KR101570755B1

KR101570755B1 - 캔용 강판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR101570755B1
Application number: KR1020137016568A
Authority: KR
Inventors: 마사키 다다; 타쿠미 다나카; 카츠미 고지마; 히로키 이와사; 요이치 도비야마
Original assignee: 제이에프이 스틸 가부시키가이샤
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2011-11-22
Publication date: 2015-11-27
Also published as: CA2818682A1; KR20130087597A; CA2818682C; WO2012073914A1; EP2634282A1; CN103270183A

Abstract

본 발명은, 질량％로, C: 0.070％ 이상 0.080％ 미만, Si: 0.003％ 이상 0.10％ 이하, Mn: 0.51％ 이상 0.60％ 이하 등을 함유하고, 압연 방향 단면(斷面)에 있어서, 평균 결정 입경이 5㎛ 이상, 결정립의 전신도가 2.0 이하이고, 판두께의 3/8의 깊이에서 판두께의 4/8의 깊이까지의 사이의 단면의 평균 비커스 경도로부터, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 단면의 평균 비커스 경도를 뺀 경도차가 10포인트 이상, 및/또는 판두께의 3/8의 깊이에서 판두께의 4/8의 깊이까지의 사이의 단면의 최대 비커스 경도로부터, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 단면의 최대 비커스 경도를 뺀 경도차가 20포인트 이상, 인장 강도가 500MPa 이상, 파단 연신이 10％ 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고가공성 캔용 강판 및 그 제조 방법이다. 이 고강도 고가공성 캔용 강판은 이지 오픈 캔의 재료로서 적합하다.

Description

캔용 강판 및 그 제조 방법{STEEL SHEET FOR CAN HAVING HIGH STRENGTH AND HIGH FORMABILITY, AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 고강도이고, 그리고, 높은 가공성을 갖는 캔용 강판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

음료캔이나 식료캔에 이용되는 강판 중, 뚜껑이나 바닥, 3피스 캔의 몸통, 드로잉 캔 등에는, DR(Double Reduce)재라고 불리는 강판이 이용되는 경우가 있다. 어닐링 후에 재차 냉간 압연(2차 냉간 압연)을 행하는 DR재는, 압연율이 작은 조질 압연만을 행하는 SR(Single Reduce)재에 비해 판두께를 얇게 하는 것이 용이하고, 얇은 강판을 이용함으로써 캔 제조 비용을 저감하는 것이 가능해진다. DR재는 어닐링 후에 냉간 압연을 시행함으로써 가공 경화가 발생하기 때문에, 얇고 단단한 강판이지만, DR재는 연성(ductility)이 부족하기 때문에, SR재에 비해 가공성이 뒤떨어진다.

또한, 음료캔, 식료캔의 뚜껑으로서는, EOE(Easy Open End)가 널리 사용되고 있다. EOE를 제조할 때에는, 탭을 부착하기 위한 리벳을 장출 가공 및 드로잉 가공에 의해 성형할 필요가 있으며, 이 가공에 요구되는 재료의 연성은, 인장(tensile) 시험에 있어서의 약 10％의 연신(elongation)에 상당한다.

또한, 3피스 음료캔의 몸통재(body material)는, 통 형상으로 성형된 후, 뚜껑이나 바닥을 감아서 마감하기 위해 양단(both ends)에 플랜지 가공이 시행되기 때문에, 마찬가지로 캔 몸통 단부(end portion)에도 약 10％의 연신이 요구된다.

한편, 캔 제조 소재로서의 강판은 판두께에 따른 강도가 필요시 되어, DR재의 경우는 얇게 하는 것에 따른 캔 강도를 확보하기 위해, 약 500MPa 이상의 인장 강도가 필요시 된다.

종래 이용되어 온 DR재로는, 상기와 같은 연성과 강도를 양립하는 것은 곤란하여, EOE나 음료캔의 몸통재에는 SR재가 이용되어 왔다. 그러나, 현재, 비용 저감의 관점에서, EOE나 음료캔의 몸통재에 대해서도 DR재를 적용하는 요구가 높아지고 있다. 또한, 이 재료는 2피스 캔 몸통, DI(Drawn and Ironed)캔, DRD(Draw-Redraw)캔, 에어졸캔 및 보텀 엔드 등의 캔용 강판의 소재로서도 이용할 수 있다.

이들을 수용하여, 특허문헌 1에는, 저탄소강을 1차 냉간 압연율 85％ 이하로 DR재를 제조함으로써, r값이 높고, 플랜지 가공성이 우수한 강판의 제조 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 2에는, 저탄소강 어닐링 공정에 있어서 질화 처리를 시행함으로써, 경도와 가공성을 양립하는 DR재의 제조 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 3에는, C: 0.01∼0.08％, Mn: 0.05∼0.50％, Al: 0.01∼0.15％를 함유하는 강 슬래브를, Ar₃ 변태점 이하의 열간 마무리 압연을 행하고, 이어서 냉간 압연을 행한 후, 연속 어닐링에 의해 재결정 어닐링을 시행하고, 그 후 5∼10％의 압하율로 스킨 패스하여 얻은 판두께 0.21㎜ 미만의 박(thin)강판을 이용하여, 스코어 잔여 두께/강판 두께의 비가 0.4 이하가 되는 스코어 가공을 행하는 이지 오픈 캔용 뚜껑의 제조 방법이 개시되어 있다.

