JPH0860298A - ネック加工性と耐圧強度に優れたdi缶用鋼板 - Google Patents

ネック加工性と耐圧強度に優れたdi缶用鋼板

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JPH0860298A
JPH0860298A JP6193431A JP19343194A JPH0860298A JP H0860298 A JPH0860298 A JP H0860298A JP 6193431 A JP6193431 A JP 6193431A JP 19343194 A JP19343194 A JP 19343194A JP H0860298 A JPH0860298 A JP H0860298A
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pressure resistance
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Takashi Hibino
隆 日比野
Kazumasa Yamazaki
一正 山崎
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Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、極低炭素鋼における特定量の圧延
によるBH熱処理後の降伏強度と硬さを限定することに
より、ネック小径化および鋼板の薄手化の際にも優れた
ネックイン加工性と耐圧強度を確保可能なDI缶用鋼板
を提供する。 【構成】 鋼中の化学成分(重量%)において、炭素量
=0.0070%以下の極低炭素鋼であって、伸び率1
0%の追加圧延後に210℃5分のBH熱処理を施した
時の降伏強度(YP)を39kg/mm2 以上、伸び率
70%の追加圧延後にBH熱処理を施した時の硬さ(H
v)を195以下に調整したことを特徴とするDI缶用
鋼板。また、上記成分の極低炭素鋼にB、Ti、V、C
r、Nb、Moの特定量を少なくとも1種含み、YP
(10%BH)を39kg/mm2 以上、Hv(70%
BH)を195以下に調整したことを特徴とするDI缶
用鋼板。 【効果】 本発明の鋼板はDI缶のネック小径化および
DI缶用鋼板の薄手化の際にも優れたネックイン加工性
と耐圧強度の確保が可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はネック加工性と耐圧強度
に優れたDI(絞り−しごき)缶用鋼板に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、飲料等の容器に用いられるDI
(Drawn and Ironing:絞り−しごき)缶の鋼板には、D
I加工性確保のため、例えば特開昭53−48913号
公報のような低炭素アルミキルド鋼を箱焼鈍(略号:B
A)法にて、テンパー度が1〜3(以下T−1〜T−3
のように記す)の軟質鋼板が用いられてきた。その後、
缶体のコストダウンのため板厚の減少が図られるととも
に、耐圧強度確保のため鋼板の硬質化が行われた。ま
た、鋼板の生産性向上のため、連続焼鈍(略号:CA)
法が適用され、現状DI缶用に用いられる鋼板はT−4
程度のCA材が主である。
【0003】最近では、DI缶のコストダウンはより一
層の進展が望まれ、さらなる板厚の減少が検討されてお
り、それに伴って耐圧強度確保のため鋼板の硬質化も検
討されている。また一方で、DI缶の胴部径φ211
(2+11/16)吋に対し、開口部の径は缶蓋に使用
される素材のコストダウンのため小径化が行われるのが
通常である。現状、缶蓋径φ206(2+6/16)吋
となる4段の多段ネック加工による開口部の小径化が行
われており、さらに小径となる缶蓋径φ204(2+4
/16)吋、およびそれ以下となる5段以上のネックイ
ン加工が検討されはじめている。
【0004】しかしながら、現状のDI缶用鋼板である
T−4程度のCA材、およびさらに板厚を減少した場合
の硬質材では、耐圧強度は確保されるものの、缶蓋の径
をさらに小径化する場合、ネック加工時に「しわ」が発
生するという問題があり、DI缶のコストダウンのため
の板厚減少およびネック小径化の進展が停滞している状
況にある。
【0005】以上述べたように、DI缶のコストダウン
を進展させ、より優れたDI缶を製造するには、耐圧強
度確保とネック加工性確保という相反する課題を解決せ
ねばならず、いまだ十分な特性を持ったDI缶用鋼板は
提示されていない。この問題を解決するため、ネック加
工性と耐圧強度に優れたDI缶用鋼板の提供が強く要望
されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる技術
の現状から、さらなるネック小径化および薄肉化にも耐
