JPWO2013183274A1 - ３ピース缶体およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
特に高強度の３ピース缶体およびその製造方法を提供する。質量％で、Ｃ：０．０２０％以上０．１００％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．１０％以上０．８０％以下、Ｐ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｓ：０．００１％以上０．０２０％以下、Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下、Ｎ：０．０１３０％以上０．０２００％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなり、降伏強度が４４０ＭＰａ以上、全伸びが１２％以上である鋼板を缶体の真円度が０．３４ｍｍ以下となるように成形した缶胴部を有する３ピース缶体。
Description
本発明は、高強度の３ピース缶体およびその製造方法に関するものである。
缶用鋼板は、缶のコスト低減（軽量化）、環境保護への対応から板厚の薄肉化が進んでいる。また、製缶素材としての鋼板は板厚に応じた強度が必要とされ、薄くすることによる缶強度を確保するためには、約４４０ＭＰａ以上の降伏強度が必要とされる。このような板厚の低減に伴って缶強度の低下が懸念され、その対応策についてこれまでにもいくつかの研究開発が行われてきた。鋼板の強度を高くするためにＣを０．０８質量％以上添加して、鋼板の強度を確保するものや、冷間圧延して焼鈍した後に２回目の冷間圧延を行い、加工硬化により鋼板強度を上昇させたもの（ＤＲ鋼板（ｄｏｕｂｌｅ ｒｅｄｕｃｅｄ ｓｔｅｅｌ ｓｈｅｅｔ））などがあった。しかし、これらはいずれも問題を抱えている。Ｃ量が０．０８質量％以上と高くなると連続鋳造の凝固時に亜包晶領域の成分領域となるために包晶反応に起因するスラブ割れが発生する。また、ＤＲ鋼板の場合、鋼板の強度は上昇する。しかし、同時に加工硬化による伸びの低下を引き起こし、フランジ加工時の割れの発生原因となる。さらに、飲料缶、食缶の蓋としては、ＥＯＥ（Ｅａｓｙ Ｏｐｅｎ Ｅｎｄ）が広く使用されている。ＥＯＥ（缶蓋）を製造する際には、タブを取り付けるためのリベットを張り出し加工および絞り加工によって成形する必要があり、この加工に要求される材料の延性は、引張試験における約１２％の全伸びに相当する。
また、缶胴に蓋および底を取り付けて３つの部材からなる３ピース飲料缶の胴材は、筒状に成形された後、蓋や底を巻き締めるために両端にフランジ加工を施されるため、同じく缶胴端部にも約１２％の全伸びが要求される。
従来用いられてきたＤＲ鋼板は、加工硬化により強度を上昇させることができる。しかし、同時に加工硬化により全伸びが低下し加工性に劣る課題があった。
さらに、鋼板が、表面処理工程を経て、缶用鋼板として出荷された後、更に、塗装、スリット工程、ロールフォームによる加工を受けた後、溶接機で溶接される。その後、溶接部の補修塗装による加熱を受け、ネック・フランジ加工、底蓋取り付け、内面塗装と塗装焼付け工程を経て製品となる。さらに、内容物が充填され上蓋が取り付けられた後、レトルト処理での加熱殺菌を受ける。このレトルト殺菌を施されたとき内部が陰圧の缶に対して、レトルト蒸気による外圧に抵抗する缶強度を維持することが必要である。外圧よりも缶体強度が低い場合は缶表面部に凹みが発生する不具合が生じる。近年、環境に配慮した缶軽量化を実現するために缶用素材は薄肉化しており、缶体強度を維持するためにＤＲ材をはじめとした高強度材が使用されている。ところが、薄肉高強度材を使用することで形状凍結性が低下し、ロールフォーミング加工後に円筒形状とならない場合が発生している。
