JPWO2016075866A1 - 缶用鋼板及び缶用鋼板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
1.0<(1−EXP(−t*3.0))*4/d―――――式(A)
Cは鋼板組織における第2相の形成および引張強さ向上に重要な元素であり、含有量を0.015%以上とすることで、第2相を1.0%以上とし、引張強さを480MPa以上とすることが出来る。更に、第2相を生成させることによりYP−ELを2.0%以下に低下することができる。C含有量が多いほど第2相が増加し、高強度化に寄与するため、Cを0.030%以上含有することが好ましい。一方、C含有量が0.150%を超えると、全伸びが12%未満に低下するとともに降伏伸びが大きくなり、成形性が低下する。このため、C含有量の上限を0.150%とする必要がある。成形性の観点から、C含有量は0.080%以下とすることが好ましく、0.060%以下とすることがより好ましい。
Siは多量に添加すると、表面濃化により表面処理性が劣化し、耐食性が低下するため、含有量を0.04%以下とする必要がある。Si含有量は好ましくは0.03%以下である。
Mnは、第2相を生成させ、高強度化するために重要な元素である。また、焼鈍過程での固溶Cを減少させることにより降伏伸びを低下させる効果もある。このような効果を得るためにはMn含有量を1.0%以上とする必要がある。安定的に第2相を生成させる観点からMnを1.5%以上含有することが好ましい。より好ましくは1.6%以上である。Mnを2.0%を超えて含有させると、中央偏析が顕著になり、全伸びが低下するため、Mn含有量は2.0%以下とする。
Pは多量に添加すると、過剰な硬質化や中央偏析により成形性が低下し、また、耐食性が低下する。このためP含有量の上限は0.025%とする。P含有量は好ましくは0.020%以下である。Pは、焼入れ性を向上させ、第2相の生成に寄与するため、0.010%以上含有することが好ましい。
Sは、鋼中で硫化物を形成して熱間圧延性を低下させる。よって、S含有量は0.015%以下とする。S含有量は好ましくは0.012%以下である。
Alは脱酸元素として有用であり、このため0.01%以上含有する必要がある。過剰に含有するとアルミナが多量に発生して鋼板内に残存して成形性を低下させるため、Al含有量を0.10%以下とする必要がある。Al含有量は好ましくは0.08%以下である。
Nは固溶Nとして存在すると、降伏伸びが増加し成形性が低下するため、含有量を0.0050%未満とする必要がある。N含有量は好ましくは0.0040%以下であり、さらに好ましくは0.0030%以下である。より一層好ましくは、上記全N量の他に固溶N量を規定し、該固溶N量を0.001%未満とすることである。固溶N量は、全N量から10%Brメタノールでの抽出分析によって測定したN as 窒化物量を差し引くことにより評価することができる。一方、全N量を安定して0.0005%未満とするのは難しく、製造コストも上昇するため、含有量の下限は0.0005%とする。
Tiは、NをTiNとして固定して、YP−ELを低下させる効果がある。また、優先的にTiNを生成することでBNの生成を抑制し、固溶Bを確保することで第2相の生成に寄与する効果があるため、Tiを0.003%以上含有させる必要がある。Ti含有量は好ましくは0.005%以上である。Tiを0.015%を超えて含有すると、TiCとしてCを固定してしまい第2相の面積分率が低下することや、フェライト相の再結晶温度が上昇して焼鈍中に十分に再結晶が出来ず全伸びが低下する。このため、Ti含有量を0.015%以下とする必要がある。
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効果に加え、固溶Bとして存在することで、焼入れ性を高めて第2相の形成に寄与するため0.0010%以上含有する必要がある。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、全伸びが低下するのに加えて異方性が劣化して成形性が低下するため、B含有量の上限を0.0040%とする必要がある。
Crは焼入れ性を向上させることで第2相の生成に寄与し、高強度化やYP−ELの低下に有効である。このため、Crを0.03%以上含有することが好ましい。Crを0.30%を超えて含有しても効果が飽和するのみならず、耐食性が低下することがあるため、Crの含有量を0.30%以下とすることが好ましい。
