KR101159824B1

KR101159824B1 - 제관용 고강도 박강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101159824B1
Application number: KR1020107001822A
Authority: KR
Inventors: 리키 오카모토; 사토시 다케우치; 도시마사 도모키요
Original assignee: 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2008-09-09
Publication date: 2012-06-26
Also published as: CN101802236A; CN101802236B; KR20100029132A; JP4235247B1; WO2009035120A1; JP2009084687A

Abstract

본 발명은 ASTM에 의한 규칙을 클리어하면서 강도와 연성을 양립시킨 가공성이 우수한 제관용 고강도 박강판을 제공하는 것으로, 제품 판 두께 t가 0.1 내지 0.5 mm인 제관용 고강도 강판에 있어서, 질량%로 C: 0.04 내지 0.13%, Si: 0.01% 초과 내지 0.03, Mn: 0.1 내지 0.6%, P: 0.02% 이하, S: 0.03% 이하, Al: 0.01 내지 0.2%, N: 0.001 내지 0.02%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강 조성을 가지며, 강 조성이 페라이트 주체의 페라이트와 마르텐사이트의 복합 조직으로서, 마르텐사이트 분율을 5% 이상, 30% 미만으로 하고, 마르텐사이트 입경 d(㎛)과 제품 판 두께 t(mm)가 아래 식 <A>를 만족하며, 30T 경도가 60 이상인 것을 특징으로 한다.
1.0＜(1-EXP(-t×3.0))×4/d... 식 <A>

Description

제관용 고강도 박강판 및 그 제조 방법 {HIGH-STRENGTH STEEL SHEET FOR CAN MANUFACTURING AND PROCESS FOR MANUFACTURING THE SHEET}

본 발명은 식품용 캔과 음료용 캔의 소재로서 사용되는 제관용 고강도 박강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 여기서, 고강도 박강판이란 인장 강도가 590 MPa 이상인 박강판을 의미하는 것이다.

제관용 강판으로서는 일반적으로, 제품 판 두께 t가 0.1 내지 0.5 mm인 냉압 박강판이 사용되고 있다. 제관용 강판은 고강도가 될수록 제품 판 두께 t를 얇게 할 수 있기 때문에, 가능하면 높은 강도가 요구된다.

이에 종래에는, 2회 냉연법에 의하여 제관용 고강도 박강판을 제조하는 것이 일반적이었다. 이 방법은, 예를 들면 일본 공개 특허 공보 소38-8563호나 일본 공개 특허 공보 평8-5039호에 개시되어 있는 바와 같이, 강판을 1회 냉연한 후에 소둔하고, 다시 2회째의 냉연을 실시하여 경도를 소정의 값으로 제조하는 방법이다. 이 외에 조대(粗大) 입자로 이루어지는 연질 열연판을 냉연하는 방법 등도 제안되어 있다.

그러나, 이들 종래 기술에 의하여 제조된 제관용 고강도 박강판은 가공성이 극히 낮다는 결점이 있어서, 제관 공정에 있어서 성형 불량이 발생하기 쉽다. 특히, 최종 공정이 냉연인 경우에는 완성품은 연성이 낮은 냉연 조직으로 이루어지기 때문에 이 경향이 두드러진다. 또한 냉연 후에 변형 제거 소둔을 실시하는 방법도 제안되어 있지만, 강판은 재결정되는 경우가 없기 때문에, 연성이 낮게 유지되는 것은 동일하다.

따라서, 이들 제관용 고강도 박강판은 굽힘 가공을 주체로 하고, 연성을 그다지 요구하지 않는 경우에는 사용할 수 있지만, 큰 연성이 요구되는 경우에는 사용할 수 없다. 또한, 근년에는 캔용 소재에 박육화가 급격하게 진행되고 있기 때문에 강판의 연성은 점점 저하되는 경향이 있어서, 식품용 캔이나 음료용 캔의 디자인 변화에 대응할 수 없다는 문제가 있다. 이와 같이 제관용 강판에는 강도와 연성이 모두 요구되고 있다.

