JPWO2020105406A1 - 缶用鋼板およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載された技術は、引張強さが550MPaまでの鋼板にしか適用できず、更なる薄肉化に対応できない。また、リベット加工性として要求される均一伸びが不十分である。さらに、特許文献2に記載された技術では、引張強さ550MPa以上の高強度化と十分な伸びの両立が出来ないという課題があった。
(1)質量%で、
C:0.085%以上0.130%以下、
Si:0.04%以下、
Mn:0.10%以上0.60%以下、
P:0.02%以下、
S:0.010%超え0.020%以下、
Al:0.02%以上0.10%以下、
N:0.0005%以上0.0040%以下、
Nb:0.007%以上0.030%以下、
B:0.0010%以上0.0050%以下を含有し、
Nの含有量(質量%)に対するBの含有量(質量%)の比であるB/Nが0.80以上であり、残部はFe及び不可避的不純物からなる成分組成と、
パーライトを面積分率で1.0%以上含むフェライト組織を有し、
降伏応力が500MPa以上、引張強さが550MPa以上、均一伸びが10%以上、降伏伸びが5.0%以下である、缶用鋼板。
(2)Bの含有量が、質量%で、0.0020%超え0.0050%以下である、(1)に記載の缶用鋼板。
(3)前記成分組成に加えてさらに、質量%で、
Ti:0.005%以上0.030%以下、
Mo:0.01%以上0.05%以下のうちから選ばれる一種以上を含有する、(1)または(2)に記載の缶用鋼板。
(4)前記(1)〜(3)のいずれかに記載の缶用鋼板の製造方法であって、
前記成分組成を有する鋼スラブを加熱温度1100℃以上にて加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後の鋼スラブを熱延仕上げ温度830℃以上940℃以下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400℃以上550℃未満にて巻き取る巻取り工程と、
前記巻取り工程後の熱延板を酸洗する酸洗工程と、
前記酸洗工程後の熱延板を圧延率85%以上の条件で冷間圧延する冷間圧延工程と、
前記冷間圧延工程で得られた冷延板を焼鈍温度720℃以上780℃以下の条件で焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍工程で得られた焼鈍板を伸長率0.5%以上5.0%以下の条件で圧延する調質圧延工程と、
を含む、缶用鋼板の製造方法。
Cは、降伏応力と引張強さの向上に加え、パーライトの形成により降伏伸びの低減と均一伸びの向上に寄与する重要な元素である。C含有量を0.085%以上とすることで、鋼板組織中のパーライトの面積分率を1.0%以上とし、鋼板の降伏応力を500MPa以上、引張強さを550MPa以上とすることが出来る。C含有量は、好ましくは0.100%以上である。一方、C含有量が0.130%超となると、固溶Cが増加することによって、降伏伸びが増大し、均一伸びも低下する。このため、C含有量は0.130%以下とする必要がある。C含有量は、好ましくは0.125%以下である。
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。一方、Siは降伏応力や引張強さの向上に寄与するので0.01%以上添加することが好ましい。
Mnは、固溶強化により降伏応力、引張強さの向上に寄与するだけではなく、パーライトの生成を促進する。これにより、加工硬化が促進され、550MPa以上の引張強さに加えて、5.0%以下の降伏伸びと、10%以上の均一伸びを得ることができる。このような効果を得るためにはMn含有量を0.10%以上とする必要がある。Mn含有量は、好ましくは0.30%以上である。一方、Mnの含有量が0.60%を超えるとパーライト生成への寄与が飽和するだけでは無く、過剰な固溶強化により均一伸びが低下する。このため、Mn含有量の上限は0.60%とする必要がある。Mn含有量は、好ましくは0.55%以下である。
