JPH05345925A

JPH05345925A - フランジ加工性に優れたｄｗｉ缶用極薄鋼板の製造法

Info

Publication number: JPH05345925A
Application number: JP13271392A
Authority: JP
Inventors: Kuniaki Maruoka; 邦明丸岡; Yoshikuni Furuno; 嘉邦古野; Yasuhiko Yamashita; 康彦山下; Masayuki Matsuda; 真之松田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-05-25
Filing date: 1992-05-25
Publication date: 1993-12-27

Abstract

(57)【要約】【目的】板厚が製缶業者の要求通りに薄く、なおかつ
フランジ加工性の優れたＤＷＩ缶用極薄鋼板の製造法。【構成】Ｃ：０．００１５％以下、Ｍｎ：０．０５〜
０．４０％、Ｐ：０．０６％以下、酸可溶Ａｌ：０．１
０％以下、Ｎ：０．０１００％以下の熱鋼片を、８５０
℃以上の仕上温度２．２mm以上の板厚までの熱延した
後、ラン・アウト・テーブルで即冷し、冷延し、再結晶
焼鈍し、１０〜５０％の圧下率で２次冷延を施すことを
特徴とする、板厚が０．２５mm以下でフランジ加工性の
優れたＤＷＩ缶用極薄鋼板の製造法。【効果】缶強度とフランジ加工性、イヤリング性、Ｄ
ＷＩ加工性を両立させ、薄手化に対応が可能。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フランジ加工性に優れ
たＤＷＩ（２ピース）缶用極薄鋼板の製造法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】鋼板に錫めっきを施したブリキあるいは
クロム処理を施したティン・フリー・スチールのような
缶用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。これらの鋼板で造られた缶は、従来は
蓋、胴、底の３部品からなる３ピース缶が多かったが、
近年胴と底が一体となり、蓋と合わせて２部品からなる
２ピース缶を鋼板から製缶する技術が開発された。２ピ
ース缶は製缶コストが低いため、３ピース缶に代わって
次第に２ピース缶が伸びる傾向にある。２ピース缶は多
段絞り加工あるいはＤＷＩ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、単に耐食性のみならず、優れた加工性も要求されて
いる。

【０００３】ＤＷＩ缶の一般的な製造工程の一例は次の
ようなものである。先ずカッピング・プレス機で、鋼帯
から円盤状のブランク板を打ち抜くと同時に、そのブラ
ンク板をポンチとダイスを用いて浅絞りしてカップに成
形する。次にＤＷＩプレス機で、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
壁をしごきながら引伸ばし、側壁の厚さを減少させるこ
とにより所定深さのカップ状の缶体を成形（この成形を
ＤＷＩ加工と称する）し、さらに缶体の底をボトム・フ
ォーマーに衝突させて缶底を内側に凸のドーム状に成形
する。

【０００４】このＤＷＩ加工の際、材料の加工性の異方
性から、加工後の胴の高さが円周方向に沿って一定とな
らず、加工後の胴の上端が円周方向に波打つイヤリング
と呼ばれる現象が生ずる。イヤリングを生じている胴の
上端の凸部を耳またはイヤと称する。次いでトリマー機
で、この耳はトリムされ、胴の上端の高さを揃えた後に
ウォッシャー機で、缶体を洗浄および乾燥する。次にプ
リンター機で、缶外面に印刷および塗装が施され、さら
に缶底にも塗装が施されてからこれらの塗装がピンオー
ブン機で乾燥する。次に内面塗装が施され、内面塗装は
ベルトオーブン機で乾燥させる。次にネッカー・フラン
ジャー機で、缶体開口径を小さくする多段ネッキング加
工が行なわれ、さらに缶体開口端に蓋をつけるために、
開口端部に直径方向外側に向かって延出するフランジ部
を形成するフランジ加工が行われる。缶体は、この状態
で製缶業者から内容物充填業者に出荷され、内容物を充
填後、蓋が巻締められて缶詰の製品となる。

