JPH09184044A - 欠陥が少なく時効性に優れる缶用鋼板およびその製造方法 - Google Patents

欠陥が少なく時効性に優れる缶用鋼板およびその製造方法

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JPH09184044A
JPH09184044A JP35243895A JP35243895A JPH09184044A JP H09184044 A JPH09184044 A JP H09184044A JP 35243895 A JP35243895 A JP 35243895A JP 35243895 A JP35243895 A JP 35243895A JP H09184044 A JPH09184044 A JP H09184044A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 2ピース缶などの製缶に際し、割れなどの欠
陥の発生が少なく、時効性に優れる缶用鋼板およびその
製造方法を提供する。 【解決手段】 重量%で、Ti:0.002〜0.030
%、かつTi>3.43N、C:0.01〜0.10%、
Mn:0.05〜1.0%、P:0.001〜0.050
%、S:0.001〜0.030%、N:0.0005〜
0.0080%、固溶N:2ppm以下、残部は鉄及び
不可避的不純物を含み、粒径が60μm以下で、チタン
酸化物、マンガン酸化物、シリコン酸化物が主成分の酸
化物系介在物とした欠陥が少なく、時効性に優れる缶用
鋼板及びその製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、製缶加工時に欠陥発生
が少なくかつ時効性に優れた缶用鋼板及びその製造方法
に関するものである。
【0001】通常2ピース缶用鋼板は転炉で溶製された
未脱酸の溶鋼をAlで脱酸を行うAlキルド鋼で製造さ
れている。このようなAl脱酸鋼では、脱酸時に添加し
たAlと溶鋼中の酸素が反応したり、脱酸後に鋼中に残
留したAlがスラグや空気中等の酸素によって酸化して
アルミナが生じる。このアルミナは固いので圧延や加工
等で破砕されずに鋼板に塊状で残存し、製缶時に割れや
疵等の欠陥発生の原因となる。そこでこれらのアルミナ
にに対してスラグ中や雰囲気中の酸素の制御による溶鋼
中のAlの酸化によるアルミナの生成防止や、溶鋼中へ
のガスやフラックスの吹き込みによる溶鋼中のアルミナ
の浮上促進による低減と、溶鋼中へのCaの添加によっ
てアルミナを圧延・加工時に破砕されやすいカルシウム
アルミネートへ形態制御することによる無害化が行われ
てきた。
【0002】しかし、Alで脱酸を行っている限りはア
ルミナの生成は皆無にはできず、除去も不十分である。
また、Ca添加による方法もCaは高価であるとともに
歩留まりがきわめて悪いために合金コストが高くなり、
また介在物にアルミナを含有するので冷却時に介在物中
に固いアルミナが部分的に晶出し、圧延等によっても破
砕されずに残り欠陥が発生する。さらに、Caを添加し
て生成するカルシウムアルミネートは肥大化しやすく、
このような介在物が浮上しきれず残留した場合には欠陥
となる。これらの問題を解決するためにはAl以外の元
素で脱酸することが考えられ、特公昭48−29005
号公報に見られるようにAlもSiも全く添加せずにT
iのみで脱酸する方法があるが、この場合Mnのみによ
る脱酸のためにTi添加前の溶鋼中酸素は非常に高い値
となり、この様な溶鋼にTiを添加すると粒径の大きな
チタン酸化物が多量に生成して溶鋼中に残存し、これは
アルミナと同様に固く破砕されにくいので欠陥となる。
【0003】そこで、特公平2−9646号公報に見ら
れるようにTi添加前にAlを添加して予備脱酸を行
い、溶鋼酸素を低減した後にTiを添加する方法があ
る。
【0004】上記のごとき方法ではAlを添加している
ので多量のアルミナが生成してそのまま残留したり、ア
ルミナを含有する複合介在物が生成して冷却時に介在物
中の一部にアルミナが晶出し、この部分が圧延等によっ
ても破砕されずに残り欠陥が発生する。また、Alは脱
酸力が強いので酸素のコントロールが不安定である。さ