특허문헌 4에는, C: 0.04∼0.08％, Si: 0.03％ 이하, Mn: 0.05∼0.50％, P: 0.02％ 이하, S: 0.02％ 이하, Al: 0.02∼0.10％, N: 0.008∼0.015％를 함유하고, 강판 중의 (N total-N as AlN)양이, 0.007％ 이상이고, 그리고 압연 방향의 전체 연신값을 X, 평균값을 Y로 나타낸 경우에, X≥10％ 그리고 Y≥－0.05X＋1.4의 관계를 충족시키는 경우에, 배치 어닐링 DR 강판 동등 이상의 우수한 플랜지 가공성을 갖는 용접 캔용 연속 어닐링 DR 강판 및 제조 방법이 개시되어 있다.

일본공개특허공보 소63-7336호 일본공개특허공보 2004-323905호 일본공개특허공보 소62-96618호 일본공개특허공보 2007-177315호

그러나, 상기 종래 기술은, 모두 이하에 나타내는 문제점이 있다.

특허문헌 1에 기재된 제조 방법에서는, 1차 냉간 압연율을 작게 할 필요가 있기 때문에, 열간 압연의 마무리 두께의 제약에 의해, 극박의 강판은 제조할 수 없다. 열간 압연의 마무리 두께를 작게 하면, 마무리 압연 온도가 낮아져, 소정의 온도로 유지하는 것이 곤란하다.

특허문헌 2에 기재된 제조 방법에서는, 재결정이 종료된 후에 질화 처리를 시행할 필요가 있기 때문에, 연속 어닐링 공정에 있어서 질화 처리를 시행하는 경우라도 라인 스피드의 저하나 가열로 길이의 증가 등의 비용 증가를 피할 수 없다.

특허문헌 3 및 특허문헌 4에 기재된 제조 방법에서는 Mn량이 0.05∼0.50wt％로 낮게 억제되어 있어, 박육화에 따른 내압 강도 확보를 위한 고강도화에 대응할 수 할 수 없다.

본 발명은, 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 뚜껑, 바닥, 3피스 캔 몸통 및 2피스 캔 몸통, DI캔, DRD캔, 에어졸캔 및 보텀 엔드 등에 적용 가능하며, 특히 EOE의 재료로서 적합한 고강도 고가공성 캔용 강판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 요지는 이하와 같다.

제1 발명은, 질량％로, C: 0.070％ 이상 0.080％ 미만, Si: 0.003％ 이상 0.10％ 이하, Mn: 0.51％ 이상 0.60％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.001％ 이상 0.020％ 이하, Al: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, N: 0.010％ 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 압연 방향 단면(斷面)에 있어서, 평균 결정 입경이 5㎛ 이상, 결정립의 전신도가 2.0 이하이며, 판두께의 3/8의 깊이에서 판두께의 4/8의 깊이까지의 사이의 단면의 평균 비커스 경도로부터, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 단면의 평균 비커스 경도를 뺀 경도차가 10포인트 이상, 및/또는 판두께의 3/8의 깊이에서 판두께의 4/8의 깊이까지의 사이의 단면의 최대 비커스 경도로부터, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 단면의 최대 비커스 경도를 뺀 경도차가 20포인트 이상, 인장 강도가 500MPa 이상, 파단 연신이 10％ 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고가공성 캔용 강판이다.

제2 발명은, 상기 결정 입경에 관하여, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 평균 결정 입경으로부터, 판두께의 3/8의 깊이에서 판두께의 4/8의 깊이까지의 사이의 평균 결정 입경을 뺀 평균 결정 입경차가 1㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 제1 발명에 기재된 고강도 고가공성 캔용 강판이다.

제３ 발명은, 상기 질소량에 관하여, 판두께의 3/8의 깊이에서 판두께의 4/8의 깊이까지의 사이의 평균 N량으로부터, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 평균 N량을 뺀 평균 N량 차가 10ppm 이상인 것을 특징으로 하는 제1 발명 또는 제2 발명에 기재된 고강도 고가공성 캔용 강판이다.

제４ 발명은, 직경 1㎛ 이하 0.02㎛ 이상의 질화물에 관하여, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 평균 질화물수 밀도(nitride number density)보다도, 표면에서 판두께의 1/4의 깊이까지의 사이의 평균 질화물수 밀도가 큰 것을 특징으로 하는 제1 발명 내지 제３ 발명 중 어느 하나에 기재된 고강도 고가공성 캔용 강판이다.

제５ 발명은, 상기 직경 1㎛ 이하 0.02㎛ 이상의 질화물에 관하여, 표면에서 판두께의 1/20의 깊이까지의 사이의 평균 질화물수 밀도를, 표면에서 판두께의 1/4의 깊이까지의 사이의 평균 질화물수 밀도로 나눈 값이 1.5보다 작은 것을 특징으로 하는 제1 발명 내지 제４ 발명 중 어느 하나에 기재된 고강도 고가공성 캔용 강판이다.