特許文献１には、Ｃ：０．０１〜０．１０ｗｔ％、Ｍｎ：０．１〜１．０ｗｔ％を含有し、かつヤング率Ｅが１７０ＧＰａ以下であることを特徴とし、円筒部の真円度が変わりにくく、形状維持性に優れた缶用鋼板とその製造方法の技術が開示されている。特許文献２には、ｍａｓｓ％で、Ｃ：０．０４％超０．０８％以下、Ｓｉ：０．０２％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ａｌ：０．１％以下、Ｎ：０．００５〜０．０２％以下を含有し、かつ、鋼板中に固溶するＣおよび固溶Ｎの合計が、５０ｐｐｍ≦固溶Ｃ＋固溶Ｎ≦２００ｐｐｍ、かつ鋼板中の固溶Ｃが５０ｐｐｍ以下かつ、鋼板中の固溶Ｎが５０ｐｐｍ以上の範囲からなり、残部をＦｅおよび不可避不純物からなることを特徴とするフランジ成形性に優れた高強度溶接缶用薄鋼板及びその製造方法の技術が開示されている。
しかしながら、上記従来技術は、いずれも以下に示す問題点がある。
特許文献１に記載の鋼板ではヤング率を低下させるために、熱延の仕上げ圧延で変態点以下での圧延をする必要があり、圧延荷重が上昇するため製造が困難である。また、幅方向の材質の均一性が著しく低下する。特許文献２に記載の鋼板では、強度を上昇させるために、一次冷間圧延および焼鈍の後に高圧下率で２次冷間圧延をする必要があり、コスト増が避けられない。さらに、ＤＲ鋼板では、焼鈍後に２次冷間圧延を行うことにより全伸びが低下し、コイルの幅方向と長手方向の全ての部位で全伸び１２％以上を確保することは出来ない。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、３ピース缶胴材料として好適な、降伏強度が４４０ＭＰａ以上、全伸びが１２％以上の鋼板を、缶成形後の缶体の真円度が０．３４ｍｍ以下となるように真円に近い円筒形状とするための加工性に優れた３ピース缶体およびその製造方法を提供することを目的とする。
発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を行い下記の知見を得た。
（１）適切な量のＮを添加して強度を付与しつつ、再結晶温度以上で焼鈍後に急冷させることによって、過飽和のＣ、Ｎを確保し強度と伸びを確保する。
（２）高Ｎ鋼を用い、さらにＣ、Ｎによる歪時効硬化を用いることで、ロールフォーミング時は、降伏強度が低く容易に真円度の良好な円筒形状と為すことができ、ロールフォーミング後に溶接部補修塗装や缶内面塗装での焼付け処理を受けることで歪時効硬化により強度を上昇させることが出来る。
（３）（２）を受け、素材のロールフォーミング性も良好なため、溶接時のゲート調整がしやすく真円度に優れた缶体を製造することが出来る。
（４）缶の真円度を規定することにより、レトルト（加圧加熱）殺菌処理での外圧を受けたときに真円度の悪い部分に圧力が集中することによる缶の凹みを回避することができる。
なお、歪時効硬化は、鋼板中の固溶Ｃ、Ｎ量を増加させ、調質圧延等により歪が導入されることにより、転位が生じて応力場が発生し、Ｃ、Ｎ原子が転位の周辺に集まり転位を固着させることで強度を上昇させる硬化手法である。
（１）適切な量のＮを添加して強度を付与しつつ、再結晶温度以上で焼鈍後に急冷させることによって、過飽和のＣ、Ｎを確保し強度と伸びを確保する。
（２）高Ｎ鋼を用い、さらにＣ、Ｎによる歪時効硬化を用いることで、ロールフォーミング時は、降伏強度が低く容易に真円度の良好な円筒形状と為すことができ、ロールフォーミング後に溶接部補修塗装や缶内面塗装での焼付け処理を受けることで歪時効硬化により強度を上昇させることが出来る。
（３）（２）を受け、素材のロールフォーミング性も良好なため、溶接時のゲート調整がしやすく真円度に優れた缶体を製造することが出来る。
