JPH09276902A

JPH09276902A - 高速溶接性に適した溶接缶胴用極薄鋼板

Info

Publication number: JPH09276902A
Application number: JP9130496A
Authority: JP
Inventors: Koji Manabe; 晃治真鍋; Seiichi Tanaka; 聖市田中
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1997-10-28

Abstract

(57)【要約】【課題】ブライトの光沢を有し、高速で製缶してもラ
ップ逃げを生じない容器用極薄鋼板を提供する。【解決手段】レーザダル加工されたロールにより調質
圧延し、鋼板表面の微視的形態を以下の条件に制御する
ことにより、上記目的を達成できる。「隣り合う山部の
平均中心距離をＳｍ、谷部の外縁の平均直径をＤとする
と、Ｓｍ／Ｄ≧１．０、Ｓｍ＋Ｄ≦２００μｍを満足する。」【効果】製鋼でＮ添加せずに、ラップ逃げが防止でき
る安価な鋼を提供することが、本発明により可能であ
り、その工業的価値は大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塗装後鮮映性に優
れるとともに、高速溶接に適した溶接缶胴用極薄鋼板に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、缶の接合は、半田付け、樹脂
接着、溶接などの方法で行われている。その中で、鋼板
歩留り向上のために接合代を少なくできる溶接法が、近
年主流になりつつある。製缶メーカでの溶接による３ピ
ース缶の製造工程は一般に次のようなものである。幅１
メートル内外の大きな切板に、複数の缶胴分に相当する
塗装、および印刷を施し、次にスリッターで縦横にせん
断して缶１個分の胴になる切板の小片（これをブランク
と呼ぶ）を切り出す。その後、高速ワイヤーシーム自動
溶接機で以下の要領にて溶接を行う。

【０００３】まず、供給装置にセットされたこれらのブ
ランクを一枚ずつ取り込み、カール装置で曲げぐせを付
ける。次に、溶接されるべき端部を所定のオーバーラッ
プ幅となるように重ね合わせ、円盤状の回転電極で内面
と外面からラップ部を厚み方向に圧下すると同時に高周
波電流を流しながら、長さ缶方向に缶を進行させて、電
気抵抗溶接により接合を行う。このとき、最初に回転電
極に噛みこんだ溶接線端をリーディング・エッジ、最後
に回転電極に噛みこんだ溶接線端をトレーリング・エッ
ジと呼ぶ。また溶接された缶の溶接線の幅をラップ幅と
呼ぶ。現在、市販されている溶接缶のラップ幅は０．５
ｍｍ程度である。ここまでの工程で円筒形の缶胴が出来
上がる。

【０００４】さて、近年、自動溶接機の溶接速度は生産
性向上のために、年々高速化される趨勢にある。溶接速
度を高速化するには、接合に必要なエネルギーをより短
時間で入力しなければならないので、電流及び周波数を
高める必要がある。また、リーディング・エッジの噛み
込みとトレーリング・エッジの離脱の繰り返しからくる
回転電極の機械的な振動を抑え、回転電極と鋼板を安定
して接触させるために、回転電極の圧下圧力を高める必
要がある。

【０００５】これらの条件の変化は、溶接後のラップ幅
の制御を困難にし、リーディング・エッジのラップ幅は
適性でも、トレーリング・エッジに近づくにつれてラッ
プ幅は小さくなり、ついにはラップがはずれて開いてし
まう現象が起こりやすくなるという問題がある。この現
象はラップ逃げと称し、高速溶接を工業化する上での重
要な課題である。このラップ逃げを防止するためには、
鋼板の表面粗度を大きくし、摩擦抵抗を大きくすること
が有効と思われる。しかし、鋼板の粗度を大きくする
と、鋼板の光沢がなくなり、溶接缶用鋼板に要求されて
いる鋼の光沢”ブライト”を満足できないという問題が
あった。

【０００６】よって、これらの問題を解決するために、
特願平５−２５４５７１号には、鋼板にＮを１００ｐｐ
ｍ以上加えることで、ラップ逃げを抑制する方案が記載
されている。しかし、鋼板にＮを多量に添加すること
は、製鋼でのコストアップになるという問題があった。
よって、Ｎ添加せずに、ラップ逃げを防止することは、
鉄鋼メーカにとって愁眉の課題であった。