Moは焼入れ性を向上させることで第2相の生成に寄与し、高強度化やYP−ELの低下に有効である。このため、Moを0.01%以上含有することが好ましい。0.10%を超えて添加しても効果が飽和するのみならず、フェライト相の再結晶温度が上昇して、焼鈍時の再結晶が阻害され全伸びが低下することがあるため、Mo含有量を0.10%以下とすることが好ましい。
本発明の缶用鋼板ではフェライト相が主相である。成形性の観点から、フェライト相の面積分率は80%以上が好ましく、90%以上がより好ましく、95%以上が更に好ましい。
本発明の缶用鋼板は、フェライト相を主相とし、マルテンサイト相と残留オーステナイト相からなる少なくとも一つを第2相とする。本発明の缶用鋼板は、第2相を面積分率で1.0%以上含む。第2相を1.0%以上とすることで、引張強さ480MPa以上の高強度化と降伏伸び2.0%以下の低降伏伸び化を達成することが出来る。第2相は好ましくは面積分率で2.0%以上である。第2相の上限は特に定めないが、第2相が多くなりすぎると成形性が低下するおそれがあるため、第2相の面積分率を20%以下とすることが好ましく、10%以下とすることがより好ましい。
缶底部の十分な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。引張強さは好ましくは490MPa以上である。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全伸びが12%以上必要である。全伸びは好ましくは15%以上である。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2.0%以下とする必要がある。降伏伸びは好ましくは1.0%以下である。
熱間圧延前におけるスラブの加熱温度が低すぎるとTiNの一部が未溶解となり、成形性を低下させる粗大TiNの生成要因となるおそれがあるため、加熱温度を1130℃以上とする。加熱温度は好ましくは1150℃以上である。上限は特に規定しないが、スラブの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おそれがあるため、上限は1260℃とすることが好ましい。
熱間圧延の仕上げ温度が930℃よりも高くなると、スケールの生成が促進され表面性状が悪化するおそれがある。このため、仕上げ温度の上限を930℃とする。熱間圧延の仕上げ温度が820℃未満となると引張特性の異方性が大きくなり、成形性が低下するおそれがあるため、仕上げ温度の下限を820℃とする。仕上げ温度の好ましい下限は860℃である。
巻取温度が640℃を超えると熱延鋼板に粗大な炭化物が形成し、焼鈍時に該粗大な炭化物が未固溶となり第2相の生成を阻害して、引張強さの低下、YP−ELの増加を招くおそれがある。このため、巻取温度は640℃以下とする。炭化物を鋼板中に微細に分散させる観点からは巻取温度を600℃以下とすることが好ましく、550℃以下とすることがさらに好ましい。巻取温度の下限は特に定めないが、低すぎると熱延鋼板が過剰に硬化して冷間圧延の作業性を阻害するおそれがあるため、巻取温度は400℃以上とすることが好ましい。
冷間圧延により、転位が導入され、焼鈍中のオーステナイト変態が促進され、第2相の生成を促進する効果が得られる。この効果を得るために一次冷間圧延の圧延率を85%以上とする。また、一次冷間圧延の圧延率を大きくすることで、フェライト相が細粒化し、第2相も微細となるため、引張強さと加工性のバランスを向上させることが出来る。一次冷間圧延の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、成形性が低下するおそれがある。このため、一次冷間圧延の圧延率は93%以下とすることが好ましい。
焼鈍温度:720℃以上780℃以下
高引張り強さと高全伸び、低YP−ELを得るため、焼鈍過程において第2相を生成させることが重要である。第2相の生成にはフェライト+オーステナイト2相域でオーステナイト相を安定化することが重要であり、720℃以上780℃以下で鋼板を焼鈍させることで第2相を生成させることが出来る。成形性の確保のため焼鈍中に十分にフェライト相を再結晶させる必要があり、焼鈍温度は720℃以上とする。一方、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、780℃以下とする。焼鈍方法は材質の均一性の観点から連続焼鈍法が好ましい。焼鈍時間は特に限定されないが、10s以上60s以下が好ましい。