또한, 자동차용 강판에 있어서도 강도와 연성이 모두 요구되고 있고, 이 기술 분야에 있어서는 일본 공개 특허 공보 2004-285366호에 도시하는 바와 같이 연성이 우수한 페라이트상과 경질의 석출상과의 2상(DP) 조직으로 함으로써, 연성과 강도를 양립시키는 것이 제안되어 있다. 그러나 자동차용 강판과는 달리, 식품용 캔이나 음료용 캔의 강판에 대하여는 인체에 대한 무해성의 관점에서 ASTM이 합금 성분을 엄격하게 제한하고 있기 때문에, 자동차용 강판의 제법을 제관용 고강도 박강판에 적용할 수 없다. 예를 들면, 일본 공개 특허 공보 2004-285366호의 발명에서는 1.5 내지 3.5%의 Mn을 함유시켜 결정립을 미세화하고 있지만, ASTM에서는 Mn의 상한은 0.6%로 규정하고 있어서 규격 외가 된다.

또한, 제품 판 두께 t를 0.1 내지 0.5 mm로 얇게 하면, 자동차용 강판에 있어서 발현되는 연신의 개선을 얻을 수 없다. 이것은 극박재에 있어서는 판 두께가 얇기 때문에 마르텐사이트와 페라이트 계면의 응력 집중이 일어나기 쉽기 때문이라고 생각된다. 그 밖에도 ASTM의 규제를 통과할 수 있도록 합금 성분을 저감시키면, 마르텐사이트의 입경이 커진다. 이들 이유로부터 자동차용 강판의 DP 기술을 제관용 고강도 박강판에 적용하고, 강도와 연성을 양립시키는 것은 불가능하였다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결하고, ASTM에 의한 규제를 통과하면서 강도와 연성을 양립시킨 가공성이 우수한 제관용 고강도 박강판을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다. 또한, ASTM에 의한 제관용 강판의 합금 성분의 규제 상한값은 다음과 같다.

C: 0.13%, Mn: 0.60%, P:0.020%, S: 0.03%, Si:0.020%, Cu: 0.60%, Ni: 0.15%, Cr: 0.10%, Mo: 0.05%, Al: 0.20%, 기타: 0.02%, 다만, Al 킬드강의 경우에는, Si: 0.03%까지 허용된다.

상기 과제를 해결하기 위하여 이루어진 본 발명의 제1 발명은 제품 판 두께 t가 0.1 내지 0.5mm인 제관용 고강도 박강판에 있어서,

질량%로,

C: 0.04 내지 0.13%,

Si: 0.01% 초과 내지 0.03%,

Mn: 0.1 내지 0.6%

P: 0.02% 이하

S: 0.03% 이하,

Al: 0.01 내지 0.2%

N: 0.001 내지 0.02%

를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강 조성을 가지며, 강 조직이 페라이트 주체의 페라이트와 마르텐사이트의 복합 조직으로서,

마르텐사이트 분율을 5% 이상, 30% 미만으로 하고,

마르텐사이트 입경 d(㎛)와 제품 판 두께 t(mm)가 아래 식 <A>를 만족하며,

30T 경도가 60 이상인 것을 특징으로 하는 것이다.

1.0＜(1-EXP(-t×3.0))×4/d … 식<A>

또한, 본 발명의 제2 발명은 제품 판 두께 t가 0.1 내지 0.5 mm인 제관용 고강도 박강판에 있어서, 질량%로,

C: 0.04 내지 0.13%,

Si: 0.01% 초과 내지 0.03%,

Mn: 0.1 내지 0.6%,

P: 0.02% 이하,

S: 0.03% 이하,

Al: 0.01 내지 0.2%,

N: 0.001 내지 0.02%,

를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강 조성을 가지며, 강 조성이 페라이트 주체의 페라이트와 마르텐사이트의 복합 조직으로서,

마르텐사이트 분율을 5% 이상, 30% 미만으로 하고,

마르텐사이트 입경 d(단위 ㎛)와 제품 판 두께 t(mm)와 마르텐사이트 초미소 비커스 경도(Hv)가 아래 식 를 만족하며, 30T 경도가 60 이상인 것을 특징으로 하는 것이다.