Pを多量に含有すると、過剰な硬質化や中央偏析により加工性が低下し、また、耐食性が低下する。このため、P含有量の上限は0.02%とする。一方、Pは降伏応力や引張強さの向上に寄与するので、P含有量は0.005%以上とすることが好ましい。P含有量は、より好ましくは0.010%以上である。
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0.020%以下とする。S含有量が0.010%以下である場合、缶の内容物によっては孔食の可能性があるため、S含有量は0.010%超えとする必要がある。
Alは、脱酸元素として有用であり、窒化物を形成することにより降伏伸びの低減に寄与する。このため、Alは0.02%以上含有する必要がある。Al含有量は、好ましくは0.03%以上である。一方、過剰にAlを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加工性を低下させるため、Al含有量は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、降伏伸びが増加し加工性が低下するため、N含有量は0.0040%以下とする必要がある。N含有量は、好ましくは0.0035%以下である。一方、Nの含有量を安定して0.0005%未満とするのは難しく、製造コストも上昇するため、N含有量の下限は0.0005%とする。
Nbは、フェライト結晶粒の微細化や炭化物の形成により、降伏応力と引張強さを向上させる重要な元素であり、このような効果を得るためにはNb含有量は0.007%以上とする必要がある。Nb含有量は、好ましくは0.010%以上である。一方、Nbを0.030%を超えて含有した場合、再結晶温度が過剰に高くなり、引張強さと均一伸びの両立が困難になる。このため、Nb含有量の上限は0.030%とする必要がある。Nb含有量は、好ましくは0.026%以下である。
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がある。それに加え、固溶Bとして存在することで、フェライト結晶粒を微細化し降伏応力の向上に寄与するため、B含有量は0.0010%以上とする必要がある。B含有量は、好ましくは0.0020%超えである。加えて、BはNに対して一定以上含有されなければ、このような効果が得られないため、BとNの含有量の比[Nの含有量(質量%)に対するBの含有量(質量%)の比]であるB/Nは0.80以上にする必要がある。B/Nは、好ましくは1.00以上、更に好ましくは1.20以上である。特にB/Nの上限は定めないが、より良好な引張特性を発揮させやすくなる点から、B/Nは、5.00以下とすることが好ましく、3.00以下とすることがより好ましい。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、均一伸びが低下するのに加えて異方性が劣化して加工性が低下するため、B含有量の上限は0.0050%とする必要がある。B含有量は、好ましくは0.0040%以下である。
Tiは、NをTiNとして固定して、降伏伸び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を確保することによりフェライト結晶粒を微細化して降伏応力、引張強さの向上に寄与する。さらに、微細な炭化物を形成することによっても、降伏応力と引張強さの向上に寄与する。そのため、Tiを含有する場合には、Tiを0.005%以上含有させることが好適である。Ti含有量は、さらに好ましくは0.010%以上である。一方、Tiを0.030%超えで含有すると、再結晶温度が過剰に高くなり、引張強さと均一伸びの両立が困難になる。このため、Tiを含有する場合には、Ti含有量は0.030%以下とすることが好ましい。Ti含有量は、より好ましくは0.020%以下である。
Moは、フェライト結晶粒の微細化や炭化物の形成により降伏応力と引張強さの向上に寄与する。そのため、Moを含有する場合には、Moを0.01%以上含有することが好ましい。Mo含有量は、より好ましくは0.02%以上である。一方、Moを0.05%超えで含有すると、このような効果が飽和するのに加え、粒界偏析が過剰になり、均一伸びが低下する。そのため、Moを含有する場合には、Mo含有量の上限は0.05%とすることが好ましい。
