JPH05263142A

JPH05263142A - 調質度ｔ−３以下の軟質非時効性容器用鋼板の製造法

Info

Publication number: JPH05263142A
Application number: JP1530492A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Maruoka; 邦明丸岡; Yoshikuni Furuno; 嘉邦古野; Shiro Sayanagi; 志郎佐柳; Yasuhiko Yamashita; 康彦山下; Masayuki Matsuda; 真之松田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-01-30
Filing date: 1992-01-30
Publication date: 1993-10-12

Abstract

(57)【要約】【目的】調質度がＴ−３以下で、かつバッチ焼鈍鋼板
と同等の非時効性を有する軟質容器用鋼板を連続焼鈍炉
で製造する方法。【構成】重量％でＣ：０．００１５％以下、Ｍｎ：
０．０５〜０．４０％、Ｐ：０．０６％以下、Ｓ：０．
０６％以下、酸可溶Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｎ：
０．００６０％以下、残部が鉄および不可避的不純物か
らなる熱鋼片を、一旦９５０℃以下に冷却したのち、１
０００〜１２００℃の温度に再加熱し、８５０℃以上の
仕上温度で熱間圧延したのち、６５０〜７５０℃の温度
で捲取り、酸洗し、冷間圧延し、連続焼鈍炉で焼鈍し、
０．６〜１０％の伸び率で調質圧延する。【効果】チタン、ニオブなどの高価な合金元素を添加
することなく、非時効性軟質容器用鋼板を、過時効処理
しない連続焼鈍炉でも工業的に製造可能。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ぶりき、ティンフリー
スチールなどの容器用鋼板のうち、調質度がＴ−３以下
で、かつバッチ焼鈍鋼板と同等の非時効性を有する軟質
容器用鋼板を連続焼鈍炉で製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】容器用鋼板の製造工程における焼鈍方法
には、バッチ焼鈍法と連続焼鈍法がある。連続焼鈍法
は、バッチ焼鈍法に比べて形状が良く、鋼帯の幅および
長手方向の機械的性質が均一であり、生産性も高い利点
があるが、軟質鋼板を製造しにくい問題があった。した
がって、従来は、調質度Ｔ−３以下の軟質容器用鋼板は
バッチ焼鈍法で、Ｔ−４以上の硬質容器用鋼板は主に連
続焼鈍法でそれぞれ製造されていた。しかし、近年製缶
業者は、しごき加工のような、より加工の難しい缶を市
場から求められる趨勢にあり、そのために調質度Ｔ−３
以下の軟質容器用鋼板の需要の重要性が高まってきた。
一方、製缶業者の歩留まりおよび品質向上のために、容
器用鋼板製造業者は、より形状がよく、鋼帯の幅および
長手方向の機械的性質が均一な容器用鋼板の供給を強く
求められるようになった。

【０００３】そこで、近年、調質度Ｔ−３以下の軟質容
器用鋼板を連続焼鈍で製造する方法が開発されるように
なった。たとえば特公昭６３−１０２１３号公報には、
過時効処理つきの連続焼鈍炉を用いた低炭素アルミキル
ド鋼系軟質容器用鋼板の製造方法が開発されている。

【０００４】しかし、このようにして製造された低炭素
アルミキルド鋼軟質容器用鋼板は、バッチ焼鈍鋼板なみ
の非時効性が得られない問題があった。すなわち、バッ
チ焼鈍炉を用いて製造された低炭素アルミキルド鋼の容
器用鋼板は、時効現象を起こす固溶Ｃがバッチ焼鈍のゆ
っくりした冷却過程で炭化物として析出し、また時効現
象を起こすもうひとつの固溶Ｎが窒化アルミニウムとし
て熱間圧延およびバッチ焼鈍過程で析出するために、固
溶Ｃと固溶Ｎがともに存在せず、完全非時効性を示す。
ところが、過時効処理つきの連続焼鈍炉を用いて製造さ
れた低炭素アルミキルド鋼の容器用鋼板は、固溶Ｃ量を
過時効処理温度の平衡固溶量以下に低減することが熱力
学的に不可能であるため、製品に若干量の固溶Ｃが残存
し、若干の時効性を示す。