（４）缶の真円度を規定することにより、レトルト（加圧加熱）殺菌処理での外圧を受けたときに真円度の悪い部分に圧力が集中することによる缶の凹みを回避することができる。
なお、歪時効硬化は、鋼板中の固溶Ｃ、Ｎ量を増加させ、調質圧延等により歪が導入されることにより、転位が生じて応力場が発生し、Ｃ、Ｎ原子が転位の周辺に集まり転位を固着させることで強度を上昇させる硬化手法である。
本発明は、以上の知見に基づきなされたもので、その要旨は以下のとおりである。
［１］質量％で、Ｃ：０．０２０％以上０．１００％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．１０％以上０．８０％以下、Ｐ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｓ：０．００１％以上０．０２０％以下、Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下、Ｎ：０．０１３０％以上０．０２００％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなり、降伏強度が４４０ＭＰａ以上、全伸びが１２％以上である鋼板を缶体の真円度が０．３４ｍｍ以下となるように成形した缶胴部を有する３ピース缶体。
［２］質量％で、Ｃ：０．０２０％以上０．１００％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．１０％以上０．８０％以下、Ｐ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｓ：０．００１％以上０．０２０％以下、Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下、Ｎ：０．０１３０％以上０．０２００％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなり、降伏強度が４４０ＭＰａ以上、全伸びが１２％以上である鋼板を缶体の真円度が０．３４ｍｍ以下となるように缶胴部を成形することを特徴とする３ピース缶体の製造方法。
なお、本明細書において、鋼の成分を示す％は、すべて質量％である。また、本発明の缶用鋼板において、高強度とは降伏強度４４０ＭＰａ以上、高加工性とは全伸び１２％以上をいう。
［１］質量％で、Ｃ：０．０２０％以上０．１００％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．１０％以上０．８０％以下、Ｐ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｓ：０．００１％以上０．０２０％以下、Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下、Ｎ：０．０１３０％以上０．０２００％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなり、降伏強度が４４０ＭＰａ以上、全伸びが１２％以上である鋼板を缶体の真円度が０．３４ｍｍ以下となるように成形した缶胴部を有する３ピース缶体。
［２］質量％で、Ｃ：０．０２０％以上０．１００％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．１０％以上０．８０％以下、Ｐ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｓ：０．００１％以上０．０２０％以下、Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下、Ｎ：０．０１３０％以上０．０２００％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなり、降伏強度が４４０ＭＰａ以上、全伸びが１２％以上である鋼板を缶体の真円度が０．３４ｍｍ以下となるように缶胴部を成形することを特徴とする３ピース缶体の製造方法。
