JPH0892695A - 製缶加工性及びフランジ加工性に優れる２ピース缶用鋼板とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 製缶時における深絞り性及びフランジ加工性
が良好であり、かつ、十分な缶強度を有する２ピース缶
用鋼板を提供することにある。 【構成】 本発明の鋼板は、重量比で、Ｃ：0.0030％以
下、Si：0.04％以下、Mn：0.1 〜1.0 ％、Ｐ：0.02％以
下、Ｓ：0.01％以下、Ｎ：0.005 ％以下、Al：0.01〜0.
15％、Nb：0.002 〜0.020 ％を含有し、かつ、AlとＮ、
NbとＣの含有量の比が、それぞれ、Al／Ｎ≧20、Nb／Ｃ
≧1 であり、残部が不可避的不純物と鉄からなってい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、主として、ビールや
炭酸飲料充填に使用されるＤＷＩ缶（Drawing & Wall I
roning Can) 用ぶりき原板となる２ピース缶用鋼板に関
するものである。なお、この鋼板は、溶接缶用としても
使用することができる。

【０００２】

【従来の技術】ＤＷＩ缶用ぶりきは、缶コスト低減のた
め板厚を薄肉化する傾向にあり、それに伴って低下する
缶強度を、従来は、例えば、結晶粒径を小さくするなど
して硬質化した鋼板を使用することで補うことが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、硬質材を用い
ることは、製造の際に行う冷間圧延や調質圧延における
加工性や、製缶時における深絞り性を悪化させることに
なる。また、深絞り加工を行った被加工材は、さらにそ
の上端部に対し、天蓋を取付けるためのフランジ加工を
行うが、製缶工程での厳しい加工を経ているため、鋼板
の延性が低下しがちであり、フランジ加工部に、いわゆ
るフランジ割れが発生する場合があり、フランジ加工性
も悪化しがちであった。フランジ割れは内容物の漏れの
原因となるため、ユーザー使用段階で、不良品として指
摘される可能性が高い。さらに、ＤＷＩ缶の製缶機に用
いる金型の損傷も硬質材になるほど大きかった。

【０００４】従って、板厚の低減に伴う缶強度不足を補
う手段として、硬質材を用いることは、ＤＷＩ缶に必要
な他の特性、すなわち、圧延時における加工性と、製缶
時における製缶加工性及びフランジ加工性を満足させる
ことができなかった。このため、これらの加工性を悪化
させずに、板厚の薄肉化による缶強度不足を補う他の手
段を開発する必要があった。

【０００５】発明者らが鋭意検討した結果、鋼成分と製
造条件の適正化を図ることによって、圧延時の加工性
と、製缶加工性及びフランジ加工性とを悪化させること
なく、板厚の薄肉化による缶強度不足を補うことができ
ることがわかった。なお、鋼成分と製造条件を適正化す
るとは、具体的には、特にぶりきの材質に大きな影響を
及ぼす固溶Ｃ、Ｎの量の制御し、かつ、AlとＮ、NbとＣ
の含有量の比の適正化を図るとともに、調質圧延の圧下
率の適正化を図ることを意味する。

【０００６】すなわち、素材として、Ｃ含有量の低減に
加え、Nbによる固溶Ｃの固定化などを行い、固溶成分を
極限まで低減化した軟鋼材を用いることによって、 1)所望の調質度を得るのに必要な調質圧下率は高くなる
が、素材自体が軟質であるために圧延性、及び操業上の
生産性が著しく低下することはない。 2)詳細な機構は不明であるが、Nb添加により時効性を抑
制でき、製缶時に行う数次の絞り加工によってカップ状
に成形するときの硬度上昇量が少ないため、深絞り性が
優れる。 3)時効性が少ないため、絞り加工における金型との摩擦
熱、あるいは、その後の塗装・印刷焼き付け工程で再加
熱を受けるにもかかわらず、硬度の上昇量が小さく、十
分な延性が維持できるために、塗装・印刷焼き付け工程
の後に施されるフランジ加工時にもフランジ割れの発生
が少なくなる。 ということがわかった。