【０００７】一方、鮮映性（光沢）に関しては、特開平
６−１４６０７１号公報に、ロール表面にレーザービー
ムをパルス状に直接照射し、凹部を規則的に形成せし
め、その形状を鋼板に転写（以下レーザダル加工）させ
て、ＤＩ缶外面の塗装後鮮映性とＤＩ加工性を改善する
方案が記載されている。しかし、レーザダル加工された
鋼板とラップ逃げの関係については、何ら記載されてい
ない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、優れた塗装
後鮮映性をもつとともに、高速溶接時でもラップ逃げが
生じない溶接缶胴用極薄鋼板に関するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は前記問題を解
決するために、鋼板の表裏面の両面において、表面粗さ
を構成する微視的形態が、（ａ）平坦な山頂部を有する
断面台形状の山部と、（ｂ）山部の周囲の全部または一
部を取り囲むように掲載された溝状の谷部と（ｃ）各山
部の間であってかつ谷部の外側にその谷部の底よりも高
くかつ山部の山頂下の高さに形成された中間平坦部とに
よって構成され、しかも隣合う山部の平均中心距離をＳ
ｍ、谷部の外縁の平均直径をＤとするとき、前記平均中
心距離Ｓｍと前記平均中心直径Ｄとの関係がＳｍ／Ｄ≧１．０Ｓｍ＋Ｄ≦２００μｍを満足するように構成され、鮮映性に優れるとともに、
高速溶接に適した溶接缶用極薄鋼板にある。

【００１０】レーザビームのような高密度のエネルギー
源を用いてダル仕上げしたロールにより調質圧延して、
鋼板における表面粗度を構成する山の頂点を平坦とし、
また山と山の間の中間平坦部を多くする。そのため、シ
ョットブラスト法や放電法で加工されたダルロールによ
り調質圧延された鋼板を基礎とするメッキ鋼板に比べ、
このような鋼板は、上述したように平坦な部分が多くな
るため、鮮映性が良好である。また、レーザダル加工の
凹凸を適切な位置に配置することにより、鋼の摩擦抵抗
が大きくなり、上述したラップ逃げを防止することがで
きる。

【００１１】（１）この発明の溶接缶用極薄鋼板を製造
するダルロールの成形についてまず、ダルロールを成形する手段の一例について説明す
る。これは、この発明の溶接缶用鋼板を圧延調質する前
段階に関する。ダルロールは、鋼板を圧延調質して、こ
の発明の溶接缶用極薄鋼板を製造するためのロールであ
る。初めに、高密度エネルギー源、例えばレーザにより
調質圧延用のワークロールにダル目付けを行う際の作用
について説明する。

【００１２】ロールを回転させながら、ロールの表面に
レーザパルスを次々に投射し、レーザエネルギーにより
ロール表面を規則的に溶融させて、規則的なクレータ状
の凹部を形成する。その状態を図１に示す。図１におい
て、１はロール３の表面に形成されたクレータ状の凹部
（以下クレータという）であり、そのクレータ１の周辺
には、溶融したロール母材金属がロール表面よりもリン
グ状に盛り上がってフランジ状の盛り上がり部（以下フ
ランジという）２が形成される。なおこのフランジ２を
含むクレータ１の内壁層は、ロール母材組織４に対し
て、熱影響部５となっている。

【００１３】このように形成されたロール３の表面の粗
面状況を図２，図３に示す。これらの図から明らかなよ
うに、隣合うクレータ１の間におけるフランジ２の外側
の部分は、もとのロール表面のまま平坦面６となってい
る。ここで隣合うクレータ１の相互の間隔は、ロール３
の回転方向には、ロール３の回転速度と関連づけてレー
ザパルスの周波数を制御することにより、またロール３
の軸方向に対してはロール３が１回転するごとにレーザ
の照射位置をロール３の軸方向へ移動させるピッチを制
御することによって調整可能である。

【００１４】以上の説明は、高密度エネルギー源として
レーザを用いた場合について説明したが、プラズマ又は
電子ビーム等の他の高密度エネルギー源を用いた場合も
同様である。なお、前記ダルロールは、高密度エネルギ
ー源を用いてダル目付けされたものであるが、前記のよ
うなクレータ１、フランジ２、平坦面６が形成される粗
面を有するダルロールであれば、他の方法によって製造
されたものであってもよい。本発明は塗装後鮮映性と摩
擦抵抗を有する粗面形状自体に特徴を有するものであ
り、その粗面を形成するダルロールの製法に特徴を有す
るものではない。