なお、本明細書において、鋼の成分を示す％は、すべて質量％である。また、本発明の缶用鋼板において、高強度とは降伏強度４４０ＭＰａ以上、高加工性とは全伸び１２％以上をいう。
本発明によれば、加工性に優れた３ピース缶体およびその製造方法を提供することができる。
以下、本発明を詳細に説明する。なお、以下の説明において、鋼成分組成の各元素の含有量の単位はいずれも「質量％」であり、以下、特に断らない限り単に「％」で示す。
本発明の３ピース缶体は、所定の成分を有し、降伏強度が４４０ＭＰａ以上、全伸びが１２％以上である鋼板を缶体の真円度が０．３４ｍｍ以下となるように成形した缶胴部を有することを特徴とする。
そして、このような鋼板は、０．０１３０％以上０．０２００％以下のＮを含有する鋼を用いて、熱間圧延後の巻き取り温度および調質圧延率、ならびに焼鈍温度、冷却速度を適正な条件に設定することにより、製造することが可能となる。焼鈍温度を上昇させることで鋼板の延性を向上させることが出来るため、缶の加工性を改善することができる。
そして、このような鋼板は、０．０１３０％以上０．０２００％以下のＮを含有する鋼を用いて、熱間圧延後の巻き取り温度および調質圧延率、ならびに焼鈍温度、冷却速度を適正な条件に設定することにより、製造することが可能となる。焼鈍温度を上昇させることで鋼板の延性を向上させることが出来るため、缶の加工性を改善することができる。
本発明の缶用鋼板の成分組成について説明する。
Ｃ：０．０２０％以上０．１００％以下
本発明の缶用鋼板においては、Ｎ量を高めることで高強度を確保する一方、Ｃ量を高めとすることで高強度を発揮する。Ｃ量が０．０２０％未満であると、鋼板の薄肉化による顕著な経済効果を得るために必要な降伏強度４４０ＭＰａが得られない。したがって、Ｃ量の下限は０．０２０％とする。一方、Ｃ量が０．１００％を超えるとＣ量が亜包晶領域となって過剰に硬質となり、鋳造時の熱間延性が低下し、スラブ割れなどが発生しやすくなり、加工性を確保したまま薄い鋼板を製造することが困難となる。したがって、Ｃ量の上限は０．１００％とする。好ましくは、０．０２０％以上０．０８０％以下である。
本発明の缶用鋼板においては、Ｎ量を高めることで高強度を確保する一方、Ｃ量を高めとすることで高強度を発揮する。Ｃ量が０．０２０％未満であると、鋼板の薄肉化による顕著な経済効果を得るために必要な降伏強度４４０ＭＰａが得られない。したがって、Ｃ量の下限は０．０２０％とする。一方、Ｃ量が０．１００％を超えるとＣ量が亜包晶領域となって過剰に硬質となり、鋳造時の熱間延性が低下し、スラブ割れなどが発生しやすくなり、加工性を確保したまま薄い鋼板を製造することが困難となる。したがって、Ｃ量の上限は０．１００％とする。好ましくは、０．０２０％以上０．０８０％以下である。
Ｓｉ：０．１０％以下
Ｓｉ量が０．１０％を超えると、表面処理性の低下、耐食性の劣化等の問題を引き起こすので、上限は０．１０％とする。一方、０．００３％未満とするには精錬コストが過大となるため、下限は０．００３％が望ましい。
Ｓｉ量が０．１０％を超えると、表面処理性の低下、耐食性の劣化等の問題を引き起こすので、上限は０．１０％とする。一方、０．００３％未満とするには精錬コストが過大となるため、下限は０．００３％が望ましい。
Ｍｎ：０．１０％以上０．８０％以下
Ｍｎは、Ｓによる熱延中の赤熱脆性を防止し、結晶粒を微細化する作用を有するので、望ましい材質を確保する上で必要な元素である。さらに、薄肉化した材料で缶強度を満足するには材料の高強度化が必要である。この高強度化に対応するためにはＭｎ量の下限は０．１０％とする。一方、Ｍｎを多量に添加し過ぎると、耐食性が劣化し、また鋼板が過剰に硬質化するので、上限は０．８０％とする。