安定的に第2相を生成させるためには焼鈍後の冷却速度を調整することが好ましく、2℃/s以上とすることで面積分率1.0%以上の第2相を生成しやすくなる。過剰な冷却速度では鋼板内の冷却バラツキにより安定的に高全伸びが得られず、また、コイル通板が不安定になり効率的な製造が困難になるおそれがあるため、焼鈍温度から400℃までの冷却速度を70℃/s未満とすることが好ましい。
焼鈍後の鋼板は二次冷間圧延により高強度化され、かつ、二次冷間圧延は鋼板の降伏伸びを低下させる効果がある。この効果を得るために、二次冷間圧延の圧延率を1.0%以上とする。二次冷間圧延の圧延率が高すぎると成形性が劣化するため、10%以下とする。特に成形性が要求される場合には、二次冷間圧延の圧延率を4%以下とすることが好ましい。
前記ラミネート鋼板から、濃硫酸にて有機被膜を除去した後、圧延方向からJIS5号引張試験片を採取しJIS Z 2241に従い、引張強さ、全伸び、降伏伸びを評価した。ここでは、板厚測定のために有機被膜を除去したが、めっき層は除去しなかった。めっき層は薄く、板厚測定時の誤差範囲であり、めっき層を除去しなくても引張強さにはほとんど影響しないためである。なお、引張強さ、全伸び、降伏伸びは、めっき層を一部あるいは全て除去した後に評価しても良い。評価結果は表3に記載した。
鋼板の圧延方向に平行な垂直断面を観察できるように、サンプルを切り出して樹脂に埋め込み、研磨後、ナイタールにて腐食して組織を現出したのち、走査型電子顕微鏡にて鋼板組織を撮影し、画像処理にてフェライト相及び第2相(マルテンサイト相及び残留オーステナイト相の合計)の面積分率を測定した。測定結果は表3に記載した。
鋼板より、濃硫酸にて有機被膜およびめっき層を除去した後、10%Brメタノールでの抽出分析によってたN as 窒化物量を測定し、全N量から差し引くことにより、固溶N量を測定した。測定結果は表3に記載した。
成形性を評価するため、前記のラミネート鋼板を円形(サイズ:140mmφ)に打抜いた後、深絞り加工、しごき加工等を施して、有底の円筒形(サイズ:50mmφ×100mmH)に製缶した後、缶胴部の高さ中央、および、高さ中央から上下10mm、上下20mmの計5箇所の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。以下の基準により、目視にて評価を行い、評価結果を表3に記載した。
製缶時に破胴が無く、ストレッチャーストレインが見えないものを◎、
破胴は無いが、実用性に問題ない軽微なストレッチャーストレインが認められるものを○、
破胴がある、ストレッチャーストレインが顕著である、のいずれかに該当したものを×とした。
Claims (4)
- 質量%で、C:0.015%以上0.150%以下、Si:0.04%以下、Mn:1.0%以上2.0%以下、P:0.025%以下、S:0.015%以下、Al:0.01%以上0.10%以下、N:0.0005%以上0.0050%未満、Ti:0.003%以上0.015%以下、B:0.0010%以上0.0040%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し、
フェライト相を主相とし、第2相としてマルテンサイト相と残留オーステナイト相からなる少なくとも一つを面積分率の合計で1.0%以上含む鋼板組織を有し、
引張強さが480MPa以上、
全伸びが12%以上、
降伏伸びが2.0%以下、
である缶用鋼板。 - 前記成分組成に加えて更に、Cr:0.03%以上0.30%以下、Mo:0.01%以上0.10%以下の一種以上を含有する請求項1に記載の缶用鋼板。
- 請求項1又は請求項2に記載の成分組成を有するスラブを加熱温度1130℃以上で加熱し、仕上げ温度820℃以上930℃以下で熱間圧延した後、巻取温度640℃以下で巻取り、酸洗して、圧延率85%以上で一次冷間圧延し、焼鈍温度720℃以上780℃以下で連続焼鈍し、圧延率1.0%以上10%以下で二次冷間圧延を行う缶用鋼板の製造方法。
- 前記連続焼鈍の後、冷却速度2℃/s以上70℃/s未満として前記焼鈍温度から400℃まで冷却し、その後前記二次冷間圧延を行う請求項3に記載の缶用鋼板の製造方法。
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