JPH10280091A - 深絞り性および耐ネックしわ性に優れた２ピース容器用鋼板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い絞り性を有し、かつ焼鈍工程での腰折れ
による生産性の低下、缶胴の開口部を縮径する際のしわ
発生を回避できる、絞りおよびしごきまたは引き延ばし
加工を経て製造される２ピース容器に使用される鋼板お
よびその製造方法を提供する。 【解決手段】 重量％でＣ：０．００２％以下、Ｎ：
０．００４％以下、Ｔｉ：０．０２〜０．０４％を含
み、（ＡｌＮとして存在するＮ）／（鋼中Ｎ）≦０．２
としたことを特徴とし、必要に応じてＡｌ／Ｔｉ：１以
下、Ａ１：０．０２％以下、Ｏ：０．００１〜０．００
７％とした２ピース容器用鋼板、そして、この鋼板は熱
間圧延におけるスラブ加熱温度を１１００℃以下にして
製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は２ピース缶の製造に
代表される絞り、しごきおよび引き延ばし加工、それに
続く縮径成形により製造される缶用材料として利用され
る鋼板およびその製造方法に関するもので、特に、鋼板
製造分野、製缶分野において、絞り性および耐ネックし
わ性が良好で、かつ高生産性にて製造できる極薄容器材
料およびその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】飲料缶、食品缶などの製造分野では２ピ
ース缶と呼ばれる、底と胴部を−体成形した容器の製造
量が増加しつつある。この２ピース缶は絞り成形工程を
経て製造されるが、内容量との兼ね合いで、缶径に対し
缶高さの高い缶が必要となる場合が少なくない。このた
め、ＤＩ缶やＤＴＲ缶に代表されるように、しごきまた
は引き延ばしなどにより缶壁高さを高くする方法が採ら
れる。しかし、缶高さをより高くするため、しごきや引
き延ばしの加工率を高めると割れが発生する。また、た
とえ必要な缶高さが得られたとしても、絞りおよびしご
きや引き延ばし加工により材料が硬化しているため、製
造された缶胴の開口部に缶蓋を捲き締める目的で缶開口
部の径を縮める加工（ネック加工）において、しわの発
生が著しくなる（耐ネックしわ性の劣化）という問題が
起きる。これらを回避するには、絞り加工においてより
深い絞りを行い、缶高さをかせぐことが有利である。

【０００３】一般に、深い絞り成形を行うには、ランク
フォード値が高いことが必要とされ、特開昭５９−６７
３２２号公報に示すように、含有Ｃ、Ｎを低減し、さら
にＴｉ、Ｎｂなどを添加した、いわゆるＩＦ鋼が適用さ
れている。しかし、従来のＩＦ鋼をそのまま容器材料に
適用した場合、ＴｉやＮｂ添加により形成する微細な炭
窒化物や固溶Ｔｉ、Ｎｂが、鋼板の再結晶温度を上昇さ
せるため冷間圧延後の再結晶焼鈍温度を一般的なアルミ
キルド鋼より高くせねばならず、容器に利用されるよう
な厚さ０．３ｍｍ以下の薄手材料においては、焼鈍時に
ヒートバックルと呼ばれる鋼板の腰折れが発生し生産効
率が低下するため実用化されていない。

【０００４】Ｔｉ添加量を低減し、再結晶温度の上昇を
抑えると共に、固溶Ｃを残存させることによる焼き付け
硬化性を狙った鋼板が、特開昭５３−１１４７１７号公
報、特開平７−３１６７１９号公報などで開発されてい
る。しかし、これらの鋼板では薄手容器材料で問題とな
る耐ネックしわ性に対する考慮がなされていない。特開
平５−２８７４４３号公報ではＴｉ添加によるＩＦ化に
より塗装焼き付け時の硬化を抑止し、ネック加工部を軟
質に保つことで耐ネックしわ性の劣化を避けている。し
かし、この鋼板においては通常の２Ｐ缶の缶胴部形成時
のしごきや、引き延ばしといつだ強加工による材料の加
工硬化挙動、および加工硬化による耐ネックしわ性の劣
化についての考慮がなされていない。