Ｍｎは、Ｓによる熱延中の赤熱脆性を防止し、結晶粒を微細化する作用を有するので、望ましい材質を確保する上で必要な元素である。さらに、薄肉化した材料で缶強度を満足するには材料の高強度化が必要である。この高強度化に対応するためにはＭｎ量の下限は０．１０％とする。一方、Ｍｎを多量に添加し過ぎると、耐食性が劣化し、また鋼板が過剰に硬質化するので、上限は０．８０％とする。
Ｐ：０．００１％以上０．１００％以下
Ｐは、鋼を硬質化させ、加工性を悪化させると同時に、耐食性をも悪化させる有害な元素である。そのため、上限は０．１００％とする。一方、Ｐを０．００１％未満とするには脱リンコストが過大となる。よって、下限は０．００１％とする。
Ｐは、鋼を硬質化させ、加工性を悪化させると同時に、耐食性をも悪化させる有害な元素である。そのため、上限は０．１００％とする。一方、Ｐを０．００１％未満とするには脱リンコストが過大となる。よって、下限は０．００１％とする。
Ｓ：０．００１％以上０．０２０％以下
Ｓは、鋼中で介在物として存在し、延性の低下、耐食性の劣化をもたらす有害な元素である。そのため、上限は０．０２０％とする。一方、Ｓを０．００１％未満とするには脱硫コストが過大となる。よって、下限は０．００１％とする。
Ｓは、鋼中で介在物として存在し、延性の低下、耐食性の劣化をもたらす有害な元素である。そのため、上限は０．０２０％とする。一方、Ｓを０．００１％未満とするには脱硫コストが過大となる。よって、下限は０．００１％とする。
Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下
Ａｌは、製鋼時の脱酸材として必要な元素である。添加量が少ないと、脱酸が不十分となり、介在物が増加し、加工性が劣化する。したがって、下限が０．００５％であれば十分に脱酸が行われる。一方、含有量が０．１００％を超えると、アルミナクラスターなどに起因する表面欠陥の発生頻度が増加する。よって、Ａｌ量の上限は０．１００％とする。
Ａｌは、製鋼時の脱酸材として必要な元素である。添加量が少ないと、脱酸が不十分となり、介在物が増加し、加工性が劣化する。したがって、下限が０．００５％であれば十分に脱酸が行われる。一方、含有量が０．１００％を超えると、アルミナクラスターなどに起因する表面欠陥の発生頻度が増加する。よって、Ａｌ量の上限は０．１００％とする。
Ｎ：０．０１３０％以上０．０２００％以下
Ｎは多量に添加すると、鋳造時のＮ気泡がスラブ表層にトラップされるため、ブローホールが増加して、表面欠陥が発生し表面品質が低下する傾向となり、熱間延性が劣化し、連続鋳造においてスラブの割れが発生する。よって、上限は０．０２００％とする。また、鋼板強度維持の観点から、Ｎ量の下限は０．０１３０％とする。好ましくは、０．０１５０％以上０．０１８０％以下である。Ｎ量を０．０１８０％以下とすることで表面品質の低下及び熱間延性の劣化が特に抑制され、Ｎ量を０．０１５０％以上とすることで鋼板強度の維持が特に容易になるので好ましい。
Ｎは多量に添加すると、鋳造時のＮ気泡がスラブ表層にトラップされるため、ブローホールが増加して、表面欠陥が発生し表面品質が低下する傾向となり、熱間延性が劣化し、連続鋳造においてスラブの割れが発生する。よって、上限は０．０２００％とする。また、鋼板強度維持の観点から、Ｎ量の下限は０．０１３０％とする。好ましくは、０．０１５０％以上０．０１８０％以下である。Ｎ量を０．０１８０％以下とすることで表面品質の低下及び熱間延性の劣化が特に抑制され、Ｎ量を０．０１５０％以上とすることで鋼板強度の維持が特に容易になるので好ましい。
なお、残部はＦｅおよび不可避的不純物とする。
次に、本発明の缶用鋼板の機械的性質について説明する。