【０００５】このようなＤＷＩ缶用鋼板に要求される重
要な特性としては、ＤＷＩ加工性、ネック加工性、フラ
ンジ加工性、缶体となった後の耐圧強度およびパネリン
グ強度である。ＤＷＩ加工性とは、ＤＷＩ加工におい
て、金型の摩耗が小さく、金型かじりの発生が少なく、
加工エネルギーが小さい性能をいう。ネック加工性と
は、多段ネッキングにおいてしわが発生しない性能をい
う。フランジ加工性とは、フランジ加工の際、フランジ
部に缶の内容物が漏れる原因となる割れ、すなわちフラ
ンジ割れと呼ばれる欠陥を生じにくい性能をいう。耐圧
強度とは、蓋が巻締められた後、内圧によって缶体の弱
い部分が外側に突き出してしまうバックリング現象が生
じる臨界の缶内圧をいう。缶内圧に弱いのは缶底および
蓋であり、耐圧強度も缶底および蓋の力学的強度に支配
されることが多い。パネリング強度とは、蓋が巻締めら
れた後、外圧によって缶体胴部が内側にへこむ臨界の外
圧をいう。缶詰の梱包、運搬、開梱、自動販売機での落
下など、取扱い中の外からの力に対する強さは、このパ
ネリング強度で代表されることが多い。

【０００６】かかるＤＷＩ缶用鋼板は、従来から例えば
Ｂ添加Ａｌキルド鋼をバッチ焼鈍したもの（特開昭５３
−４８９１３号公報参照）、Ｃｕ添加低炭素鋼バッチ焼
鈍したもの（特公昭５２−１６９６５号公報参照）のよ
うに殆どバッチ焼鈍材が適用されていた。それはバッチ
焼鈍材の方が伸び、深絞り性に優れており、一般にＤＷ
Ｉ加工用途にも適していると考えられていたからであ
る。

【０００７】特に、ＤＷＩ管の成形加工ではフランジ加
工性の良いことは極めて重要視され、その不良率は数１
０ppm 以下に抑える必要がある。そのためにも鋼板とし
て伸び、ｒ値の優れたバッチ焼鈍材が従来から適用され
ていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一方、従来のＤＷＩ缶
用鋼板の板厚は０．３０ないし０．３５mmが一般的であ
ったが、省資源の観点から、近年板厚が薄手化される趨
勢にある。しかし、バッチ焼鈍された従来のＤＷＩ缶用
鋼板では、薄手化に伴って耐圧強度およびパネリング強
度が低下する問題があった。歓待の耐圧強度は（板厚）
²×（降伏強さ）で決まるので、薄手化は耐圧強度の低
下を招く。従って、所定の耐圧強度を確保しつつ薄手化
するには、素材の降伏強さを高める必要がある。しか
し、バッチ焼鈍鋼板は一般的に軟質であるので、バッチ
焼鈍鋼板の降伏強さを高めよ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ＤＷＩ加工性が劣化する問題がある。すなわち、バッ
チ焼鈍鋼板を高強度化すると、ＤＷＩ加工時にかじりが
発生しやすくなり、金型の摩耗が大きく、また加工エネ
ルギーも増加する欠点を生ずる。さらに、その強化元素
が固溶強化元素である場合には、フランジ加工性が劣化
する問題があった。パネリング強度についても、同様の
問題があった。

【０００９】また、薄手化時の耐圧強度を確保するため
に、強化元素を添加して強化されたバッチ焼鈍鋼板は、
ＤＷＩ加工後の変形抵抗が大きいため、多段ネッキング
加工においてしわが発生しやすい欠点もあった。

【００１０】連続焼鈍法は硬質の缶用鋼板を製造するの
に適した焼鈍法であるので、連続焼鈍鋼板は強化元素を
添加しなくても、降伏強さを高める、すなわち耐圧強度
を高めることが、バッチ焼鈍鋼板に比べて容易である。
しかし、降伏強さの高い従来の連続焼鈍鋼板は、ＤＷＩ
加工時およびＤＷＩ加工後の変形抵抗が大きいため、強
化元素を添加して強化されたバッチ焼鈍鋼板と同様に、
ＤＷＩ加工性およびネック加工性が劣る問題があった。
さらに、連続焼鈍孔板は多量の固溶Ｃを含むため、フラ
ンジ加工性が非常に劣る問題があった。

【００１１】このように従来のＤＷＩ缶用鋼板には、薄
手化時に、ＤＷＩ加工性・ネック加工性という加工性
と、耐圧強度・パネリング強度という缶体となった後の
強度とを両立させることができない問題があった。ま
た、従来のＤＷＩ缶用鋼板には、薄手化に対応しようと
すると、フランジ加工性が劣化せざるを得ない根本的欠
点があった。