【０００５】したがって、過時効処理つきの連続焼鈍炉
を用いて製造された低炭素アルミキルド鋼の容器用鋼板
は、製缶業者における塗装焼付工程において時効現象が
進み、硬化や加工性劣化を招くという問題があった。こ
こでいう加工性劣化とは、円筒曲げ加工においてフルー
ティングと呼ばれる腰折れを生じたり、張り出し加工に
おいてストレッチャ・ストレインと呼ばれるしわを発生
する現象である。これらの加工性劣化はいずれも塑性不
安定現象の一種であり、調質圧延で導入された可動転位
が時効の進行に伴って固溶Ｃ、固溶Ｎに固定され、引張
試験における降伏点伸びが回復することに起因する。

【０００６】また、過時効処理つきの連続焼鈍炉を用い
た完全非時効化の低炭素アルミキルド鋼容器用鋼板の製
造方法には、連続焼鈍炉に長大な過時効処理帯を設ける
必要があり、高価な設備費、燃料・電気などの変動費の
増大、生産性の低下などの欠点もあった。

【０００７】これらの欠点を克服する製造法としては、
たとえば特開昭５８−１９７２２４号公報に見られるよ
うに、鋼成分にニオブ、チタンなどの炭化物生成元素を
添加し、固溶Ｃを安定な炭化物として熱間圧延の終了段
階までに完全に析出させる方法が開発されている。しか
し、この方法もニオブ、チタンなどの高価な合金元素を
必要とするため、素材コストが高く、またこれらの特殊
元素が耐蝕性や食品衛生上の安全性に悪影響を与えるお
それも否定できない問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決し、調質度がＴ−３以下で、かつバッチ焼鈍鋼板
と同等の非時効性を有する軟質容器用鋼板を、過時効処
理しない連続焼鈍炉でも工業的に製造可能な方法を提供
することを目的としたものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために、成分および熱間圧延条件を詳細に
検討した結果、成分を適切に制御する、特にＣ含有量を
極限まで低減することと、熱間圧延条件の制御により窒
化アルミニウムを熱間圧延終了段階までに析出させるこ
となどの組合せにより、調質度がＴ−３以下で、かつバ
ッチ焼鈍鋼板と同等の非時効性を有する軟質容器用鋼板
が、過時効処理しない連続焼鈍炉でも、しかもニオブ、
チタンなどの特殊元素を添加することなく製造できるこ
とを知見した。

【００１０】本発明はこの知見に基づいて構成されたも
のであり、その要旨は、重量％で、Ｃ：０．００１５％以下、Ｍｎ：０．０５〜０．４０％、Ｐ：０．０６％以下、Ｓ：０．０６％以下、酸可溶Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｎ：０．００６０％以下、残部が鉄および不可避的不純物からなる熱鋼片を、一旦
９５０℃以下に冷却したのち、１０００〜１２００℃の
温度に再加熱し、８５０℃以上の仕上温度で熱間圧延し
たのち、６５０〜７５０℃の温度で捲取り、酸洗し、冷
間圧延し、連続焼鈍炉で焼鈍し、０．６〜１０％の伸び
率で調質圧延する調質度Ｔ−３以下の軟質非時効性容器
用鋼板の製造法である。

【００１１】以下本発明を詳細に説明する。まず本発明
の鋼成分の限定理由について述べる。Ｃ含有量は本発明
の最も重要な構成要件である。Ｃは時効性を生じる元素
であり、本発明の非時効性軟質容器用鋼板の目的からで
きる限り減少せしめる必要がある。しかし工業的な鋼溶
製法ではＣ含有量を０にすることは不可能である。

【００１２】そこで本発明者らは、非時効性軟質容器用
鋼板を製造するにあたって許容される限界のＣ含有量を
研究した。その結果、Ｃ含有量が０．００１５％を超え
ると、過時効処理しない連続焼鈍炉で焼鈍された製品を
完全な非時効性とすることができず、塗装焼付後の加工
時にストレッチャ・ストレインなどの加工性劣化を生じ
るようになるが、Ｃ含有量が０．００１５％以下であれ
ば、以下に述べる本発明の一貫製造方法と相俟って、軟
質容器用鋼板の製造にあたって過時効処理しない連続焼
鈍炉で焼鈍を行なっても、バッチ焼鈍鋼板なみの優れた
非時効性鋼板を得られることがわかった。