パーライトを鋼板組織内に分散させて含ませることにより、加工硬化が促進され、これによって、550MPa以上の引張強さに加えて、5.0%以下の降伏伸びと、10%以上の均一伸びが得られ、良好な加工性が得られる。このような効果を得るため、鋼板組織におけるパーライトの面積分率を1.0%以上とする必要がある。パーライトの面積分率は好ましくは1.5%以上、更に好ましくは2.0%以上である。また、パーライトの面積分率は、好ましくは10%以下であり、より好ましくは5.0%以下である。本発明の缶用鋼板の組織は、フェライト組織を主相とし、前記パーライト以外の残部は、フェライト組織(フェライト相)である。フェライト組織には、粒状のセメンタイトが含まれても良い。
薄肉化した缶体で十分な缶体強度を確保するためには、鋼板の降伏応力を500MPa以上、引張強さを550MPa以上とする必要がある。降伏応力は、510MPa以上が好ましい。引張強さは、570MPa以上が好ましい。降伏応力の上限は、特に限定されないが、蓋のカール加工性の点からは、降伏応力は590MPa以下が好ましい。引張強さの上限は、特に限定されないが、イージーオープンエンドの開缶性の点からは、引張強さは650MPa以下が好ましい。
製缶時または製蓋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5.0%以下とする必要がある。降伏伸びは、4.0%以下が好ましい。
缶胴のネック・フランジ加工性やイージーオープンエンドのリベット加工性を確保するため、均一伸びを10%以上とする必要がある。均一伸びは、12%以上が好ましい。
加えて破断伸び(EL)を15%以上とすることが好ましい。破断伸びは18%以上とすることがより好ましい。
上記の成分組成を有する鋼スラブを加熱温度1100℃以上にて加熱する(加熱工程)。熱間圧延前の鋼スラブ加熱温度が低すぎると、粗大な窒化物が生成し加工性が低下するおそれがあるため、鋼スラブの加熱温度を1100℃以上とする。鋼スラブの加熱温度は、好ましくは1150℃以上である。Tiを含有する場合は鋼スラブの加熱温度は1200℃以上がさらに好ましい。また、鋼スラブの加熱温度は、より良い表面状態を得る点からは、好ましくは1280℃以下である。
前記加熱工程後の鋼スラブに対し、熱延仕上げ温度830℃以上940℃以下の条件で熱間圧延を施す(熱間圧延工程)。熱間圧延の仕上げ温度(熱延仕上げ温度)が940℃よりも高くなると、熱延板でのフェライト結晶粒が粗大化して、冷間圧延・焼鈍・調質圧延後のフェライト結晶粒が粗大化して、降伏応力と引張強さが低下する。加えて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、熱延仕上げ温度の上限を940℃とする。熱延仕上げ温度の上限は好ましくは920℃である。一方、熱間圧延の仕上げ温度が830℃未満となると熱間圧延中に粗大なNb炭化物が形成されてしまい、降伏応力、引張強さが低下する。このため、熱延仕上げ温度の下限を830℃とする。熱延仕上げ温度の好ましい下限は850℃である。
前記熱間圧延工程で得られた熱延板を巻取り温度400℃以上550℃未満にて巻き取る(巻取り工程)。巻取り温度が550℃以上では、熱延板中のセメンタイトが粗大化して安定化し、焼鈍時に未溶解で残存してパーライト分率が低下する。また、Nb炭化物等の合金炭化物が粗大化して降伏応力、及び、引張強さが低下する。このため、巻取り温度は550℃未満とする必要がある。巻取り温度は、好ましくは530℃以下である。一方、巻取り温度が400℃未満では、Nb等の合金炭化物の析出が抑制され降伏応力と引張強さが低下するため、巻取り温度の下限を400℃とする。巻取り温度は、好ましくは470℃以上である。その後、巻取り工程後の熱延板を酸洗する(酸洗工程)。酸洗条件は特に限定されない。
前記酸洗工程後の熱延板に圧延率85%以上の条件で冷間圧延を施す(冷間圧延工程)。冷間圧延により、焼鈍後のフェライト結晶粒が微細化し、降伏応力と引張強さが向上する。この効果を得るために冷間圧延の圧延率を85%以上とする。前記圧延率は、好ましくは87%以上である。冷間圧延の圧延率の上限は、特に限定されないが、より良好な加工性を得る点からは、冷間圧延の圧延率は93%以下とすることが好ましい。