제6 발명은, 상기 탄소량에 관하여, 강 중 고용 C의 양이 51ppm 이상인 것을 특징으로 하는 제1 내지 제５ 발명 중 어느 하나에 기재된 고강도 고가공성 캔용 강판이다.

제7 발명은, 질량％로, C: 0.070％ 이상 0.080％ 미만, Si: 0.003％ 이상 0.10％ 이하, Mn: 0.51％ 이상 0.60％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.001％ 이상 0.020％ 이하, Al: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, N: 0.010％ 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강을 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 열간 압연을 행한 후에 620℃ 미만의 온도에서 권취하고, 이어서, 총 86％ 이상의 1차 냉간 압연율로, 1차 냉간 압연의 최종 스탠드의 냉간 압연율이 30％ 이상의 압연을 행하고, 계속해서 암모니아 가스가 0.020vol％ 미만의 분위기 중에서 어닐링을 행하고, 이어서, 20％ 이하의 압연율로 2차 냉간 압연을 행하는 것을 특징으로 하는 고강도 고가공성 캔용 강판의 제조 방법이다.

본 발명에 의하면, 인장 강도가 500MPa 이상이고 그리고 파단 연신이 10％ 이상의 고강도 고가공성 캔용 강판을 얻을 수 있다. 그 결과, 강판의 가공성 향상에 의해, EOE의 리벳 가공시나 3피스 캔의 플랜지 가공시에 균열(cracking)을 발생시키지 않고, 판두께가 얇은 DR재에 의한 캔 제조가 가능해져, 캔용 강판의 대폭적인 박육화가 달성된다.

(발명을 실시하기 위한 형태)

발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 예의 연구를 행하여 하기의 지견을 얻었다.

고강도재로 연성을 확보하려면, 적절한 양의 C를 첨가하여 강도를 부여하면서, 1차 냉간 압연의 최종 스탠드의 압연율을 향상하여 표층에 왜곡을 도입한 후, 어닐링으로 표층의 페라이트립을 조대화(coarsening)시키고, 그리고, 표층의 질화를 억제하기 위해 어닐링 분위기 중의 암모니아 가스를 0.020vol％ 미만으로 억제하고, 2차 냉간 압연율을 적절한 범위로 제한하여, 강판의 표층을 연질화(softening)함으로써, 강도와 연성을 양립하는 것이 가능하다.

또한, 열간 압연 후의 권취 온도가 높으면, 석출되는 시멘타이트가 조대해져, 국부 연신이 저하되기 때문에, 권취 온도도 적절한 온도 범위로 제한할 필요가 있다.

또한, 본 명세서에 있어서, 강의 성분을 나타내는 ％는, 모두 질량％이다.

또한, 판두께의 3/8의 깊이란, 표면에서 판두께 중심 방향으로 판두께의 3/8의 거리를 둔 위치를 나타낸다. 그 외의, 판두께의 4/8의 깊이, 판두께의 1/8의 깊이, 판두께의 1/4의 깊이, 판두께의 1/20의 깊이도 동일하다.

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 캔용 강판은, 인장 강도가 500MPa 이상이고 그리고 파단 연신이 10％ 이상의 고강도 고가공성 캔용 강판이다. 그리고, 이러한 강판은, 0.070％ 이상 0.080％ 미만의 C를 함유하는 강을 이용하여, 열간 압연 후의 권취 온도 및 2차 냉간 압연율을 적정한 조건으로 설정함으로써, 제조하는 것이 가능해진다.

본 발명의 캔용 강판의 성분 조성에 대해서 설명한다.

C: 0.070％ 이상 0.080％ 미만

본 발명의 캔용 강판에 있어서는, 2차 냉간 압연율을 억제하여 연신을 확보하는 한편, C량을 높임으로써 고강도를 발휘한다. C량이 0.070％ 미만이면, 강판의 박육화에 의한 현저한 경제 효과를 얻기 위해 필요한 인장 강도 500MPa가 얻어지지 않는다. 따라서, C량은 0.070％ 이상으로 한다. 한편, C량이 0.080％ 이상에서는 과잉하게 경질이 되어, 가공성을 확보한 채 2차 냉간 압연으로 얇은 강판을 제조하는 것이 불가능해진다. 따라서, C량의 상한은 0.080％ 미만으로 한다.

Si: 0.003％ 이상 0.10％ 이하

Si량이 0.10％를 초과하면, 표면 처리성의 저하, 내식성의 열화 등의 문제를 일으키기 때문에, 상한은 0.10％로 한다. 한편, 0.003％ 미만으로 하려면 정련 비용이 과대해지기 때문에, 하한은 0.003％로 한다.