【００１３】Ｃ含有量が０．００１５％以下の成分は、
従来容器用鋼板の鋼で本発明のような一貫製造方法の形
では実用化されたことのない全く新しい成分である。Ｃ
含有量が０．００１５％超の従来の成分範囲では、バッ
チ焼鈍鋼板なみの優れた非時効性鋼板を製造するために
はチタン、ニオブなどの炭化物生成元素を多量に添加す
る必要があり、合金コストの上昇、再結晶温度の上昇に
よる焼鈍温度の上昇、さらにはそれに起因する薄手高速
焼鈍の困難化による生産性の低下、などの問題があっ
た。しかし、本発明の０．００１５％以下のＣ含有量を
用いる方法によれば、チタン、ニオブなどの高価な合金
元素を多量に添加する必要がなく、上記の問題を解決で
きる。また、Ｃ含有量が０．００１５％超の従来の成分
範囲では、熱間圧延で約７００℃を超える高温捲取を行
なうと、熱間圧延鋼帯の炭化物が凝集し、フランジ加工
性や耐蝕性が劣化する問題があった。しかし、本発明の
０．００１５％以下のＣ含有量を用いる方法によれば、
捲取温度がいくら高くても熱間圧延鋼帯の炭化物が凝集
する心配がないので、捲取温度を自由にとることができ
る。このように、Ｃ含有量を０．００１５％以下とした
本発明の意義はきわめて大きい。なお、Ｃ含有量が０．
００１５％以下の成分は、真空脱ガス処理装置などで工
業的に溶製可能なものである。以上の理由から、Ｃ含有
量を０．００１５％以下に限定した。

【００１４】Ｃ含有量が０．００１５％以下であれば、
以下に述べる本発明の一貫製造方法と相俟って、軟質容
器用鋼板の製造にあたって過時効処理しない連続焼鈍炉
で焼鈍を行なっても、バッチ焼鈍鋼板なみの優れた非時
効性鋼板を得られるメカニズムは明らかでない。Ｃ含有
量を０．００１５％以下にすると、内部摩擦法で測定さ
れる連続焼鈍後の固溶Ｃ量は検出されない。したがっ
て、Ｃの絶対量が０．００１５％以下という微量である
と、連続焼鈍の加熱および均熱過程で溶解した固溶Ｃ
が、冷却過程において短時間のうちに結晶粒界に析出す
るため、非時効性が得られた可能性が考えられる。特に
Ｃ含有量は０．００１０％以下、少ないほど好ましい。

【００１５】Ｍｎは、その量が０．０５％を下回ると熱
間脆性を生じ、容器用鋼板を製造することができないの
で、０．０５％以上含有させる必要がある。一方その量
が０．４０％を超えると鋼を硬化させ、調質度Ｔ−３以
下の軟質容器用鋼板を製造することができないので、
０．０５〜０．４０％に限定した。

【００１６】Ｐは敢えて添加する必要はないが、鋼を著
しく硬化する不可避的不純物元素であり、０．０６％を
超えるとＴ−３以下の軟質容器用鋼板を製造できないの
で、その上限を０．０６％に限定した。

【００１７】Ｓも敢えて添加する必要はないが、熱間脆
性を昂進させる不可避的不純物元素であり、０．０６％
を超えると、熱間脆性のため容器用鋼板を製造できない
ので、その上限を０．０６％に限定した。

【００１８】酸可溶Ａｌは時効性に有害な固溶Ｎを窒化
アルミとして固定するために０．０１％以上が必要であ
る。一方、その量が０．１０％を超えると、Ａｌ₂Ｏ₃
系介在物が増えて、成形加工時にフランジ割れなどの原
因となり、またコスト高ともなるので、上限を０．１０
％に限定した。

【００１９】Ｎは敢えて添加する必要はないが、鋼を硬
化させると同時に時効性を生じる有害な不可避的不純物
元素であり、０．００６０％を超えると、製品としての
容器用鋼板に時効性が生じ、かつまた固溶硬化により調
質度Ｔ−３以下の軟質容器用鋼板を得ることができない
ので、その上限を０．００６０％に限定した。

【００２０】上記のような成分組成の鋼は、以下に述べ
る製造工程条件と相俟って本発明の目的が達成できる。
本発明の上記のような成分組成の鋼は、転炉、電気炉な
ど通常の溶解炉を用い、あるいはさらに真空脱ガス処理
など併用して溶製し、造塊分塊法または連続鋳造法を経
て熱鋼片（スラブ）とする。