降伏強度は４４０ＭＰａ以上とする。降伏強度が４４０ＭＰａ未満であると、製缶素材としての鋼板の強度を確保するために、顕著な経済効果が得られるほど鋼板を薄くすることができない。よって、降伏強度は４４０ＭＰａ以上とする。
全伸びは１２％以上とする。全伸びが１２％未満であると、３ピース缶のフランジ加工の際に割れを生じる。また、ＥＯＥ（缶蓋）に適用した場合でも、リベット加工の際に割れを生じる。したがって、全伸びは１２％以上とする。
なお、上記引張強度および上記全伸びは「ＪＩＳ Ｚ ２２４１」に示される金属材料引張試験方法により測定することができる。
なお、上記引張強度および上記全伸びは「ＪＩＳ Ｚ ２２４１」に示される金属材料引張試験方法により測定することができる。
次に、缶体の真円度について説明する。
本発明において、缶体の真円度は０．３４ｍｍ以下とする。缶体の真円度を０．３４ｍｍ以下とすることにより、缶体強度をレトルト殺菌終了後に外圧により缶体が潰れない０．１４７ＭＰａ以上とすることができる。缶体の真円度は、（１）缶胴加工でのロールフォーム成形時の応力を変化させることによる形状の制御と、Ｎ量を変化させることによる缶胴加工後のスプリングバック量の制御、および（２）溶接時に缶の形状を保ち缶を送り出すゲートローラーと缶胴とのクリアランスを調整することにより制御される。また、本発明における缶体の真円度は、「ＪＩＳ Ｂ ０６２１」で示されるように、円形形体（缶胴）を二つの同心の幾何学的円で挟んだとき、同心二円の間隔が最小となる場合の、二円の半径の差で求めることができ、缶胴の周方向（缶の胴部断面）の真円度を缶体の真円度とする。
なお、缶体の真円度は「ＪＩＳ Ｂ ７４５１」で規定された真円度測定装置を用い、「ＪＩＳ Ｂ ０６２１」及び「ＪＩＳ Ｂ ００２１」に示される真円度測定方法により測定することができる。真円度の測定には上蓋、底蓋を取り付けた缶体を用い、缶胴の高さ方向の中央部を円周方向に測定した。また、スプリングバックの試験法は「ＪＩＳ Ｇ ３３０３」で示されている方法で行い、評価指標としてスプリングバック角度θ（°）を使用した。
なお、缶体の真円度は「ＪＩＳ Ｂ ７４５１」で規定された真円度測定装置を用い、「ＪＩＳ Ｂ ０６２１」及び「ＪＩＳ Ｂ ００２１」に示される真円度測定方法により測定することができる。真円度の測定には上蓋、底蓋を取り付けた缶体を用い、缶胴の高さ方向の中央部を円周方向に測定した。また、スプリングバックの試験法は「ＪＩＳ Ｇ ３３０３」で示されている方法で行い、評価指標としてスプリングバック角度θ（°）を使用した。
本発明において、高Ｎ鋼を用い、さらにＣ、Ｎによる歪時効硬化を用いることにより強度を上昇させることが出来る。すなわち、Ｃ、Ｎを本発明の成分範囲として固溶Ｃ、Ｎ量を増加させるとともに、調質圧延等により歪が導入されると、転位が生じて応力場が発生し、Ｃ、Ｎ原子が転位の周辺に集まり転位を固着して強度を上昇させることが出来る。
次に、本発明の３ピース缶体に用いる鋼板の製造方法について説明する。
本発明の３ピース缶体に用いる鋼板は、連続鋳造によって製造された上記組成からなる鋼スラブを用いる。この鋼スラブの熱間圧延を行った後に６２０℃未満の温度で巻き取り、次いで、８５％超えの一次冷間圧延率で一次冷間圧延を行う。均熱温度６２０℃以上７８０℃以下で焼鈍後に冷却速度８０℃／秒以上３００℃／秒以下で冷却を行い、次いで、５％未満の圧延率で調質圧延を行うことで製造する。なお、焼鈍時には再結晶温度以上で焼鈍を行い、再結晶を完了する。
熱間圧延後の巻き取り温度：６２０℃未満
熱間圧延後の巻き取り温度が６２０℃以上であると、降伏強度上昇のために確保した固溶Ｎが、ＡｌＮとして再析出し、降伏強度低下を引き起こす場合がある。よって、熱間圧延後の巻き取り温度は６２０℃未満が好ましい。さらに好ましくは５９０℃以下である。より好ましくは５６０℃以下である。