Mn: 0.51％ 이상 0.60％ 이하

Mn은, S에 의한 열연(hot rolling) 중의 적열 취성(hot shortness)을 방지하고, 결정립을 미세화하는 작용을 가지며, 바람직한 재질을 확보하는데 있어서 필요한 원소이다. 또한 박육화한 재료로 캔 강도를 만족하려면 재료의 고강도화가 필요하다. 이 고강도화에 대응하기 위해서는 Mn량은 0.51％ 이상의 첨가가 필요하다. 한편, Mn을 지나치게 다량으로 첨가하면, 내식성이 열화되고, 또한 강판이 과잉하게 경질화되기 때문에, 상한은 0.60％로 한다.

P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하

P는, 강을 경질화시켜, 가공성을 악화시킴과 동시에, 내식성도 악화시키는 유해한 원소이다. 그 때문에, 상한은 0.100％로 한다. 한편, P를 0.001％ 미만으로 하려면 탈인(dephosphorization) 비용이 과대해진다. 따라서, 하한은 0.001％로 한다.

S: 0.001％ 이상 0.020％ 이하

S는, 강 중에서 개재물로서 존재하고, 연성의 저하, 내식성의 열화를 초래하는 유해한 원소이다. 그 때문에, 상한은 0.020％로 한다. 한편, S를 0.001％ 미만으로 하려면 탈황 비용이 과대해진다. 따라서, 하한은 0.001％로 한다.

Al: 0.005％ 이상 0.100％ 이하

Al은, 제강시의 탈산재로서 필요한 원소이다. 첨가량이 적으면, 탈산이 불충분해져, 개재물이 증가하여, 가공성이 열화된다. 함유량이 0.005％ 이상이면 충분히 탈산이 행해지고 있다고 간주할 수 있다. 한편, 함유량이 0.100％를 초과하면, 알루미나 클러스터 등에 기인하는 표면 결함의 발생 빈도가 증가한다. 따라서, Al량은 0.005％ 이상 0.100％ 이하로 한다.

N: 0.010％ 이하

N은 다량으로 첨가하면, 열간 연성이 열화되고, 연속 주조에 있어서 슬래브의 균열이 발생한다. 따라서, 상한은 0.010％로 한다. 또한, N량을 0.001％ 미만으로 하려면 정련 비용이 과대해지기 때문에, N량은 0.001％ 이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 한다.

다음으로, 본 발명의 캔용 강판의 기계적 성질에 대해서 설명한다.

인장 강도는 500MPa 이상으로 한다. 인장 강도가 500MPa 미만이면, 캔 제조 소재로서의 강판의 강도를 확보하기 위해, 현저한 경제 효과가 얻어지는 만큼 강판을 얇게 할 수 없다. 따라서, 인장 강도는 500MPa 이상으로 한다.

파단 연신은 10％ 이상으로 한다. 파단 연신이 10％ 미만이면, EOE에 적용한 경우의 리벳 가공시에 균열이 발생한다. 또한, 3피스 캔 몸통에 적용한 경우에서도, 플랜지 가공시에 균열이 발생한다. 따라서, 파단 연신은 10％ 이상으로 한다.

또한, 상기 인장 강도 및 상기 파단 연신은 「JIS Z 2241」에 나타나는 금속재료 인장 시험 방법에 의해 측정할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 캔용 강판의 결정립에 대해서 설명한다.

압연 방향 단면에 있어서의 평균 결정 입경은 5㎛ 이상으로 한다. 본 발명의 캔용 강판의 최종적인 기계적 성질에는 결정립의 상태가 크게 영향을 준다. 압연 방향 단면에 있어서의 평균 결정 입경이 5㎛ 미만이면, 강판의 연신이 부족하여, 가공성을 손상시키게 된다.

또한, 압연 방향 단면에 있어서의 결정립의 전신도를 2.0 이하로 한다. 전신도란, 「JISG0202」에 나타나는 바와 같이, 가공에 의해 페라이트 결정립이 전신된 정도를 나타내는 값이다. 압연 방향 단면에 있어서의 결정립의 전신도가 2.0을 초과하면, 플랜지 가공성이나 넥 가공성에 중요한 압연 직각 방향의 연신이 부족하다. 2차 냉간 압연의 압연율과 함께 전신도는 증가하지만, 20％ 정도까지의 2차 냉간 압연율로 상기의 전신도로 억제하기 위해서는, 강이 0.070％ 이상의 C를 포함하고 있을 필요가 있다. 즉, C가 0.070％ 미만이면 열간 압연 후에 석출되는 시멘타이트립의 수가 적어져, 결과적으로 고용 C가 많이 잔존한다. 고용 C는 어닐링시의 립 성장을 억제하기 때문에, 1차 냉간 압연에 의해 편평한 결정립의 형상이 잔존하여, 전신도는 커진다.

또한, 상기 압연 방향 단면에 있어서의 평균 결정 입경 및 상기 압연 방향 단면에 있어서의 결정립의 전신도는 「JIS G 0551」에 나타나는 결정립도의 현미경 시험 방법에 의해 측정할 수 있다.

또한, 주석이 없는 경우는, 특히, 강판의 표리면을 구별하지 않는다.