【００２１】該熱鋼片は、熱間圧延に先だって、時効性
に有害なＮを窒化アルミとして予め析出させておくた
め、一旦９５０℃以下に冷却する。こうして冷却された
鋼片は、次に、熱間圧延するために再加熱する。その再
加熱温度は、鋼片製造過程で析出した窒化アルミの再溶
解を防ぐとともに、熱間圧延工程もしくはそれ以降の工
程で、窒化アルミを、結晶粒成長を阻害しない比較的大
きな形態で析出させるために、１２００℃以下に限定し
た。また、その再加熱温度が１０００℃を下回ると、熱
間加工性が劣化し、また熱間圧延仕上温度を８５０℃以
上に確保することが困難となるので、その下限を１００
０℃に限定した。

【００２２】熱間圧延の仕上温度は、これが８５０℃を
下回ると、以下に述べる理由で本発明の目的を達するこ
とができない。まず、熱間圧延鋼帯の板厚制御が困難と
なる結果、冷間圧延での板厚制御が困難となり、製品鋼
板の板厚精度が劣化するとともに、しばしば冷間圧延作
業中に板破断を起こし、本発明の目的を根本的に損な
う。また、仕上温度が８５０℃を下回ると、熱間圧延鋼
帯に集合組織が形成される結果、製品鋼板の絞り加工や
しごき加工時におけるイヤリング発生が大きくなって、
製缶業者における歩留まりを劣化させる。これは、連続
焼鈍法の適用によって製缶業者の歩留まりおよび品質を
向上しようとする本発明の目的を根本的に損なう。以上
の理由により、熱間圧延仕上温度は８５０℃以上に限定
する必要がある。

【００２３】熱間圧延の捲取温度は、これが６５０℃を
下回ると時効性に有害な固溶Ｎを窒化アルミとして十分
析出させることができず、本発明の目的の非時効性容器
用鋼板を製造できないため、その下限を６５０℃に限定
した。また、捲取温度が７５０℃を超えると、酸洗性を
著しく劣化させ、容器用鋼板を高い生産性で製造しよう
とする本発明の目的を損なうので、その上限を７５０℃
に限定した。

【００２４】このようにして製造された熱間圧延鋼帯
は、通常の容器用鋼板製造工程にしたがって、酸洗し、
冷間圧延したのち、連続焼鈍炉で再結晶焼鈍する。冷間
圧延鋼帯の焼鈍方法としては、通常行なわれるバッチ焼
鈍および連続焼鈍のいずれもとり得る。しかし、バッチ
焼鈍は連続焼鈍にくらべて生産性が低く、品質が不均一
であり、多くのエネルギーを消費し、多くの運転要因を
必要とし、製造工期が長い問題を有するので、品質の均
一性に優れた容器用鋼板を高い生産性で製造する本発明
の目的を損なう。そこで、焼鈍方法は連続焼鈍法による
ことが必要である。

【００２５】連続焼鈍法は、過時効処理のありなしを問
わない。ただし、過時効処理つきの連続焼鈍は長大な過
時効処理帯つきの連続焼鈍炉を必要とし、設備コストの
増大を招くばかりか、昨今省資源の観点から要請される
薄手広幅鋼帯の高速焼鈍が困難となるので、連続焼鈍法
は過時効処理なしの連続焼鈍によることが望ましい。焼
鈍された鋼帯に調質圧延を施す。この調質圧延の伸び率
は、これが０．６％を下回ると形状調整、表面粗度調整
が困難となるので、その下限を０．６％に限定した。ま
た、これが１０％を超えると、加工硬化が過剰となり、
調質度Ｔ−３以下の軟質容器用鋼板が得られないので、
その上限を１０％に限定した。ついで、錫めっき、ティ
ンフリースティールめっき、極薄錫めっき、ニッケルめ
っきなどの表面処理を行ない、容器用鋼板の製品とな
る。

【００２６】

【実施例】表１記載の成分を有する鋼を転炉で溶製し、
連続鋳造法で鋼片（スラブ）とし、表２に記載したよう
に各条件で最低到達温度まで冷却したのち、熱間圧延に
先だってスラブ再加熱温度に加熱し、仕上温度および捲
取温度で板厚３．０mmまで熱間圧延した。その後酸洗
し、板厚０．２８mmまで冷間圧延し、連続焼鈍炉で均熱
温度６９０℃で再結晶焼鈍してから、表２記載の調質圧
延伸び率で調質圧延し、目付け＃２５の電気すずめっき
を施して製品とした。