1.0＜{(1-EXP(-t×3.0))×2400/Hv}/d... 식

또한, 본 발명의 제3의 발명은 제1 또는 제2 발명의 강 조성 중에, 질량%로,

Mo: 0.05% 이하,

Ni: 0.15% 이하,

Cr: 0.10% 이하,

V: 0.02% 이하,

B: 0.02% 이하,

Nb: 0.02% 이하,

Ti: 0.02% 이하,

의 1종 또는 2종 이상을 함유시킴으로써 담금질성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제4 발명은 제1 내지 제3 발명 중 어느 하나에 기재된 제관용 고강도 박강판의 제조 방법의 발명으로서, 마무리 온도 Ar₃ 이상에서 열간 마무리 압연을 하고, 그 후 750℃ 이하의 온도에서 권취한 후, 냉연율 80% 이상으로 냉간 압연을 하며, 소둔 공정에 있어서 Ar₁ 이상, 870℃ 이하의 온도로 3분 이하 유지한 후, 750℃에서 400℃까지의 온도 영역을 100℃/초 이상의 냉각 속도로 300℃ 이하까지 냉각하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 제5 발명은, 좋기로는 제4 발명에 있어서, 열간 마무리 압연의 마무리 온도가 Ar₃ 이상, 920℃ 이하이고, 그 후의 냉각 공정에 있어서 850℃에서 600℃까지의 평균 냉각 속도가 20℃/초 이상이며, 권취 온도가 550℃ 이하로 하는 것이다.

본 발명의 제1 내지 제2 발명에 따르면, 제품 판 두께 t에 대응시켜 마르텐사이트 입경 d를 제어하였기 때문에, ASTM에 의한 규제를 통과하면서, 강도나 연성을 양립시킨 제관용 고강도 박강판을 얻을 수 있다. 또한, 제2 발명은 제품 판 두께 t와 함께 마르텐사이트 초미소 비커스 경도 Hv를 고려하여 마르텐사이트 입경 d를 제어한 것으로 강도와 연성을 더 높은 레벨에서 양립시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 제3의 발명에 따르면, 마르텐사이트의 석출을 촉진하는 합금 원소를 첨가함으로써 담금질성이 개선되거나, 강도 부족을 보충하는 합금 원소를 첨가함으로써 강도를 높일 수 있다. 또한, 캔은 리사이클되어 재이용되므로, 제3의 발명의 합금 성분 중에는 리사이클 공정에 있어서 장애가 되는 원소(제거하기 어려운 원소)는 포함되어 있지 않다.

또한, 본 발명의 제4, 제5의 발명에 따르면, 냉간 압연을 2회 반복하지 않고, 본 발명의 제1 내지 제3 발명에 기재되어 있는 바와 같이 마르텐사이트 입경 d가 제어된 제관용 고강도 박강판을 효율 좋게 제조할 수 있다

본 발명에 따르면, ASTM에 따른 규제를 통과하면서 강도와 연성을 양립시킨 가공성이 우수한 제관용 고강도 강판을 제공할 수 있다.

도 1은 연신의 좋고 나쁨에 대하여 판 두께와 마르텐사이트 입경으로 정리한 도면이다.
도 2는 연신의 좋고 나쁨에 대하여 마르텐사이트의 초미소 비커스 경도와 마르텐사이트 입경으로 정리한 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 실시 상태

본 발명의 제관용 고강도 박 강판은 질량%로, C: 0.04 내지 0.13%, Si: 0.01% 초과 내지 0.03%, Mn: 0.1 내지 0.6%, P: 0.02% 이하, S: 0.03% 이하, Al: 0.01 내지 0.2%, N: 0.001 내지 0.02%를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강 조성을 가지는 것이기 때문에, 먼저 각 성분의 수치 한정의 이유를 설명한다.

C: 0.04 내지 0.13%

C는 캔용 강판에 필요한 강도를 확보하기 위하여, 0.04% 이상으로 한다. 그러나 0.13%를 초과하면 ASTM을 통과할 수 없기 때문에, C는 0.04 내지 0.13%의 범위로 한정하였다. 더 좋기로는 목적으로 하는 강판의 강도 레벨에 따라서 다르지만, C량이 많아지면 얻어지는 마르텐사이트의 강도가 높아지는 경향이 있기 때문에, 연신과 강도를 균형있게 양립시키려면 C량은 0.04% 이상, 0.07% 미만인 것이 좋다.