【０００５】ヒートバックル対策としては、焼鈍時には
目的の板厚より厚い鋼板を通板し、その後再冷延（２Ｃ
Ｒ）を施し目的とする板厚を得る方法が実用化されてい
る。この方法は缶強度を確保する観点で、本来軟質とな
る極低炭素ＩＦ綱の適用による強度低下分を加工硬化に
より補うため都合のより製造法であるが、絞り、しごき
や引き延ばしに加え、２ＣＲによる加工も重なるため、
耐ネックしわ性は顕著に劣化する。

【０００６】一般にしわ発生については自動車用鋼板な
どのプレス成形においてｒ値や降伏応力の影響などが検
討されているものの、深い絞りとしごきや引き延ばしと
いう大きな加工を受けた後の材料における縮径時のしわ
発生については、これを抑制する有効な手段はこれまで
に見いだされていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は高い絞り性を
有し、かつ １）焼鈍工程での腰折れによる生産性の低下 ２）缶胴の開口部を縮径する際のしわ発生 を回避した、絞りおよびしごきまたは引き延ばし加工を
経て製造される２ピース容器に使用される鋼板およびそ
の製造方法を提供することを課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は深絞り性の良
好なＴｉ添加極低炭素鋼をベースに、２ＣＲ、絞り、し
ごき、引き延ばし加工後のネック縮径時のしわ発生抑制
について検討する内、Ｔｉの添加量としわ発生に相関が
あることを知見した。このメカニズムについては明確で
はないが、焼鈍後の結晶粒径、集合組織、析出物形態が
複合して、主として材料の加工硬化挙動に影響を及ぼす
ことで、耐ネックしわ性に関与していると考えられる。
特に焼鈍後の冷延、絞り、しごき、引き延ばし、縮径に
おける一連の加工においては加工方向が各工程で異な
る。このため、いわゆるバウシンガー効果の要素も影響
していると考えられる。結晶粒径については粗大なほ
ど、集合組織は｛１００｝面強度が高く、｛１１１｝面
強度が低いほど、そして、折出物については粗大かつ密
度が低いほど、耐しわ性は向上する。これらの要因と耐
しわ性についての関係を検討し、各要因の中でも特に、
ＡｌおよびＮとの関連が強いことを知見し、さらに、焼
鈍時のヒートバックルを抑制するため比較的低い温度域
で焼鈍した場合の２Ｐ缶としての深紋り性と加工性を考
慮し、本発明を達成した。耐しわ性が、Ｔｉ、Ａｌおよ
びＮに影響されることから、さらに詳細な検討を行い、
鋼中ＮとＡｌ窒化物として存在するＮの比で、耐しわ性
を判別できるとの結果を得た。本発明の要旨とするとこ
ろは、Ｔｉ添加極低炭素鋼において、Ｔｉの添加に伴い
形態が大きく変化する窒化物について、鋼中ＮとＡｌ窒
化物として存在するＮの比を限定することで比較的低い
温度域の焼鈍においても、ヒートバックルの発生を抑制
しながら、２ＣＲ、絞り、しごき、引き延ばし加工後の
ネック縮径時のしわ発生を抑制しうる鋼板を得ることで
ある。

【０００９】この具体的な手段としては、 （１）重量％で、Ｃ：０．００２％以下、Ｎ：０．００
４％以下、Ｔｉ：０．０２〜０．０４％を含み、（Ａｌ
Ｎとして存在するＮ）／（鋼中Ｎ）≦０．２としたこと
を特徴とする深絞り性および耐ネックしわ性に優れた２
ピース容器用鋼板。

【００１０】（２）Ａｌ／Ｔｉ：１以下、Ａｌ：０．０
２％以下としたことを特徴とする上記（１）記載の２ピ
ース容器用鋼板。

【００１１】（３）Ｏ：０．００１〜０．００７％とし
たことを特徴とする上記（１）または（２）記載の２ピ
ース容器用鋼板。

【００１２】（４） 重量％でＣ：０．００２％以
下、Ｎ：０．００４％以下、Ｔｉ：０．０２〜０．０４
％を含むスラブを鋳造し、熱間圧延におけるスラブ加熱
温度を１１００℃以下として、鋼板中のＮ量を（ＡｌＮ
として存在するＮ）／（鋼中Ｎ）≦０．２となるように
することを特徴とする２ピース容器用鋼板の製造方法。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。