비커스 경도는 「JIS Z 2244」에 나타나는 경도 시험 방법에 의해 측정할 수 있다. 강판 단면에 있어서의 판두께 방향의 경도 분포가 적당하게 평가할 수 있도록 하중 10gf로의 비커스 경도 시험을 행한다. 측정은 각 10개소를 행하고, 측정된 값의 평균값을, 각각의 단면 평균 경도로 한다. 또한, 비커스 경도 측정 중 최대의 것을, 단면 비커스 최대 경도로 한다.

경도차: 10포인트 이상, 20포인트 이상에 대해서

표층이 경질화된 경우는 강도가 높아지지만, 경질인 표층에서 연질인 중앙층이 끼워지기 때문에, 판 전체가 구속되어 연신이 저하되어, 잘록한 부분이 발생하기 쉬워져 가공성이 저하된다. 표층이 연질이고 중앙층이 경질인 경우는 판의 중앙층만이 구속되기 때문에 강도가 높고, 연신의 저하와 잘록한 부분이 발생하지 않는 고강도 고가공성 강판이 얻어진다. 단면 평균 경도의 차가 10포인트 미만 이내, 및/또는 단면 최대 경도가 20포인트 미만 이내에서는, 판 전체가 균질한 경도이기 때문에, 현행의 재료와 하등 변화는 없고, 고강도 고가공성 강판을 얻을 수는 없다. 단면 평균 경도의 차가 10포인트 이상, 및/또는 단면 최대 경도가 20포인트 이상으로 함으로써 인장 강도가 500MPa 이상, 파단 연신이 10％ 이상으로 할 수 있다.

평균 결정 입경차: 1㎛ 이상

본 발명의 고강도 가공성 캔용 강판에 있어서는, 상기한 결정 입경에 관하여, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 평균 결정 입경으로부터, 판두께의 3/8의 깊이에서 판두께의 4/8의 깊이까지의 사이의 평균 결정 입경을 뺀 평균 결정 입경차가 1㎛ 이상인 것이 바람직하다. 이 평균 결정 입경차가 1㎛ 이상인 것이, 강도와 연성에 대하여 우수한 특성을 양립하는 강판을 얻을 수 있기 때문이다. 이것은, 판두께의 1/8의 깊이의 결정 입경이 큰 것에 의해 연질화되어 연신이 향상되고, 판두께의 3/8의 깊이로부터 판두께의 4/8의 깊이의 결정 입경이 작고 경질이며 고강도이기 때문에, 고강도와 연성이 양립하여, 용이하게 인장 강도가 500MPa 이상, 파단 연신이 10％ 이상으로 할 수 있다.

판두께의 3/8의 깊이에서 판두께의 4/8의 깊이까지의 사이의 평균 N량은 판두께의 3/8의 깊이까지 전해연마(electrolytic polishing)를 실시한 샘플을 연소법을 이용하여 N량을 측정했다. 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 평균 N량은, 샘플의 편면을 테이프 시일한 후, 옥살산을 이용하여 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지 화학 연마하고, 남은 샘플을 연소법을 이용하여 N량을 측정했다.

평균 N량 차: 10ppm 이상에 대해서

평균 N량 차가 10ppm 미만에서는, 판 전체가 균질한 N량이기 때문에, 표층의 N량이 저하되는 것에 따른 큰 연질화는 기대할 수 없지만, 평균 N량의 차가 10ppm 이상으로 함으로써, 표층은 N량이 낮음으로써 고용 강화에 기여하는 고용 N이 적은 것에 의해 연질화되고, 중심층은 N량이 높고 경질이기 때문에, 고강도와 연성이 양립하여, 용이하게 인장 강도가 500MPa 이상, 파단 연신이 10％ 이상으로 할 수 있다. 따라서, 고강도 고가공성 강판이 얻어지기 쉽다.

질화물의 수밀도(number density)는 소정의 위치까지 옥살산 등으로 화학 연마한 후, SPEED법을 이용하여 10㎛ 전해하고, 추출 레플리카를 제작하여, TEM을 이용하여 1㎛ 사방의 단위 시야당의 질화물의 개수를 측정했다. 질화물은, EDX를 이용하여 분석을 행하여 동정(identify)했다.

또한, 직경 1㎛ 이하 0.02㎛ 이상의 질화물에 관하여, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 평균 질화물수 밀도보다도, 표면에서 판두께의 1/4의 깊이까지의 사이의 평균 질화물수 밀도가 큰 것이 바람직하다. 왜냐하면, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 평균 질화물수 밀도가 작으면 미세 석출물이 적은 것에 의해 연질화되고, 표면에서 판두께의 1/4의 깊이까지의 사이의 평균 질화물수 밀도가 크면 미세 석출물이 많기 때문에 석출 강화를 위해 경질이며, 고강도와 연성이 양립하여, 용이하게 인장 강도가 500MPa 이상, 파단 연신이 10％ 이상으로 할 수 있기 때문이다

평균 질화물수 밀도비: 1.5 이하에 대해서

평균 질화물수 밀도비가 1.5 이상에서는, 표층의 질화물수 밀도가 커져, 질화물에 의한 석출 강화가 발생하기 때문에 큰 연질화는 기대할 수 없지만, 평균 질화물수 밀도비를 1.5보다 작게 함으로써 용이하게 인장 강도가 500MPa 이상, 파단 연신이 10％ 이상으로 할 수 있다. 따라서, 고강도 고가공성 강판이 얻어지기 쉽다.