前記冷間圧延工程で得られた冷延板に焼鈍温度720℃以上780℃以下の条件で焼鈍を施す(焼鈍工程)。高い引張強さ、大きい均一伸び、と小さい降伏伸びを得るため、焼鈍過程においてパーライトを生成させることが重要である。そのため焼鈍温度を720℃以上とすることが必要である。焼鈍温度は、好ましくは730℃以上である。一方、焼鈍温度が780℃を超えるとNb炭化物等の合金炭化物が粗大化するのに加え、フェライト結晶粒も粗大化して降伏応力と引張強さが低下する。そのため、焼鈍温度の上限を780℃とする必要がある。焼鈍温度は、好ましくは760℃以下である。焼鈍方法は材質の均一性の観点から連続焼鈍が好ましい。焼鈍時間は特に限定されないが15s以上とすることが好ましい。焼鈍時間は、フェライト結晶粒の細粒化の観点から、好ましくは60s以下である。
前記焼鈍工程で得られた焼鈍板に伸長率0.5%以上5.0%以下の条件で圧延を施す(調質圧延工程)。焼鈍後の調質圧延により、表面粗さの調整や板形状の矯正を行うとともに、鋼板に歪みを導入することで降伏応力を向上させ、降伏伸びを低減させる。このような効果を得るため、調質圧延の圧延率(伸長率)の下限を0.5%とする。伸長率は、1.2%以上が好ましい。一方、伸長率が5.0%を超えると歪みが過剰に導入され、均一伸びが低下するため、伸長率の上限を5.0%とする。伸長率は、3.0%以下が好ましい。
前記缶用鋼板から、圧延方向に沿ってJIS5号引張試験片を採取し、210℃で20分の時効熱処理後にJIS Z 2241に従い、降伏応力、引張強さ、均一伸び、降伏伸び、破断伸びを評価した。評価結果は表3に記載した。
鋼板組織の観察に用いるサンプルは、鋼板の圧延方向に平行な垂直断面を観察できるように、前記缶用鋼板から切り出して樹脂に埋め込み、サンプルの観察面を研磨後、ナイタールにて腐食して組織を現出した。走査型電子顕微鏡にて倍率3000倍で板厚の1/2位置で無作為に選んだ3視野にて鋼板組織を撮影し、各SEM像から画像処理にてパーライトの面積分率を測定し、その平均値を求めた。測定結果は表3に記載した。
Claims (4)
- 質量%で、
C:0.085%以上0.130%以下、
Si:0.04%以下、
Mn:0.10%以上0.60%以下、
P:0.02%以下、
S:0.010%超え0.020%以下、
Al:0.02%以上0.10%以下、
N:0.0005%以上0.0040%以下、
Nb:0.007%以上0.030%以下、
B:0.0010%以上0.0050%以下を含有し、
Nの含有量(質量%)に対するBの含有量(質量%)の比であるB/Nが0.80以上であり、残部はFe及び不可避的不純物からなる成分組成と、
パーライトを面積分率で1.0%以上含むフェライト組織を有し、
降伏応力が500MPa以上、引張強さが550MPa以上、均一伸びが10%以上、降伏伸びが5.0%以下である、缶用鋼板。 - Bの含有量が、質量%で、0.0020%超え0.0050%以下である、請求項1に記載の缶用鋼板。
- 前記成分組成に加えてさらに、質量%で、
Ti:0.005%以上0.030%以下、
Mo:0.01%以上0.05%以下のうちから選ばれる一種以上を含有する、請求項1または2に記載の缶用鋼板。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の缶用鋼板の製造方法であって、
前記成分組成を有する鋼スラブを加熱温度1100℃以上にて加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後の鋼スラブを熱延仕上げ温度830℃以上940℃以下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400℃以上550℃未満にて巻き取る巻取り工程と、
前記巻取り工程後の熱延板を酸洗する酸洗工程と、
前記酸洗工程後の熱延板を圧延率85%以上の条件で冷間圧延する冷間圧延工程と、
前記冷間圧延工程で得られた冷延板を焼鈍温度720℃以上780℃以下の条件で焼鈍する焼鈍工程と、
前記焼鈍工程で得られた焼鈍板を伸長率0.5%以上5.0%以下の条件で圧延する調質圧延工程と、
を含む、缶用鋼板の製造方法。
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