Si: 0.01% 초과 내지 0.03%

Si은 열간 압연 및 냉간 압연에 있어서 변형 저항을 증가시키는 원소인데, 강도를 확보하려면, 0.01%를 초과하는 양을 함유시킬 필요가 있고, 더 좋기로는 0.015% 이상으로 한다. 상한은 ASTM이 정하는 0.03%로 하였다.

Mn: 0.1 내지 0.6%

Mn은 S에 의한 열간 균열을 방지하고, 열연판의 강도 증가를 억제하면서, 냉연 강판의 강도를 증가시키며, 또한 결정립을 미세화하는 유용한 원소이고, 적어도 0.1%를 함유시킬 필요가 있다. Mn을 0.1% 이상 함유시킴으로써, 권취 온도에서의 보열 또는 권취 온도로부터 서냉 정도의 열 이력으로도 비교적 단시간에 마르텐사이트 변태를 일으키기 쉬워진다. 상한은 ASTM이 정하는 0.60%로 하였다. 더 좋기로는, 목적으로 하는 강도 레벨에 따르기도 하지만, Mn은 고용 강화 원소이기 때문에 첨가량의 증대에 따라서 강도를 향상시키는 경향이 있기 때문에, 연신과 강도를 양립시키려면 0.1% 이상, 0.5% 미만인 것이 바람직하다.

P: 0.02% 이하

P은 강판의 연성을 저하시키는 원소이고, 또한 P은 강 중에서 편석하는 경향이 강하며, 편석에 기인한 취화를 초래한다. 이 때문에 P은 가능하면 저감하는 것이 좋고, 본 발명에서는 그 상한을 0.02%로 하였다. 이 상한은 ASTM이 정하는 값과 일치한다.

S: 0.03% 이하

S은 강 중에서는 개재물로서 존재하고, 강판의 연성을 저하시키며, 또한 내식성의 열화를 초래하므로, 가능하면 저감하는 것이 좋은데, 본 발명에서는 그 상한을 0.03%로 한다. 이 상한은 ASTM이 정하는 값과 일치한다.

Al: 0.01 내지 0.2%

Al은 탈산제로서 작용하고, 강의 청정도를 향상시키며, 또한 조직을 미세화하는 작용을 가진 유용한 원소이다. 이와 같은 효과를 얻으려면, 0.01% 이상 함유시키는 것이 좋다. 또한 그 상한은 ASTM이 정하는 0.2%로 하였다.

N: 0.001 내지 0.02%

N는 고용 강화, 변형 시효 경화에 의하여 강판의 강도(항복 강도 및 인장 강도)를 상승시키는 작용을 가진 원소이고, 이와 같은 효과를 얻으려면, 0.001% 이상을 함유시킬 필요가 있다. 또한 0.02%를 초과하여 함유시키면, 슬라브 균열이나 강판의 내부 흠결의 증가를 초래하기 때문에 좋지 않다.

본 발명에서는 상기 기본적인 강 조성에 추가적으로 질량%로 Mo: 0.05% 이하, Ni: 0.15% 이하, Cr: 0.10% 이하, V: 0.02% 이하, B: 0.02% 이하의 1종 또는 2종 이상을 함유시킬 수 있다. 이들은 어느 것이나 강판의 담금질성을 향상시키기 위한 성분으로 강도 증가에 유효하지만, 그 상한은 ASTM에 의하여 상기와 같이 제한되어 있다. 이들 성분의 첨가는 필수는 아니지만 목적으로 하는 강도가 높은 경우에는 적절하게 첨가하는 것이 좋다. 과잉 첨가는 페라이트를 억제하여 연성의 저하로 이어지므로 그 의미에서도 상기 범위가 적절하다.