らに、Tiを添加した際にTiと溶鋼中の酸素との反応
によって生成したチタン酸化物の一部は複合介在物とな
るが、この複合酸化物はアルミナを含むために冷却時に
介在物中に晶出するアルミナが破砕されずに残り欠陥が
発生する。一方、生成したチタン酸化物の大部分は粒径
が大きくかつ、破砕されにくいチタン酸化物となって溶
鋼中に存在し、その一部は浮上しきれずに残留して欠陥
となる等の課題がある。
【0005】また、一般の低炭素Alキルド鋼では、N
による時効を防ごうとして熱延工程で750℃を越える
高温巻取を行うと、鋼中のCが炭化物として粗大析出
し、これが局部電池を生成して腐食の起点になるため、
750℃以上の高温巻取は実施されていなかった。この
ため、Nの析出固定が十分でなく、連続焼鈍により焼鈍
が施される場合、固溶Nによる時効が抑えきれないのが
実状であった。
【0006】本発明はこのような課題を解決するために
なされたものであり、鋼中の介在物を微細でかつ、部分
的に固い晶出相がなく介在物全体が変形・破砕しやすい
組成の介在物にコントロールし、低コストで介在物欠陥
を少なくして、さらにTiを用いてNをTiNとして析
出固定して固溶Nを2ppm以下に低減するため、時効
によるストレッチャーストレインが発生しないなどの時
効性に優れた缶用鋼板及びその製造方法を提供すること
にある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、鋼中の介
在物を微細でかつ、部分的に固い晶出相がなく介在物全
体が変形・破砕しやすい組成の介在物にコントロール
し、低コストで介在物性欠陥の少なく時効性に優れた缶
用鋼板およびその製造方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、(1)重量%で、C :0.01〜0.1
0%、Si:0.001〜0.10%、Mn:0.05
〜1.0%、P :0.001〜0.050%、S :
0.001〜0.030%、N :0.0005〜0.
0080%、Ti:0.02〜0.030% かつTi
(%)>3.43N(%)、固溶N:2ppm以下を含
有し、残部鉄および不可避的不純物よりなり、鋼中の介
在物をチタン系酸化物、マンガン系酸化物、シリコン系
酸化物を主成分の酸化物系介在物としたことを特徴とす
る欠陥が少なく時効性に優れた缶用鋼板、及び(2)精
錬後の溶鋼の鋼中酸素量を300ppm以下に脱酸し、
ついでTiを添加して上記(1)記載の成分の鋼とし、
この鋼を連続鋳造−熱間圧延の後、600℃〜750℃
で巻取って、ついで脱スケール処理、冷間圧延後、65
0℃〜900℃で連続焼鈍を施し、めっき工程を経て固
溶N:2ppm以下の缶用鋼板とする欠陥が少なく時効
性に優れた缶用鋼板の製造方法、(3)精錬後の溶鋼を
真空脱ガス処理及び/又はSi、Mnの1種又は2種を
添加して鋼中酸素量を300ppm以下に脱酸した後、
Tiを添加することを特徴とする上記(2)記載の欠陥
が少なく時効性に優れた缶用鋼板の製造方法、(4)精
錬後の溶鋼の鋼中酸素量を300ppm以下に脱酸した
後、化学組成がTi:10〜75%、残りFe、Mn、
Siの1種〜3種及び不可避的不純物からなる合金を添
加することを特徴とする上記(2)記載の欠陥が少なく
時効性に優れた缶用鋼板の製造方法にある。
【0009】本発明者らは種々の組成の介在物を人工的
に合成して鋼中に埋め込み、実験室的に圧延実験を行っ
た。その結果介在物中にアルミナを含まないチタン酸化
物、マンガン酸化物、シリコン酸化物を主成分とする組
成の介在物とすれば、融点が低く、冷却時に高融点で固
い晶出相が生成せず、圧延等によって微細に破砕される
ことを知見した。
【0010】このような介在物を分散させた鋼を実験室
的に溶製、鋳造し、通常の方法で熱間圧延、酸洗、冷間
圧延、焼鈍、調質圧延、めっきを行って固溶N量0〜1
0ppmを含有する鋼板とし、製缶を行ったが一部の鋼
板で割れ等の欠陥が発生した。この欠陥の部分の調査を
行った結果、欠陥部には伸延した介在物が検出され、そ
の大きさを測定して鋳片での大きさに換算するといずれ
も50μmより大きかったことが判った。さらに詳細に