고용 C량은 내부 마찰의 피크로부터 산출했다. 내부 마찰은, Vibran사 제조의 비틀림 진동형 내부 마찰 측정 장치를 이용하여, 시험편 형상이 1㎜×1㎜×80㎜, 측정 주파수가 0.001∼10Hz, 온도가 0℃에서 측정하고, 측정 데이터의 백그라운드를 제거 후에 피크값의 Q-1을 판독하여, Q-1과 고용 C량의 검량선으로부터 산출했다. 강 중의 고용 C량이 많으면, 고용 C에 의한 강화때문에 강도가 상승하고, 또한, 파단의 기점이 되는 카바이드량이 적어지기 때문에 연신이 향상된다.

다음으로, 본 발명의 캔용 강판의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 고강도 고가공성 캔용 강판은, 연속 주조에 의해 제조된 상기 조성으로 이루어지는 강 슬래브를 이용하여, 열간 압연을 행한 후에 620℃ 미만의 온도에서 권취하고, 이어서, 86％ 이상의 1차 냉간 압연율로, 1차 냉간 압연의 최종 스탠드의 냉간 압연율이 30％ 이상의 압연을 행하고, 계속해서 암모니아 가스가 0.020vol％ 미만의 분위기 중에서 어닐링을 행하고, 이어서, 20％ 이하의 압연율로 2차 냉간 압연을 행함으로써 작성한다.

통상은 1회의 냉간 압연만으로, 현저한 경제 효과가 얻어지는 바와 같은 얇은 판두께를 얻는 것은 곤란하다. 즉, 1회의 냉간 압연으로 얇은 판두께를 얻으려면 압연기로의 부하가 과대하여, 설비 능력에 따라서는 불가능하다. 예를 들면, 최종 판두께를 0.15㎜로 하는 경우에는, 열간 압연 후의 판두께를 2.0㎜로 하면, 92.5％의 큰 1차 냉간 압연율이 필요하다.

또한, 냉간 압연 후의 판두께를 작게 하기 위해 열간 압연의 단계에서 통상보다도 얇게 압연하는 것도 생각할 수 있지만, 열간 압연의 압연율을 크게 하면, 압연 중의 강판의 온도 저하가 커져, 소정의 마무리 압연 온도가 얻어지지 않게 된다. 또한, 어닐링 전의 판두께를 작게 하면, 연속 어닐링을 시행하는 경우는, 어닐링 중에 강판의 파단이나 변형 등의 트러블이 발생할 가능성이 커진다. 이러한 이유에 의해, 본 발명에 있어서는 어닐링 후에 2회째의 냉간 압연을 시행하여, 극박의 강판을 얻는 것으로 한다.

열간 압연 후의 권취 온도: 620℃ 미만

열간 압연 후의 권취 온도가 620℃ 이상이면, 형성하는 펄라이트 조직이 조대해지고, 이것이 취성 파괴의 기점이 되기 때문에 국부 연신이 저하되어 10％ 이상의 파단 연신이 얻어지지 않는다. 따라서, 열간 압연 후의 권취 온도는 620℃ 미만으로 한다. 보다 바람직하게는, 560℃∼620℃이다.

1차 냉간 압연율: 86％ 이상

1차 냉간 압연율이 작은 경우, 최종적으로 극박의 강판을 얻기 위해 열간 압연과 2차 냉간 압연의 압연율을 크게 할 필요가 있다. 열간 압연율을 크게 하는 것은 전술한 이유에서 바람직하지 않고, 2차 냉간 압연율은 후술하는 이유에 의해 제한할 필요가 있다. 이상의 이유에 의해, 1차 냉간 압연율을 86％ 미만으로 하면 제조가 곤란해진다. 따라서, 1차 냉간 압연율은 86％ 이상으로 한다. 보다 바람직하게는, 90∼92％이다.

1차 냉간 압연의 최종 스탠드 압연율: 30％ 이상

강판의 표층을 조대립으로 하여 연질화하기 위해서는 최종 스탠드의 압연율을 크게 하여, 강판 표층에 왜곡을 도입함으로써, 어닐링시의 페라이트립 성장을 촉진할 필요가 있다. 중심층과 비교하여 표층의 결정 입경을 1㎛ 조대화시키려면, 1차 냉간 압연의 최종 스탠드 압연율을 30％ 이상으로 하는 것이 필요하다.

어닐링

어닐링에서는, 표층의 질화를 억제하기 위해, 분위기 중의 암모니아 가스의 농도를 0.020vol％ 미만으로 하는 것이 필요하다. 바람직하게는 0.018vol％ 이하이고, 보다 바람직하게는 0.016vol％ 이하이다. 또한, 어닐링에 의해 재결정이 완료될 필요가 있다. 조업 효율 및 박강판의 어닐링 중의 파단 방지의 관점에서 소킹(soaking; 均熱) 온도는 600∼750℃로 하는 것이 바람직하다.