또한, 본 발명에서는 상기 기본적인 강 조성에 추가적으로 질량%로 Nb: 0.02% 이하, Ti: 0.02% 이하의 1종 또는 2종을 함유시킬 수 있다. 이들은 모두 석출 강화 원소이고, 강도 증가를 도모하는 데 있어서 유효하다. 이들 성분의 상한값도 ASTM에 의하여 상기와 같이 제한되어 있다. 상기한 담금질성을 향상시키기 위한 성분과, 석출 강화 성분은 단독으로 사용하여도, 병용하여도 좋다.

본 발명의 제관용 고강도 박강판은 상기한 강 조성을 가지고, 제품 판 두께 t가 0.1 내지 0.5 mm인 것이다. 제품 판 두께 t가 0.1 mm 미만에서는 현행의 기술에서는 제관이 곤란하고, 0.5 mm를 초과하는 것은 박강판의 개념을 벗어나기 때문에, 제품 판 두께 t를 0.1 내지 0.5 mm로 하였다. 더 좋기로는 제품 판 두께 t는 0.1 내지 0.3 mm의 범위이다.

본 발명의 제관용 고강도 박강판은 강 조직이 페라이트 주체의 페라이트와 마르텐사이트의 복합 조직이다. 페라이트는 강판의 가공성을 높이기 위한 필수의 상이고, 이를 주상으로 한다. 한편, 마르텐사이트는 강판의 강도를 높이기 위한 본 발명에 있어서 필수의 상이고, 이들 페라이트와 마르텐사이트의 2상 조직으로 함으로써, 연성과 강도를 양립시킨다.

또한, 마르텐사이트 분율(조직에 점하는 마르텐사이트의 면적률)은 5% 이상, 30% 미만으로 하는 것이 좋다. 마르텐사이트가 5% 미만이면 강도가 부족하고, 30%를 초과하면 상대적으로 페라이트 분율이 저하되어 가공성이 저하하기 때문이다.

본 발명의 제관용 고강도 박강판에서는 마르텐사이트 입경 d(㎛)를 제품 판 두께 t(mm)와의 관계로 제어하여, 제1 발명에서는 아래 식 <A>를 만족하도록 하였다.

1.0＜(1-EXP(-t×3.0))×4/d... 식<A>

후술하는 실시예 1의 표 2, 표 3(표 2의 계속)에 대하여, 횡축에 판 두께, 종축에 마르텐사이트 입경을 취하고 연신이 5% 이상인 것을 합격으로 하여 ○로 표시하고, 5% 미만을 불합격으로 하고 ×로 표시하여 플롯한 것이 도 1이고, 합격 불합격의 경계를 자연 대수로 근사시킨 것이 전술한 식 <A>이다. 즉, 제품 판 두께 t가 0.1 mm에 가까워지면 마르텐사이트 입경 d의 상한은 1 ㎛에 근접하고, 제품 판 두께 t가 0.3 mm에 가까워지면 마르텐사이트 입경 d의 상한은 2.5 ㎛에 가까워진다. 이와 같이, 제품 판 두께 t를 고려하여 마르텐사이트 입경 d의 상한을 규제한 것은 제품 판 두께 t와 비교하여 경질의 마르텐사이트 입경 d가 커지면, 가공성이 저하하기 때문이다.

또한, 제2의 발명에서는 상기 <A>식의 4/d를 2400/Hv로서 치환한 식 전체를 마르텐사이트 입경 d(㎛)로 나눈 아래 식 를 만족하도록 한다.

1.0＜{(1-EXP(-t×3.0))×2400/Hv}/d... 식

후술하는 실시예 2의 표 4, 표 5(표 4의 계속)에 대하여 제품 판 두께 t(mm)=0.22 mm의 경우에 횡축으로 마르텐사이트의 초미소 비커스 경도, 종축으로 마르텐사이트 입경을 취하고 연신이 5% 이상인 것을 합격으로 하여 ○, 5% 미만을 불합격으로 하고 ×로 하여 플롯한 것이 도 2이고, 합격 여부의 경계를 자연 대수로 근사시킨 것이 전술한 식 이다.

여기서, Hv는 마르텐사이트 초미소 비커스 경도이고, 측정 방법은 예를 들면 시마쓰 제작소 HMV-1AD로 측정 하중을 조직에 맞추어 10g 이하로 하여 측정되는 경도이다. 초미소 비커스 경도 Hv가 300보다 크면 마르텐사이트 입경 d의 상한은 상기 식에서 규정되는 값보다 작아지게 된다.