【０００７】一方、極低炭素鋼をベースとし、Nb添加に
より固溶Ｃの低減を図った缶用鋼板の製造技術として
は、特公平１−52451 号公報に記載されている。同号公
報に記載の缶用鋼板は、0.0030wt％以下の極低炭素材で
あり、鋼中の固溶Ｃあるいは固溶Ｎを固定化するため、
Nb：0.1 wt％以下、Ti：0.2 wt％以下のうち少なくとも
１種を添加するという技術であり、固溶成分の存在が原
因で製缶時に行う絞り加工で発生しがちなストレッチャ
ーストレインを防止して、良好な缶の美観性を得ること
を目的としたものである。

【０００８】そのため、前掲公報に記載の缶用鋼板の製
造方法は、AlとＮ、NbとＣの含有量の比や、調質圧延の
圧下率等の適正化を図っていないため、製缶加工性とフ
ランジ加工性、及び、缶強度の双方を十分満足させるこ
とは難しかった。

【０００９】そこで本発明の目的は、製缶加工性及びフ
ランジ加工性が良好であり、かつ、十分な缶強度を有す
る２ピース缶用鋼板（ぶりき）を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の２ピース缶用鋼板は、重量比で、Ｃ：0.00
30％以下、Si：0.04％以下、Mn：0.1 〜1.0 ％、Ｐ：0.
02％以下、Ｓ：0.01％以下、Ｎ：0.005 ％以下、Al：0.
01〜0.15％、Nb：0.002 〜0.020 ％を含有し、かつ、Al
とＮ、NbとＣの含有量の比が、それぞれ、Al／Ｎ≧20、
Nb／Ｃ≧1 であり、残部が不可避的不純物と鉄からなっ
ている。

【００１１】また、本発明の２ピース缶用鋼板の製造方
法は、重量比で、Ｃ：0.0030％以下、Si：0.04％以下、
Mn：0.1 〜1.0 ％、Ｐ：0.02％以下、Ｓ：0.01％以下、
Ｎ：0.005 ％以下、Al：0.01〜0.15％、Nb：0.002 〜0.
020 ％を含有し、かつ、AlとＮ、NbとＣの含有量の比
が、それぞれ、Al／Ｎ≧20、Nb／Ｃ≧1 であり、残部が
不可避的不純物と鉄からなる鋼素材を、1150〜1300℃に
加熱した後、（Ar₃ − 30 ℃）以上の仕上げ温度で熱間
圧延を行い、450 〜700 ℃の温度で巻き取った後、酸洗
し、次いで80％以上の圧下率で冷間圧延を行い、その
後、700 〜800 ℃の温度で10〜30秒間の連続焼鈍を行っ
てから、1.0 〜10.0％の圧下率で調質圧延を施すもので
ある。なお、ここでいう調質圧延は、通常の圧下率（２
％程度）で行う調質圧延の他に、比較的大きな圧下率
（最大で１０％程度）で調質を目的として行う冷間圧延
も含むこととする。

【００１２】

【作用】まず、本発明に従う鋼の化学成分の限定理由に
ついて説明する。 Ｃ：0.0030％以下 Ｃは、本発明において最も重要な構成要素の１つであ
る。Ｃ含有量が0.0030％を超えると、素材が硬質化して
しまい、冷間圧延及び調質圧延での加工性を低下させる
ので好ましくない。また、Ｃ含有量が多くなれば、それ
に伴って、固溶Ｃを固定化するために必要なNb量も増加
させなければならず、このため、Nb増量に伴う硬質化が
新たに生じることになり、その結果、製缶時の深絞り性
やフランジ加工性が劣化し、また、鋼の再結晶温度が上
昇して連続焼鈍工程での負担が大きくなる。従って、圧
延時の加工性を低下させずに、かつ優れた製缶時の深絞
り性及びフランジ加工性を得るため、Ｃ含有量は0.0030
％以下とし、好ましくは0.0020％以下とする。