【００１４】まず、本発明で規定した鋼板成分について
説明する。成分はすべて重量％である。

【００１５】Ｃは、容器の製造過程における絞り性、し
ごき性、引き延ばし性、縮径時の耐ネックしわ性、フラ
ンジ成形性などの点から低い方が好ましく、上限を０．
００２％とする。特に、しごき、引き延ばし、フランジ
成形時に延性が良好な材質が必要な場合は、０．００１
５％以下まで低減すれば、特性を大幅に向上させること
が可能である。しかし、過剰な低減はコストの上昇を招
くばかりでなく、鋼板を軟質にし缶強度不足まねくの
で、下限を０．０００３％とする。

【００１６】Ｎは本発明における重要な用件である窒化
物の形成を制御する上で、重要な元素である。多量に含
有すると窒化物が多量に生成し、本発明の目的を達成で
きないため、上限を０．００４％とする。真空脱ガス処
理を十分に行うことにより０．００２％以下にすれば、
窒化物の形成が少なくなり、目標特性が向上する。

【００１７】Ｔｉは炭窒化物を形成し固溶Ｃ、Ｎを低減
することで鋼板の深絞り性を格段に向上させ、窒化物形
態に影響を及ぼし耐ネック成形性を向上させるので本発
明においては必須元素として添加される。しかし過剰な
添加は深絞り性、耐ネックしわ性を劣化させるとともに
再結晶温度を上昇させ焼鈍温度上昇の必要が生じヒート
バックルを発生しやすくなる。添加コストも考慮し０．
０２〜０．０４％とする。

【００１８】本発明での重要な条件が窒化物の種類と量
の制御であり、Ｔｉ添加極低炭素鋼中で、ＡｌＮとして
存在するＮと鋼中に存在するＮの比が、０．２以下であ
ることが必要である。ここでＡｌＮとして存在するＮと
は、鋼板をヨウ素アルコール溶液中で溶解した時の残滓
を水酸化ナトリウム水溶液で溶解した溶液中のＡｌ量を
分析し、これを全量ＡｌＮとしてＮ量に換算した値であ
る。

【００１９】この様に窒化物を制御するにはＡｌ、Ｔｉ
添加量およびその比、窒化物の折出核となる酸化物すな
わち鋼中Ｏの含有量、製造工程全般にわたる熱履歴が重
要となる。Ａｌ／Ｔｉ：１以下、Ａｌ：０．０２％以下
とすることで、鋼中に過剰に存在する固溶Ｎが窒化物を
折出する際に、ＡｌよりＴｉと優先的に結合することで
窒化物の種類と量の制御が可能となる。また、Ｏは０．
００１〜０．００８％が窒化物制御に有効である。これ
は鋼中Ｏは、Ｓｉ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｔｉの酸化物として存
在するが、適当な量だけ存在することで窒化物の折出核
として有効に働き、好ましい窒化物制御が可能となると
思われる。しかし、過剰な鋼中Ｏは酸化物を粗大化させ
２Ｐ缶のような極薄加工で割れ起点となり製品品質を著
しく劣化させるため、上限を０．００７％とする。

【００２０】製造工程での熱履歴としては、熱延時のス
ラブ加熱温度の影響が大きく、この温度を１１００℃以
下と制限することでさらに、深絞り性、耐ネックしわ性
が向上させることができる。この原因は明らかではない
が、窒化物が粗大化するなど窒化物の形態の影響または
窒化物以外の折出物形熊の影響と考えられる。

【００２１】前述のように容器の製造においては容器の
強度をもたせるため焼純の後、２ＣＲ圧延し加工硬化に
より硬質化させた鋼板を用いる場合もあるが、この様な
鋼板においても本発明法によれば深絞り性、耐ネックし
わ性の向上効果が得られる。また、鋼板強度を高めるた
め、２ＣＲでなく、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐなどの強化元素を添
加しても、また二次加工性を高めるためのＢ添加、耐食
性など各種特性向上のための元素添加をした場合にも本
発明の効果が失われるものではない。

【００２２】通常、本発明鋼板は表面処理鋼板用の原板
として使用されるが、表面処理により本発明の効果はな
んら損なわれるものではない。缶用表面処理としては通
常、錫、クロム（ティンフリー）などが施される。ま
た、近年使用されるようになっている有機皮膜を貼った
ラミネート鋼板用の原板としても発明の効果を損なうこ
となく使用できる。