【００１２】本発明は、フランジ加工性に優れ、ＤＷＩ
加工性およびネック加工性が従来のＤＷＩ用バッチ焼鈍
鋼板と同等以上であり、かつＤＷＩ加工後の耐圧強度お
よびパネリング強度の高いことによって、薄手化に対応
できるＤＷＩ缶用鋼板を提供することを目的とする。

【００１３】

【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、ＤＷＩ缶用鋼板に要求される諸特
性について種々研究した結果、上記の諸特性とその支配
要因を総合すること、すなわち鋼板の成分、熱間圧延条
件および２次冷間圧延条件を調整し組合せにより、薄手
化に工業的に対応できることを知見した。

【００１４】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：０．１０％以下、Ｎ：０．０１００％以下、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる熱鋼
片（スラブ）を、８５０℃以上の仕上温度で２．２mm以
上の板厚まで熱間圧延した後、熱間圧延鋼帯が熱間圧延
機の仕上最終スタンドを出てから１．５秒以内に［仕上
温度−３０］℃以上の温度からラン・アウト・テーブル
上で水冷しながらこれを捲取り、酸洗し、１次冷間圧延
し、再結晶焼鈍し、１０〜５０％の圧下率で２次冷間圧
延を施すフランジ加工性に優れたＤＷＩ缶用極薄鋼板の
製造法である。

【００１５】以下に本発明を詳細に説明する。Ｃ含有量
は本発明の最も重要な構成要件である。Ｃ含有量が０．
００１５％を超えると、１０〜５０％という高い圧下率
で２次冷間圧延を施されたＤＷＩ缶用極薄鋼板のフラン
ジ加工性・ＤＷＩ加工性・イヤリング性が劣化するの
で、０．００１５％以下に限定した。

【００１６】それらのメカニズムは明かではないが、優
れたフランジ加工性を示す理由としては、本発明鋼はＣ
量が極端に低く延性に有害な炭化物が存在しないためか
１０〜５０％という高い圧下率で２次冷間圧延を施して
も高い局部延性を示すことから、フランジ加工における
素材の潜在的変形能が高いことが考えられる。優れたイ
ヤリング性を示す理由としては、本発明鋼のＣ量が低く
成分の高純度化が著しいため、イヤリング性を支配する
集合組織が改善されたことが考えられる。また、優れた
ＤＷＩ加工性を示す理由としては、本発明鋼はＣ量が極
端に低くフェライトより硬質の炭化物が存在しないた
め、同じ圧下率の２次冷間圧延を施しても、Ｃ量の比較
的多い本発明外の鋼は炭化物の周囲に高い歪が蓄積され
るが本発明鋼は内部蓄積歪量が小さく、ＤＷＩ加工時の
変形抵抗が小さいことが考えられる。より薄い板厚でフ
ランジ加工性の優れたＤＷＩ缶用極薄鋼板を製造するた
めには、Ｃ含有量を０．００１０％以下にすることが望
ましい。

【００１７】Ｍｎは、その量が０．０５％を下回ると熱
間脆性を生じ、缶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％を超えると鋼板が過度に硬質化してフラ
ンジ加工性およびＤＷＩ加工性が劣化し、さらにＣ量の
低減で得られた成分の高純度化効果を減殺してイヤリン
グ性を劣化すると共に、コスト高となるので、０．０５
〜０．４０％に限定した。

【００１８】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
超えると鋼板が過度に硬質化してフランジ加工性および
ＤＷＩ加工性が劣化し、またＣ量の低減で得られた成分
の高純度化効果を減殺してイヤリング性を劣化すると共
に、耐食性が劣化するので、上限を０．０６％とする。
より優れたフランジ加工性、ＤＷＩ加工性、イヤリング
性および耐食性を得るためには、０．０２％以下とする
ことが望ましい。

【００１９】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、この量が
０．０６％を超えると、熱間脆性のため缶用鋼板を製造
できないので、その上限を０．０６％に限定した。より
好ましい範囲は０．０２％以下である。

【００２０】酸可溶Ａｌも敢えて添加する必要はない
が、他の品種との鋼成分集約の観点から、０．１００％
以下であれば、添加しても本発明の効果は失われない。
ただしこの量が０．１００％を超えると、Ａｌ₂Ｏ₃系
介在物が増えて製缶加工時にフランジ割れやＤＷＩ加工
性の劣化などの原因となり、またコスト高ともなるの
で、その上限を０．１００％に限定した。