【００１３】Si：0.04％以下 Siは、多量に添加すると鋼が著しく硬質化すると同時
に、表面処理時の酸化増量が多くなり、長時間の加熱に
よって、めっき層が剥離する等の問題が生じるため、Si
含有量の上限を0.04％とする。

【００１４】Mn：0.1 〜1.0 ％ Mnは、Ｓによる熱間脆性割れを防止するのに有効な元素
であって、含有するＳ量に応じて添加する必要がある。
ただし、多量に添加すると鋼板を硬質化させ、延性が著
しく低下する。従って、Mn含有量を0.1 〜1.0 ％の範囲
にする。

【００１５】Ｐ：0.02％以下 Ｐは、鋼を著しく硬質化させ、製缶時の深絞り性やフラ
ンジ加工性を劣化させると同時に、耐食性を著しく劣化
させる元素のため、その上限を0.02％とする。

【００１６】Ｓ：0.01％以下 Ｓは、ぶりきの延性を減少させ、脆化や耐食性の劣化を
もたらす元素なので、その上限を0.01％とする。

【００１７】Al：0.01〜0.15％、Al／Ｎ≧20 Alは、固溶ＮをAlN として析出させるのに必要な元素で
あり、固溶Ｃの固定化と同様に圧延性を低下させず、か
つ製缶時における深絞り性及びフランジ加工性を良好に
するには、少なくとも0.01％以上の添加が必要である
が、過剰に添加するとコストの上昇、介在物によるＤＷ
Ｉ製缶性、フランジ加工性の劣化を招くため、その上限
を0.15％とする。なお、Alは、固溶ＮをAlN として有効
に析出させるべく、Ｎ含有量によってAl含有量の下限が
制限され、すなわち、Al％／Ｎ％≧20とする。Al％／Ｎ
％＜20だと製缶加工性が劣化する。

【００１８】Ｎ：0.005 ％以下 Ｎは、固溶状態で存在すると鋼板を硬質化させ、製缶時
における深絞り性及びフランジ加工性を劣化させるた
め、その上限を0.005 ％とした。

【００１９】Nb：0.002 〜0.020 ％、Nb／Ｃ≧1 Nbは本発明において重要な構成要素の１つである。すな
わち、Nbを0.002 ％以上添加すると、２ピース缶用鋼板
において重要な要素である鋼板の深絞り性（ｒ値）の面
内異方性を改善することができる。これにより、ＤＷＩ
製缶後の耳発生率が小さく、板の歩留りが良くなる。し
かしながら、過剰に添加すると鋼板が硬質化すると同時
に、再結晶温度が上昇し、連続焼鈍工程での操業上の負
担が大きくなるために、その上限を0.020 ％とした。な
お、Nbは、固溶Ｃを固定化するべく、Ｃ含有量によって
Nb含有量の下限が制限され、すなわち、Nb％／Ｃ％≧1
とする。Nb％／Ｃ％＜1 だと製缶加工性が劣化する。

【００２０】次に製造条件の限定理由について説明す
る。 ・スラブ加熱温度：1150〜1300℃ 連続鋳造後のスラブを熱間圧延するに先立って加熱する
温度は、1150〜1300℃の範囲にする。1150℃未満だと、
熱間圧延において、十分高い仕上げ温度を確保すること
が難しいからであり、一方、加熱温度が1300℃を超える
と、最終的に鋼板の表面性状が著しく劣化するからであ
る。

【００２１】 ・熱間圧延時の仕上げ温度：（Ar₃ −30℃）以上 仕上げ温度は、冷間圧延、連続焼鈍後のｒ値に代表され
る深絞り性を良好にするためには（Ar₃ −30℃）以上と
することが望ましい。この温度を上回った場合には、最
終的な組織が粗粒化する傾向にあり、製缶時に肌荒れが
生じたり、深深絞り性が劣化するため、２ピース缶用鋼
板としては望ましくなく、また、この温度を下回った場
合には、リジング現象が発生しやすくなることで、ユー
ザー使用階段で外観不良が指摘される危険性が大きくな
る。従って、仕上げ温度は（Ar₃−30℃）以上とする。