熱間圧延後の巻き取り温度が６２０℃以上であると、降伏強度上昇のために確保した固溶Ｎが、ＡｌＮとして再析出し、降伏強度低下を引き起こす場合がある。よって、熱間圧延後の巻き取り温度は６２０℃未満が好ましい。さらに好ましくは５９０℃以下である。より好ましくは５６０℃以下である。
一次冷間圧延率：８５％超え
一次冷間圧延率が小さい場合、最終的に極薄の鋼板を得るために熱間圧延の圧延率を大きくする必要がある。熱間圧延率を大きくすることは熱延材を薄くすることで、冷却が促進され、仕上げ温度を確保することが難しくなるため好ましくない。以上の理由により、一次冷間圧延率は８５％超えとすることが好ましい。より好ましくは、９０％以上９２％以下である。
一次冷間圧延率が小さい場合、最終的に極薄の鋼板を得るために熱間圧延の圧延率を大きくする必要がある。熱間圧延率を大きくすることは熱延材を薄くすることで、冷却が促進され、仕上げ温度を確保することが難しくなるため好ましくない。以上の理由により、一次冷間圧延率は８５％超えとすることが好ましい。より好ましくは、９０％以上９２％以下である。
焼鈍
焼鈍時には再結晶温度以上で加熱する。操業効率および薄鋼板の焼鈍中の破断防止の観点から均熱温度は６２０〜７８０℃とすることが好ましい。さらに、目標降伏強度４４０ＭＰａ以上とするためには、加熱後に冷却速度８０℃／秒以上３００℃／秒以下での急速冷却を実施することが好ましい。これにより、過飽和Ｃ、Ｎを確保することができる。より好ましくは、８０℃／秒以上１３０℃／秒以下である。なお、冷却にはガスジェット装置を用いることができる。
焼鈍時には再結晶温度以上で加熱する。操業効率および薄鋼板の焼鈍中の破断防止の観点から均熱温度は６２０〜７８０℃とすることが好ましい。さらに、目標降伏強度４４０ＭＰａ以上とするためには、加熱後に冷却速度８０℃／秒以上３００℃／秒以下での急速冷却を実施することが好ましい。これにより、過飽和Ｃ、Ｎを確保することができる。より好ましくは、８０℃／秒以上１３０℃／秒以下である。なお、冷却にはガスジェット装置を用いることができる。
調質圧延率：５％以下
調質圧延率は５％以下とすることが好ましい。調質圧延率を５％超えとすると、調質圧延ミルの荷重が増大し、加工負荷が過大となる。また、鋼板のスリップやジャンピング現象が発生しやすくなり、調質圧延を行うのが困難となる。したがって、調質圧延率は５％以下とすることが好ましい。さらに好ましくは０．５％以上３．５％以下である。
調質圧延率は５％以下とすることが好ましい。調質圧延率を５％超えとすると、調質圧延ミルの荷重が増大し、加工負荷が過大となる。また、鋼板のスリップやジャンピング現象が発生しやすくなり、調質圧延を行うのが困難となる。したがって、調質圧延率は５％以下とすることが好ましい。さらに好ましくは０．５％以上３．５％以下である。
調質圧延以降は、表面処理等の工程を常法通り行い、缶用鋼板として仕上げる。
本発明の３ピース缶体の製造方法としては、上記の方法により得られた缶用鋼板を、鍍金、ラミネートなどの表面処理を施し、必要に応じて印刷、塗装を行う。次いで、得られた素材を所定のサイズに切断して長方形ブランクとする。さらに、この後、長方形ブランクをロールフォームした後に端部を接合する方法で缶胴を製造することができる。得られた缶胴に蓋および底を取り付けて３ピース缶体とする。
表１に示す成分組成を含有し、残部がＦｅ及び不可避的不純物からなる鋼を実機転炉で溶製し、連続鋳造法により鋼スラブを得た。得られた鋼スラブを１２５０℃で再加熱した後、表２に示す条件で熱間圧延、一次冷間圧延、連続焼鈍、調質圧延を施した。熱間圧延の仕上げ圧延温度は８９０℃とし、圧延後には酸洗を施している。
以上により得られた鋼板にＳｎめっきを両面に連続的に施して、片面Ｓｎ付着量２．８ｇ／ｍ２のぶりきを得た。