調査すると鋼板の固溶N量により欠陥が発生する限界の
介在物の大きさが異なり、固溶N量が2ppmを越える
鋼板では、50μmで割れが発生するが、固溶N量が2
ppm以下の鋼板では、60μmまでは割れが発生しな
いことが確認された。
【0011】以上のことより、固溶N:2ppm以下と
あいまって、60μm以下の介在物であれば欠陥となら
ないことが推測されたため、60μm以下のアルミナを
含まないチタン酸化物、マンガン酸化物、シリコン酸化
物を主成分とする組成の介在物のみを分散させた鋼を実
験室的に溶製、鋳造し、通常の方法で熱間圧延、酸洗、
冷間圧延、焼鈍、調質圧延、めっきを行って固溶N:2
ppm以下の鋼板とし、製缶を行ったところ、時効性が
良好であり、欠陥が発生しないことが確認できた。
【0012】添加するTi濃度を変化させて実験を行っ
た結果、アルミナを含まないチタン酸化物、マンガン酸
化物、シリコン酸化物を主成分とする組成の介在物とす
るには、Ti濃度を0.030%以下とすることが必要
である。これはTiが高すぎるとTiの脱酸力がMnや
Siに比べて高いのでこれらの酸化物と複合せず、アル
ミナと同様な高融点のチタン酸化物含有量の高い介在物
が生成することによる。一方、Tiの下限を0.002
%としたのは連続鋳造時に脱酸不足による気泡の発生を
防止するためである。Ti量は、脱酸に使用された残り
を用いてNを析出固定するので、このNの析出固定に必
要な量である鋼中N量の3.43倍に、脱酸に必要な
0.002%を加えた量以上とする。
【0013】また、アルミナを含まない介在物とするた
めにはAlは一切添加せずに不可避的に入る量のみとす
る。Alを添加するとAlの脱酸力はTiより高いの
で、マンガン酸化物、シリコン酸化物は還元されてしま
い、安定して複合介在物とすることはできない。また、
鋼中にアルミナが生成し、介在物中にアルミナが含まれ
てしまい、融点が高く破砕されにくい介在物となる。
【0014】次に本発明の製造法について詳述しながら
説明する。
【0015】まず、転炉で目標とする0.01〜0.1
0%のCを含む溶鋼を溶製する。この際、溶鋼中のCが
目標とするC濃度より高い場合には出鋼後に真空脱ガス
装置等による脱炭処理を行い所定のC濃度まで低減し、
目標とするC濃度より低い場合には出鋼後にCを添加し
て所定のC濃度とする。C量は、0.01%よりも低い
と缶としての耐圧強度が不足するので、0.01%を下
限とし、0.10%を越えると加工性が劣化し、缶とし
ての加工ができなくなるので、0.10%を上限とす
る。
【0016】次に、出鋼した溶鋼中へMn、Siの1種
又は2種を添加するか、真空脱ガス処理による予備脱酸
を行って溶鋼中の酸素を300ppm以下とする。アル
ミナを介在物中に含ませないためにはAlは添加しない
ことが必要であり、Fe−MnやFe−Siを添加して
Mn、Siにより脱酸を行う。Mn、Siの添加量は脱
酸時に添加するTi合金中に含まれるSiやMnによっ
て増加する量を考慮して添加する。また、MnやSiは
脱酸力が弱いので製品によっては目標範囲内では溶鋼中
の酸素を300ppm以下にすることが困難な場合があ
るので、その際には真空脱ガス処理により真空脱酸を行
い酸素を下げる。この際、必要があればC源を溶鋼中に
添加してもよい。溶鋼中の酸素が300ppmより高く
なると、Ti合金を多量に添加することが必要になり、
後述するように脱酸時の過飽和度が大きくなり、Ti添
加時にアルミナと同様の高融点のチタン酸化物が多数生
成し、複合介在物が安定して生成しない。また、これら
が凝集して大きな介在物となる。
【0017】このようにして溶鋼中の酸素を300pp
m以下に調整した溶鋼に、化学組成がTi:10〜75
重量%の成分と残部はFe、Mn、Siのうち1種から
3種および不可避的不純物とからなる合金を添加して、
Tiを溶鋼成分として0.002〜0.030%含有さ
せる。溶鋼中のTi濃度を0.030%以下とすること
でチタン酸化物、マンガン酸化物、シリカを主成分とす
る組成の複合介在物とすることが可能となる。溶鋼中の
Ti濃度が高すぎるとTiの脱酸力がMnやSiに比べ
て高いのでこれらの酸化物と複合せず、アルミナと同様
な高融点のチタン酸化物が主成分の介在物となる。