【００２２】・巻取り温度：450 〜700 ℃ 巻取り温度は、低すぎると熱延板の形状が劣化し、次工
程の酸洗、冷間圧延に支障をきたすため、その下限を45
0 ℃とする。一方、高くなりすぎると熱延母板中にカー
バイドが凝集した組織が形成され、これが鋼板の耐食性
に悪影響を与える。また、鋼板表面に生じるスケール厚
の増大に伴い、酸洗工程で十分なスケール除去が困難に
なるため、その上限を700 ℃とする。

【００２３】・冷間圧延時の圧下率：80％以上 冷間圧延時の圧下率は、80％未満だと、十分な深絞り性
が得られないため下限を80％としたが、本発明のように
極低炭素鋼を素材とした鋼板で、その面内異方性を小さ
くする必要がある場合は、85〜95％とするのが好まし
い。

【００２４】・焼鈍条件：焼鈍温度700 〜800 ℃ 焼鈍温度は、再結晶が完了する温度が700 ℃であるた
め、この温度を下限とする。一方、焼鈍温度を過剰に上
げると、連続焼鈍時にヒートバックルや板破断等の欠陥
を生じる危険性が増加するのみならず、表面濃化の増大
などで、表面処理性の劣化につながるために望ましくな
い。従って、その上限を800 ℃とする。

【００２５】 ・焼鈍後の調質圧延の圧下率：1.0 〜 10.0 ％ 母板に対して焼鈍したままの状態では降伏点伸びが存在
して材質が安定しないため、極めて特殊な用途以外は1.
0 ％以上の調質圧延を施す必要がある。また、原板は、
各用途に応じた調質度を、圧下率を制御することで得る
ことができるが、圧下率が10.0％を超えると、鋼板が著
しく硬質化してしまい充分な製缶加工性と、フランジ加
工性がえられないため好ましくない。

【００２６】以上の方法により製造した２ピース缶用鋼
板は、深絞り加工、塗装、印刷工程等を経て製缶に成形
されたときの硬度増加量が、従来の鋼板に比べて少な
く、これによって、良好な製缶加工性及びフランジ加工
性が得られる。また、この発明鋼板を用いれば、製缶後
に十分な缶強度を有することができる。

【００２７】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。ま
ず、表１に示す成分組成を含み、残部が実質的にFeから
なる鋼を転炉で溶製し、この鋼スラブを、表１に示す条
件で、熱間圧延、冷間圧延、連続焼鈍、調質圧延の順で
行い、最終仕上げ板厚が0.22mmである鋼板を製造し、そ
の後、ハロゲンタイプの電気錫めっきラインにて25番相
当の錫めっきを連続的に施してぶりきに仕上げた。比較
として、同じ板厚に仕上げた従来鋼に対して同様の錫め
っきを施し、以下の各種評価に供した。

【００２８】このようにして得られた錫めっき鋼板の製
缶時における深絞り性、フランジ加工性、及び、錫めっ
き後の製品原板からＤＷＩ製缶して塗装、印刷焼き付け
工程終了までの累積硬度上昇量ΔHR30T 値を表２に示
す。

【００２９】ここで、製缶時における深絞り性は、ＤＷ
Ｉ製缶試験機を用いて、実製缶試験を行い、最終第３段
目のしごき段階において、ポンチにかかる抵抗荷重を測
定することによって評価した。なお、同じ板厚の従来鋼
板（バッチ焼鈍鋼板）の抵抗荷重も測定し、実施例の抵
抗荷重の平均値が、この従来鋼板の測定値よりも小さい
場合を「合格」、大きい場合を「不合格」とした。

【００３０】フランジ加工性は、ＤＷＩ製缶試験機でＤ
ＷＩ缶体を形成し、開口端部をトリミングした後、円錐
台状のパンチを開口端に挿入しながら、実缶のフランジ
加工と同程度の加工率に至るまで、開口端の径を広げる
試験を行い、その際の割れの発生率によって評価した。