2차 냉간 압연율: 20％ 이하

2차 냉간 압연율은 20％ 이하로 한다. 2차 냉간 압연율을 20％ 초과로 하면, 2차 냉간 압연에 의한 가공 경화가 과대해져, 10％ 이상의 파단 연신이 얻어지지 않게 된다. 따라서, 2차 냉간 압연율은 20％ 이하로 한다. 바람직하게는 15％ 이하, 보다 바람직하게는, 10％ 이하이다.

2차 냉간 압연 이후는, 도금 등의 공정을 상법대로 행하고, 캔용 강판으로서 마무리한다.

실시예

표 1에 나타내는 성분 조성을 함유하고, 잔부가 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강을 시작(試作)하여, 주조에 의해 강 슬래브를 얻었다. 얻어진 강 슬래브를 1250℃에서 재가열한 후, 표 2에 나타내는 조건으로 열간 압연, 1차 냉간 압연을 시행했다. 열간 압연의 마무리 압연 온도는 890℃로 하고, 압연 후에는 산세정을 시행하고 있다. 이어서, 1차 냉간 압연 후, 소킹 온도 630℃, 소킹 시간 25초의 연속 어닐링 및 표 2에 나타내는 조건으로 2차 냉간 압연을 시행했다.

이상에 의해 얻어진 강판에 Sn 도금을 양면에 연속적으로 시행하고, 편면 Sn 부착량 2.8g/㎡의 블리키(blik)를 얻었다. 시험 결과를 표 2, 표 3에 나타낸다. 또한, 표 3 중의 결정 입경, N량 및 질화물수 밀도는, 평균 결정 입경, 평균 N량 및 평균 질화물수 밀도를 각각 의미한다.

이상에 의해 얻어진 도금 강판(블리키)에 대하여, 210℃, 10분의 도장 번인(burn-in) 상당의 열처리를 행한 후, 인장 시험을 행했다. 인장 시험은, JIS5호 사이즈의 인장 시험편을 이용하여, 인장 속도 10㎜/min으로 인장 강도(파단 강도) 및 파단 연신을 측정했다.

또한, 도금 강판의 샘플을 채취하여, 압연 방향 단면에 있어서의, 평균 결정 입경 및 결정립의 전신도를 측정했다. 압연 방향 단면에 있어서의 평균 결정 입경 및 결정립의 전신도는, 강판의 수직 단면을 연마하여 나이탈 에칭에 의해 입계를 출현시키고, 「JISG 0551」에 기재된 직선 시험선에 의한 절단법에 의해 측정했다.

내압 강도의 측정은, 판두께 0.21㎜의 샘플을 63㎜Φ의 뚜껑으로 성형한 후, 63㎜Φ의 용접 캔 몸통에 감아서 마감하여 부착하고, 캔 내부에 압축 공기를 도입하여, 캔 뚜껑이 변형되었을 때의 압력을 측정했다. 내부의 압력이 0.20MPa에서도 캔 뚜껑이 변형되지 않았을 때를 ◎, 내부의 압력을 0.19MPa까지 상승시켜도 캔 뚜껑이 변형되지 않고, 내부의 압력이 0.20MPa에서는 캔 뚜껑이 변형된 것을 ○, 0.19MPa 이하에서 캔 뚜껑이 변형되었을 때를 ×로 했다.

성형성은, JIS B 7729에 규정된 시험기를 이용하고, JIS Z 2247에 규정된 방법으로 시험을 실시했다.

에릭센값(관통 균열 발생시의 성형 높이)이 6.5㎜ 이상을 ◎, 6.5㎜ 미만에서 6.0 ㎜ 이상을 ○, 6.0㎜ 미만을 ×로 했다.

표 1∼표 3으로부터, 발명예인 No.6∼No.12 및 18은 강도가 우수하며, 극박의 캔용 강판으로서 필요한 인장 강도 500MPa 이상을 달성하고 있다. 또한, 가공성에도 우수하며, 뚜껑이나 3피스 캔 몸통의 가공에 필요한 10％ 이상의 연신을 갖고 있다.

한편, 비교예 No.1은, C 함유량이 지나치게 적기 때문에, 인장 강도가 부족하다. 또한, 비교예 No.2는, C 함유량이 지나치게 많기 때문에, 2차 냉간 압연에 의해 연성이 손상되어, 파단 연신(표 2에서는 「전체 연신」이라고 표기)이 부족하다. 비교예 No.3은 Mn 함유량이 지나치게 적기 때문에, 인장 강도가 부족하다. 비교예 No.4는, Mn 함유량이 지나치게 많기 때문에, 2차 냉간 압연에 의해 연성이 손상되어, 파단 연신이 부족하다. 또한, 비교예 No.5는, N 함유량이 지나치게 많기 때문에, 2차 냉간 압연에 의해 연성이 손상되어, 파단 연신이 부족하다.