30T 경도는 JISZ2245의 30T에 기초하여 평가하는 것으로, 30T 경도가 60 미만이면 캔의 몸체부에 사용한 경우에 강도 부족이 되기 때문에 60 이상이 필요하고, 후술하는 100℃/초 이상의 냉각 속도나 300℃ 이하까지 냉각에 의하여 달성한다. 상한은 특히 정하지 않지만, 현재의 상태의 급랭에 의하여 달성할 수 있는 30T 경도의 상한은 90 정도이고, 이를 상한으로 본다. 또한, 더 좋기로는 연신과 강도의 균형을 고려할 때 65 내지 85이다.

이하에, 본 발명의 제관용 고강도 박강판의 제조 방법을 설명한다.

본 발명의 제관용 고강도 박강판은 기본적으로 열연, 권취, 냉연, 소둔, 급랭의 공정을 거쳐 제조된 것으로, 열연을 가능하다면 저온에서 실시함으로써 열연판의 결정 입경을 작게 하고, 이를 80% 이상의 높은 냉연율로 냉연함으로써 결정 입경을 작게 하고, 소둔 공정에서 오스테나이트 변태를 발생시키며, 급냉 속도를 적절하게 제어함으로써 미세한 마르텐사이트를 발생시킨다.

먼저, 열연은 열간 마무리 압연의 마무리 온도를 Ar₃ 이상으로 하여 실시한다. 냉연 강판의 입경을 미세화하려면 열연판의 결정립의 미세화가 효과적인데, 이를 위하여 열연 온도는 가능하면 낮게 하는 것이 좋고, 920℃ 이하로 하는 것이 좋다. 그러나, 열연 온도가 Ar₃ 이하가 되면 페라이트-오스테나이트의 2상 영역에서의 압연이 되기 때문에 열연판의 표층에 조대립이 발생하여, 그 후의 공정에 있어서 마르텐사이트 입경 d의 미세화가 불가능하게 되기 때문에, 열간 마무리 압연 온도는 Ar₃ 이상, 920℃ 이하가 되는 것이 좋다.

이 열연 강판은 냉각되고 권취되지만, 냉각 공정에 있어서, 850℃에서 600℃까지의 평균 냉각 속도가 20℃/초 이상인 것이 좋다. 이것은 열연 강판의 결정의 입경을 가늘게 하려면, 850℃ 내지 600℃까지의 냉각 속도가 중요하기 때문이다. 이 온도 영역에 있어서 평균 냉각 속도가 20℃/초보다 느리면, 입경이 커지기 때문에, 그 후에 미세화시킬 수 없게 된다. 권취 온도는 750℃ 이하, 좋기로는 550℃ 이하가 된다. 권취 온도가 이보다 높아지면 열연 단계에 있어서 페라이트와 펄라이트의 층상 조직이 형성되어 균일성이 저해되기 때문에, 그 후에 냉연이나 소둔을 실시하여도 가공성이 저하되기 때문이다.

권취된 강판은 다음으로 냉연에 의하여 0.1 내지 0.5mm의 범위 내의 소망하는 판 두께로 가공되지만, 본 발명에 있어서는 이 냉간 압연에 있어서의 냉연율을 80% 이상이라는 큰 값으로 하는 점이 중요하다. 이 냉연율이 80% 미만이면 소둔시의 페라이트 입경이 커져서, 마르텐사이트를 소정의 세밀한 것으로 할 수 없다. 또한 냉연 밀(mill)의 성능상, 냉연율을 95% 이상으로 하는 것은 곤란하므로, 냉연율을 80 내지 95%의 범위 내, 좋기로는 83 내지 93%로 한다.