【００３１】缶強度は缶の外から圧力をかける耐圧釜で
缶が凹になるまでの圧力で評価した。実用上、6.3kg/cm
² 以上の耐圧強度が必要であり、これより強度の小さい
缶は炭酸飲料のような内圧のかかるものを充填しても缶
の変形が甚だしく、商品価値を失う。

【００３２】また、上述した累積硬度上昇量ΔHR30T
は、めっき後の製品板の硬度ΔHR30Tと、塗装、印刷焼
き付け後のＤＷＩ缶体硬度HR30T を測定して、ΔHR30T
＝（塗装、印刷焼き付け後のＤＷＩ缶体硬度HR30T ）−
（めっき後の製品板の硬度ΔHR30T ）の値から評価し
た。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】表１および表２からわかるように、本発明
範囲内の鋼板No. １〜12は、いずれも、めっき後の製品
板からＤＷＩ製缶、そして塗装、印刷焼き付け工程終了
に至るまでの累積硬度上昇量ΔHR30T がいずれも15ポイ
ント以下であり、深絞り性とフランジ加工性が優れてい
る。また、板厚0.22mmまで薄肉化してもなんら問題なく
ＤＷＩ缶が成形でき、かつ、6.3kg/cm² 以上の耐圧強度
を満足した十分な缶強度が得られた。一方、No. 16〜21
の従来鋼板では、硬度増加量が大きく、製缶時の深絞り
性とフランジ加工性も劣っている。

【００３６】この実施例では、製造した原板は、すべて
錫めっきを施しぶりきとして使用したが、テインフリー
鋼板、複合めっき鋼板などに用いてもよく、また、めっ
きを施さずに塗油鋼板としてもよい。さらに、２ピース
缶用鋼板のみではなく、溶接缶用鋼板、接着缶用鋼板と
して用いることも可能である。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、食缶や飲料缶に使用さ
れる２ピース缶（ＤＷＩ缶）用鋼板を薄肉化するにあた
り、缶体強度の確保、製缶加工性とフランジ加工性のす
べてを同時に満足させるものであり、生産性、品質の向
上の面から、その工業的なメリットは非常に大きい。ま
た、最近その生産量を拡大しているAl缶よりもコストを
下げることも可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 俊之 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社鉄鋼研究所内 (72)発明者 久々湊 英雄 千葉県千葉市中央区川崎町１番地 川崎製 鉄株式会社千葉製鉄所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量比で、 Ｃ：0.0030％以下、 Si：0.04％以下、 Mn：0.1 〜1.0 ％、 Ｐ：0.02％以下、 Ｓ：0.01％以下、 Ｎ：0.005 ％以下、 Al：0.01〜0.15％、 Nb：0.002 〜0.020 ％を含有し、かつ、AlとＮ、NbとＣ
   の含有量の比が、それぞれ、Al／Ｎ≧20、Nb／Ｃ≧1 で
   あり、残部が不可避的不純物と鉄からなる、製缶加工性
   及びフランジ加工性に優れる２ピース缶用鋼板。
2. 【請求項２】 重量比で、 Ｃ：0.0030％以下、 Si：0.04％以下、 Mn：0.1 〜1.0 ％、 Ｐ：0.02％以下、 Ｓ：0.01％以下、 Ｎ：0.005 ％以下、 Al：0.01〜0.15％、 Nb：0.002 〜0.020 ％を含有し、かつ、AlとＮ、NbとＣ
   の含有量の比が、それぞれ、Al／Ｎ≧20、Nb／Ｃ≧1 で
   あり、残部が不可避的不純物と鉄からなる鋼素材を、11
   50〜1300℃に加熱した後、（Ar ₃ − 30 ℃）以上の仕上
   げ温度で熱間圧延を行い、450 〜700 ℃の温度で巻き取
   った後、酸洗し、次いで80％以上の圧下率で冷間圧延を
   行い、その後、700 〜800 ℃の温度で連続焼鈍を行って
   から、1.0 〜10.0％の圧下率で調質圧延を施すことを特
   徴とする、製缶加工性及びフランジ加工性に優れる２ピ
   ース缶用鋼板の製造方法。