【００１５】（２）前記により形成されたダルロールを
用いて調質圧延して鋼板にダル目を転写することによ
り、本発明の溶接缶胴用極薄鋼板を成形する作用につい
て前記ダルロールをワークロールとして用いて、調質圧延
工程において、鋼板（例えば焼鈍済みの冷延鋼板）に軽
圧下の圧延を施すことによってロールのダル目が鋼板表
面に転写され、鋼板表面に粗面が形成される。この過程
における鋼板表面を微視的に観察すれば、図４に示すよ
うに、ロール３の表面のクレータ１の周囲にほぼ均一な
高さを有するフランジ２が、鋼板７の表面に強い圧力で
押しつけられ、これによりロール３の材質より軟質な鋼
板７の表面近傍で材料の局所的塑性流動が生じ、ロール
３のクレータ１の内側で矢印で示すように、鋼板７の金
属が流れこんで、粗面が形成される。

【００１６】このとき、クレータ１の内側において盛り
上がった鋼板金属の山頂面８は、もとの鋼板表面のまま
平坦部となり、またロール３における隣合うクレータ１
間のフランジ２の外側の平坦部６に押しつけられた鋼板
表面の部分は、そのまま中間平坦部９となり、かつ前記
山頂面８は、中間平坦面より高いか又は同じ高さとな
る。したがって調質圧延後の鋼板７の表面の粗面の微視
的形態は、図５、図６に示すように、平坦な山頂面８を
有する断面台形状の山部１０と、その周囲を取り囲むよ
うに形成された連続溝状の谷部１１と、隣合う山部１０
の間であってかつ谷部１１の底よりも高くかつ山部１０
の頂面８より低いか又は同じ高さに形成された中間平坦
面９によって構成されることになる。

【００１７】これらの説明から明らかなように、調質圧
延された鋼板の表面は、山部１０の山頂面８と中間平坦
面９とからなる平坦な部分の占める割合が大きくなり、
山部１０と谷部１１の傾斜面１３の割合は、原理的に少
なくなる。また、鋼板へのダル目転写は、鋼板全体に転
写してもよいし、ブランクのラップ部に対応する鋼板部
分だけ転写してもよい。また、溶接缶の板取り方向は、
鋼の圧延方向が、缶胴部の軸方向に平行となる方法と垂
直となる方法の２方法あるが、本発明はどちらにも有効
である。

【００１８】（３）前記による形成後の鋼板の溶接後の
ラップ逃げについて以上のようにして得られた溶接缶用鋼板にＮｉなどの電
気メッキを施した後、製缶メーカにて缶胴部の溶接を行
う。その溶接時の鋼板の摺動状況を模式的に示したのが
図７である。同図において、記号７に示す鋼板が溶接缶
胴用極薄鋼板であり、この表面にメッキからなるメッキ
層１４が形成されて、その結果、溶接缶胴用極薄鋼板１
２を形成する。この鋼表面は転写されたダル目の凹凸に
より、未転写材に比べて大きな摩擦抵抗を持つにもかか
わらず、上述したように平坦部が多くなるため、良い鮮
映性を有している。なお、電気メッキには、Ｎｉメッ
キ、ＴＦＳメッキなど各種あるが、本発明の効果はメッ
キの種類によって影響を受けない。

【００１９】（４）調質圧延後の溶接缶胴用極薄鋼板の
表面形状について図８に示すように、鋼板７の表面に形成された谷部１１
の外縁の直径をＤ、また隣合う頂点８の平均中心距離を
Ｓｍとした時、Ｓｍ／Ｄ＞１．０の場合には、隣合う谷部の干渉はないが、Ｓｍ／Ｄ＝１．０の場合には、隣合う谷部１１の外縁どうしが接すること
になり、さらにＳｍ／Ｄ＜１．０の場合には、隣合う谷部どうしが干渉することになる。

【００２０】これを前記のダルロール３側の観点からの
観察に立つと、前記のＳｍ／Ｄ＜１．０にするには、ダルロール３の前記フランジ２を干渉させ
るようにレーザパルス等を照射しなければならないこと
から、ダルロール３の安定した加工が困難になる。従っ
てＳｍ／Ｄ≧１．０とする。また、Ｓｍ、Ｄとラップ逃げの関係を実験で求
めたところ、Ｓｍ＋Ｄが２００μｍ超となれば、ラップ
逃げを抑制できないことはわかった。よって、Ｓｍ＋Ｄ
の上限を２００μｍとする。これは、幾何学的には、
０．５ｍｍのラップ幅に最低でも４つの山頂が必要なこ
とを意味している。