【００２７】このようにして得られた製品のリフロー処
理後のロックウェル硬さ（ＨＲ３０−Ｔ）、２１０℃×
３０分時効後のフルーティング加工性成績、２１０℃×
３０分時効後の耐ストレッチャ・ストレイン性成績、お
よびフロー処理後のイヤリング成績を表３に示す。ここ
で、ロックウェル硬さの評価はＪＩＳＺ２２４５に準
拠して行なった。また、フルーティング加工性の評価
は、直径４０mmの３本のロールからなる試験機で円筒曲
げ成形を行ない、腰折れの発生状況を肉眼で観察した。
そして腰折れの全く観察されないもののみを「合格」と
し、少しでも腰折れの観察されたものは「不合格」と判
定した。

【００２８】また、耐ストレッチャ・ストレイン性の評
価は、液圧バルジ試験機を用いて、直径１９０mmの円周
状に試験片を拘束し円周の内側を液圧により歪量３％相
当の成形高さまで張り出し成形し、表面のストレッチャ
・ストレイン模様の発生状況を観察した。そしてストレ
ッチャ・ストレインの全く観察されないもののみを「合
格」とし、少しでもストレッチャ・ストレインの観察さ
れたものは「不合格」と判定した。

【００２９】また、イヤリング成績の評価は、実験室の
カップ成形機でカップを絞り加工し、イヤリング率を測
定した。この試験方法の場合、イヤリング率にして３％
以下であればどの需要家に於いても合格とされることが
わかっているので、イヤリング率３％以下を「合格」、
３％超を「不合格」と判定した。

【００３０】また、２１０℃×３０分という時効条件
は、さまざまの需要家において行なわれる塗装焼付の時
効条件のどれよりも厳しく、２１０℃×３０分の時効処
理を行なった鋼板がフルーティングやストレッチャ・ス
トレインを示さなければ、完全非時効とみなせることが
わかっている。

【００３１】表１ないし表３において製品番号１〜６は
本発明鋼であり、製品番号７〜１４は本発明外の鋼であ
る。製品番号７〜１４において下線を施した項目が本発
明の構成要件と異なる。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】表１ないし表３からわかるように、本発明
鋼は調質度Ｔ−１ないしＴ−３級の軟質鋼板であって、
しかも時効後フルーティングもストレッチャ・ストレイ
ンも発生せず、完全な非時効性を示す。またイヤリング
性にも優れている。

【００３６】一方、本発明外の鋼のうち、製品番号７と
８は成分、特にＣ量が本発明範囲を逸脱しているためか
耐フルーティング性および耐ストレッチャ・ストレイン
性とも劣る。製品番号９もＭｎ，Ｐ，Ｎの含有量が本発
明範囲を逸脱しているため、硬さがＴ−３の調質度を超
えており、耐ストレッチャ・ストレイン性も劣る。製品
番号１０は、スラブの熱間圧延前の最低到達温度が本発
明範囲をはずれているためと思われる時効性、すなわち
フルーティングとストレッチャ・ストレインを示す。製
品番号１１は、スラブ再加熱温度が本発明範囲をはずれ
ているためと思われる時効性を示す。製品番号１２は、
熱間圧延仕上温度が本発明範囲をはずれているためと思
われるイヤリング性不良を示す。製品番号１３は、熱間
圧延捲取温度が本発明範囲をはずれているためと思われ
る時効性を示す。製品番号１４は、調質圧延伸び率が本
発明範囲をはずれているためと思われる硬質を示す。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、チタン、ニオブなどの高価な
合金元素を添加することなく、調質度がＴ−３以下で、
かつバッチ焼鈍鋼板と同等の非時効性を有する軟質容器
用鋼板を、過時効処理しない連続焼鈍炉でも工業的に製
造可能な方法を提供するものであり、その工業的価値は
きわめて大きい。

フロントページの続き (72)発明者山下康彦福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内 (72)発明者松田真之福岡県北九州市戸畑区飛幡町１番１号新日本製鐵株式会社八幡製鐵所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｃ：０．００１５％以下、Ｍｎ：０．０５〜０．４０％、Ｐ：０．０６％以下、Ｓ：０．０６％以下、酸可溶Ａｌ：０．０１〜０．１０％、Ｎ：０．００６０％以下、残部が鉄および不可避的不純物からなる熱鋼片を、一旦
９５０℃以下に冷却したのち、１０００〜１２００℃の
温度に再加熱し、８５０℃以上の仕上温度で熱間圧延し
たのち、６５０〜７５０℃の温度で捲取り、酸洗し、冷
間圧延し、連続焼鈍炉で焼鈍し、０．６〜１０％の伸び
率で調質圧延することを特徴とする調質度Ｔ−３以下の
軟質非時効性容器用鋼板の製造法。