JPWO2016067514A1 - 2ピース缶用鋼板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の2ピース缶用高強度鋼板は、質量%で、C:0.020%以上0.080%以下、Si:0.04%以下、Mn:0.10%以上0.60%以下、P:0.02%以下、S:0.015%以下、Al:0.010%以上0.100%以下、N:0.0005%以上0.0030%以下を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなる成分組成を有する。
Cは、強度向上に重要な元素である。C含有量を0.020%以上とすることで、引張強さを480MPa以上とすることができる。また、C含有量が0.080%を超えると、伸びが7%未満に低下し、製缶性が低下する。そこで、C含有量の上限を0.080%とする必要がある。また、C含有量が多いほど、フェライト粒径が微細化し、高強度化する。このため、C含有量は0.030%以上にすることが好ましい。また、製缶性の確保の観点からは、C含有量を0.060%以下とすることが好ましい。
Siを多量に含有すると、表面濃化により表面処理性が劣化し、耐食性が低下する。このため、Si含有量を0.04%以下とする必要がある。好ましくは0.03%以下である。
Mnは、固溶強化により鋼板の硬度を向上させる効果を有する。また、MnがMnSを形成することで、鋼中に含まれるSに起因する熱間延性の低下を防止できる。これらの効果を得るためにはMn含有量を0.10%以上にすることが必要である。特に、Mnによる固溶強化によりDR圧延での圧延率を低減しても引張強さが確保できるようにするために、Mn含有量を0.30%以上にすることが好ましい。Mn含有量が0.60%を超えると、伸びが著しく低下し、製缶性が低下するため、Mn含有量を0.60%以下とする必要がある。
Pを多量に含有すると過剰な硬質化や中央偏析より成形性が低下する。また、Pを多量に含有すると耐食性が低下する。そこで、P含有量の上限は0.02%とする。
Sは、鋼中で硫化物を形成して、熱間延性を低下させる。よって、S含有量の上限は0.015%以下とする。
Alは、NとAlNを形成することにより、鋼中の固溶Nを減少させて、降伏伸びを低下させ、ストレッチャーストレインを抑制する。このため、Al含有量を0.010%以上にする必要がある。降伏伸びを低減して製缶性を向上させる観点から、Al含有量は0.050%以上であることが好ましく、0.060%以上であることがさらに好ましい。また、Al含有量が過剰になるとアルミナが多量に発生して、アルミナが鋼板内に残存して製缶性が低下する。そこで、Al含有量を0.100%以下とする必要がある。好ましくは0.080%以下である。
Nは固溶Nとして存在すると、降伏伸びが増加し、ストレッチャーストレインが発生して、表面外観が不良となり、製缶性が低下する。このため、N含有量を0.0030%以下とする必要がある。好ましくは0.0025%以下である。一方、N含有量を安定して0.0005%未満とするのは難しく、N含有量を0.0005%未満にしようとすると製造コストも上昇する。このため、N含有量の下限は0.0005%とする。
Bは、NとBNを形成して、固溶Nを減少させて、降伏伸びを低下させる。このため、Bを含有することが好ましく、B添加の効果を得るためには、B含有量は0.0001%以上であることが好ましく、0.0003%以上であることがさらに好ましい。また、Bを過剰に含有しても、上記の効果が飽和するだけではなく、伸びが低下したり、異方性が劣化して製缶性が低下したりする。そこで、B含有量の上限を0.0030%とすることが好ましい。
缶底部の強度を確保するためには、鋼板の引張強さを480MPa以上とする必要がある。好ましくは490MPa以上である。なお、鋼板の引張強さは、実施例に記載の方法で測定して得られる値を採用する。また、本発明では、通常、引張強さは580MPa以下である。
絞り・しごき加工に加えて、ビードなどの缶胴加工性を確保するためには伸びを7%以上にすることが必要である。好ましくは9%以上である。鋼成分を所定の範囲に含有させ、かつ、後述する製造条件にて、フェライト粒径を微細にすることで、480MPa以上の高強度でありながら、伸びを7%以上にすることが出来、製缶性を確保することが可能となる。なお、鋼板の伸びは、実施例に記載の方法で測定して得られる値を採用する。また、本発明では、通常、伸びは25%以下である。
製缶時のストレッチャーストレインを防止するため、降伏伸びを3%以下とする必要がある。好ましくは2%以下である。なお、鋼板の降伏伸びは、実施例に記載の方法で測定して得られる値を採用する。
鋼板の成分組成を上記のように調整することに加えて、フェライト粒径を微細化することにより、高強度化と伸びのバランスが向上する。このため、フェライト粒径を6.0μm未満とする必要がある。また、フェライト粒径を6.0μm未満に微細化し、降伏伸びを3%以下に低減することで、鋼板に被覆される樹脂と鋼板表面との密着性を向上させる効果もある。この観点からフェライト粒径は5.5μm以下とすることが好ましい。なお、実施例に記載の通り、粒径は平均結晶粒径を意味する。
本発明の2ピース缶用高強度鋼板の製造方法の一例としては、加熱工程と、熱間圧延工程と、巻取り工程と、酸洗工程と、一次冷間圧延工程と、連続焼鈍工程と、二次冷間圧延工程とを有する製造方法が挙げられる。以下、各工程について説明する。
