎ０．０５〜０．３０％、Ｐ：０．０２０
   ％以下、Ｓ：０．０２０％以下、Ｎ：０．００５０％以
   下、Ａｌ：０．０２〜０．２％、Ｎｂ：０．０１％以下
   を含むとともに、残部がＦｅ及び不可避的不純物より成
   る連続鋳造スラブに、常法により熱間圧延、酸洗、冷間
   圧延、連続焼純および調質圧延を施し、これにメッキ、
   化成処理、塗油などの表面処理を施して帯板を得、この
   帯板に、その巾方向両端部の所定巾を外して、帯板の表
   裏に塗装を施して焼付し、次いで必要に応じて印刷・焼
   付した後、所定の長さに切断し、さらにブランキングし
   てブランキングシートとし、該ブランキングシートを圧
   延方向とは直角方向に曲げて前記非塗装部を重ね接合し
   てから、フランジ加工により天蓋と底蓋を取り付けて仕
   上げることを特徴とする３ピース缶の製造方法。