え得る、ネック加工性と耐圧強度に優れたDI缶用鋼板
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、さらなる
ネック小径化および薄肉化にも耐え得るDI缶用鋼板に
ついて種々検討した。その結果、ネック加工性と耐圧強
度に優れたDI缶用鋼板をはじめて見出したものであ
る。すなわち、本発明の要旨とするところは以下のとお
りである。
【0008】(1)鋼中の化学成分が重量%にて、C:
0.0070%以下、Si:0.05%以下、Mn:
0.5%以下、P:0.03%以下、S:0.015%
以下、Al:0.01%以上0.1%以下、N:0.0
1%以下を含有し、残部Feおよび不可避不純物からな
る鋼であって、YP(10%BH)が39kg/mm2以上、
Hv(70%BH)が195以下であることを特徴とす
るネック加工性と耐圧強度に優れたDI缶用鋼板。
【0009】ただし、BHとは210℃×5分の熱処理
の意味であり、さらに、YP(10%BH)とは伸び率
10%の追加圧延予歪後BH熱処理を行った後の降伏強
度(YP)、また、Hv(70%BH)とは伸び率70
%の追加圧延予歪後BH熱処理を行った後のビッカース
硬度値(Hv、試験荷重:100g)である。 (2)鋼中の化学成分が重量%にて、C:0.0070
%以下、Si:0.05%以下、Mn:0.5%以下、
P:0.03%以下、S:0.015%以下、Al:
0.01%以上0.1%以下、N:0.01%以下を含
有し、さらに炭化物形成元素として、Ti、V、Nbを
0.005%以上0.50%以下、Cr、Moを0.0
5%以上1.0%以下のうち少なくとも1種を含有し、
残部Feおよび不可避不純物からなる鋼であって、YP
(10%BH)が39kg/mm2以上、Hv(70%BH)
が195以下であることを特徴とするネック加工性と耐
圧強度に優れたDI缶用鋼板。
【0010】(3) 前項1または2の成分からなる鋼
に、さらにBを0.0003%以上0.01%以下添加
したYP(10%BH)が39kg/mm2以上、Hv(70
%BH)が195以下であることを特徴とするネック加
工性と耐圧強度に優れたDI缶用鋼板。 以下に本発明を詳細に説明する。
【0011】本発明者らは、一方でネック加工性向上と
なる軟質化と、もう一方で耐圧強度確保となる硬質化と
いう相反することが要求されるDI缶について、ネック
加工性と耐圧強度を両立させ得るDI缶用鋼板について
検討し、その可能性があることを見出した。その考え方
としては、DI缶における各部の加工程度の差から、以
下のように説明できる。
【0012】ネック加工部はDI加工により板厚減少率
にして50%程度の加工が行われるが、耐圧強度確保に
必要な缶底部に行われる加工は、板厚減少率にして5%
程度である。すなわち、ネック加工性と耐圧強度を両立
する鋼板としては、高加工域(ネック加工部)での変形
抵抗は従来材に比べてより低く、低加工域(缶底部)で
の変形抵抗は従来材に比べてより高い鋼を用いればよい
ことを見出したのである。
【0013】また、本発明者らは種々の鋼板を用いて前
記のような変形抵抗特性を備えた鋼板について、DI加
工の変形様式、および加工率による硬質化の度合い等を
踏まえて詳細に検討した。その結果、特定量の圧延後の
BH熱処理後の降伏強度と硬さを限定することにより、
上記課題が解決できることを見出した。すなわち、本発
明者らは従来の極低炭素鋼板は軟質であるため耐圧強度
の確保は不可能であったが、特定量の圧延後のBH熱処
理後に適切な降伏強度(YP(10%BH))とするこ
とにより製缶後の耐圧強度を確保することができ、さら
にネック加工部の軟質化に対しては鋼中の炭素を極低炭
素化し、特定量の圧延後のBH熱処理後に適切な硬さ
(Hv(70%BH))とすることによりDI加工によ
る加工硬化を抑えることができ、従来材よりもネック加
工部が軟質となることを見出し、本来相反する特性であ
るネック加工性と耐圧強度の双方に優れたDI缶用鋼板
を達成したものである。
【0014】ここで、特定量の圧延後のBH熱処理後の
降伏強度と硬さをネック加工性と耐圧強度の指標とした
理由を述べる。前述のようにDI加工によるネック加工
部の板厚減少率は50%程度であり、耐圧強度確保に関
わる缶底部への加工は板厚減少率にして5%程度であ
る。しかしながら、DI加工における実際の加工率は板
厚の減少のみならず、絞り加工および缶底部形状成形と
いった複数の加工が行われる。本発明者らは、DI加工
と同等であり、各部の鋼板特性を圧延にて再現する検討
を詳細に行った。その結果、DI加工後のネック部特性
は伸び率にて70%圧延後BH熱処理することにより再
現され、また缶底部特性は伸び率にて10%圧延後BH
熱処理することにより再現されることを見出したのであ
る。
【0015】図1は、種々のDI缶用鋼板を用いて、よ
り厳しい条件にてDI缶を試作し、ネックしわ発生率