【００２１】

【実施例】表１記載の成分を有する鋼を真空溶解炉で溶
製し、鋼塊とした。この鋼塊を１１５０℃×１ｈｒ加熱
後、板厚３０．０ｍｍに圧延し、再び１１５０℃×１ｈ
ｒ加熱後、板厚３．０ｍｍに熱延した。その後、酸洗
し、０．２２５ｍｍまで冷延した後、７００℃にて４０
秒加熱し、７０℃／ｓで冷却した後に、４５０℃で９０
秒の過時効処理を行う再結晶焼鈍を行った。その後、
０．１８ｍｍまで冷間圧延を行い、Ｎｉメッキを施し、
板の鮮映性を評価した。板の鮮映性は目視評価し、ブラ
イト鋼板と比較して、同等なものは、合格（〇で表
示）、それより劣るものは不合格（×で表示）とした。

【００２２】その後、当社のラボ設備にて、実際に溶接
缶を製造し、ラップ逃げ量の測定を行った。ラップ逃げ
量とは上述したように、リーディング・エッジでのラッ
プ幅とトレーリング・エッジでのラップ幅の差をいう。
このラップ逃げ量が０．２ｍｍ以下であれば、需要家に
おいて毎分３０メートル以上の線速度の高速溶接に耐え
ることがわかっている。そこで、ラップ逃げ量が０．２
ｍｍ以下のものを合格（〇で表示）、０．２ｍｍ超のも
のを不合格（×で表示）と判定した。ロールへのダル加
工の方法、鋼板のＲａ、鮮映性評価結果、ラップ逃げ評
価結果を表２に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】（１）〜（３）は本発明である。ダル加工
をしていないロールで製造されたブライト鋼板と同じ鮮
映度を有している。また、ラップ逃げ性も合格してい
る。また（４）はＳｍ＋Ｄが０．２ｍｍよりも大きいた
め、ラップ逃げ性が不合格になっている。（５）はショ
ットダル加工によってロールにダル加工を施したため、
ラップ逃げ性は合格したが、鮮映性は不合格となってい
る。（６）はロールに何らダル加工を施さなかったた
め、ラップ逃げ性が不合格になっている。（７）はロー
ルにダル加工を施していないが、鋼板粗度を大きくした
ため、ラップ逃げは合格したものの、光沢が悪く、鮮映
性が不合格となっている。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により製鋼で
Ｎ添加せずに、ラップ逃げが防止できる安価な鋼を提供
することが可能となり、工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロール断面の状態を示す模式的な断面図、

【図２】形成されたロール表面の粗面状態を示す模式的
な断面図、

【図３】形成されたロール表面の粗面状態を示す模式的
な平面図、

【図４】形成されたロール表面の粗面状況を示す模式的
な断面図、

【図５】調質圧延後の鋼板の表面の粗度の微視的形態を
示す断面図、

【図６】調質圧延後の鋼板の表面の粗度の微視的形態を
示す平面図、

【図７】溶接時の鋼板の摺動状況を模式的に示した図、

【図８】調質圧延後の鋼板の表面の粗度の微視的形態を
示す平面図である。

【符号の説明】

１クレータ２フランジ３ロール４ロール母材組織５熱影響部６平坦面７鋼板８山頂面９中間平坦部 1 0 山部 1 1 谷部 1 2 溶接缶胴用極薄鋼板 1 3 傾斜面 1 4 メッキ層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼板の表裏面の両面において、表面粗さ
を構成する微視的形態が、平坦な山頂部を有する断面台
形状の山部と、山部の周囲の全部または一部を取り囲む
ように掲載された溝状の谷部と、各山部の間であってか
つ谷部の外側にその谷部の底よりも高くかつ山部の山頂
面以下の高さに形成された中間平坦部とによって構成さ
れ、しかも隣合う山部の平均中心距離をＳｍ、谷部の外
縁の平均直径をＤとするとき、前記平均中心距離Ｓｍと
前記平均中心直径Ｄとの関係がＳｍ／Ｄ≧１．０Ｓｍ＋Ｄ≦２００μｍを満足するように構成され、鮮映性に優れるとともに、
高速溶接に適した溶接缶胴用極薄鋼板。