加熱工程とは、スラブを加熱温度1130℃以上に加熱する工程である。熱間圧延前の加熱温度が低すぎると、AlNの一部が未溶解となる。この未溶解は、製缶性を低下させる粗大AlN発生の要因となる。そこで、加熱工程における加熱温度は、1130℃以上とする。好ましくは1150℃以上である。加熱温度の上限は特に規定しないが、加熱温度が高すぎるとスケールが過剰に発生して製品表面の欠陥になる。そこで、加熱温度の上限は1260℃とすることが好ましい。
熱間圧延工程とは、加熱工程後のスラブを、熱延仕上げ温度820〜930℃の条件で熱間圧延する工程である。熱延仕上げ圧延温度が、930℃よりも高くなると、熱延板におけるフェライトの粒径が粗大になって、焼鈍板のフェライト粒径が粗大になり、引張強さが低下し、引張強さと伸びのバランスも悪くなる。このため、熱延仕上げ温度の上限を930℃とする。また、熱延仕上げ温度が820℃未満となると、引張特性の異方性が大きくなり、製缶性が低下する。そこで、熱延仕上げ温度の下限は820℃とする。好ましい下限は860℃である。
巻取り工程とは、熱間圧延工程で得られた熱延板を巻取り温度640℃以下にて巻取る工程である。巻取温度が640℃を超えると、熱延板におけるフェライトの粒径が粗大になって、焼鈍板のフェライト粒径が粗大になり、引張強さが低下し、引張強さと伸びのバランスも悪くなる。このため、巻取り温度の上限を640℃とする。巻取り温度の下限は特に定めないが、巻取り中にAlNを生成させて、固溶N量を減少させ、降伏伸びを低減させる観点から、巻取り温度を570℃以上とすることが好ましい。
酸洗工程とは、巻取り工程後の熱延板を酸洗する工程である。酸洗条件は表層スケールが除去できればよく、特に条件は規定しない。常法により、酸洗することができる。
一次冷間圧延工程とは、上記酸洗後の熱延板を圧延率85%以上の条件で一次冷間圧延する工程である。一次冷間圧延の圧延率は、焼鈍後のフェライト粒径を微細化させ、引張強さと成形性のバランスを向上させるために85%以上とする必要がある。一次冷間圧延における圧延率が大きくなりすぎると、引張特性の異方性が大となり、製缶性が低下する場合がある。このため、一次冷間圧延の圧延率は90%以下とすることが好ましい。
連続焼鈍工程とは、一次冷間圧延工程で得られた冷延板を、焼鈍温度620℃以上690℃以下の条件で連続焼鈍する工程である。成形性の確保のため、焼鈍中に十分に再結晶させる必要があるため、焼鈍温度を620℃以上とする必要がある。また、焼鈍温度が高すぎると、フェライト粒径が粗大化するため、焼鈍温度は690℃以下とする必要がある。焼鈍方法は限定するものではないが、材質の均一性の観点から連続焼鈍法が好ましい。
二次冷間圧延工程とは、連続焼鈍工程で得られた焼鈍板を、圧延率6〜20%の条件で二次冷間圧延する工程である。焼鈍板は、二次冷間圧延により高強度化され、かつ薄肉化される。高強度化を十分に図るためには、圧延率を6%以上とする必要がある。また、二次冷間圧延によって、降伏伸びが低減する。また、二次冷間圧延における圧延率が高すぎると、成形性が劣化する。そこで、圧延率は20%以下とする必要がある。特に成形性が要求される場合には、圧延率を15%以下とすることが好ましい。
上記ラミネート鋼板から、濃硫酸にて有機被覆を除去した後、圧延向からJIS5号引張試験片を採取しJIS Z 2241に従い、引張強さ、伸び(全伸び)、降伏伸びを評価した。
圧延方向断面に埋め込み、研磨後、ナイタールにて腐食して粒界を現出したのち、JIS G 0551に従い、切断法にて平均結晶粒径を測定し、フェライト粒径を評価した。
製缶性を評価するため、上記のラミネート鋼板を円形に打抜いた後、深絞り加工、しごき加工等を施して、円筒形に製缶した後、缶胴部の高さ中央および上下15mmの計3箇所に缶周方向にビード加工を行い、飲料缶で適用されている2ピース缶と同様の缶体を成形した。製缶時に破胴が無く、ストレッチャーストレインがほとんど見えないものを「◎」、破胴は無いが軽微なストレインストレッチャーが認められるものを「○」、破胴ないしストレインストレッチャーの顕著なものを「×」とした。
Claims (3)
- 質量%で、C:0.020%以上0.080%以下、Si:0.04%以下、Mn:0.10%以上0.60%以下、P:0.02%以下、S:0.015%以下、Al:0.010%以上0.100%以下、N:0.0005%以上0.0030%以下を含有し、残部はFeおよび不可避的不純物からなり、
引張強さが480MPa以上であり、
伸びが7%以上であり、
降伏伸びが3%以下であり、
フェライト粒径が6μm未満であることを特徴とする2ピース缶用鋼板。 - さらに、質量%で、B:0.0001%以上0.0030%以下を含有することを特徴とする請求項1に記載の2ピース缶用鋼板。
- 請求項1又は2に記載の2ピース缶用鋼板の製造方法であって、
スラブを加熱温度1130℃以上にて加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後のスラブを、熱延仕上げ温度820〜930℃の条件で熱間圧延する熱間圧延工程と、
前記熱間圧延工程で得られた熱延板を巻取り温度640℃以下にて巻取る巻取り工程と、
前記巻取り工程後の熱延板を酸洗する酸洗工程と、
前記酸洗後の熱延板を圧延率85%以上の条件で一次冷間圧延する一次冷間圧延工程と、
前記一次冷間圧延工程で得られた冷延板を、焼鈍温度620℃以上690℃以下の条件で連続焼鈍する連続焼鈍工程と、
前記連続焼鈍工程で得られた焼鈍板を、圧延率6〜20%の条件で二次冷間圧延する二次冷間圧延工程とを有することを特徴とする2ピース缶用鋼板の製造方法。
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