【００２３】

【実施例】本発明の評価は表１に示す各成分の鋼につい
て、通常の熱延、冷延、焼鈍の後、硬質調整のために３
０％の２ＣＲを施した鋼板で行った。鋼ａ、ｄ、ｆが本
発明の成分範囲の鋼であり、鋼ｂ、ｃ、ｅが比較鋼であ
る。即ち、鋼ｂはＣの含有量が高く、また（ＡｌＮとし
て存在するＮ）／（鋼中Ｎ）の比が０．２を超えてお
り、鋼ｃはＴｉの含有量が低く、そして、鋼ｅは（Ａｌ
Ｎとして存在するＮ）／（鋼中Ｎ）の比が０．２を大幅
に超えていて本発明で規定する成分範囲から外れる。

【００２４】

【表１】 円筒絞り成形における限界絞り比（ＬＤＲ）により深絞
り性を評価した。また、耐ネックしわ性については、絞
り比、しごき加工率を一定とした缶において、通常の実
製缶で行われるのと同様の方法により縮径を行い、しわ
が発生する限界の縮径量として下記（１）式による縮径
限界率を求めた。縮径限界率が高いほど実操業での材質
の余裕度が大きいためしわ発生を抑止することができ
る。

【００２５】 縮径限界率＝（初期径−しわ発生径）／（初期径）・・・・・・（１） ヒートバックルについては連続焼鈍ラインを通板した際
の、ヒートバックル発生の有無で判定した。

【００２６】試験結果および判定結果を表２に示す。表
２から明らかなように本発明の範囲内で製造された発明
鋼ａ、ｄ、ｆは深絞り性（ＬＤＲ）、耐ネックしわ性、
耐ヒートバックル性のすべてに良好な特性が得られてい
る。一方、比較鋼ｂ、ｃ、ｅは、深絞り性、耐ネックし
わ性、耐ヒートバックル性のいずれかが劣っていた。

【００２７】

【表２】 図１はスラブ加熱温度が異なる材料について、（ＡｌＮ
として存在するＮ）／（鋼中Ｎ）の影響を見たものであ
る。図１から明らかなように、同程度の（ＡｌＮとして
存在するＮ）／（鋼中Ｎ）であっても、スラブ加熱温度
が１１００℃以下の場合にはネック縮径性の向上が見ら
れる。従って、本発明ではスラブ加熱温度を１１００℃
以下とした。

【００２８】

【発明の効果】以上述べたごとく本発明によれば、深い
絞り成形が可能となるため、より缶高さの高い缶を得る
ことができる。同じ缶高さであれば、しごき、および引
き延ばし加工量を小さくすることができるため、ネック
縮径時のしわ発生率を低減することができる。また、本
発明鋼は同じ絞り、しごき、および引き延ばし加工とし
た場合でも耐ネックしわ性が良好となる。さらに、本発
明鋼は従来材より低い焼鈍温度でも良好な特性を示すこ
とから、ヒートバックルの発生を回避でき、極薄容器材
料の高効率な製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スラブ加熱温度が異なる材料について、限界縮
径率に及ぼす（ＡｌＮとして存在するＮ）／（鋼中Ｎ）
の影響を示すグラフである。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０．００２％以下、Ｎ：
   ０．００４％以下、Ｔｉ：０．０２〜０．０４％を含
   み、（ＡｌＮとして存在するＮ）／（鋼中Ｎ）≦０．２
   としたことを特徴とする深絞り性および耐ネックしわ性
   に優れた２ピース容器用鋼板。
2. 【請求項２】 Ａｌ／Ｔｉ：１以下、Ａｌ：０．０２％
   以下としたことを特徴とする請求項１記載の２ピース容
   器用鋼板。
3. 【請求項３】 Ｏ：０．００１〜０．００７％としたこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の２ピース容器用
   鋼板。
4. 【請求項４】 重量％でＣ：０．００２％以下、Ｎ：
   ０．００４％以下、Ｔｉ：０．０２〜０．０４％を含む
   スラブを鋳造し、熱間圧延におけるスラブ加熱温度を１
   １００℃以下として、鋼板中のＮ量を（ＡｌＮとして存
   在するＮ）／（鋼中Ｎ）≦０．２となるようにすること
   を特徴とする２ピース容器用鋼板の製造方法。