다음의 소둔과 급랭은 페라이트와 마르텐사이트의 복합 조직을 얻기 위하여 중요한 공정이다. 소둔 공정에 있어서는 냉연 강판이 Ar₁ 이상, 870℃ 이하의 온도로 3분 이하 유지된다. 유지 온도가 Ar₁ 이하이면 소둔 공정에 있어서 오스테나이트 변태가 일어나지 않기 때문에 급랭하여도 마르텐사이트를 만들 수 없다. 그러나 유지 온도가 870℃ 이상이 되면 소둔 시의 재결정이 너무 진행되어 페라이트가 조립(粗粒)이 되고, 마르텐사이트를 소정의 크기 이하로 할 수 없게 된다. 또한 유지 시간을 3분 이하로 한 것은 재결정의 진행을 억제하기 위한 것이다.

최후의 냉각 공정에서는 750℃에서 400℃의 온도 영역을 100℃/초 이상의 냉각 속도로 하여 300℃ 이하까지 냉각함으로써, 페라이트 중에 미세한 마르텐사이트를 석출시킬 수 있다. 냉각 속도가 이보다 느리면 마르텐사이트가 형성되지 않는다. 또한, 100℃/초 이상의 냉각 속도로 냉각하는 온도 범위를 750℃에서 400℃로 한 것은 가장 효율적으로 마르텐사이트를 석출시키기 위한 것으로, 급랭 개시 온도가 750℃보다 낮으면 페라이트의 성장이 진행되어 마르텐사이트의 미세화가 곤란하게 된다. 또한, 적어도 400℃까지 급랭을 하지 않으면, 마르텐사이트가 생성되지 않고 강도 부족이 된다. 이와 같이 하여 300℃ 이하까지 냉각하면 결정 구조가 안정되고, 페라이트 중에 미세한 마르텐사이트 입자가 분산된 본 발명의 제관용 고강도 박강판을 얻을 수 있다. 또한, 400℃ 이하의 온도 영역에서의 냉각 속도는 임의이다.

이와 같이 하여 제조된 제관용 고강도 박강판은 제1, 제2의 발명에 기재된 마르텐사이트 입경 d를 구비하고, 강도와 연성을 양립시킬 수 있다. 또한 합금 성분은 ASTM을 만족하고 있고, 식품용 캔이나 음료용 캔의 소재로서 안심하고 사용할 수 있다. 이하에 본 발명의 실시예를 나타낸다.

(실시예 1)

표 1에 나타내는 성분의 강을 용제하고, 표 2, 표 3(표 2의 계속)에 나타내는 제조 조건으로 제조한 강판 A1 내지 S1에 대하여, 마르텐사이트의 상태, 식<A>의 좌변의 계산 결과, 30T 경도, 연신에 대하여 평가를 하였다.

여기서, 마르텐사이트의 상태에 대하여는, 레벨러 에칭으로 마르텐사이트를 동정하고, 1000배의 광학 현미경으로 0.2㎛×0.2㎛ 시야를 적어도 100 시야에 걸쳐서 화상 해석을 실시하여 마르텐사이트 분율(조직에 점하는 마르텐사이트의 면적율)을 구한다. 또한, 마르텐사이트 입경은 동일한 측정으로 원상당 직경을 산출하여 평균화한다.

경도는 JISZ 2245의 30T에 기초하여 평가한다. 30T 경도가 60 미만이면 전술한 바와 같이 캔의 몸체부에 사용한 경우에 강도 부족이 되기 때문에 60 이상을 합격으로 한다. 연신은 JISZ 2241의 JIS 5호 편에 기초하여 재질 시험을 실시하고, 전술한 바와 같이 연신이 5% 이상인 것을 합격으로 하고, 5% 미만을 불합격으로 하였다.

표 2, 표 3(표 2의 계속)으로부터, 성분 및 열연부터 냉연, 소둔에서 소정의 조건을 만족하고 식 <A>를 만족한 강은 마르텐사이트 입경이 작고, 연신이 확보되어 있는 것을 알 수 있다.

(실시예 2)

표 1에 개시하는 성분의 강을 표 4, 표 5(표 4의 계속)에 나타내는 제조 조건으로 제조한 강판 A21 내지 Q22에 대하여 마르텐사이트의 상태, 식 의 좌변의 계산 결과, 마르텐사이트 초미소 비커스 경도, 30T 경도, 연신에 대하여 평가를 하였다.