(=ネック加工性)とそれらDI缶用鋼板のHv(70
%BH)との関係を示したものである。この図よりHv
(70%BH)を低くすることによりネックしわ発生率
を抑制することができ、Hv(70%BH)を195以
下とすることにより所定のネック加工性が得られること
がわかる。
【0016】図2は、本発明鋼と従来DI缶用鋼板の加
工率によるHv(BH熱処理)の変化を示したものであ
る。本発明鋼は鋼中成分を極低炭素化とているため、加
工率増加によるHv(BH熱処理)の増加量が従来DI
缶用鋼板に比べて小さく、70%加工+BH熱処理後の
Hv値は195以下となり、ネック加工性を確保できる
ことがわかる。
【0017】図3は、種々のDI缶用鋼板を用いて、よ
り厳しい条件にてDI缶を試作し、耐圧強度とそれらD
I缶用鋼板のYP(10%BH)との関係を示したもの
である。この図よりYP(10%BH)を39kg/mm2
上とすることにより所定の耐圧強度が確保できることが
わかる。以下に鋼中化学成分値の限定理由について詳細
に説明する。
【0018】Cは本発明の構成条件において重要な役割
を示し、0.0070%を超えると炭化物が増えること
により加工率を増加させた場合の硬さ上昇が大きく、ネ
ック加工性を示す指標であるHv(70%BH)が19
5超となるため、Cの上限を0.0070%とした。S
iは溶鋼の脱酸を主目的として添加させるが、多量に添
加しすぎると延性を低下させる。本発明鋼においては、
通常の冷延鋼板に含まれる量の0.05%以下の範囲で
あれば上記の目的は十分に達成される。
【0019】Mnは熱間脆性の防止を主目的に添加され
るが、0.5%を超えると鋼板が硬質化し、ネック加工
性を悪化させる。Alは溶鋼の脱酸および窒素の固定を
目的に添加されるが、その量が0.01%未満では目的
が十分に達成されない。また、Al量が0.1%を超え
るとその効果が飽和するとともに、非金属介在物を増加
させて表面傷の原因となるので、Al量は0.01〜
0.10%とする。
【0020】Pは多量に添加すると降伏強度(YP)お
よび引張強度を高めることとなり、また極低炭素鋼にお
いては、粒界への偏析を招いて二次加工割れの原因とな
るため、その含有量の上限を0.03%とする。なお、
現在の鋼の製造能力では、Pを0.001%未満とする
ことはコスト上昇が大きくなり、経済性上好ましくな
い。
【0021】NはCと同様加工性を悪化させるので、そ
の上限を0.01%とする。なお、現在の鋼の製造能力
では、Nを0.0005%未満とすることはコスト上昇
が大きくなり、経済性上好ましくない。Sは鋼板の耐食
性に大きく影響を及ぼす元素であり、0.015%以下
とすることによりその弊害は回避できる。なお、現在の
鋼の製造能力では、Sを0.001%未満とすることは
コスト上昇が大きくなり、経済性上好ましくない。
【0022】以上述べたところに加えて、炭化物形成元
素として、Ti、V、Nbは0.005%以上0.50
%以下、Cr、Moは0.05%以上1.0%以下を少
なくとも1種添加することによりCを固定し、Hv(7
0%BH)が195以下となるようにBH熱処理時の硬
質化を抑制する役割を果たす。それぞれの元素におい上
記添加量の下限を下回る場合は不純物として鋼中に存在
し、かつ得られる効果がない。また、上限を超える添加
は効果が飽和するとともに鋼が硬質化し、ネック加工性
を悪化させる。
【0023】さらに、加工が厳しくなった場合のネック
加工等による二次加工割れを防止する目的で、上記鋼に
Bを0.0003%以上0.01%以下添加しても本発
明の効果はなんら阻害されるものではない。Bの添加量
については上記下限を下回る量は不純物として鋼中に存
在し、かつ得られる効果がなく、また、上限を超える添
加は効果が飽和し、経済的に不利となる。
【0024】次に本発明鋼の製造方法について述べる。
鋳片の製造条件は、各請求項記載の鋼成分が得られる方
法であれば如何なる方法でもよく、特に規定しない。ま
た、以後の工程における熱間圧延、酸洗、冷間圧延およ
び再結晶焼鈍条件は如何なるものであっても本発明の効
果を消失せしめるものでないため、特にこれらを規定し
ない。
【0025】再結晶焼鈍以後の工程に行われる調質圧延
についても特に規定するものではなく、調質圧延はYP
(10%BH)が39kg/mm2以上となるものであれば従
来極低炭素鋼では不可能であった耐圧強度の確保を可能
とするものである。これらの製造方法により製造された
鋼板をDI加工に用いる際に施される表面処理について
は、その種類、片・両面、単・複層を問わないが、例え
ば錫メッキ、薄錫メッキ上にクロムメッキを施したも
の、下層金属クロム、上層クロム水酸化物、クロム酸お
よび高分子有機被膜等があり、DI缶用鋼板に用い得る
如何なる被覆であっても、本発明の効果は発揮される。
【0026】以上のように、本発明はC量0.0070