비교예의 No.13은, 권취 온도가 지나치게 높기 때문에, 결정립이 조대화되어 강도가 부족하다. 비교예 No.14는, 최종 스탠드의 1차 냉간 압연율이 지나치게 작기 때문에, 평균 결정 입경이 크고, 중앙층의 평균 결정 입경이 커, 강도가 부족하다. 비교예 No.15는, 2차 냉간 압연율이 지나치게 크기 때문에, 2차 냉간 압연에 의해 연성이 손상되어, 파단 연신이 부족하다. 비교예 No.16, No.17은, 어닐링 분위기 중의 암모니아 가스의 농도가 지나치게 높기 때문에, 표층이 경질화됨으로써 연성이 손상되어, 파단 연신이 부족하다.

본 발명에 의하면, 인장 강도가 500MPa 이상이고 그리고 파단 연신이 10％ 이상이라는 고강도이고 그리고 고가공성을 겸비하는 캔용 강판을 얻을 수 있다. 그 결과, 강판의 가공성 향상에 의해, EOE의 리벳 가공시나 3피스 캔의 플랜지 가공시라도 균열이 발생하는 일이 없다. 따라서, 판두께가 얇은 DR재에 의한 캔 제조가 가능해져, 캔용 강판의 대폭적인 박육화가 달성되는 등, 산업의 발전에 크게 기여할 수 있다.

Claims

질량％로, C: 0.070％ 이상 0.080％ 미만, Si: 0.003％ 이상 0.10％ 이하, Mn: 0.51％ 이상 0.60％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.001％ 이상 0.020％ 이하, Al: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, N: 0.010％ 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지며, 압연 방향 단면(斷面)에 있어서, 평균 결정 입경이 5㎛ 이상, 결정립의 전신도(elongation rate)가 2.0 이하이며,
판두께의 3/8의 깊이에서 판두께의 4/8의 깊이까지의 사이의 단면의 평균 비커스 경도로부터, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 단면의 평균 비커스 경도를 뺀 경도차가 10포인트 이상 또는 판두께의 3/8의 깊이에서 판두께의 4/8의 깊이까지의 사이의 단면의 최대 비커스 경도로부터, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 단면의 최대 비커스 경도를 뺀 경도차가 20포인트 이상 중 어느 일방 또는 양방,
인장 강도가 500MPa 이상, 파단 연신이 10％ 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고가공성 캔용 강판.
제1항에 있어서,
상기 평균 결정 입경에 관하여, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 평균 결정 입경으로부터, 판두께의 3/8의 깊이에서 판두께의 4/8의 깊이까지의 사이의 평균 결정 입경을 뺀 평균 결정 입경차가 1㎛ 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고가공성 캔용 강판.
제1항에 있어서,
상기 질소량에 관하여, 판두께의 3/8의 깊이에서 판두께의 4/8의 깊이까지의 사이의 평균 N량으로부터, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 평균 N량을 뺀 평균 N량 차가 10ppm 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고가공성 캔용 강판.
제2항에 있어서,
상기 질소량에 관하여, 판두께의 3/8의 깊이에서 판두께의 4/8의 깊이까지의 사이의 평균 N량으로부터, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 평균 N량을 뺀 평균 N량 차가 10ppm 이상인 것을 특징으로 하는 고강도 고가공성 캔용 강판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
직경 1㎛ 이하 0.02㎛ 이상의 질화물에 관하여, 표면에서 판두께의 1/8의 깊이까지의 사이의 평균 질화물수 밀도보다도, 표면에서 판두께의 1/4의 깊이까지의 사이의 평균 질화물수 밀도가 큰 것을 특징으로 하는 고강도 고가공성 캔용 강판.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
직경 1㎛ 이하 0.02㎛ 이상의 질화물에 관하여, 표면에서 판두께의 1/20의 깊이까지의 사이의 평균 질화물수 밀도를, 표면에서 판두께의 1/4의 깊이까지의 사이의 평균 질화물수 밀도로 나눈 값이 1.5보다 작은 것을 특징으로 하는 고강도 고가공성 캔용 강판.
삭제
질량％로, C: 0.070％ 이상 0.080％ 미만, Si: 0.003％ 이상 0.10％ 이하, Mn: 0.51％ 이상 0.60％ 이하, P: 0.001％ 이상 0.100％ 이하, S: 0.001％ 이상 0.020％ 이하, Al: 0.005％ 이상 0.100％ 이하, N: 0.010％ 이하를 함유하고, 잔부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지는 강을 연속 주조에 의해 슬래브로 하고, 열간 압연을 행한 후에 620℃ 미만의 온도에서 권취하고, 이어서, 총 86％ 이상의 1차 냉간 압연율로, 1차 냉간 압연의 최종 스탠드의 냉간 압연율이 30％ 이상의 압연을 행하고, 계속해서 암모니아 가스가 0.020vol％ 미만의 분위기 중에서 어닐링을 행하고, 이어서, 20％ 이하의 압연율로 2차 냉간 압연을 행하는 것을 특징으로 하는 고강도 고가공성 캔용 강판의 제조 방법.