또한, 각종 평가 방법은 실시예 1과 동일한 방법 및 기준으로 실시하고, 마르텐사이트 초미소 비커스 경도는 시마쓰제작소 HMV-1AD로 측정 하중을 0.1gf로 하여 측정하였다.

표 4, 표 5(표4의 계속)로부터, 열연부터 냉연, 소둔에서 소정의 조건을 만족하고 식 를 만족한 강은 마르텐사이트 입경이 작고, 연신이 확보되어 있는 것을 알 수 있다.

Claims

제품 판 두께 t가 0.1 내지 0.5mm인 제관용 고강도 박강판에 있어서,
질량%로,
C: 0.04 내지 0.13%,
Si: 0.01% 초과 내지 0.03%,
Mn: 0.1 내지 0.6%,
P: 0.02% 이하,
S: 0.03% 이하,
Al: 0.01 내지 0.2%
N: 0.001 내지 0.02%
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강 조성을 가지며, 강 조직이 페라이트 주체의 페라이트와 마르텐사이트의 복합 조직으로서,
마르텐사이트 분율을 5% 이상, 30% 미만으로 하고,
마르텐사이트 입경 d(㎛)와 제품 판 두께 t(mm)가 아래 식 <A>를 만족하고,
30T 경도가 60 이상인 것을 특징으로 하는 제관용 고강도 박강판.
1.0＜(1-EXP(-t×3.0))×4/d... 식<A>
제품 판 두께 t가 0.1 내지 0.5mm인 제관용 고강도 박강판에 있어서, 질량%로,
C: 0.04 내지 0.13%,
Si: 0.01% 초과 내지 0.03%,
Mn: 0.1 내지 0.6%,
P: 0.02% 이하,
S: 0.03% 이하,
Al: 0.01 내지 0.2%,
N: 0.001 내지 0.02%
를 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피한 불순물로 이루어지는 강 조성을 가지며, 강 조성이 페라이트 주체의 페라이트와 마르텐사이트의 복합 조직으로서,
마르텐사이트 분율을 5% 이상, 30% 미만으로 하고,
마르텐사이트 입경 d(단위 ㎛)와 제품 판 두께 t(mm)와 마르텐사이트 초미소 비커스 경도(Hv)가 아래 식 를 만족하며, 30T 경도가 60 이상인 것을 특징으로 하는 제관용 고강도 박강판.
1.0＜{(1-EXP(-t×3.0))×2400/Hv}/d... 식
제1항에 있어서, 강 조성 중에 질량%로,
Mo: 0.05% 이하,
Ni: 0.15% 이하,
Cr: 0.10% 이하,
V: 0.02% 이하,
B: 0.02% 이하,
Nb: 0.02% 이하,
Ti: 0.02% 이하
중 1종 또는 2종 이상을 함유시키는 것을 특징으로 하는 제관용 고강도 박강판.
제2항에 있어서, 강 조성 중에 질량%로,
Mo: 0.05% 이하,
Ni: 0.15% 이하,
Cr: 0.10% 이하,
V: 0.02% 이하,
B: 0.02% 이하,
Nb: 0.02% 이하,
Ti: 0.02% 이하
중 1종 또는 2종 이상을 함유시키는 것을 특징으로 하는 제관용 고강도 박강판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 제관용 고강도 박강판의 제조 방법으로서, 마무리 온도 Ar₃ 이상에서 열간 마무리 압연을 실시하고, 그 후 750℃ 이하의 온도에서 권취한 후, 냉연율 80% 이상으로 냉간 압연을 실시하고, 소둔 공정에 있어서 Ar₁ 이상, 870℃ 이하의 온도로 3분 이하 유지한 후, 750℃에서 400℃의 온도 영역을 100℃/초 이상의 냉각 속도로 300℃ 이하까지 냉각하는 것을 특징으로 하는 제관용 고강도 박강판의 제조 방법.
제5항에 있어서, 열간 마무리 압연의 마무리 온도가 Ar₃ 이상, 920℃ 이하이고, 그 후의 냉각 공정에 있어서 850℃에서 600℃까지의 평균 냉각 속도가 20℃/초 이상이며, 권취 온도를 550℃ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 제관용 고강도 박강판의 제조 방법.