【００２１】Ｎも敢えて添加する必要はないが、鋼を硬
化させる不可避的不純物元素であり、この量が０．０１
００％を超えると、鋼板が過度に硬質化してフランジ加
工性およびＤＷＩ加工性が劣化し、またＣ量の低減で得
られた成分の高純度化効果を減殺してイヤリング性を劣
化するので、その上限を０．０１００％に限定した。

【００２２】上記のような成分組成の鋼は、次に述べる
製造工程と相俟って本発明の目的が達成できる。以下に
製造工程条件について述べる。上記のような成分組成の
鋼は、転炉、電気炉などの通常の溶解炉を用い、連続鋳
造法または造塊分塊法で熱鋼片（スラブ）とし、熱間圧
延に供する。

【００２３】該熱鋼片の熱間圧延前の熱履歴は問わな
い。すなわち、連続鋳造後冷却することなくそのまま加
熱炉に挿入して熱間圧延を開始してもよいし、加熱炉で
の均熱をも省略して直ちに熱間圧延を開始するいわゆる
直送圧延も可能である。もちろん一旦冷却した後、加熱
炉で再加熱してもよい。

【００２４】鋼片を再加熱する場合、その再加熱温度は
問わない。ただし、本発明においては熱間圧延仕上温度
を８５０℃以上に確保することが必須であるので、熱間
圧延作業仕上温度が確保できないような過度に低い再加
熱温度をとることはできない。通常の熱間圧延設備の場
合、再加熱温度が１０００℃を下回ると、仕上温度を８
５０℃以上に確保することが困難となるので、再加熱温
度は１０００℃以上とすることが望ましい。

【００２５】熱間圧延仕上温度もＣ含有量とならんで本
発明の最も重要な構成要件の一つである。熱間圧延仕上
温度が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、オーステナイト
組織とフェライト組織が混在して圧延され、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共に、
しばしば冷間圧延作業中に板破断を起こす。板厚０．２
５mm以下のＤＷＩ缶用極薄鋼板を製造するにあたって、
これは致命的欠点である。また、仕上温度が８５０℃を
下回ると、熱間圧延鋼帯にイヤリング性に有害な集合組
織が形成される結果、製品鋼板のＤＷＩ加工時における
イヤリングが大きくなって、製缶業者における歩留まり
を劣化させる。したがって熱間圧延仕上温度は、８５０
℃以上に限定する必要がある。

【００２６】本発明者らの研究によると、熱間圧延鋼帯
が仕上最終スタンドを出てからラン・アウト・テーブル
上での冷却が開始されるまでの時間および該冷却が開始
される温度は、製品鋼板のフランジ加工性に大きな影響
を持つことがわかった。まず、熱間圧延鋼帯が仕上最終
スタンドを出てからラン・アウト・テーブル上での冷却
が開始されるまでの時間は、これが１．５秒を超える
と、製品鋼板のフランジ加工性を劣化するので、１．５
秒以下に限定する必要がある。また、該冷却が開始され
る温度は、これが［仕上温度−３０］℃を下回ると、や
はり製品鋼板のフランジ加工性を劣化するので、［仕上
温度−３０］℃以上に限定する必要がある。これらの現
象の理由は必ずしも明らかでないが、これらの限定によ
って熱間圧延鋼帯の結晶粒が小さくなることが関係して
いると思われる。

【００２７】熱間圧延の捲取温度は、これを問わない。
ただし、これが７２０℃を超えると熱間圧延鋼帯のスケ
ール生成量が過度に多くなり、酸洗工程の生産量を阻害
するので、捲取温度は７２０℃以下にすることが望まし
い。熱間圧延の仕上板厚、これが２．２mmを下回ると、
製品鋼板のイヤリング性を劣化するので、２．２mm以上
に限定する必要がある。熱間圧延の終了した鋼帯は、常
法により、酸洗し、冷間圧延し、再結晶焼鈍を施され
る。

【００２８】再結晶焼鈍の後、２次冷間圧延を行う。２
次冷間圧延の圧下率は、これが１０％を下回ると、缶強
度が不足するので、その下限を１０％に限定した。ま
た、その圧下率が５０％を超えると鋼板が過度に硬質化
してフランジ加工性およびＤＷＩ加工性が劣化するの
で、その上限を５０％に限定した。特に、イヤリング性
のさらに優れたＤＷＩ缶用極薄鋼板を製造するには、１
次冷間圧延と２次冷間圧延を合わせた総合冷間圧延圧下
率（すなわち熱間圧延鋼帯板厚に対する最終製品板厚の
圧下率）が８８％以上になるように、１次冷間圧延圧下
率および２次冷間圧延圧下率を選択することが望まし
い。