%以下の極低炭素鋼板にBH熱処理後のYPとHvを規
定するとの発想のもとに、ネック加工性と耐圧強度に優
れたDI缶用鋼板を提供するものである。
【0027】
【実施例】表1、表2(表1のつづき)に示す化学成分
の鋼をそれぞれ実炉にて溶製(A1〜F4:本発明成分
範囲内、A5〜G6:本発明成分範囲外)し、加熱温度
1250℃にて加熱し、圧延した後、仕上温度880〜
940℃、巻取温度680〜720℃にて熱間圧延し、
板厚3.0〜1.8mmの熱延板とした。これらの熱延板
を酸洗した後、冷間圧延し、この各冷延板について実機
の焼鈍熱履歴と同条件にて再結晶焼鈍を行った。さら
に、1〜40%の調質圧延を行い、板厚0.22mmとし
た後、錫メッキを施すことによりDI缶用鋼板に仕上げ
た。
【0028】先ず、これらの鋼板に伸び率にて10%お
よび70%の圧延加工を行い、製缶時の焼付工程に相当
する210℃×5分の加熱処理(=BH熱処理)後の特
性値を比較した。また、これら鋼板を缶胴径φ211
(2+11/16)吋へのDI加工を行った後、BH熱
処理し、缶蓋径φ202(2+2/16)吋に5段ネッ
ク加工した。ネック加工時のネックしわ発生状況および
DI缶の缶耐圧強度の調査を行った結果を併せて表3、
表4(表3のつづき)に示す。
【0029】表3、表4に示されるように、試料番号1
〜32の本発明鋼はネック加工性、耐圧強度ともに所定
の特性値の要求を満足し、かつネック加工性と耐圧強度
も満足している。しかしながら、本発明範囲を外れる試
料番号33〜47の比較鋼では要求特性並びにネック加
工性と耐圧強度を両立して満足することが不可能であっ
た。
【0030】
【表1】
【0031】
【表2】
【0032】
【表3】
【0033】
【表4】
【0034】(注)ネックしわ評価法 ネックしわ発生率5%以下を○(合格)、ネックしわ発
生率5%超を×(不合格)とした。 (注)耐圧強度 耐圧強度6.4kg/mm2以上を○(合格)、6.3kg/mm2
以下を×(不合格)とした。
【0035】
【発明の効果】本発明のDI缶用鋼板は、ネック加工性
と耐圧強度が極めて優れ、さらなるネック小径化および
鋼板の板厚減少等のより厳しい成形が行われるDI缶に
適用されることにより、極めて優れた効果が発揮され、
その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】Hv(70%BH)とネックしわ発生率の関係
を示す図である。
【図2】本発明鋼と比較鋼において加工率によるHv
(BH熱処理)の変化を比較した図である。
【図3】YP(10%BH)と耐圧強度の関係を示す図
である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼中の化学成分が重量%にて、 C:0.0070%以下、 Si:0.05%以下、 Mn:0.5%以下、 P:0.03%以下、 S:0.015%以下、 Al:0.01%以上0.1%以下、 N:0.01%以下を含有し、残部Feおよび不可避不
    純物からなる鋼であって、YP(10%BH)が39kg
    /mm2以上、Hv(70%BH)が195以下であること
    を特徴とするネック加工性と耐圧強度に優れたDI缶用
    鋼板。ただし、BHとは210℃×5分の熱処理の意味
    であり、さらにYP(10%BH)とは伸び率10%の
    追加圧延予歪後BH熱処理を行った後の降伏強度(Y
    P)、またHv(70%BH)とは伸び率70%の追加
    圧延予歪後BH熱処理を行った後のビッカース硬度値
    (Hv、試験荷重:100g)である。
  2. 【請求項2】 鋼中の化学成分が重量%にて、 C:0.0070%以下、 Si:0.05%以下、 Mn:0.5%以下、 P:0.03%以下、 S:0.015%以下、 Al:0.01%以上0.1%以下、 N:0.01%以下を含有し、さらに炭化物形成元素と
    して、Ti、V、Nbを0.005%以上0.50%以
    下、Cr、Moを0.05%以上1.0%以下のうち少
    なくとも1種を含有し、残部Feおよび不可避不純物か
    らなる鋼であって、YP(10%BH)が39kg/mm2
    上、Hv(70%BH)が195以下であることを特徴
    とするネック加工性と耐圧強度に優れたDI缶用鋼板。
  3. 【請求項3】 請求項1または2の成分からなる鋼に、
    さらにBを0.0003%以上0.01%以下添加した
    YP(10%BH)が39kg/mm2以上、Hv(70%B
    H)が195以下であることを特徴とするネック加工性
    と耐圧強度に優れたDI缶用鋼板。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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