以上により得られためっき鋼板（ぶりき）に対して、２１０℃、１０分の塗装焼付け相当の熱処理を行った後、引張試験を行った。引張試験は、ＪＩＳ５号サイズの引張試験片を用いて、引張速度１０ｍｍ／ｍｉｎで降伏強度および全伸びを測定した。
また、以下に示す方法により缶強度を測定した。缶強度は、降伏強度と真円度の影響を受ける。缶強度の測定は、板厚０．１８５ｍｍのサンプルを缶胴径６３ｍｍの缶に成形したのち、缶をチャンバ内に装入し、チャンバ内部に圧縮空気を導入し、缶胴が変形したときの圧力を測定した。内部の圧力が０．１４７ＭＰａでも缶胴が変形しなかったときを◎、内部の圧力が０．１３７ＭＰａ以上０．１４７ＭＰａ未満で缶蓋が変形したときを○、０．１３７ＭＰａ未満で缶蓋が変形したときを×とした。
加工性の評価は、目視で、ロールフォーム後に缶胴部に缶高さ方向に並行に折れ線が入る座屈がない場合を○、ある場合を×とした。
真円度の評価は、（株）東京精密のロンコム５０Ａ−３１０を用いてＪＩＳ Ｂ ０６２１」及び「ＪＩＳ Ｂ ００２１」に示される方法で測定された数値を用いた。
スプリングバック角度θ（°）の評価は、「ＪＩＳ Ｇ ３３０３」で示されている方法で行い、１０５°未満を合格とした。
試験結果を表２、表３に示す。表１〜３より発明例であるＮｏ．６〜１０、Ｎｏ．１２〜１６は、良好な加工を達成しており、３ピース缶体としての強度に優れている。特に、発明例のＮｏ．１０は、真円度が０．２１ｍｍと小さいため、缶強度が優れている。
一方、比較例は、缶強度または加工性が劣っている。比較例のＮｏ．１、３、１１、１７は、真円度が０．３５ｍｍと大きすぎるため、缶強度が劣っている。比較例のＮｏ．１は、Ｃ含有量が少なすぎるため、降伏強度が不足している。また、比較例のＮｏ．２は、Ｃ含有量が多すぎるため、調質圧延により延性が損なわれ、全伸びが不足している。比較例のＮｏ．３は、Ｍｎ含有量が少なすぎるため、降伏強度が不足している。比較例のＮｏ．４は、Ｍｎ含有量が多すぎるため、調質圧延により延性が損なわれ、全伸びが不足している。また、比較例のＮｏ．５は、Ｎ含有量が少なすぎるため、降伏強度が不足している。比較例のＮｏ．１１は、巻き取り温度が高すぎるため、結晶粒が粗大化し強度が不足している。
本願発明の３ピース缶体は、缶強度が優れており、缶強度が必要な種々の用途に利用可能である。また、この材料は、蓋、底、ＥＯＥや２ピース缶胴にも用いることができる。
Claims (2)
- 質量％で、Ｃ：０．０２０％以上０．１００％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．１０％以上０．８０％以下、Ｐ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｓ：０．００１％以上０．０２０％以下、Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下、Ｎ：０．０１３０％以上０．０２００％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなり、降伏強度が４４０ＭＰａ以上、全伸びが１２％以上である鋼板を缶体の真円度が０．３４ｍｍ以下となるように成形した缶胴部を有する３ピース缶体。
- 質量％で、Ｃ：０．０２０％以上０．１００％以下、Ｓｉ：０．１０％以下、Ｍｎ：０．１０％以上０．８０％以下、Ｐ：０．００１％以上０．１００％以下、Ｓ：０．００１％以上０．０２０％以下、Ａｌ：０．００５％以上０．１００％以下、Ｎ：０．０１３０％以上０．０２００％以下を含有し、残部はＦｅおよび不可避的不純物からなり、降伏強度が４４０ＭＰａ以上、全伸びが１２％以上である鋼板を缶体の真円度が０．３４ｍｍ以下となるように缶胴部を成形することを特徴とする３ピース缶体の製造方法。
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