【００２９】本発明の製造方法による鋼板に施される表
面被覆は、その方法を問わない。すなわち、錫めっき、
ニッケルめっき、特殊な下地処理後に極薄目付けの錫め
っきを行う方法、あるいは高分子有機フィルムを張り付
けたものなど、ＤＷＩ缶用鋼板に用いられるいかなる表
面被覆であっても、本発明の作用効果は発揮される。ま
た製缶方法は、ＤＷＩ加工法だけでなく、多段絞り加工
法でも本発明の効果は発揮される。

【００３０】

【実施例】表１記載の成分を有する鋼を転炉で溶製し、
スラブを室温まで冷却した後、熱間圧延に先だって表２
記載のスラブ再加熱温度に加熱し、表２記載の仕上温
度、熱間圧延鋼帯が仕上最終スタンドを出てからラン・
アウト・テーブル上での冷却が開始されるまでの時間、
該冷却の開始時間、および捲取温度で板厚３．０mmまで
熱間圧延し、酸洗し、冷間圧延し、連続焼鈍し、同表記
載の２次冷間圧延圧下率で板厚０．２０mmまで２次冷間
圧延し、錫めっきを行った。このようにして得られた錫
めっき鋼板のフランジ加工性、イヤリング性および耐圧
強度を表２に示す。

【００３１】フランジ加工性の評価は、本発明者らの実
験室のＤＷＩ加工試験機でＤＷＩ缶体を成形し、開口端
をトリム後、フランジ加工性試験機にて円錐状のパンチ
を開口端に挿入しながら開口端の径を広げる試験を行っ
た場合の破断発生までの加工率で行った。この加工率
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
っているので、９．０％以上を「合格」、９．０未満を
「不合格」と判定した。

【００３２】イヤリング性の評価は、実験室の絞り加工
機でカップ成形を行い、イヤリングの山の平均高さと谷
の平均高さの差を谷の平均高さで除した値を百分率で表
して求めた。本発明者らの実験室の絞り加工機の場合、
イヤリング率が３．５％以下であれば、２ピース缶を製
造する需要家においても問題がないことがわかっている
ので、イヤリング率３．５％以下を「合格」、３．５％
超を「不合格」と判定した。

【００３３】耐圧強度の評価は、実験室のＤＷＩ加工試
験機を用いて、実際にこれらＤＷＩ缶用鋼板の缶体を作
り、雰囲気乾燥炉で塗装乾燥工程相当の熱処理を与えた
後、缶体開口部をラバー製ライナーで密閉して、缶体内
部に圧縮空気を徐々に導入し、缶底がバックリングを生
じる臨界の圧力を求めることで行った。本発明者らの実
験室におけるこのような測定法の場合、臨海圧力が７．
５kgf/cm²以上であれば需要家においても実用となるこ
とがわかっているので、臨界圧力の成績が７．５kgf/cm
²以上のものを「合格」、それ未満のものを「不合格」
と評価した。これらの表において、本発明の請求範囲か
ら外れた数値は下線をつけて示してある。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】表１ないし表３からわかるように、本発明
鋼は板厚の薄手化に伴う缶強度の低下を十分補償するこ
とができ、しかもイヤリング性およびフランジ加工性に
優れている。一方、本発明外の鋼は、イヤリング性およ
びフランジ加工性と、耐圧強度とを両立させることがで
きず、鋼板の薄手化に対応することができない。

【００３８】

【発明の効果】本発明は、ＤＷＩ缶用鋼板を薄手化する
にあたって、従来の技術では両立できなかった缶強度と
フランジ加工性・イヤリング性・ＤＷＩ加工性を両立さ
せるものであり、その工業的価値は極めて大きい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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：０．１０％以下、Ｎ：０．０１００％以下、を含有し、残部が鉄および不可避的不純物からなる熱鋼
片（スラブ）を、８５０℃以上の仕上温度で２．２mm以
上の板厚まで熱間圧延した後、熱間圧延鋼帯が熱間圧延
機の仕上最終スタンドを出てから１．５秒以内に［仕上
温度−３０］℃以上の温度からラン・アウト・テーブル
上で水冷しながらこれを捲取り、酸洗し、１次冷間圧延
し、再結晶焼鈍し、１０〜５０％の圧下率で２次冷間圧
延を施すことを特徴とするフランジ加工性に優れたＤＷ
Ｉ缶用極薄鋼板の製造法。