【0018】更に、脱酸時の過飽和度を小さくすれば核
生成速度が遅くなり、生成する介在物の個数及び介在物
径が小さくなる。過飽和度はTiと酸素の積で決まるの
で、過飽和度を小さくする方法として脱酸合金中のTi
含有量を低くすることと脱酸時の溶鋼中の酸素を低くす
ることが有効である。脱酸合金中のTi含有量が高い場
合には溶鋼中に添加した脱酸合金の周囲にTi濃度の高
い部分が生成して過飽和度が高くなるので、Ti含有量
の低い脱酸合金を使用する。酸素濃度および合金中Ti
含有量が低くなるにしたがって介在物径は小さくなり、
酸素を300ppm以下とし、かつ、Ti含有量が75
%以下の合金で脱酸することで、最大でも60μm以下
の介在物となる。Ti含有量が高くなると介在物径が大
きくなるとともに、脱酸時にチタン酸化物の割合の高い
介在物生成し、それが溶鋼中に残存し混在する。Ti濃
度が低すぎると合金量が多くなりすぎ、溶鋼温度の低下
が起こって溶鋼の凝固や鋳造が困難になったり、添加に
時間がかかり生産性に障害を与える。また、Ti含有量
が高い場合には少量ずつ添加すると部分的に過飽和度の
高い部分が少なくなり有効である。また、TiをFeや
Si、Mnとの合金とすることで、Tiの活量を下げる
とともに部分的に濃度の高い領域を減少させるために、
過飽和度が一層減少し、チタン酸化物、マンガン酸化
物、シリカの複合介在物の生成を促進する。
【0019】最終的に鋼中に含有されるMnの含有量
は、0.05%未満に下げるのは精錬時間が長くなり経
済性を大きく損ねるので、0.05%を下限とし、1.
0%を越えると鋼板の加工性が大きく劣化し缶としての
加工ができなくなるので、1.0%を上限とする。
【0020】Si量は、0.001%未満に下げるのは
十分な予備処理等が必要で精錬に大幅なコスト負担をか
け経済性を損ねるので0.001%を下限とし、0.1
%を越えるとめっきの際にめっき不良が発生し、表面性
状、耐食性を損ねるので0.1%を上限とする。
【0021】Pは、0.001%未満に下げることは溶
銑予備処理に時間とコストがかかり、経済性を大きく損
ねるので、0.001%を下限とし、0.050%を越
えると加工性が劣化し、缶としての加工に支障をきたす
ので0.050%を上限とする。
【0022】Sは、0.001%未満に下げることは溶
銑予備処理に時間とコストがかかり、経済性を大きく損
ねるので、0.001%を下限とし、0.030%を越
えると加工性・耐食性が劣化し、缶としての加工・性能
に支障をきたすので0.030%を上限とする。
【0023】Nは、0.0005%未満に下げることは
精錬の段階での大幅なコスト上昇を伴い経済性を大きく
損ねるので、0.0005%を下限とし、0.0080
%を越えると、Nを固溶NをなくすためのTi添加量が
多く必要で、本願の目的である介在物の形態制御が不可
能になるので、0.0080%を上限とする。
【0024】固溶N量を少なくするために、NをTiN
として固定するには、前述のように少なくともTi>
3.43Nとする必要がある。
【0025】このようにして溶製した溶鋼を通常と同じ
方法でタンディッシュを通して、連続鋳造機で鋳造す
る。さらに、この鋳片は通常と同じ方法で熱間圧延した
後、600℃〜750℃の温度範囲で巻取りを行う。た
だ単にTi量をNとの当量以上加えても、Nは全量Ti
Nとして析出することはないので、巻取温度を600〜
750℃の範囲として固溶N量を2ppm以下とする。
固溶N量2ppm超では、割れの感受性が増し、50μ
m程度の大きさの介在物でも割れが発生するようになる
とともに、時効性が劣化し、ストレッチャーストレイン
が発生して缶体としての性能を損ねるので、固溶N量と
しては、2ppm以下とする。巻取温度600℃未満で
はTiによるNの析出固定が不十分で、固溶Nが2pp
mを越えて存在するようになり、介在物による割れの感
受性が劣化するとともに、製品での時効性が劣化するの
で600℃を下限とし、750℃を越えると、炭化物が
粗大凝集して耐食性と加工性を損ねるので750℃を上
限とする。ついで、脱スケール処理を行う。一般には酸
洗を施すが、機械的にスケール除去を行っても良い。そ
の後、冷間圧延を行い、連続焼鈍を行う。連続焼鈍の温
度は、650℃〜900℃とする。650℃未満では再
結晶せず、加工性が劣化するので650℃を下限とし、
900℃を越えると鋼板の高温強度が弱まり、連続焼鈍
炉内で絞りと呼ばれる現象を起こし、破断するなどの問
題が生じやすくなるので900℃を上限とする。その
後、スキンパス圧延あるいは5〜40%程度のダブル・
レデュース圧延を施し、クロムめっきあるいは錫めっき
などの表面処理を施し、缶用の鋼板とする。また、表面
に樹脂フィルムを貼り付けた鋼板とすることも可能であ
る。これらの鋼板は2ピース缶用の鋼板として提供され
る。
【0026】
【実施例】270トン転炉で表1に示す合金組成の脱酸
用合金を用いて、同表に示す成分の鋼を溶製した。この
溶鋼を連続鋳造し鋼塊となした。得られた鋼の成分及び
塊中の介在物の組成を合わせて表1に示す。ついで、熱
間圧延を行った。その際の仕上圧延、巻取りは、表2に
示す温度で行った。ついで、酸洗、冷間圧延を行った
後、表2に示す温度で焼鈍を行った。焼鈍の後、一部の
ものについては、DR圧延(ダブルレデュース圧延)を
施した。ついでクロムめっきおよびすずめっきを施し、
さらに一部のものについては、表裏面にポリエチレンテ
レフタレート樹脂フィルムを貼り付け、缶用鋼板となし
た。鋼中の固溶Nは内部摩擦法により測定した。
【0027】得られた缶用鋼板を用いて、3段深絞りに
より成形した絞り缶と絞りとしごきを加えたDI缶を製
造し、この時の割れが発生した欠陥率を調査した。その
結果を表2に示すが、本発明鋼では、比較鋼に比べて欠
陥率が少なくなっていることがわかる。また、缶底に発
生するストレッチャーストレインの有無を調査したが、
本願発明鋼では、ストレッチャーストレインの発生がな
く、時効性についても優れた性能を示すことが確認され
た。
【0028】
【表1】
【0029】
【表2】
【0030】
【発明の効果】本発明によって、製缶時の欠陥発生の少
なく、時効性に優れた缶用鋼板の製造が可能となった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C21D 9/46 C21D 9/46 K C22C 38/14 C22C 38/14

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 C :0.01〜0.10%、 Si:0.001〜0.10%、 Mn:0.05〜1.0%、 P :0.001〜0.050%、 S :0.001〜0.030%、 N :0.0005〜0.0080%、 Ti:0.002〜0.030%かつTi(%)>3.
    43N(%)、 固溶N:2ppm以下 を含有し、残部鉄および不可避的不純物よりなる鋼にお
    いて、鋼中にチタン系酸化物、マンガン系酸化物、シリ
    コン系酸化物が主成分の酸化物系介在物を有することを
    特徴とする欠陥が少なく時効性に優れた缶用鋼板。
  2. 【請求項2】 精錬後の溶鋼の鋼中酸素量を300pp
    m以下に脱酸し、ついでTiを添加して請求項1記載の
    成分の鋼とし、この鋼を連続鋳造−熱間圧延の後、60
    0℃〜750℃で巻取って、ついで脱スケール処理、冷
    間圧延後、650℃〜900℃で連続焼鈍を施し、めっ
    き工程を経て固溶N:2ppm以下の缶用鋼板とする欠
    陥が少なく時効性に優れた缶用鋼板の製造方法。
  3. 【請求項3】 精錬後の溶鋼を真空脱ガス処理及び/又
    はSi、Mnの1種又は2種を添加して鋼中酸素量を3
    00ppm以下に脱酸した後、Tiを添加することを特
    徴とする請求項2記載の欠陥が少なく時効性に優れた缶
    用鋼板の製造方法。
  4. 【請求項4】 精錬後の溶鋼の鋼中酸素量を300pp
    m以下に脱酸した後、化学組成がTi:10〜75%、
    残りFe、Mn、Siの1種〜3種及び不可避的不純物
    からなる合金を添加することを特徴とする請求項2記載
    の欠陥が少なく時効性に優れた缶用鋼板の製造方法。
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